專利名稱：氣體消電離裝置及配備該裝置的滅弧室的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣體消電離裝置，特別是用來裝在帶有模壓外殼的多極低壓斷路器滅弧室出口孔區(qū)的氣體消電離裝置，以及裝有這種裝置的滅弧室。
眾所周知的裝置包括細(xì)網(wǎng)眼的金屬篩或金屬屏，主要是鋼制的并安放在斷路器滅弧室出口孔內(nèi)。中斷時(shí)滅弧室內(nèi)產(chǎn)生的電離氣體穿過起防火保護(hù)屏作用的篩子排入外界環(huán)境，但是人們已注意到該氣體從消弧室中排出時(shí)仍然處于高度電離狀態(tài)。
為了用冷卻電離氣體的辦法使氣體消除電離，已經(jīng)有過其它的消電離裝置，主要是由一些具有偏置開口的屏組成的迷宮和一反射篩等，但是，這種裝置尺寸大，不能緊湊地用于模壓外殼式斷路器的滅弧室上。
歐洲專利EP 0,022,708描述的消電離裝置是以銅為基料的燒結(jié)圓球組成的多孔屏。電離氣體從球之間的縫隙排入外部環(huán)境。這種結(jié)構(gòu)緊湊的裝置能使從高中斷能力的滅弧室排出的電離氣體比較有效地得以冷卻。
本發(fā)明提出一種改進(jìn)的、結(jié)構(gòu)緊湊的消電離裝置，它能更有效地使排放到外界環(huán)境的電離氣體冷卻，從而減弱外部現(xiàn)象。
本裝置要裝在高中斷能力的滅弧室內(nèi)，并具有與滅弧室中產(chǎn)生的電弧能相適應(yīng)的結(jié)構(gòu)。
為此，本發(fā)明的目的是提供一種氣體消電離裝置，它有一主要裝在低壓斷路器滅弧室出口孔附近的多孔屏，以使斷路器中斷后觸點(diǎn)分離產(chǎn)生的電離氣體冷卻。此裝置的特征在于，上述多孔屏至少包括一層叫做棱紋平布的編織物，它是由互相平行且隔開的直線形金屬細(xì)絲和波流浪形金屬細(xì)絲緊密編織的交叉織構(gòu)組成。該波浪形金屬絲與直線形金屬絲成垂直延伸且在連續(xù)排列的至少一根直線金屬絲的上面和下面交替穿過。
根據(jù)本發(fā)明一具體特征，上述編織物是用耐腐蝕金屬材料制造的，如不銹鋼或鎳。
根據(jù)一具體實(shí)施例，各編織物包括供氣體流通的三角形網(wǎng)眼，每個(gè)網(wǎng)眼由一根直金屬細(xì)絲和彼此在編織物中平面相切的兩根波浪形金屬細(xì)絲圍合而成。
根據(jù)一具體實(shí)施例，至少有一層上述編織物的波浪形金屬絲兩根兩根地排列，同時(shí)交替地穿過一根直線金屬絲的上面和下面。因此，當(dāng)一根波浪形金屬絲在直金屬絲上面通過時(shí)，另一根在同一直金屬絲下面通過。
根據(jù)另一具體實(shí)施例，至少有一種上述的編織物，其波浪形金屬絲交替通過兩根直金屬絲的上面和下面，每次通過時(shí)，相對(duì)上一根波浪形金屬絲隔開一根直金屬絲，而使波浪形金屬絲成鱗狀。
波浪形金屬絲是緯絲比較有利。
根據(jù)另一特點(diǎn)，波浪形金屬絲的直徑小于直金屬絲的直徑。
根據(jù)另一特點(diǎn)，至少兩塊網(wǎng)眼大小不同的編織物疊合起來。
比較有利的做法是，由三塊編織物疊合起來，且它們的網(wǎng)眼大小逐漸變化，網(wǎng)眼最大的編織物叫第一編織物，氣體首先穿過它。
最好是，上述第一編織物的波浪形金屬絲和直金屬絲直徑大于0.5mm，且公稱孔徑大于400μm，而最末一塊編織物的公稱孔徑小于200μm。
本發(fā)明的目的也是要實(shí)現(xiàn)帶有絕緣模壓外殼的多極低壓斷路器的滅弧室，其每極由下列部分組成一對(duì)可分離的靜、動(dòng)觸點(diǎn)，動(dòng)觸點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，對(duì)觸點(diǎn)分離時(shí)兩觸點(diǎn)間引起的電弧進(jìn)行冷卻的金屬板，裝在滅弧室外殼出口處的電離氣體出口孔和一消電離裝置。該電離裝置采用上述單個(gè)的或幾種特性，且布置在出口孔附近以冷卻通向外界環(huán)境的電離氣體。
根據(jù)一具體特點(diǎn)，此滅弧室至少還有一塊絕熱材料做的多孔屏，它被放在上述的冷卻板末端和多孔屏之間。
根據(jù)另一特點(diǎn)，滅弧室還有多孔板或加強(qiáng)板，它們被放在此多孔屏兩側(cè)以提高其抗壓力波的機(jī)械性能。
本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)通過以下結(jié)合附圖進(jìn)行的詳細(xì)說明將變得更清楚，這些附圖僅作為例子給出，其中，
圖1是本發(fā)明的模壓外殼式斷路器滅弧室局部剖開的縱剖視圖；圖2、2a、2b分別是根據(jù)本發(fā)明一具體實(shí)施例的叫做緯線棱紋平布的編織物的俯視圖、橫截面圖和側(cè)視圖；圖3、3a、3b分別是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的叫做交叉緯線棱紋平布的編織物的俯視圖、橫截面圖和側(cè)視圖；圖4、4a、4b分別是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的叫做均勻纏繞棱紋平布的編織物的俯視圖、橫截面圖和側(cè)視圖；圖5、5a、5b分別是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的叫做交叉纏繞棱紋平布的編織物的俯視圖、橫截面圖和側(cè)視圖；圖6是均勻纏繞棱紋平布編織物的一根直緯線和兩根相鄰波浪形繞線的局部透視簡圖；圖7和8分別是氣流通過兩層和四層疊合棱紋平布編織物的路徑示意圖；圖9、10、11分別示出均勻纏繞棱紋平布編織物、交叉纏繞棱紋平布編織物和高孔隙率的均勻纏繞棱紋平布編織物的兩三角形網(wǎng)眼的局部橫截面示意圖。
圖1中可看到低壓多極斷路器Dr，它的外殼由模壓絕緣材料制造，其中還有一手動(dòng)操作桿。此斷路器Dr每極有一滅弧室1，位于外殼B的下部小室內(nèi)。
各滅弧室1包括一對(duì)可分開的觸點(diǎn)2、3和一組冷卻板4，該板上的V形缺口與跳閘后斷路器觸點(diǎn)分開產(chǎn)生的電弧方向相交叉。靜觸點(diǎn)2由U形針狀導(dǎo)體5支撐，該U形針狀導(dǎo)體置于外殼B的中間隔墻6上并與外部的連接片7彼此電連接。金屬隔離件8夾在導(dǎo)體5兩針的分支之間，它帶有起隔離作用的延伸端9。動(dòng)觸點(diǎn)3與接觸臂10牢牢相連，接觸臂10與所有電極公有的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(圖上未示)的樞軸相聯(lián)。一辮狀連接條11將接觸臂10的另一端與各極的熱和電磁脫扣件連接起來(圖上未示出)。外殼B下部小室的橫向端壁上有孔12，作為每一滅弧室1排出口處電離氣體的出口。
根據(jù)本發(fā)明，氣體消電離裝置(用符號(hào)R表示)裝在出口孔12內(nèi)，通過在滅弧室1出口處對(duì)高溫氣體進(jìn)行有效的冷卻使電離氣體的外觀表現(xiàn)減弱。每一消電離裝置包括由幾層叫做棱紋平布的金屬編織物T并列放置而形成的多孔屏E，并要和冷卻板4配合工作。
這些棱紋平布編織物T按通常方式構(gòu)成，即由彼此平行但隔開的直金屬絲15與波浪形金屬絲16相互交叉緊密編織而成，波浪形金屬絲16交替地在一根或幾根連續(xù)的直金屬絲15的上面和下面穿過且沿與直金屬絲15垂直的方向延伸。
這些棱紋平布編織物T可有不同的結(jié)構(gòu)，舉例說，均勻纏繞棱紋結(jié)構(gòu)或交叉纏繞棱紋結(jié)構(gòu)。根據(jù)圖2、4和6表示的均勻纏繞結(jié)構(gòu)，編織物T是由平行的直金屬絲15和波浪形金屬絲16組成，波浪形絲16交替地穿過連續(xù)排列的直金屬絲15的上面和下面，一次穿過一根直金屬絲15，每次穿過時(shí)相對(duì)上一根波浪形金屬絲錯(cuò)開一根直金屬絲。這就是說，兩根相鄰的波浪形金屬絲16分別穿過同一根直金屬絲15的上面和下面。
根據(jù)圖3和圖5所示交叉纏繞棱紋結(jié)構(gòu)，每塊編織物T由直金屬絲15和波浪形金屬絲16構(gòu)成，每根波浪形金屬絲16交替地一次穿過二根直金屬絲15的上面和下面，并與上一根波浪形金屬絲16錯(cuò)開一根直金屬絲15，波浪形金屬絲16呈互相交叉形。
定義棱紋結(jié)構(gòu)的參數(shù)主要是直金屬絲15和波浪形金屬絲16的直徑、各直金屬絲15的間距(節(jié)距)和公稱孔徑或網(wǎng)眼間隙，此孔徑相當(dāng)于圖9、10、11中與構(gòu)成網(wǎng)眼的金屬絲16a、16b相切的小球S的直徑。波浪形金屬絲16的直徑d小于直金屬絲15的直徑D比較有利。這樣織造能使網(wǎng)眼遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于構(gòu)成編織物的金屬絲15、16的直徑D和d。
由幾層上述的編織物T互相疊合形成各孔屏E是有利的(最好2至5層)。這些并列放置的編織物T的網(wǎng)眼是逐漸變化的。孔徑最大的編織物，也即金屬絲最粗的編織物T放在氣體最先通過的那一層。因此這第一層編織物必須具備作為過濾電離氣體的第一元件所需的高溫機(jī)械強(qiáng)度，而最后一元件具有對(duì)電離氣體進(jìn)行最大限度冷卻所必須的最小孔徑。為此，第一層金屬絲(波浪形的和直線形的)的直徑d、D都要大于0.5mm，且公稱孔徑大于400μm，而最后一層編織物的公稱孔徑小于200μm。
此外應(yīng)當(dāng)指出，公稱孔徑逐漸縮小可很好地控制滅弧室的壓力上升。
從圖1可看到，由絕熱材料制作的附加擋板17最好放在滅弧室1的出口區(qū)，根據(jù)本發(fā)明，它放在冷卻板4的端部和多孔屏E之間的間隙內(nèi)。
貼著多孔屏E的絕熱擋板17上有規(guī)則并非常好地確定了孔眼以使氣體通過。擋板17的目的是防止電弧在過濾層的金屬元件上形成渦流。
還應(yīng)指出，孔板或加強(qiáng)板(圖上未示)可裝到多孔屏E的兩側(cè)。這兩塊多孔板能使來到的氣體發(fā)生擾動(dòng)，并提高組件的機(jī)械強(qiáng)度以承受切斷短路電流引起的壓力波。
于是在操作時(shí)，當(dāng)滅弧室1內(nèi)發(fā)生電弧中斷時(shí)，電離氣體通過絕熱擋板17經(jīng)多孔屏E得到有效冷卻。
事實(shí)上電離氣體穿過不同編織物層上的網(wǎng)眼M。各網(wǎng)眼M，不管其編織結(jié)構(gòu)是均勻纏繞的還是交叉纏繞的棱紋組織，都如圖9至11中所見到那樣由一根直金屬絲15和在編織物中平面內(nèi)彼此相切的二根波浪形金屬絲16而組成。電離氣體流經(jīng)這些橫截面最小的通道且其方向和流速都被極大擾動(dòng)。參看圖7和圖8可觀察到在均勻纏繞的和交叉纏繞的棱紋結(jié)構(gòu)編織物中的氣體流道。氣體和多孔屏E的金屬絲15、16之間發(fā)生熱交換，因而通過冷卻而得以提高去電離的效果。應(yīng)當(dāng)指出，編織物T必須保持一定孔隙度，以使氣體能流過，從而限制裝置中的過壓。因此，必須在排氣截面和熱交換表面之間尋求折衷方案。
與傳統(tǒng)的方眼金屬編織物相比，本發(fā)明的編織物的網(wǎng)眼孔能做得比金屬絲直徑小很多。因而能夠在同一過濾裝置中把優(yōu)異的高溫機(jī)械強(qiáng)度和冷卻所需的大換熱面積結(jié)合起來。
應(yīng)當(dāng)注意，可以設(shè)計(jì)一種如圖11所示的高孔隙率的棱紋平布編織物，其中最細(xì)的金屬絲20的直徑要比與構(gòu)成網(wǎng)眼M的金屬絲相切的圓球S的直徑小。
制造金屬絲的材料可以是任何導(dǎo)熱、耐腐蝕的金屬材料，如不銹鋼和鎳。
編織物重疊層數(shù)因滅弧室中產(chǎn)生的電弧能量而異，例如，200KJ的能量用4層。
自然，本發(fā)明不局限于上面給出的作為例子的實(shí)施例。
相反，本發(fā)明包括在其實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)一切與所述裝置技術(shù)上相當(dāng)?shù)难b置和它們的組合。
權(quán)利要求
1.一種氣體消電離裝置，它包括一多孔屏，所述多孔屏布置在低壓斷路器滅弧室出口孔附近以冷卻在斷路器跳閘后觸點(diǎn)分離所產(chǎn)生的電離氣體，其特征在于，所述多孔屏(E)由至少一層叫做棱紋平布的編織物(T)組成，該編織物(T)包括互相平行且隔開的直線金屬絲(15)和波浪形金屬絲(16)緊密編織而成的交叉結(jié)構(gòu)，而所述波浪形金屬絲(16)沿垂直于所述直線形金屬絲(15)的方向延伸，且在連續(xù)排列的至少一根直線金屬絲(15)的上面和下面交替穿過。
2.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述編織物(T)由耐腐蝕金屬材料制造的，如不銹鋼或鎳。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述每塊編織物(T)的網(wǎng)眼(M)是三角形的，用于氣體通過，每一網(wǎng)眼由一根直金屬絲(15)和在編織物(T)的中平面彼此相切的兩根波浪形金屬絲(16)所確定。
4.按照上述任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，至少一塊所述編織物(T)的波浪形金屬絲(16)交替在一根直金屬絲(15)的上面和下面通過，并兩根一組使得在一根波浪形金屬絲(16)通過直線金屬絲(15)上面的同時(shí)，另一根波浪形絲(16)在同一根直金屬絲(15)下面通過。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一條所述的裝置，其特征在于，至少有一塊所述編織物(T)的波浪形金屬絲(16)交替地同時(shí)在兩根直金屬絲(15)的上面和下面通過，并每次相對(duì)上一根波浪形金屬絲(16)錯(cuò)開一根直金屬絲(15)，且波浪形金屬絲(16)呈鱗狀構(gòu)造。
6.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述波浪形金屬絲(16)作成緯絲。
7.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述波浪形金屬絲(16)的直徑小于直線金屬絲(15)的直徑。
8.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述裝置至少有兩層重疊的、網(wǎng)眼大小不同的編織物(T)。
9.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述裝置至少有三塊重疊的編織物(T)，它們的網(wǎng)眼大小逐次改變，網(wǎng)眼最大的編織物(T)叫做第一編織物，且最先通過氣體。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述第一編織物(T)的波浪形金屬絲(16)和直線形金屬絲(15)的直徑大于0.5mm，公稱孔徑大于400μm，而最末一層編織物的公稱孔徑小于200μm。
11.一種用于帶有模壓外殼的多極低壓斷路器的滅弧室，所述各極包括一對(duì)可分離的靜、動(dòng)觸點(diǎn)(2，3)，動(dòng)觸點(diǎn)(2)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，對(duì)觸點(diǎn)(2、3)分開時(shí)產(chǎn)生的電弧進(jìn)行冷卻的金屬板(4)，位于滅弧室(1)外殼(B)出口處的電離氣體出口孔(12)，及一按上述任一權(quán)利要求并裝在所述出口孔(12)附近對(duì)排到外界環(huán)境的電離氣體進(jìn)行冷卻的消電離裝置(R)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的滅弧室，其特征在于，所述滅弧室至少還有一附加的絕熱材料制成的多孔板(17)，該多孔板(17)裝在上述冷卻板(4)末端和多孔板(E)之間。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的滅弧室，其特征在于，所述滅弧室(1)還有放在多孔屏(E)兩側(cè)的多孔板或加強(qiáng)板以提高抗壓力波的機(jī)械性能。
全文摘要
一種氣體消電離裝置及一種裝備,本裝置的模壓外殼式多極低壓斷電器的滅弧室。消電離裝置包括由一層或多層金屬編織物(T)組成的一多孔屏(E)。每層編織物(T)由互相平行且隔開的直金屬絲(15)和波浪形金屬絲(16)緊密交叉編織而成。波浪形金屬絲(16)與直線金屬絲(15)垂直且交替地在連續(xù)排列的至少一根直金屬絲(15)的上面和下面通過。該裝置最好包括至少三層疊在一起的、網(wǎng)孔逐漸變化的編織物(T)。
文檔編號(hào)H01H9/30GK1169581SQ9710558
公開日1998年1月7日 申請(qǐng)日期1997年6月19日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月28日
發(fā)明者馬克·里瓦爾, 克里斯托夫·基林德杰恩, 伊薇斯·克萊利, 瑟奇·博南特 申請(qǐng)人:施耐德電器公司