JP2007324130A - 過剰圧力バルブを備えたパファー・サーキット・ブレーカ - Google Patents

Abstract

【課題】パファー・ボリュームの中の過剰圧力を解放するためのバルブを備えたパファー・サーキット・ブレーカを提供する。
【解決手段】サーキット・ブレーカは、パファー・ボリューム９、及び、もしその中の圧力が所定の閾値を超えた場合にパファー・ボリューム９から排出されるガスための少なくとも一つの過剰圧力バルブ１６を有している。この過剰圧力バルブ１６は、可動接点アセンブリ２の固定サポート・ボディの中の、ピストン１７及びスプリング１９並びにキャビティ１８により構成されている。この過剰圧力バルブ１６は、コンパクト且つシンプルなデザインであって、小さなヒステリシス及び大きな断面を有している。
【選択図】図２

Description

本発明は、過剰圧力バルブを有するパファー・サーキット・ブレーカ（puffer circuit breaker）に係る。

パファー・サーキット・ブレーカは、非常に高い電流レベルで、それらのパファー・ボリュームの中に、高圧を発生させる。その圧力は、接点速度、パファー・ボリューム、電流の非対称性、及び接点機構の寸法に依存する。サーキット・ブレーカの中で、一定の圧力レベルを実現することが望ましいが、高過ぎる圧力は、望ましくない。その理由は、圧力により作り出される力は、接点の動きに逆らうように作用し、遮断の瞬間の接点の距離を減少させ、および／または、より強力なブレーカ駆動機構を使用することを要求する。

従って、パファー・ボリュームの中の圧力を制限するために、過剰圧力バルブを使用することが、これまでに知られている。しかしながら、別個のユニットとして可動接点アセンブリのサポートに取り付けられる、そのような過剰圧力バルブは、高価である。それに加えて、それらはスペースを必要とし、あるいは、もし小型のデザインの場合には、小さな直径しか持たず、そのことは、その中を流れるガスの流量の減少をもたらす。

それ故に、本発明の目的は、これらの問題に対処するパファー・サーキット・ブレーカを提供することにある。

この目的は、請求項１のサーキット・ブレーカにより、解決される。
従って、前記サポートは、バルブのスプリングを受け入れるための一体化されたバルブ・キャビティを有している。更に、前記サポートは、一体化されたバルブ入口開口を有し、この入口開口は、パファー・ボリュームの中に開口し、且つ、バルブのピストンにより閉じられることが可能である。

バルブ・キャビティ及び入口開口が、サポートの中に一体化されているので、サポート自体は、それらの壁面を構成することになる。これに対して、従来のデザインは、バルブ・キャビティ及びバルブ入口開口を構成する別個のバルブ・ユニットを使用している。従って、そのバルブ・ユニットは、サポートにより、例えばねじの中に保持されなければならず、それはより多くのスペースを必要とする。

好ましくは、前記サポートは、可動接点アセンブリの駆動ロッドの周囲を取り囲む一体型の、シングル・ピースのボディを有していて、バルブ・キャビティとバルブ入口開口が、その中に一体化される。

本発明の更なる実施形態、優位性及び適用は、従属請求項の中、並びに図面を参照して行われる以下の説明の中に開示されている。

図１のサーキット・ブレーカは、高電圧サーキット・ブレーカであって、例えば少なくとも７２．５ｋＶの電圧に対して設計されている。このサーキット・ブレーカは、固定接点アセンブリ１及び可動接点アセンブリ２を有している。可動接点アセンブリ２は、固定サポート３の中に移動可能に保持されている。ロッド４は、ベース部材４ａ及びチューブ４ｂを有し、可動接点アセンブリ２を変位方向（通常、サーキット・ブレーカの長手方向軸５に一致している）に沿って移動させるために、可動接点アセンブリ２に接続されている。

固定接点アセンブリ１は、一連の第一の固定接点６を有し、それらは、相手となる可動接点アセンブリ２の第二の接点７に接触するように配置されている。サーキット・ブレーカが作動したとき、第二の接点７は、第一の接点６から離れ、アークがアーク・ボリュ−ムの中に生ずる。アーク・ボリュ−ムの中に発生した圧力は、可動接点アセンブリ２とサポート３の間に形成されるパファー・ボリューム９（また“バッファ・ボリュ−ム”とも呼ばれる）の中に、部分的に、戻る。パファー・ボリューム９は、サポート３のフロント・プレート１１と、可動接点アセンブリ２のシリンダ・ハウジング１２との間に形成される。フロント・プレート１１は、シリンダ・ハウジング１２の中にスライド可能に配置される。

サポート３は、鋳造金属のシングル・ピースから作られた一体化された管状のボディ１０を有している。ボディ１０は、管状であって、ほぼ円筒形で、ロッド４の周りを伸びている。そのボディは、一方の端でフロント・プレート１１を形成し、その反対側の端で円筒形のベース部分１３ａを形成し、そして、バルブ部分１３ｂが、フロント・プレート１１とベース部分１３ａの間に位置している。ロッド４は、ボディ３の軸方向キャビティ１４の中に位置していて、その中で摩擦軸受１５によりガイドされている。

過剰圧力バルブ１６が、サポート３の一体化された管状のボディ１０のバルブ部分１３ｂの中に取り付けられている。この実施形態においては、全部で４個のそのような過剰圧力バルブ１６が、２つの対の状態で、例えば、０°，４５°，１８０°，２２５°の角度位置で、設けられている。これらの過剰圧力バルブ１６の内の二つが、図１の中に示されている。これらのバルブ１６の目的は、もし、その中の圧力が所定の閾値（例えば４５ｂａｒ）を超えた場合に、パファー・ボリューム９からガスを逃がすことである。

図２の中で良く分かるように、各過剰圧力バルブ１６は、可動ピストン１７を有している。可動ピストンの後端１７ａは、管状のボディ１０のバルブ部分１３ｂの中のボアにより構成されるバルブ・キャビティ１８の中に伸びている。バルブ・スプリング１９は、ピストン１７の後端１７ａを取り囲み、僅かに圧縮された状態で、ピストン１７の肩部２０とバルブ・キャビティ１８の後部壁面２１の間に伸びている。

ピストン１７の前端のヘッド２２は、バルブ入口開口２３の中に伸びている。バルブ入口開口２３は、サポート３のフロント・プレート１１を貫通するボアにより構成される。

停止部材２４は、ピストン１７から横方向に突出して、長く伸びた穴またはリセス２５の中に至るねじにより構成される。ピストンのストロークは、何か他の手段、例えば中心のねじまたはゼーガー・リング（Seeger-ring）により、制限されることも可能である。

管状のボディ１０は、少なくとも一つのウインドウ２６を更に有していて、このウインドウは、バルブ・キャビティ１８とバルブ入口開口２３の間の領域からサーキット・ブレーカの排出スペースまでのダクトを形成している。ここに示された実施形態において、ウインドウ２６は、管状のボディ１０の外側に位置する排出スペース２７の中、並びに、軸方向キャビティ１４の中に開口している。ここで、軸方向キャビティ１４は、管状のボディ１０の中の大きな開口（図示せず）により、排出スペース２７に接続されている。

運転の際、パファー・ボリューム９の中に過剰圧力が無いときには、スプリング１９がピストン１７を前方に押し込み、それによって、ピストンのヘッド２２が、バルブ入口開口２３の中に伸び、それによって、バルブ１６を閉じる。パファー・ボリューム９の中の圧力が、バルブ１６の閾値の圧力を超えたときには、ピストン１７が後方に押されて、バルブ入口開口２３を解放し、バルブ１６を開き、それによって、パファー・ボリューム９からのガスがウインドウ２６を通ることが可能になる。

ピストン１７の最大変位は、停止部材２４により制限され、この停止部材は、穴またはリセス２５の後端２５ａに突き当たる。あるいは、上記の最大変位は、ピストン１７の後端１７ａより制限され、その場合、その後端１７ａは、バルブ・キャビティ１８の後部壁面２１に突き当たる。このような制限は、パファー・ボリューム９内の圧力が非常に高い場合においても、スプリング１９の過剰な、損傷の危険を伴う圧縮を防止する。

ピストン１７は、サーキット・ブレーカの長手方向軸５に対して平行な変位方向に沿って、変位することが可能である（図１参照方）。ピストンのヘッド２２は、一定の断面を有している。即ち、変位の方向に対して垂直の断面が、変位の方向に沿って変わらない。同様に、バルブ入口開口２３の少なくとも端部２３ａは、一定の断面を有している。前記双方の断面は、ヘッド２２が端部２３ａの中に伸びたときに、シールを形成するために適合している。

ヘッド２２は、前記変位方向に対して垂直に伸びるピストン１７の端面２８の中で終了する。同様に、バルブ入口開口２３の端部２３ａは、前記変位方向に対して垂直に伸びるサポート３の表面２９で終了する。これらの手段は全て、個別に及び互いに組み合わされて、過剰圧力バルブ１６のヒステリシスを減少させるために寄与する。

例えば、図２の中に見られるように、ピストン１７は、キャビティ１８の前端を閉じる。ピストン１７が動いている間の、キャビティ１８とその周囲の間のガスの交換を可能にするために、ダクト３０が、バルブ・キャビティ１８を、排出スペース２７（または、バルブ・キャビティ１８と比べて遥かに大きい他のボリュ−ム）に接続している。ダクト３０の寸法は、その中を通るガスが、キャビティ１８の中でピストン１７の動きに制動をかけるための十分な摩擦を生ずるように、設定される。

ここに示されたデザインに基づく過剰圧力バルブ１６は、非常にコンパクトである。それ故に、この過剰圧力バルブは、本来的に、速度が早い。その速度を更に一層増大させるため、ピストン１７はアルミニウムで作られ、それによって、その重量が軽減されている。

この過剰圧力バルブ１６は、非常にコンパクトではあるが、比較的大きな断面を有するチャネルを開放することが可能であり、それによって、迅速にパファー・ボリューム９の中を排気することができる。そのような排気を更に促進するため、ウインドウ２６が、軸方向キャビティ１４の方向に開口し、且つ、ウインドウ２６（好ましくは、同一のウインドウ２６）が、排出スペース２７の方向にも開口する。好ましくは、ウインドウ２６は大きく、各一つが、２つの隣接する過剰圧力バルブ１６を接続する。そのこともまた、経路の利用可能な断面を増大させる。

ここに示された過剰圧力バルブ１６のデザインは、シンプルで且つコンパクトである。過剰圧力バルブが、サポート３の中に一体化されているので、その組み立てのためのコストが低い。そうであっても、この過剰圧力バルブは、迅速に反応し、ヒステリシスが小さく、迅速にパファー・ボリューム９の中を排気することができる。

図１は、サーキット・ブレーカの断面図である。 図２は、図１の拡大断面図であって、単一の過剰圧力バルブを示している。

符号の説明

１…固定接点アセンブリ、２…可動接点アセンブリ、３…サポート、４…ロッド、４ａ…ベース部材、４ｂ…チューブ、５…長手方向軸、６…第一の接点、７…第二の接点、９…パファー・ボリューム、１０…ボディ、１１…フロント・プレート、１２…シリンダ・ハウジング、１３ａ…ベース部分、１３ｂ…バルブ部分、１４…軸方向キャビティ、１５…摩擦軸受、１６…過剰圧力バルブ、１７…ピストン、１７ａ…ピストン１７の後端、１８…バルブ・キャビティ、１９…バルブ・スプリング、２０…肩部、２１…バルブ・キャビティ１８の後部壁面、２２…ピストン１７のヘッド、２３…バルブ入口開口、２３ａ…バルブ入口開口の端部、２４…停止部材、２５…穴またはリセス、２６…ウインドウ、２７…排出スペース、２８…端面、２９…表面、３０…ダクト。

Claims (12)

1. パファー・サーキット・ブレーカであって、
   固定接点アセンブリ（１）及び可動接点アセンブリ（２）と；
   前記可動接点アセンブリ（２）に接続され、前記可動接点アセンブリ（２）を駆動するためのロッド（４）と；
   前記可動接点アセンブリ（２）を移動可能に保持し、前記ロッド（４）の周りに配置されたサポート（３）と；
   前記サポート（３）と前記可動接点アセンブリ（２）の間に形成されたパファー・ボリューム（９）と；
   前記サポート（３）に配置され、前記パファー・ボリューム（９）内の過剰圧力を解放するための、少なくとも一つの過剰圧力バルブ（１６）と；を備え、
   前記過剰圧力バルブ（１６）が、可動ピストン（１７）及びスプリング（１９）を有する、パファー・サーキット・ブレーカにおいて、
   前記サポート（３）が、前記スプリング（１９）を受け入れるための一体化されたバルブ・キャビティ（１８）、及び、前記パファー・ボリューム（９）の中に開口し、前記ピストン（１７）により閉鎖可能な、一体化されたバルブ入口開口（２３）を有していること、を特徴とするパファー・サーキット・ブレーカ。
2. 下記特徴を有する請求項１に記載のサーキット・ブレーカ：
   前記サポート（３）は、前記ロッド（４）の周りに配置され一体化された管状のボディ（１０）を有し、
   前記バルブ・キャビティ（１８）及び前記バルブ入口開口（２３）は、前記管状のボディ（１０）により形成されている。
3. 下記特徴を有する請求項２に記載のサーキット・ブレーカ：
   前記管状のボディ（１０）は、前記バルブ・キャビティ（１８）と前記バルブ入口開口（２３）の間の領域から、前記パファー・サーキット・ブレーカの排出スペース（２７）までのダクトを形成する少なくとも一つのウインドウ（２６）を有している。
4. 下記特徴を有する請求項３に記載のサーキット・ブレーカ：
   少なくとも二つの隣接する過剰圧力バルブ（１６）が、共通のウインドウ（２６）を分かち合っている。
5. 下記特徴を有する請求項３または４に記載のサーキット・ブレーカ：
   前記ウインドウ（２６）は、前記管状のボディ（１０）の外側に位置するスペース（２７）の中、並びに、前記管状のボディ（１０）の内側の軸方向キャビティ（１４）の中に開口している。
6. 下記特徴を有する請求項１から５のいずれか１項に記載のサーキット・ブレーカ：
   前記バルブのピストン（１７）は、前記ピストン（１７）の変位方向に沿って一定の断面を有するヘッド（２２）を有し、
   前記ヘッド（２２）は、前記入口開口（２３）の端部（２３ａ）の中に伸びるように配置され、
   前記端部（２３ａ）はまた、前記変位方向に沿って一定の断面を有し、
   前記ヘッド（２２）が前記端部（２３ａ）の中に伸びたとき、シールを形成するために、前記端部（２３ａ）の断面は、前記ヘッド（２２）の断面に適合している。
7. 下記特徴を有する請求項６に記載のサーキット・ブレーカ：
   前記端部（２３ａ）は、前記変位方向に対して垂直に伸びる前記サポート（３）の表面（２９）で、終了する。
8. 下記特徴を有する請求項６または７に記載のサーキット・ブレーカ：
   前記ヘッド（２２）は、前記変位方向に対して垂直に伸びる表面（２８）で、終了する。
9. 下記特徴を有する請求項１から８のいずれか１項に記載のサーキット・ブレーカ：
   前記ピストン（１７）は、前記バルブ・キャビティ（１８）の中に伸び、
   前記サポート（３）は、前記バルブ・キャビティ（１８）を、前記バルブ・キャビティ（１８）よりも大きいボリュ−ム（２７）に接続して、前記ピストン（１７）の変位による前記バルブ・キャビティ（１８）内の過剰圧力を解放するため、且つ、前記ピストン（１７）の動きに制動をかけるための、少なくとも一つのダクト（３０）を有している。
10. 下記特徴を有する請求項１から９のいずれか１項に記載のサーキット・ブレーカ：
    前記ピストン（１７）から横方向に突出し、前記ピストン（１７）の長手方向の変位を制限するための停止部材（２４）を有している。
11. 下記特徴を有する請求項１０に記載のサーキット・ブレーカ：
    前記サポート（３）は、前記ピストン（１７）に隣接するリセスまたは開口（２５）を有し、
    前記停止部材（２４）は、前記リセスまたは開口（２５）の中に伸びている。
12. 下記特徴を有する請求項１から１１のいずれか１項に記載のサーキット・ブレーカ：
    前記ピストン（１７）は、少なくとも部分的に、アルミニウムで作られている。

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