Патент на изобретение №2273071

(54) КОНТАКТНАЯ ЗОНА СИЛОВОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к силовым выключателям. Контактная зона (1) гасительной камеры, расположенной вращательно-симметрично вокруг центральной оси (2) и заполненной изолирующей средой, содержащая, по меньшей мере, два неподвижных, выполненных в виде контактных колец (4, 15) обгорающих контакта, которые в закрытом состоянии гасительной камеры находятся в электропроводящем соединении посредством центрально расположенного и аксиально подвижного шунтирующего контакта. Обращенные друг к другу торцовые поверхности обгорающих контактов частично закрыты электроизолирующими покрытиями (11, 22). Должны быть созданы изолирующие покрытия, которые выполнены диэлектрически оптимально и просты в монтаже. Это достигается за счет того, что между поверхностью (7, 18) прилегания и изолирующим покрытием (11, 22) предусмотрен открытый в радиальном направлении, идущий от прилегающей кромки (10, 21) покрытия (11, 22) клинообразный кольцевой зазор (11а, 22а), при этом кромка (10, 21) диэлектрически экранирована посредством выступающего за поверхность (7, 18) прилегания кольцеобразного валика (8, 19). Техническим результатом является повышение диэлектрической способности контактной зоны. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Область техники

Изобретение касается контактной зоны силового выключателя.

Из DE 19613568 А1 известна контактная зона силового выключателя, заполненного изолирующим газом, который может быть использован в электрической высоковольтной сети. Силовой выключатель содержит выполненную цилиндрической гасительную камеру с лежащей в его цепи тока силовой нагрузки контактной зоной. В контактной зоне предусмотрены два неподвижных, расположенных на центральной оси обгорающих контакта, которые во включенном состоянии силового выключателя находятся в электропроводящем соединении посредством шунтирующего контакта. Шунтирующий контакт расположен здесь внутри выполненных вращательно-симметричными обгорающих контактов. Во избежание слишком большого радиального смещения оснований дуги обращенные друг к другу торцевые поверхности обгорающих контактов, по меньшей мере, частично изолирующе закрыты. Размещение изолирующего футляра является сравнительно сложным делом, поскольку это покрытие под действием господствующих в зоне дуги температур может покоробиться.

В данном изобретении изолирующие футляры для торцевых поверхностей обгорающих контактов выполнены диэлектрически оптимальными и просты в монтаже.

Футляры, несмотря на обусловленные теплом деформации, в этой зоне всегда могут отвечать высоким диэлектрическим требованиям, в частности также в процессе отключения и непосредственно после этого.

Задачей изобретения является создание контактной зоны силового выключателя, находящейся в гасительной камере, расположенной вращательно-симметрично вокруг центральной оси и заполненной изолирующей средой, содержащей, по меньшей мере, два неподвижных, выполненных в виде контактных колец обгорающих контакта, которые в закрытом состоянии гасительной камеры находятся в электропроводящем соединении посредством центрально расположенного и аксиально подвижного шунтирующего контакта, и электроизолирующие футляры, по меньшей мере, частично закрывающие обращенные друг к другу торцовые поверхности, в котором между поверхностью прилегания контактных колец и изолирующим футляром предусмотрен открытый в радиальном направлении, идущий от прилегающей кромки футляра кольцевой зазор клинообразного сечения, при этом футляр посредством кольцеобразного валика экранирован, а кромка диэлектрически экранирована посредством выступающего за поверхность прилегания контактных колец кольцеобразного валика, обгорающих контактов, выполненных в виде контактных колец.

Целесообразным является то, что кромка расположена в непосредственной близости кольцеобразного валика.

Также целесообразным является то, что футляр имеет в зоне перекрытия поверхности прилегания прямоугольное сечение, при этом на этом прямоугольном сечении снаружи отформовано эластичное продолжение в качестве края, простирающегося в осевом направлении.

Особое преимущество следует усматривать в том, что кромка всегда прижата пружинящим усилием к поверхности прилегания, а это гарантирует то, что частицы обгорания не смогут попасть в кольцевой зазор, где они могли бы оказать диэлектрически неблагоприятное воздействие.

Преимуществом является также то, что механическое соединение выполнено разъемным и в качестве механического соединения предусмотрено защелкивающееся устройство или резьбовое соединение.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен упрощенный частичный разрез контактной зоны силового выключателя в выключенном состоянии.

Контактная зона 1 является частью цепи тока силовой нагрузки силового выключателя. Силовой выключатель установлен в корпусе (не показан), заполненном изолирующей средой. Контактная зона 1 расположена вращательно-симметрично вокруг центральной оси 2. Верхний металлический держатель 3 несет верхнее контактное кольцо 4, изготовленное из стойкого к обгоранию металлического материала. На обращенной от центральной оси 2 цилиндрической поверхности 5 предусмотрен буртик 6. Перпендикулярно центральной оси 2 верхнее контактное кольцо 4 имеет поверхность 7 прилегания, которая на обращенной от центральной оси 2 стороне переходит, будучи диэлектрически оптимально скруглена, в цилиндрическую поверхность 5. На обращенной к центральной оси 2 стороне поверхность 7 прилегания ограничена насадным, выполненным диэлектрически оптимально валиком 8. Валик 8 переходит на обращенной к центральной оси 2 стороне в выполненную в виде соплового сужения 9 зону верхнего контактного кольца 4.

К поверхности 7 прилегания непосредственно рядом с валиком 8 прилегает кромка 10 покрытия 11, а именно эта кромка 10 закрыта валиком 8 от воздействий из направления центральной оси 2, в частности это могут быть тепловые излучения и захваченные потоком горячих газов частицы. Футляр 11 выполнен кольцеобразным, имеет в зоне перекрытия поверхности 7 прилегания прямоугольное сечение. Обращенная к поверхности 7 прилегания сторона футляра 11 имеет такую форму, что к ней прилегает только кромка 10. Между поверхностью 7 прилегания и обращенной к ней стороной футляра 11 остается кольцевой зазор 11а, имеющий клинообразное сечение. На прямоугольном сечении снаружи отформовано слегка эластичное продолжение 12. Продолжение 12 образует выполненный в форме ключа край, простирающийся вверх. Если изолирующий материал, из которого изготовлен футляр 11, достаточно эластичный, то это продолжение 12 не шлицуют, а при применении более жесткого материала на краю предусматривают аксиально направленные шлицы. На верхнем конце продолжения 12 выполнено поднутрение 13, защелкивающееся за буртик 6. Футляр 11 прижимается пружинящим усилием продолжения 12 к поверхности 7 прилегания и удерживается, таким образом, в нужном положении. Продолжение 12 также закрыто от прямых тепловых воздействий из направления центральной оси 2, так что его пружинящее усилие, несмотря на возникающие вблизи него высокие температуры, всегда сохраняется.

Зеркально-симметрично плоскости перпендикулярно центральной оси 2 расположен относящийся к этой контактной зоне 1, выполненный почти идентичным ответный контакт. Он состоит из нижнего металлического держателя 14, несущего нижнее контактное кольцо 15, изготовленное из стойкого к обгоранию металлического материала. В контактном кольце 15 прорезан паз 16, обращенная от центральной оси 2 боковая сторона которого снабжена внутренней резьбой 17. Перпендикулярно центральной оси 2 нижнее контактное кольцо 15 имеет поверхность 18 прилегания, которая на обращенной от центральной оси 2 стороне, будучи диэлектрически оптимально скруглена, переходит в другую боковую стенку паза 16. На обращенной к центральной оси 2 стороне поверхность 18 прилегания ограничена насадным, выполненным диэлектрически оптимально валиком 19. Валик 19 выполнен, как правило, так же, как и валик 8. Валик 19 переходит на обращенной к центральной оси 2 стороне в выполненную в виде соплового сужения 20 зону нижнего контактного кольца 15. Сопловое сужение 20 имеет, как правило, то же сечение, что и сопловое сужение 9.

К поверхности 18 прилегания непосредственно рядом с валиком 19 прилегает кромка 21 футляра 22, а именно эта кромка 21 закрыта валиком 19 от воздействий из направления центральной оси 2, в частности это могут быть тепловые излучения и захваченные потоком горячих газов частицы. Покрытие 22, как и покрытие 11, выполнено кольцеобразным, оно имеет в зоне перекрытия поверхности 18 прилегания прямоугольное сечение. Обращенная к поверхности 18 прилегания сторона покрытия 11 имеет такую форму, что к ней прилегает только кромка 21. Между поверхностью 18 прилегания и обращенной к ней стороной покрытия 22 остается кольцевой зазор 22а, имеющий клинообразное сечение. На прямоугольном сечении снаружи отформовано слегка эластичное продолжение 23. Продолжение 23 образует выполненный в форме колокола край, простирающийся вниз. Если изолирующий материал, из которого изготовлен футляр 22, достаточно эластичный, то это продолжение 23 не шлицуют, а при применении более жесткого материала на краю предусматривают аксиально направленные шлицы. На нижнем конце продолжения 23 на обращенной от центральной оси 2 стороне предусмотрена наружная резьба, ввинченная во внутреннюю резьбу 17 контактного кольца 15. Футляр 22 прижимается пружинящим усилием продолжения 23 к поверхности 18 прилегания и удерживается, таким образом, в нужном положении. Продолжение 23 также закрыто от прямых тепловых воздействий из направления центральной оси 2, так что его пружинящее усилие, несмотря на возникающие вблизи него высокие температуры, всегда сохраняется.

Покрытие 11, как и футляр 22, может быть снабжено резьбовым креплением, а покрытие 22, как и футляр 11, может также удерживаться защелкивающимся креплением. Изображенные здесь варианты футляр 11 или 22 могут быть выполнены также конструктивно иначе. Между обоими футлярами 11, 22 здесь предусмотрен кольцеобразный проточный зазор 24, который при горящей дуге обеспечивает поток нагретого газа из дуговой камеры 25 в нагревательный объем 26, если же дугу подвергают дутью, то накопленные в нагревательном объеме 26 сжатые газы текут в обратном направлении через проточный зазор 24 в дуговую камеру 25, а оттуда дальше в выхлопные объемы 27, 28.

Можно также изготовить оба футляра 11, 22 из одной детали, а вместо проточного зазора 24 выполнить в этой монолитной детали в соответствующих местах радиальные расточки. Закрепление этой детали могло бы осуществляться с помощью описанных выше держателей только на одном из контактных колец 4 или 15.

Кромки 10, 21 представляют собой подобие тройных точек, весьма эффективно диэлектрически экранируемых металлическими валиками 8 и 19 соответственно. Если материал футляра 11, 22 вследствие тепловой перегрузки дает небольшую усадку, то за счет натяжения продолжений 12, 23 и за счет клинообразно выполненного кольцевого зазора 11а, 22а между соответствующей поверхностью 7, 18 прилегания и покрытием 11, 22 гарантировано, что футляр 11, 22, тем не менее, будут прилегать одной кромкой к соответствующей поверхности 7, 18 прилегания. В кольцевой зазор 11а, 22а не могут попасть оказывающие диэлектрически негативное воздействие обгоревшие частицы.

Перечень позиций

1 – контактная зона

2 – центральная ось

3 – верхний держатель

4 – верхнее контактное кольцо

5 – цилиндрическая поверхность

6 – буртик

7 – поверхность прилегания

8 – валик

9 – сопловое сужение

10 – кромка

11a – кольцевой зазор

11 – футляр

12 – продолжение

13 – поднутрение

14 – нижний держатель

15 – нижнее контактное кольцо

16 – паз

17 – внутренняя резьба

18 – поверхность прилегания

19 – валик

20 – сопловое сужение

21 – кромка

22 – футляр

22а – кольцевой зазор

23 – продолжение

24 – проточный зазор

25 – дуговая камера

26 – нагревательный объем

27, 28 – выхлопной объем.

Формула изобретения

1. Контактная зона (1) силового выключателя, находящаяся в гасительной камере, расположенной вращательно-симметрично вокруг центральной оси (2) и заполненной изолирующей средой, содержащая, по меньшей мере, два неподвижных, выполненных в виде контактных колец (4, 15) обгорающих контакта, которые в закрытом состоянии гасительной камеры находятся в электропроводящем соединении посредством центрально расположенного и аксиально подвижного шунтирующего контакта, и электроизолирующие футляры (11, 22), по меньшей мере, частично закрывающие обращенные друг к другу торцовые поверхности, отличающаяся тем, что между поверхностью (7, 18) прилегания контактных колец (4, 15) и изолирующим футляром (11, 22) предусмотрен открытый в радиальном направлении, идущий от прилегающей кромки (10, 21) футляра (11, 22) кольцевой зазор (11а, 22а) клинообразного сечения, при этом футляр посредством кольцеобразного валика экранирован, а кромка (10, 21) диэлектрически экранирована посредством выступающего за поверхность (7, 18) прилегания кольцеобразного валика (8, 19), обгорающих контактов, выполненных в виде контактных колец.

2. Зона по п.1, отличающаяся тем, что кромка (10, 21) расположена в непосредственной близости от кольцеобразного валика (8, 19).

3. Зона по одному из п.1 или 2, отличающаяся тем, что футляр (11, 22) имеет в зоне перекрытия поверхности (7, 18) прилегания прямоугольное сечение, при этом на этом прямоугольном сечении снаружи отформовано эластичное продолжение (12, 23) изолирующего футляра в качестве края, простирающегося в осевом направлении.

4. Зона по п.3, отличающаяся тем, что край снабжен средствами, которые обеспечивают механическое соединение футляра (11, 22) с контактным кольцом (4, 15), при этом механическое соединение происходит таким образом, что кромки (10, 21) всегда пружиняще прижаты к поверхности (7, 18).

5. Зона по п.4, отличающаяся тем, что механическое соединение выполнено разъемным.

6. Зона по п.5, отличающаяся тем, что в качестве механического соединения предусмотрено защелкивающееся устройство или резьбовое соединение.

РИСУНКИ