Вакуумная дугогасительная камера для коммутационных установок среднего напряжения
Изобретение касается вакуумной дугогасительной камеры для коммутационной установки среднего напряжения с одной или несколькими керамическими цилиндрическими трубчатыми секциями, закрытыми металлическими крышками как на стороне неподвижного контакта, так и на стороне коммутационного контакта, в которой, по меньшей мере, одна из крышек внутри и/или снаружи снабжена вкладышем, увеличивающим общую толщину стенки наружной крышки, или наружным кольцом, соответственно вложенным в крышку или наложенным на крышку, по меньшей мере, частично с геометрическим замыканием. Согласно изобретению вкладыш так подобран по размерам и вложен, что он оставляет маленький зазор до опорной кромки керамики таким образом, что во внутренней контактной зоне при монтаже между ними может быть принята отбортовка напрессовываемого элемента центрального экрана. Технический результат - повышение стойкости к внешнему давлению. 16 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение касается вакуумной дугогасительной камеры для коммутационных установок среднего напряжения с одной или несколькими керамическими цилиндрическими трубчатыми секциями, закрытыми крышками как на стороне неподвижного контакта, так и на стороне коммутационного контакта, согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.
Известные вакуумные дугогасительные камеры в возрастающем объеме отливаются из литьевой смолы в форму по методу застудневания под давлением. В этом технологическом процессе возникают давления до 10 бар, которые могут удерживаться стандартной вакуумной дугогасительной камерой (Standard VK) без изменения в конструкции. Так удается получать полюсные контактные элементы из литьевой смолы, силиконовых и полиуретановых футеровок.
Применение стойких к сжатию давлением вакуумных дугогасительных камер известно в патентной литературе для давления до 20 бар, в частности для случаев применения этих вакуумных дугогасительных камер с изолирующим газом (воздух или SF6). Для этого снаружи на керамический изолятор вакуумной дугогасительной камеры припаивают крышки, усиливающие толщину стенки, однако, со скосом, то есть уменьшением толщины стенки выступа крышки в переходной зоне соединения керамика - металл для уменьшения усадочного напряжения, возникающего после пайки. Кроме того, может применяться/применяется многослойный металлический сильфон, так что вакуумная дугогасительная камера в совокупности может эксплуатироваться под вышеназванным давлением.
Пример этого известен из DE 10007907. При этом вакуумная дугогасительная камера оснащена крышками, усиленными по стойкости к давлению, и многослойным сильфоном для применения вакуумной дугогасительной камеры при окружающих давлениях до 20 бар.
Следующей возможностью является применение керамических изоляторов, доходящих до токоподводов вакуумной дугогасительной камеры. Этим также может быть достигнуто повышение стойкости к сжатию давлением. Это известно из ЕР 0660354 B1.
Если полюсные контактные элементы изготавливают одним из современных способов, то при заливке, например, литьевой смолы может быть выпущена стандартная вакуумная дугогасительная камера. Если для изготовления полюсных контактных элементов в качестве способа заливки выбирается, например, способ литья пластмассы под давлением с минутным циклом, то при литье под давлением возникают значительно более высокие давления. При литье термопластических пластмасс под давлением они находятся около значений более 50 бар и могут доходить до более чем 800 бар. Но все же, при литье под давлением вакуумная дугогасительная камера должна иметь возможность противостоять высоким давлениям только в отдельных зонах, к ним относятся крышка, расположенная со стороны неподвижного контакта, керамический изолятор (он, как правило, достаточно стойкий к сжатию давлением) и, при необходимости, отдельная часть крышки со стороны коммутационного контакта. Металлический сильфон не должен выполняться стойким к сжатию давлением. Если давления прикладываются в вышеназванных зонах, то должна быть усилена зона соединения керамика - металл, в которой толщина стенки в любом случае находится между 0,4 и 2 мм. В противном случае, вакуумная дугогасительная камера в этой зоне не могла бы выдерживать высокое давление впрыска.
Поэтому задача предлагаемого изобретения состоит в создании вакуумной дугогасительной камеры с улучшенной стойкостью к внешнему давлению.
Поставленная задача для вакуумной дугогасительной камеры соответствующего назначению вида решается согласно изобретению посредством отличительных признаков независимого пункта формулы изобретения.
Другие преимущественные формы осуществления приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Суть изобретения заключается в том, что, по меньшей мере, одна из крышек внутри и/или снаружи снабжена увеличивающим общую толщину стенки вкладышем, вложенным в крышку, по меньшей мере, с частичным геометрическим замыканием, или снаружи наложены кольцо или колпаки. Посредством этого вкладыша или внешней накладки удается достичь стойкости к сжатию давлением более 100 бар.
Согласно следующей преимущественной форме осуществления вкладыш или внешняя накладка имеют такие размеры и так вложен или наложена, что они оставляют несколько маленький зазор до опорной кромки керамики, что во внутренней контактной зоне при монтаже между ними может быть принята отбортовка напрессовываемого элемента центрального экрана.
Альтернативно этому предлагается, что вкладыши или накладки доходят до внутренней торцевой поверхности крышки. Там они опираются и посредством наложения на край керамического основания приводят не к повышению жесткости крышки, а приложенные снаружи усилия сжатия здесь перенаправляются на керамику, соответственно прикладываются к ней.
То же самое относится, естественно, и к названной ранее форме осуществления, согласно которой в зазор между ними заложена только отбортовка центрального экрана. Также благодаря этому описанным перенаправлением усилий не оказывается негативного влияния.
Благодаря этому теперь возможно с помощью вакуумной дугогасительной камеры передавать усилия и в продольном направлении.
В соответствии со следующей формой осуществления вкладыш вместе с крышкой в совокупности соответствуют примерно толщине стенки керамики, благодаря чему устраняется образование выступающих краев, которые повреждают обмотку возбуждения.
В соответствии со следующей формой осуществления вкладыши выполнены таким образом, что они остаются ограниченными только в зоне соединения керамика - металл на зоны, уменьшенные по толщине стенки.
Преимущественным является конструктивное исполнение, при котором обе стороны для крышек вакуумной дугогасительной камеры снабжены соответственно вкладышем согласно одному или нескольким пунктам формулы изобретения.
Альтернативное этому предпочтительное конструктивное исполнение заключается в том, что только одна сторона для крышки снабжена вкладышем, в то время как другая сторона снабжена заменяющим крышку чашеобразным формообразованием, выполненным у керамического основания.
В совокупности изобретение предлагает подходящее конструктивное усиление вакуумной дугогасительной камеры с тем, чтобы ликвидировать вышеописанные недостатки и технические проблемы.
Следующим преимуществом является то, что усиления закладываются во внутренней зоне, а именно так, что это приводит к приложению усилий к керамическому основанию. Наложение усиления снаружи не ведет к соответствующему усилению и приложению усилий.
Кроме того, благодаря применению предлагаемых в изобретении вкладышей образуется монтажная модульность. Это означает, что вкладыши могут быть вложены при монтаже, если они требуются, и они могут быть не установлены, если это не требуется. Следовательно, элементы вакуумной дугогасительной камеры могут применяться единообразно и они на эту функцию соответственно свойству расширяются или же нет. Не требуется изменение базовых элементов вакуумной дугогасительной камеры.
Тем самым при применении стойких к сжатию давлением компонентов удается значительно повысить стойкость к внешнему давлению, так что вакуумная дугогасительная камера может применяться при высоком давлении (например, в изолирующем газе SF6) в газовой полости. Кроме того, существует возможность заформовывать вакуумные дугогасительные камеры известным способом литья пластмассы под давлением и с применением высокого давления (изготовление полюсного контактного элемента или блока полюсного контактного элемента (3-фазного)), а тем самым и повысить внешнюю диэлектрическую стойкость узла.
Согласно изобретению в этой зоне усиление по стойкости к давлению достигается благодаря тому, что в крышку вкладывается, по меньшей мере, в этой зоне один толстостенный вкладыш. Этот вкладыш может ограниченно пребывать в этой зоне или доходить до внутренней поверхности для усиления крышки в целом и заполнять ее для усиления, таким образом, частично или даже целиком.
Если вакуумная дугогасительная камера нагружается снаружи высоким давлением, то, в частности, зона крышки, выполненная тонкостенной, дополняется прокладыванием вкладыша и тем самым надежно получается стойкость к сжатию давлением для всей вакуумной дугогасительной камеры.
Изобретение представлено на чертежах и ниже пояснено подробнее. Показывают:
фиг.1 - вакуумную дугогасительную камеру с керамическими цилиндрическими трубчатыми секциями и металлическими крышками;
фиг.2 - вакуумную дугогасительную камеру с усилением внутри крышек камеры;
фиг.3 - вакуумную дугогасительную камеру с керамической концевой зоной;
фиг.4 - вакуумную дугогасительную камеру с керамическими цилиндрическими трубчатыми секциями, запаянную с торцевых сторон металлическими крышками.
На фиг.1 представлена вакуумная дугогасительная камера, оснащенная керамическими цилиндрическими трубчатыми секциями, запаянная с торцевых сторон металлическими крышками для получения вакуумной дугогасительной камеры. В металлические крышки вставляются толстостенные вкладыши для их усиления к воздействию внешнего давления. Если выбирается вкладыш согласно фиг.1, то они состоят из вкладыша внутри крышки на стороне неподвижного контакта, а также на стороне коммутационного контакта. Наряду с усилением стойкости крышки к давлению также может быть достигнуто повышение осевой жесткости вакуумной дугогасительной камеры. А с этим, появляющееся при литье под давлением давящее усилие (на стороне неподвижного контакта) может быть передано в продольном направлении через керамические изоляторы на сторону коммутационного контакта и ее вкладыш усиления стойкости к давлению. Это усилие принимает на себя стержневая пресс-форма формы литья под давлением.
На фиг.2 показана вакуумная дугогасительная камера с усилением внутри крышек камеры, доходящим до торцевых поверхностей керамических изоляторов и передающим осевое усилие непосредственно на керамику.
Согласно фиг.2 вкладыш может быть расположен внутри одной или даже обеих крышек вакуумной дугогасительной камеры непосредственно на торцевой поверхности керамики с незначительным зазором после изготовления или даже над конструктивным элементом согласно фиг.1.
На фиг.3 показана вакуумная дугогасительная камера, устойчивая к давлению благодаря применению керамического изолятора, который доходит до токоподводов вакуумной дугогасительной камеры, а керамика выполнена в форме чаши. Это представляет следующую возможность получения вакуумной дугогасительной камеры, стойкой к давлению при применении керамики, доходящей до токоподводов вакуумной дугогасительной камеры (см. ЕР 0660354 В1), например керамики, выполненной в форме чаши согласно фиг.3. При этом, по меньшей мере, на одной стороне становится излишней металлическая крышка, в то время как керамика камеры имеет, по меньшей мере, на стороне неподвижного контакта дистальный (отдаленный от середины камеры) конец в форме чаши. Это означает, что крышка на этой стороне более вообще не существует, а керамика там соответственно сформована. Также благодаря этому удается непосредственно достичь необходимой стойкости к сжатию давлением. Другая сторона, напротив, содержит в этом случае крышку, усиленную вкладышем, соответствующим изобретению.
На фиг.4 показана вакуумная дугогасительная камера, оснащенная керамическими цилиндрическими трубчатыми секциями, запаянная с торцевых сторон металлическими крышками для получения вакуумной дугогасительной камеры. В металлические крышки вставляются толстостенные вкладыши для их усиления к воздействию внешнего давления. Следующей возможностью является применение усилительного кольца (в одну секцию) со стороны коммутационного контакта.
Кроме того, для повышения стойкости к сжатию давлением применяется комбинация согласно фиг.4. К примеру, на стороне неподвижного контакта вакуумной дугогасительной камеры согласно фиг.1 или 2 и на стороне коммутационного контакта внутри металлической крышки в одну секцию применяется стойкий к сжатию давлением вкладыш.
1. Вакуумная дугогасительная камера для коммутационной установки среднего напряжения с одной или несколькими керамическими цилиндрическими трубчатыми секциями, закрытыми металлическими крышками как на стороне неподвижного контакта, так и на стороне коммутационного контакта, причем, по меньшей мере, одна из крышек снабжена расположенными внутри и/или снаружи увеличивающим общую толщину стенки вкладышем или накладкой, вложенным в крышку или наложенной снаружи, по меньшей мере, частично с геометрическим замыканием, отличающаяся тем, что вкладыш так подобран по размерам и вложен, что он оставляет маленький зазор до опорной кромки керамики таким образом, что во внутренней контактной зоне при монтаже между ними может быть принята отбортовка напрессовываемого элемента центрального экрана.
2. Камера по п.1, отличающаяся тем, что вкладыши или накладка, уложенная снаружи, доходят или доходит до внутренней торцевой поверхности крышки таким образом, что вакуумная дугогасительная камера может передавать усилия и в продольном направлении.
3. Камера по п.1, отличающаяся тем, что вкладыш или накладка вместе с крышкой в совокупности соответствуют примерно толщине стенки керамики.
4. Камера по п.1, отличающаяся тем, что вкладыши или наружное кольцо выполнены так, что они остаются ограниченными на зоны уменьшенной толщины стенки только в зоне соединения керамика-металл.
5. Камера по п.2, отличающаяся тем, что вкладыши или наружное кольцо выполнены так, что они остаются ограниченными на зоны уменьшенной толщины стенки только в зоне соединения керамика-металл.
6. Камера по п.3, отличающаяся тем, что вкладыши или наружное кольцо выполнены так, что они остаются ограниченными на зоны уменьшенной толщины стенки только в зоне соединения керамика-металл.
7. Камера по любому из пп.1, 5, 6, отличающаяся тем, что обе стороны для крышек вакуумной дугогасительной камеры по одному или нескольким пунктам снабжены соответственно одним вкладышем, одной расположенной снаружи крышкой или наружным кольцом.
8. Камера по п.2, отличающаяся тем, что обе стороны для крышек вакуумной дугогасительной камеры по одному или нескольким пунктам снабжены соответственно одним вкладышем, одной расположенной снаружи крышкой или наружным кольцом.
9. Камера по п.3, отличающаяся тем, что обе стороны для крышек вакуумной дугогасительной камеры по одному или нескольким пунктам снабжены соответственно одним вкладышем, одной расположенной снаружи крышкой или наружным кольцом.
10. Камера по п.4, отличающаяся тем, что обе стороны для крышек вакуумной дугогасительной камеры по одному или нескольким пунктам снабжены соответственно одним вкладышем, одной расположенной снаружи крышкой или наружным кольцом.
11. Камера по любому из пп.1, 5, 6, 8-10, отличающаяся тем, что только одна сторона для крышки снабжена вкладышем, крышкой или кольцом, в то время как другая сторона снабжена чашеобразным формообразованием, заменяющим крышку.
12. Камера по п.2, отличающаяся тем, что только одна сторона для крышки снабжена вкладышем, крышкой или кольцом, в то время как другая сторона снабжена чашеобразным формообразованием, заменяющим крышку.
13. Камера по п.3, отличающаяся тем, что только одна сторона для крышки снабжена вкладышем, крышкой или кольцом, в то время как другая сторона снабжена чашеобразным формообразованием, заменяющим крышку.
14. Камера по п.4, отличающаяся тем, что только одна сторона для крышки снабжена вкладышем, крышкой или кольцом, в то время как другая сторона снабжена чашеобразным формообразованием, заменяющим крышку.
15. Камера по п.7, отличающаяся тем, что только одна сторона для крышки снабжена вкладышем, крышкой или кольцом, в то время как другая сторона снабжена чашеобразным формообразованием, заменяющим крышку.
16. Камера по п.1, отличающаяся тем, что повышение стойкости на сжатие давлением осуществляется, по меньшей мере, на стороне керамического изолятора, выполненного в форме чаши, который доходит полностью или, по меньшей мере, почти до обоих токоподводов вакуумной дугогасительной камеры.
17. Камера по п.16, отличающаяся тем, что только на одной стороне предусмотрена чашеобразная керамика, а на другой стороне - крышка, закрывающая вакуумную дугогасительную камеру, при этом для достижения высокой стойкости на сжатие давлением применяется, согласно п.1, усиливающий вкладыш.
