СИСТЕМА ПЕРЕКЛЮЧАЮЩИХ УСТРОЙСТВ Российский патент 2017 года по МПК H01H33/91 

Изобретение касается системы переключающих устройств, имеющей блок прерывателя, снабженный первым переключающим контактным элементом и вторым переключающим контактным элементом, которые могут двигаться относительно друг друга, а также начинающимся в образуемом между переключающими контактными элементами участке переключения каналом для переключающего газа, который проходит через блок прерывателя и соединяет участок переключения с областью вокруг блока прерывателя и по меньшей мере на отдельных участках ограничен охватывающими друг друга элементами, подобно кольцевому каналу.

Такого рода система переключающих устройств известна, например, из описания изобретения к патенту DE 10221580 B3. Описанная там система переключающих устройств имеет блок прерывателя, включающий в себя участок переключения, которое может выполняться между первым, а также вторым переключающим контактным элементом. Канал для переключающего газа начинается в участке переключения. Этот канал для переключающего газа распространяется через блок прерывателя и соединяет участок переключения с областью, окружающей блок прерывателя. Канал для переключающего газа на отдельных участках образован из охватывающих друг друга элементов, благодаря чему канал для переключающего газа на отдельных участках выполнен подобно кольцевому каналу.

Чтобы при осевом ограничении удлинить путь течения, у известной системы предусмотрено изменение направления канала для переключающего газа. Для осуществления изменения направления разные элементы перекрываются, при этом иногда в области перекрытия предусмотрено соответственно привертывание и соединение этих элементов. При этом создается жесткая на скручивание структура, которая придает устойчивость блоку прерывателя. Однако в области соединения сокращается поперечное сечение канала для переключающего газа. При этом по ходу канала для переключающего газа образуются участки с повышенным гидравлическим сопротивлением. В этих местах происходят скопления оттекающего переключающего газа, из-за чего внутри блока прерывателя могут образовываться волны обратного подпора. Такие волны обратного подпора могут откатываться назад до участка переключения, что влияет на свойства переключения системы переключающих устройств.

Таким образом, задачей настоящего изобретения является указать систему переключающих устройств, которая обеспечит возможность улучшенного оттока переключающего газа из участка переключения.

В соответствии с изобретением у системы переключающих устройств вышеназванного рода это решается за счет того, что в качестве элемента первый компонент, подобно патрубку, будучи заделан на конце, одним свободным концом вдается в участок переключения.

Кольцевой канал представляет собой канал, у которого для течения газа служит поперечное сечение, замкнутым образом кольцеобразно проходящее вокруг центрального участка. Такие кольцевые каналы могут, например, иметь круглое кольцевое поперечное сечение, однако, кроме того, также иметь любые выполненные иным образом поперечные сечения в виде замкнутой полосы. Так, кольцевой канал может также, например, иметь овальное кольцевое поперечное сечение, многоугольное кольцевое поперечное сечение или иные кольцевые формы в поперечном сечении. Кольцевой канал предоставляет возможность предусмотреть в центре пространство для помещения модулей и окружить эти модули со всех сторон каналом для переключающего газа, так чтобы имелось в распоряжении как можно большее поперечное сечение для отвода переключающего газа из участка переключения. Канал для переключающего газа в области участка переключения имеет входное отверстие, чтобы можно было принимать переключающий газ из участка переключения. Через входное отверстие переключающий газ втекает в канал для переключающего газа. Входное отверстие может быть, например, по меньшей мере частично ограничено одним из переключающих контактных элементов.

Кроме того, существует возможность перекрестно расположить канал для переключающего газа и, например, путем изменения направления на противоположное, перенаправить канал для переключающего газа из центральной области в кольцеобразную область и достичь удлинения пути течения. Может быть также предусмотрено, чтобы несколько поочередно следующих кольцеобразных участков канала для переключающего газа охватывали друг друга.

По каналу для переключающего газа могут отводиться переключающие газы, возникающие во время процесса переключения в участке переключения. Участком переключения называется участок/пространство блока прерывателя, внутри которого происходит контактирование/размыкание областей контакта подвижных относительно друг друга переключающих контактных элементов. Участок переключения может быть охвачен камерой переключения, так чтобы при необходимости горящая в участке переключения электрическая дуга была охвачена стенками.

Процесс переключения инициируется посредством движения относительно друг друга переключающих контактных элементов. Переключающие контактные элементы могут, например, двигаться относительно друг друга, чтобы прерывать электрическую цепь или создавать электрическую цепь. Для этого переключающие контактные элементы для прерывания существующего гальванического контактирования удаляются друг от друга, а для включения придвигаются друг к другу, пока не произойдет достаточное гальваническое контактирование переключающих контактных элементов. При процессе переключения может произойти зажигание электрической дуги. Переключающие контактные элементы могут быть предпочтительно выполнены в виде силовых контактных элементов. Силовые контактные элементы являются переключающими контактными элементами, которые выполнены для того, чтобы на их поверхностях возникала электрическая дуга, при этом выбор материала для переключающих контактных элементов происходит таким образом, чтобы по возможности противодействовать тепловому воздействию электрической дуги. Например, может быть предусмотрено, чтобы переключающие контактные элементы были выполнены в виде так называемых контактных элементов электрической дуги, которые расположены электрически параллельно контактным элементам номинального тока. Контактные элементы электрической дуги имеют задачей при процессе включения контактировать друг с другом по времени раньше контактных элементов номинального тока, а при процессе выключения размыкаться по времени после контактных элементов номинального тока. Тем самым гарантировано, что при процессе включения электрическая дуга включения предпочтительно возникает на контактных элементах электрической дуги/переключающих контактных элементах, а образующиеся при процессе выключения электрические дуги выключения также предпочтительно возникают на контактных элементах электрической дуги/переключающих контактных элементах.

Электрическая дуга/электрическая дуга переключения нагревает область вокруг себя. Может возникать перегрев и расширение газов и/или испарение твердого вещества или жидкостей. Нагретая среда называется переключающим газом и предпочтительно отводится по каналу для переключающего газа из участка переключения. Канал для переключающего газа направляет переключающий газ изнутри блока прерывателя в область вокруг блока прерывателя. Тем самым обеспечено, что переключающий газ, который может также содержать продукты обгорания, частицы сажи и другие нежелательные загрязнения, не оседает во внутренней области блока прерывателя произвольным образом. Предпочтительно большая доля, по возможности весь переключающий газ, выводится из блока прерывателя. Для этого канал для переключающего газа расположен внутри блока прерывателя.

Например, может быть предусмотрено, чтобы переключающие контактные элементы омывались электрически изолирующей текучей средой. При этом могут, например, применяться изолирующие жидкости, такие как масла и эфиры, а также изолирующие газы, такие как газообразный гексафторид серы и газообразный азот. Предпочтительно текучая среда, которая омывает переключающие контактные элементы, может находиться под избыточным давлением. Благодаря избыточному давлению может дополнительно повышаться электрическая прочность электрически изолирующей жидкости. Может быть предусмотрено, чтобы блок прерывателя был окружен герметизирующим корпусом, внутри которого заключена электрически изолирующая текучая среда. Это препятствует неконтролируемому улетучиванию электрически изолирующей текучей среды из блока прерывателя. Область вокруг блока прерывателя ограничивается герметизирующим корпусом, т.е. сам блок прерывателя расположен внутри герметизирующего корпуса. Электрически изолирующая текучая среда омывает и промывает блок прерывателя. Между блоком прерывателя и герметизирующим корпусом существует изоляционный участок, который оказывает электрически изолирующее действие посредством электрически изолирующей текучей среды. Областью для помещения текучей среды между блоком прерывателя и герметизирующим корпусом является область вокруг блока прерывателя. Таким образом, можно отводить загрязненный переключающий газ по каналу для переключающего газа из блока прерывателя в область вокруг него и там обеспечивать возможность завихрения и перемешивания с находящейся там электрически изолирующей текучей средой. При этом возможно ослабление электрической изоляции блока прерывателя до допустимой степени.

Благодаря исполнению первого компонента подобно патрубку, который заделан на конце, он может своим свободным концом, по возможности будучи самонесущим и свободным от других навесных частей, выдаваться в направлении участка переключения. При этом создаются стенки, по которым переключающий газ может течь с наименьшим возможным сопротивлением по внутренней и/или наружной боковой поверхности. Концевая заделка осуществляется, когда компонент, относительно продольной оси, за пределами средней области заделан и закреплен с одной стороны. Первый компонент установлен и оперт посредством заделки. Предпочтительно первый компонент позиционирован исключительно посредством концевой заделки. Удерживание первого компонента осуществляется предпочтительно на торцевом конце. Таким образом, подобный патрубку первый компонент может свободно вдаваться в объем, который, например, залит электрически изолирующей текучей средой. Поскольку первый компонент является исключительно самонесущим, он может только ограниченно способствовать повышению механической устойчивости или, соответственно, усилению жесткости блока прерывателя. Этот компонент может служить во внутренней области блока прерывателя стенками для ограничения канала для переключающего газа. Сопротивляемость первого компонента при этом должна быть такой, чтобы обеспечивалось достаточное усилие сопротивления по отношению к втекающему или, соответственно, притекающему переключающему газу. Этот переключающий газ может иметь температуру, повышенную на несколько 100°C, а также с избыточным давлением отскакивать от первого компонента.

Первый компонент может, например, иметь полую цилиндрическую структуру, при этом ось цилиндра соответствует продольной оси компонента. Первый компонент может быть выполнен из электрически проводящего материала. Предпочтительно этот компонент может выполняться вращательно-симметрично цилиндрическим, так чтобы он по существу соответствовал полому цилиндру с круглым кольцевым поперечным сечением, который на конце заделан и подобно патрубку свободно вдается в некоторое пространство. Предпочтительно патрубок может задавать путь канала для переключающего газа как по наружной боковой поверхности, так и по внутренней боковой поверхности. Протекание через полый цилиндрический компонент может быть предусмотрено по внутренней боковой поверхности, а также по наружной боковой поверхности в противоположном направлении (например, вдоль оси цилиндра). Кроме того, может быть также предусмотрена отличающаяся от цилиндрической конфигурации любая другая форма компонента, при этом он распространяется по оси от своей заделки в направлении участка переключения, и между первым компонентом и охватывающим элементом или, соответственно, охваченным элементом ограничен кольцевой канал с любым поперечным сечением.

Другой предпочтительный вариант осуществления может предусматривать, чтобы первый компонент был охвачен выполняющей функцию элемента покрышкой, которая натянута на свободный конец первого компонента.

Покрышка охватывает и покрывает первый компонент по наружной боковой поверхности, так что первый компонент защищен от прямого доступа снаружи. Предпочтительно покрышка по меньшей мере на отдельных участках должна ограничивать наружный контур блока прерывателя, при этом канал для переключающего газа впадает в область вокруг блока прерывателя. Покрышка охватывает продольную ось первого компонента. Покрышка выдается в осевом направлении по меньшей мере за свободный конец первого компонента. В частности, покрышка может полностью в осевом направлении выдаваться за/быть натянутой на первый компонент. Покрышка может быть, в частности, выполнена в форме колокола, так чтобы в области дна обеспечивалась более широкая радиальная протяженность покрышки, чем на противоположном суженном конце, так чтобы покрышка покрывала первый компонент, во-первых, по боковой поверхности, а во-вторых, на суженном конце по меньшей мере частично с торцевой стороны. Покрышка может иметь конический контур. Дополнительно область дна может иметь радиально расширяющуюся выступающую часть. Покрышка может быть выполнена по существу вращательно-симметрично и быть ориентирована по существу коаксиально продольной оси блока прерывателя. Покрышка может, например, служить для того, чтобы заставить канал для переключающего газа впадать в область вокруг блока прерывателя. Устьевое отверстие канала для переключающего газа может быть расположено на покрышке так, чтобы это устьевое отверстие имело, например, по существу форму кольца или сегмента кольца. Устьевое отверстие может быть ориентировано по существу коаксиально продольной оси блока прерывателя. Выход переключающего газа в окружающую область должен предпочтительно осуществляться в направлении продольной оси. Предпочтительно первый компонент и покрышка должны быть выполнены вращательно-симметрично. Благодаря коаксиальному расположению первого компонента и покрышки поперечное сечение канала для переключающего газа может, таким образом, выполняться неизменным. На свободном конце первого компонента, за который покрышка выдается, например, как в осевом, так и в радиальном направлении, можно изменить направление канала для переключающего газа и произвести изменение направления, например, два раза на 90°. Например, канал для переключающего газа может проходить по существу по продольной оси, при этом попеременно может быть предусмотрено распространение канала для переключающего газа в различных направлениях вдоль продольной оси. Так, может, например, осуществляться меандрирование канала для переключающего газа. Может быть также предусмотрено, в частности, при коаксиальном исполнении структур сначала заставить канал для переключающего газа проходить центрально, а при изменении направления добиться радиального скачка канала для переключающего газа, так чтобы, исходя от центра, например, несколько полых цилиндрических участков канала для переключающего газа были расположены последовательно в форме чаши. Так, например, стенки первого компонента по внутренней боковой поверхности и наружной боковой поверхности могут заставлять канал для переключающего газа проходить в первом направлении (например, в направлении продольной оси), при этом по внутренней боковой поверхности и наружной боковой поверхности канал для переключающего газа проходит в противоположных направлениях.

Другой предпочтительный вариант осуществления может предусматривать, чтобы на покрышке был заделан выполняющий функцию элемента второй компонент, который, подобно патрубку, одним свободным концом выдается в направлении первого компонента.

С помощью второго компонента, который также выполнен подобно патрубку, обеспечивается возможность заделки первого компонента, а также второго компонента в каждом случае на конце, при этом свободные концы первого и второго компонента выдаются в направлении друг друга. Таким образом можно выполнить имеющий форму чаши, радиально расширяющийся канал для переключающего газа. Стенки первого и второго компонента, которые служат для разделения внутренней области покрышки на разные участки пути канала для переключающего газа, могут, таким образом, свободно выдаваться друг к другу. Внутренняя область покрышки остается свободной от крепежных и опорных элементов. Таким образом, канал для переключающего газа может выполняться между концевыми заделками первого и второго компонента соответственно с низким гидравлическим сопротивлением. Заделка второго компонента служит для опирания и позиционирования второго компонента на покрышке. Предпочтительно это является единственным креплением для второго компонента. Концевые заделки могут быть расположены на противоположных концах двух компонентов. В частности, при применении вращательно-симметричных структур для первого и второго компонента оба компонента могут быть ориентированы коаксиально друг другу, так чтобы на отвернутых друг от друга концах на первом компоненте и на втором компоненте было предусмотрено крепление и позиционирование этих двух компонентов. При этом пространство, находящееся между концевыми точками крепления первого и второго компонента, практически свободно выбираемым образом может заполняться стенками для образования формы канала для переключающего газа. Исполнение второго компонента не ограничено патрубком. Например, только один участок второго компонента может быть выполнен подобно патрубку, причем этот подобный патрубку участок второго компонента от заделки свободно выдается в пространство. На втором компоненте могут быть, кроме того, также предусмотрены другие элементы формы. То же самое относится к первому компоненту. Второй компонент, как и первый компонент, может быть электрически проводящим. Предпочтительными оказались компоненты из металлического литья.

Другой предпочтительный вариант осуществления может предусматривать, чтобы выдающиеся друг к другу свободные концы первого и второго компонента перекрывались.

Если первый и второй компонент перекрываются своими свободными концами, то простым образом обеспечивается возможность дополнительного удлинения участка пути канала для переключающего газа во внутренней области блока прерывателя. Например, второй компонент может быть по наружной боковой поверхности окружен первым компонентом. Однако может быть также предусмотрено, чтобы первый компонент по наружной боковой поверхности был окружен вторым компонентом. В осевом направлении происходит перекрытие этих двух компонентов, так что здесь может образовываться участок, в котором канал для переключающего газа ограничен подобно кольцевому каналу между первым и вторым компонентом. Предпочтительно при этом должно быть предусмотрено, чтобы как первый компонент, так и второй компонент, а также покрышка были расположены неподвижно относительно друг друга. Благодаря этому сохраняется геометрия канала для переключающего газа и переключающий газ может отводиться по каналу для переключающего газа из участка переключения в область вокруг блока прерывателя.

Перекрытие двух компонентов, в зависимости от потребности, может быть более или менее сильно выраженным, так что имеющий форму кольцевого канала участок канала для переключающего газа между первым и вторым компонентом в осевом направлении может быть выполнен более или менее длинным.

Другой предпочтительный вариант осуществления может предусматривать, чтобы покрышка была оперта на первый компонент.

Опирание покрышки позволяет опирать сам первый компонент, например, электрически изолированно, при этом покрышка, со своей стороны, оперта на первый компонент. При этом крепление первого компонента, а также крепление покрышки может осуществляться всегда в одной и той же концевой области покрышки или, соответственно, первого компонента. Покрышка и первый компонент могут иметь один и тот же электрический потенциал. Устьевое отверстие канала для переключающего газа может быть предусмотрено в области опирания покрышки на первый компонент. Предпочтительно устьевое отверстие может быть расположено между первым компонентом и покрышкой, будучи ограничено ими. Предпочтительно покрышка может быть оперта только на первый компонент и установлена на нем.

Кроме того, предпочтительно может быть предусмотрено, что на втором компоненте установлен контактный элемент.

Второй компонент может предпочтительно служить держателем контактов для переключающих контактных элементов, так чтобы участок переключения, т.е. та область, в которой находится участок переключения между переключающими контактными элементами, мог распространяться до/внутрь первого компонента и быть ограничен первым компонентом. Второй компонент может быть, так же как и покрышка, частью электрической цепи, включаемой посредством системы переключающих устройств. Установленный на втором компоненте переключающий контактный элемент может быть выполнен в виде контактного элемента номинального тока, контактного элемента электрической дуги и т.д.

Опирание второго компонента на покрышку позволяет использовать покрышку в качестве несущей структуры для второго компонента, при этом сама покрышка установлена неподвижно. Например, можно на расположенных противоположно друг другу концах (относительно продольной оси) покрышки соединить покрышку на одном конце с первым компонентом, заделать и соединить второй компонент на другом противоположном конце покрышки с покрышкой и заделать. При этом покрышка может образовывать участок блока прерывателя в виде наружного огибающего контура. Покрышка может служить несущей структурой для второго компонента и, кроме того, образовывать стенки для образования канала для переключающего газа.

Кроме того, может быть предпочтительно предусмотрено, чтобы первый компонент на боковой поверхности имел по меньшей мере одну выемку, покрытую покрышкой в радиальном направлении.

Благодаря выполнению по меньшей мере одной выемки в первом компоненте можно расположить байпасы по ходу канала для переключающего газа, так чтобы части переключающего газа, проходящего канал для переключающего газа, по укороченным участкам пути от участка переключения в направлении устьевого отверстия канала для переключающего газа направлялись в блок прерывателя. При этом можно, например, внутри канала для переключающего газа перед осуществлением операции переключения перемешивать имеющийся электрически изолирующий газ наиболее быстрым возможным образом на большой длине канала для переключающего газа с оттекающим переключающим газом и перемещать. Выемка на боковой поверхности может, например, распространяться через первый компонент в форме продолговатого отверстия или круглой выемки, при этом благодаря расположению покрышки в радиальном направлении, т.е. в направлении прохождения переключающего газа через выемку, выемка покрыта покрышкой на расстоянии. При этом обеспечено изменение направления и отклонение переключающего газа и предотвращен прямой радиальный отток переключающего газа в окружающую среду.

Другой предпочтительный вариант осуществления может предусматривать, чтобы первый компонент был электрически изолированно оперт на корпус, окружающий блок прерывателя.

Опирание первого компонента на корпус, окружающий блок прерывателя, позволяет, начиная от первого компонента, позиционировать другие модули. Так, например, на первый компонент может быть оперта покрышка, причем, в свою очередь, на покрышку оперт второй компонент. Таким образом, получается цепь опорных точек, которые хотя и удалены друг от друга, однако установлены жестко относительно друг друга посредством одного и того же общего опорного механизма. Для электрически изолированного опирания может быть предусмотрено применение изолирующего компонента. Например, может применяться колонковый опорный изолятор. Корпус может, например, представлять собой герметизирующий корпус, который герметично заключает в себе омывающую и промывающую блок прерывателя текучую среду и герметично закрывает ее. Электрически изолирующий изолятор распространяется при этом через область вокруг блока прерывателя, которая находится между блоком прерывателя и герметизирующим корпусом и наполнена электрически изолирующей текучей средой.

Кроме того, может быть предпочтительно предусмотрено, чтобы покрышка была электрически изолированно оперта на корпус, окружающий блок прерывателя.

Покрышка может прямо опираться на окружающий корпус. При этом покрышка может быть оперта непосредственно на корпус. Однако может быть предусмотрено опосредствованное опирание покрышки на корпус. Например, покрышка может быть выполнена как часть токопровода для подачи электрического тока к переключающим контактным элементам, при этом покрышка жестко соединена с другими участками токопровода, которые, со своей стороны, оперты на герметизирующий корпус. При этом покрышка может быть также опосредствованно через другие модули электрически изолированно оперта относительно корпуса.

Ниже один из примеров осуществления изобретения схематично показан на чертеже и далее описан подробнее.

При этом на фиг. 1 показано сечение системы переключающих устройств, имеющей блок прерывателя.

Система переключающих устройств имеет корпус 1. Корпус 1 в настоящем случае выполнен в виде герметично закрываемого герметизирующего корпуса, во внутренней области которого помещается блок 2 прерывателя. Корпус 1 в настоящем случае выполнен в виде металлического литого корпуса, который образует непроницаемые для текучих сред стенки. Внутренняя область корпуса 1 наполнена электрически изолирующей текучей средой, например электрически изолирующим газом, таким как гексафторид серы или азот. Предпочтительно корпус 1 должен быть выполнен в виде напорного резервуара, так чтобы находящаяся во внутренней области текучая среда могла также помещаться под избыточное давление. Корпус 1 имеет первый патрубок 3, а также второй патрубок 4. Можно вводить во внутреннюю область корпуса 1 через эти патрубки 3, 4 первый и второй участок 5a, 5b токопровода, в каждом случае электрически изолированно и на расстоянии от корпуса 1. Участки 5a, 5b токопровода могут электрически контактировать друг с другом через блок 2 прерывателя системы переключающих устройств, или, соответственно, соединение между этими двумя участками 5a, 5b токопровода может прерываться посредством блока 2 прерывателя. На фиг. 1 не изображено непроницаемое для текучих сред закрытие корпуса 1 относительно участков 5a, 5b токопровода. Например, патрубки 3, 4 могут закрываться посредством электрически изолирующих узлов (которые пронизаны каждый участками 5a, 5b токопровода), так чтобы внутренняя область корпуса 1 была герметично закрыта. В качестве электрически изолирующих узлов могут быть предусмотрены, например, проходные изоляторы наружной установки, которые обеспечивают возможность интеграции системы переключающих устройств, например, в распределительную установку наружной установки.

На корпус 1 подается потенциал земли, и посредством опорных ножек он оперт на фундамент. Во внутренней области корпуса 1 расположен блок 2 прерывателя. Блок 2 прерывателя распространяется вдоль продольной оси 6. Блок 2 прерывателя имеет первый переключающий контактный элемент 7, а также второй переключающий контактный элемент 8. Первый переключающий контактный элемент 7 в настоящем случае выполнен в виде штыря и ориентирован по существу коаксиально продольной оси 6. Второй переключающий контактный элемент 8 выполнен в форме гнезда и тоже расположен коаксиально относительно продольной оси 6. Контактные области первого и второго переключающего контактного элемента 7, 8 обращены друг к другу, при этом размеры первого и второго переключающего контактного элемента 7, 8 выбраны таким образом, что при относительном движении этих двух переключающих контактных элементов 7, 8 вдоль продольной оси 6 выполненный в виде штыря первый переключающий контактный элемент 7 может вставляться в выполненный в виде гнезда второй переключающий контактный элемент 8.

Оба переключающих контактных элемента 7, 8 выполнены в виде контактных элементов электрической дуги системы переключающих устройств. Соответственно первый переключающий контактный элемент 7 дополнен первым контактным элементом 9 номинального тока. Второй переключающий контактный элемент 8 дополнен вторым контактным элементом 10 номинального тока. Первый переключающий контактный элемент 7 и первый контактный элемент 9 номинального тока, а также второй переключающий контактный элемент 8 и второй контактный элемент 10 номинального тока гальванически законтактированы друг с другом, так чтобы предусмотренные друг для друга контактные элементы могли длительно проводить один и тот же электрический потенциал. В настоящем случае контактные элементы 9, 10 номинального тока выполнены трубчатыми и ориентированы коаксиально продольной оси 6, при этом переключающие контактные элементы 7, 8 охвачены каждый своим предусмотренным контактным элементом 9, 10 номинального тока. При процессе включения предусмотрено, что сначала контактируют друг с другом переключающие контактные элементы 7, 8, после чего контактируют друг с другом два контактных элемента 9, 10 номинального тока. При процессе выключения сначала предусмотрено размыкание контактных элементов 9, 10 номинального тока, вслед за чем по времени происходит размыкание переключающих контактных элементов 7, 8. При процессе включения переключающие контактные элементы 7, 8 опережают контактные элементы 9, 10 номинального тока. При процессе выключения переключающие контактные элементы 7, 8 отстают от двух контактных элементов 9, 10 номинального тока. Переключающие контактные элементы 7, 8, а также контактные элементы 9, 10 номинального тока остаются каждый электрически изолированными, будучи удалены от корпуса 1.

Второй контактный элемент 10 номинального тока установлен в скользящей втулке 11 с возможностью перемещения вдоль продольной оси 6. Скользящая втулка 11 электрически проводящим соединением соединена со вторым контактным элементом 10 номинального тока. Скользящая втулка 11 выполнена с круглым цилиндрическим поперечным сечением и расположена коаксиально продольной оси 6. На наружной боковой поверхности на скользящей втулке закреплен первый опорный изолятор 12a, который электрически изолированно удерживает скользящую втулку 1 по боковой поверхности относительно корпуса 1. Второй контактный элемент 10 номинального тока, а также второй переключающий контактный элемент 8 расположены жестко относительно друг друга. Соответственно движение второго контактного элемента 10 номинального тока сопровождается движением второго переключающего контактного элемента 8.

Для развязки движения во внутреннюю область корпуса 1 и для осуществления относительного движения между двумя переключающими контактными элементами 7, 8 стенки корпуса 1 непроницаемо для текучих сред пронизаны валом 13. Вал 13 установлен с возможностью вращения, так что посредством приводного устройства, расположенного с наружной стороны герметизирующего корпуса 1, приводное движение непроницаемо для текучих сред может передаваться во внутреннюю область корпуса 1. На валу 13 со стороны внутренних стенок установлен поворотный рычаг 14. С помощью поворотного рычага 14 посредством шатуна 15 вращательное движение вала 13 может преобразовываться в линейное движение вдоль продольной оси 6. Шатун 15 соединен со вторым контактным элементом 10 номинального тока. Таким образом, можно смещать второй контактный элемент 10 номинального тока и второй переключающий контактный элемент 8, направляемые в скользящей втулке 11, вдоль продольной оси 6. На скользящей втулке 11 расположена контактная область для электрически проводящего контактирования второго участка 5b токопровода через скользящую втулку 11 со вторым контактным элементом 10 номинального тока или, соответственно, вторым переключающим контактным элементом 9.

Для позиционирования первого контактного элемента 9 номинального тока, а также первого переключающего контактного элемента 7 предусмотрена покрышка 16. Покрышка 16 имеет колоколообразную структуру, при этом дно покрышки на своем конце, отвернутом от второго контактного элемента 10 номинального тока или, соответственно, второго переключающего контактного элемента 9, радиально расширяется. На боковой поверхности на покрышке 16 расположена контактная область, в которую вдается первый участок 5a токопровода, так что покрышка 16 может электрически контактироваться. Покрышка 16 становится при этом частью включаемой электрической цепи. Покрышка 16 выполнена по существу вращательно-симметрично, при этом ось вращения расположена, совпадая с продольной осью 6.

Кроме того, предусмотрен второй опорный изолятор 12b, который в настоящем случае выполнен в виде вращательно-симметричного полого опорного изолятора и расположен коаксиально продольной оси 6. На втором опорном изоляторе 12b закреплен первый компонент 17, при этом первый компонент 17 выполнен по существу вращательно-симметрично и ориентирован коаксиально продольной оси 6. На первом компоненте 17, в свою очередь, закреплена покрышка 16. Покрышка 16 охватывает первый компонент 17 по наружной боковой поверхности. Покрышка 16 может быть также оперта прямо на второй опорный изолятор 12a, а первый компонент 17 быть оперт на покрышку 16. Как покрышка 16, так и первый компонент 17 могут быть непосредственно оперты на второй опорный изолятор 12a. Первый компонент 17 выполнен при этом подобно патрубку, причем этот патрубок закреплен на конце и свободно вдается своим свободным концом в направлении участка переключения, который образован между переключающими контактными элементами 7, 8 или, соответственно, контактными элементами 9, 10 номинального тока, во внутреннюю область покрышки 16. Первый компонент 17 на конце в области своей заделки закрыт с торцевой стороны. Относительно продольной оси 6 на конце, противоположном соединению покрышки 16 с первым компонентом 17, предусмотрено опирание на покрышку 16 второго компонента 18. Покрышка 16 охватывает второй компонент 18 по наружной боковой поверхности, при этом второй компонент 18 на отдельных участках выполнен в виде патрубка. Второй компонент 18 или, соответственно, патрубок имеет входное отверстие канала для переключающего газа. В настоящем случае это входное отверстие по меньшей мере частично ограничено контактным элементом 9 номинального тока. Второй компонент 18 заделан на покрышке 16, так что образован подобный патрубку участок. Свободным концом подобный патрубку участок второго компонента 18 выдается в направлении свободного конца первого компонента 17.

Второй компонент 18 служит держателем по меньшей мере для одного контактного элемента. В настоящем случае на второй компонент 18 оперты первый переключающий контактный элемент 7 и второй контактный элемент 9 номинального тока. Второй компонент 18 позиционирует упругодеформируемые контактные штыри, чтобы образовывать таким образом контактную область первого контактного элемента 9 номинального тока. Соответственно второй компонент 18 является частью переключаемой электрической цепи системы переключающих устройств. Два компонента 17, 18 перекрываются своими выдающимися каждый от мест их заделки концами своих подобных патрубку участков. При этом предусмотрено, чтобы второй компонент 18 вдавался в первый компонент 17 и по наружной боковой поверхности был охвачен первым компонентом 17. Второй компонент 18 охватывает канал для переключающего газа, который отходит от участка переключения и вдается внутрь первого компонента 17. В области перекрытия двух компонентов 17, 18 предусмотрено изменение направления канала для переключающего газа, при этом между двумя компонентами 17, 18 канал для переключающего газа имеет участок со структурой в форме кольцевого канала. Кроме того, между наружной боковой поверхностью второго компонента 18 и внутренней боковой поверхностью покрышки 16 образован другой участок канала для переключающего газа, который выполнен в форме кольцевого канала. Дальше по ходу канала для переключающего газа между наружной боковой поверхностью первого компонента 17 и внутренней боковой поверхностью покрышки 16 образован участок канала для переключающего газа, который также имеет структуру кольцевого канала. В области крепления первого компонента 17 ко второму опорному изолятору 2b предусмотрено устьевое отверстие канала для переключающего газа в область вокруг блока 2 прерывателя. Устьевое отверстие канала для переключающего газа предпочтительно выполнено в круглой кольцевой форме и предпочтительно ориентировано, располагаясь коаксиально продольной оси 6. Вместо круглой кольцевой структуры в качестве устьевого отверстия могут также использоваться один или несколько сегментов круглого кольца.

Первый компонент 17 имеет на боковой поверхности несколько выемок 19. Эти выемки 19 ориентированы по существу радиально продольной оси 6, так что задано радиальное направление оттока для выходящего через выемки 19 переключающего газа. На каждую из выемок 19 по наружной боковой поверхности натянута покрышка 16, так что проходящий через выемки 19 переключающий газ ударяется о покрышку 16 и там завихряется и изменяет свое направление.

Второй переключающий контактный элемент 8 по наружной боковой поверхности охвачен соплом 20 из изоляционного материала. Сопло 20 из изоляционного материала, в свою очередь, по наружной боковой поверхности охвачено вторым контактным элементом 10 номинального тока. Сопло 20 из изоляционного материала имеет канал сопла, в который может вдвигаться первый переключающий контактный элемент 7, чтобы иметь возможность вступать в контакт с выполненной в форме гнезда контактной областью второго переключающего контактного элемента 8. В настоящем случае предусмотрено, что как первый, так и второй переключающий контактный элемент 7, 8 установлены с возможностью изменения места для осуществления движения переключающих контактных элементов 7, 8 относительно друг друга. У контактных элементов 9, 10 номинального тока, напротив, предусмотрена только подвижная установка второго контактного элемента 10 номинального тока, в отличие от чего первый контактный элемент 10 номинального тока неподвижно зафиксирован на покрышке 16. Для привода первого переключающего контактного элемента 7 предусмотрен механизм 21 для изменения направления, который имеет соединительную тягу 22, соединенную с соплом 20 из изоляционного материала. Движение второго контактного элемента 10 номинального тока приводит к движению соединительной тяги 22. Движение соединительной тяги 22 через соединительный механизм 21 передается на первый переключающий контактный элемент 7. Соединительный механизм 21 изменяет направление движения соединительной тяги 22 на противоположное. Первый переключающий контактный элемент 7 движется в направлении, обратном второму переключающему контактному элементу 8. Благодаря применению сопла 20 из изоляционного материала, которое может двигаться вместе со вторым контактным элементом 10 номинального тока, а также вторым переключающим контактным элементом 8, может электрически изолированно передаваться движение на первый переключающий контактный элемент 7. При процессе включения второй контактный элемент 10 номинального тока, а также второй переключающий контактный элемент 8 движется в направлении первого контактного элемента 9 номинального тока или, соответственно, первого переключающего контактного элемента 7. Через сопло 20 из изоляционного материала, соединительную тягу 22 и механизм 21 для изменения направления движение с противоположным направлением передается на первый переключающий контактный элемент 7, так что происходит повышение скорости контактирования двух переключающих контактных элементов 7, 8. Тем самым гарантировано, что переключающие контактные элементы 7, 8 соприкасаются друг с другом по времени раньше контактных элементов 9, 10 номинального тока, так что электрические дуги включения предпочтительно возникают на переключающих контактных элементах 7, 8. При процессе выключения происходит движение второго контактного элемента 10 номинального тока, а также второго переключающего контактного элемента 8 и закрепленного на нем сопла 20 из изоляционного материала от первого переключающего контактного элемента 7, а также первого контактного элемента 9 номинального тока. При этом происходит сначала размыкание друг с другом двух контактных элементов 9, 10 номинального тока, и по времени после этого происходит размыкание друг с другом двух переключающих контактных элементов 7, 8. Соответственно происходит переключение тока выключения от контактных элементов 9, 10 номинального тока на переключающие контактные элементы 7, 8. Возможно зажигающаяся электрическая дуга возникает между переключающими контактными элементами 7, 8. Вследствие выполнения сопла 20 из изоляционного материала электрическая дуга предпочтительно удерживается внутри этого сопла 20 из изоляционного материала.

Возникающий переключающий газ оттекает предпочтительно в направлении первого переключающего контактного элемента 7. Переключающий газ втекает в канал для переключающего газа, который сначала ограничен вторым компонентом 18. Струя переключающего газа движется в направлении продольной оси 6. Кроме того, действующее на участке переключения избыточное давление препятствует обратному течению переключающего газа. Затем переключающий газ течет вдоль пути канала для переключающего газа к закрытой торцевой стороне первого компонента 17, и его направление изменяется, и, во-первых, он направляется через выемки 19 первого компонента 17 радиально наружу. Во-вторых, однако, также продавливается через выполненную в форме кольцевого канала область перекрытия между первым и вторым компонентом 17, 18. Оттуда переключающий газ течет дальше через выполненный в форме кольцевого канала участок, который образован между наружной боковой поверхностью второго компонента 18 и внутренней боковой поверхностью покрышки 16, чтобы от этой области, снова изменив направление на противоположное, течь через выполненный в форме кольцевого канала участок канала для переключающего газа, который ограничен между наружной боковой поверхностью первого компонента 17 и внутренней боковой поверхностью покрышки 16. Наконец, переключающий газ после многократного изменения направления на противоположное вытекает из блока 2 прерывателя и течет в область вокруг блока 2 прерывателя. Там переключающий газ может затем перемешиваться с находящейся вокруг блока 2 прерывателя электрически изолирующей текучей средой и завихрятся.

Изобретение относится к электротехнике. Система переключающих устройств имеет блок (2) прерывателя, снабженный первым и вторым переключающими контактными элементами (7, 8, 9, 10), которые могут двигаться относительно друг друга. На участке переключения, на котором может гореть электрическая дуга, начинается канал для переключающего газа, проходящий через блок (2) прерывателя и соединяющий участок переключения с областью вокруг блока (2) прерывателя. Указанный канал на отдельных участках ограничен охватывающими друг друга элементами, подобно кольцевому каналу, при этом в качестве элемента первый компонент (17), заделанный на конце, свободным концом вдается в участок переключения. Технический результат заключается в обеспечении улучшенного оттока переключающего газа из участка переключения. 17 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Система переключающих устройств, имеющая блок (2) прерывателя, снабженный первым переключающим контактным элементом (7, 9) и вторым переключающим контактным элементом (8, 10), выполненными с возможностью двигаться друг относительно друга, а также начинающимся в образуемом между переключающими контактными элементами (7, 8, 9, 10) участке переключения каналом для переключающего газа, который проходит через блок (2) прерывателя и соединяет участок переключения с областью вокруг блока (2) прерывателя и по меньшей мере на отдельных участках ограничен охватывающими друг друга элементами, подобно кольцевому каналу, причем в качестве элемента предусмотрен первый компонент (17), выполненный подобно патрубку и закрепленный на своем конце и который свободным концом вдается в участок переключения,

отличающаяся тем, что упомянутый первый компонент (17) на боковой поверхности имеет по меньшей мере одну покрытую покрышкой (16) в радиальном направлении выемку (19).

2. Система переключающих устройств по п. 1,

отличающаяся тем, что покрышка (16), выполняющая функцию элемента, натянута на свободный конец первого компонента (17) так, что первый компонент (17) охвачен покрышкой (16).

3. Система переключающих устройств по п. 1,

отличающаяся тем, что на покрышке (16) закреплен выполняющий функцию элемента второй компонент (18), который, подобно патрубку, одним свободным концом выдается в направлении первого компонента (17).

4. Система переключающих устройств по п. 2,

отличающаяся тем, что на покрышке (16) закреплен выполняющий функцию элемента второй компонент (18), который, подобно патрубку, одним свободным концом выдается в направлении первого компонента (17).

5. Система переключающих устройств по п. 3,

отличающаяся тем, что выдающиеся в направлении друг друга свободные концы первого и второго компонента (17, 18) перекрываются.

6. Система переключающих устройств по п. 4,

отличающаяся тем, что выдающиеся в направлении друг друга свободные концы первого и второго компонента (17, 18) перекрываются.

7. Система переключающих устройств по п. 2,

отличающаяся тем, что покрышка (16) оперта на первый компонент (17).

8. Система переключающих устройств по п. 3 или 4,

отличающаяся тем, что покрышка (16) оперта на первый компонент (17).

9. Система переключающих устройств по п. 5 или 6,

отличающаяся тем, что покрышка (16) оперта на первый компонент (17).

10. Система переключающих устройств по п. 3 или 4,

отличающаяся тем, что на втором компоненте (18) установлен контактный элемент (7, 9).

11. Система переключающих устройств по п. 5 или 6,

отличающаяся тем, что на втором компоненте (18) установлен контактный элемент (7, 9).

12. Система переключающих устройств по п. 7,

отличающаяся тем, что на втором компоненте (18) установлен контактный элемент (7, 9).

13. Система переключающих устройств по п. 1 или 2,

отличающаяся тем, что первый компонент (17) электрически изолированно оперт на корпус (1), окружающий блок (2) прерывателя.

14. Система переключающих устройств по п. 3 или 4,

отличающаяся тем, что первый компонент (17) электрически изолированно оперт на корпус (1), окружающий блок (2) прерывателя.

15. Система переключающих устройств по любому из пп. 5-7,

отличающаяся тем, что первый компонент (17) электрически изолированно оперт на корпус (1), окружающий блок (2) прерывателя.

16. Система переключающих устройств по п. 8,

отличающаяся тем, что первый компонент (17) электрически изолированно оперт на корпус (1), окружающий блок (2) прерывателя.

17. Система переключающих устройств по любому из пп. 2-7,

отличающаяся тем, что покрышка (16) электрически изолированно оперта на корпус (1), окружающий блок (2) прерывателя.

18. Система переключающих устройств по п. 8,

отличающаяся тем, что покрышка (16) электрически изолированно оперта на корпус (1), окружающий блок (2) прерывателя.