БЛОК ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ, СОДЕРЖАЩИЙ ФИЛЬТРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2023 года по МПК H02M1/00 H01H9/34 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к блоку электрического переключения, содержащему фильтрующее устройство.

Уровень техники

В области распределения электроэнергии известно использование электромеханических блоков электрического переключения, таких как низковольтные многополюсные прерыватели цепи, способные прерывать электрический ток высокой интенсивности (например, токи, большие или равные 630 ампер).

Эти блоки, как правило, содержат фильтры, предназначенные для охлаждения гасящих газов, образующихся во время прерывания электрического тока. Например, эти фильтры встроены в дугогасительные камеры блока. Это позволяет очищать гасящие газы перед их удалением из блока во избежание повреждения окружающих установок.

Кроме того, гасящие газы при нагревании становятся, как правило, электропроводными. В случае, если они выходят из блока без фильтрации или охлаждения, они могут представлять опасность поражения электрическим током для окружающих электрических установок.

Такие блоки были удовлетворительными в течение продолжительного времени. Однако потребности рынка привели к разработке блоков переключения с повышенной производительностью и более высокими значениями тока.

В связи с этим, уровни энергии, задействованные во время переключения тока, намного превышают те, которые используются в известных блоках, поэтому известные фильтры не позволяют должным образом охлаждать гасящие газы, в частности, из-за увеличения давления и температуры гасящих газов.

Таким образом, существует потребность в устройствах для фильтрации гасящих газов, имеющих улучшенные рабочие характеристики.

Сущность изобретения

Один аспект изобретения относится к блоку электрического переключения, содержащему кожух и множество дугогасительных камер, сформированных внутри кожуха, причем каждая дугогасительная камера содержит отверстие для выпуска газа, выходящее наружу кожуха, при этом блок электрического переключения характеризуется тем, что он содержит фильтрующее устройство, расположенное снаружи кожуха и содержащее:

- множество впускных отверстий, расположенных в нижней части фильтрующего устройства, причем каждое впускное отверстие выполнено с возможностью взаимодействия по текучей среде с одним из упомянутых отверстий для выпуска газа;

- выпускное отверстие, расположенное в боковой части фильтрующего устройства;

- общую внутреннюю камеру, в которой впускные отверстия связаны по текучей среде с выпускным отверстием;

- фильтр, расположенный внутри внутренней камеры между впускными отверстиями и выпускным отверстием.

Благодаря изобретению производительность фильтрующего устройства повышена по сравнению с известными фильтрами, встроенными в дугогасительные камеры. В частности, давление гасящих газов, выходящих из выпускных отверстий, лучше сбалансировано благодаря общей внутренней камере. Расположение фильтра в камере и боковое расположение выпускного отверстия продолжаются по пути, по которому следуют потоки газа, что повышает эффективность фильтра. Боковое расположение выпускного отверстия также позволяет сориентировать выходящий газовый поток в направлении определенной зоны окружающего пространства блока, в частности, чтобы избежать ударов по соседним блокам, примыкающим к блоку переключения, неконтролируемым образом. Внутренняя конструкция фильтрующего устройства упрощается, в частности, за счет того, что оно расположено снаружи кожуха блока переключения.

Согласно предпочтительным, но не обязательным аспектам, такой блок электрического переключения может включать в себя один или несколько из следующих признаков, приведенных отдельно или в любой технически допустимой комбинации:

- фильтр имеет плоскую форму и наклонен внутрь внутренней камеры;

- фильтр продолжается в продольном направлении от первого конца, контактирующего с первой боковой частью фильтрующего устройства, до второго конца, контактирующего с противоположной боковой частью, в которой сформировано выпускное отверстие, причем второй конец расположен под выпускным отверстием;

- угол наклона фильтра больше или равен 15°;

- фильтр содержит один или несколько слоев фильтрующего материала, такого как пористый материал, или тканая металлическая сетка или металлическая пена;

- соотношение между, с одной стороны, сечением выпускного отверстия и, с другой стороны, общим сечением впускных отверстий больше или равно 0,5 и предпочтительно больше или равно 1;

- фильтрующее устройство содержит крепежные устройства для крепления фильтрующего устройства к кожуху блока;

- блок переключения содержит шасси, ограничивающее приемный объем, в который вставляется кожух с возможностью съема, и фильтрующее устройство прикреплено к шасси, обращенному к приемному объему;

- фильтрующее устройство имеет удлиненную форму, продолжающуюся по существу вдоль продольной оси, такую как по существу прямоугольная форма или по существу цилиндрическая форма;

- фильтрующее устройство содержит корпус, изготовленный из электроизоляционного материала.

Краткое описание чертежей

Настоящее изобретение будет более понятным, и его другие преимущества станут более очевидными в свете последующего описания одного варианта осуществления блока электрического переключения, приведенного исключительно в качестве примера и со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг. 1 - схематичное представление блока электрического переключения, содержащего фильтрующее устройство в соответствии с вариантами осуществления изобретения;

фиг. 2 - схематичное представление фильтрующего устройства в соответствии с вариантами осуществления изобретения;

фиг. 3 - схематичное представление фильтрующего устройства по фиг. 2 в другой ориентации;

фиг. 4 - схематичное представление фильтрующего устройства по фиг. 2 на виде в разрезе.

Подробное описание изобретения

На фиг. 1 показан вариант осуществления блока 2 электрического переключения, такого как прерыватель цепи низкого напряжения. Например, блок 2 представляет собой воздушный прерыватель цепи или прерыватель цепи в литом кожухе.

Однако эти примеры необязательно являются ограничивающими и, в качестве альтернативы, варианты осуществления настоящего изобретения применимы к другим типам блока электрического переключения, таким как переключатели, или, в более общем смысле, к любому низковольтному блоку электрического переключения с разделяемыми электрическими контактами.

В этом примере номинальное значение прерывателя цепи (заданный ток In) больше или равно 630 ампер.

Предпочтительно, блок 2 представляет собой многополюсное устройство. В показанном примере блок 2 содержит три полюса для того, чтобы иметь возможность прерывать трехфазный электрический ток. В качестве альтернативы, количество полюсов может быть разным, например равным четырем.

Блок 2 содержит кожух 4 и множество дугогасительных камер, сформированных внутри кожуха 4.

Согласно примерам, которые необязательно являются ограничивающими, кожух 4 выполнен из электроизоляционного материала, такого как термореактивный пластик или термопластик.

Согласно нескольким вариантам осуществления кожух 4 разделен на несколько полюсных отсеков, каждый из которых содержит дугогасительную камеру и пару разделяемых электрических контактов, связанных с фазой электрического тока и соединенных с соединительными клеммами блока 2.

Каждая дугогасительная камера выполнена с возможностью гашения электрической дуги, которая может возникать между электрическими контактами при их размыкании, когда блок 2 переключается в электрически разомкнутое состояние.

Например, каждая дугогасительная камера содержит средство для гашения дуги, такое как пакет металлических пластин, предназначенных для разделения электрической дуги.

Каждая дугогасительная камера также содержит отверстие 10 для выпуска газа, которое открывается наружу кожуха 4. Каждое отверстие 10 для выпуска позволяет выводить наружу, из кожуха 4, гасящие газы, образующиеся в дугогасительной камере при возникновении электрической дуги.

На практике, остальную часть кожуха 4 предпочтительно герметизируют по отношению к гасящим газам, и полюсные отсеки разделяют герметичным образом друг от друга с тем, чтобы гасящие газы могли нормально выходить из кожуха 4 только путем прохождения через отверстия 10 для выпуска.

Например, отверстия 10 для выпуска выполнены в верхней части кожуха 4. Согласно одному примеру, приведенному в иллюстративных целях, когда кожух 4 по существу имеет форму плитки с прямоугольным основанием, отверстия 10 для выпуска могут быть расположены в верхней части кожуха 4.

Блок 2 также содержит фильтрующее устройство 8, называемое также фильтрующим картриджем, выполненным с возможностью фильтрации гасящих газов, выходящих из кожуха 4, в частности, для охлаждения и дезактивации этих гасящих газов перед их сбросом в окружающее пространство блока 2.

Фильтрующее устройство 8 предпочтительно позиционируется снаружи кожуха 4 и связано с отверстиями 10 для выпуска.

В примере, показанном на фиг. 1, блок 2 представляет собой несъемный прерыватель цепи, содержащий съемную часть, образованную кожухом 4, и шасси 6, которое ограничивает приемный объем, в который вставляется кожух 4 с возможностью съема. Например, шасси 6 предназначено для установки в электрическом распределительном щите. Кожух 4 выполнен с возможностью разъемной вставки в или снятия с шасси 6 за счет поступательного движения. Электрические разъемы, встроенные в шасси 6 и расположенные позади кожуха 4, устанавливают электрическое соединение между клеммами блока 2 и электрическим распределительным щитом, когда кожух 4 вставляется в шасси 6.

Предпочтительно, фильтрующее устройство 8 крепится к шасси 6, обращенному к принимаемому объему, например, в верхней части шасси 6, таким образом, чтобы свисать и контактировать с отверстиями 10 для выпуска в случае, когда подвижная часть 4 вставляется в шасси 6.

Например, как показано на фиг. 1, шасси 6 содержит две боковые стенки, расположенные вертикально по обе стороны от приемного объема, и фильтрующее устройство 8 прикрепляется перпендикулярно к этим двум боковым стенкам выше приемного объема.

Однако блок 2 необязательно является несъемным. В частности, согласно вариантам, которые не были проиллюстрированы, шасси 6 опущено, и блок 2 выполнен таким образом, чтобы кожух 4 можно было монтировать непосредственно в электрическом распределительном щите. Варианты осуществления фильтрующего устройства 8, описанного ниже, могут быть перенесены на такие блоки 2.

Примерное фильтрующее устройство 8 показано на фиг. 2, 3 и 4.

Фильтрующее устройство 8 содержит полый корпус, ограниченный внешними стенками.

Например, корпус выполнен из электрически изолирующего материала, такого как термореактивный пластик.

В показанном примере поз. X8 представляет собой продольную ось фильтрующего устройства 8.

Согласно примерам фильтрующее устройство 8 имеет удлиненную форму, продолжающуюся по существу вдоль продольной оси Х8.

Например, фильтрующее устройство 8 может иметь по существу прямоугольную форму, как это проиллюстрировано в примере, или же, согласно одному варианту среди других, может иметь по существу цилиндрическую форму.

В показанном примере фильтрующее устройство 8 содержит верхнюю часть 20 и нижнюю часть 22, а также первую боковую концевую часть 24 и вторую боковую концевую часть 26, которые обращены друг к другу вдоль продольной оси X8.

В тех случаях, когда фильтрующее устройство 8 имеет прямоугольную форму, или, в более общем случае, прямолинейную форму, упомянутые части 20, 22, 24 и 26 могут иметь форму по существу плоских поверхностей. В показанном примере боковые поверхности 24 и 26 перпендикулярны продольной оси Х8.

Фильтрующее устройство 8 содержит множество впускных отверстий 28, расположенных в нижней части 22.

Каждое впускное отверстие 28 выполнено с возможностью взаимодействия по текучей среде с одним из упомянутых отверстий 10 для выпуска, выполненных в кожухе 4 блока 2, в частности, для того, чтобы гасящие газы, выходящие из отверстий 10 для выпуска, поступали в фильтрующее устройство 8.

Следует понимать, что количество впускных отверстий 28 адаптируется в зависимости от количества отверстий 10 для выпуска и, следовательно, зависит от количества полюсов блока 2. В показанном примере, фильтрующее устройство 8 содержит три впускных отверстия 28, каждое из которых предназначено для взаимодействия с одним из выпускных отверстий 10.

Используемый в данном документе термин «связанный» означает, что впускное отверстие 28 выровнено и находится в контакте с отверстием 10 для выпуска для того, чтобы обеспечить возможность проникновения гасящего газа в фильтрующее устройство 8 при одновременном ограничении утечек газа наружу из кожуха 4 и фильтрующего устройства 8.

Предпочтительно, когда фильтрующее устройство 8 связано с кожухом 4, нижняя часть 22 обращена к верхней части кожуха 4, в котором расположены отверстия 10 для выпуска. Впускные отверстия 28 совмещены с отверстиями 10 для выпуска или даже предпочтительно находятся в контакте с отверстиями 10 для выпуска.

Предпочтительно, чтобы размеры впускных отверстий 28 были аналогичными размерам отверстий 10 для выпуска.

Фильтрующее устройство 8 также содержит выпускное отверстие 36, размещенное на одной из боковых частей, например, на второй боковой части 26.

Это выпускное отверстие 36 связано по текучей среде с впускными отверстиями 28 через общую внутреннюю камеру фильтрующего устройства 8, обозначенную поз.V8 на фиг. 4. Например, камера V8 ограничена стенками корпуса фильтрующего устройства 8.

Предпочтительно, чтобы фильтрующее устройство 8 было выполнено таким образом, чтобы гасящие газы после их поступления в фильтрующее устройство 8 могли выходить из него только через выпускное отверстие 36. В частности, другая боковая часть 24 является предпочтительно свободной от выпускных отверстий.

Согласно предпочтительным вариантам осуществления соотношение между, с одной стороны, сечением выпускного отверстия 36 и, с другой стороны, общим сечением впускных отверстий 28 больше или равно 0,5 или предпочтительно больше или равно 1.

Согласно примерам выпускное отверстие 36 может быть разделено на множество отверстий с различными формами, размерами или расположениями.

В примере, показанном на фиг. 4, выпускное отверстие 36 продолжается на участке корпуса фильтрующего устройства 8, которое содержит два круглых отверстия 30 и основное отверстие 32 прямоугольного сечения. Например, отверстия 30 расположены в продолжении выпускного отверстия 36. Отверстие 32 находится ниже отверстия 30 в конце изогнутого участка, начинающегося на фильтрующем устройстве 8. Эта конфигурация необязательно является ограничивающей и, в качестве варианта, можно использовать другие конфигурации.

Опционально, впускные отверстия 28 могут быть попарно разделены нижними стенками 34, которые выступают в камеру V8 из стенки корпуса, в котором выполнены отверстия 28. Однако эти нижние стенки 34 не продолжаются до стенки верхней части 20, чтобы не изолировать полностью одно или несколько отверстий 28 от остальной части камеры V8. В данном документе снова возможны другие конфигурации. Можно даже исключить нижние стенки 34.

Фильтрующее устройство 8 дополнительно содержит фильтр 40, расположенный внутри внутренней камеры между впускными отверстиями 28 и выпускным отверстием 36.

В частности, фильтр 40 предпочтительно занимает все продольное сечение камеры V8, поэтому гасящий газ, поступающий через отверстие 28, должен проходить через фильтр 40 для того, чтобы достичь выпускного отверстия 36.

Предпочтительно, фильтр 40 имеет плоскую форму.

Согласно вариантам осуществления фильтр 40 наклонен внутрь камеры V8.

Например, фильтр 40 содержит первый продольный конец 42 и второй продольный конец 44, между которыми продолжается фильтр 40 в продольном направлении. Первый конец 42 находится в контакте с внутренней стенкой боковой части 24. Второй конец 44 находится в контакте с внутренней стенкой противоположной боковой части 26 ниже выпускного отверстия 36. Конец 42 находится выше конца 44. В качестве альтернативы, второй конец 44 может быть проложен в нижней части выпускного отверстия 36.

Другими словами, фильтр 40 продолжается по существу вдоль продольной оси X8 с наклоном вниз от боковой части 24 к боковой части 26.

Например, угол наклона фильтра 40 относительно горизонтальной плоскости больше или равен 15° и предпочтительно больше или равен 25°. В показанном примере продольная ось Х8 выровнена в горизонтальном направлении.

Предпочтительно, нижние стенки 34 не продолжаются до фильтра 40 и не находятся в контакте с фильтром 40 для того, чтобы обеспечить обмен газа между различными объемами, которые выходят из каждого отверстия 28. Другими словами, верхний конец нижних стенок 34 поддерживается на ненулевом расстоянии от нижней поверхности фильтра 40, как это хорошо видно на фиг. 4.

Однако возможны и другие конфигурации, в которых нижние стенки 34 могут находиться в контакте с фильтром 40.

Согласно вариантам осуществления фильтр 40 содержит пакет плоских или по существу плоских слоев.

Предпочтительно, фильтр 40 выполнен из фильтрующего материала, такого как пористый материал, или тканая металлическая сетка или металлическая пена, или из любого другого подходящего материала. Например, тканые металлические сетки представляют собой металлические ткани типа репса. Металлическая пена может быть никелевой пеной.

Когда фильтр 40 содержит несколько наложенных друг на друга слоев, упомянутые слои могут быть выполнены из любого из этих материалов. Такие слои предпочтительно имеют по существу равную площадь поверхности.

В соответствии с конкретным примером, приведенным посредством необязательно ограничивающего примера, фильтр 40 содержит тканую металлическую сетку со слоем металлической пены, выполненной из никеля. Толщина слоя металлической пены может составлять от 0,3 мм до 1 см и, например, может быть равна 5 мм.

Согласно примерным вариантам осуществления фильтр 40 может быть прикреплен к внутренним стенкам фильтрующего устройства 8 или к углублениям в фильтрующем устройстве 8, либо путем приклеивания, сварки, или посредством крепежных устройств, таких как винты, болты или заклепки.

Согласно опциональным примерам фильтрующее устройство 8 может содержать крепежные устройства, которые не показаны, для прикрепления фильтрующего устройства к кожуху 4 блока 2. Например, крепежные устройства могут включать в себя один или несколько крючков, например, деформируемых крючков или откидывающихся крючков, или одно или несколько крепежных приспособлений, таких как винты или болты.

Такие крепежные элементы могут быть опущены, когда прерыватель цепи 2 является несъемным, и фильтрующее устройство 8 монтируется на шасси 6, так как фильтрующее устройство 8 в дальнейшем не нужно монтировать на кожух 4.

Согласно различным аспектам настоящего изобретения производительность фильтрующего устройства 8 повышается по сравнению с известными блоками, в которых фильтры встроены непосредственно в кожух блока, и каждый из которых связан с одной дугогасительной камерой.

В частности, благодаря камере V8 давление гасящих газов, выходящих из выпускных отверстий 10, лучше уравновешивается перед тем, как упомянутые газы проходят через фильтр 40. Затем фильтрующее устройство 8 имеет тенденцию лучше противостоять волне давления гасящего газа, когда гасящие газы выходят из отверстий 10 для выпуска.

Таким образом, благодаря этой способности поглощать волну давления, можно создать простое соединение между кожухом 4 и фильтрующим устройством 8 без обязательного использования сложных крепежных средств, направленных на создание совершенного уплотнения между отверстиями 10 для выпуска и впускными отверстиями 28.

Расположение фильтра 40 в камере V8 и боковое расположение выпускного отверстия 36 продолжаются по пути, по которому следуют газовые потоки, тем самым повышая эффективность работы фильтра 40.

Боковое расположение выпускного отверстия 36 также позволяет ориентировать выходящий газовый поток в направлении определенной области окружающего пространства блока, в частности, чтобы избежать попадания этого газового потока в соседние блоки, примыкающие к блоку переключения неконтролируемым образом.

Внутренняя конструкция фильтрующего устройства 8 упрощается, в частности, за счет того, что она расположена снаружи кожуха 4 блока 2.

Варианты осуществления и варианты, рассмотренные выше, могут быть объединены друг с другом для создания новых вариантов осуществления.

Изобретение относится к блоку электрического переключения. Технический результат заключается в обеспечении фильтрации и охлаждения гасящих газов. Блок электрического переключения содержит кожух и множество дугогасительных камер, сформированных внутри кожуха, причем каждая дугогасительная камера содержит отверстие для выпуска газа наружу кожуха. Блок содержит фильтрующее устройство (8), расположенное снаружи кожуха и содержащее: множество впускных отверстий (28), расположенных в нижней части (22) фильтрующего устройства, каждое из которых выполнено с возможностью взаимодействия по текучей среде с одним из упомянутых отверстий для выпуска газа; выпускное отверстие (36), расположенное на боковой части (26) фильтрующего устройства; общую внутреннюю камеру (V8), в которой выполнены впускные отверстия, связанные по текучей среде с выпускным отверстием; фильтр (40), имеющий плоскую форму, расположенный внутри внутренней камеры между впускными отверстиями и выпускным отверстием, и наклоненный внутрь. 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Блок (2) электрического переключения, содержащий кожух (4) и множество дугогасительных камер, сформированных внутри кожуха, причем каждая дугогасительная камера содержит отверстие (10) для выпуска газа, открывающееся наружу кожуха, при этом блок (2) электрического переключения отличается тем, что он содержит фильтрующее устройство (8), расположенное снаружи кожуха и содержащее:

- множество впускных отверстий (28), расположенных в нижней части (22) фильтрующего устройства, причем каждое впускное отверстие (28) выполнено с возможностью взаимодействия по текучей среде с одним из упомянутых отверстий (10) для выпуска газа;

- выпускное отверстие (36), расположенное в боковой части (26) фильтрующего устройства (8);

- общую внутреннюю камеру (V8), в которой выполнены впускные отверстия (28), связанные по текучей среде с выпускным отверстием (36);

- фильтр (40), расположенный внутри внутренней камеры между впускными отверстиями (28) и выпускным отверстием (36),

причем фильтр (40) занимает все продольное сечение камеры (V8), чтобы гасящий газ, поступающий через впускное отверстие (28), проходил через фильтр (40) для того, чтобы достичь выпускного отверстия (36), при этом фильтр (40) имеет плоскую форму и наклонен внутрь внутренней камеры (V8).

2. Блок по п. 1, в котором фильтр (40) продолжается в продольном направлении от первого конца (42), контактирующего с первой боковой частью (24) фильтрующего устройства (8), до второго конца (44), контактирующего с противоположной боковой частью (26), в которой сформировано выпускное отверстие (36), причем второй конец расположен ниже выпускного отверстия.

3. Блок по п. 1 или 2, в котором угол наклона фильтра (40) больше или равен 15°.

4. Блок по любому из предыдущих пунктов, в котором фильтр (40) содержит один или несколько слоев фильтрующего материала, такого как пористый материал или тканая металлическая сетка, или металлическая пена.

5. Блок по любому из предыдущих пунктов, в котором соотношение между, с одной стороны, сечением выпускного отверстия (30, 32, 36) и, с другой стороны, общим сечением впускных отверстий (28) больше или равно 0,5 и предпочтительно больше или равно 1.

6. Блок по любому из предыдущих пунктов, в котором фильтрующее устройство (8) содержит крепежные устройства для крепления фильтрующего устройства к кожуху (4) блока (2).

7. Блок по любому из пп. 1-4, причем блок (2) переключения содержит шасси (6), ограничивающее приемный объем, в который вставляется кожух (4) с возможностью съема, и при этом фильтрующее устройство (8) прикреплено к шасси (6), обращенному к приемному объему.

8. Блок по любому из предыдущих пунктов, в котором фильтрующее устройство (8) имеет удлиненную форму, проходящую по существу вдоль продольной оси (Х8), такую как по существу прямоугольная форма или по существу цилиндрическая форма.

9. Блок по любому из предыдущих пунктов, в котором фильтрующее устройство (8) содержит корпус, выполненный из электроизоляционного материала.