一种设有外置气体密度水平指示器的气体密度继电器
技术领域
本实用新型涉及一种监测电气产品密闭绝缘气体密度的设备,特别涉及一种实现了继电器与气体密度水平指示器分离设计的气体密度继电器,属于继电器开关领域。
背景技术
气体密度继电器是用来监测电气产品密闭绝缘腔内绝缘介质气体密度和压力的装置。电气产品密闭绝缘腔内绝缘介质气体是一种灭弧介质,是保障电气产品可靠运行的必不可少的气体填充物,特别是应用在SF6/N2环网柜等产品上。目前现有的气体密度继电器多采用与继电器形成一体连接的指针式表头读数的监视装置,气体密度数值通过继电器壳体上的表头指针指示出,这种一体设计的气体密度继电器指示器在使用中存在诸多问题。
公开号是CN2519397Y的专利文件公开了一种指针式SF6气体密度继电器,这种气体密度继电器包括弹簧基座、外壳、外壳内的感温管、测量管、与感温管连接的机芯总成、表盘、指针、感温探头以及后置式电接点装置,测量管固定端与弹簧基座连接并与测压口连通,测量管自由端与感温管固定端连为一体,外壳由环形体、前盖和后盖组成,表盘通过立柱固定在弹簧基座上。上述气体密度继电器减小了环境温度变化对表头示值的影响,但是表头指针的机械传动方式以及继电器与表头一体设计的方案给读数的准确度和便利性带来了不利影响。
公开号是CN104681351A的专利文件公开了一种便于读取的高精度六氟化硫气体密度继电器,这种气体密度继电器包括壳体、压力转化机构、温度补偿机构、传动机构、接点触发机构和数据显示机构,温度补偿机构与壳体内的压力转化机构连接,接点触发机构通过传动机构与温度补偿机构连接,数据显示机构通过传动机构与温度补偿机构连接,数据显示机构包括压力传感器、线路板和数字显示终端,压力传感器安装在压力转化机构上,数字显示终端设置在壳体上,压力传感器通过线路板与数字显示终端连接。这种气体密度继电器虽然实现了读数的数字化,但是其采用的继电器与数据显示机构一体设计的方案在两者间容易产生互相干扰,造成互相影响的不良配合,而且工作人员必须接近继电器才能进行读数,监控便利性不佳。
公开号是CN204577337U的专利文件公开了一种新型无油抗振气体密度继电器,这种气体密度继电器包括基座、弹簧管、温度补偿片、阻尼机芯、指针、表壳、衬圈、螺钉、度盘、电接点开关、罩盖、安全玻璃、接线端子和密封圈,弹簧管一端连接在基座上,弹簧管另一端连接温度补偿片,设在基座上的阻尼机芯设有指针,表壳、罩盖和安全玻璃形成容纳度盘、弹簧管和阻尼机芯的壳体。这种气体密度继电器能够应用在振动较大的工况环境中,但还是没有克服继电器与表头一体设计带来的读数准确度和便利性的问题。
实用新型内容
本实用新型设有外置气体密度水平指示器的气体密度继电器公开了新的方案,采用将继电器和指示器分开设计的方案,解决了现有一体设计方案的继电器与指示器相互干扰,表头读数准确度不高和监控不方便等问题。
本实用新型设有外置气体密度水平指示器的气体密度继电器包括形成信号通信连接的气体密度继电器和设在气体密度继电器外部的气体密度水平指示器。气体密度继电器包括进气接头110、继电器壳体和设在继电器壳体内的波登管信号发生装置,继电器壳体是一端封闭的筒状结构,上述筒状结构开口端密封卡设有继电器壳体底座121,上述筒状结构内部设有继电器基座122,继电器基座122将上述筒状结构内部密封隔离成温度补偿气密腔和进气腔,温度补偿气密腔内充有温度补偿气体,设在温度补偿气密腔内的波登管信号发生装置包括至少一个波登管装置、能与波登管装置形成触发的微动开关,波登管装置包括波登管本体和固定在波登管本体的活动端上的触发端头131,波登管本体通过继电器基座122与进气腔形成密封连通,进气接头110的一端通过继电器壳体底座121与继电器壳体内部的进气腔密封连通或进气接头110的一端直接通过继电器基座122与继电器壳体内部的进气腔密封连通,进气接头110的另一端与密闭的充有绝缘气体的电气设备的气室密封连通。进气腔内气体压力下降,波登管装置的触发端头131在温度补偿气体的作用下触发微动开关通过气体密度继电器与气体密度水平指示器间的信号通信连接传送气体密度变化信号。进气腔内气体压力回升,波登管装置的触发端头131在进气腔内气体的作用下与微动开关脱离触发状态。
进一步,波登管信号发生装置包括若干个波登管装置、能与波登管装置形成触发的微动开关,上述若干个波登管装置触发产生的至少一对接点信号通过信号线传送至气体密度水平指示器,通过气体密度水平指示器能够显示其接点动作状态,进而显示气体密度水平。至少另一对接点信号通过信号线传送至气体密度继电器外部的报警闭锁系统,完成密度继电器的信号输出功能。
进一步,继电器壳体底座121上设有信号线通孔,信号线通孔内密封设有筒状束线部件140,信号线通过筒状束线部件140密封通出所述气体密度继电器。
进一步,继电器壳体底座121与上述筒状结构开口端密封连接处设有密封圈,筒状束线部件140与信号线通孔密封连接处设有密封圈,进气接头110与继电器壳体底座121密封连通处设有密封圈形成可拆卸密封连通。
进一步,气体密度水平指示器包括壳体、设在壳体一端面上的控制面板和设在壳体内部的控制电路模块,控制电路模块与控制面板电连接,控制面板上设有LCD/LED显示屏和测试开关按钮,上述若干个波登管装置触发产生的至少一对接点信号通过信号线传送至控制电路模块,控制电路模块将收到的气体密度接点信号进行处理后传送至控制面板,控制面板将收到的信号通过LCD/LED显示屏示出。
进一步,控制电路模块包括电源模块、LCD/LED显示驱动模块、开关按钮模块、保护电路和信号端口模块,电源模块与LCD/LED显示驱动模块供电连接,LCD/LED显示驱动模块根据收到的开关按钮模块传送来的外部触发信号向LCD/LED显示屏发送启动或关闭或检验信号,LCD/LED显示驱动模块根据收到的信号端口模块传送来的气体密度信号进行处理后传送至LCD/LED显示屏示出,保护电路与LCD/LED显示驱动模块电连接形成监测保护回路。
进一步,继电器壳体内部还设有气体压力传感器和气体温度传感器,气体压力传感器和气体温度传感器将监测得到的气体压力和温度信号通过信号端口模块传送给LCD/LED显示驱动模块,LCD/LED显示驱动模块根据收到的气体压力和温度信号进行处理后传送至LCD/LED显示屏示出。
进一步,波登管本体的活动端上固设有凸缘结构,凸缘结构与触发端头调节板固定连接,触发端头调节板上开设有调节螺孔,螺栓状触发端头131与调节螺孔形成可调节螺纹连接甲,通过螺纹连接甲改变触发端头131与触发端头调节板间的位置关系调节触发端头131的触发端与微动开关的触发弹片的触发状态。
进一步,波登管装置还包括触发端头限位结构,触发端头限位结构包括触发端头限位螺栓132和触发端头限位螺栓支架板,触发端头限位螺栓支架板的一端固定在继电器基座122上,触发端头限位螺栓132与触发端头限位螺栓支架板的另一端上的螺纹通孔形成可调节螺纹连接乙,通过螺纹连接乙改变触发端头限位螺栓132与触发端头限位螺栓支架板另一端的位置关系调节触发端头限位螺栓132的限位端头沿触发端头131触发方向压紧触发端头调节板的限位状态。
进一步,气体密度继电器还包括设置在继电器壳体上的气体密度指示表,气体密度指示表包括机芯部件、指示针和刻度盘,机芯部件一部与触发端头131传动连接,机芯部件另一部与指示针传动连接,机芯部件根据触发端头131的运动状态带动指示针在刻度盘上指示读数。
本实用新型设有外置气体密度水平指示器的气体密度继电器采用将继电器和指示器分开设计的方案克服了继电器和指示器互相影响的问题,同时可以根据需要将指示器安装到便于监控的位置,具有读数准确和监控便利的特点。并且气体密度继电器可以为纯机械式,不怕干扰,更加无需电源,大大方便应用和提高可靠性。
附图说明
图1是本实用新型设有外置气体密度水平指示器的气体密度继电器局部剖面结构示意图。
图2是气体密度水平指示器的控制电路模块电路原理图。
图3是波登管信号发生装置的一种实施例的示意图。
图1和3中,110是进气接头,121是继电器壳体底座,122是继电器基座,131是触发端头,132是触发端头限位螺栓,140是筒状束线部件。
具体实施方式
以下结合附图,对本实用新型作进一步说明。
如图1所示,本实用新型设有外置气体密度水平指示器的气体密度继电器示意图。设有外置气体密度水平指示器的气体密度继电器包括形成信号通信连接的气体密度继电器和设在气体密度继电器外部的气体密度水平指示器。如图1所示,本方案采用4芯电缆线(数据线)实现气体密度继电器和气体密度水平指示器的通信连接,但是本方案并不限于上述数据线的连接方式,还可以采用无线发射/接收端口的方式进行数据传递等。图1示出了气体密度继电器与气体密度水平指示器采用在结构上完全分开的设计思路,将气体密度水平指示器完全从气体密度继电器的结构上分离出来,可以根据现场的具体需要设置在任意适合巡查人员监视的位置,极大的方便了设备的管理和监视工作,而且气体密度继电器因简化了结构而提高了适用性和灵活性,可以方便的设置到具体电气设备的本体上,简化了系统的结构。上述方案还同时实现了装置气路和电路的完全分离,使得气体密度水平指示器与装置控制部分的工作互不干扰影响,提高了装置整体的性能。
本方案的气体密度继电器包括进气接头110、继电器壳体和设在继电器壳体内的波登管信号发生装置,继电器壳体是一端封闭的筒状结构,上述筒状结构开口端密封卡设有继电器壳体底座121,上述筒状结构内部设有继电器基座122,继电器基座122将上述筒状结构内部密封隔离成温度补偿气密腔和进气腔,温度补偿气密腔内充有温度补偿气体。图1示出了进气接头的具体结构,进气接头包括通过气管密封连通的电气设备接口端和继电器接口端,电气设备接口端是一筒状结构,这个筒状结构的一端通过端面上向内延伸的凸缘环密封卡接在气管的进口端上,筒状结构的另一端内壁可以开设内螺纹,在安装中可以配合密封胶布与电气设备的气密绝缘腔形成密封连通,进气接头的继电器接口端可以采用外径尺寸较小的插入式针管结构,在与继电器壳体底座密封对接连通时降低气体泄漏的可能性。本方案的筒状继电器壳体是一气密性结构,继电器壳体底座与其开口形成密封盖接使得继电器壳体与壳体底座外部的空间实现气密隔离,在此结构基础上,继电器基座将壳体内部的气密空间分隔成两个独立隔离的二级气密空间,即温度补偿气密腔和进气腔,两者的位置布置可以根据具体应用场合的要求设计,例如图1中示出的温度补偿气密腔在上,进气腔在下的具体布置关系,也可以是温度补偿气密腔在左,进气腔在右的位置关系,以便两者空间中的气体形成压力平衡。
本方案设在温度补偿气密腔内的波登管信号发生装置包括至少一对波登管装置、能与波登管装置形成弹性触发的弹片微动开关,如图1和3所示,为了扩展气体密度继电器的功能,本方案优选波登管信号发生装置包括两对波登管装置、能与波登管装置形成弹性触发的弹片微动开关,上述两对波登管装置中的一对波登管装置触发产生的气体密度信号通过信号线传送至气体密度水平指示器,上述两对波登管装置中的另一对波登管装置触发产生的气体密度信号通过信号线传送至气体密度继电器外部的报警闭锁系统。上述方案在继电器原有方案的基础上扩展了功能,使得继电器在向指示器传递气体密度信号的同时还能及时通过外部的报警闭锁系统控制电器设备的工作状态,上述述及的报警闭锁系统可以选用本领域通用的设备,也可以根据具体需要进行改进设计。图1示出了本方案采用的信号线连接方式,其中信号线需要从继电器内部通出连至指示器,为了保证装置的气密性不受到影响,本方案采用了专门的连通结构,即继电器壳体底座121上设有信号线通孔,信号线通孔内密封设有筒状束线部件140,信号线通过筒状束线部件140密封通出气体密度继电器。束线部件使得散乱的数据线形成一股整体的线束,便于密封结构的实现。进一步,为了增强装置整体的密封性能,本方案在需要密封处理的部位还增设了密封圈,即继电器壳体底座121与上述筒状结构开口端密封连接处设有密封圈,筒状束线部件140与信号线通孔密封连接处设有密封圈,进气接头110与继电器壳体底座121密封连通处设有密封圈形成可拆卸密封连通。
如图1所示,为了配合气体密度继电器的信号反馈,本方案的气体密度水平指示器包括筒状壳体、设在筒状壳体一端面上的控制面板和设在筒状壳体内部的控制电路模块,控制电路模块与控制面板电连接,控制面板上设有LCD/LED显示屏和测试开关按钮,上述两对波登管装置中的一对波登管装置触发产生的气体密度信号通过信号线传送至控制电路模块,控制电路模块将收到的气体密度信号进行处理后传送至控制面板,控制面板将收到的信号通过LCD/LED显示屏示出,显示的内容可以采用数字的格式直接给出具体的数值,也可以采用动态曲线图等便于识别的方式给出。为了实现上述各部件和模块的有效通信和配合,本方案的控制电路模块包括电源模块、LCD/LED显示驱动模块、开关按钮模块、保护电路和信号端口模块,电源模块与LCD/LED显示驱动模块供电连接,LCD/LED显示驱动模块根据收到的开关按钮模块传送来的外部触发信号向LCD/LED显示屏发送启动或关闭信号,LCD/LED显示驱动模块根据收到的信号端口模块传送来的气体密度信号进行处理后传送至LCD/LED显示屏示出,保护电路与LCD/LED显示驱动模块电连接形成监测回路。其中,上述方案中涉及的电源模块可以采用内置的锂电池、太阳能电池等充电电池,也可以采用符合设计标准的一般电池,同时电源也可以采用外接交直流电源的供给方案。上述电路的工作工程可以是通过开关按钮开启驱动电路,根据接收到的气体密度信号通过显示屏输出相应的可视听信息。为了扩展指示器的功能,使得巡检人员不但能从指示器上获知气体密度的参数信息,还能够获取其他气体辅助参数,例如气体压力、温度等,本方案的继电器壳体内部还可以设有气体压力传感器和气体温度传感器,气体压力传感器和气体温度传感器将监测得到的气体压力和温度信号通过信号端口模块传送给LCD/LED显示驱动模块,LCD/LED显示驱动模块根据收到的气体压力和温度信号进行处理后传送至LCD/LED显示屏示出。以上方案涉及的电路、模块以及电子元器件都可以采用本方案惯用的设计选型,也可以根据具体的应用场合设计专门的适用方案。另外,保护电路根据情况可以省略。
本方案的波登管装置包括波登管本体和固定在波登管本体的活动端上的触发端头131,波登管本体通过继电器基座122与进气腔形成密封连通,进气接头的一端通过继电器壳体底座121与继电器壳体内部的进气腔密封连通,进气接头的另一端与密闭的充有绝缘气体的电气设备绝缘气密腔密封连通,从而实现了温度补偿气密腔内温度补偿气体与进气腔内的与电气气密绝缘腔内灭弧气体通过波登管达成的气压平衡关系。为了保证触发端头与弹片微动开关实现有效触发,调节两者间的触发行程,改善触发结构与波登管行程部件的连接关系,本方案引入了一种触发结构,如图3所示,具体是波登管本体的活动端上固设有凸缘结构,上述凸缘结构与触发端头调节板固定连接,触发端头调节板上开设有调节螺孔,螺栓状触发端头131与上述调节螺孔形成可调节螺纹连接甲,通过螺纹连接甲改变触发端头131与触发端头调节板间的位置关系调节触发端头131的触发端与弹片微动开关的触发弹片的触发状态。图3示出了上述具体结构,触发端头通过触发端头调节板与固设在波登管本体活动端上凸缘结构固定连接,避免了两者的直接连接带来的可能损坏波登管的问题,使得连接和维护更有效、方便,如需调节触发端头触发端与微动开关弹片间的距离,只需要旋钮触发端头通过螺纹连接甲实现进退操作。基于上述结构,当进气腔内气体压力下降,波登管装置的触发端头131在温度补偿气体的作用下触发弹片微动开关通过气体密度继电器与气体密度水平指示器间的信号通信连接传送气体密度变化信号,当进气腔内气体压力回升,波登管装置的触发端头131在进气腔内气体的作用下与弹片微动开关脱离触发状态,实现两腔内气体压力的平衡。但是当进气腔内气体压力波动较大或装置由于外部原因产生有害振动时,为了保证触发机构的正常工作,提高继电器的抗振性能,避免继电器出现误动作,本方案在上述方案基础上还引入了触发端头的限位结构来限制其超出安全范围的活动,如图3所示,具体是波登管装置还包括触发端头限位结构,触发端头限位结构包括触发端头限位螺栓132和触发端头限位螺栓支架板,触发端头限位螺栓支架板的一端固定在继电器基座122上,触发端头限位螺栓132与触发端头限位螺栓支架板的另一端上的螺纹通孔形成可调节螺纹连接乙,通过螺纹连接乙改变触发端头限位螺栓132与触发端头限位螺栓支架板另一端的位置关系调节触发端头限位螺栓132的限位端头沿触发端头131触发方向压紧触发端头调节板的限位状态。基于上述结构,如果希望增大触发端头的行程范围,只需旋钮触发端头限位螺栓使其限位端头向上移动,反之则可以缩小触发端头的行程范围。另外,本方案还可以通过控制波登管的尺寸来辅助增强结构的抗振性能,例如波登管本体的宽度可以设计成在16mm~40mm的范围内。
为了同时便于在装置附近进行维护工作的人员也能及时获知气体密度参数,本方案在继电器装置上还可以增设指针表头装置,具体是气体密度继电器还可以包括设置在继电器壳体上的气体密度指示表,气体密度指示表包括与温度补偿气密腔密封连通的气体密度指示表壳体,气体密度指示表壳体内设有机芯部件、指示针和刻度盘,机芯部件一部与触发端头131传动连接,机芯部件另一部与指示针传动连接,机芯部件根据触发端头131的运动状态带动指示针在刻度盘上指示读数。上述方案涉及的机芯部件本体结构及其与触发端头、指示针的联动配合都可以采用本领域通用的解决方案,也可以根据具体环境结构改变部分结构以满足适应性要求。
另外,密度继电器的温度补偿可以由密封的气体加温度补偿元件(例如双金属片)复合组成。另外,或测量原理是相对压力型密度继电器,其温度补偿采用纯补偿片实现。微动开关还可以由磁助式电接点替代,作为密度继电器的信号接点输出形式。
本方案的设有外置气体密度水平指示器的气体密度继电器将气体密度水平指示器与继电器部分在结构上进行独立设计,使得指示器与继电器部分工作起来相互不受影响,继电器部分连接到电气设备上,在气路上是密封的,而气体密度水平指示器的安装位置不受限制,从而使得继电器部分可以安装在高灰尘、高温差变化、高冲击和振动的作业环境中而同时保证对指示器的准确示值不产生任何影响。同时本方案采用的多级波登管触发装置还实现了至少两级低压报警输出的技术目的,分别通过指示器和外部的报警闭锁装置实现,达到自动监视和控制电气开关等设备中的绝缘气体密度,使电气设备安全工作的目的,满足了一些在结构上不适合使用机械指针式气体密度继电器的电气设备,例如环网柜等,提高了电气设备工作的安全性。本方案的气体密度继电器还采用了束线部件和多级密封圈配合增强了装置整体的密封性能,采用触发端头以及限位螺栓相结合的结构提高了触发结构整体的稳定性和可靠性。并且气体密度继电器可以为纯机械式,不怕干扰,更加无需电源,大大方便应用和提高可靠性。基于以上特点,本方案的设有外置气体密度水平指示器的气体密度继电器相比现有的方案具有实质性特点和进步。
本方案的设有外置气体密度水平指示器的气体密度继电器并不限于具体实施方式公开的内容,实施例中出现的技术方案可以单独存在,也可以相互包含,本领域技术人员根据本方案结合公知常识作出的简单替换方案也属于本方案的范围。