ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕРЫВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА В ВОЗДУШНОЙ СРЕДЕ, СОДЕРЖАЩЕЕ УСОВЕРШЕНСТВОВАННОЕ УСТРОЙСТВО ФИЛЬТРАЦИИ ГАСЯЩИХ ГАЗОВ Российский патент 2020 года по МПК H01H9/34 

Настоящее изобретение относится к электрическому устройству для прерывания электрического тока в воздушной среде, такому как автоматический выключатель или контактор, содержащему усовершенствованное устройств фильтрации гасящих газов.

В известном уровне техники электрические устройства, такие как автоматические выключатели или контакторы, предполагают прерывание циркуляции электрического тока в электрической цепи, такой как бытовая или промышленная распределительная сеть. В обычном варианте, эти устройства включают в себя разъемные электрические контакты, соединенные с клеммами для входа и выхода электрического тока. Эти электрические контакты являются селективно перемещаемыми между закрытым положением, в котором они предполагают протекание электрического тока между клеммами, и, в альтернативном варианте, открытым положением, в котором они являются разнесенными относительно друг друга, предотвращая тем самым протекание указанного электрического тока.

Говоря более конкретно, известно, что, когда эти электрические контакты перемещают в открытое положение при наличии электрического тока, между этими двумя электрическими контактами может генерироваться электрическая дуга. Эта электрическая дуга ионизирует окружающий воздух в устройстве, генерируя тем самым газы, описываемые как гасящие газы, которые далее выбрасываются наружу устройства. Далее, для прерывания потока электрического тока, электрическая дуга гасится посредством дугогасительной камеры в устройстве. Гасящие газы имеют высокую температуру, в обычном варианте, превышающую 4000°C, и содержат частицы, такие как сажа или взвешенные металлические частицы, которые обычно происходят от частичного плавления внутренних составляющих элементов устройства, в ответ на действие электрической дуги.

Гасящие газы, в этой связи, должны охлаждаться и деионизироваться, с использованием выделенной системы фильтрации в устройстве, прежде чем выбрасываться наружу устройства. Это предполагает предотвращение какого-либо любого закольцовывания тока электрической дуги снаружи устройства, например, между входными и\или выходными клеммами и внешними металлическими компонентами, связанного с высокой электропроводностью ионизированного гасящего газа. Какое-либо любое такое закольцовывание будет в результате приводить к образованию короткого замыкания, вызывающего неприемлемый и представляющий угрозу дефект безопасности.

Известные системы фильтрации обычно содержат фильтр, который включает в себя металлические элементы. Если гасящий газ является очень горячим, или в случае наличия электрической дуги большой силы тока, существует риск закольцовывания электрической дуги через посредство фильтра.

В качестве уточнения, документ EP 1 251 533 A1 описывает рассеиватель газов, расположенный между выпускным соплом для газов из дугогасительной камеры и фильтром гасящих газов. Функция рассеивателя газов состоит в разрешении прохождения, в направлении фильтра, гасящих газов, происходящих из дугогасительной камеры, и в предотвращении прохождения электрического тока в направлении фильтра из дугогасительной камеры.

Однако этот рассеиватель газов не удовлетворяет требованиям в полной мере, когда он используется в электрических устройствах с высокой отключающей способностью, рассчитанных на эксплуатацию в производственных условиях. Под «высокой отключающей способностью» понимается, что ток отключения при коротком замыкании равен или больше чем 50 кA. В результате большой силы электрических токов, рассеиватель не в состоянии предотвращать закольцовывание электрического тока в гасящем газе, который в нем протекает. В этой связи, его использование влечет за собой риск возникновения замыкания, либо путем внешнего закольцовывания, при котором электрическая дуга формируется между клеммами электрического устройства и внешними компонентами, либо путем внутреннего закольцовывания, при котором электрическая дуга проходит через фильтр и замыкает решетки в дугогасительной камере. Это представляет собой существенную угрозу для пользователей или для электрической цепи, в которой используется данное электрическое устройство. Более того, в результате пространственных ограничений, которые ограничивают возможности встраивания рассеивателя газов в электрическое устройство, трудно модифицировать размеры этого рассеивателя, например, в интересах увеличения длины траектории циркулирующего в нем гасящего газа.

В более конкретном варианте, настоящее изобретение назначено исправить эти недостатки посредством предложения электрического устройства для прерывания электрического тока в воздушной среде, имеющего систему для фильтрации гасящих газов, включающую в себя рассеиватель газов, который обеспечивает более эффективную защиту от риска закольцовывания тока дуги в фильтр, в то же время, поддерживая удовлетворяющие требованиям механические характеристики.

В этой связи, настоящее изобретение относится к электрическому устройству для прерывания электрического тока, содержащему:

два разъемных электрических контакта, соединенных с клеммами для входа и выхода электрического тока;

камеру гашения электрической дуги, для гашения электрической дуги, сформированной на участке разъединения данных электрических контактов, причем данная дугогасительная камера обеспечена выпускным соплом гасящих газов,

систему фильтрации гасящих газов, расположенную у выпуска выпускного сопла и содержащую фильтр и рассеиватель газов, выполненный из электроизоляционного материала, причем данный рассеиватель газов расположен между выпускным соплом и фильтром.

Рассеиватель газов содержит наложенные между собой центральный слой и два внешних слоя, выполненных с каждой стороны от данного центрального слоя, причем центральный слой обеспечен первыми сквозными отверстиями, причем каждый внешний слой обеспечен вторыми сквозными отверстиями, причем данные первые отверстия смещены относительно данных вторых отверстий так, что каждое из вторых отверстий обнаруживается на твердой части центрального слоя без какого-либо любого первого отверстия.

Посредством изобретения, трехслойная конструкция рассеивателя газов и компоновка первых и вторых сквозных отверстий предполагают удлинение траектории, проходимой гасящим газом при его выпуске из дугогасительной камеры в направлении фильтра. Это ограничивает риск закольцовывания электрической дуги на выходе рассеивателя, где поток гасящего газа является существенным или сильно ионизированным. Более того, трехслойная конструкция обеспечивает в значительной степени компактную компоновку и обеспечивает достаточную жесткость и механическую прочность рассеивателя для обеспечения его сопротивления к механическим нагрузкам, прилагаемым потоком гасящего газа при его выбросе из дугогасительной камеры, по причине его высокого давления.

В соответствии с предпочтительными, но не обязательными к исполнению, аспектами изобретения, электрическое устройство данного типа может включать в себя одну или более нижеследующих характеристик, в какой-либо любой технически допустимой комбинации:

Один или другой из центрального слоя, с одной стороны, и внешние слои, с другой стороны, содержат жесткую пластину из пластикового материала, в то время как другой из центрального слоя, с одной стороны, и внешние слои, с другой стороны, содержат пластину из синтетического материала, включающую в себя волокна ароматического полиамида.

Центральный слой содержит жесткую пластину из пластикового материала, в то время как внешние слои, каждый, содержат пластину из синтетического материала, включающую в себя волокна ароматического полиамида.

Внешние слои взаимосвязаны посредством гибкого соединителя.

Жесткая пластина из пластикового материала, на, по меньшей мере, одной из своих поверхностей, включает в себя разделительные подушки, которые выступают относительно указанной поверхности, для поддержания пластины из синтетического материала смежной поверхности на заданном расстоянии от жесткой пластины, при нахождении рассеивателя газов в собранной конфигурации.

Первые отверстия имеют ромбовидную конфигурацию, со сторонами, искривленными внутрь в направлении центра ромба.

Каждый из внешних слоев имеет пористость в диапазоне от 10% до 40%, а в предпочтительном варианте, - от 15% до 30%.

Первые отверстия расположены со смещением относительно вторых отверстий.

Внешние слои являются идентичными.

Степень понимания изобретения будет увеличена, и его другие преимущества будут дополнительно разъяснены посредством нижеследующего описания одной формы варианта осуществления электрического устройства, обеспеченного только в качестве примера и представленного со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:

фиг.1 демонстрирует схематическое представление, в продольном разрезе, электрического устройства для прерывания электрического тока, в соответствии с одной формой варианта осуществления изобретения;

фиг.2 демонстрирует схематическое представление, в разобранном виде, системы фильтрации гасящих газов в электрическом устройстве, представленном на фиг.1;

фиг.3 демонстрирует схематическое представление, в перспективе, рассеивателя газов в системе фильтрации гасящих газов, представленной на фиг.2, в собранной конфигурации;

фиг.4 и фиг.5 демонстрируют схематические представления, в перспективе, рассеивателя газов, представленного на фиг.3, в разобранной конфигурации;

фиг.6 демонстрирует схематическое представление, во фронтальной проекции, сквозного отверстия, выполненного в центральном слое рассеивателя газов, представленного на фиг.2-4;

фиг.7 демонстрирует схематическое представление, во фронтальной проекции, порядка расположения геометрических центров отверстий, выполненных в слоях рассеивателя газов, представленного на фиг.2-5.

Фиг.1 демонстрирует электрическое устройство 2 для прерывания электрического тока, выполненное для использования в электрической цепи, для обеспечения прерывания подачи электрического тока в указанной электрической цепи, например, в ответ на управляющий сигнал или при обнаружении аномалии функционирования, такой как короткое замыкание или перегрузка по току.

В данном примере электрическое устройство 2 представляет собой низковольтный автоматический выключатель постоянного тока, рассчитанный, например, на электрическое напряжение в 415 В и на электрические токи силой, превышающей 630 А. Ток отключения при коротком замыкании на данном автоматическом выключателе равен или больше, чем 70 кА. В качестве варианта, данный автоматический выключатель принадлежит к типу выключателя переменного тока.

Электрическое устройство 2 содержит корпус 4 и входную клемму 6 и выходную клемму 8 для электрического тока, выполненные с возможностью соединения электрического устройства 2 с электрической цепью, например, с соединительными шинами электрического щита. Клемма 6 и клемма 8 сформированы из электропроводящего материала, такого как медь.

Электрическое устройство 2 также содержит разъемные электрические контакты 10 и 12, каждый из которых содержит соответствующую контактную площадку или контактный диск 14, 16, соединенные, соответственно, с входной клеммой 6 и выходной клеммой 8. Контактные площадки 14 и 16 сформированы из электропроводящего материала, такого как медь.

Электрические контакты 10 и 12 являются взаимно перемещаемыми, селективно и обратимо, между открытым и закрытым положениями.

В закрытом положении, контактные площадки 14 и 16 электрических контактов 10 и 12 находятся в прямом взаимном контакте, обеспечивая, таким образом, поток электрического тока между входными клеммами 6 и 8.

В открытом положении, контактные площадки 14 и 16 являются разнесенными относительно друг друга, например, на расстоянии, равном или большем, чем 5 мм или 10 мм. При отсутствии электрической дуги между контактными площадками 14 и 16, поток электрического тока между клеммами 6 и 8 предотвращается.

Электрическое устройство 2 также содержит механизм 18 перемещения, сконфигурированный для взаимного перемещения разъемных электрических контактов 10 и 12 между их открытым и закрытым положениями, например, в ответ на обнаружение нештатной ситуации, такой как перегрузка по электрическому току. Механизмы 18 перемещения данного типа хорошо известны и не будут более подробно описываться в настоящем документе. В данном случае, электрический контакт 10 является неподвижно закрепленным относительно корпуса 4, и только электрический контакт 12 выполнен с возможностью перемещения посредством механизма 18 перемещения.

В известном уровне техники, где контакты 10 и 12 являются взаимно разъединенными от их закрытого положения до их открытого положения, в то время как между клеммами 6 и 8 протекает электрический ток, между контактными площадками 14 и 16 может формироваться электрическая дуга. Электрическая дуга данного типа предполагает поток тока между клеммами 6 и 8 и должна устраняться, то есть, гаситься, для прерывания потока тока. В данном случае, внутреннее пространство корпуса 4 заполнено воздухом.

В этой связи, электрическое устройство 2 включает в себя дугогасительную камеру 20 для электрической дуги. Данная дугогасительная камера 20 выполнена во внутреннем пространстве корпуса 4, лицом к контактным площадкам 14 и 16, для приема электрической дуги при ее формировании. Дугогасительная камера 20 содержит набор пластин 22 дугогасительной решетки, сформированных из металлического материала и сконфигурированных для гашения такой электрической дуги, например, посредством разбивания дуги.

Дугогасительная камера 20 включает в себя выпускное сопло 24 для газа, который выбрасывается наружу корпуса 4.

В известном уровне техники, возникновение электрической дуги между контактами 14 и 16 ионизирует и сильно нагревает окружающий воздух. Это приводит в результате к формированию газа, описанного как «гасящий газ», который имеет высокую температуру, в обычном варианте превышающую 5000°C.

При формировании электрической дуги, этот гасящий газ выбрасывается наружу дугогасительной камеры 20 и, соответственно, корпуса 4 через посредство выпускного сопла 24.

Данный гасящий газ, из соображений безопасности, должен охлаждаться и дезактивироваться до выбрасывания наружу. В этой связи, электрическое устройство 2 содержит систему 26 фильтрации гасящих газов, выполненную на выпуске выпускного сопла 24.

Как проиллюстрировано на фиг.2, система 26 фильтрации содержит фильтр 28 и рассеиватель 30 газов. В данном случае, система 26 фильтрации проиллюстрирована в разобранном виде. При системе 26 фильтрации в установленной конфигурации, рассеиватель 30 газов находится в прямом контакте с выпускным соплом 24 и с фильтром 28.

Функция фильтра 28 состоит в охлаждении гасящего газа до температуры, которая позволит его выпуск наружу корпуса 4, например, ниже 2000°C. Фильтр 28 также дезактивирует гасящий газ, так чтобы концентрация в нем электропроводящих частиц была достаточно низкой, чтобы устранить какой-либо любой риск короткого замыкания, связанного с закольцовыванием тока снаружи корпуса 4.

В данном случае, фильтр 28 содержит пористый экран, сформированный посредством наслаивания некоторого количества металлических тканевых структур, сплетенных во взаимно параллельном направлении. Данные металлические тканевые структуры выполнены с поступательно уменьшающимся размером ячеек, от выпускного сопла 24 наружу корпуса 4. Пример фильтра данного типа описан в документе EP 0 817223 B1.

В данном случае, фильтр 28 проходит в геометрической плоскости P. В настоящем документе данная плоскость P является параллельной выпускному соплу 24. Гасящие газы выбрасываются из дугогасительной камеры 20 в направлении, по существу, перпендикулярном к плоскости P. Обозначение «X1» означает фиксированную ось электрического устройства 2, которая перпендикулярна плоскости P.

Рассеиватель 30 газов расположен между выпускным соплом 24 и фильтром 28 таким образом, что гасящие газы, выбрасываемые через посредство выпускного сопла 24, силой принуждаются протекать через рассеиватель 30 газов в направлении фильтра 28. В данном случае, гасящие газы не могут покинуть дугогасительную камеру 20 иначе, чем через посредство выпускного сопла 24.

Функция рассеивателя 30 газов заключается в разрешении прохождения гасящего газа из дугогасительной камеры 20 в направлении фильтра 28, представляя, в то же самое время, прохождение электрического тока в фильтр 28. Поскольку фильтр 28 представляет собой конструкцию из металлического материала, он является электропроводящим. Соответственно, существует риск закольцовывания электрического тока на внутреннее пространство фильтра 28.

Фиг.3, фиг.4 и фиг.5 представляют собой одну форму варианта осуществления рассеивателя 30 газов, соответственно, в одной собранной конфигурации и в двух разобранных конфигурациях.

Рассеиватель 30 газов содержит центральный слой 40 и два внешних слоя 42 и 44, выполненных с каждой стороны от данного центрального слоя 40. Центральный слой 40 и внешние слои 42 и 44 взаимно наложены друг на друга, во взаимно параллельном направлении. В предпочтительном варианте, внешние слои 42 и 44 надежно скреплены с центральным слоем 40.

Центральный слой 40 и внешние слои 42, 44 имеют плоскую форму. Далее в настоящем документе термин «главная плоскость» слоя относится к плоскости, в которой проходит указанный слой. Термин «главные поверхности» слоя обозначает поверхности указанного слоя, которые параллельны главной плоскости рассматриваемого слоя. В данном случае, слои 40, 42 и 44 выполнены параллельно к геометрической плоскости P.

Слои 40, 42 и 44, каждый, имеют четырехугольную форму, например, форму прямоугольного параллелепипеда. В качестве иллюстративного примера, размеры центрального слоя 40 составляют 55 мм в длину и 40 мм в ширину. Каждый слой 42, 44 имеет размеры 54 мм в длину и 40 мм в ширину. Эти размеры замеряются параллельно плоскости P.

Например, слой 42 выполнен на верховой (впускной) стороне центрального слоя 40, в контакте с выпускным соплом 24. Слой 44 выполнен на низовой (выпускной) стороне слоя 40, в контакте с фильтром 28. Термины «верховой (впускной)» и «низовой (выпускной)» определяются в настоящем документе со ссылкой на направление потока гасящего газа, от выпускного сопла 24 в направлении фильтра 28.

Центральный слой 40 включает в себя первые сквозные отверстия 46, выполненные на противоположных сторонах указанного слоя 40, параллельно к главной плоскости. Отверстия 46 проходят через центральный слой 40 в, по существу, перпендикулярном направлении к главной плоскости слоя 40.

В данном случае, центральный слой 40 представляет собой твердую пластину, в которой выполнены отверстия 46. Опорная позиция 48 описывает твердые части центрального слоя 40, где отсутствуют какие-либо отверстия 46.

В данном примере, первые отверстия 46 в центральном слое 40 являются взаимно идентичными и имеют одни и те же размеры. Эти первые отверстия 46 выполнены в регулярном порядке на поверхности центрального слоя 40. Например, эти первые отверстия 46 выполнены радами и в виде направленных по прямой и взаимно перпендикулярных колонок. В данном случае, отверстия 46 выполнены в шесть рядов и в виде девяти взаимно перпендикулярных колонок.

В предпочтительном варианте, каждое первое отверстие 46 имеет форму правильного ромба, стороны которого искривлены внутрь в направлении центра 54 ромба, как проиллюстрировано на фиг.6. Эта форма ромба, в предпочтительном варианте, реализует высокую степень пористости в центральном слое 40, в то же время, в достаточной степени ограничивая риск закольцовывания электрического тока при прохождении гасящего газа. В качестве варианта, возможны другие формы, например, форма эллипса, прямостороннего ромба, прямой или искривленной щели.

Каждый из внешних слоев 42 и 44 включает в себя вторые сквозные отверстия, обозначенные, соответственно, как 50 и 52. Данные отверстия 50 и 52 выполнены на противоположных и параллельных сторонах главной плоскости внешнего слоя, соответственно, 42 и 44. Отверстия 50 и 52 проходят через слой, соответственно, 42 и 44, в, по существу, перпендикулярном направлении к главной плоскости указанного слоя. Отверстия 50 и 52 имеют форму диска. В данном случае, отверстия 50 и 52 являются взаимно идентичными и имеют одни и те же размеры.

В данном примере, каждое из первых отверстий 46 является цилиндрическим по форме, с осью, параллельной оси X1, и постоянным поперечным сечением на протяжении всей толщины центрального слоя 40. То же самое применимо и к двум отверстиям 50 и 52, расположенным лицом к лицу с внешними слоями 42 и 44.

В данном примере внешние слои 42 и 44 являются идентичными. Соответственно, далее в настоящем документе описывается только внешний слой 42. Полное описание со ссылкой на внешний слой 42 равно применимо к внешнему слою 44.

Количество и размеры вторых отверстий 50 выбираются таким образом, что внешний слой 42 имеет пористость в диапазоне от 10% до 40%, а в предпочтительном варианте, - от 15% до 30%.

Поскольку вторые отверстия 50 имеют постоянный диаметр на протяжении всей толщины внешнего слоя 42, пористость слоя 42 может быть вычислена посредством вычисления области поверхности всех вторых отверстий 50, содержащихся в указанном слое 42, разделенной на область всей поверхности одной поверхности слоя 42.

В предпочтительном варианте, пористость внешнего слоя 42 равна пористости фильтра 28, в пределах границы в 20%, или, в предпочтительном варианте, - в пределах границы в 10%. Термин «пористость фильтра 28» понимается в настоящем документе как пористость сплетенной металлической тканевой структуры фильтра 28, расположенной в конце набора металлических тканевых структур, на стороне рассеивателя 30 газов. Пористость такой металлической тканевой структуры фильтра 28 определяется, например, как область поверхности всех ячеистых отверстий в указанной тканевой структуре, разделенная на область всей поверхности указанной тканевой структуры. Учитывая характеристики металлических тканевых структур, использующихся в обычном варианте для формирования фильтра 28, пористость слоя 42, в предпочтительном варианте, является равной или большей, чем 20%, и равной или меньшей, чем 25%.

В качестве иллюстративного примера, слой 42 имеет семьдесят отверстий 50, каждое диаметром 3 мм. Область всей поверхности отверстий 50 равна 489 мм², из области всей поверхности слоя 42, равной 2160 мм², что дает пористость, приблизительно, в 22,6%.

Таким образом, предотвращается чрезмерное уменьшение потока гасящего газа одновременно с каким-либо любым чрезмерным нарушением проходимости для его выброса наружу электрического устройства 2, когда он проходит через рассеиватель 30 газов.

Отверстия 50 разнесены относительно друг друга в регулярном порядке, с пространственным шагом L, в данном случае, равным 5 мм. Данный пространственный шаг L измеряется между соответствующими геометрическими центрами 56 двух следующих друг за другом отверстий 50, в параллельном направлении к плоскости P. При нахождении рассеивателя 30 газов в собранной конфигурации, каждое второе отверстие 50 в слое 42 выровнено с соответствующим отверстием 52 в слое 44.

В собранной конфигурации рассеивателя 30 газов, где центральные слои 40 и внешние слои 42 и 44 взаимно наложены друг на друга, отверстия 46 смещены относительно вторых отверстий 50 и 52 в направлении, параллельном к плоскости P, таким образом, что каждое из вторых отверстий 50 и 52 обнаруживается на твердой части 48 центрального слоя 40. В соответствии с этим, гасящий газ, выбрасывающийся из выпускного сопла 24, должен направляться на внутреннее пространство рассеивателя 30 газов, между центральным слоем 40 и внешними слоями 42, 44, прежде чем он достигнет фильтра 28.

В данном примере, при нахождении рассеивателя 30 газов в собранной конфигурации, вторые отверстия 50 расположены со смещением относительно первых отверстий 46, как проиллюстрировано на фиг.7. Более конкретно, ортогональная проекция, в плоскости P, центра 54 отверстия 46 смещена относительно каждой ортогональной проекции, в той же самой плоскости P, геометрического центра 56 отверстий 50, на расстояние, равное L/2, в обоих перпендикулярных направлениях к плоскости P.

Однако, возможны и другие компоновки, при условии, что они не допускают какого-либо любого взаимного наложения между отверстиями 46 и 50, то есть, ортогональная геометрическая проекция, в плоскости P, области поверхности каждого первого отверстия 46, диссоциирована от ортогональной геометрической проекции, в той же самой плоскости P, каждого из вторых отверстий 50 и 52.

В качестве иллюстративного примера, отверстия 50 выполнены в семь рядов и в виде десяти направленных по прямой и взаимно перпендикулярных колонок, параллельно, соответственно, рядам и колонкам, в виде которых выполнены отверстия 46, как описано выше.

Рассеиватель 30 газов представляет собой электрический изолятор, то есть, сформирован их электроизоляционных материалов. Например, электропроводность рассеивателя 30 газов, по меньшей мере, в десять раз ниже, а в предпочтительном варианте, - по меньшей мере, в сто раз ниже, чем электропроводность фильтра 28.

Один или другой из центрального слоя 40, с одной стороны, и внешние слои 42, 44, с другой стороны, содержат жесткую пластину из пластикового материала, в то время как другой из центрального слоя 40, с одной стороны, и внешние слои 42, 44, с другой стороны, содержат пластину из синтетического материала, включающую в себя волокна ароматического полиамида, также известного как «арамид».

В соответствии с предпочтительной формой варианта осуществления изобретения, центральный слой 40 содержит жесткий пластиковый материал. Внешние слои 42 и 44, каждый, содержат пластину из синтетического материала, включающую в себя волокна ароматического полиамида.

Например, центральный слой 40 представляет собой литой элемент из термореактивного пластикового материала, такого как сложный полиэфир. Слой 42 представляет собой лист синтетической бумаги, включающий в себя каландрированные теплом волокна ароматического полиамида, такие как мета-фенилен-изофталамид. Например, используется лист материала, маркированный компанией «DuPont De Nemours» под торговым именем «Nomex® T410».

Центральный слой 40 имеет толщину d1 меньше, чем в 5 мм, в предпочтительном варианте, - равную или меньше, чем 2,5 мм, и равную или больше, чем 1 мм. Слой 42 имеет толщину d2 в диапазоне от 0,5 до 1 мм, в предпочтительном варианте, - в пределах интервала [0,6 мм; 0,8 мм]. Общая толщина рассеивателя 30, таким образом, меньше, чем 10 мм, в предпочтительном варианте, - меньше, чем 5 мм, а в более предпочтительном варианте, - меньше, чем 3 мм. В данном случае, толщины измеряются, для каждого слоя, в перпендикулярном направлении к главной плоскости указанного слоя. В данном случае, при нахождении рассеивателя 30 газов в собранной конфигурации, толщины измеряются по оси X1, перпендикулярной плоскости P.

Выбор синтетического материала данного типа обеспечивает достижение достаточной механической стабильности для его устойчивости к механическим нагрузкам, прилагаемым на рассеивателе 30 газов во время прохождения гасящего газа, связанным с высоким давлением последнего. Говоря более конкретно, этот синтетический материал обеспечивает эффективную прочность рассеивателя по отношению к высоким температурам гасящего газа. В первую очередь, этот тип материала представляет собой слабый генератор газа. Более того, отсутствие стекловолокна в синтетическом материале данного типа уменьшает риск диэлектрического пробоя этого материала при прохождении гасящего газа. Под термином «отсутствие стекловолокна» в настоящем документе понимается, что массовая доля концентрации стекловолокна в этом материале является равной или меньшей, чем 0,01%, или, в предпочтительном варианте, - равной или меньшей, чем 0,001%.

В результате данной конструкции, рассеиватель 30 газов реализует удовлетворяющие требованиям эксплуатационные характеристики с точки зрения защиты от закольцовывания тока внутри фильтра 28. Его ограниченная толщина обеспечивает в значительной степени компактную конструкцию, делая его, таким образом, совместимым с ограничениями по размеру, налагаемыми конструкцией системы 26 фильтрации и дугогасительной камерой 20.

Данный рассеиватель 30 газов также демонстрирует удовлетворяющую требованиям механическую прочность, благодаря наличию, по меньшей мере, одной жесткой пластины и благодаря поддержанию его прямого контакта между фильтром 28 и дугогасительной камерой 20, которые оба демонстрируют высокую степень механической жесткости. Рассеиватель 30 газов, таким образом, способен быть устойчивым к механическим нагрузкам, прилагаемым посредством гасящего газа во время его прохождения.

В предпочтительном варианте, центральный слой 40 содержит, на, по меньшей мере, одной из своих главных поверхностей, разделительные подушки 60, которые выполнены с возможностью поддержания смежным одного из внешних слоев 42 или 44 с данной поверхностью на заданном расстоянии от центрального слоя 40. Это предотвращает нарушение проходимости посредством слоев 42 и 44 всех или части отверстий 46, например, в результате деформации.

В данном примере, разделительные подушки 60 выполнены на двух противоположных - верховой (впускной) и низовой (выпускной) - главных поверхностях слоя 40 таким образом, что каждый из внешних слоев 42 и 44 поддерживается на заданном расстоянии. Подушки 60 выступают перпендикулярно от каждой из главных поверхностей. Разделительные подушки 60 выполнены на твердых частях 48 центрального слоя 40. В собранной конфигурации рассеивателя 30 газов, слои 42 и 44 находятся в контакте с разделительными подушками 60, распределенными по всей области поверхности каждой из указанных поверхностей. В данном случае, разделительные подушки 60 равномерно распределены по каждой из этих главных поверхностей и имеют цилиндрическую форму с, например, основой, имеющей продолговатую конструкцию, такую как эллипс.

Например, слой 40 включает в себя, на каждой из его главных поверхностей, кромку 61, которая проходит по всей внешней границе указанной поверхности, вокруг центральной части слоя 40. Толщина слоя 40 больше на кромке 61, чем в центральной части. Первые отверстия 46 и разделительные подушки 60 выполнены исключительно в центральной части. В настоящем документе толщина d1 слоя 40 измеряется на уровне указанной кромки 61. Толщина разделительных подушек 60 измеряется в направлении, параллельном оси X1 таким образом, что результирующая чрезмерная толщина относительно кромки 61 отсутствует. В соответствии с этим, в собранной конфигурации рассеивателя 30 газов, пластины 42 и 44, на каждой поверхности центрального слоя 40, находятся одновременно в контакте с кромкой 61 и с разделительными подушками 60. В данном случае, заданное расстояние не является равным нулю. В настоящем документе это заданное расстояние измеряется на уровне центральной части, в перпендикулярном направлении к плоскости слоя 40. В данном случае, это расстояние определяется посредством толщины разделительных подушек 60.

В качестве варианта, центральный слой 40 может включать в себя разделительные подушки 60 только на его верховой (впускной) поверхности, то есть, поверхности, расположенной лицом к выпускному соплу 24 в собранной конфигурации электрического устройства 2. Это предполагает предотвращение деформации в слое 42 при прохождении гасящего газа, связанное с высоким давлением последнего.

В предпочтительном варианте, внешние слои 42 и 44 взаимосвязаны посредством гибкого соединителя 70. В данном случае, эти соединители 70 сконфигурированы в форме скобок, имеются в количестве двух и проходят между соответствующими нижними краями внешних слоев 42 и 44, выполненных взаимно противоположно друг другу. Гибкий соединитель 70 облегчает расположение и подгонку внешних слоев 42 и 44 на каждой стороне центрального слоя 40 во время этапов производства и сборки рассеивателя 30 газов. В предпочтительном варианте, слой 40 включает в себя желобки 72, выполненные, в настоящем документе, в кромке 61, каждый из которых выполнен с возможностью расположения соединителя 70. Соединитель 70, таким образом, размещается в соответствующем желобке 72 без результирующего чрезмерного утолщения на крае центрального слоя 40.

В предпочтительном варианте, слой 40 включает в себя, на каждой из его главных поверхностей, крепежный элемент 62, сконфигурированный с возможностью поддержания соответствующего внешнего слоя 42 или 44 в фиксированном положении на центральном слое 40, например, посредством защелкивания. В данном случае, крепежные элементы 62 выполнены с возможностью выступа от кромок 61 на четырех углах каждой главной поверхности слоя 40.

Фиг.4 и фиг.5 иллюстрируют пример сборки рассеивателя 30 газов в его собранную конфигурацию. Расположение внешних слоев 42 и 44, в первую очередь, обеспечивается посредством выполнения центрального слоя 40 между внешними слоями 42 и 44 таким образом, что соединители 70 вставляются в желобки 72. Внешние слои 42 и 44 далее взаимно прижимаются к центральному слою 40 в направлении, проиллюстрированном посредством стрелок F1 на фиг.4 и фиг.5, до тех пор, пока внешние слои 42 и 44 не будут находиться в полном контакте с кромками 61 и с разделительными подушками 60 центрального слоя 40. Края внешних слоев 42 и 44 сцепляются с помощью крепежных элементов 62, которые далее поддерживают эти слои в фиксированном положении. В собранной конфигурации, каждый внешний слой 42 и 44, таким образом, поддерживается на заданном расстоянии от центральной части слоя 40.

В соответствии с одной другой формой варианта осуществления, внешние слои 42 и 44, каждый, содержат упомянутую выше жесткую пластину из пластикового материала, а центральный слой 40 содержит упомянутую выше пластину из синтетического материала, включающую в себя волокна ароматического полиамида. Рассеиватель, в соответствии с этой второй формой варианта осуществления, предполагает достижение приемлемой защиты от риска закольцовывания тока электрической дуги внутри фильтра 28, но имеет недостаток того, что занимает большее пространство, чем рассеиватель 30 газов в соответствии с первой формой варианта осуществления. В практическом плане, такой рассеиватель имеет более значительную общую толщину, поскольку толщина пластин из пластикового материала больше, чем толщина пластин из синтетического материала. Исходя из соображений ограничений промышленного производства, пластина из пластикового материала имеет толщину, равную или большую, чем 1 мм или 1,5 мм. Таким образом, интегрирование рассеивателя 30 газов в соответствии с этой второй формой варианта осуществления в систему 26 фильтрации и в электрическое устройство 2 представляется более проблематичной.

В соответствии с одним вариантом этой дополнительной формы варианта осуществления, разделительные подушки 60 выполнены на жестких пластинах из пластикового материала внешних слоев 42 и 44, например, только на поверхностях указанных пластин, которые расположены лицом к центральному слою 40.

Возможны множество других форм варианта осуществления. Например, электрическое устройство 2 может представлять собой контактор или какое-либо любое другое электрическое устройство с высокой отключающей способностью, выполненное с возможностью прерывания электрического тока в ответ на управляющий сигнал или заданное условие, причем указанное электрическое устройство содержит камеру для гашения электрической дуги в воздушной среде, аналогичную дугогасительной камере 20.

Система 26 фильтрации может быть иной и может содержать, например, множество фильтров 28, сконфигурированных в виде компоновки из взаимно последовательных жидкостей. В данном случае, рассеиватель 30 газов, в предпочтительном варианте, выполнен между выпускным соплом и первым из фильтров 28.

Электрическое устройство 2 может представлять собой многополюсное устройство, выполненное, например, для использования в многофазных электрических цепях. Таким образом, оно содержит, для каждого из электрических полюсов, входную и выходную клеммы и дугогасительную камеру, которые разъединены с остальными электрическими полюсами. В данном случае рассеиватель, который является идентичным рассеивателю 30 газов, включается в каждую систему фильтрации газов, связанную с каждой из этих дугогасительных камер.

Соединители 70 могут опускаться, как и желобки 72, особенно там, где слои 42 и 44 сформированы посредством жесткой пластины из пластикового материала.

Крепежные элементы 62 могут опускаться. В данном случае, слои 42 и 44 крепятся к центральному слою 40 посредством приклеивания.

Формы варианта осуществления, а также варианты, рассмотренные выше, могут взаимно комбинироваться для производства новых форм варианта осуществления.

Изобретение относится к электрическому устройству для прерывания электрического тока, содержащему камеру (20) гашения электрической дуги для гашения электрической дуги, сформированной на участке разъединения электрических контактов, обеспеченную выпускным соплом (24) гасящих газов, и систему (26) фильтрации гасящих газов, расположенную у выпуска выпускного сопла и содержащую фильтр (28) и рассеиватель (30) газов, который содержит наложенные между собой центральный слой и два внешних слоя, выполненных с каждой стороны от данного центрального слоя, причем центральный слой обеспечен первыми сквозными отверстиями, каждый внешний слой обеспечен вторыми сквозными отверстиями, данные первые отверстия смещены относительно данных вторых отверстий так, что каждое из вторых отверстий обнаруживается на твердой части центрального слоя без какого-либо любого первого отверстия. Техническим результатом является обеспечение более эффективной защиты от риска закольцовывания тока дуги в фильтр. 8 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Электрическое устройство (2) для прерывания электрического тока, содержащее:

два разъемных электрических контакта (10, 12), соединенных с клеммами для входа (6) и выхода (8) электрического тока;

камеру (20) гашения электрической дуги для гашения электрической дуги, сформированной на участке разъединения электрических контактов, причем данная дугогасительная камера обеспечена выпускным соплом (24) гасящих газов,

систему (26) фильтрации гасящих газов, расположенную у выпуска выпускного сопла и содержащую фильтр (28) и рассеиватель (30) газов, выполненный из электроизоляционного материала, причем данный рассеиватель газов расположен между выпускным соплом(24) и фильтром (28),

отличающееся тем, что рассеиватель (30) газов содержит наложенные между собой центральный слой (40) и два внешних слоя (42, 44), выполненных с каждой стороны от центрального слоя, причем центральный слой (40) выполнен с первыми сквозными отверстиями (46), а каждый внешний слой (42, 44) выполнен со вторыми сквозными отверстиями (50, 52), причем первые отверстия смещены относительно вторых отверстий так, что каждое из вторых отверстий обнаруживается на твердой части (48) центрального слоя без какого-либо любого первого отверстия (46).

2. Электрическое устройство (2) по п. 1, отличающееся тем, что один или другой из центрального слоя (40), с одной стороны, и внешние слои (42, 44), с другой стороны, содержат жесткую пластину из пластикового материала, а другой - из центрального слоя (40), с одной стороны, и внешние слои (42, 44), с другой стороны, содержат пластину из синтетического материала, включающую в себя волокна ароматического полиамида.

3. Электрическое устройство (2) по п. 2, отличающееся тем, что центральный слой (40) содержит жесткую пластину из пластикового материала, а внешние слои (42, 44), каждый, содержат пластину из синтетического материала, включающую в себя волокна ароматического полиамида.

4. Электрическое устройство (2) по п. 3, отличающееся тем, что внешние слои (42, 44) взаимосвязаны посредством гибкого соединителя (70).

5. Электрическое устройство (2) по любому из пп. 2-4, отличающееся тем, что жесткая пластина из пластикового материала, на по меньшей мере одной из своих поверхностей включает в себя разделительные подушки (60), которые выступают относительно указанной поверхности, для поддержания пластины из синтетического материала смежной поверхности на заданном расстоянии от жесткой пластины, при нахождении рассеивателя (30) газов в собранной конфигурации.

6. Электрическое устройство (2) по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что первые отверстия (46) имеют ромбовидную конфигурацию со сторонами, искривленными внутрь в направлении центра (54) ромба.

7. Электрическое устройство (2) по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что каждый из внешних слоев (42, 44) имеет пористость в диапазоне от 10% до 40%, предпочтительно от 15% до 30%.

8. Электрическое устройство (2) по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что первые отверстия (46) расположены со смещением относительно вторых отверстий (50, 52).

9. Электрическое устройство (2) по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что внешние слои (42, 44) являются идентичными.