CN1288576A - 带环状绝缘子的真空开关室 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于低压范围电源开关的新型真空开关室,其出色之处在于紧凑的结构形式和高的断流容量。它的外壳由板状电流接线头(1、2)、围绕扁平的螺旋触头(6、7)的圆柱形壁(3)、环状绝缘子(4)和与之同轴设置的波纹管(5)组成。可运动的螺旋触头(7)的电流接线柱(8)座落在相关的板状电流接线头(2)上。

Description

带环状绝缘子的 真空开关室

本发明涉及电气构件领域并可应用于真空开关室的结构设计，它的外壳有两个帽状金属件和一个环状绝缘子并因此用于低压范围的开关目的。

在此类型的一种公知的真空开关室中，有两个帽状铜制的金属件，其中之一构成固定不动的和可沿轴向运动的触头的真正的开关室，它们在管状壁的端部分别借助对接钎焊与环状绝级子真空密封地连接。为了能用此已知的真空开关室在轴向和径向尺寸尽可能小的情况下可靠接通在50至100KA范围内的短路电流，波纹管的一端紧邻着可运动触头钎焊在其接触柱上并被环状绝缘子同心地围绕；在可运动触头底部的一个帽状保护屏防止波纹管受电负荷。此开关管没有特别的屏蔽装置用于保护由环状绝缘子构成的内部绝缘段，因为环状绝缘子设计得比较宽的端面背对触点区。这种公知真空开关室的电流接线头如常见的那样设计为接线柱，它们沿轴向穿过相关的帽状金属件。此外，两个触头设计为罐形触头；然而也注意到其他公知的触头形式(DE4422316A1)。另一种公知的触头形式例如提供具有特别扁平的板状接触电极的所谓螺旋触头(Spiralkontakte，英文名称为spiral petal contacts)，它们设有从外周边向内延伸的槽。这些槽可分别由一个直线段和一个穿过接触面的孔组成(EP0532513B1)。

已知真空开关管作为低压接触器的开关元件，其中，波纹管构成外壳外表面的一部分并在这里一方面与可运动的接触柱的电流接线头钎焊，另一方面在端面与一短的管状绝缘子真空密封地钎焊(DE3709585C2)。在这种情况下此波纹管既与绝缘子也与运动接触柱的电流接线头通过对接钎焊连接(DE19510850C1)。

此外在用于中压目的的真空开关管方面已公知围绕开关段的隔离屏设有一个由同样材料(CrCu合金)组成的衬垫(US4553007A)。此外，已知真空开关用于直流电解电池的分路运行，它们在开关电压约4伏时应接通约4000A电流，以及其中圆柱形触头设有平面导电端板，以便能使开关与电连接母线电连接(DE2944286A)。

本发明从具有权利要求1前序部分所述特征的真空开关室(DE4422316A1)出发要达到的目的是，进一步缩小已公知真空开关室的结构尺寸并与此同时提高断流容量。

本发明为达到此目的，将两个触头的电流接线头设计为平板，它们分别构成两个帽状金属件之一的底部；此外，波纹管构成配属于运动触头的那个帽状金属件的壁；以及，最后，其端部与固定触头的板状电流接线头钎焊的管状件构成另一个帽状金属件的壁。

真空开关室的这种设计导致扁平的结构形式和与传统的真空开关管相比明显缩短的结构长度。在这里尤其是电流接线头的设计对此作出了贡献，即用平板的形式替代了迄今通用的圆柱形销柱，在这种情况下此平板同时构成了本身圆柱形的开关室的端盖。这种新型真空开关室扁平的结构形式还可以更进一步突出，只要将触头设计为螺旋触头，尤其是扁平的螺旋触头。此外，采用螺旋触头导致更好地引弧，其结果是有更高的断流容量。例如在采用直径约90mm的扁平螺旋触头时可接通短路电流约达130KA。与螺旋触头的直径无关，建议在可运动的触头与配属的供电柱之间设一盘状阻汽板，它例如用一种铬镍钢制成，以及对于断流容量小的真空开关室必要时它可用来机械地增强其厚度减小了的可运动的螺旋触头。

真空开关室的这种新型设计还允许固定触头直接与配属的板状电流接线头连接，以及对于可运动的触头允许使用大直径的接线柱，由此保证最佳散热。这种总体上紧凑的结构形式省去了用于运动触头的接线柱特殊的导向装置，迄今在电源开关用的真空开关管中往往为此使用一个塑料套筒。因此，真空开关室允许较高的热负荷。

此外，这种新型的真空开关室结构，允许除环状绝缘子外的所有零件设计为自动定心的，所以所有零件可在唯一的一道工序(密封钎焊)中在不使用昂贵和复杂的钎焊模的条件下互相钎焊。在这里建议固定触头通过一短的定心接管与板状电流接线头连接，以及，可运动的触头通过接触柱与配属的板状电流接线头定心地连接。

围绕着这两个触头尤其扁平螺旋触头的环状件的形状取决于具体规定的断流容量。在断流容量较小为约40至60KA的情况下，此管状件可设计为空心圆柱体。当断流容量较大亦即触头直径较大时，建议此管状件在面朝环状绝缘子的端部设一锥形收缩段；这样做允许使用直径明显小于螺旋触头的绝缘子和波纹管。与优选地用铜制管状件的造型无关，建议管状件开关段区域的内壁上加耐电弧的衬里，例如使用铬铜复合材料的薄板件或电镀铬层。

图1至3表示了两种新型开关室的实施例，附图中：

图1示出一个具有设计为空心圆柱体的一管状件的开关室；

图2示出一个具有局部锥形收缩的一管状件的真空开关室；

图3为平板状电流接线头的俯视图。

在按图1的真空开关室中，外壳由一个起电流接线头作用的上部铜制金属板1、对焊在金属板1上的一个铜制的空心圆柱形壁3、一个环状绝缘子4、一个与环状绝缘子4同轴设置的波纹管5以及一个同样设计为电流接线头的下部铜制金属板2。其中，环状绝缘子与按DE4422316A1的绝缘子是同样类型的，亦即设计为横截面近似于正方形并有一斜切面和一掏槽。外壳内部装一位置固定的扁平螺旋触头6和一个可运动的扁平螺旋触头7。螺旋触头6通过一短的定心接管61与板1连接，定心接管插在螺旋触头的定心孔内。螺旋触头7安装在供电柱8的一个定心的使电流断面收缩的凸肩81上。供电柱8在其另一端借助于定心段82安装在起电流接线头作用的板2内。在可运动的螺旋触头7与供电柱8之间还设有一块形式上为扁盘的阻汽板9，它用一种机械强度高的材料例如铬镍钢制造。阻汽板9使环状绝缘子4相对于在开关过程中螺旋触头6和7释放的金属粒子屏蔽。

按图1的真空开关室的结构选择为，使所有的零件能在唯一的一道钎焊工序的范围内互相钎焊。为此所需的除气间隙可采取由先有技术已知的措施设在环状绝缘子4与空心圆柱形壁3之间的接缝区内。

按图2的真空开关室在两块起电流接线头作用的板11和12的配置、环状绝缘子14和波纹管15、以及固定螺旋触头16和可运动的螺旋触头17及带定心段181的供电柱18和阻汽板19的布局等方面基本上与按图1的真空开关室的结构一致。但按图2的真空开关室规定用于最大的断电容量并因而有直径较大的扁平螺旋触头16和17。管状壁件13的形状与此相适应，它构成实际上的开关室的径向边界。为此，管状壁件13在螺旋触头16和17的高度上有圆柱形的壁区131，然后经锥形收缩段132过渡为圆柱段133，壁13通过此圆柱段按对接钎焊的方式与环状绝缘子14钎焊。此外，管状壁件13在圆柱区131设一耐电弧的衬里20，它防止圆柱区131烧穿。因为在这种真空开关室的设计中，环状绝缘子14通过阻汽板19和管状壁件13的锥形收缩段132充分地防止金属蒸气粒子沉积，所以此环状绝缘子与图1中使用的绝缘子4的实施形式不同，横截面设计为矩形。

图3表示按图2的真空开关室起电流接线头作用的板12的俯视图。由于板1 2以及上部板11矩形或正方形的造型，所以为孔21留下了足够的空间，孔21用于将电流接线头固定在配属的开关装置的相应零件上。

Claims (10)

1．一种真空开关室，其包括一个固定不动的和一个可相对于它轴向运动的触头以及一个由两个帽状的金属件和一个环状绝缘子及一个波纹管组成的外壳，其中，为每个触头配设一电流接线头，两个帽状金属件与环状绝缘子连接以及其中一个帽状金属件既围绕着那个固定不动的又围绕着这个运动的触头，其特征在于：两个触头(6、7)的电流接线头设计为平板(1、2)，它们分别构成两个帽状金属件之一的底部；波纹管(5)构成配属于运动触头(7)的那个帽状金属件的壁；以及，其端部与固定触头(6)的板状电流接线头(1)钎焊的管状件(3)构成另一个帽状金属件的壁。

2．按照权利要求1所述的真空开关室，其特征在于：触头设计为螺旋触头(6、7)。

3．按照权利要求2所述的真空开关室，其特征在于：螺旋触头(6、7)设计为扁平的。

4．按照权利要求1、2或3所述的真空开关室，其特征在于：固定触头(6)通过短的定心接管(61)与板状电流接线头(1)连接。

5．按照权利要求1、2或3所述的真空开关室，其特征在于：可运动的触头(7)通过接触柱(8)与板状电流接线头定心地(82)连接。

6．按照权利要求1至5之一所述的真空开关室，其特征在于：管状件(13)在面朝环状绝缘子(14)那一端设锥形收缩段(132)。

7．按照权利要求1至6之一所述的真空开关室，其特征在于：管状件(13)设一耐电弧的衬里(20)。

8．按照权利要求7所述的真空开关室，其特征在于：耐电弧的衬里(20)由铬铜复合材料制成。

9．按照权利要求8所述的真空开关室，其特征在于：铬铜复合材料通过将铬电沉积在铜件上构成。

10．按照权利要求1至9之一所述的真空开关室，其特征在于：在可运动的触头(7)与配属的供电柱(8)之间设一盘状阻汽板(9)。

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