CN1185667C - 将蒸汽挡板安装到真空断流器中的方法及这种真空断流器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种将蒸汽挡板安装到真空断流器中的方法及这种真空断流器。真空断流器中的管状蒸汽挡板通过挡板固定件固定在陶瓷件中，该挡板固定件包括一开口环，该开口环放在成形于陶瓷件内表面上的环形沟槽中。管状蒸汽挡板通过连接部固定在开口环上，该连接部包括一钎焊在挡板上的环形法兰和一钎焊环，该钎焊环塞入法兰与蒸汽挡板间的环形间隙内，当在真空烤炉中加热时能够发生熔融，将开口环钎焊到蒸汽挡板和法兰上。在另一实施例中，法兰具有放在开口环上的径向朝外边沿。在另一实施例中，开口环与蒸汽挡板间的连接部包括一位于蒸汽挡板外表面上的环形挡板沟槽，其中放有可由一钎焊部固定的开口环。在又一实施例中，放在所述蒸汽挡板外表面上的环形沟槽内的辅助开口环被钎焊在放在所述陶瓷件中沟槽内的开口环上。

Description

将蒸汽挡板安装到真空断流器中的方法 及这种真空断流器
技术领域
本发明涉及在电路中提供防护功能的真空断流器。特别是，本发明涉及一种用于将一蒸汽挡板(a vapor shield)安装到陶瓷绝缘件内侧的装置和方法，其中所述陶瓷绝缘件用于形成断流器中的真空密封外壳。
背景技术
真空断流器(vacuum interrupter)通常具有一管状陶瓷件，该管状陶瓷件由端盖(end plate)包覆其端部来形成一真空密封外壳(vacuum envelope)。在该真空密封外壳中安装在第一电极上的一个固定触点延伸穿过一个端盖，而安装在一可移动电极上的一个可移动触点可轴向滑动地穿过另一端盖，从而形成一对可分离的触点，这对可分离触点在一个位于真空密封外壳外侧的机构作用下通过可移动电极的移动而分离和闭合。当在有电流流过所述真空断流器的情况下打开可分离触点时，在触点表面之间会触发金属蒸汽电弧(ametal-vapor arc)。该电弧一直持续至电流中断为止，通常是持续至所通过的交流电流变为零时为止。为了防止金属蒸汽凝结在陶瓷绝缘件上，通常在真空密封外壳内侧的触点与陶瓷件之间设置一总体上呈圆柱形的金属蒸汽挡板。作为蒸汽挡板中的一种，固定式挡板被固定在一个电极上，比如所述的固定电极上，从而可以由该电极对其进行物理支撑。第二种常用类型的蒸汽挡板是与两个电极电绝缘开的活动式挡板。虽然大家都知道在高电压情况下活动式挡板能够比固定式挡板装置具有更好的效果，但同时也更难以对其进行安装。
一种用于对活动式蒸汽挡板进行安装的常用装置需要将所述陶瓷件制成两个圆柱形部分，并且在它们之间夹持一金属安装环。随后，通过钎焊在所述挡板和安装环上的不连续凸缘将该蒸汽挡板固定到安装环上。虽然就其功能上而言是适用的，但是该装置仍然具有若干缺点。首先，以这种方式对挡板进行固附需要利用两条钎焊接缝，这些接缝的一侧是真空，而另一侧是大气，从而形成了两个潜在的泄漏通道。其次，必须在所述两个圆柱形陶瓷件的两端部处镀敷金属，这将导致成本增加。最后，所述支撑机构会在大气中暴露出一个导电体，这将导致在高电压应用领域需要进行外部绝缘。
由于这些原因，最理想的情况是将一活动式挡板固附到一整体式陶瓷件中。已经采用的一种解决方案是环绕一部件，比如一与所述陶瓷件一体模制的隆起部，对挡板进行夹持。但是这种方案不仅费时而且相当程度地增加了陶瓷件的成本。用于将活动式挡板固附到一整体式陶瓷件上的其他各种解决方案均需利用专用组件(specializedcomponent)，从而增加了复杂性和成本。
因此，需要提供一种经过改进的装置和方法，来将一活动式蒸汽挡板固定到一真空断流器中。
通常还需要这样一个经过改进了的固定件和安装方法，而无需利用复杂的专用构件或者技术。
尤其是，还需要这种一个经过改进了的固定件和方法，其可以与一整体式陶瓷件一起使用。
发明内容
本发明通过提供一种带有一整体式陶瓷管的真空断流器来满足这些及其他要求，其中所述整体式陶瓷管在其内表面上具有一环形沟槽。一对端部构件与该整体式陶瓷管共同形成了一个真空密封外壳。安装在一固定电极上一个第一触点延伸穿过其中一个端部构件。安装在一可移动电极上的一个可移动触点延伸穿过另一端部构件，并且可以轴向往复来与所述固定触点接触或者分离。一管状挡板由一挡板固定件支撑在陶瓷管的内侧并且环绕所述固定和可移动触点。挡板固定件包括有一座放在陶瓷管中的环形沟槽内的开口环，该开口环从陶瓷管的内表面上径向向内突伸到真空密封外壳中，从而在这里提供了一个应用将挡板连接到开口环上的连接部。
开口环与真空挡板之间的连接部可以采用若干种形式。在本发明的一优选形式中，该连接部包括有一个固定在所述管状挡板外表面上的法兰，和一个将该法兰固定到所述开口环上的钎焊环(a brazering)。同样也是优选地，所述法兰与管状挡板的外表面之间形成有一间隙，而钎焊连接部位由位于该间隙中的钎焊环形成，并且在该间隙处将所述开口环固定到管状挡板外表面上的法兰上。在本发明的一个实施例中，所述法兰具有一个座放在所述开口环上的径向延伸端止部。仍然是优选的，该法兰基本上完全环绕所述管状挡板进行延伸。
在本发明的另一方面，用于将蒸汽挡板连接到开口环上的连接部包括有一个位于该挡板外表面上的环形挡板沟槽，和一个安装在该挡板中的沟槽内并且径向向外突伸出来的辅助性开口环(an additionalsplit ring)。一钎焊连接部将所述挡板中的沟槽内的辅助性开口环固定到座放在所述陶瓷管中的开口环上。
根据本发明的另一方面，用于将座放在陶瓷管中的开口环连接到所述挡板上的连接部包括有一个辅助性沟槽，该辅助性沟槽位于该蒸汽挡板的外表面上，其中所述开口环直接座放在其内。该连接部还可以包括有一个钎焊环，用以将所述开口环固定到挡板上。
本发明还涉及一种将一活动式蒸汽挡板固定到一真空断流器中的方法，该方法包括有下述步骤：在陶瓷管内成形一环形沟槽，将一开口环安装到该沟槽中，和将蒸汽挡板紧固到该开口环上。紧固操作的优选方式是通过在所述挡板的外表面上设置一法兰并且将该法兰固定到所述开口环上而实现的，其中将所述法兰固定到所述开口环上的操作最好通过钎焊工艺来实现。在一优选方法中，在法兰与挡板之间成形有一间隙，并且在该间隙中置放有一钎焊环。通过施加热量，最好是在真空条件下，来熔融该钎焊环。
根据本发明的另一个方面，挡板是按照下述方式固定在开口环上的：在管状挡板的外表面上形成挡板槽，在该挡板槽内安装另一个开口环，然后将所述另一开口环钎焊在；安装在陶瓷管中的开口环上。钎焊最好是按照下述方式完成的：将钎焊环放置在另一开口环的顶部，将挡板插入陶瓷管，加热熔化钎焊环。
在本发明的再一方面，通过在所述管状挡板的外表面上设置一挡板沟槽，并且通过将开口环安装到该挡板沟槽和陶瓷管中的沟槽内来将该管状挡板紧回到所述开口环上。最好，所述开口环被钎焊在该管状挡板上。
通过向所述开口环施压使得其外径小于陶瓷管的内径，并将该受压的开口环与陶瓷管中的沟槽相对齐，并通过释放开该开口环使得其径向扩展到所述沟槽中而将开口环安装到所述陶瓷管中。
附图说明
从下面结合所附附图对优选实施例所进行的描述中，可以对本发明得以全面理解，其中：
附图1是贯穿一个安装有本发明的真空断流器的纵向剖视图。
附图2是附图1中一部分的比例放大示意图。
附图3是一种开口环的平面视图，其中该开口环用于形成附图2中所示装置的一部分。
附图4是与附图2类似的本发明另一实施例的视图。
附图5是与附图2类似的本发明再一实施例的视图。
附图6图示出了在附图5中所示本发明实施例的一个变型实施例。
附图7是与附图2类似的本发明又一实施例的视图。
具体实施方式
附图1图示出了一个真空断流器1。该真空断流器1包括有一个陶瓷管3，该陶瓷管3与端盖5和7共同形成了一个真空密封外壳9。一个固定触点11安装在一固定电极13上，该电极延伸穿过端盖5。一个可移动触点15由一可移动电极17承载，并且该电极延伸穿过端盖7。波纹管19在允许所述可移动电极17轴向移动来使得可移动触点15与固定触点11接触和分离的同时，在端盖7与可移动电极17之间形成一密封件。固定触点11与可移动触点15形成了可分离的触点21，当该可分离触点21闭合时，能够实现电流在固定电极13与可移动电极17之间的流通，而当由于可移动电极17轴向移动使得其发生分离时，能够中断流过该真空断流器的电流。可移动电极17在一操作机构(未示出)的作用下通过轴向运动来分离和闭合所述可分离触点，其中所述操作机构在真空密封外壳9的外侧与可移动电极相连。
正如已经讨论过的那样，当可分离触点21在有电流流过真空断流器的情况下进行分离时，在固定触点11与可移动触点15之间将触发电弧。正如大家所公知的那样，这些触点被构造成能够旨在消除这种电弧，这一点对于中断流经所述真空断流器的电流来说是非常必要的。正如也已经在前面所提及的那样，从触点11和15上所产生的电弧汽化金属会淀积在用作电绝缘件并且用于形成真空密封外壳9的陶瓷件3的内表面23上。为了防止产生这种淀积，通常是在可分离触点21与陶瓷件3之间设置一管状蒸汽挡板25，该管状蒸汽挡板25总体上呈圆柱形，并且正如在附图1中所示出的那样，在各个端部以一定程度发生颈缩，以便增大其对陶瓷件3内表面23的保护功能。通常还在所述可移动电极17上安装有一端部挡板27，以防止在波纹管19上发生金属蒸汽的淀积。
蒸汽挡板25是一个活动式挡板。也就是说，其不与任何一个电极电连接，从而使得其电压浮置。为了提供该电绝缘作用，正如所提及的那样，由陶瓷件3所支撑的蒸汽挡板25也是一个电绝缘件。
根据本发明并且正如在附图2中所能够清楚看出的那样，管状挡板25由一挡板固定件31固定在陶瓷件3上，其中挡板固定件31包括有一个径向延伸的环形沟槽33，该沟槽33在陶瓷件3的内表面23上经机械加工而成，和一个安装在该沟槽33中的环，比如开口环35。正如在附图3中所示出的那样，示例性的开口环35具有一缺口37，该缺口37允许该开口环被径向压缩以插入到所述陶瓷件3中。孔39用于收容操作该开口环用的常用工具(未示出)上的销子。本发明的一个优点是该开口环35可以是所广泛使用的传统“卡环”或者“挡圈”，从而使得成本较低。开口环35被座放在陶瓷件3中的沟槽33内，并且被加工成能够从该陶瓷件3的内表面23上径向向内突伸出来。开口环35上的缺口37被加工成允许该环被充分压缩，以便能够插入到陶瓷管3的内侧。在所述的示例性开口环中，缺口37对应于一个大约15度的角α。
接着，通过连接部41将管状蒸汽挡板25固定到开口环35上。在附图1和2所图示出的本发明实施例中，该连接部41包括有一个法兰43，该法兰43在一端部处具有一圆柱形部分45，该圆柱形部分45比如通过钎焊工艺而固定在管状蒸汽挡板25的外表面上。最好，该法兰43连续环绕所述管状蒸汽挡板25。法兰43的另一端部47也呈圆柱形，但是具有较大的直径，从而与管状端部25之间形成一间隙49。一倾斜部分51连接在圆柱形部分45和47之间。圆柱形部分47上的一径向唇边53座放在开口环35上。连接部41还包括有一个由置于所述间隙49中的钎焊环55所形成的钎焊部。
利用附图1和3中所示的挡板固定件31将电弧挡板25固定到所述陶瓷管上的方法包括：比如通过机械加工工艺在陶瓷件3的内表面23上成形沟槽33，通过利用一个能够与孔39相配合的工具(未示出)对开口环进行径向压缩来将一个环，比如开口环35安装到沟槽33中，使得该受压缩的开口环35与沟槽33相对齐，并且通过将该开口环释放开来使得该开口环扩展到所述沟槽中，但是仍旧能够径向突伸于真空密封外壳9中。接着，比如通过钎焊工艺将法兰43固定到电弧挡板25上，并且将钎焊环55塞入到法兰43与电弧挡板25之间的间隙49内。随后将电弧挡板轴向插入到陶瓷件3中，使得法兰43的唇边或者边沿座靠在开口环35上。接着将所述陶瓷件和电弧挡板置于一真空烤炉(a vacuum oven)中，熔融所述钎焊环55以使得钎焊材料流入到开口环35与法兰43的边沿51之间以及开口环与电弧挡板25之间。最好，对钎接部进行冷却来固化所述连接部。
附图4图示出了本发明的另一实施例，其中挡板固定件31’利用了这样一个连接部41’，在该连接部41’中的法兰43’具有一个被钎焊在电弧挡板25上的圆柱形端部45’，和向外扩展以形成一间隙49的另一端部47’。同样，一钎焊环55被塞入到法兰43’与电弧挡板25之间的间隙49内。如同在第一实施例中一样，当被置于一真空烤炉中时，钎焊环55将发生熔融并且在开口环35、电弧挡板25及法兰43’之间形成一钎焊连接部。
在附图5中示出了本发明的另一实施例，其中挡板固定件31”具有这样的一个连接部41”，即该连接部41”包括有一个环形挡板沟槽57，该挡板沟槽57比如通过机械加工工艺在挡板25的外表面59上形成，并且在其中座放有所述开口环35的内边缘。该连接部41”还包括有一钎焊环55，该钎焊环55落放在开口环35的顶面上，并且当在真空烤炉中进行加热时会发生熔融来将开口环钎焊到电弧挡板25上。在该实施例中，开口环35径向略微受压并且咬合在陶瓷件3中的沟槽33内。接着，蒸汽挡板25被压入该开口环35中，以使得其在陶瓷件3中的沟槽33内发生扩展，直至挡板沟槽57与开口环35相对齐，从而向内回复来与所述挡板沟槽相啮合。在本发明该实施例的变型实施例中，正如附图6中所示那样，可以省去钎焊插入件。
在附图7中图示出了本发明的再一实施例。在这里，挡板固定件31具有这样一个连接部41，该连接部41包括有一个辅助性环形沟槽61，该环形沟槽61比如通过机械加工工艺在所述电弧挡板的外表面59上形成，并且其中座放有一辅助性开口环63。在该装置中，钎焊环55落放在开口环35的顶面上，并且随后将所述电弧挡板插入到陶瓷件中，直至辅助性开口环63座放在钎焊环55的顶面上，通过钎焊环55在真空烤炉中发生熔融来将开口环35钎焊到电弧挡板25和辅助性开口环63上。
一般来说，所述的陶瓷件为氧化铝材料(Al2O3)，所述的电弧挡板25为铜或者钢，所述的开口环35和辅助性开口环63为316型不锈钢，而所述的法兰43和43’为304型不锈钢。
本发明提供了一种用于真空断流器中管状电弧挡板的固定件，和一种将其安装到所述陶瓷件中的方法，该方法利用通常使用的开口环和其他易于进行装配的简单构件提供了一种用于所述电弧挡板的固定件。另外，可以利用整体式陶瓷件，以便无需将该陶瓷件制成分体式和对各个分体构件的两端部进行金属镀敷。因此，其还避免了现有技术中由于在陶瓷件的外表面上暴露出一金属环而带来的电绝缘问题，从而再无需对该环进行电绝缘处理。这就使得更易于并且可以以更低的成本来制备该装置。
虽然已经详细描述了本发明的若干个具体实施例，但是本技术领域中的那些熟练技术人员将会明白，在所公开内容的总的技术启示之下，可以对一些细节进行各种改进和替换。因此，所公开的具体装置意味着仅为解释目的而给出，而并非对本发明的范围的限制，本发明的范围由所附权利要求的最大范围所限定，并且延伸至任何和所有与其等效的范围。

Claims (18)

1.一种真空断流器(1)，其包括有：
一个整体式陶瓷管(3)，该陶瓷管(3)在其内表面(23)上具有一环形沟槽(33)；
固定在所述陶瓷管(3)的各个端部上的端部构件(5，7)，用以与所述陶瓷管(3)共同形成一个真空密封外壳(9)；
一个安装在一固定电极(13)上的固定触点(11)，该电极延伸穿过一个端部构件(5)；
一个安装在一可移动电极(17)上的可移动触点(15)，该电极延伸穿过另一端部构件(7)，并且能够轴向往复来与所述固定触点(11)接触和分离；
一个位于所述陶瓷管(3)内侧的管状挡板(25)，该挡板.(25)环绕所述固定触点(11)和可移动触点(15)；以及
一个挡板固定件(31)，该挡板固定件(31)包括有一个安装在所述陶瓷管(3)中环形沟槽(33)内并且径向向内突伸于所述真空密封外壳(9)内的开口环(35)，和一个用于将所述管状挡板(25)连接到开口环(35)上的连接部(41)。
2.如权利要求1中所述的真空断流器(1)，其特征在于所述连接部(41)包括有一个固定在所述管状挡板(25)外表面(59)上的法兰(43)和一个用于将该法兰(43)固定到开口环(35)上的钎焊连接部(55)。
3.如权利要求2中所述的真空断流器(1)，其特征在于所述法兰(43)与所述管状电弧挡板(25)的外表面之间形成一间隙(49)，并且所述钎焊连接部(55)包括有一个置放在所述间隙(49)中的钎焊环，该钎焊环能够发生熔融来将法兰(43)固定到所述开口环(35)上。
4.如权利要求3中所述的真空断流器(1)，其特征在于所述法兰(43)具有一径向延伸的端部唇边(53)，该端部唇边(53)抵靠在所述开口环(35)上。
5.如权利要求3中所述的真空断流器(1)，其特征在于所述法兰(43)基本上完全延伸环绕所述管状挡板(25)。
6.如权利要求1中所述的真空断流器(1)，其特征在于所述连接部(41)包括有一个位于所述管状挡板(25)外表面(59)上的环形挡板沟槽(61)，一个安装该挡板沟槽(61)中并且径向向外突伸出来的辅助性开口环(63)，及一个钎焊连接部(55)，该钎焊连接部(55)用于将所述辅助性开口环(63)固定到安装于所述陶瓷管(3)中的开口环(35)上。
7.如权利要求1中所述的真空断流器(1)，其特征在于所述连接部(41”)包括有一个位于所述管状挡板(25)外表面(59)上的环形挡板沟槽(57)，在该挡板沟槽(57)中座放有所述开口环(35)。
8.如权利要求7中所述的真空断流器(1)，其特征在于所述连接部(41”)还包括有一个钎焊连接部(55)，用于将所述开口环(35)固定到所述管状挡板(25)上。
9.一种用于将一管状挡板(25)固定到一真空断流器(1)中陶瓷管(3)内的方法，包括有下述步骤：
在所述陶瓷管(3)的内表面(23)上成形一环形沟槽(33)；
将一开口环(35)安装到所述环形沟槽(33)中，使得该开口环径向向内从陶瓷管(3)的内表面(23)上突伸出来；并且
将所述管状挡板(25)紧固到所述开口环(35)上。
10.如权利要求9中所述方法，其特征在于所述紧固步骤包括在所述管状挡板(25)的外表面(59)上设置一法兰(43)，并且将该法兰(43)固定到所述开口环(35)上。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于所述固定步骤包括有钎焊步骤。
12.如权利要求11中所述的方法，其特征在于还包括有成形法兰(43)，使得该法兰(43)与管状挡板(25)的外表面(59)之间具有一间隙(49)，将一钎焊环(55)置于该间隙(49)内，将所述管状挡板(25)定位在陶瓷管(3)中并使得法兰(43)与所述开口环(35)相啮合，通过施加热量来熔融所述钎焊环(55)，以及对熔融的钎焊材料进行冷却。
13.如权利要求12中所述的方法，其特征在于所述热量在真空条件下施加。
14.如权利要求9中所述的方法，其特征在于通过在所述管状挡板(25)的外表面(59)上成形一环形挡板沟槽(61)，将一辅助性开口环(63)安装到该挡板沟槽(61)中，并将辅助性开口环(63)钎焊到安装于所述陶瓷管(3)中的开口环(35)上，来将管状挡板(25)紧固在所述开口环(35)上。
15.如权利要求14中所述的方法，其特征在于所述钎焊步骤包括将一个钎焊环(55)置于安装在所述陶瓷管(3)中的开口环(35)的顶面上，将所述管状挡板(25)插入到陶瓷管(3)中并使得所述辅助性开口环座放在钎焊环(55)上，以及通过施加热量来熔融所述钎焊环(55)。
16.如权利要求9中所述的方法，其特征在于所述紧固步骤包括成形一其外表面(59)上带有一挡板沟槽(57)的管状挡板(25)，和将所述开口环(35)安装到该挡板沟槽(57)中。
17.如权利要求16中所述方法，其特征在于还包括有将所述开口环(35)钎焊到所述管状挡板(25)上的步骤。
18.如权利要求9中所述的方法，其特征在于对所述开口环(35)进行安装的步骤包括对该开口环(35)施压以使得其外径小于所述陶瓷管(3)的内径，将该受压的开口环(35)与所述沟槽(33)相对齐，并且将该开口环(35)释放开以使得其径向扩展到所述沟槽(33)中。
CNB011224851A 2000-07-14 2001-07-13 将蒸汽挡板安装到真空断流器中的方法及这种真空断流器 Expired - Lifetime CN1185667C (zh)

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