ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ СИЛОВОЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ С РАСТВОРОМ КОНТАКТОВ, СНАБЖЕННЫМ ОТКЛОНЯЮЩИМИ КОММУТАЦИОННЫЙ ГАЗ ЭЛЕМЕНТАМИ Российский патент 2014 года по МПК H01H33/70 H01H33/90 

Изобретение относится к системе коммутационного аппарата с раствором контактов, который по меньшей мере частично окружен изоляционным соплом, сопловой канал которого входит в объем нагревания газа, внутри которого расположен дефлекторный элемент.

Такая система коммутационного аппарата известна, например, их реферата патента Японии JP 02-086023. В ней раствор контактов окружен изоляционным соплом. Сопловой канал изоляционного сопла входит в объем нагревания газа. В процессе коммутации расширяющийся коммутационный газ направляется через сопловой канал в объем нагревания газа. Кроме того, внутри объема нагревания газа расположен дефлекторный элемент, который вызывает определенное промывание объема нагревания газа коммутационным газом.

На торцевой стороне внутри объема нагревания газа расположены клапанные проходы. Такие клапанные проходы имеют на основании подвижных элементов более высокую вероятность отказа, чем неподвижные узлы.

Поэтому задачей изобретения является создание системы коммутационного аппарата, которая при небольшой вероятности отказа обеспечивает достаточную промывку объема нагревания газа коммутационным газом.

Эта задача решена в системе коммутационного аппарата указанного в начале вида тем, что дефлекторный элемент имеет дефлекторный канал и опирается внутри дефлекторного канала.

За счет опоры, соответственно, удерживания дефлекторного элемента внутри дефлекторного канала обеспечивается возможность предусмотрения на стороне боковой поверхности и на стороне концов любого выполнения, соответственно, придания любой формы дефлекторному элементу. Таким образом, возможно многообразное выполнение дефлекторного элемента, так что во взаимодействии дефлекторного элемента и формы объема нагревания газа можно выполнять целенаправленное смешивание коммутационного газа и находящегося в объеме нагревания газа холодного изоляционного газа.

Во время процесса коммутации в растворе контактов может происходить зажигание коммутационной электрической дуги. Коммутационная электрическая дуга расширяет коммутационный газ и вытесняет его. Коммутационный газ может быть, например, нагретым изоляционным газом, таким как гексафторид серы, или же можно применять выделяемый из пластмассы жесткий газ. Этот коммутационный газ отводится от горячей коммутационной электрической дуги также через сопловой канал и вводится в объем нагревания газа и там промежуточно накапливается. После затухания коммутационной электрической дуги, соответственно, для охлаждения и освобождения раствора контактов от плазмы электрической дуги, можно промежуточно накапливаемый в объеме нагревания газа газ снова выталкивать в раствор контактов.

Перед вводом горячего коммутационного газа объем нагревания газа заполнен холодным, не претерпевшим воздействия коммутационной электрической дуги изоляционным газом. За счет подходящего расположения и формы дефлекторного элемента перемешивание горячего коммутационного газа и холодного изоляционного газа поддерживается или подавляется. В зависимости от решаемой с помощью системы коммутационного аппарата задачи коммутации может быть предусмотрено сильное перемешивание и смешивание холодного и горячего газов в объеме нагревания газа. Однако может быть также предусмотрено, что внутри объема нагревания газа происходит предпочтительно почти свободное от завихрений расположение газов слоями, так что при выталкивании промежуточно накопленных газов из объема нагревания газа выходит последовательно более холодный и более горячий газ.

Вводимый в дефлекторный канал коммутационный газ имеет под воздействием коммутационной электрической дуги, как правило, высокое давление и проходит с повышенной скоростью потока в объем нагревания газа. Находящиеся внутри дефлекторного канала удерживающие элементы, соответственно, опоры уменьшают скорость потока горячего коммутационного газа лишь в пренебрежимо малой мере, поскольку на основании высокой скорости течения горячего коммутационного газа имеется достаточный поток и тем самым возможность простого отклонения и управления коммутационным газом.

Дефлекторный элемент может иметь электрически изолирующие или электрически проводящие материалы.

Кроме того, может быть предпочтительно предусмотрено, что опора имеет радиально ориентированные распорки.

Радиально ориентированные распорки могут быть расположены обтекаемо для потока внутри дефлекторного канала. При этом между распорками остается достаточная площадь поперечного сечения для направления газа внутри дефлекторного канала. При этом распорки могут быть выполнены с подходящей обтекаемой формой. Так, например, возможно выполнение распорок с контуром кольца, при этом кольцо имеет отдельные проломы. Распорки ограничивают проломы. Так, например, может быть предусмотрено, что внутри кольца расположены круглые выемки, при этом остающийся материал кольца образует распорки, которые ориентированы в радиальном направлении, с целью позиционирования дефлекторного элемента. Таким образом, удерживающие усилия дефлекторного элемента воспринимаются внутри дефлекторного канала. Наряду с применением круглых выемок внутри окружного кольца, может быть также предусмотрено использование сегментарных выемок, эллипсоидных выемок и других подходящих форм поперечного сечения для находящихся между распорками проходных отверстий.

Предпочтительно может быть предусмотрено, что опора дефлекторного элемента внутри центрального участка дефлекторного канала происходит с оставлением на противоположных сторонах дефлекторного элемента выступающих свободных концов.

При использовании центрального участка дефлекторного канала для опоры дефлекторного элемента можно удерживать концевые участки дефлекторного элемента без удерживающих и опорных приспособлений. Тем самым можно гибко располагать дефлекторный элемент внутри имеющего самую различную форму объема нагревания газа. В зависимости от потребности можно относительно легко изменять позиционирование и положение внутри объема нагревания газа, поскольку обеспечивается возможность стыковки заподлицо дефлекторного элемента одним концом с другими конструктивными элементами. Кроме того, за счет центрального удерживания дефлекторного элемента возможно изменение формы дефлекторного элемента, при этом форму можно оптимизировать относительно обтекаемых свойств, когда удерживающие элементы расположены исключительно внутри дефлекторного канала.

В другом предпочтительном варианте выполнения может быть предусмотрено, что сопловой канал входит в виде кольцевого канала в объем нагревания газа, и направленное в объем нагревания газа направление испускания соплового канала входит в дефлекторный канал.

Сопловой канал изоляционного сопла может иметь различные формы. Так, например, сопловой канал может иметь ротационно-симметричную форму, при этом сопловой канал может быть снабжен на своей длине различными участками различного поперечного сечения. Так, например, можно выполнять сопловой канал в зоне входа в объем нагревания газа кольцеобразным, так что сопловой канал в этой зоне выполнен в виде кольцевого канала. Кольцевой канал пригоден для испускания горячего коммутационного газа из раствора контактов в объем нагревания газа. При этом направление испускания соплового канала в объем нагревания газа ориентировано так, что оно входит в дефлекторный канал. Таким образом, обеспечивается, что выходящий из дефлекторного элемента коммутационный газ входит в объем нагревания газа и предпочтительно направляется в дефлекторный канал и направляется в нем дальше. За счет этого задается определенное направление потока внутри объема нагревания газа. При этом предпочтительно, когда выходное отверстие кольцевого канала и входное отверстие дефлекторного канала находятся на расстоянии друг от друга, так что в случае чрезмерного давления предотвращается разрушение соплового канала, соответственно, дефлекторного канала, поскольку избыточный газ может выходить из зоны между выходным отверстием соплового канала и входным отверстием дефлекторного канала.

В другом предпочтительном варианте выполнения может быть предусмотрено, что ограничивающая сопловой канал стенка по меньшей мере частично выступает в дефлекторный канал.

Сопловой канал изоляционного сопла ограничен стенками. Стенки являются, например, частью изоляционного сопла или других узлов, таких как, например, вспомогательное сопло, коммутационная контакт-деталь или т.п. Если продолжить ограничивающую сопловой канал стенку за зону входа соплового канала в объем нагревания газа, то эта стенка предпочтительно может входить в дефлекторный канал. Тем самым поддерживается переход горячего коммутационного газа из соплового канала в дефлекторный канал. Ограничивающая сопловой канал стенка может по меньшей мере на своей поверхности иметь изоляционный материал. Например, коммутационная контакт-деталь может иметь покрытие из изоляционного материала. Было установлено, что предпочтительно применять, например, политетрафторэтилен, который можно использовать для ограничения соплового канала. Выступающая в дефлекторный канал стенка должна ограничивать по меньшей мере на некоторых участках сопловой канал. При этом предпочтительно использовать стенку, которая ограничивает сопловой канал в зоне выхода в виде кольцевого канала.

Предпочтительно может быть предусмотрено, что дефлекторный элемент опирается на выступающую в дефлекторный канал стенку.

За счет опоры дефлекторного элемента на выступающую в дефлекторный канал стенку обеспечивается возможность выполнения соединения без возможности проворачивания между дефлекторным каналом и сопловым каналом. Таким образом, задается расстояние и тем самым геометрическое расположение дефлекторного канала и дефлекторного элемента. Независимо от других возможно подвижных относительно друг друга конструктивных элементов, положение дефлекторного канала относительно соплового канала остается приблизительно одинаковым. За счет этого обеспечивается надежное и длительное направление и управление потоками коммутационного газа внутри объема нагревания газа.

Выступающая в дефлекторный канал стенка может быть выполнена, например, в виде полого цилиндра, и, например, одна контакт-деталь, в частности контакт-деталь электрической дуги, может быть окружена изоляционным материалом. Эта контакт-деталь электрической дуги может, например, проходить через дефлекторный канал и сужать этот дефлекторный канал, например, в виде кольцевого канала. При этом может быть предусмотрено, что выступающая в дефлекторный канал стенка является, например, стенкой из изоляционного материала. Однако может быть также предусмотрено, что выступающая в дефлекторный канал контакт-деталь сама структурирует дефлекторный канал в зоне входа в объем нагревания газа в кольцевой канал. Эта контакт-деталь может быть выполнена, например, в виде подвижной или неподвижной контакт-детали электрической дуги, например, в виде трубы. Возможно также, что комбинация из выполненной тюльпанообразной, соответственно, трубчатой контакт-детали электрической дуги и покрывающим боковую поверхность электрически изолирующего слоя образует выступающую в дефлекторный канал стенку. Дефлекторный элемент может быть изготовлен из металлического материала. Для крепления дефлекторный элемент может быть навинчен, приклеен, насажен и т.д.

В другом предпочтительном варианте выполнения может быть предусмотрено, что дефлекторный элемент выполнен в виде единого целого с ограничивающей сопловой канал стенкой.

Выполнение в виде единого целого дефлекторного элемента и ограничивающей сопловой канал стенки позволяет выполнять соединение в виде единого целого внутри коммутационного аппарата. За счет этого обеспечивается возможность позиционирования во время монтажа дефлекторного элемента вместе с ограничивающей сопловой канал стенкой в электрическом коммутационном аппарате.

Кроме того, на основании изготовления в виде единого целого обеспечивается также при серийном изготовлении системы коммутационного аппарата длительное выдерживание размеров.

Предпочтительно может быть предусмотрено, что ограничивающая сопловой канал стенка выступает в дефлекторный элемент так, что образуется кольцеобразный дефлекторный канал.

За счет выполнения дефлекторного канала с кольцеобразным участком обеспечивается возможность, в частности, при кольцеобразном отверстии вхождения соплового канала в объем нагревания газа, хороший переход выходящего из соплового канала коммутационного газа в дефлекторный канал. При этом поток коммутационного газа проходит ламинарно, так что обеспечивается возможно более равномерная, кольцеобразная завеса из коммутационного газа при входе в объем нагревания газа.

В другом предпочтительном варианте выполнения может быть предусмотрено, что в ограничивающей дефлекторный канал стенке расположены радиально ориентированные отверстия.

Предпочтительно, стенка дефлекторного канала, которая имеет радиально ориентированные отверстия, должна быть расположена на наружной боковой стороне дефлекторного элемента. За счет этого обеспечивается возможность того, что после входа горячего коммутационного газа в дефлекторный канал происходит его отклонение также в радиально ориентированные отверстия. Таким образом, наряду с осевым прохождением в направлении дефлекторного канала, обеспечивается также радиальное прохождение по меньшей мере части потока гасящего газа через отверстия. Для этого может быть, например, предусмотрено, что находящиеся внутри дефлекторного канала опоры используются для разделения коммутационного газа в радиальном и осевом направлениях.

При подходящем расположении отверстий в наружной боковой стороне дефлекторного элемента может происходить широко разветвленное разделение горячего коммутационного газа в объем нагревания газа. Так, например, может быть предусмотрено, что в наружной стенке дефлекторного элемента расположены кольцеобразно группы отверстий с радиальной ориентацией. В зависимости от расстояния между отдельными кольцами и, возможно, изменения формы отверстий, соответственно, положения отверстий, может происходить более или менее сильное перемешивание горячего коммутационного газа и находящегося внутри объема нагревания газа холодного изоляционного газа.

В другом предпочтительном варианте выполнения может быть предусмотрено, что дефлекторный элемент действует как электрический изолятор.

В частности, при выполнении дефлекторного элемента в виде единого целого с ограничивающей сопловой канал стенкой предпочтительно изготавливать дефлекторный элемент полностью из изоляционного материала. Так, например, можно использовать экономичные способы литья под давлением пластмассы, с целью образования дефлекторного элемента вместе с ограничивающей по меньшей мере частично сопловой канал стенкой. Однако может быть также предусмотрено, что основное тело дефлекторного элемента состоит, например, из электрически проводящего материала, при этом на некоторых участках на дефлекторный элемент могут быть нанесены электрически изолирующие покрытия.

В другом предпочтительном варианте выполнения может быть предусмотрено, что дефлекторный элемент выполнен ротационно-симметричным относительно оси.

Ротационно-симметричные системы имеют диэлектрически благоприятные формы и обеспечивают возможность прохождения потока с относительно небольшими завихрениями коммутационного газа по их поверхностям. В частности, при использовании системы коммутационного аппарата в диапазоне средних, высоких и сверхвысоких напряжений, т.е. при напряжениях от 10000 В до нескольких 100000 В предпочтительной является диэлектрически благоприятная форма узлов системы коммутационного аппарата.

При этом может быть предпочтительным, что дефлекторный элемент имеет по существу полую цилиндрическую форму.

Полые цилиндрические системы пригодны для образования дефлекторного канала внутри полого цилиндра, соответственно, для ограничения соответствующих каналов за счет введения других стенок внутрь полого цилиндра с круговым поперечным сечением. При этом полый цилиндр имеет остающийся по существу постоянным на его длине контур. При этом может быть предусмотрено, что в полой цилиндрической основной структуре имеются отдельные выступы, кромки, приливы и т.д. для образования опор или т.п.

В другом предпочтительном варианте выполнения может быть предусмотрено, что дефлекторный элемент имеет по существу форму полого усеченного конуса.

За счет выполнения дефлекторного элемента в виде полого усеченного конуса можно расширять, соответственно, сужать поперечное сечение в ходе дефлекторного канала. Таким образом, обеспечивается возможность оказания положительного влияния на поток внутри дефлекторного канала. В частности, при непрерывном расширении в направлении потока горячего коммутационного газа в дефлекторный канал дефлекторного элемента предпочтительно при увеличивающемся уменьшении скорости потока горячего гасящего газа предусматривать расширение поперечного сечения дефлекторного канала, с целью обеспечения возможно более быстрого отвода горячего коммутационного газа по длине дефлекторного канала.

Кроме того, может быть предпочтительно предусмотрено, что дефлекторный канал имеет прерывистое изменение поперечного сечения.

Независимо от основной формы дефлекторного элемента, предпочтительно вводить выступы, окружные буртики, сужения или т.п. внутрь дефлекторного канала, с целью управления и направления входящего горячего коммутационного газа в предпочтительных направлениях. При этом прерывистое изменение поперечного сечения может вызываться, например, расположенными в дефлекторном канале опорами.

В другом предпочтительном варианте выполнения может быть предусмотрено, что дефлекторный канал имеет постоянное входное отверстие для газа и постоянное выходное отверстие для газа.

Входное и выходное отверстия для газа дефлекторного канала могут иметь отличающиеся друг от друга площади поперечного сечения. В зависимости от формы и прохождения входного отверстия для газа можно обеспечивать целенаправленное направление и управление горячим коммутационным газом внутри дефлекторного канала. За счет постоянно имеющихся входного и выходного отверстий для газа всегда возможен, независимо от состояния коммутации системы коммутационного аппарата, вход, соответственно, выход газов в дефлекторный канал, соответственно, из него. Таким образом, на прохождение и направление коммутационного газа можно оказывать влияние за счет формы дефлекторного канала. Можно отказаться от подвижных систем, таких как клапаны или т.п. Входное и выходные отверстия для газа могут быть выполнены, например, лежащими друг за другом в осевом направлении.

Кроме того, может быть предпочтительно предусмотрено, что объем нагревания газа расположен между двумя коаксиально ориентированными ротационно-симметричными контакт-деталями.

При расположении объема нагревания газа между двумя ориентированными коаксиально друг другу ротационно-симметричными контакт-деталями задается основная структура объема нагревания газа, которая соответствует полому цилиндру. Контакт-детали могут быть, например, имеющими одинаковый электрический потенциал контакт-деталями электрической дуги и номинального тока силового выключателя, которые образуют раствор контактов между подвижными относительно друг друга контакт-деталями. Образование электрически проводящего пути прохождения тока происходит посредством гальванического контактирования, нарушение пути происходит за счет размыкания гальванического соединения между коммутационными контакт-деталями. Для вызывания образования, соответственно, нарушения пути прохождения тока, коммутационные контакт-детали установлены с возможностью перемещения относительно друг друга. Для лучшего предотвращения обгорания в процессе включения, соответственно, выключения за счет возникающих при этом электрических дуг, система коммутационного аппарата предпочтительно имеет комплект контакт-деталей электрической дуги и контакт-деталей номинального тока. При этом согласованные друг с другом контакт-детали электрической дуги, соответственно, номинального тока всегда имеют одинаковый электрический потенциал. Предусмотрено, что в процессе включения сначала входят в контакт друг с другом контакт-детали электрической дуги, так что возникающие электрические дуги направляются по ним. Следующее затем с задержкой во времени контактирование контакт-деталей номинального тока происходит почти без электрической дуги. За счет этого можно оптимировать контакт-детали электрической дуги относительно жаростойкости за счет выбора материала, и контакт-детали номинального тока - относительно их электрической проводимости. Процесс выключения выполняется в обратной последовательности. Сначала происходит гальваническое размыкание контакт-деталей номинального тока, после чего размыкаются контакт-детали электрической дуги и между ними равномерно зажигается электрическая дуга выключения.

Такая электрическая дуга включения, соответственно, выключения на основании своей тепловой энергии способна расширять и нагревать находящийся в зоне раствора контактов изоляционный газ, соответственно, жесткий газ. Этот нагретый коммутационный газ можно использовать для выполнения обдува раствора контактов и тем самым освобождения раствора контактов от электрически проводящей плазмы электрической дуги. Для этого коммутационный газ промежуточно накапливается в объеме нагревания газа.

В другом предпочтительном варианте выполнения может быть предусмотрено, что сопловой канал входит в объем нагревания газа на торцевой стороне между контакт-деталями.

Вхождение на торцевой стороне внутрь объема нагревания газа, который имеет по существу полое цилиндрическое поперечное сечение, обеспечивает возможность по существу произвольного выполнения зон боковой поверхности объема нагревания газа. Кроме того, ориентированный ротационно-симметрично относительно оси контакт-деталей канал способствует диэлектрически благоприятному выполнению системы коммутационного аппарата.

Ниже приводится более подробное описание изобретения на основании примера выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых схематично изображено:

Фиг. 1 - разрез системы коммутационного аппарата с дефлекторным элементом в первом варианте выполнения; и

Фиг. 2 - разрез системы коммутационного аппарата с дефлекторным элементом во втором и третьем вариантах выполнения.

Сначала приводится описание принципиальной конструкции системы коммутационного аппарата со ссылками на фиг. 1. Принципиальная конструкция системы коммутационного аппарата сохраняется также в показанном на фиг. 2 варианте выполнения.

Показанная на фиг. 1 и 2 система коммутационного аппарата имеет первую контакт-деталь 1 электрической дуги, а также вторую контакт-деталь 2 электрической дуги. Первая контакт-деталь 1 электрической дуги и вторая контакт-деталь 2 электрической дуги расположены противоположно друг другу с коаксиальной ориентацией относительно оси 3. Ось 3 представляет продольную ось системы коммутационного аппарата, относительно которой система коммутационного аппарата ориентирована по существу коаксиально. Обе контакт-детали 1, 2 электрической дуги расположены на расстоянии друг от друга с возможностью перемещения вдоль оси 3 относительно друг друга. Коаксиально первой контакт-детали 1 электрической дуги проходит первая контакт-деталь 4 номинального тока. Коаксиально второй контакт-детали 2 электрической дуги проходит вторая контакт-деталь 5 номинального тока. Обе контакт-детали 4, 5 номинального тока выполнены в виде трубы. Между обращенными друг к другу концами контакт-деталей 1, 2 электрической дуги образован раствор 6 контактов. Обе контакт-детали 1, 2 электрической дуги, также как обе контакт-детали 4, 5 номинального тока установлены с возможностью перемещения относительно друг друга вдоль оси 3, так что они могут входить в гальванический контакт друг с другом. При этом в процессе включения сначала предусмотрено гальваническое контактирование обеих контакт-деталей 1, 2 электрической дуги, а затем гальваническое контактирование обеих контакт-деталей 4, 5 номинального тока. В процессе выключения размыкаются сначала обе контакт-детали 4, 5 номинального тока, а затем обе контакт-детали 1, 2 электрической дуги. Таким образом, обеспечивается, что возникающая во время процесса коммутации электрическая дуга предпочтительно проходит внутри раствора 6 контактов.

Раствор 6 контактов окружен изоляционным соплом 7. Изоляционное сопло 7 является, например, выполненным в процессе спекания из политетрафторэтилена телом. Изоляционное сопло 7 имеет сопловой канал 8. Сопловой канал 8 имеет несколько участков с различным поперечным сечением. Изоляционное сопло 7 удерживается на первой контакт-детали 4 номинального тока. Для этого на первой контакт-детали 4 номинального тока предусмотрен кольцеобразно выступающий буртик, к которому прижимается утолщение изоляционного сопла 7. С использованием винтового соединения 9, которое выполнено кольцеобразным, изоляционное сопло 7 соединено без возможности проворачивания с первой контакт-деталью номинального тока.

Между первой контакт-деталью 4 номинального тока, которая выполнена по существу в виде трубы, и первой контакт-деталью 1 электрической дуги образован полый цилиндрический объем 10 нагревания газа. Полый цилиндрический объем 10 нагревания газа имеет по существу круглое поперечное сечение и проходит коаксиально оси 3. На обращенном к раствору 6 контактов торцевом конце объема 10 нагревания газа в объем нагревания газа входит сопловой канал 8.

Первая контакт-деталь 1 электрической дуги и первая контакт-деталь 4 номинального тока соединены друг с другом без возможности проворачивания через соединительный элемент 11. Соединительный элемент 11 образует на противоположном раствору 6 контактов конце объема нагревания газа ограничительную стенку. В ограничительной стенке соединительного элемента 11 предусмотрены выемки, которые выполнены с возможностью закрывания при необходимости.

Как первая контакт-деталь 1 электрической дуги, так и вторая контакт-деталь 2 электрической дуги, а также первая контакт-деталь 4 номинального тока и вторая контакт-деталь 5 номинального тока могут быть составлены из нескольких конструктивных элементов. Согласованная с первой контакт-деталью 1 электрической дуги первая контакт-деталь 4 номинального тока, а также согласованная со второй контакт-деталью 2 электрической дуги вторая контакт-деталь 5 номинального тока имеют, независимо от состояния коммутации коммутационного аппарата, соответствующий одинаковый электрический потенциал. Первая контакт-деталь 1 электрической дуги, а также первая контакт-деталь 4 номинального тока соединены друг с другом с электрической проводимостью через соединительный элемент 11.

Первая контакт-деталь 1 электрической дуги имеет втулкообразное отверстие на своем обращенном к раствору 6 контактов конце. Вторая контакт-деталь 2 электрической дуги имеет соответствующую пальцеобразную структуру, так что вторая контакт-деталь 2 электрической дуги может входить с целью контактирования во втулкообразное отверстие первой контакт-детали 1 электрической дуги. Таким образом, можно использовать внутреннее пространство первой контакт-детали 1 электрической дуги для направления текучих сред, таких как, например, изоляционный газ, коммутационный газ и т.д.

Первая контакт-деталь 1 электрической дуги выступает частично в сопловой канал 8 изоляционного сопла 7, так что на основании коаксиальной ориентации изоляционного сопла 7 и первой контакт-детали 1 электрической дуги образуется кольцеобразное выходное отверстие 12 соплового канала 8 в объеме 10 нагревания газа. С помощью первой контакт-детали 1 электрической дуги в зоне перекрытия соплового канала 8 и первой контакт-детали 1 электрической дуги сопловой канал 8 выполнен в виде кольцевого канала. Дополнительно к этому, первая контакт-деталь 1 электрической дуги окружена так называемым вспомогательным соплом 13. Вспомогательное сопло 13 действует электрически изолирующим образом. Наружная боковая поверхность первой контакт-детали 1 электрической дуги окружена вспомогательным соплом 13. Сопловой канал 8 ограничен между наружной боковой поверхностью вспомогательного сопла 13 и сопловым каналом 8, в который, соответственно, выступает вспомогательное сопло. Стенка вспомогательного сопла 13 продолжена с выступанием за кольцеобразное выходное отверстие 12 соплового канала 8 от раствора 6 контактов и окружает со стороны боковой поверхности в зоне объема 10 нагревания газа по меньшей мере частично также первую контакт-деталь 1 электрической дуги.

Как показано на фиг. 1, внутри объема 10 нагревания газа расположен дефлекторный элемент 14а, согласно первому варианту выполнения. Дефлекторный элемент 14а имеет полую цилиндрическую, ротационно-симметричную структуру, которая ориентирована коаксиально оси 3. Через дефлекторный элемент 14а по всей его длине проходит как первая контакт-деталь 1 электрической дуги, так и удлиненная стенка вспомогательного сопла 13. За счет этого образуется дефлекторный канал 15а, который выполнен по существу в виде полого цилиндра. В боковой стенке дефлекторного элемента 14а предусмотрены отверстия 16. Отверстия 16 ориентированы в радиальном направлении относительно оси 3 и пронизывают ограничивающую дефлекторный канал 15а с наружной боковой стороны стенку. При этом отверстия 16 расположены с равномерным распределением по окружным траекториям, при этом вдоль оси 3 на дефлекторном элементе 14а расположено несколько смещенных в осевом направлении траекторий. В направлении оси 3 дефлекторный элемент 14а имеет свободные концы, которым в зависимости от потребности можно придавать соответствующую форму. Свободные концы находятся на расстоянии от торцевых ограничительных поверхностей объема 10 нагревания газа.

Внутри дефлекторного канала 15а расположена опора 17. Опора 17 выполнена в виде окружного кольца, которое прервано отдельными выемками в направлении оси 3. При этом выемки могут иметь различное поперечное сечение, при этом между выемками из кольца образованы перемычки, с помощью которых дефлекторный элемент 14а соединен с проходящей за кольцеобразное выходное отверстие 12 соплового канала 8 стенкой. При этом независимо от выполнения дефлекторного элемента 14а можно выполнять дефлекторный элемент 14а в виде единого целого со стенкой, которая также ограничивает сопловой канал 8, или же можно насаживать дефлекторный элемент 14а на такую стенку с использованием, например, прессовой посадки, подвижной посадки или т.п.

В данном случае стенка, которая ограничивает также сопловой канал 8, полностью пронизывает дефлекторный канал 15а. В показанном на фиг. 1 примере дефлекторный канал 15а образован между внутренней боковой поверхностью полого цилиндрического дефлекторного элемента 14а и стенкой, которая ограничивает также сопловой канал 8. В показанном примере дефлекторный элемент 14а соединен в виде единого целого с вспомогательным соплом 13 и тем самым также со стенкой, которая ограничивает сопловой канал 8. В данном случае предусмотрено выполнение вспомогательного сопла 13 вместе с дефлекторным элементом 14а из пластмассы, предпочтительно политетрафторэтилена.

При возникновении электрической дуги между обеими контакт-деталями 1, 2 электрической дуги, находящийся в этой зоне изоляционный газ нагревается и расширяется, так что возникает горячий коммутационный газ. Возможно, происходит также испарение изолирующего материала изоляционного сопла 7. По меньшей мере части расширившегося и нагретого коммутационного газа проходят через сопловой канал 8 под действием горящей внутри изоляционного сопла 7 в растворе 6 контактов коммутационной электрической дуги через кольцеобразное выходное отверстие 12 в объем 10 нагревания газа. Из соплового канала 8 горячий коммутационный газ проходит в направлении испускания в дефлекторный канал 15а дефлекторного элемента 14а. Внутри дефлекторного элемента 14а части коммутационного газа отклоняются в радиальном направлении в отверстия 16, и части коммутационного газа проходят полностью через дефлекторный канал 15а и выходят из него через выходное отверстие для газа также снова в направлении оси 3. Таким образом, находящийся внутри объема 10 нагревания газа холодный изоляционный газ пронизывается предпочтительно послойно, так что промежуточно накапливаемый в объеме 10 нагревания газа газ при затухании коммутационной электрической дуги в растворе 6 контактов снова выходит в направлении раствора 6 контактов. При обратном прохождении газа из объема 10 нагревания газа он предпочтительно выходит в радиальных направлениях в зону между выходным отверстием 12 соплового канала 8 и входным отверстием для газа дефлекторного канала 15а в сопловой канал 8.

На фиг. 2 показана в разрезе принципиальная структура аналогичного показанному на фиг. 1 коммутационного аппарата. За исключением формы дефлекторного элемента на фиг. 1, принцип действия обоих вариантов выполнения одинаков, так что указанное применительно к фиг. 1 относительно расположения, принципа действия, материалов и т.д., относится также к системе, согласно фиг. 2. В соответствии с этим, на фиг. 2 действующие одинаково узлы обозначены теми же позициями, что и на фиг. 1.

На показанном на фиг. 2 вспомогательном сопле 13 предусмотрено расположение дефлекторного элемента 14b, согласно второму и третьему вариантам выполнения. При этом над осью 3 показан второй вариант выполнения, а под осью 3 - третий вариант выполнения. При выполнении дефлекторного элемента 14b можно использовать один из вариантов, при этом он полностью проходит вокруг оси 3.

Дефлекторный элемент 14b, согласно второму варианту выполнения, имеет по существу структуру в форме полого усеченного конуса. Ось вращения полого усеченного конуса ориентирована коаксиально оси 3. Дефлекторный элемент 14b, согласно второму варианту выполнения, насажен на стенку вспомогательного сопла 13, которая ограничивает сопловой канал 8. Для этого эта стенка продлена за выходное отверстие 12 соплового канала 8, так что эта стенка проходит через весь дефлекторный элемент 14b, согласно второму варианту выполнения. В центральном участке дефлекторного элемента 14b предусмотрена опора 17, которая имеет несколько ориентированных радиально вокруг оси 3 распорок, за счет чего дефлекторный элемент 14b, согласно второму варианту выполнения, опирается на стенку, которая также ограничивает сопловой канал 8, на вспомогательном сопле 13. Снова может быть предусмотрено выполнение в виде единого целого. Однако может быть также предусмотрено, что дефлекторный элемент 14b, согласно второму варианту выполнения, посажен лишь на вспомогательное сопло 13. Как показано на фиг. 2, предусмотрено выполнение дефлекторного элемента 14b, согласно второму варианту выполнения, полностью из пластмассы в виде единого целого с вспомогательным соплом 13. В боковой поверхности снова предусмотрены радиально ориентированные отверстия 16, которые в несколько колец, которые расположены на расстоянии друг от друга в осевом направлении вокруг оси 3, пронизывают наружную боковую стенку дефлекторного элемента 14b, согласно второму варианту выполнения.

Над осью 3 показан второй вариант выполнения дефлекторного элемента 14b. В нем стенка выполнена с приблизительно постоянной толщиной стенки по длине дефлекторного канала 15а. В показанном под осью 3 третьем варианте выполнения дефлекторного элемента 14b в зоне центрального участка, в котором находятся перемычки опоры 17, предусмотрена ступенька, так что стенка дефлекторного элемента 14b, согласно третьему варианту выполнения, имеет ступенчатые скачки. За счет этого образуется наружная боковая поверхность полого усеченного конуса, который на внутренней боковой стороне имеет ступеньку между двумя лежащими друг за другом в осевом направлении (полыми) цилиндрическими участками дефлекторного канала 15а. Первый (полый) цилиндрический участок дефлекторного канала 15а имеет меньший наружный диаметр по сравнению со вторым полым цилиндрическим участком дефлекторного канала 15а. Скачок от первого участка ко второму участку предусмотрен в центральном участке, в котором расположены также перемычки опоры 17. Относительно отклонения и направления выходящего из выходного отверстия 12 соплового канала 8 горячего потока коммутационного газа справедливо сказанное относительно фиг. 1. Здесь также направление испускания соплового канала 8 ориентировано в направлении объема 10 нагревания газа так, что выходящий коммутационный газ направляется непосредственно в дефлекторный канал 15b. В этом дефлекторном канале 15b происходит частично радиальное отклонение и выход частичных потоков горячего коммутационного газа из отверстий 16. Однако части потока коммутационного газа выходят также через расположенное противоположно входному отверстию для газа дефлекторного канала 15b выходное отверстие для газа в направлении оси 3.

При уменьшении давления в сопловом канале 8 происходит обратный поток газа с повышенным давлением, который промежуточно накапливался в объеме 10 нагревания газа. При этом промежуточно накапливаемый газ выходит также в радиальных направлениях в зоне расстояния между выходным отверстием 12 и входным отверстием для газа дефлекторного канала 15b и проходит в направлении раствора 6 контактов через сопловой канал 8.

Наряду с показанными на фиг. 1 и 2 вариантами выполнения и формами отдельных узлов, могут быть предусмотрены также отличающиеся конструктивные выполнения. В частности, при выполнении дефлекторных элементов 14а, 14b, а также дефлекторных каналов 15а, 15b могут быть также предусмотрены другие формы. Принцип действия показанных на фиг. 1, 2 дефлекторных элементов по существу 14а, 14b одинаков.

Изобретение касается системы коммутационного аппарата с раствором (6) контактов, который по меньшей мере частично окружен изоляционным соплом (7). Изоляционное сопло (7) имеет сопловой канал (8), который входит в объем (10) нагревания газа. Внутри объема (10) нагревания газа расположен дефлекторный элемент (14а, 14b), который имеет опору внутри дефлекторного канала (15а, 15b). Технический результат - создание системы коммутационного аппарата, которая при многообразной форме дефлекторного элемента обеспечивает небольшую вероятность отказа за счет целенаправленного смешивания коммутационного газа и находящегося в объеме нагревания газа холодного изоляционного газа. 16 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Система коммутационного аппарата с раствором (6) контактов, который по меньшей мере частично окружен изоляционным соплом (7), сопловой канал (8) которого входит в объем (10) нагревания газа, внутри которого расположен дефлекторный элемент (14а, 14b), отличающаяся тем, что дефлекторный элемент (14а, 14b) имеет дефлекторный канал (15а, 15b) и опирается внутри дефлекторного канала (15а, 15b).

2. Система коммутационного аппарата по п.1, отличающаяся тем, что опора (17) имеет радиально ориентированные распорки.

3. Система коммутационного аппарата по п.1, отличающаяся тем, что опора (17) дефлекторного элемента (14а, 14b) внутри центрального участка дефлекторного канала (15а, 15b) происходит с оставлением на противоположных сторонах дефлекторного элемента (14а, 14b) выступающих свободных концов.

4. Система коммутационного аппарата по п.1, отличающаяся тем, что сопловой канал (8) входит в виде кольцевого канала (12) в объем (10) нагревания газа, и направленное в объем (10) нагревания газа направление испускания соплового канала (8) входит в дефлекторный канал (15а, 15b).

5. Система коммутационного аппарата по п.1, отличающаяся тем, что ограничивающая сопловой канал (8) стенка (13, 1) по меньшей мере частично выступает в дефлекторный канал (15а, 15b).

6. Система коммутационного аппарата по п.5, отличающаяся тем, что дефлекторный элемент (14а, 14b) опирается на выступающую в дефлекторный канал (15а, 15b) стенку (13, 1).

7. Система коммутационного аппарата по п.1, отличающаяся тем, что дефлекторный элемент (14а, 14b) выполнен в виде единого целого с ограничивающей сопловой канал (8) стенкой (13).

8. Система коммутационного аппарата по любому из пп.5-7, отличающаяся тем, что ограничивающая сопловой канал (8) стенка (13) выступает в дефлекторный элемент (14а, 14b) так, что образуется кольцеобразный дефлекторный канал (15а, 15b).

9. Система коммутационного аппарата по п.1, отличающаяся тем, что в ограничивающей дефлекторный канал (15а, 15b) стенке расположены радиально ориентированные отверстия (16).

10. Система коммутационного аппарата по п.1, отличающаяся тем, что дефлекторный элемент (14а, 14b) действует как электрический изолятор.

11. Система коммутационного аппарата по п.1, отличающаяся тем, что дефлекторный элемент (14а, 14b) выполнен ротационно-симметричным относительно оси.

12. Система коммутационного аппарата по п.11, отличающаяся тем, что дефлекторный элемент (14а) имеет по существу полую цилиндрическую форму.

13. Система коммутационного аппарата по п.11, отличающаяся тем, что дефлекторный элемент (14b) имеет по существу форму полого усеченного конуса.

14. Система коммутационного аппарата по п.1, отличающаяся тем, что дефлекторный канал (15а, 15b) имеет прерывистое изменение поперечного сечения.

15. Система коммутационного аппарата по п.1, отличающаяся тем, что дефлекторный канал (15а, 15b) имеет постоянное входное отверстие для газа и постоянное выходное отверстие для газа.

16. Система коммутационного аппарата по п.1, отличающаяся тем, что объем (10) нагревания газа расположен между двумя коаксиально ориентированными ротационно-симметричными контакт-деталями (1, 4).

17. Система коммутационного аппарата по п.16, отличающаяся тем, что сопловой канал (8) входит в объем (10) нагревания газа на торцевой стороне между контакт-деталями (1, 4).