專利名稱：用于真空開關(guān)的真空開關(guān)室和接觸件裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到開關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，特別是高壓和中壓開關(guān)技術(shù)。本發(fā)明涉及一種按權(quán)利要求1前序部分所述的用于真空開關(guān)室的接觸件裝置，還涉及一種真空開關(guān)室和一種開關(guān)裝置。
背景技術(shù)：
這種接觸件裝置和這類真空開關(guān)室例如由公開文獻(xiàn)DE 1 97 05 158和專利文獻(xiàn)US 4 847 456已知。它們分別公開了一種真空開關(guān)室，其具有一對(duì)外接觸件和一對(duì)構(gòu)成為RMF接觸件的內(nèi)接觸件。此外接觸件并聯(lián)設(shè)置并且在空間上緊挨著內(nèi)接觸件。內(nèi)接觸件中的一個(gè)可活動(dòng)地支承著，另一個(gè)是固定的。外接觸件構(gòu)成為AMF接觸件。在斷路過程中在內(nèi)接觸件之間產(chǎn)生了一收縮的、旋轉(zhuǎn)電弧，其隨后從內(nèi)接觸件轉(zhuǎn)換到外接觸件上。因此從最初的收縮電弧變?yōu)閿U(kuò)散型電弧，其在AMF接觸件之間燃燒直至熄滅。
相對(duì)于只有一對(duì)RMF接觸件的真空開關(guān)室來說，用這種方式可提高真空開關(guān)室的分?jǐn)嗄芰Α?br> 在類似大小的開關(guān)中，進(jìn)一步提高分?jǐn)嗄芰κ呛苁芷谕?。提高短路電流的分?jǐn)嗄芰Γ翘貏e受期望的。
DE 1 196 751公開了一種用于真空開關(guān)的接觸件裝置，其具有一對(duì)開槽的盆狀接觸件，其中盆狀內(nèi)接觸件的盆底構(gòu)成為盆狀外接觸件的盆底的一部分。內(nèi)接觸件和外接觸件(在它們的上盆邊緣處)在空間上彼此相隔很遠(yuǎn)。
由DE 1 99 34 909 C1(圖6和7)已知一種用于真空開關(guān)室的接觸件裝置，其中開槽的管道設(shè)置成內(nèi)接觸件和外接觸件。管狀的內(nèi)接觸件的狹槽是通過有彈性的接觸舌片構(gòu)成的。從而會(huì)產(chǎn)生許多具有確定的彈性常數(shù)的單獨(dú)的機(jī)械接觸件。在另一實(shí)施例(圖4和5)中，在彈性的內(nèi)接觸件內(nèi)部還設(shè)置了一附加接觸件，其用來承載工作電流，通過它可實(shí)現(xiàn)較小的接觸電阻。在打開開關(guān)時(shí)，要首先斷開附加接觸件。由于附加接觸件上與之相關(guān)的電阻上升，電流通過此彈性內(nèi)接觸件流動(dòng)。斷開彈性內(nèi)接觸件后，就構(gòu)成了一電弧。
在GB 1 145 451中公開了一種用于真空開關(guān)室的接觸件裝置，其具有三對(duì)彼此嵌入設(shè)置的開槽的盆狀接觸件。這三對(duì)接觸件應(yīng)這樣布置，即在分開這三對(duì)接觸件的每對(duì)接觸件的兩個(gè)接觸件的接觸時(shí)，都分別點(diǎn)然一電弧，然后這三個(gè)電弧都在各對(duì)接觸件的兩個(gè)接觸件之間旋轉(zhuǎn)，并相應(yīng)地分別構(gòu)成一基本呈圓柱形的電弧幕。
由DE 30 09 925已知一種用于真空開關(guān)室的接觸件裝置，其具有兩個(gè)彼此嵌入設(shè)置的開槽的盆狀接觸件。在盆狀接觸件的盆壁之間設(shè)置有一未開槽的環(huán)。因此可使接觸件達(dá)到更大的機(jī)械強(qiáng)度。環(huán)的材料(不銹鋼)的導(dǎo)電能力明顯比接觸件材料(銅)的低。電弧旋轉(zhuǎn)不會(huì)由于未開槽的環(huán)而減弱。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是，提供一種前面所述類型的接觸件裝置和真空開關(guān)室，其可提高分?jǐn)嗄芰?。特別在電弧工作電壓很高時(shí)，應(yīng)該可以達(dá)到更高的短路電流分?jǐn)嗄芰Α?br> 一具有權(quán)利要求1特征的裝置和一按權(quán)利要求9所述的真空開關(guān)室實(shí)現(xiàn)了上述目的。
此接觸件裝置應(yīng)該具有很小的電阻，并能承載很大的電流。
按本發(fā)明，用于真空開頭室的接觸件裝置具有一對(duì)構(gòu)成為RMF接觸件的內(nèi)接觸件和一對(duì)外接觸件，所述外接觸件在空間上緊挨著內(nèi)接觸件設(shè)置并且與之并聯(lián)，其中至少一個(gè)內(nèi)接觸件可活動(dòng)地支承著，其中內(nèi)接觸件基本構(gòu)成為圓盤狀，其中外接觸件構(gòu)成為RMF接觸件，其中內(nèi)接觸件和外接觸件這樣設(shè)置和構(gòu)造，即在斷開過程中在內(nèi)接觸件之間產(chǎn)生的電弧可以全部或部分地轉(zhuǎn)換到外接觸件之間。
RMF接觸件相對(duì)于AMF接觸件具有的主要優(yōu)勢是，在接觸壓力很高時(shí)(達(dá)幾千牛頓)，真空開關(guān)室的電路電阻處于較低的水平。如果AMF接觸件的軸向磁場是由流動(dòng)的電流產(chǎn)生的，則存在很高的電感；如果AMF接觸件的軸向磁場是由永久磁鐵產(chǎn)生的，則會(huì)有很大的渦流損耗。
RMF接觸件相對(duì)于AMF接觸件的另一主要優(yōu)點(diǎn)在于其更高的電弧電壓。在RMF接觸件的電弧電壓可以超過100V，甚至到150V，而AMF接觸件的電弧電壓一般只有30V至50V，無論如何要明顯小于100V。
在按本發(fā)明的真空開關(guān)室中，在斷路過程中產(chǎn)生的電弧全部或部分轉(zhuǎn)換到外接觸件對(duì)上。點(diǎn)燃一個(gè)還是兩個(gè)電弧，與電流強(qiáng)度有關(guān)。在分開起先在壓力下相接觸的接觸件后，首先會(huì)出現(xiàn)一集中的分離電弧。對(duì)于RMF接觸件，在繼續(xù)打開接觸件時(shí)在接觸件之間構(gòu)成一收縮的電弧柱。如果在斷路過程中接觸件距離繼續(xù)變大，則會(huì)實(shí)現(xiàn)部分轉(zhuǎn)換，在結(jié)構(gòu)布局合適的情況下還會(huì)實(shí)現(xiàn)全部轉(zhuǎn)換。如果(在兩個(gè)內(nèi)接觸件之間點(diǎn)燃的)電弧完全轉(zhuǎn)換到外接觸件上，則按本發(fā)明的開關(guān)室至少可以承載相同的電流并且與只有一對(duì)RMF接觸件的開關(guān)室一樣接通。如果外接觸件不構(gòu)成為額定電流接觸件，即它們即使在閉合狀態(tài)下也是不接觸的，那么會(huì)產(chǎn)生更好的分?jǐn)嗄芰?，因?yàn)殡娀≡谵D(zhuǎn)換到外接觸件后可以在粗糙度小、無機(jī)械及熱負(fù)載的表面上旋轉(zhuǎn)。
部分轉(zhuǎn)換情況是不同的相對(duì)于只有一對(duì)接觸件并且相應(yīng)也只有一個(gè)電弧的真空開關(guān)室來說，在開關(guān)室里存在著有兩個(gè)電弧的優(yōu)點(diǎn)是，可承載和斷開顯著更大的電流，因?yàn)樗浞掷昧艘幻黠@更大的面積作為耐電弧面。主要在電流高時(shí)出現(xiàn)部分換流。還可實(shí)現(xiàn)(短路)電流的安全切斷。
各一個(gè)內(nèi)接觸件和外接觸件的緊密相鄰確保了，在內(nèi)接觸件之間產(chǎn)生的電弧可以點(diǎn)燃外接觸件之間的一電弧，因?yàn)榭蓪?shí)現(xiàn)(部分)轉(zhuǎn)換。
因此，內(nèi)接觸件(基本)構(gòu)成為圓盤形，接觸件裝置可以達(dá)到很小的電阻，并承載較大的電流。
接觸件優(yōu)選基本旋轉(zhuǎn)對(duì)稱構(gòu)成，并且為產(chǎn)生徑向磁場一般都設(shè)置有狹槽。由文獻(xiàn)可知許多構(gòu)成為狹槽和相應(yīng)的月牙式接觸件的可能性。對(duì)于內(nèi)接觸件，優(yōu)選的是只在徑向外區(qū)域上設(shè)置狹槽。外接觸件上優(yōu)選設(shè)有由耐電弧的材料構(gòu)成的無狹槽涂層。這些接觸件優(yōu)選彼此同軸地設(shè)置。
外接觸件優(yōu)選構(gòu)成管狀或盆狀。有利的是，在每個(gè)外接觸件內(nèi)部分別設(shè)置一內(nèi)接觸件。
如果兩個(gè)內(nèi)接觸件中只有一個(gè)是可活動(dòng)的，則第二個(gè)固定的內(nèi)接觸件優(yōu)選固定在一固定的接觸桿上。
兩個(gè)外接觸件既可以是固定的，又可以是可活動(dòng)的。特別優(yōu)選的是，兩個(gè)外接觸件要么都是可活動(dòng)的，要么一個(gè)是固定的，另一個(gè)是可活動(dòng)的。在后一種情況下優(yōu)選的是，可活動(dòng)外接觸件的運(yùn)動(dòng)與可活動(dòng)內(nèi)接觸件的運(yùn)動(dòng)是耦合在一起的，優(yōu)選通過兩個(gè)可活動(dòng)接觸件的剛性連接實(shí)現(xiàn)。
內(nèi)接觸件優(yōu)選用作額定電流接觸件。特別在這種情況下，即各一個(gè)內(nèi)接觸件和外接觸件可活動(dòng)地設(shè)置并且它們彼此剛性地相連，可活動(dòng)的內(nèi)接觸件優(yōu)選在軸向上突出于可活動(dòng)的外接觸件。內(nèi)接觸件和外接觸件都可以用作額定電流接觸件。
接觸件裝置構(gòu)成為固定焊接的接觸件系統(tǒng)，是很有利的。
在很小的尺寸時(shí)利用本發(fā)明的接觸件裝置和本發(fā)明的真空開關(guān)室能達(dá)到很高的分?jǐn)嗄芰ΑＬ貏e高的短路電流也可以安全地?cái)嚅_，還可以承載很高的額定電流。
按本發(fā)明的真空開關(guān)室可優(yōu)選設(shè)置在一開關(guān)裝置中，特別是裝在尺寸很小的開關(guān)裝置中，因?yàn)橄鄬?duì)于具有相當(dāng)分?jǐn)嗄芰Φ膫鹘y(tǒng)真空開關(guān)室，本發(fā)明的真空開關(guān)室的尺寸更小。這種開關(guān)裝置當(dāng)然可以是真空開關(guān)。此開關(guān)裝置優(yōu)選可以是斷路器或大功率斷路器，特別是發(fā)電機(jī)斷路器，其中開關(guān)裝置至少包括一真空開關(guān)室，其一般是真空開關(guān)的組成部分。
其它優(yōu)選的實(shí)施例和優(yōu)點(diǎn)可由從屬權(quán)利要求和附圖中得知。


下面借助優(yōu)選的實(shí)施例詳細(xì)解釋了本發(fā)明的內(nèi)容，附圖示出了所述的實(shí)施例。其中圖解地示出了圖1本發(fā)明具有一可活動(dòng)的外接觸件的真空開關(guān)室的部分剖視圖；圖2本發(fā)明具有兩個(gè)固定的外接觸件的真空開關(guān)室的部分剖視圖；圖3一內(nèi)接觸件和一外接觸件的俯視圖。
在附圖中使用的標(biāo)記及其意思在附圖標(biāo)記清單中已概括列出。原則上，在附圖中相同或功能相同的部件用相同的附圖標(biāo)記標(biāo)出。此處描述的實(shí)施例只示例性地代表本發(fā)明的內(nèi)容，并沒有受限制作用。
具體實(shí)施例方式
圖1以圖解的方式示出了本發(fā)明的真空開關(guān)室1在開啟狀態(tài)時(shí)的部分剖視圖。對(duì)本發(fā)明不重要的細(xì)節(jié)沒有討論并且盡可能不描述。
真空開關(guān)室1基本構(gòu)成為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的，具有一軸線A，包含一對(duì)內(nèi)接觸件11、12和一對(duì)外接觸件21、22。兩個(gè)接觸件11和21可活動(dòng)地支承，而另兩個(gè)接觸件12、22則是固定的。外接觸件21、22設(shè)置有狹槽26，因此構(gòu)成一對(duì)RMF接觸件。在通過接觸件21、22接通電流的情況下產(chǎn)生一徑向延伸的磁場。內(nèi)接觸件11、12也構(gòu)成為RMF接觸件，并為此設(shè)置了狹槽，但該狹槽在圖1中沒有示出。
基本呈圓盤狀的可活動(dòng)的接觸件11和21借助一銷31固定在一可活動(dòng)的接觸桿41上。固定的接觸件12和22借助一銷32固定在一固定的接觸桿42上。
所述的金屬接觸件裝置是真空開關(guān)室1的一部分，其具有通常由陶瓷制成的絕緣體50，所述絕緣體構(gòu)成為中空?qǐng)A柱體并且在其端部分別由一蓋子71、72封閉?？苫顒?dòng)的接觸桿41穿過蓋子71引導(dǎo)并且通過接合一個(gè)在圖1中未示出的波紋管固定在蓋子上。固定的接觸桿42固定在蓋子72上。一屏蔽罩60避免由于蒸氣，特別是在接觸件對(duì)11、21或12、22之間的電弧區(qū)產(chǎn)生的金屬蒸氣，而喪失絕緣體的絕緣性變成導(dǎo)電的。
內(nèi)接觸件11、12在其彼此相對(duì)面上由耐電弧的材料例如Cu/Cr制成。外接觸件21、22在其彼此相對(duì)面上設(shè)置有一由耐電弧材料制成的涂層24。此涂層24上沒有狹槽，而是構(gòu)成為一無狹槽的環(huán)。
外接觸件21、22構(gòu)成為盆狀或缽狀，并分別容納了內(nèi)接觸件11、12中的一個(gè)。盆底或缽底被相應(yīng)的銷31、32穿透并優(yōu)選是無狹槽的。通過銷31、32的構(gòu)造、盆底或缽底的構(gòu)造、內(nèi)接觸件11、12的構(gòu)造、外接觸件21、22外部區(qū)域的構(gòu)造以及與接觸桿41、42的接合，都可能影響電流在兩對(duì)接觸件11、12；21、22之間的分布，因此在相應(yīng)的開關(guān)情況下，進(jìn)行合適的部分或全部轉(zhuǎn)換。
可活動(dòng)的內(nèi)接觸件11在軸向上比由接觸件21涂層構(gòu)成的環(huán)突出一個(gè)距離δ。在閉合狀態(tài)時(shí)，只有內(nèi)接觸件相接觸，而外接觸件21、22沒有接觸。因此內(nèi)接觸件11、12作為額定電流接觸件，用于圖1中的真空開關(guān)室1?？蛇x或可附加的是，內(nèi)接觸件12也可在軸向上比由涂層24構(gòu)成的環(huán)高出一個(gè)距離。
在分開真空開關(guān)室1的接觸時(shí)，在內(nèi)接觸件11和12之間產(chǎn)生一電弧。因?yàn)閮?nèi)接觸件11、12構(gòu)成為RMF接觸件，所以電弧由于徑向磁場首先在內(nèi)接觸件11、12之間的徑向內(nèi)部區(qū)域內(nèi)作為收縮電弧旋轉(zhuǎn)。然后按照流通電流的大小，通過內(nèi)接觸件到外接觸件的微小徑向間距，實(shí)現(xiàn)了電弧從內(nèi)接觸件到外接觸件的全部或部分轉(zhuǎn)換。隨后在外接觸件21、22之間燃燒的電弧同樣作為收縮電弧旋轉(zhuǎn)，因?yàn)橥饨佑|件21、22作為RMF接觸件產(chǎn)生一徑向的磁場。在圖2中示出了本發(fā)明的另一有利的實(shí)施例。它與圖1中所示的實(shí)施例基本是一致的，并是從它開始描述的。
在圖2中，真空開關(guān)室1’的兩個(gè)外接觸件21、22是固定的接觸件。外接觸件22主要構(gòu)成為管狀，具有一同時(shí)作為接觸件支架28的連接件28連接到蓋子71上。在開關(guān)過程中，兩個(gè)外接觸件21、22彼此之間的距離是不會(huì)改變的。內(nèi)接觸件11、12也是額定電流接觸件。在斷開狀態(tài)下內(nèi)接觸件11也可以高出外接觸件21，但如此處所示的，沒有這個(gè)必要。
開關(guān)過程中待移動(dòng)的質(zhì)量在圖2中所示的真空開關(guān)室1’比圖1中所示的真空開關(guān)室1要小。
圖1和2中所示的兩個(gè)真空開關(guān)室1、1’是這樣布置的，即它們在閉合焊接過程中是可焊在一起的。因此產(chǎn)生了一固定焊接的接觸件裝置。
圖3示出了沿著圖1和2中用III標(biāo)出的平面，一內(nèi)接觸件12和外接觸件22的一俯視圖。外接觸件22是與具有狹槽16的內(nèi)接觸件12同心地設(shè)置。通過狹槽16，在內(nèi)接觸件12上產(chǎn)生了許多月牙式的接觸件15。因?yàn)橥饨佑|件22上設(shè)置有環(huán)狀無狹槽的涂層24，所以外接觸件22的位于下方的狹槽在圖3中是看不到的。
附圖標(biāo)記清單1、1’真空開關(guān)室11內(nèi)接觸件，可活動(dòng)的內(nèi)接觸件12內(nèi)接觸件，固定的內(nèi)接觸件15月牙形的接觸件16狹槽21外接觸件22外接觸件，固定的外接觸件24由耐電弧的材料制成的涂層26狹槽28連接件、管狀導(dǎo)線、接觸件支架31銷32銷41接觸桿，可活動(dòng)的接觸桿42接觸桿，固定的接觸桿50絕緣體、絕緣管、陶瓷60屏蔽罩71蓋子72蓋子A 軸線，旋轉(zhuǎn)軸線δ間距
權(quán)利要求
1.用于真空開關(guān)室(1)的接觸件裝置，具有一對(duì)構(gòu)成為RMF接觸件的內(nèi)接觸件(11、12)和一對(duì)外接觸件(21、22)，所述外接觸件在空間上緊挨著內(nèi)接觸件(11、12)設(shè)置并且與之并聯(lián)，其中至少一個(gè)內(nèi)接觸件(11)可活動(dòng)地支承，其中內(nèi)接觸件(11、12)基本構(gòu)成為圓盤狀，其中外接觸件(21、22)構(gòu)成為RMF接觸件，其中內(nèi)接觸件(11、12)和外接觸件(21、22)這樣設(shè)置和構(gòu)造，即在斷開過程中在內(nèi)接觸件(11、12)之間產(chǎn)生的電弧可以全部或部分地轉(zhuǎn)換到外接觸件(21、22)之間。
2.按權(quán)利要求1所述的接觸件裝置，其特征在于，內(nèi)接觸件(11、12)和外接觸件(21、22)彼此同軸地設(shè)置。
3.按權(quán)利要求1或2所述的接觸件裝置，其特征在于，外接觸件(21、22)構(gòu)成為盆狀或管狀。
4.按上述權(quán)利要求之任一所述的接觸件裝置，其特征在于，在每個(gè)外接觸件(21；22)的內(nèi)部分別設(shè)置一個(gè)內(nèi)接觸件(11；12)。
5.按上述權(quán)利要求之任一所述的接觸件裝置，其特征在于，其中一個(gè)內(nèi)接觸件(12)固定在一固定的接觸桿(42)上。
6.按上述權(quán)利要求之任一所述的接觸件裝置，其特征在于，至少一個(gè)外接觸件(21)可活動(dòng)地支承。
7.按上述權(quán)利要求之任一所述的接觸件裝置，其特征在于，為在電流流過內(nèi)接觸件(11、12)和/或外接觸件(21、22)時(shí)產(chǎn)生徑向磁場，內(nèi)接觸件(11、12)和/或外接觸件(21、22)上設(shè)置有基本徑向和軸向延伸的狹槽(26)。
8.按權(quán)利要求7所述的接觸件裝置，其特征在于，兩個(gè)外接觸件(21、22)上設(shè)置有一由耐電弧的材料制成的涂層(24)，其中涂層(24)沒有狹槽。
9.真空開關(guān)室(1；1’)，其包含一按上述權(quán)利要求之任一所述的接觸件裝置。
10.開關(guān)裝置，包含至少一個(gè)按權(quán)利要求9所述的真空開關(guān)室(1；1’)。
全文摘要
用于真空開關(guān)室(1)的接觸件裝置，具有一對(duì)構(gòu)成為RMF接觸件的內(nèi)接觸件(11、12)和一對(duì)外接觸件(21、22)，外接觸件在空間上緊挨著內(nèi)接觸件(11、12)并且與之并聯(lián)。至少一個(gè)內(nèi)接觸件(11)可活動(dòng)地支承著。外接觸件(21、22)也構(gòu)成為RMF接觸件。在斷開過程中，存在的電弧全部或部分地轉(zhuǎn)換到外接觸件(21、22)上。內(nèi)接觸件基本構(gòu)成為圓盤狀，接觸件(11、12；21、22)彼此同軸地設(shè)置。外接觸件(21、22)優(yōu)選構(gòu)成為盆狀或管狀。
文檔編號(hào)H01H33/12GK1981354SQ200580022795
公開日2007年6月13日 申請(qǐng)日期2005年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月5日
發(fā)明者A·斯特芬斯, D·根奇, K·尼亞耶什 申請(qǐng)人:Abb研究有限公司