带有可沿运动轴线运动的接触件的电气开关装置 |
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| 申请号 | CN200780027227.3 | 申请日 | 2007-07-11 | 公开(公告)号 | CN101490779B | 公开(公告)日 | 2012-05-30 |
| 申请人 | 西门子公司; | 发明人 | 彼得·斯坦泽尔; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种具有可运动的 接触 件(5)的电气 开关 装置。所述可运动的接触件(5)支承在一包封壳体(1)上。可运动的接触件(5)在包封壳体(1)的内部和外部延伸。可运动的接触件(5)气密地相对包封壳体(1)密封。为形成一气密的过渡，设置有第一和第二 密封件 (12，13)，所述密封件作为轴向密封件交替地由可运动的接触件(5)的环形凸缘(12，13)相对包封壳体(1)压紧。此外，设置有一第三密封件(11)，该密封件在径向密封所述可运动的接触件(5)。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种电气开关装置，该电气开关装置带有一可沿一运动轴线(4)运动的接触件(5)，该接触件支承在一包封壳体(1)上，其中，所述可运动的接触件(5)在所述包封壳体(1)的内部和外部延伸。 |
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| 说明书全文 | 带有可沿运动轴线运动的接触件的电气开关装置技术领域[0001] 本发明涉及一种带有可沿运动轴线运动的接触件的电气开关装置，所述开关装置支持在一包封壳体上。 背景技术[0002] 例如由WO2004/093276公开了一种这样类型的电气开关装置。其中，电气开关装置设计为可应用于气体绝缘的开关设备中的接地开关。该电气开关装置装备有一手动操纵机构。可运动的接触件完全设置在气体空间内。为此，包封壳体在可运动的接触件的区域内设计为波纹膜盒，从而使该区域可可逆地变形。波纹膜盒优选由金属形成，以便保证持久的气密性。 [0003] 为使波纹膜盒不卷边，需要大量的接触件导引件。此外，将高品质的材料应用于波纹膜盒，其一方面保证持久的易变形性，另一方面具有足够的强度，以便保持其气密特性。由于特殊的材料特性，这种类型的波纹膜盒相对较贵。 发明内容[0004] 因此，本发明所要解决的技术问题是提供一种开头所述类型的电气开关装置，其可廉价地制造。 [0005] 按照本发明，该技术问题通过一种开头所述类型的电气开关装置如下地解决：即，可运动的接触件在包封壳体的内部和外部延伸。 [0006] 如果可运动的接触件被布置为穿过包封壳体的壁，那么可以完全放弃使用气密的波纹膜盒。接触件可用于与设置在包封壳体内部的配对接触件接触。接触件的设置在包封壳体外部的区段易于接近，以便驱动该接触件。为此可以设计为，使接触件配备有一手动操纵机构。然而，也可以使用电磁、液压的或弹簧蓄能驱动机构以及其它驱动装置。 [0007] 为引导接触件，壳体本身可以如此地成型，使接触件得以被可靠地接纳。在此，支承例如可构造为轴套状，其中，接触件首先优选在支承区域具有基本上旋转对称的外轮廓，尤其是圆柱状的外轮廓。然后，将接触件的运动轴线确定为可运动的接触件的转动轴线或对称轴线。然而，可运动的接触件也可以具有不规则的横截面，例如椭圆形的横截面、四边形的横截面以及所有其它多边形的横截面。然而，也可以设计为，使接触件例如构造为螺栓状，其中，其中，例如一槽和一嵌入该槽中的凸出部防止接触件在其支承中扭转。 [0008] 在此，可以有利地将包封壳体上的支承设计为浇铸的。然而，也可以规定，支承、例如凸缘轴套安装在包封壳体上，并且与包封壳体抗扭地连接。这例如可借助于焊接、螺纹连接/铆接或其它恰当的连接技术实现。 [0009] 另一种有利的构造可以设计为，包封壳体在其内部空间气密地密封有包围该包封壳体的介质。 [0010] 这种气密的包封壳体的构造允许在包封壳体的内部填充介质，并将该介质保持在内部。这种类型的介质例如是一种液体。有利地使用阴电性的气体，例如六氟化硫，其在增大压力的情况下处于包封壳体的内部。通过加压提高气体的绝缘强度。由此减小了固定在包封壳体内部的、具有不同电势的组件之间的击穿距离。因此创造了一种紧凑布置的结构的可能性，该结构在内部具有导引电势的导体、开关装置以及其它电技术装置。此外，由于包封壳体气密的结构抑制了外来物质侵入内部。在此，也几乎排除气态的外来物质的进入。尤其是在包封壳体的内部具有相对环境增大的压力时，外来气体几乎不可能渗入包封壳体的内部。 [0011] 另一种有利的构造可以设计为，为密封包封壳体上的接触件，电气开关装置具有一第一密封件和第二密封件，其中，第一密封件在接触件的第一位置发挥其密封作用，而第二密封件在接触件的第二位置发挥其密封作用。 [0012] 在接触件的一种按本发明的构造中，接触件部分在包封壳体内部、部分在包封壳体外部延伸，包封壳体上的插入位置处在一定的密封下是有利的。通过该密封避免例如污物颗粒在开关运动过程中到达包封壳体的内部。尤其是在作为气密的包封壳体的包封壳体构造中，需要尤其有效的密封，以便防止包封在包封壳体内部的液体流出。通过设置两个密封件，其中一个在接触件的第一位置实现其密封作用，另一个在接触件的第二位置实现其密封作用，可以保证对可运动的接触件的可靠密封。 [0013] 电气开关装置具有两个典型的位置。其中一个是接通位置，另一个是断开位置。通常，开关装置在其运行过程中长时间地保持在这些终端位置。开关装置仅在相对短的时间段内从一个终端位置过渡到另一个终端位置，也就是说，在可运动的接触件运动的时间段内，中断终端位置上的静止状态。因此有利的是，第一位置是接通位置，而第二位置是断开位置(或者相反)。因此，第一密封件功能在于，在接通位置相对包封壳体密封接触件。第二密封件的功能在于，在断开位置，也就是说在接触件的第二位置相对包封壳体密封接触件。因为每个密封件分别专门用于在一个位置上密封，所以密封件可以以不同类型和方式形成，以便可以在各个位置上尤其是针对其密封效果与待满足的要求相适应。此外也可以设计为，使得两个密封件在密封效果上相互支持。 [0014] 另一种有利的构造可以设计为，第一密封件和第二密封件在开关运动过程中交替地实现其密封功能。 [0015] 在开关运动过程中，可运动的接触件在支承中相对包封壳体运动。在此，在断开位置设置在包封壳体外部的区段插入包封壳体的内部，反之亦然。如果在接触件的运动过程中通过包封壳体的壁尽可能没有断路器地实现密封件的相应密封是有利的。这可以有利地通过密封件在开关过程中交替地实现其密封作用达到。例如，可以在开关运动开始时，第一密封件还没有占据其实现密封作用的位置时，而第二密封件已经占据其密封位置。此外可以设计为，例如在第二密封件到达终端位置时没有密封作用，而第一密封件在包封壳体和可运动的接触件之间实现密封作用。 [0016] 此外，一种设计变型可有利地设计为，至少一个密封件为实现密封作用而抵靠在环绕接触件的凸缘上。 [0017] 尤其是在使用旋转对称的接触件时可以轻易地将环状的密封件抵靠在接触件环形的凸缘上。为此可以设计为，凸缘按照突出的凸肩的形式由接触件的外轮廓加工而成。然而也可以设计为，接触件具有一例如槽或类似物的的型面，该型面在接触件上形成一环形的凸缘。在此，如果环形的凸缘基本上横向于接触件的运动轴线延伸则是有利的。 [0018] 另一种有利的构造可以设计为，第一和第二密封件关于接触件的运动轴线相互轴向隔开地布置，其中，在两个密封件之间设置有一第三密封件。 [0019] 由于第一和第二密封件的轴向间隔和在两个密封件之间布置第三密封件给出了这样一种可能性，接触件穿过包封壳体，其必须执行相对大的行程。大的行程与沿接触件的运动轴线的大的移动相关。此外，在两个密封件之间的布置给出了这样的可能性，使得不仅第一和第三，而且第二和第三密封件可以共同作用。因此，第三密封件可以结合其它两个密封件或者与其它两个密封件一起实现接触件相对包封壳体的有利密封。 [0020] 在此例如可以有利的设计为，取消在第一和/或第二密封件的密封作用时，第三密封件保持其密封作用。 [0021] 通过第三密封件例如可以在第一或第二密封件也或两个密封件的密封作用取消时继续通过第三密封件保证接触件的密封。因此例如可以在开关过程中保证包封壳体和可运动的接触件之间的密封，尤其是气密的密封。在第一或第二密封件起到其密封作用时，可以有利地设计为，第三密封件额外地起到其密封作用。因此可以更简单地在第一和第二密封件之间变换。在此不再需要时间上重叠地设计第一和第二密封件的密封作用的启用/停用，因为可以动用第三密封件。 [0022] 可以有利地设计为，第一和/或第二密封件是一轴向密封件。 [0023] 轴向密封件由于在可运动的接触件的运动轴线方向上的运动而起到密封作用中。为此，在最简单的情况下可以在第一或第二密封件上施加轴向作用的压力。尤其是在设计为环绕可运动的接触件的环形凸缘的结构时，该凸缘应与接触件气密地连接，例如通过与可运动的接触件焊接或一体地形成。由此，环形凸缘在接触件在轴向运动时，也就是说在可运动的接触件的运动轴线的方向运动时移动，并且例如可以相对包封壳体的区段挤压环形的密封件。在压迫弹性的密封件(例如O形圈)时，密封件实现其密封作用。在保持相应的压力时，这种类型的轴向密封件长时间地(例如数月或数年)实现了效果足够好的密封。 [0024] 此外可以有利地设计为，第三密封件是一径向密封件。 [0025] 在径向密封件中，压力在可运动的接触件的运动轴的径向作用密封件上。第三密封件以及第二和第一密封件应有利地与可运动的接触件的对称轴同轴地设置，该对称轴同时是运动轴。例如可以设计为，第三密封件嵌在支座内的环形槽中。在此，环形槽一方面可以布置在包封壳体上，使得可运动的接触件相对第三密封件可运动地布置。然而也可以设计为，密封件位置固定地支承在接触件上。径向密封件例如可以密封可运动的接触件和包封壳体之间的相对运动。因此可以以足够好的质量密封地实现沿接触件的运动轴的轴向运动和围绕运动轴的旋动运动。 [0026] 可以进一步有利地设计为，至少一个密封件由一可反复变形的包覆物包围，该包覆物抵靠在包封壳体上。 [0027] 为确保防止来自于包封壳体周围的影响，有利的是，至少一个密封件由可反复变形的包覆物围绕。这例如可以是塑料护套，该护套包围在包封壳体外部延伸的、可运动的接触件的部分。在此，该护套可以基本上径向绕接触件的运动轴延伸，并且抵靠在包封壳体上。因此保护位于包封壳体外部的密封件不被弄脏。此外，防止接触件与第三密封件共同作用的表面沉积脏物。这种脏物会不利地影响密封效果。为实现有利的滑动和密封，可以有利的设计为，接触件至少在第一和第二密封件之间的区域配备有一可滑动的表面涂层。为防止灰尘和类似的颗粒污染和粘结该表面涂层，可以将护套与第一接触件的表面相隔地布置。 [0028] 另一种有利的构造可以设计为，可运动的接触件与包封壳体导电地接触。 [0029] 为了一定的开关任务(如接地)需要用地电位加载可运动的接触件。在包封壳体由导电材料制成的设计中，包封壳体通常具有地电位。包封壳体和可运动的接触件之间的电接触实现了接触件简单的接地可能性。为此例如可以设计为，例如用一导电的柔性带，如缠绕的铜带将接触件与包封壳体相连接。当接触件在包封壳体中电绝缘的轴套中导引时，这尤其是有利的。电绝缘的轴套使得接触件可以在包封壳体的导向件中低摩擦地滑动。此外，该轴套可以轻易地嵌入槽、凸肩、凹陷等中，以便例如为密封件提供密封面。此外，接触件绝缘的导向件使得电气开关装置例如可以用于检验目的，其中，取消与包封壳体的电连接。因此，可运动的接触件的配对触点的电势可以向外导引。 [0030] 可以有利地设计为，一滑动接触装置使接触件与包封壳体相接触。 [0031] 相比导电的柔性带，滑动接触装置例如具有这样的优点，即，不需要额外的结构空间。此外，滑动接触装置可以简单的方式电屏蔽地安装在可运动的接触件的导向件内。为此，例如所谓的接触带可以径向环绕可运动的接触件布置。该接触带配设有凸出部，其交替地与接触件和包封壳体电接触，并以此提供了多个接触点，所述接触点保证了包封壳体和可运动的接触件即使在运动过程中也能持久地电接触。安装在接触件的导向件中的凹槽适用于容纳滑动接触装置的接触元件。附图说明 [0032] 接下来示意性地在附图中示出了本发明的实施形式并详细说明本发明。图中： [0033] 图1是电气开关装置的横向剖视图； [0034] 图2是可运动的接触件的一种驱动可能性； [0035] 图3是用于可运动的接触件的导向件的一种固定可能性； [0036] 图4是驱动装置的拐点的构造可能性，以及 [0037] 图5、图6、图7和图8分别示出了可运动的接触件相对包封壳体的接触或密封的细节。 具体实施方式[0038] 图1示出了电气开关装置的横截面视图，该电气开关装置设置在气体绝缘的开关设备或气体绝缘的波导管中。包封壳体1基本上管状地构造，并且在其内部包围阴电性的气体。电导体3沿着包封壳体1的管纵轴2延伸。电导体3基本上具有圆柱状的外部结构，并且本身被构造为由导电材料(如铜或铝)形成的中空圆柱体或实心圆柱体。电导体3相对包封壳体1电绝缘地布置。不仅电导体3，而且包封壳体1基本上与管的纵轴2同轴地延伸。然而，也可以设计为，电导体3不与管的纵轴2同轴地布置。尤其在包封壳体1的内部布置有电能传输系统的优选不同相位的多根电导体时可能是这样一种情况。运动轴线4基本上在管的纵轴2的径向延伸。运动轴线4相当于这样一个轴线，旋转对称的可运动接触件5可沿沿该轴线运动。 [0039] 运动轴线4关于图1所示的视图将可运动的接触件5分成两半。在一侧，可运动的接触件5处于其断开位置，而在另一侧，可运动的接触件5处于其接通位置。在接通位置，可运动的接触件5移动到配对接触件6中。在断开位置，可移动的接触件5与配对接触件6电流分离。配对接触件6构造为花瓣状，也就是说，与运动轴线4同轴地布置有多个接触指6b，6c，6d，6e，其在可运动的接触件5移入时弹性地回弹(zurückfedern)，并且与可运动的接触件5电流连接。为夹持和绝缘屏蔽，配对接触件6具有一外罩6a。 [0040] 为导引和支承可运动的接触件5，包封壳体1配设有浇铸轴套7。浇铸轴套7在可运动的接触件5的行程的区域内形成有包封壳体1的壁的加厚。在包封壳体1的壁厚足够时可以省略这种类型的浇铸件，因为通过壁厚本身就能获得足够的支承，该支承实现了接触件5的导引。浇铸轴套7具有第一环形槽8和第二环形槽9。所述槽8，9加工在浇铸轴套7的工作面上。第一环形槽8用于容纳滑动接触件10。滑动接触件10例如可以由环形的螺旋弹簧或带有压制的接触片的带形成。然而，对于滑动接触件10重要的是，可弹性变形的导电凸起抵靠在可运动的接触件5的周围以及第一环形槽8的表面上。由此形成了数个接触点，所述接触点实现了可运动的接触件5与包封壳体1的电接触。包封壳体1例如由导电的铸体，例如铝铸体制成，其中，包封壳体1本身加载地电位。地电位也通过接触元件10传递到可运动的接触件5。在与配对接触件6接触时，电导体3同样加载地电位。由此例如可能的是，电气开关装置将其可运动的接触件5用作接地开关，以便例如在气体绝缘的开关设备的保险线路中同样用地电位加载电导体3。 [0041] 在同样安装在浇铸轴套n7内的第二环形槽9中，安装有第三密封件11。第三密封件11设计为径向密封件的形式，也就是说，密封力关于运动轴线4在径向作用。由此可能的是，第三密封件1在可运动的接触件5运动过程中起足够的密封作用。 [0042] 此外，可运动的接触件5配设有第一环形凸缘12以及第二环形凸缘13。环形凸缘12，13可以构造成不同的形式。因此，例如第一环形凸缘12具有细长圆柱的构造，而第二环形凸缘13可以是带有倒圆的棱边的细长圆柱体。此外，环形凸缘也可能有其它设计变型。这种凸缘例如也可以通过可运动的接触件5的直径收窄而形成(参见图5)。在第一凸缘12上环形地布置有第一密封件12a。在第二密封件13上环形地布置有第二密封件13a。在可运动的接触件5的两半示出为处于断开位置的情况下，第二密封件13a由第二环形凸缘相对包封壳体1的内壁压紧。由此，在第二密封件13a上施加轴向力并使第二密封件变形。因此，电接触件5在其断开位置5相对包封壳体1气密地密封。第一密封件12a在断开位置不起密封作用。 [0043] 在可运动的接触件5的接通位置恰好相反。如图1可知，在可运动的接触件5的两半被示出为处于断开位置的情况下，第二密封件13a由包封壳体1突出并且张紧地抵靠在第二环形凸缘13上。第一密封件12a通过第一环形凸缘12轴向挤压包封壳体1或者包封壳体1的浇铸轴套7，并因此在接通位置相对包封壳体1气密地密封可运动的接触件5。在从接通位置到断开位置的运动或相反的运动过程中，第一密封件12a和第二密封件13a分别交替地与包封壳体1共同作用，以便保证气密地过渡。 [0044] 在从接通位置到断开位置或者从断开位置到接通位置的切换过程中以及其中进行的运动过程中，第三密封件11密封可运动的接触件5。因为第三密封件11作为径向密封件安装在第二环形槽9中，也在运动过程中在可运动的接触件5和包封壳体1之间获得了足够气密的过渡。作为径向密封件，第三密封元件11既在轴向移动也在围绕运动轴线4的转动运动时起到其密封作用。 [0045] 因此可以概括为，第一密封件12a作为可运动的接触件5的接通位置的面密封件，第二密封件13a在断开位置作为面密封件保证气密的过渡，并且第三密封件11由于其构造而作为径向密封件在包封壳体1和可运动的接触件5之间的相对运动过程中实现密封作用。 [0046] 在轴向布置在第一和第二密封件12a，13a之间的、可运动的接触件5的区段是这样一个区段，其交替地布置在包封壳体1的内部或包封壳体1的外部。根据可运动的接触件5的位置(接通位置、断开位置、运动过程中的中间位置)，要么第一，第二密封元件12a，13a，要么第三密封元件1 1相对包封壳体1密封可运动的接触件5。 [0047] 为防止脏物侵入，可运动的接触件5位于包封壳体1外部的部分由包覆物14围绕。包覆物14例如是一种可重复变形的塑料。包覆物14抵靠在包封壳体1的浇铸轴套7上。由此保证，保护在可运动的接触件5上设计用于电接触或密封的部件不落灰或弄脏。包覆件14例如是一基本上中空圆柱状的包覆件，其与接触件5相隔地布置，并且紧密地抵靠在接触件5的位于包封壳体1外部的自由端上。 [0048] 为使接触件5运动可以设计为，接触件5在其位于包封壳体1外部的自由端配设有一把手，该把手可以通过手实现接触件的直接运动。然而也可以与之不同地设计为，横向于运动轴线4的螺栓15固定在可运动的接触件5上，其中，在螺栓上作用有一可转动支承的杆16。在图1中，该可转动支承的杆16为清晰起见用虚线示出。现在，电驱动装置例如可以通过杆16的转动支点16a实现接触件5的运动。 [0049] 图2示出了可运动的接触件5通过杆16驱动的另一种变型。杆16通过轴与手柄17连接。经由手柄17和轴也可以通过较大的间距向运动的接触件5传递运动。通过对杆 16以及手柄17的相应尺寸设计可以减小由操纵者施加的驱动力。图3示出了导向轴套18的另一种构造变型的剖视图。导向轴套18借助于螺纹连接19或铆接、焊接或其它恰当的连接类型与包封壳体1气密地连接。为此，可以在导向轴套18和包封壳体1之间的连接位置额外地插入相应的密封件。导向轴套18的这种构造使得可以制造标准化的包封壳体，并且在必要时事后在包封壳体1的壁上引入一孔，并且将将导向轴套18安装在包封壳体的壁上。由此使得可以灵活地选择按本发明的电气开关装置的位置。此外，导向轴套18的这种形式的构造也适合于对现有设备的改进。 [0050] 图4进一步示出如何在使用螺纹连接的导向轴套18时使螺纹连接19也可以用于抗扭地(winkelstarr)将轴承座20布置在包封壳体1上。然后，可以在轴承座20上可转动地支承杆16。 [0051] 在图5、图6、图7和图8中分别示出了用于接触可运动的接触件5以及相对包封壳体1密封可运动的接触件5的不同机制。 [0052] 在图5、图6、图7和图8中分别示出了运动轴线4以及包封壳体1的局部剖视图，其中，可运动的接触件5穿过包封壳体1。在图5中分别通过直径变化形成有第一环形凸缘12和第二环形凸缘13，也就是说，设置在凸缘12、13之间的区段的直径连续地减小。第一和第二密封件12a，13a分别位置固定地配属于第一或第二环形凸缘12、13。为实现轴向密封，形成在包封壳体1中的导向轴套在其边缘倾斜地构造。由此形成了环形的凹部21，密封件12a，13a可压入该凹部中。通过该凹部21使得第一和第二密封件12a，13a既在轴向也在径向上受力。 [0053] 图6示出了轴向密封件12a，13a的布置的另一种可能性。形成有一与导向轴套相隔的环形槽，其中导引有可运动的接触件5，所述槽完全由包封壳体1限定边界。在该槽中插入有第一或第二密封件12a、13a。密封件12a，13a在无负载状态下凸出到该槽之外，使得在可运动的接触件5的接通状态或断开状态下实现接触件5的凸缘12，13和包封壳体1之间的密封作用。 [0054] 类似于图5，在图7所示的构造形式中，在导向轴套的边缘区域设置有一凹陷，其与接触件5共同作用形成一槽。在此，环形槽一方面由包封壳体1、另一方面通过可运动的接触件15限定边界。在槽中又设置有第一和第二密封件12a、13a，所述密封件在接通状态或断开状态起到密封作用。在图7所示的可运动的接触件5中，通过可运动的接触件5的直径变化形成第一凸缘12。第二凸缘13通过一安装在可运动的接触件5上的窄环制成。与在图1、图5和图6所示的第二环形槽9和第一环形槽8的位置不同，其中，带有第三密封件11的第二环形槽9关于运动轴线4向包封壳体内部的方向布置，在图7所示的构造形式中，第三密封件11关于带有接触件10的第一环形槽8朝运动轴线4的方向布置在包封壳体1的外侧。 [0055] 在图8中，导向轴套通过插入包封壳体1的绝缘材料元件22形成。绝缘材料元件22具有一在外侧(相对电气开关装置的接触位置)安装在该绝缘材料元件22中的环形槽，用于容纳第一密封元件12a。此外，为容纳第三密封件11和向该径向密封件上施加径向压力而在可运动的接触件5的移动区段的区域内安置有第二环形槽9。在该处插入有第三密封件11。为容纳和保持第二密封件13a，第二环形凸缘13具有一槽，第二密封件13a保持在该槽中。为使可运动的接触件5和包封壳体1电接触，一柔性的铜带23与包封壳体1以及可运动的接触件5导电地连接。柔性的铜带23可以在需要时拆开，以便能够为测试目的而通过可运动的接触件接触布置在包封壳体1内部的电导体。 [0056] 在各附图中分别示出的构造形式可以尤其关于环形凸缘、槽、密封件、绝缘轴套、电接触件等的位置和构造任意地组合。 |
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