JP2013534351A - 密閉された二つの接触電極用のアーク制御チャンバー装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、接触電極（１、２）用の断続器チューブ用のスイッチ装置に関し、電極が中心に位置するフード（２９）のカラー（３１、３２）に、電極の密閉を破り、電流により過熱される内部空間（５７）とより冷たい外部空間との間でガスの対流による換気を可能にするための、開口部（４７、４８）を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、特に、高電圧機器での回路遮断装置またはスイッチにおける、密閉された二つの接触電極用のアーク制御チャンバー装置に関する。

様々な装置が、接触電極が内部でスライドし該電極を囲む接触支持部を繋ぐ、絶縁フードを含んでいる。このような絶縁フードの主たる機能は、電極が同じ軸上にあり、これにより、接点の開動作及び閉動作が可能であることを保証することにある。これらは、しばしば、水平軸上にある電極に用いられるが、これは、重力が電極を下落させるためである。

しかしながら、このフードにより密閉される空間で、特有の困難が生じる。一方の電極から他方に流れる電流により生じる熱が、装置を通過することができる公称電流を制限する。状況は、接触電極が開く際に、より困難になるが、これは、電気的アークが短時間発生し、アークを囲むガスに、大量の熱と、顕著な量の加圧とを生じ、これがフードを破裂し得るからである。

既知の方策の一つは、接点が開いた際に電気アークにより生じる非常に高圧のガスを排出するために、電極の後方に開口部を配置することである。そして、高温ガスは、電極を囲むフード周囲の空間に戻る。

本発明の第一の目的は、フードにより成された密閉状態にもかかわらず、装置は通常の動作のままで、接点が閉状態の電極の加熱を制限することである。

本発明は、閉位置と開位置との間で可動する二つの接触電極と、電極を支持する二つの接触支持部と、接触支持部を繋ぐとともに電極の対向部位を囲むフードとを含み、フードが、誘電体の主部と、主部の端部と接触支持部とを連結する二つのカラーとを含む、アーク制御チャンバー装置であって、カラーが、電極の対向部位が延びるフードの内側の内部空間を、フードの外側の外部空間と連通させるとともに、内部空間を囲む、開口部を備えること、を特徴とする該装置を提供する。

開口部は、カラーを通じて形成され、機械加工が容易な導電性材料から作られてもよく、これにより、フードを通じたガス対流を生じることが可能であり、従って、フードの中の高温ガスを、フードの外側からのより冷たいガスに連続的に入れ替えることが可能である。カラーを介したこの開口部の配置は、フードの主部を介する場合よりも、顕著な利点をもたらすことが強調されるべきである。カラーがしばしば金属で作られるという条件下での機械加工によってでも、あるいは、モデリングや他の方法によるカラーの製作においてでも、カラーにおける開口部の製作は容易であり、カラーが、金属から、またはポリマーから、または複合材料から作られることに依らず、カラーの設計において有効なより大きな自由度にもかかわらず、十分な機械的強度を保つ。フードは薄い円筒であり、密閉空間の中央に接近できるため、より良い解決策に見える、フードの主部に孔を開けることは、実際には、より大きな短所をもたらすことが分かっているが、これは、フードの主部が、最も脆弱な部分であり、通常絶縁繊維で作られているからである。そこへの穿孔は、全体としてのフードの機械的強度に必然的に影響し、また、機械加工により切断された繊維片が電流経路を助長するため、誘電強度にも影響する。

他の困難が、アークによりフードに囲まれた空間に生じる高温ガスの排気の上述した状況に現れる。このガスは、開口部を通じたフードにより密閉される空間への浸入と、ガスの高プラズマ含有量による電極間でのアークの再発生の危険性を有する。しかしながら、これは、開口部を高温ガス流と遮断することによる、本発明の好ましい実施形態において回避可能であり、これは、開口部が、カラーにおけるフードの端部にある場合には容易であり、周囲空間が必要な電極間の接合部と一致する、フードの中央の開口部を利用する場合は、より困難である。対応する好ましい配置では、カラーは、この目的のために、半径方向に突出し、高温ガスが排気される隣接する空間の開口部を隔て、従って開口部を遮蔽する、連続隔壁を備える。フードを囲む空間は、高温ガスにほとんど浸入されることはなく、従って、ガスは、この空間を横切る機会を持たない。

本発明は、他の様々な側面で改良されてもよい。カラーそれぞれは、対応する接触支持部に接する支持リングと、フードの主部を支持するための内側部とを含み、連続隔壁は支持リングに繋がり、開口部は連続隔壁と内側部との間に広がり、前方ブッシングは、内側部を囲むように、連続隔壁に繋がってもよく、開口部は、内側部と前方ブッシングとの間に広がる。前方ブッシングは、開口部に対する良好な遮蔽を提供し、一方で、装置の誘電強度を高めることに貢献している。

便利な構造では、内側部は、（ねじ等の個別手段により）連続隔壁に組み付けられ、開口部は、連続隔壁上に設けられ内側部が支持される、タブの間に広がる。

前方ブッシングそれぞれは、自由端に、フードの主部に向かって突出する丸いビードを含んでもよい。

好ましい配置では、接触支持部それぞれは、対応する電極の開放後方端からのガス流の経路を規定する外側の端部を有し、この端部は、連続隔壁に向かって開口し、カラーそれぞれは、連続隔壁に繋がり外側の端部の一端を囲む後方ブッシングを有する。この配置は、連続隔壁により、アークが形成される際に電極から生じる高温ガスを遮断し、高温ガスをフード及び電極間の接合領域から遠ざけることができる。

また、カラーの内側部は、それぞれフィールド電極を支持してもよく、このフィールド電極が接触電極を囲むとともに、開口部が接触電極とフィールド電極との間に広がる。

対流の質を向上することができる、好ましい実施形態では、開口部は、一方のカラーの角部分と、他方のカラーの対角部分とを占有する。

以下、本発明を、図面を参照しつつ、詳細に説明する。

接点が開状態の本発明の第一の実施形態を示す。 第一の実施形態のバリエーションである。 カラーの斜視図である。 接点が閉状態の本発明の図である。

まず、図１及び図４を参照されたい。アーク制御チャンバーは、可動接触電極（１）と、固定接触電極（２）とを、同じ軸上に含む。電極（１及び２）は、固定接触支持部（３及び４）により支持されており、各固定接触支持部は、特に、対応する電極（１及び２）が嵌め込まれる各スリーブ（５及び６）を含み、電極（１及び２）による電気的接続を成すためのスプリング板（７及び８）を備える。固定接触支持部は、その後方部分に、スリーブ（５及び６）の内部でチャンバーに開口するとともに、スリーブ（５及び６）を貫通する他の経路（１１及び１２）を介して内側のスリーブ（５及び６）と外側の円筒状の端部（１５及び１６）との間に広がる環状のチャンバー（１３及び１４）に開口する、経路（９及び１０）を含み、さらにスリーブ（５及び６）の後方への接続部（１７及び１８）をも含み、前方が、すなわち、電極（２または１）に対向して、開口している。スイッチ装置全体は、タンク（図示せず）内に配置されている。含まれるガスは、通常、六フッ化硫黄SF₆または他の高い誘電性のガスである。

電極（１及び２）は、外部接触部（１９及び２０）と、外部接触部により囲まれ、装置が開く際に外部接触部よりも長く互いに接したままの状態にあり、接点が開く際にアークが飛ぶ、内部接触部（２１及び２２）とを有する。誘電性材料のアーク吹き付けノズル（２４）が、電極（１及び２）を共に連結し、内部接触部（２１及び２２）を囲み、アーク（２３）を閉じ込める。アーク（２３）は、従来の方法により、例えば、スリーブ（５）の隔壁（２６）と可動電極（１）との間の圧縮チャンバー（２５）に最初に含まれるガスの膨張により、吹き付けが行われ、ガスは、圧縮が、該開口（２７）に取り付けられたチェックバルブ（２８）を開けるのに十分となった直後に、該電極の終端壁を通る開口（２７）を介して、アーク（２３）に向かって、電極（１）の前方に吹き付けられる。

電極（１及び２）は、円筒形状の主部（３０）と、接触支持部（３及び４）にそれぞれ固定される二つのカラー（３１及び３２）とを有するフード（２９）により、中心が合わされている。主部（３０）は、誘電体であり、カラー（３１及び３２）は、導電性材料から作られてもよい。カラーは、略同一である。各カラーは、スリーブ（５または６）と結合する支持リング（３３または３４）と、支持リング（３３または３４）の周りに広がり、主部（３０）を越えて半径方向（電極（１または２）の軸に垂直）に突出する、平らな連続隔壁（３５または３６）と、連続隔壁（３５または３６）の外側端部から他のカラー（３２または３１）に向かって延びる円筒状の前方ブッシング（３７または３８）と、同様に円筒状で、前方ブッシングから反対方向に、連続隔壁（３５または３６）の外側端部から後方に向かって延び、隔壁（３５または３６）に非常に近いスリーブの端部（１５または１６）を囲む、後方ブッシング（３９または４０）と、を含む。図３でより良好に確認できる、タブ（４１または４２）が、前方ブッシング（３７）近くの連続隔壁（３５または３６）から突出し、カラー（３１または３２）の内側部（４３または４４）を支持する。フード（２９）の主部（３０）の端部は、この内側部（４３及び４４）に圧着される。フード（２９）は単体部品であり、ねじ（５９または６０）により、内側部（４３または４４）が連続隔壁（３５または３６）に一体化される。また、各内側部（４３または４４）は、接触電極（１または２）の一方の外側部（１９または２０）の前端を接触することなしに囲むフィールド電極（４５または４６）を、それぞれ支持する。フィールド電極（４５及び４６）は、互いに対向する。

フード（２９）は、開口部（４７または４８）により開口され、各開口部は、対応するカラー（３１または３２）を通じて延び、連続隔壁（３５または３６）と内側部（４３または４４）との間に広がる第一の部位（４９または５０）と、タブ（４１または４２）の間で、前方ブッシング（３７または３８）と内側部（４３または４４）との間に広がる第二の部位（５１または５２）と、前方ブッシング（３７または３８）の端部で、内側に突出し丸い形状のビード（５５または５６）を形成する端部の位置の、第三の部位（５３または５４）と、を含む。

本発明は、以下のように動作する。接点が閉じられると、フード（２９）に含まれるガスが加熱され、開口部（４７及び４８）を通じて、対流が生じる。より軽い高温ガスは、上部の開口部を通じて、フード（２９）により密閉された内部空間（５７）から外に出る一方、フード（２９）を囲む外部空間（５８）から来たガスが、底部の開口部を通じて、それと置き替わる。これにより、電極（１及び２）の十分な換気が達成される。

接点が開かれて、アーク（２３）が現れると、これにより生じる高温ガスが、まず、環状のチャンバー（１３及び１４）に運ばれ、続いて、カラー（３１及び３２）に対して吹き付けられるが、連続隔壁（３５及び３６）がこのガスを阻み、後方ブッシング（３９及び４０）がガスを反転し、これにより、外部空間（５８）からガスを遠ざけ、ガスが開口部（４７及び４８）に達するのを防ぐ。

図２に示す特有の実施形態では、一方のカラー（３１）における開口部（４７）が上部に位置し、他方のカラー（３２）における開口部（４８）が底部に位置し、またはより一般的には、カラーにおける開口部は、カラー（３１及び３２）の周辺周りで互いに対向する角部に唯一つが配置され、これにより、換気ガスを、内部空間（５７）の中央を貫通する対角線経路に進ませ、これにより、良好な換気を保証する。このバリエーションは、タブ（４１及び４２）間の他の開口部分を遮断するストッパー（６１及び６２）を付加することにより実施可能である。

図２は、矢印（６３）により、対流の動きを示し、矢印（６４及び６５）により、電気アークの遮断時に排出される高温ガスの排気の動きを示す。また、図１の実施形態は、矢印（６３）の対流の動きに対称な対流の動きをも含む。

カラー（３１及び３２）は、アルミ鋳造として、低価格で作ることが出来る。開口部（４７、４８）は、所望の対流速度を可能とするように、大きい寸法が与えられる。開口部の波状形状は、特に望まれるものではないが、示される実施形態において、前方ブッシング（３７、３８）とフィールド電極（４５、４６）との存在によりもたらされる。それらの部品が存在しない場合は、直線的な開口部が選択可能である。

Claims (9)

1. 閉位置と開位置との間で可動する二つの接触電極（１、２）と、
   前記電極を支持する二つの接触支持部（３、４）と、
   前記接触支持部を繋ぐとともに、前記電極の対向部位を囲む、フード（２９）と
   を含み、
   前記フードが、誘電体の主部と、前記主部の端部と前記接触支持部（３、４）とを連結する二つのカラー（３１、３２）とを含む、
   アーク制御チャンバー装置であって、
   前記カラーが、前記電極の前記対向部位が延びる前記フードの内側の内部空間（５７）を、前記フードの外側の外部空間（５８）と連通させるとともに、前記内部空間を囲む、開口部（４７、４８）を備えること、
   を特徴とする該装置。
2. 前記カラー（３１、３２）それぞれが、前記主部を越えて半径外側方向に突出する、連続隔壁（３５、３６）を含むとともに、前記開口部が、前記主部（３０）と前記連続隔壁（３５、３６）との間で、前記カラーを通じて広がること、
   を特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記カラーそれぞれが、対応する前記接触支持部（３、４）に接する支持リング（３３、３４）と、前記主部を支持するための内側部（４３、４４）とを含み、前記連続隔壁（３５、３６）が前記支持リングに繋がり、前記開口部が前記連続隔壁と前記内側部との間に広がること、
   を特徴とする請求項２に記載の装置。
4. 前記内側部（４３、４４）が、前記連続隔壁（３５、３６）に組み付けられ、前記開口部が、前記連続隔壁上に設けられ、前記内側部が支持される、タブ（４１、４２）の間に広がること、
   を特徴とする請求項３に記載の装置。
5. 前記カラーそれぞれが、前記連続隔壁に繋がり前記内側部を囲む前方ブッシング（３７、３８）を含み、前記開口部が、前記内側部と前記前方ブッシングとの間に広がること、
   を特徴とする請求項３または４に記載の装置。
6. 前記前方ブッシング（３７、３８）それぞれが、自由端に、前記主部（３０）に向かって突出する丸いビード（５５、５６）を含むこと、
   を特徴とする請求項５に記載の装置。
7. 前記接触支持部（３、４）それぞれが、対応する前記電極の開放後方端からのガス流の経路を規定する外側の端部（１５、１６）を有し、前記端部が、対応する前記連続隔壁に向かって開口し、前記カラー（３９、４０）それぞれが、前記連続隔壁に繋がり対応する前記外側の端部の一端を囲む後方ブッシングを有すること、
   を特徴とする請求項２から６のいずれか１項に記載の装置。
8. 前記カラーの前記内側部それぞれが、フィールド電極（４５、４６）を支持し、前記フィールド電極が前記接触電極（１、２）を囲むとともに、前記開口部が前記接触電極と前記フィールド電極との間に広がること、
   を特徴とする請求項３に記載の装置。
9. 前記開口部が、対流による換気ガス流に、空間（５７）の中央を貫通する対角線経路を与えるように、一方の前記カラー（３１）の角部分と他方の前記カラー（３２）の対角部分とに亘って広がること、
   を特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の装置。

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