ИСКРОВОЙ РАЗРЯДНИК БЕЗ ВРАЩАТЕЛЬНОЙ СИММЕТРИИ, В ЧАСТНОСТИ РОГОВОЙ ИСКРОВОЙ РАЗРЯДНИК С ДУГОГАСИТЕЛЬНОЙ КАМЕРОЙ Российский патент 2021 года по МПК H01T4/04 H01T4/14 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к искровому разряднику без вращательной симметрии, в частности роговому искровому разряднику, содержащему дугогасительную камеру и составной корпус из изоляционного материала, служащий несущим и приемным корпусом для роговых электродов и дугогасительной камеры, а также средства для направления газового потока, обусловленного электрической дугой, причем корпус из изоляционного материала разделен в плоскости, определяемой роговыми электродами, и содержит две полуоболочки; кроме того, разрядник содержит выведенные на торцевых сторонах штекерные или винтовые разъемы, как указано в пункте 1 формулы.

Уровень техники

В родовой патентной заявке DE 10 2011 102 257 А1 раскрыт искровой роговой разрядник с дугогасительной камерой в непродувающемся исполнении с составным корпусом из изоляционного материала.

Корпус из изоляционного материала служит несущим и приемным корпусом для роговых электродов и дугогасительной камеры. Кроме того, предусмотрены средства для направления газового потока, обусловленного электрической дугой, причем корпус из изоляционного материала разделен в плоскости, определяемой роговыми электродами, и образует первую и вторую полуоболочку.

Роговые электроды этого разрядника несимметричны. Зона электрической дуги между электродами ограничена в направлении дугогасительной камеры пластинчатым изоляционным материалом, причем пластинчатый изоляционный материал вставлен в первое отформованное гнездо в соответствующей полуоболочке.

Полуоболочки содержат дополнительные вторые отформованные гнезда, охватывающие зону дугогасительной камеры с геометрическим замыканием, причем между соответствующим первым и вторым гнездом в соответствующей полуоболочке предусмотрены прорези или отверстия, а более короткий из электродов оканчивается перед зоной дугогасительной камеры, благодаря чему газовый поток, обусловленный электрической дугой, лишь частично попадает в дугогасительную камеру. Такой роговой искровой разрядник с дугогасительной камерой и составным корпусом из изоляционного материала может быть недорог в изготовлении, иметь компактную и модульную конструкцию и гибко проектируемую конструкцию. Основные конструктивные узлы вышеупомянутого искрового разрядника и электроды, возможный триггерный электрод и/или дугогасительные камеры могут заменяться и легко адаптироваться к соответствующим условиям сети без изменения базовой конструкции.

Интеграция всех функциональных конструктивных узлов в устройстве без внешнего корпуса позволяет легко получать различные версии устройств для различных конфигураций сети. Отдельные компоненты искрового разрядника могут быть соединены друг с другом стандартными способами, в частности, заклепками, винтами или защелками. Газоход с несколькими контурами циркуляции позволяет использовать все применимые конструктивные узлы для охлаждения горячих ионизированных газов.

При этом обнаружилось, что ионизированные газы, образующиеся в частности, в условиях повышенных нагрузок и воздействия импульсных токов в диапазоне от 12,5 кА до 25 кА, обладают очень высокой тепловой энергией. Хотя для охлаждения в известном искровом разряднике используются все применимые конструктивные узлы, при повышенных нагрузках возникают пределы, способные привести к выходу из строя рассматриваемого искрового разрядника.

Раскрытие сущности изобретения

Таким образом, задачей изобретения является разработка усовершенствованного искрового разрядника без вращательной симметрии, в частности рогового искрового разрядника с дугогасительной камерой, способного выдерживать даже повышенные импульсные токи в диапазоне от 12,5 кА до 25 кА без каких-либо нарушений, препятствующих или нарушающих работу искрового разрядника. При разработке решения необходимо сохранить малую ширину известных роговых искровых разрядников, описанных ранее, чтобы даже при установке модулей из нескольких искровых разрядников можно было уменьшить занимаемое или необходимое монтажное пространство.

Поставленная задача решена искровым разрядником без вращательной симметрии, в частности, роговым искровым разрядником с дугогасительной камерой с признаками, раскрытыми в пункте 1 формулы, причем в зависимых пунктах раскрыты по меньшей мере целесообразные варианты осуществления и усовершенствования.

Соответственно, за основу взят искровой разрядник без вращательной симметрии. Этот искровой разрядник представляет собой, в частности, роговой искровой разрядник с дугогасительной камерой и узким составным прямоугольным корпусом из изоляционного материала, служащим несущим и приемным корпусом для роговых электродов и дугогасительной камеры. Кроме того, искровой разрядник содержит средства для направления газового потока, обусловленного электрической дугой, причем корпус из изоляционного материала разделен или может быть разделен в плоскости, определяемой роговыми электродами, и содержит две полуоболочки. Кроме того, наружу с торцевой стороны выведены штекерные или винтовые разъемы.

Согласно изобретению, корпус из изоляционного материала со всех сторон, исключая свободные участки выведенных наружу штекерных или винтовых разъемов, окружен близкой к корпусу охлаждающей поверхностью, прилегающей к поверхности корпуса.

Охлаждающая поверхность по меньшей мере частично опирается на перемычки, выполненные на наружной поверхности полуоболочек для направления газового потока. Такие перемычки не препятствуют движению необходимого потока газа и одновременно обеспечивают плотный контакт между газовым потоком и охлаждающей поверхностью.

В следующем варианте осуществления изобретения охлаждающая поверхность выполнена в форме кожуха и соединена с полуоболочками. Такое соединение может быть выполнено с силовым замыканием, но также посредством комбинации геометрического и силового замыкания или посредством замыкания материалом.

Охлаждающая поверхность, выполненная в виде кожуха, может содержать желобки или выдавленные углубления, повышающие устойчивость.

По существу, предпочтителен вариант, в котором кожух изготавливают из материала с хорошей теплопроводностью. Таким материалом может быть не только металл, но и теплопроводящая пластмасса.

В следующем варианте осуществления изобретения на обращенном к торцу конце выведенных наружу штекерных или винтовых разъемов на полуоболочки может быть надета надвижная крышка. В этом случае надвижная крышка накладывается по меньшей мере на одну, предпочтительно на две противоположные крепежные лапки, которые представляют собой составные части кожуха.

В области перекрытия надвижной крышки, наложенной на крепежные лапки, выполнены отверстия или выемки для соединения с силовым замыканием.

При выполнении кожуха из электропроводящего материала, между наружными поверхностями полуоболочек и кожухом расположен изолирующий слой, например из подобного бумаге изоляционного материала.

Наружные стороны кожуха могут иметь рельефную структуру для увеличения площади релевантной поверхности со стороны нагрева.

Для облегчения наложения на крепежные лапки в следующем варианте осуществления изобретения надвижная крышка содержит соответствующий клинообразный скос.

Указанный кожух в качестве охлаждающей поверхности предпочтительно может быть выполнен в виде надвижного колпака.

Краткое описание чертежей

Изобретение детально раскрыто ниже со ссылкой на вариант осуществления и приложенные фигуры, на которых изображено:

Фигура 1: первый вариант осуществления изобретения с охлаждающей поверхностью, выполненной в виде кожуха в форме надвижного колпака, перед этапом надвигания на роговой искровой разрядник с дугогасительной камерой.

Фигура 2: изображение, аналогичное фиг. 1, но с частично надвинутым колпаком.

Фигура 3: изображение аналогичное фиг. 1 и 2, но с полностью надвинутым колпаком перед выполнением операции заклепывания.

Фигура 4: второй вариант осуществления изобретения с металлическим колпаком в качестве охлаждающей поверхности, а также промежуточной изоляцией и надвижной крышкой, в разнесенном покомпонентном виде до монтажа путем надвигания.

Фигура 5: изображение, аналогичное фиг. 4, но уже с частично надвинутым металлическим колпаком.

Фигура 6: изображение последующих действий в соответствии с фиг. 4 и 5, причем после полного надвигания металлического колпака надвижная крышка охватывает крепежные лапки, расположенные со стороны колпака, и находится в своем конечном положении, однако до силового соединения, которое еще предстоит выполнить, например, с помощью заклепок.

Осуществление изобретения

Искровой разрядник без вращательной симметрии, описываемый изобретением и изображенный на фиг. 1-3, предполагает наличие несущего или приемного корпуса для роговых электродов, не показанных на фигурах, и частично показанной на фигуре дугогасительной камеры 2. Кроме того, изображены зазоры для направления газового потока, обусловленного электрической дугой. Корпус из изоляционного материала, или соответственно несущий и приемный корпус, разделен вдоль линии 3 в плоскости, определяемой роговыми электродами, и в результате содержит две полуоболочки.

С торцевой стороны выведены штекерные или винтовые разъемы 4, 5.

Направляющие канавки 6, предусмотренные на узких боковых сторонах, служат для надвигания в правильное положение кожуха 7, выполненного в виде охлаждающей поверхности и содержащего соответствующие комплементарные выступы (не показанные на фигуре) на внутренней стороне.

Кроме того, на наружных поверхностях несущего и приемного корпуса 1, выполненного в виде полуоболочек, предусмотрены перемычки 8, служащие для направления газового потока. В приведенном здесь примере газовый поток по меньшей мере частично возвращается в область зажигания электродов рогового искрового разрядника.

Охлаждающая поверхность 7, выполненная в виде кожуха, имеет форму колпака.

Таким образом, помимо участков выведенных наружу штекерных или винтовых разъемов 4, 5, несущий и приемный корпус 1 со всех сторон окружен охлаждающей поверхностью, расположенной близко к корпусу и прилегающей к поверхности корпуса.

При этом охлаждающая поверхность или колпак 7 частично опирается своими внутренними сторонами на перемычки, выполненные на наружной поверхности соответствующей полуоболочки для направления газового потока.

В таком варианте осуществления достигается необходимая механическая устойчивость. С другой стороны, газовый поток продолжает двигаться беспрепятственно и может вступать в тесный контакт с охлаждающей поверхностью.

Кожух 7 или соответствующий колпак может быть соединен с соответствующими полуоболочками. Для этого предусмотрены сквозные отверстия 9 и 10 или 11 и 12, предназначенные для введения винтов или заклепок.

Охлаждающая поверхность, выполненная в виде кожуха, может содержать увеличивающее устойчивость выдавленные углубления 13.

В варианте осуществления, изображенном на фигурах 4-6, используется другой вариант охлаждающей поверхности, выполненной в виде кожуха. В примере, изображенном на фиг. 4-6, предложен металлический колпак 14.

Этот металлический колпак 14 содержит по одной крепежной лапке 15 на передней и задней стороне.

Кроме того, предусмотрена надвижная крышка 16.

Она выполнена с возможностью надвигания своей обращенной к торцу нижней областью на несущий и приемный корпус.

Из последовательности, изображенной на фиг. 4-6, видно, что надвижная крышка 16 накладывается на соответствующие крепежные лапки 15 колпака 14 своими клинообразными скосами 17 и дополнительно фиксирует их. Отверстия или углубления 20; 21 служат для соединения вышеупомянутых частей с силовым замыканием и получающегося, таким образом, их расположения.

Кроме того, в этом варианте осуществления предусмотрены перемычки 8, на которые может опираться охлаждающая поверхность 14, выполненная в виде колпака, не нарушая движения газового потока, возникающего после зажигания электрической дуги.

Если, как показано на фиг. 4-6, при изготовлении кожуха из металлического материала в виде колпака 14 сам материал является электропроводящим, то между несущим и приемным корпусом 1 и колпаком 14 укладывают промежуточный изоляционный слой 22, который может быть реализован, например, в виде U-образной обмотки.

Наружные стороны кожуха, помимо уже описанных выдавленных углублений, повышающих устойчивость, могут содержать рельеф для увеличения площади поверхности со стороны нагрева. Такой рельеф 23 показан на фиг. 4-6.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат - повышение надежности работы и уменьшение габаритов искрового разрядника. Искровой разрядник без вращательной симметрии содержит дугогасительную камеру и составной корпус из изоляционного материала, служащий несущим и приемным корпусом (1) для роговых электродов и дугогасительной камеры, и средства для направления газового потока, обусловленного электрической дугой. Корпус (1) из изоляционного материала разделен в плоскости, определяемой роговыми электродами, и содержит две полуоболочки, и выведенные на торцевой стороне штекерные или винтовые разъемы (4, 5). Корпус из изоляционного материала со всех сторон, исключая свободные участки выведенных наружу штекерных или винтовых разъемов (4, 5), окружен близкой к корпусу охлаждающей поверхностью (14), прилегающей к поверхности корпуса, причем охлаждающая поверхность (14) по меньшей мере частично опирается на перемычки (8), выполненные на наружной поверхности полуоболочек для направления газового потока. 9 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Искровой разрядник без вращательной симметрии, в частности роговой искровой разрядник, содержащий дугогасительную камеру и составной корпус из изоляционного материала, служащий несущим и приемным корпусом (1) для роговых электродов и дугогасительной камеры (2), а также средства для направления газового потока, обусловленного электрической дугой, причем корпус из изоляционного материала разделен в плоскости (3), определяемой роговыми электродами, и содержит две полуоболочки, и выведенные на торцевой стороне штекерные или винтовые разъемы,

отличающийся тем, что

корпус из изоляционного материала со всех сторон, исключая свободные участки выведенных наружу штекерных или винтовых разъемов (4; 5), окружен близкой к корпусу охлаждающей поверхностью (7; 14), прилегающей к поверхности корпуса, причем охлаждающая поверхность (7; 14) по меньшей мере частично опирается на перемычки (8), выполненные на наружной поверхности полуоболочек для направления газового потока.

2. Искровой разрядник без вращательной симметрии по п. 1, отличающийся тем, что охлаждающая поверхность (7; 14), выполненная в форме кожуха, соединена с полуоболочками.

3. Искровой разрядник без вращательной симметрии по п. 1 или 2, отличающийся тем, что охлаждающая поверхность (7; 14), выполненная в виде кожуха, содержит желобки или выдавленные углубления (13; 23), повышающие устойчивость.

4. Искровой разрядник без вращательной симметрии по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что кожух изготовлен из материала с хорошей теплопроводностью.

5. Искровой разрядник без вращательной симметрии по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что на обращенном к торцу конце выведенных наружу штекерных или винтовых разъемов (4; 5) на полуоболочки может быть надета надвижная крышка (16), которая по меньшей мере частично может быть наложена по меньшей мере на одну крепежную лапку (15), которая представляет собой составную часть кожуха.

6. Искровой разрядник без вращательной симметрии по п. 5, отличающийся тем, что в области перекрытия надвижной крышки (16), наложенной на крепежные лапки, выполнены отверстия или выемки (20; 21) для соединения с силовым замыканием.

7. Искровой разрядник без вращательной симметрии по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что при выполнении кожуха (14) из электропроводящего материала между наружными поверхностями полуоболочек и кожухом расположен изолирующий слой (22).

8. Искровой разрядник без вращательной симметрии по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что наружные стороны кожуха содержат рельефную структуру (23) для увеличения площади релевантной поверхности со стороны нагрева.

9. Искровой разрядник без вращательной симметрии по одному из пп. 5-8, отличающийся тем, что для облегчения наложения на крепежные лапки (15) надвижная крышка (16) содержит клинообразный скос (17).

10. Искровой разрядник без вращательной симметрии по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что кожух выполнен в виде надвижного колпака.