專利名稱：用于限制罐內部壓力的裝置以及包括該裝置的電保護設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于限制在容納電保護設備的罐的絕緣外殼內部的壓力的裝置，包括膜，在所述外殼內部出現內部電弧故障的時候，所述外殼內部引起超出特定值的突然的壓力增加，所述膜能夠產生通過外殼的壁的通道，由于壓力增加的影響，該通道使得能夠直接釋放當內部故障發生時所產生的離子。
本發明更特別地涉及釋放包含斷開和接地裝置的絕緣罐內部的內部電弧的壓力的膜的爆裂。該膜必須在操作溫度和壓力，或者制造商所宣稱的溫度和壓力下正確地操作，并且特別地執行特定功能。
背景技術：
不得不確保在極端條件下，電、測定體積和測定比重的緊密性，存在低以及非分散爆裂壓力等級以及足夠的移除橫截面以移除由內部電弧產生的熱氣體，因此限定所達到的過壓力等級，且最終確保爆裂破裂得以控制并且不會導致損壞罐，其將有不再執行保持相位(phase)的結果。已知用于制造膜的幾種技術。其能夠從金屬(例如在金屬罐上)或者非金屬制成的附加膜，以及形成罐的一體部分并產生弱化區域的膜因此已知。在金屬罐上使用附加金屬膜的解決方案使得獲得良好的膜的破裂等級，但是在從環氧樹脂制成的罐上實施是非常困難的。另一個解決方案在于使用在環氧樹脂罐上一體的環氧樹脂膜。在這種類型的解決方案中，破裂的傳播是不受控的，并且在壓力變化中所涉及的參數的數目使得這些解決方案極大地偏差(制造條件和參數，模具磨損，各種類型的情況的內部電弧，根據故障電流其存在上述所有不同的動態特性)。實際上，在后者的實施例中，在膜和它固定在其中的壁之間的連接的位置處的曲率半徑的值被選擇在0和Imm之間以在間隔中獲得必需的應力集中。然而已知，這些應力集中根據半徑指數地降低，對于直角是無窮大的，如從Imm稍微地減少，該減少是不明顯的或者超過4_的半徑甚至是O。因此，在0和Imm之間的曲率半徑導致應力集中的大的變化，其可以導致斷裂閾值的大的變化。這導致了限制了所需要的預先警告，至于模具的磨損被考慮以保證半徑的精確值。此外，當半徑是小的時候，在該區域中的模具缺陷也可以具有大的增加效應，其也增加了偏差。一個已知的解決該問題的解決方案已經得以執行在制造期間檢測所有罐，以為了檢查模具的磨損沒有導致快速地增加破裂壓力的底部半徑的足夠的變化，其導致了高模具檢查和維護成本。
發明內容
本發明解決了這些問題并提出壓力限制裝置，其能夠更好地控制將要出現的破裂的傳播以為了確保沒有損害發生在罐中以及相位得以保持。
該裝置也使得影響破裂壓力的參數極大地減少且要具有充分地大的移除橫截面積以從內部電弧的離子移除氣體。為了該目的，本發明的目標是提供一種上述種類的限制裝置，該裝置的特征在于所述膜基本上是橢圓形的并且具有包括最大曲率半徑和最小曲率半徑之間的比率在1.2和I. 8之間的比率,這使得能夠獲得對應于兩個最大應力集中點的所述膜的兩個斷裂點，因此導致了沿著該橢圓形從這兩個斷裂點的所述應力的漸進降低分布。由于在壓力下的氣體的影響，破裂會因此自然地從膜的內部傳播至膜的外部，以及接著或同時沿著從破裂開始的兩個點開始的連接線自然地傳播。根據特定的特征，該膜包括凸緣，經由該凸緣所述膜被連接至外殼，以及膜的厚度和凸緣的厚度之間的比率被包括在3和6之間，從而使得在膜和凸緣之間的連接線的位置處形成應力集中。 該應力集中使得能夠獲得低斷裂壓力值，并且還導致了該值的低偏差。根據一個特定的特征，最大半徑是大約125mm,而最小半徑是大約80mm。根據另一個特征，圍繞膜的凸緣具有大約24_的厚度，而膜具有大約4_的厚度。根據另一個特征，在膜和凸緣之間的連接線具有最小曲率半徑1mm。根據另一個特征，上述的膜和凸緣以與如上述的絕緣外殼相同的材料模制。根據另一個特征，通過所有圍繞膜設置的固定裝置，罐被固定在中等電壓機柜的結構上，以使得該膜僅由罐內的壓力變化而被機械加壓。后者的特征使得膜相對于它的環境變化被隔離。本發明的進一步的目標是提供電保護設備，包括接地裝置，所述設備被容納在絕緣外殼中，所述外殼包括壓力限制裝置，該壓力限制裝置包括上述的單獨的特征或其組合。
從接下來參照僅以示例的目的給出的附圖的接下來的詳細說明，本發明的其它優點和特征將變得更加清楚明顯，在附圖中圖I是根據本發明的裝備有壓力限制裝置的容納中等電壓電保護裝置的罐的透視圖；圖2是限制裝置的正面；以及圖3是所述罐的軸向橫截面的部分視圖。
具體實施例方式在圖I中，示出了包括接地裝置的諸如電開關的電保護設備的罐I。該設備在壓力下被容置在絕緣外殼2中，其裝備有根據本發明的壓力限制裝置3，該限制裝置包括膜4，其設計成形成弱化區域，該弱化區域被設計為當內部電弧故障發生在外殼2內部產生突然的壓力增加時在外殼自身之前屈服。根據本發明的特別的實施例，在該說明的實施例形式下，該罐1，在它的端部的Ia處，包括6_的減少厚度的壁5，在該壁上設置有橢圓體形的凸緣6，其與所述壁模制并具有大約6倍于所述減少厚度的壁的厚度，S卩，在該特別的實施例中，大約24_。該凸緣6由內表面6a和外表面6b限定，內表面6a位于與外殼的中心軸相同的一側上,經由外表面6b,通過肋條6c凸緣6被直接結合至外殼，肋條6c結合該外表面6b至圍繞凸緣6且具有對應于凸緣厚度的厚度的外殼6d的一部分。由凸緣6圍繞的該部分壁構成上述膜。包括在膜4的厚度和凸緣的厚度之間在3和6之間的比率因此使得在該凸緣和該膜之間的連接線7的位置處能夠獲得應力集中。如圖2所示，膜是橢圓的形式，在該實施例中其最大的半徑Rl大致為125mm，而其最小的半徑R2大致為80mm，由此，在兩個半徑的值之間的比率是I. 56。半徑比率使得破裂的傳播能夠從兩個最大的應力點A、B獲得，該兩個最大的應力點A、B對應于箭頭的開始(圖2)，在對應于箭頭端部的最小應力點C、D的方向上。因此，通過在凸緣內部的膜的橢圓部分的最大半徑Rl和最小半徑R2之間包括在I. 2和I. 8之間的比率，兩個斷裂或者最大應力點A、B以及呈現沿著矩形單調的應力減少的分布得以獲得，其使得能夠確保沿著連接線的對破裂傳播的良好控制。
兩個破裂起點A、B實際上出現在使用矩形膜所獲得的兩個最大應力點處，由凸緣6制成的具有更大厚度的帶的相同形狀使得沿著膜的周長具有減少的應力集中，因此使得破裂的傳播能夠全部沿著該周長，導致了在凸緣6內部所獲得的對應于膜的表面的足夠的移除橫截面。罐I通過全部圍繞膜4設置的固定裝置8被固定在中等電壓配電柜(未示出)的結構上，以使得該膜僅由在罐內部的壓力變化被加壓。該膜以這種方式進一步相對于它的環境隔離。因此，由于通過本發明所獲得應力集中，它不再需要在連接線7的位置處選擇包括在0和Imm之間的曲率半徑R3，其之前保證了大應力集中，但是產生了上述的缺陷。來自于該選擇的壓力上的偏差得以相當大地被減少。曲率半徑大約或者等于1_，超過這一數值應力稍微減少，因此應當是被優先選擇的。因此，利用本發明，通過對承受壓力的膜的表面以及膜的厚度的選擇以及通過將連接半徑的尺寸設定為超過Imm的數值的事實，保證了低破裂壓力等級，連接半徑使得它能夠在壓力等級上具有小的影響，這保證了壓力等級值的某種穩定性。本發明的優點主要是作為膜厚度的單個影響參數，該膜厚度在模具中是可調節的，這與現有技術所推薦的不同，現有技術在于使得在連接線的位置處的曲率半徑小于1_以促進破裂，該參數具有非常高的影響系數以及因此對偏差和模具的磨損以及對能夠發生在它的使用壽命過程中的任何其它類型的缺陷有非常大的敏感性。獲得低破裂壓力使得能夠在用于電弧斷裂氣體管道架的金屬板的厚度上實現增益，導致在成本和重量上的節約。根據本發明，壓力限制裝置已經因此獲得，借助于此，諸如底部半徑的影響參數能夠被極大地減少且可以具有對破裂傳播的良好控制，從而確保對于罐沒有損害發生且相位得以保持，而同時保證了大的移除橫截面。本發明因此使得兩個問題能夠被解決，S卩，其破裂值的分散必須被減少至最小以及沿著弱化區域的破裂傳播。實際上，如果破裂離開了該周邊，存在整個罐的破裂危險。本發明本質上沒有以任何方式限制至所說明和所示出的實施例，其僅為了示例的目的而給出。相反，本發明延伸至包括所述裝置和所述裝置的組合的所有技術等同物，如果其根據本發明的精神得以執行的話。
權利要求
1.一種用于限制在容納電保護設備的罐的絕緣外殼內部中的壓力的裝置，所述裝置包括膜，在所述外殼內部出現內部電弧故障的時候，在所述殼體內部引起超出特定值的突然的壓力增加，所述膜能夠產生通過所述外殼的壁的通道，由于壓力增加的影響，該通道使得能夠直接釋放當內部故障發生時所產生的離子，其特征在于該膜(4)是基本上橢圓形的并且具有在最大曲率半徑Rl和最小曲率半徑R2之間的包括在I. 2和I. 8之間的比率，這使得能夠獲得對應于兩個最大應力集中點的所述膜(4)的兩個斷裂點A、B，因此導致了沿著該橢圓形從這兩個斷裂點的應力的漸進降低分布。
2.根據權利要求I所述的壓力限制裝置，其特征在于該膜⑷包括凸緣(6)，經由所述凸緣(6)所述膜(4)被連接至外殼(2)，以及在所述膜(4)的厚度和所述凸緣(6)的厚度之間的比率被包括在3和6之間，以使得在所述膜(4)和所述凸緣(6)之間的連接線(7)的位置處形成應力集中。
3.根據權利要求I或2所述的壓力限制裝置，其特征在于所述最大半徑Rl是大約125mm,而所述最小半徑R2是大約80mm。
4.根據權利要求I至3其中之一所述的壓力限制裝置，其特征在于圍繞所述膜(4)的所述凸緣(6)具有大約24_的厚度,而所述膜(4)具有大約4_的厚度。
5.根據權利要求I至4其中之一所述的壓力限制裝置，其特征在于在所述膜(4)和所述凸緣(6)之間的所述連接線(7)具有Imm的最小曲率半徑R3。
6.根據前述權利要求任何其中一項所述的壓力限制裝置，其特征在于上述的膜(4)和凸緣(6)與上述絕緣外殼(2) —同模制。
7.根據前述權利要求任何其中一項所述的壓力限制裝置，其特征在于通過所有圍繞所述膜(4)設置的固定裝置(8)，所述罐(I)被固定在中等電壓機柜的結構上，以使得該膜(4)僅由所述罐(I)內的壓力變化而被機械加壓。
8.一種電保護設備，包括接地裝置，所述設備被容納在絕緣外殼(2)中，其特征在于所述外殼(2)包括根據前述任一權利要求所述的壓力限制裝置(3)。
全文摘要
本發明涉及一種用于限制在容置電保護設備的罐的絕緣外殼內部的壓力的裝置，所述裝置包括膜(4)，在所述外殼內部出現內部電弧故障的時候，在所述殼體內部引起超出特定值的突然的壓力增加，所述膜能夠產生通過所述外殼的壁的通道，由于壓力增加的影響，該通道使得能夠直接釋放當內部故障發生時所產生的離子。該裝置的特征在于該膜(4)是基本的橢圓形并且具有包括在最大曲率半徑R1和最小曲率半徑R2之間的，在1.2和1.8之間的比率，這使得對應于兩個最大應力集中點的所述膜(4)的兩個斷裂點A、B能夠獲得，因此導致了沿著該橢圓形從這兩個斷裂點A、B的應力的漸進降低分布。
文檔編號H02B13/025GK102751665SQ20121012087
公開日2012年10月24日 申請日期2012年4月23日 優先權日2011年4月22日
發明者A.赫農, J.赫雷洛斯, J-C.莫雷斯科, M.亞當斯 申請人:施耐德電器工業公司