CN1941243B - 带有改善的电路断路器额定值的高压电路断路器 - Google Patents

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Abstract

带有改善的电路断路器额定值的高压电路断路器本发明涉及电断路器装置(1)，特别是高压电路断路器(1)，及改善骤熄气体冷却的方法。按照本发明，冷气体(111)被中间储存在排气区(7，8)内，且第一支气流(11a)被引导绕过中间储存冷气体(111)并流入断路器室(2)，中间储存冷气体(111)借助第二支气流(11b)被强制移出排气区(7，8)，并在流入断路器室外壳(3)之前与第一支气流(11a)混合。典型实施例主要涉及用于冷气体(111)的中间储存体积(7，8)的设计，和预冷的热骤熄气体(11，110；11a，11b，11c)的辅助装置(9)。本发明的优点尤其是改善骤熄气体的冷却，增大电路断路器额定值和/或断路器结构较紧凑设计。

Description

带有改善的电路断路器额定值的高压电路断路器
技术领域
本发明涉及高电压工程领域，特别是在电能分配系统中的高压电路断路器及其冷却方法。
背景技术
在EP 1444713B1中介绍了一种电路断路器导流装置，该装置同轴地包围骤熄气体(quenching gas)流，且有包含两个流出开口的外表面或外壳。此导流装置的外表面界定排气的体积。骤熄气体的部分流从流出开口流入断路器室体积内。直接相对于流出开口的各种流出方向使它们相互交叠。这意味着一旦骤熄气体通过各流出开口便有利地混合起来。这些流出开口可能具有相关的附加涡旋体或挡板，以使离开流出开口的骤熄气体另外加以涡旋。由于混合和涡旋，骤熄气体流在断路器室体积的入口被减速，冷却，和绝缘地恢复，从而避免断路器室外壳的击穿。
在DE 10221580B3中介绍了一种具有中断器部件的高压电路断路器，其中的排气两次折转180度。为改善气体的冷却，在固定接触侧提供同心安置的空心圆柱穿孔板，气体流沿径向通过此板。该穿孔板用作散热器，从骤熄气体吸取热量。穿孔板确实增加骤熄气体的流阻。在穿孔板区将保持均匀的层流骤熄气体流。
在DE 1889068U的实用新型中介绍了能改善排气冷却的开关断路器。此冷却装置包括多个同心地安置在气体流出通道内的管子，每条管子有在直径上相对的流出口，使得在层流流出情况下骤熄气体必须经过带有大量折转的迷宫式路径，而且必须接触冷却管的大表面。通过这种装置，流出路径加长了，同时排气的冷却表面增加了。
在EP 1403891A1中介绍了一种电路断路器，其中排气同样是从放电室通过空心接触件进入同心安置的排气体积，并从那儿进入处在更外面的骤熄室体积内。为增大致断能力或额定值，在空心接触件和排气体积之间同心安置至少一个中间体积，可能还有第二体积，它们由一些中间壁彼此分开，此壁上有一些孔或通气口。由于骤熄气体从内部体积径向流出到外部体积，排气以喷射形式指向体积的中间壁上并作涡旋运动。因此，热量通过涡旋对流被高效传到中间壁内。在空心接触体积，中间体积，可能还有第二体积之间的通道口安置成在圆周上彼此偏移。在第二体积和排气体积之间的通道口安置成在圆周上和/或轴向上彼此偏移。结果就形成曲折的或螺旋形排气路径，因而排气在排气区的过渡或驻留时间增加，从而增加从排气带走的热量。因此总的来说，除空心接触体积外，在电路断路器内还需要排气体积，和断路器室体积，至少另一个中间体积，以便增大排气冷却效率。
在已有的断路器中，开关动作之前处于中断器部件内的冷气体被流出电弧区的热排气强迫位移并将排气推出。被强迫位移的那部分冷气体阻止热排气的流出而被浪费掉，不起冷却作用。
本发明是基于根据US 4471187的现有技术。该文件介绍的高压电路断路器具有专门的排气设计，它包括储存冷气体的体积。由电弧骤熄区来的排气或电弧骤熄气体被分成两个支气流。第一支气流绕过储存冷气体的体积而通过排气口直接进入断路器室。第二支气流横过储存冷气体的体积，迫使冷气体偏移，也驱使它进入断路器室。第一支气流的排气口和已偏移的冷气流流出口安置在排气进入断路器室的入口处，彼此很靠近。因此，热的第一支气流和偏移的冷气流不混合在一起，直到它们进入断路器室。另外，在热气流和冷气流中，都避免了涡旋或涡流并尽可能保持层流特性，以实现从电弧骤熄区流出并通过排气区进入断路器室外壳的电弧骤熄气体的高通过速率。
发明内容
本发明的目的是提供一种使电断路器装置中骤熄气体冷却的方法，及相关的具有改善的电路断路器特性的电断路器装置。本发明的这个目的利用下列特征而达到。
本发明包括一种冷却供电系统的电断路器装置(特别是高压电路断路器)内的骤熄气体的方法，此断路器装置包括一断路器室，它被断路器外壳所包围，其中，当发生开关动作时热骤熄气体从电弧骤熄区流到充有冷气体的排气区，且其中，热骤熄气体被分流为至少两个支气流，其中至少部分冷气体被中间储存在排气区，第一支气流被引导绕过中间储存的冷气体并流入断路器室，且借助于第二支气流迫使中间储存的冷气体移出排气区，其中另外第一支气流和中间储存的冷气体在流入断路器室外壳之前在混合区彼此混合。由于中间储存的冷气体和第一热支气流相混合，这个热支气流被有效地冷却。这种冷却发生在第一支气流流出冷气体电弧骤熄区的很早时刻。存在于排气体积内的冷气体不强迫移出而得不到利用，而是被用来冷却排气。冷气体被移出中间储存体积是由第二支气流完成的，特别是由这个流过中间储存体积的第二支气流，或者由于这个第二支气流使中间储存体积减少(例如由施于中间储存体积活动定位壁上的气体压力引起)，或者被所述第二支气流产生的低压力而因此将冷气体吸出中间储存体积，或者由这些作用的组合或以其它方式完成的。由于冷却得到改善，骤熄气体比原先情况得到更有效的绝缘恢复，电路断路器额定值可以增大，而且/或者断路器室外壳尺寸可以缩小，尤其可以变窄，而不致使流出的骤熄气体和断路器室外壳之间产生电击穿。
一些典型实施例，给出了排气区的有利几何形状和优选的尺寸标准，特别是对于中间储存体积，混合区和可选的混合通道。
一些典型实施例具有以下优点：第一支气流基本上和贮存冷气体在同一时间流出排气区，贮存冷气体是被强制移出排气区，特别是被第二支气流移出中间储存体积。
一些典型实施例，显示能使骤熄气体额外冷却的辅助装置的不同变型和安装位置。有利地，第一和/或第二支气流由于气体喷流和气体喷流在档板壁上的涡旋的形成而得到额外冷却。
本发明的另一种方面还是供电系统的电断路器装置，特别是高压电路断路器。此断路器装置包括断路器室，它被断路器室外壳包围，而且有电弧骤熄区和用来冷却热骤熄气体的排气体积，在开关动作开始时充有冷气体的排气体积的排气区，用来使热骤熄气体分流为至少两个支气流的装置，另外还有提供在排气区内贮存冷气体的中间储存体积，用来将第一支气流导向断路器室外壳内而绕过中间储存体积的第一装置，用来将第二支气流导向被贮存的冷气体的第二装置，结果就使被贮存的冷气体强制移出中间储存体积，其中在中间储存体积的出口开口区内还提供混合区，用来将第一支气流和冷气体相混合，使得第一支气流和中间储存冷气体在流入断路器室外壳之前彼此相混合。
一些典型实施例给出中间储存体积的优选设计实施例。
本发明的另一些实施例以及优点和应用，将在从属权利要求中，在权利要求的组合中，以及下面的说明和附图中给出。
附图说明
图1是按现有技术的具有冷气体损失的中断器部件排气区示意图；
图2是按本发明的具有混合热气体和冷气体的排气区第一实施例示意图；
图3是第二实施例的示意图，其中每一个在活动接触一侧和固定接触一侧有两个支气流；
图4是第三实施例的示意图，其中中间储存体积内有开口槽；
图5，6是第四实施例的示意图，其中中间储存体积内有一些轴向开口和从排气区的径向气体出口；
图7，8是第五实施例的示意图，它们具有使骤熄气体预先冷却的气体喷流涡旋；以及
图9是第六实施例的示意图，它们具有使第二支气流预先冷却的另一些机构。
各图中同样的零件采用相同的参考符号，且已省略重复的参考符号。
具体实施方式
图1简单表示传统高压电路断路器的排气区，其设计为围绕断路器轴线1a同心，且热骤熄气体11，110沿路径，在此情况下为蜿蜒路径从电弧骤熄区6流出排气体积4而进入断路器室2。在此情况下，冷气体111被强制移出排气区，而对骤熄气体11，110的冷却无贡献。
图2简单表示按本发明冷却骤熄气体的实施例。热骤熄气体11，110被分流成两个支气流11a，11b，冷气体111的至少一部分是中间储存在排气区7，8内，第一支气流11a被引导绕过中间储存冷气体111并流入断路器室2，且借助于第二支气流11b，中间储存冷气体111被强制流出排气区7，8，并在流入断路器室外壳3之前与第一支气流11a混合。即使在骤熄气体流出之初，混合骤熄气体13的温度比图1所示传统排气相比要低得多，在图1中，起初是冷气体111然后是相对稍微冷却的热气体110流出。其它骤熄气体冷却方法的实施例将在下面结合图2-9说明。
在骤熄气体的冷却方法中，第二支气流11b被导向中间储存冷气体111，使它被直接或间接地强制移出排气体积7，8。图2-9中的每个表示直接强制位移法，其中第二支气流11b流过中间储存体积7，8并替代冷气体111。但是，间接强制位移法，例如通过减小中间储存体积7，8的大小并/或将气体吸出中间储存体积7，8，也同样可行。第一支气流11a最好经过较短的路径流入断路器室外壳3内，第二支气流11b，可能还有第三、第四等支气流11c经过较长的路径流入断路器室外壳3内。借助第三或其它的支气流11c，较长的路径可分成至少两个子路径，也即分成第二支气流11b和第三或其它支气流11c，以邦助上述第二支气流11b。结果可以改善骤熄气体11的混合。
冷气体111的中间储存部分最好中间储存在冷气体贮存器或中间储存体积7，8的排气区，此中间储存体积7，8有入口开口70和出口开口80，用于第二支气流11b和可选的还有的辅助支气流11c，而且在出口开口80区有混合区12，在此区内储存冷气体111与第一支气流11a相混合。
最好通过第一支气流11a在混合区12内产生低压力，靠此低压力将中间储存冷气体111吸出中间储存体积7，8。这种吸出可依靠它自身或者在冷气体强制位移的支持下实现。另外，混合通道10可以处在混合区12前面或下游及断路器室2或断路器室外壳3入口的后面或上游，且第一支气流11a可在混合通道10内与中间储存冷气体111混合，尤其是与已预冷的第二支气流11b和可选的还有的第三或其它支气流11c混合。混合通道10是可选元件。举例来说，也可以让气体喷流形成在第一支气流11a内和强制位移冷气体流111内，并使它们彼此相向引导使得在混合区12内相互涡旋并混合。特别是，热和冷气体喷流相互形成涡流，以在流入断路器室外壳3之前实现第一支气流11a和冷气体111的涡旋混合。其结果是，即使没有混合通道10或除了混合通道10外，骤熄气体11在流出之前或当它流入断路器室外壳3时已被有效地冷却。
优选地按照第一支气流11a和中间储存冷气体111所需的混合时长和混合温度来设计中间储存体积7，8的储存容量。另外，较长路径和较短路径之间的路径差可设计成等于通过中间储存体积7，8的贯流长度。例如，如图3和4所示，路径差是2*l，这里l＝中间储存体积7，8的轴向长度，通过该轴向长度第二支气流11b起初沿一个轴向流动，并在弯折之后沿相反的轴向流动。
特别优选第一支气流11a在绕过中间储存体积7，8的同时沿最小路径流入断路器室外壳3内；且/或第二支气流11b通过中间储存体积7，8沿最大路径流入断路器室外壳3内；和/或者另一个支气流11c(图8)至少部分地或按截面地通过中间储存体积7，8流入断路器室外壳3内。
另外，骤熄气体11可利用断路器装置1的排气体积4内的辅助预冷装置9，9a，9b，9c；74，75进行预冷(图5-9)。特别是，热气体110被分流为支气流11a，11b，11c(图8左边)之前可以预冷；和/或者第一支气流11a和/或第二支气流11b以及可能还有的其它支气流11c可以预冷。特别是，通过中间储存体积7，8和/或第二体积9a内的喷流形成流出口74可以在骤熄气体11中形成气体喷流，它被引导到挡板壁75上并在那儿涡旋(图5-8)；和/或者骤熄气体11还可以引导到挡板96上并在那儿冷却(图9)；和/或者利用引导装置9c可以在骤熄气体11内界定延长路径(特别是曲折路径)，和/或者利用涡旋装置9c可以形成再循环区(图9)。此外，还可以使用其它未提及的辅助装置使骤熄气体冷却。
本发明的主题还是电断路器装置1，首先将参考图3对它作详细说明。此断路器装置1包括断路器室2，它被断路器室外壳3所包围，并有电弧骤熄区6和排气体积4用来冷却热骤熄气体11，110。此电弧骤熄区6延伸在电弧接触系统5的接触体5之间，并在侧向被绝缘喷咀6a所包围。电弧接触体5一般包括接触销和郁金香形接触体，其中至少一个是可由断路器驱动装置(未示出)可移动的。举例来说，在各图中接触销是作为固定接触体显示在右侧，而郁金香形接触体是作为活动接触体显示在左侧。郁金香形接触体同时是带空心接触流出开口5a的空心排气流出管的形状。部分被断路器室绝缘体3a包围的额定电流接触体相对于电弧接触系统5同心安置。
在开关动作之初，排气体积4的排气区7，8充有冷气体111。提供了将热骤熄气体11，110分流成至少两个支气流11a，11b，11c的装置71，72，73；7a，7b；8a，8b。在排气区7，8内安置了储存冷气体111的中间储存体积7，8；提供了第一装置71，101，102，它引导第一支气流11a在绕过中间储存体积7，8的同时流入断路器室外壳3；同时提供了第二装置7a，7b，72，它将第二支气流11b引向储存冷气体111，结果使得储存冷气体111被强制移出中间储存体积7，8。
图3-9表示这方面的典型设计实施例。第一支气流11a的较短路径和第二支气流11b以及可能还有的至少另一个支气流11c的较长路径将在电弧骤熄区6和断路器室外壳3之间的排气区7，8内预先确定。优选地用通过中间储存体积7，8的贯流长度2*l预先确定较长路径和较短路径间的路径长度差2*l。此路径长度差或贯流长度也可以由两个或多个长度不等的子路径组成(图5-8)。
在图3-9中，中间储存体积7，8有入口开口70和出口开口80，第一装置71在绕过中间储存体积7，8的同时将第一支气流11a引向出口开口80，第二装置7a，7b，72将第二支气流11b或者可能还有另外的支气流11c引向入口开口70，并通过中间储存体积7引向出口开口80。
在中间储存体积7，8的出口开口80区内提供混合区12，用来将第一支气流11a与冷气体111混合，后者储存在中间储存体积7，8内并被第二支气流11b强制移出中间储存体积7，8，使得第一支气流11a和中间储存冷气体111在流入断路器室外壳3之前相互混合。
混合区12同时可以是低压区12的形式，用来把储存冷气体111吸出中间储存体积7，8。这可以利用低压区12内的支气流11a，11b可能还有11c的流动比例，尤其是流动速度来实现。另外，混合区12也可以是第一支气流11a和冷气体111(特别地第一支气流11a和冷气体111的气体喷流)的涡旋区12的形式。
另外，混合通道10可以安置在混合区12后面或下游及断路器室外壳3的入口前面或上游，在这个混合通道10内发生第一支气流11a与已强制移出中间储存体积7，8的冷气体111(特别是与预冷第二支气流11b和可能还有的其它支气流11c)的附加混合。混合通道10例如由内通道壁10a与中间储存体积8分开，并通过通道入口101与之连接。因此，通道入口开口101用作从中间储存体积7，8流出的开口，通道出口开口用作实际的排气开口102。混合通道10的直径为D，在通道入口开口101和通道出口开口102之间的长度为L。此直径D和长度L的尺寸应选成使已预先混合的支气流11a，11b，11c与冷气体111及相互之间实现有效的混合。混合通道10可以按轴向(图3-4，7-9)和/或径向(图5-6)对准或取向。
中间储存体积7，8的储存容量定尺寸为能实现第一支气流11a和中间储存冷气体111所要求的混合时间和混合温度。同时通过中间储存体积7，8的贯流长度，例如图3-4中的2*l，应定尺寸为能实现在中间储存体积7，8内第二支气流11a相对于第一支气流11b的时间延迟。
图3-9还显示断路器装置1的优选设计。排气体积4被排气外壳4a包围，此外壳有流出开口101和朝向断路器室外壳2的排气开口102。中间储存体积7，8由主体7a，7b，8a，8b形成，气流可通过此主体，且主体安置在排气体积4内。气流可通过的主体7a，7b，8a，8b有第一开口71，用来分流面对电弧骤熄区6的主体7a，7b，8a，8b区内的第一支气流11a，而且对于第二支气流11b有第二开口72，同时可能对另一个辅助支气流11c有第三或其它的开口73，它们都在背离电弧骤熄区6的主体7a，7b，8a，8b区内。
为给第一支气流11a提供最小路径，第一开口71优选安置在靠近流出开口101，特别地径向相对的流出开口101；和/或者为给第二支气流11b提供最大路径，第二开口72被安置在远离排气流出开口101，尤其是离流出开口101最大轴向距离处；和/或者对其它的支气流11c，第三或其它开口73被安置在第一和第二开口71，72之间的轴向方向1a(图8右侧)。借助于其它的支气流11c，可将长路径分成至少两个子路径11b，11c。其结果是可以改善在外部体积8内骤熄气体11的混合。
优选地第二开口72与偏流装置7b，8b，8a相互作用，将储存冷气体111和第二支气流11b反向引导至中间储存体积7，8的出口开口80；和/或者第一支气流的较短路径11a和第二支气流的较长路径11b之间的路径长度差由第一和第二开口71，72间的轴向距离给定。开口71，72，73可以是主体7a，7b，8a，8b的壁7a，7b内的孔或槽。开口71，72，73可以安置在主体7a，7b，8a，8b的径向壁7a和/或轴向壁7b内。第一，第二，可能还有第三开口71，72，73的数量，尺寸(即横截面积A1，A2，A3)和位置可以这样来设计，使得第一支气流11a仍可在排气体积4内与储存冷气体111大量混合。特别地，可将多个孔或槽72可能还有73安置在可通过气流的主体7a，7b，8a，8b内的圆周上且/或沿着轴向延伸，使得在第二可能还有其它的支气流11b，11c内形成热气体波前，而且在中间储存体积7，8内不留下冷气体窝。在开口71，72，73区，总的贯流截面AO＝A1+A2，或许是AO＝A1+A2+A3，一般是处在最小值，且贯流速率处在最大值。
可通过气流的主体7a，7b，8a，8b，可包括内圆柱7a，7b和外圆柱8a，8b。此内圆柱和外圆柱7a，7b，8a，8b优选地相互间及相对于断路器轴线1a同轴安置。内圆柱和外圆柱7a，7b，8a，8b在径向通过至少两个外或圆柱表面7a，8a，在轴向端部通过相联的底表面7b，8b限定中间储存体积7，8。内圆柱7a，7b界定内体积V1，并有让第一支气流11a通向电弧骤熄区6的入口开口70。环绕内圆柱7a，7b的外圆柱8a，8b界定外体积V2，并有让储存冷气体111和第二支气流11b通向电弧骤熄区6的出口开口80。内圆柱7a，7b和外圆柱8a，8b通过第二开口72可能还有第三开口73相互连接。内、外体积V1，V2最好是互相匹配的，以便实现冷气体111的所希望的储存容量和所希望的第二支气流11b的贯流动力学特性。
中间储存体积7，8，第一装置71；101，102和第二装置7a，7b，72可以安置在断路器装置1的第一和/或第二接触体5的排气区7，8内。断路器装置1可以是高压电路断路器1或大电流电路断路器或开关断路器等。
图3-8详细显示下面的变型：图3：左侧或活动接触侧，和右侧或固定接触侧，每种情况都由孔71，72实现两个支气流11a，11b；图4：左侧用槽71，72代替孔，右侧在内圆柱7a，7b的后壁7b内具有大面积的第二开口72；图5-6：轴向取向的第一和第二开口71，72以及内圆柱7a，7b轴向缩短(左侧)以及/或者尺寸沿径向减小(右侧)；另外，混合通道10具有径向排气或气体出口102；图7：第二支气流11b的槽72的定尺寸为热气体喷流的产生，并从外圆柱8a，8b的外壁8a弹回，下面将进一步讨论；图8：第二体积9a用来建立热气体流或喷流(左侧)，第三开口73用来分流第三支气流11c；图9：第一支气流11a或如图示的第二支气流11b具有其它一些冷却机构9。
用来预冷骤熄气体11的辅助装置9，9a，9b，9c；74，75可安置在断路器装置1的排气体积4内。在热气体流110分流成支气流11a，11b，11之前，可以把辅助装置9，9a，9b，9c；74，75安置在它里面，和/或可以安置在第一支气流和/或第二支气流11a，11b及可能还有的其它支气流11c内。这种辅助装置一方面与中间储存体积7，8内的喷流形成流出开口74有关，而且/或者与形成气体喷流的第二体积9a以及挡板壁75(用来使气体喷流形成涡旋和强烈涡旋对流冷却)有关。关于这种冷却机理的详情可从欧洲专利申请EP 1403891A1(在优先权日之前已发表)和国际专利申请PCT/CH2004/000752(在优先权日之前未发表)中找到，这里把它们的全部内容引用过来作参考。特别是，开口71，72，73的流出或喷射特性可与离相对挡板壁75(例如外圆柱8a，8b的外壁8a或内壁8b)的距离匹配，使得在挡板壁75的区域处或区域中形成涡流。另外，骤熄气体尤其是涡流可以引导在圆形，螺旋形或盘旋形路径上。特别是，圆形，螺旋形或盘旋形轨道可围绕内圆柱7a，7b沿挡板壁75朝着中间储存体积7，8的流出开口80引导。如图8所示，第二体积9a可以是例如圆柱金属套筒9a形式。此喷流形成金属套筒9a可安置在例如郁金香形接触体侧或活动接触体侧，同心地环绕空心接触流出开口5a，而且也在中间储存体积7，8内，或者安置在中间储存体积7，8上游的骤熄气体流出路径11上。如图9所示，该辅助装置还可以包括挡板9b和/或导引装置9c以及/或者骤熄气体11的涡旋装置9c。
本发明的另一方面是关于冷却电断路器装置1内的骤熄气体11的方法，其中，在第一支气流11a内和冷气体111内产生气体喷流，并在混合区12内相互指向对方，从而相混合。特别是，热和冷气体喷流相互形成涡流而实现热的第一支气流11a和冷气体流111的涡旋混合。热和冷气体喷流的涡旋混合可以发生在排气11；11a，11b，11c；110，111；13离开排气区7，8并进入断路器室外壳3之中或之前或之后。
本发明还有一个方面涉及电断路器装置1，其中第一支气流11a与冷气体111混合的混合区12处在中间储存体积7，8的出口80区，提供了用来形成第一支气流11a和冷气体111的气体喷流的喷流形成装置；且混合区12用作第一支气流11a和冷气体111的气体喷流涡旋区12。特别是，热和冷气体喷流在混合区12内相互指向对方，结果相互形成涡流而实现热第一支气流11a和冷气体流111的涡旋混合。热和冷气体喷流的涡旋混合可以发生在排气11；11a，11b，11c；110，111；13离开排气区7，8并进入断路器室外壳3之中或之前或之后。
参考符号一览表
1                 电断路器装置，中断器部件；高压电路断路器
1a                中心轴线，断路器轴线
2                 断路器室，断路器室体积
3                 断路器室外壳，断路器室壁
3a                断路器室绝缘体
4                 排气体积
4a                排气外壳，排气壁；电流连接配件
5                 电弧接触系统，第一接触体，接触销，固定接触体；
                  第二接触体，郁金香形接触体，空心接触体，活动
                  接触体
5a                空心接触流出开口
6                 电弧骤熄区
6a                绝缘喷咀
7，8              充有冷气体的排气区，中间储存体积，冷气体储存
                  器
7                 第一体积V1，内体积
7a，7b，8a，8b    气流可通过的主体
7a，7b            内体积的外壁，后壁；气流可通过的主体
70                中间储存体积的入口开口
71                第一流出开口
72                第二流出开口，贯流开口
73                第三流出开口，其它流出开口，贯流开口
74                喷流形成流出开口
75                挡板壁
8                 第二体积V2，外体积
80                中间储存体积内的流出开口
8a，8b            中间储存体积或冷气体储存器的外壁，后壁
9              辅助预冷装置
9a             第二体积，预冷体积，喷流形成体积V3
9b             挡板
9c             骤熄气体引导装置，涡旋装置
10             混合通道，附加混合长度
10a            内通道壁
101            通道入口开口，流出开口
102            通道出口开口，排气开口
11             骤熄气体流
11a，11b       第一，第二支气流
11c            第三支气流，其它支气流
110            热气体
111            冷气体
12             混合区；低压区；涡旋区
13             已混合排气
A1，A2，A3     第一，第二，第三流出开口截面积
A0             总流出面积
L，D           混合通道长度，直径
l              流出开口之间的距离

Claims (36)

1.一种冷却供电系统电断路器装置(1)中的骤熄气体(11)的方法，该断路器装置(1)包括：被断路器外壳(3)包围的断路器室(2)，其中，在开关动作的情况下，热骤熄气体(11，110)从电弧骤熄区(6)流入充有冷气体(111)的排气区(7，8)，其中，热骤熄气体(11，110)分流为至少两个支气流(11a，11b，11c)，其中还有：
a)至少部分冷气体(111)被中间储存在排气区(7，8)，且第一支气流(11a)被引导绕过中间储存冷气体(111)并流入断路器室(2)，以及
b)借助第二支气流(11b)，中间储存冷气体(111)被强制移出排气区(7，8)，其特征在于：
c)第一支气流(11a)和中间储存冷气体(111)在流入断路器室外壳(3)之前在混合区(12)内相互混合。
2.如权利要求1所述的冷却骤熄气体(11)的方法，其特征在于：
在第一支气流(11a)和冷气体(111)内产生气体喷流并在混合区(12)内相互指向对方从而相混合。
3.如权利要求2所述的冷却骤熄气体(11)的方法，其特征在于：
热和冷气体喷流相互形成涡流，在流入断路器室外壳(3)之前实现第一支气流(11a)和冷气体(111)的涡旋混合。
4.如权利要求1所述的冷却骤熄气体(11)的方法，其特征在于：
a)混合区(12)的下游和断路器室外壳(3)入口的上游有混合通道(10)，及
b)第一支气流(11a)在混合通道(10)内与中间储存冷气体(111)额外地混合。
5.如权利要求1所述的冷却骤熄气体(11)的方法，其特征在于：在混合区(12)的区域内由第一支气流(11a)产生低压力，利用它将中间储存冷气体(111)吸出中间储存体积(7，8)。
6.如权利要求1所述的冷却骤熄气体(11)的方法，其特征在于：
a)第二支气流(11b)被导向中间储存冷气体(111)，且/或
b)第一支气流(11a)经较短路径被导向断路器室外壳(3)，第二支气流(11b)经较长路径被导向入断路器室外壳(3)。
7.如权利要求1-6任一项所述的冷却骤熄气体(11)的方法，其特征在于：
a)中间储存的冷气体(111)部分被中间储存在中间储存体积(7，8)内的排气区内，及
b)中间储存体积(7，8)具有用于第二支气流(11b)的入口开口(70)和出口开口(80)，且在出口开口(80)区有混合区(12)，在此区储存的冷气体(111)与第一支气流(11a)混合。
8.如权利要求1-5中任一项所述的冷却骤熄气体(11)的方法，其特征在于：
a)第二支气流(11b)被导向中间储存冷气体(111)，且/或
b)第一支气流(11a)经较短路径被导向断路器室外壳(3)，第二支气流(11b)经较长路径被导向入断路器室外壳(3)，
c)中间储存的冷气体(111)部分被中间储存在中间储存体积(7，8)内的排气区内，及
d)中间储存体积(7，8)具有用于第二支气流(11b)的入口开口(70)和出口开口(80)，且在出口开口(80)区有混合区(12)，在此区储存的冷气体(111)与第一支气流(11a)混合，
e)中间储存体积(7，8)的储存容量根据第一支气流(11a)和中间储存冷气体(111)所需的混合时间和混合温度来设计，及/或
f)较长路径和较短路径间的路径差(2*l)设计成等于通过中间储存体积(7，8)的贯流长度(2*l)。
9.如权利要求7所述的冷却骤熄气体(11)的方法，其特征在于：
a)第一支气流(11a)在绕过中间储存体积(7，8)的同时经过最小路径流入断路器室外壳(3)，且/或
b)第二支气流(11b)通过中间储存体积(7，8)经最大路径流入断路器室外壳(3)，及/或
c)另一个支气流(11c)至少部分通过中间储存体积(7，8)流入断路器室外壳(3)。
10.如权利要求7所述的冷却骤熄气体(11)的方法，其特征在于：
利用断路器装置(1)的排气体积(4)内的辅助预冷装置(9，9a，9b，9c；74，75)预冷骤熄气体(11)。
11.如权利要求10所述的冷却骤熄气体(11)的方法，其特征在于：
热气体(110)在分流为支气流(11a，11b，11c)之前被预冷，且/或第一支气流(11a)和/或第二支气流(11b)被预冷。
12.如权利要求7所述的冷却骤熄气体(11)的方法，其特征在于：
a)利用中间储存体积(7，8)和/或第二体积(9a)内的喷流形成流出开口(74)在骤熄气体(11)内形成气体喷流，此喷流被导向挡板壁(75)并在那儿涡旋，且/或
b)骤熄气体(11)被导向挡板(9b)，及/或
c)利用导向装置(9c)在骤熄气体内预先确定延长路径，和/或利用涡旋装置(9c)形成再循环区域。
13.如权利要求7所述的冷却骤熄气体(11)的方法，其特征在于：所述电断路器装置是高压电路断路器(1)。
14.如权利要求7所述的冷却骤熄气体(11)的方法，其特征在于：热和冷气体喷流相互形成涡流，在流入断路器室外壳(3)之前实现第一支气流(11a)和冷气体(111)的涡旋混合。
15.一种供电系统电断路器装置(1)，包括断路器室(2)，该断路器室被断路器室外壳(3)包围，并有电弧骤熄区(6)和用来冷却热骤熄气体(11，110)的排气体积(4)，其中排气体积(4)的排气区(7，8)在开关动作开始时充有冷气体(111)，其中提供将热骤熄气体(11，110)分流为至少两个支气流(11a，11b，11c)的装置(71，72，73；7a，7b；8a，8b)，其中还有，
a)用于储存冷气体(111)的中间储存体积(7，8)安置在排气区(7，8)内，
b)有第一装置(71，101，102)，其在第一支气流(11a)绕过中间储存体积(7，8)的同时将它引导到断路器室外壳(3)，且
c)有第二装置(7a，7b，72)，它将第二支气流(11b)导向储存冷气体(111)并因此造成储存冷气体(111)移出中间储存体积(7，8)，其特征是：
d)在中间储存体积(7，8)出口开口(80)区内提供混合区(12)，以将第一支气流(11a)与冷气体(111)混合，使第一支气流(11a)与中间储存冷气体(111)在流入断路器室外壳(3)前相混合。
16.如权利要求15所述的电断路器装置(1)，其特征在于：
a)混合区(12)同时被设计成第一支气流(11a)和冷气体(111)的涡旋区(12)，及
b)混合区(12)被设计成第一支气流(11a)和冷气体(111)的气体喷流涡旋区(12)，热和冷气体喷流在混合区(12)内相互指向对方。
17.如权利要求15所述的电断路器装置(1)，其特征在于：
a)混合通道(10)被安置在混合区(12)的下游和断路器室外壳(3)入口的上游，及
b)在混合通道(10)内，发生第一支气流(11a)和已强制移出中间储存体积(7，8)的冷气体(111)的额外混合。
18.如权利要求16所述的电断路器装置(1)，其特征在于：
a)混合通道(10)通过内通道壁(10a)与中间储存体积(8)分离，并经过通道入口开口(101)与中间储存体积(8)相连，且/或
b)混合通道(10)的直径D和长度L定尺寸为使已经预先混合的支气流(11a，11b，11c)与冷气体(111)及相互之间实现充分的混合，及/或
c)混合通道(10)是沿轴向和/或径向对齐的。
19.如权利要求15-18任一项所述的电断路器装置(1)，其特征在于：
混合区(12)同时设计为低压区(12)，以将储存冷气体(111)吸出中间储存体积(7，8)。
20.如权利要求15-18任一项所述的电断路器装置(1)，其特征在于：
在电弧骤熄区(6)和断路器室外壳(3)之间的排气区(7，8)内预先确定对第一支气流(11a)的较短路径和对第二支气流(11b)的较长路径。
21.如权利要求18所述的电断路器装置(1)，其特征在于：
a)中间储存体积(7，8)有入口开口(70)和出口开口(80)，
b)第一装置(71)在第一支气流(11a)绕过中间储存体积(7，8)的同时将它导向出口开口(80)，且
c)第二装置(7a，7b，72)将第二支气流(11b)导向入口开口(70)，并通过中间储存体积(7，8)导向出口开口(80)。
22.如权利要求15-18任一项所述的电断路器装置(1)，其特征在于：
a)中间储存体积(7，8)的储存容量根据所需的第一支气流(11a)和中间储存冷气体(111)的希望的混合时长和混合温度设计，且/或
b)中间储存体积(7，8)的贯流长度(2*l)根据中间储存体积(7，8)内的第二支气流(11b)相对于第一支气流(11a)所要求的延时设计。
23.如权利要求15-18任一项所述的电断路器装置(1)，其特征在于：
a)排气体积(4)被排气外壳(4a)包围，后者具有流出开口(101)和朝向断路器室外壳(3)的排气开口(102)，
b)中间储存体积(7，8)由可通过气流的主体(7a，7b，8a，8b)形成，此主体安置在排气体积(4)内，且
c)可通过气流的主体(7a，7b，8a，8b)具有第一开口(71)，用来分流面对电弧骤熄区(6)的主体(7a，7b，8a，8b)区内的第一支气流(11a)，且对背离电弧骤熄区(6)的主体(7a，7b，8a，8b)区内的第二支气流(11b)具有第二开口(72)。
24.如权利要求23所述的电断路器装置(1)，其特征在于：
a)第一开口(71)安置在靠近流出开口(101)，且/或
b)第二开口(72)安置在远离流出开口(101)，及/或
c)为第三或其它支气流(11c)的第三或其它开口(73)安置在第一和第二开口(71，72)之间的轴向方向(1a)上。
25.如权利要求23所述的电断路器装置(1)，其特征在于：
a)第二开口(72)和偏流装置(7b，8b，8a)合作，将储存冷气体(111)和第二支气流(11b)向后导向中间储存体积(7，8)的出口开口(80)，且/或
b)第一支气流(11a)的较短路径和第二支气流(11b)的较长路径间的路径长度差(2*l)由第一和第二开口(71，72)之间的轴向距离确定。
26.如权利要求23所述的电断路器装置(1)，其特征在于：
a)开口(71，72，73)是主体(7a，7b，8a，8b)的壁(7a，7b)内的孔或槽，且/或
b)开口(71，72，73)被安置在主体(7a，7b，8a，8b)的径向壁(7a)和/或轴向壁(7b)内，及/或
c)第一，第二开口(71，72，73)的数量，大小和位置选成使第一支气流(11a)在排气体积(4)内与储存冷气体(111)仍能大量混合。
27.如权利要求23所述的电断路器装置(1)，其特征在于：
a)气流可通过的主体(7a，7b，8a，8b)包括同轴安置的内圆柱(7a，7b)，它具有朝向电弧骤熄区(6)的第二支气流(11b)的入口开口(70)，
b)气流可通过的主体(7a，7b，8a，8b)包括外圆柱(8a，8b)，它包围内圆柱(7a，7b)，且有朝向电弧骤熄区(6)的储存冷气体(111)和第二支气流(11b)的出口开口(80)，及
c)内圆柱(7a，7b)和外圆柱(8a，8b)通过第二开口(72)相互连接。
28.如权利要求15-18任一项所述的电断路器装置(1)，其特征在于：
a)用来预冷骤熄气体(11)的辅助装置(9，9a，9b ，9c；74，75)安置在断路器装置(1)的排气体积(4)内，
b)辅助装置(9，9a，9b，9c；74，75)安置在分流为支气流(11a，11b，11c)之前的热气流(110)内，和/或辅助装置(9，9a，9b，9c；74，75)安置在第一支气流及/或第二支气流(11a，11b)内。
29.如权利要求28所述的电断路器装置(1)，其特征在于：
a)辅助装置包括中间储存体积(7，8)和/或第二体积(9a)内用来形成气体喷流的喷流形成流出开口(74)，及用来使气体喷流涡旋的挡板壁(75)，和/或
b)辅助装置包括用于骤熄气体(11)的挡板(9b)和/或导向装置(9c)及/或涡旋装置(9c)。
30.如权利要求15-18任一项所述的电断路器装置(1)，其特征在于：
a)中间储存体积(7，8)，第一装置(71，101，102)和第二装置(7a，7b，72)被安置在断路器装置(1)的第一和/或第二接触体(5)的排气区(7，8)内，且/或
b)断路器装置(1)是高压电路断路器(1)或大电流电路断路器或开关断路器。
31.如权利要求20所述的电断路器装置(1)，其特征在于：所述电断路器装置是高压电路断路器(1)。
32.如权利要求20所述的电断路器装置(1)，其特征在于：较长路径和较短路径之间的路径长度差(2*1)由通过中间储存体积(7，8)的贯流长度(2*l)确定。
33.一种冷却供电系统电断路器装置(1)中的骤熄气体(11)的方法，该断路器装置(1)包括：被断路器外壳(3)包围的断路器室(2)，其中在开关动作的情况下热骤熄气体(11，110)从电弧骤熄区流入充有冷气体(111)的排气区(7，8)，其中热骤熄气体(11，110)分流为至少两个支气流(11a，11b，11c)，其中还有：
a)至少部分冷气体(111)被中间储存在排气区(7，8)内，且第一支气流(11a)被引导绕过中间储存冷气体(111)并流入断路器室(2)，以及
b)借助第二支气流(11b)，中间储存冷气体(111)被强制移出排气区(7，8)，其特征在于
c)在第一支气流(11a)和冷气体(111)内产生气体喷流并在混合区(12)的区域内相互指向对方从而相混合。
34.如权利要求33所述的冷却骤熄气体(11)的方法，其特征在于：热和冷气体喷流相互形成涡流，以实现热的第一支气流(11a)和冷气体流(111)的涡旋混合。
35.一种供电系统电断路器装置(1)，包括断路器室(2)，该断路器室被断路器室外壳(3)包围，并有电弧骤熄区(6)和用来冷却热骤熄气体(11，110)的排气体积(4)，其中排气体积(4)的排气区(7，8)在开关动作开始时充有冷气体(111)，其中提供将热骤熄气体(11，110)分流为至少两个支气流(11a，11b，11c)的装置(71，72，73；7a，7b；8a，8b)，其中还有
a)用于储存冷气体(111)的中间储存体积(7，8)安置在排气区(7，8)内，
b)有第一装置(71，101，102)，其在第一支气流(11a)绕过中间储存体积(7，8)的同时将它引导到断路器室外壳(3)，且
c)有第二装置(7a，7b，72)，它将第二支气流(11b)导向储存冷气体(111)，并因此造成储存冷气体(111)移出中间储存体积(7，8)，其特征是：
d)在中间储存体积(7，8)的出口开口(80)区提供混合区(12)，将第一支气流(11a)和冷气体(111)混合，提供形成第一支气流(11a)和冷气体(111)的气体喷流的喷流形成装置，且该混合区(12)用作第一支气流(11a)和冷气体(111)的气体喷流的涡旋区(12)。
36.如权利要求35所述的电断路器装置(1)，其特征在于：热和冷气体喷流在混合区(12)内相互指向对方，结果相互形成涡流而实现热的第一支气流(11a)与冷气体流(111)的涡旋混合。
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