开关装置

申请号 CN200480030706.7 申请日 2004-11-02 公开(公告)号 CN100449667C 公开(公告)日 2009-01-07
申请人 西门子公司; 发明人 乔基姆·格里克; 沃尔克·莱曼; 安德尔泽杰·诺瓦科夫斯基; 克劳斯·舒勒;
摘要 本 发明 涉及一种电 开关 装置(1),尤其是高压 断路器 ,它包括 电弧 触头(2、3)和额定 电流 触头(5、6)。至少额定电流触头(5、6)之一有一个耐电弧材料层。该耐电弧材料设有一电 镀 层。
权利要求

1.一种开关装置(1),包括互相轴向对置的一个第一电弧触头(2)和一个 第二电弧触头(3)以及与所述电弧触头(2、3)同轴设置的一个第一额定电流触 头(5)和一个第二额定电流触头(6),其中,至少额定电流触头(5、6)之一有 一空心圆柱形基体(6a),它在其面朝开关装置(1)触头间距的端部在端侧用耐 电弧的材料(9)覆盖,其特征为:该耐电弧材料(9)具有一电层;以及在所 述开关装置(1)的接通状态,在两个额定电流触头(5、6)之间的触点接通点处 于所述耐电弧材料(9)的区域内。
2.按照权利要求1所述的开关装置(1),其特征为,形式上为一个环(9) 的所述耐电弧材料(9)覆盖着空心圆柱形基体(6a)端侧表面地固定在此空心 圆柱形基体(6a)上。
3.按照权利要求2所述的开关装置(1),其特征为,所述环(9)在其背对 触头间距的那一端有比其面朝触头间距的一端更小的径向壁厚。
4.按照权利要求2所述的开关装置(1),其特征为,所述环(9)借助螺栓 固定装置(10)沿轴向压紧在所述额定电流触头(6)的空心圆柱形基体(6a)上。
5.按照权利要求1至4之一所述的开关装置(1),其特征为,所述空心 圆柱形基体(6a)有一个径向(12),一个绝缘体(8)借助压件(13)沿轴向 压靠在该径向凸块上。
6.按照权利要求5所述的开关装置(1),其特征为,所述空心圆柱形基 体(6a)在其面朝触头间距的那一端有一减小的外径;以及,所述径向凸块(12) 设在该外径减小的区域内的空心圆柱体内表面上。
7.按照权利要求3或4所述的开关装置(1),其特征为,所述环(9)在其 径向壁厚增大的区域内有固定装置。
8.按照权利要求5所述的开关装置(1),其特征为,所述绝缘体(8)是一 个绝缘材料喷嘴

说明书全文

技术领域

发明涉及一种开关装置,包括一个第一和一个第二互相轴向对置的 电弧触头以及一个第一和一个第二与电弧触头同轴设置的额定电流触头, 其中,至少额定电流触头之一有一空心圆柱形基体,它在其面朝开关装置 触头间距的端部在端侧用耐电弧的材料覆盖

背景技术

例如由欧洲专利申请EP0982748A1已知这种开关装置。在那里电弧触 头通过等离子喷用一种耐电弧材料覆盖,所以在电弧触头之间燃烧的电 弧不导致或只导致很小的烧损。此外,额定电流触头在其滑动面上局部同 样有一个借助等离子喷镀施加的耐烧损保护层。位置固定的那一个额定电 流触头在耐烧损的保护层表面包
在多种材料,如耐烧损的材料、导电的银以及另一种材料例如额定电 流触头的彼此相接合时,各接合处始终有不规则性。接合处只能在一个 减小的范围内承机械负荷。在额定电流触头的滑动面彼此移动时产生的表 面摩擦,会导致分解现象并因而导致削弱各层。因此有可能从接合处出发 产生各层的散裂。由此降低开关装置的开关能

发明内容

本发明的目的是将前言所述类型的开关装置设计为,在能承载大电流 的同时,接触处能承受高的机械和热负荷。
此目的在前言所述类型的开关装置中按本发明采取下列措施达到,即, 所述耐电弧材料有一电镀层。
电镀层可例如由良好导电的材料组成,例如银或金。由此减小电接触 的接触电阻。与此同时,通过电镀层在各构件较长久地贮存时防止耐电弧 材料化。通过对耐电弧材料采用电镀精制,可以覆盖不同材料的接合处 或边界层,从而改善这些地方的机械承载能力和机械稳定性
此外,一项有利的设计可以规定,形式上为一环的耐电弧材料覆盖着 空心圆柱形基体端侧表面地固定在此空心圆柱形基体上。
通过覆盖空心圆柱形基体端侧的表面,朝开关装置触头间距方向的电 场绝大部分通过环的形状控制。由此提供可能性,采用比使用于电场控制 的环的精度低的,例如表面质量较低的加工方法加工基体。此外,有可能 为基体配备不同形状的环,从而达到对开关装置触头间距区域内的电场施 加不同的影响。在空心圆柱形基体端侧表面被完全覆盖的情况下,防止了 基体本身受开关电弧的作用。电弧因此可以作用在环的多个点上。从而提 高了环的稳定性。此外,分成一个空心圆柱形基体和一个环的另一个优点 是,空心圆柱形基体可例如用一种比重较小的材料,例如铝制造,由此减 少空心圆柱形基体和固定在它上面的耐电弧材料的总质量。耐电弧材料例 如是由原料钼(Mo)、钨(W)、(Cu)和银(Ag)组成的混合物。作为用于耐电 弧材料的材料可例如使用CuCrZr、CuZn39Pb3或ECu57。这些材料有很大 的比重,因此环有较大的质量。尤其在配备有耐电弧材料的额定电流触头 运动时,由于额定电流触头的这种多部分结构,要运动的质量是有限的。
还可以有利地规定,环在其背对触头间距的那一端有比其面朝触头间 距端小的径向壁厚。
基于上面已论及的大的比重,甚至用耐电弧材料制的小的构件也有较 大的质量。因此将壁厚减小到绝对必要的最小值可以节省耐电弧材料。此 外,对于台阶状设计的环,其中面朝触头间距那一端有比背对触头间距那 一端大的壁厚,它可以方便地套在空心圆柱形基体上。采用如此设计的环 的形状,它可自动定心地套在空心圆柱形基体上。由此导致简化装配。与 此同时空心圆柱形基体和耐电弧的环互相接触的点由于增大了面积所以它 们的数量增加。由于接触点有更多的数量,减小了耐电弧的环与空心圆柱 形基体之间的电接触电阻。
另一项有利的设计可以规定,环借助螺栓固定装置沿轴向压紧在额定 电流触头的空心圆柱形基体上。
沿轴向在环与空心圆柱形基体之间的螺栓固定装置允许环和空心圆柱 形基体的外轮廓没有孔或其它紧固装置。由此保持额定电流触头的外轮廓 形状不变。此外,通过将螺栓固定装置沿轴向布置在空心圆柱形基体内部, 留出了足够的容积例如用于安放其它组件或在内部控制或导引在开关过程 产生的猝灭气流。作为螺栓固定装置可例如使用螺杆、螺钉、挤压铆接 (vercrimpte)或粘结的销钉。在这里,这些螺栓以它们的纵轴线平行于空心 圆柱形基体的圆柱体轴线地并环绕成笼状地布置。通过在空心圆柱形基体 的圆周上均匀地分布,可以将环均匀地压靠在空心圆柱形基体上。
另一项有利的设计可以规定,空心圆柱形基体有一个径向,一个 绝缘体尤其是一个绝缘材料喷嘴,借助压力件沿轴向压靠在径向凸块上。
此径向凸块意味着是绝缘体的一个固定止挡。因此绝缘体相对于空心 圆柱形基体的位置被唯一性地确定。绝缘体的装入借助一个压力件在短时 间内完成。由此不需要绝缘体附加的测量、配合或调整。例如一个环形盘 可用作压力件,它将压紧力均匀地传给绝缘体。在这种情况下有利的是, 径向凸块同样设计为环状。
还可以有利地规定,空心圆柱形基体在其面朝触头间距的那一端有一 减小的外径;以及,径向凸块设在该外径减小的区域内的空心圆柱体内表 面上。
当径向凸块如此布置时,在凸块与压力件的压紧面之间形成足够大的 间距,以便有利地利用绝缘体材料的固有弹性。由于热的作用导致绝缘材 料膨胀或收缩。因此在使用夹紧连接时有必要夹持一个足够大的绝缘体容 积。只有这样,在不同的热负荷下才能在绝缘体上作用足够大的固定力。 过小的夹紧区不适用于持续地施加必要的力。此外,绝缘体可以在非常靠 近空心圆柱形基体的端侧被止挡。由此减小用于在空心圆柱形基体上固定 耐烧损的环和绝缘材料喷嘴的总结构所需的结构长度。
另一项有利的设计可以规定,环在其径向壁厚增大的区域内有固定装 置。
有较大壁厚的区段允许灵活地选择固定装置的地点。同时,这种区段 有较高的机械强度。作为固定装置可例如设螺纹孔或其它锚固点。
有利地可以规定,在开关装置的接通状态,在两个额定电流触头之间 的触点接通点沿轴向处于耐电弧材料的区域内。
通过将两个额定电流触头的触点接通点布置在耐电弧材料的区域内, 从一开始就避免在开关过程中各接触面必须经过接缝点运动。由此使接缝 点免受额定电流触头相应的接触部分上下移动的机械负荷。由于此原因可 以制成有较大公差的接缝点。在此接缝点几乎不可能由于额定电流触头的 机械负荷导致电镀层分解。由此提高开关装置触头的稳定性。
附图说明
下面借助附图示意表示的实施例详细说明本发明。其中:
图1表示通过开关装置的剖面;
图2表示通过开关装置的另一个剖面;以及
图3表示沿线A-A通过图1和2所示开关装置的剖面。

具体实施方式

在图1中表示的开关装置是一个高压断路器1。高压断路器1用于接通 额定电流和短路电流。此高压断路器1有一个第一电弧触头2和一个第二 电弧触头3。第一电弧触头2设计为基本上圆柱形并在其面朝高压断路器1 触头间距的端部有一个耐电弧材料的镀层。第二电弧触头3设计为郁金香 花形触头的形式,第一电弧触头2可以插入其中。在其面朝触头间距的那 一端,第二电弧触头3同样有一个耐电弧材料组成的镀层。这两个电弧触 头2、3彼此沿轴向对置地排列在一条主轴线4上。一个第一额定电弧触头 5同心于第一电弧触头2布置。一个第二额定电弧触头6同心于第二电弧触 头3布置。第一额定电弧触头5在其面朝触头间距的那一端有一些弹性触 指7,它们在高压断路器1的闭合状态与第二额定电弧触头6的外表面处于 导电接触状态。此外,第二电弧触头3被一绝缘材料喷嘴8包围。绝缘材 料喷嘴8固定在第二额定电弧触头6上。额定电弧触头5、6和电弧触头2、 3可沿主轴线4彼此相对运动而且以这样的方式,即,在接通过程首先是电 弧触头2、3以及接着是额定电弧触头5、6触点接通。在断开过程首先打 开额定电弧触头5、6,接着分开电弧触头2、3。第二额定电弧触头6有一 个基本上空心圆柱形的基体6a。此空心圆柱形基体6a在端侧用一个耐电弧 材料制的环9覆盖。此环同样有一种基本上空心圆柱形的结构,其中面朝 高压断路器1触头间距的空心圆柱体遮盖面修圆。此外,环9的壁厚在背 对触头间距的那一侧比其面朝触头间距的那一侧的小。在本实施例中这一 点通过在其背对触头间距一侧增大环9的内径达到。此外,也可以采用锥 形或抛物线形状的环9内表面或其他适用的几何形状。空心圆柱形基体6a 在其面朝触头间距的端部有一较小的外径。空心圆柱形基体6a减小的外径 和环9增大的内径彼此协调,使环9能套在空心圆柱形基体6a上。为了将 环9压靠在空心圆柱形基体6a上,环9有多个螺纹孔,螺栓10可以旋入其 中。螺栓10分别支承在一些孔的边缘上,这些孔平行于主轴线4对称分布 地排列在空心圆柱形基体6a的壳壁内。环9的表面用电镀层覆盖。此电镀 层例如是一个银层。同样,空心圆柱形基体6a也设有电镀层。在高压断路 器1的接通状态,电触指7的接触点停放在环9的区域11内。通过用耐电 弧材料制的环9的这种布局,也可以存在高的断流容量或遮断功率,在这 种情况下尽管使用电弧触头也会在额定电流触头上产生开关电弧。采用耐 电弧的环9允许高压断路器有紧凑的结构形式。
图2表示通过由图1已知的高压断路器1的一个剖面。但剖切面绕主 轴线4回转,所以现在可以看到绝缘材料喷嘴8的固定。绝缘材料喷嘴8 借助另一些可旋入基本上空心圆柱形的基体6a螺纹孔内的螺栓11固定。在 这里螺纹孔定向为,使此另一些螺栓11与螺栓10一样平行于主轴线4排 列。空心圆柱形基体6a有一环形凸块12。绝缘材料喷嘴8的一个环形凸肩 压靠在此环形凸块12上。凸肩在环形凸块12上的压紧力,借助形式上为 被另一些螺栓11固定的压力盘的压力件13产生。环形凸块12设在基本上 空心圆柱形的基体6a的内表面例上,确切地说设在空心圆柱形基体6a外径 减小的区段14内。
图3表示沿图1和2中所示剖切面A-A的剖面。压力件13有环形盘式 结构,它有一些被另一些螺栓11穿过的孔。压力件13借助另一些螺栓11 在绝缘材料喷嘴8的凸肩作为中间层的情况下压靠在凸块12上。此外,压 力件13设计为,为了使此布局达到小的总直径,压力件13有一些侧切口, 以便能借助螺栓10固定环9。采用这种结构设计可以彼此独立地固定环9 和绝缘材料喷嘴8。由此将两个连接装置彼此脱开。从而使其中一个连接点 可能发生的缺陷热膨胀等基本上与另一个连接装置无关。
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