專利名稱：真空絕緣開關裝置的真空排氣元件的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種設有真空排氣元件的真空絕緣開關裝置。
當降至10-4Torr以下時，真空開關的斷路性能將極劇下降。其真空壓力改變的原因包括由于出現裂紋而引起的真空泄漏，或者吸附在金屬·絕緣體上的氣體分子的釋放，以及氛圍氣體的穿透等。隨著真空開關的高電壓化而真空容器尺寸日益增大，不能忽視吸附氣體的釋放及氛圍氣體的穿透現象。
據日本特開昭51-130873號公報記載，雖然安裝了自真空容器一部分向外凸出的真空排氣元件，但因該元件被設置在了外加電壓的區域內，所以其電源內部需要增加絕緣變壓器，這樣便加大了裝置的外型尺寸。
本發明之目的在于提供一種體積小，和在保養和檢修時安全的真空絕緣開關裝置的真空排氣元件。
為達到前述目的，依據本發明的一個技術方案，提供一種在真空容器內配置了與一側電極接觸分離的另一側的電極，與兩電極相連的桿伸向真空容器外的真空絕緣開關裝置的真空排氣元件，真空排氣元件由如下部分組成自接地的真空容器的一部分向外凸出的突出部；配置在突出部外側的磁場發生裝置；以及與設置在突出部內的電極和吸氣劑相連的電源電路。
依據本發明的其它技術方案，真空排氣元件設有自真空容器的一部分向與另一側桿同方向凸出的突出部；配置在突出部外側的磁場發生裝置；與設置在突出部內的電極和吸氣劑相連接的電源電路。
依據本發明的又一個技術方案，真空排氣元件設有自真空容器的一部分向與另一側的桿同方向凸出的突出部；配置在突出部外側的磁場發生裝置；與設置在突出部內的電極和吸氣劑相連接的電源電路。該真空排氣元件的長度設計得比另一側桿的長度要短。
真空排氣元件可以相對應地配置在另一側桿的下方。
在真空排氣元件里，可將真空容器及電源電路接地。
在真空排氣元件里，可在真空容器與突出部之間設置絕緣物。
在真空排氣元件里，可以介以放電間隙用高壓側電極和低壓側電極構成設置在突出部內部的電極。
在真空排氣元件里，可在突出部內壁上設置吸氣劑層。
在真空排氣元件里，可在電源電路中接入絕緣電阻測量器。
圖1是作為本發明的實施例的絕緣真空裝置的剖視簡圖。
圖2是應用于圖1中的真空開關的放大簡圖。
圖3是安裝在應用于圖1及圖2中的真空開關上的真空排氣元件的側視剖視圖。
圖4是作為本發明的另一實施例的安裝在真空開關上的另外的真空排氣元件的側視剖視圖。
圖5表示安裝了本發明的真空排氣元件時的真空壓力變遷特性曲線。
圖6是安裝在作為本發明的另一實施例中的真空開關上的另外的真空排氣元件的側視剖視圖。
圖7是安裝在作為本發明另外的實施例的真空開關上的另一個排氣元件的側視剖視圖。
圖8是安裝在作為本發明另外的實施例的真空開關上的另一排氣元件的側視剖視圖。
圖9是安裝在作為本發明另外的實施例的真空開關上的另外的排氣元件的側視剖視圖。
圖10是安裝在作為本發明另外的實施例的真空開關上的另外的真空排氣元件的側視剖視圖。
圖11是安裝在作為本發明另外的實施例的真空開關上的另外的真空排氣元件的側剖面圖。
下面說明本發明的第1實施例。圖1是真空絕緣開關裝置的整體結構圖，圖2是真空開關1的詳細剖視圖。
下面參照圖1介紹真空絕緣開關裝置。示出了用操作機構25操作真空開關1的開關裝置。操作機構25的主要部分是斷路彈簧21。由分別設置的跳閘機構松開制動器23而產生驅動力，該驅動力通過旋轉軸22被傳遞給絕緣桿9，并使絕緣桿9沿上、下方向運動。從而打開或閉合固定電極5和可動電極6。
如圖2所示，在E接地的真空容器2的周圍安裝有套管3、4，構成真空開關1。而套管3、4被配置在真空容器2的垂直方向。通過讓可動電極6與配置在真空容器2內部的固定電極5的接觸與分離而實現接通與切斷。將桿5A固定在套管3上，并使桿5A與固定電極5相聯結。將桿6A固定在套管4上，桿6A通過撓性導體8與可動電極6相聯結。也就是說與固定電極5和可動電極6相連結的端桿5A和桿6A以相互垂直的方向自真空容器2內伸向外邊，并穿過套管3、4。
在本實施例的空空閥1中，電流沿著路徑桿5A→固定電極5→可動電極6→撓性導體8→桿6A流動。可動電極6和絕緣桿9通過波紋管10被固定在真空容器2上，絕緣桿9的前端與操作機構25成機械方式聯接。電弧屏蔽板11防止斷路時的電弧使真空容器2與桿5A之間出現電短路，以避免出現短路事故。
真空容器2的側面裝有與套管4同向的真空排氣元件30。下面參照圖3介紹真空排氣元件30的詳細結構。真空排氣元件30由如下部分構成與在真空容器2的側面一部分所形成的套管4同向凸出的由金屬容器構成的突出部33；連通設置在突出部33上的真空容器內外的電極32；與電極32相連接的電源電路34；設置在與電極32相對應的突出部內的與突出部33具有相同電位的吸氣劑38；在配置在突出部33外側的鐵芯上繞有線圈繞組36的磁場發生裝置35。為保證電路的絕緣，在電極32與突出部33之間設有絕緣部31，不過也可將絕緣部設置在電極32的某局部。電源電路34中接有直流電源43。此外，圖3中所采用的是直流電源43，不過也可采用交流·正脈沖發生電路進行替代。圖3中的線圈繞組36也可采用圖4所示的環狀永久磁鐵37，磁鐵的極性NS可任意設定。電源電路在E處接地。
接著介紹真空排氣元件30的工作原理。
將直流電壓施加于電源電路34。此時，由突出部33內壁放出的電子e，在電場E和由線圈36所產生的外加磁場B的作用下，產生洛倫茲力，并環繞電極32四周做旋轉運動。此時，旋轉的電子e將使容器內殘留的氣體碰撞電離，使殘留氣體變為陽離子Z，由與突出部33處于同一電位的吸氣劑吸收。
綜上所述，依照本發明，由于陽離子Z高速地被吸引到與突出部33處于同一電位的吸氣劑38旁，所以與單純設置了吸氣劑相比，其排氣效率大大提高，真空變劣不易發展，并增加了控制真空變劣的可靠性，其結果，能提供一種安全性能高的真空絕緣開關裝置。此外，既可常時施加外加電壓，也可以只在保養·檢修時施加。有關后者的真空壓力變化曲線如圖5所示。圖中的「電壓施加」表示保養和檢修時的狀態。
下面介紹有關本發明的效果。在本發明中，由于真空容器2以及電源電路34被接地E，故其電位始終為零電位，真空排氣元件30與現有技術的真空排氣元件相比，不需要考慮了高電壓時的絕緣耐壓性，由于可采用普通的絕緣耐壓，所以與現有技術的真空排氣元件相比較，不僅可使本發明的真空排氣元件30小型化，而且在保養檢修時即使操作人員接觸到真空容器2及真空排氣元件30也是安全的。
另一方面，本發明的真空排氣元件30的結構如下與兩電極相聯的桿5A和桿6A以相互垂直的方向延伸至真空容器外側；在真空容器的部分區域，以與另一側的桿6A同方向地突出突出部33；突出部33的外側配置有磁場發生裝置35；突出部內設置有電極32及吸氣劑38；電極32連通真空容器內外，并與電源電路相連接電源電路34的另一端則與與突出部33處于同一電位的吸氣劑38相連接。
在本實施例中，套管4的下側配置有真空排氣元件30，盡管塵埃等易積存在套管4上，但卻難以堆積在真空排氣元件30上，故無須對真空排氣元件30進行頻繁清掃。
另外，由于與套管4相比縮短了真空排氣元件30的長度，在制造或裝配時搬運車接觸的場合，較長的套管4首先碰撞進行保護，因而真空排氣元件30不容易破損。也可以說是由于接地E并將真空排氣元件30小型化，結果可配置在套管4的下方。另一方面，由于真空容器2及真空排氣元件30接地E，故在保養、檢修時操作者即使接觸到真空排氣元件30也是安全的。
(實施例2)下面參照圖6就本發明的第2實施例進行說明。本實施例的工作原理與圖3所說明的相同。但其區別在于在突出部的內壁上設置涂有吸氣材料例如鈦或者鋯等的吸氣劑層38，其效果與實施例1相同，并且還擴大了吸氣劑層38的范圍，增加了陽離子Z的捕獲面積；另外，用吸氣劑材料構成突出部33，或者在突出部33內壁上貼上由吸氣劑材料制成的薄膜也具有同等效果。
(實施例3)下面參照圖7就本發明的第3實施例作說明。為了在圖3中說明的真空排氣元件30與真空容器2之間實施電絕緣，本實施例在真空容器2與突出部33之間的一部分上設置絕緣物39。這樣，在本實施例中，即使一旦發生了短路現象，外部電源電路中也不會有大電流通過，這樣不僅可確保真空排氣元件30、直流電源43等以及設備的安全和保養或檢修時操作者的安全，同時也提高了開關裝置的可靠性。
(實施例4)下面參照圖8介紹本發明的第4實施例。本實施例的工作原理與圖3中所做的說明相同。其不同點在于金屬容器的開口部15比真空排氣元件30的突出部33要小，或者通過在開口部設置與突出部33同電位的導電體，使將要進入真空容器內的電子被排斥，這樣，在提高了電離效率的同時，也可以避免真空容器內絕緣性的惡化。此外，通過在開口部15處設置與突出部同電位的柵極，既可使電子不流入到真空容器內，還可以抑制工作初期的射濺的影響。
(實施例5)下面參照圖9說明本發明的第5實施例。本實施例的工作原理與用圖3所作的說明相同。不同處是在突出部33及吸氣劑38與絕緣部31之間設置了金屬化面45，其作用是將該金屬化面45作為電子發射源來積極利用。本實施例之優點是可以局部加強電場的強度。
(實施例6)下面參照圖10介紹本發明的第6實施例。本實施例中，由絕緣部31進行絕緣、并且介以放電間隙60配置的高壓側電極32與低壓側電極(吸氣劑)38之間施加高電壓，一旦開始放電便會產生電離氣體。據此，可提高配置在電極附近的吸氣劑38的附著效率。
(實施例7)下面參照圖11介紹本發明的第7實施例。本實施例的工作原理與用圖3所做的說明相同。在本實施例中，把作為絕緣電阻測定器的高阻計41作為直流電源43用于電源電路中。產生施加給真空排氣元件30的直流電壓。高阻計41是一種對絕緣物施加數千伏的直流電壓，檢測消耗的電流，測定兆歐級電阻值的輕便檢測器，也是高電壓設備的保養者·管理者常備的一種檢測器。
綜上所述，依據本發明，通過將內部具有電子發生源的突出部與接地的真空容器相連，并將與突出部同電位的吸氣劑配置在其內部，與以往的將吸氣劑材料配置在真空開關內的方式相比，由于可將陽離子快速吸引到與突出部同電位的吸氣劑處，故排氣效果大大提高。其結果，可以提供一種增加了防止真空惡化的可靠性，并且壽命長且安全性高的真空絕緣開關裝置。
本發明中，由于真空容器及電源電路接地，保持為零電位，所以真空排氣元件不需要考慮了高電壓時的絕緣耐壓性能，即使是普通的絕緣耐壓也是可以的，所以可使真空排氣元件小型化，同時，在保養檢修時即使接觸真空排氣元件也是安全的。
此外，由于在覆蓋有絕緣材料的另一側桿的下方配置了真空排氣元件，塵土等雖易積存在套管上，但卻難以積存在真空排氣元件上，因此無須頻繁地對真空排氣元件進行清掃，另外，因真空排氣元件的長度比覆蓋有絕緣體的另一側桿要短，故在制造時或設置時的搬運車接觸的場合，較長的套管首先碰撞進行保護，因而真空排氣元件不容易破損。
權利要求
1．一種真空絕緣開關裝置的真空排氣元件，所述真空絕緣開關裝置在真空器內部配置有與一側電極接觸分離的另一側的電極，連接該兩電極的桿伸出真空容器外，其特征在于，該真空排氣元件包括自接地真空容器的一部分向外部凸出的突出部；配置在突出部外側的磁場發生裝置以及與設置在突出部內的電極和吸氣劑相連的電源電路。
2．一種真空絕緣開關裝置的真空排氣元件，所述真空絕緣開關裝置在真空器內部對應配置與一側電極接觸分離的另一側的電極，連接該兩電極的桿從相互垂直的方向上伸出真空容器，其特征在于它包括自真空容器的一部分向與另一側桿同方向凸出的突出部；配置在突出部外側的磁場發生裝置；以及與設置在突出部內的電極和吸氣劑相連接的電源電路。
3．一種真空絕緣開關裝置的真空排氣元件，所述真空絕緣開關裝置在真空容器內對應設置了與一側電極接觸分離的另一側的電極，連接兩電極的桿在相互垂直的方向上伸出真空容器，其特征在于它包括自真空容器的一部分向與另一側桿同方向凸出的突出部；設置在突出部外側的磁場發生裝置；以及與設置在突出部內的電極和吸氣劑相連的電源電路，該真空排氣元件的長度比另一側的桿的長度要短。
4．一種真空絕緣開關裝置的真空排氣元件，所述真空絕緣開關裝置在真空容器內對應設置與一側電極相接觸或相分離的另一側的電極，連接兩電極的桿在相互垂直的方向上伸出真空容器，其特征在于它包括自真空容器一部分向與另一側桿同方向凸出的突出部；設置在突出部外側的磁場發生裝置；以及與設置在突出部內的電極和吸氣劑相連的電源電路，在另一側桿的下方對應配置真空排氣元件。
5．如權利要求2～4中的任意一項所述的真空絕緣開關裝置的真空排氣元件，其特征在于真空容器以及電源電路接地。
6．如權利要求1～3中的任意一項所述的真空絕緣開關裝置的真空排氣元件，其特征在于在真空容器與突出部之間裝有絕緣物。
7．如權利要求1～3中的任意一項所述的真空絕緣開關裝置的真空排氣元件，其特征在于用高壓側電極和低壓側電極介以放電間隙構成放置在突出部內的電極。
8．如權利要求1～7中的任意一項所述的真空絕緣開關裝置的真空排氣元件，其特征在于在突出部的內壁上設置吸氣劑層。
9．如權利要求1～8中的任意一項所記述的真空絕緣開關裝置的真空排氣元件，其特征在于在電源電路中接入絕緣電阻測量器。
全文摘要
一種真空絕緣開關裝置的真空排氣元件。其真空容器2以及電源電路34接地,由于為零電位,真空排氣元件30無須實施考慮了高電壓時的絕緣耐壓,即使是普通的絕緣耐壓也是可以的,不僅使真空排氣元件30小型化,而且在進行保養和檢修時即使操作者觸摸真空容器2及真空排氣元件30也可確保安全性。
文檔編號H01H33/66GK1305209SQ0013703
公開日2001年7月25日 申請日期2000年9月30日 優先權日1999年10月7日
發明者辻雅薰, 森田步, 谷水徹, 兒島克典, 石川雄一, 四元善治 申請人:株式會社日立制作所