用于耐電弧開關設備通道的變形壓力環密封的制作方法
【專利說明】用于耐電弧開關設備通道的變形壓力環密封發明領域
[0001]本發明通常涉及電氣系統，以及更具體地，涉及用于保護兩個相鄰的通道部分之間的接頭的壓力環。
[0002]發明背景
[0003]耐電弧開關設備外殼被設計為承受內部電弧故障事件的作用。這類事件通常弓I起爆炸反應，導致猛烈的壓力波在外殼中向著排氣口行進并在外殼的結構組件上引起嚴重的機械應力和熱應力。
[0004]當前關于外殼的一個問題發生在相鄰的通道部分之間的凸緣連接。連接通常是凸緣對接接頭，其中，相鄰通道部分的各個凸緣被互相固定。為達到安全標準，需要結構完整性以便防止通過凸緣連接的壓力波的意外爆裂。例如，工業標準規定，在由于逸出的電弧產物的測試過程中，相對于外殼被放置在特定位置的指示器不會燃燒。IEEE標準C37.20.7，5.4.2段，指示器放置。該規定對連接在各個凸緣的模塊化通道擴展件來說，造成了重大的設計挑戰。
[0005]為了符合行業標準，當前的外殼利用添加結構組件和加固材料來強化，以限制凸緣連接的變形。然而，當前的外殼的缺點包括添加的材料的成本、組裝結構組件所增加的時間以及在強化的凸緣連接中開發非故意地允許壓力波和電弧產品逸出的扭折的可能性。
[0006]所需要的是接受凸緣連接的變形的耐電弧外殼。
[0007]發明概述
[0008]在本發明的實施中，用于中或高壓系統的電氣外殼組件包括有由對接接頭連接的兩個通道面板的通道室。通常，對接接頭被旋(或以其它方式固定)到通道面板的側凸緣。壓力環被旋在對接接頭的下面。當電弧故障發生時，電弧爆炸力量促使壓力波穿行通過通道室，使通道面板扭曲。壓力波傾向于搜尋通過對接接頭的意外的通氣路徑。然而，響應于壓力波，壓力環展開以吸收壓力波并填充對接接頭中的由通道面板扭曲引起的任何空隙。因此，壓力環阻止了排氣通過對接接頭的逸出并允許通道面板暫時順應由電弧故障引起的變形壓力。
[0009]在本發明的另一種實施中，電氣外殼組件包括具有第一面板的第一通道部分，該第一面板具有第一凸緣。第二通道部分與第一部分相鄰并具有第二面板，該第二面板具有第二凸緣。第二凸緣被固定在第一面板的第一凸緣上以在第一通道部分和第二通道部分之間形成凸緣對接接頭。第一部分和第二部分處于在外殼中的電弧故障事件期間壓力波通往排氣口行進的路徑中。壓力環被在內部固定在第一面板和第二面板中的至少一個面板并覆蓋凸緣對接接頭。響應于壓力波的峰值壓力，壓力環與第一面板和第二面板一起變形，該變形促使壓力環填充在凸緣對接接頭內由在電弧故障事件期間峰值壓力造成的空隙。
[0010]在本發明的另一個可選的實施中，電氣外殼組件包括具有由相應的頂部面板、底部面板、左側面板和右側面板形成的矩形輪廓的兩個相鄰的通道部分。第一通道部分和第二通道部分處于在電弧故障事件期間壓力波通往排氣口行進的路徑中。頂部對接接頭由兩個固定的頂部凸緣形成，頂部凸緣中的每一個被連接在相應的頂部面板上。底部對接接頭由兩個固定的底部凸緣形成，底部凸緣中的每一個被連接在相應的底部面板上。壓力環被安裝在通道部分內，且具有與通道部分的矩形輪廓匹配的矩形輪廓。壓力環被連接在頂部面板中的至少一個頂部面板上和底部面板中的至少一個底部面板，以覆蓋頂部對接接頭和底部對接接頭。響應于壓力波的峰值壓力，壓力環變形，該變形使得壓力環在電弧故障事件期間密封頂部對接接頭和底部對接接頭。
[0011]鑒于參考附圖所進行的對不同的實施方式和/或方面所進行的詳細描述，本發明的上述方面和其他方面及實施方式，對于本領域的普通技術人員來說將是明顯的，下面將提供附圖的簡要描述。
[0012]附圖簡述
[0013]參考下文結合附圖進行的詳細描述，可最好地理解本發明。
[0014]圖1是有分壓力環的兩個相鄰通道部分的分解圖。
[0015]圖2是圖1的分壓力環的透視圖。
[0016]圖3A是示出在電弧故障事件之前的現有技術的通道布置的立面圖。
[0017]圖3B是示出在電弧故障事件的峰值壓力期間圖3A中的通道布置的立面圖。
[0018]圖3C是示出在電弧故障事件的峰值壓力之后圖3A中的通道布置的立面圖。
[0019]圖4A是示出在電弧故障事件之前的具有壓力環的通道布置的立面圖。
[0020]圖4B是示出在電弧故障事件的峰值壓力期間圖4A中的通道布置的立面圖。
[0021]圖4C是示出在電弧故障事件的峰值壓力之后圖4A中的通道布置的立面圖。
[0022]圖5是示出具有全壓環的通道布置的透視圖。
[0023]圖6是示出圖5中的全壓環的透視圖。
[0024]所示實施方式的詳細描述
[0025]參考圖1，用于耐電弧外殼組件的外殼通道100，包括兩個相鄰的通道部分100a、10b0左通道部分10a具有頂部面板102a，頂部面板102a具有頂部凸緣104a，以及類似地，右通道部分10b具有頂部面板102b，頂部面板102b具有頂部凸緣104b。外殼通道100還包括一對側面板106a、106b和底部面板108a、108b。底部面板108a、108b包括相應的底部凸緣IlOaUlObo
[0026]在可選的實施方案中，諸如圖5和6中所示，?面板106a、106b中的每一個被可選地分隔為具有相應相鄰凸緣的兩個相鄰面板。換而言之，在可選的實施方案中，通道部分100a、10b中的每一個具有其自身的獨立的側面板。頂部面板102a、102b與底部面板108a、108b平行，并且側面板106a、106b互相平行。
[0027]外殼通道100的相鄰凸緣被互相固定以在左通道部分10a和右通道部分10b之間形成凸緣對接接頭。例如，當被組裝時，左通道部分10a的頂部凸緣104a被固定在右通道部分10b的頂部凸緣104b上以形成頂部凸緣對接接頭。可選地，墊圈(未示出)被插入在凸緣之間，以用于加強接頭的密封。
[0028]外殼通道100還包括被固定在頂部面板102a、102b以覆蓋頂部凸緣對接接頭的頂部壓力環112a。底部壓力環112b被固定在底部面板108a、108b以覆蓋相應的底部凸緣對接接頭。每一個壓力環112a、112b與相應的頂部面板102a、102b和底部面板108a、108b隔開。
[0029]可選地，外殼通道100包括在中心被安裝在頂部面板102a、102b和底部面板108a、108b之間的、并被定向為與側面板106a、106b平行的中心支架114。中心支撐114，例如，通過防止面板屈曲，而增加了頂部面板102a、102b和底部面板108a、108b的結構強度。
[0030]通道部分100a、100b的面板形成了在電弧故障事件期間壓力波沿X方向行進通過的路徑中的內部空間。壓力波從如開關設備處的電弧故障事件的起始點116行進至排氣口118。壓力波在壓力環112a、112b上的作用，在下面參考圖3A-4C進行更詳細的描述。
[0031]參考圖2，壓力環112是具有主平面120的板，主平面120具有連接孔122陣列。壓力環112與頂部壓力環和底部壓力環112a、112b相同，并被單獨描述以易于理解。安裝孔122被提供用于將壓力環112固定在頂部面板102a、102b (作為頂部壓力環112a)或底部面板108a、108b (作為底部壓力環112b)。
[0032]壓力環112還包括與主平面120垂直擴展的側壁124。在側壁124之間的中心位置的缺口 126使壓力環112的放置適應中心支撐114。側壁124造成在壓力環112和相應頂部或底部面板102a、102b、108a、108b之間的間隔。間隔是可選的特征，其允許在壓力環112的主平面120和相應頂部面板或底部面板102a、102b、108a、108b之間間隔。如在下面參考圖3A-4C的更詳細的討論，間隔部分地有助于吸收壓力波而不允許在凸緣對接接頭中、之間泄露。
[0033]壓力環112還包括從主平面120擴展開的一對托翼128。托翼128是可彎曲的，以用于連接到外殼通道100的相應的頂部面板、側面板、或底部面板。
[0034]參考圖3A-3C，時序被示出為，顯示壓力波在現有技術的外殼通道200的頂部凸緣對接接頭和底部凸緣對接接頭201a、201b上的作用。在圖3A中，不出了在由電弧故障事件引起的峰值壓力X之前的外殼通道200。因此，凸緣對接接頭201a、201b被顯示為完整的，其頂部和底部緊固件203a、203b在其被固定的位置。峰值壓力是由水平行進的并沿著外殼通道200的頂部面板和底部面板202a、202b、208a、208b之間的中軸行進的壓力波形成的。
[0035]在圖3B中，示出了在峰值壓力X期間(如50ms (毫秒)期間)的外殼通道200。峰值壓力X已經引起頂部凸緣對接接頭201a中的破裂，并且一些壓力X’通過破裂處逸出。給頂部凸緣對接接頭201a提供剛性增強的頂部緊固件203a已經從頂部凸緣對接接頭201a上被噴出。另外，破裂的接頭201a與在這個實施例中保留完整的底部凸緣對接接頭201b是非對稱相關的。逸出壓力X’是安全隱患，很可能引起火災并損壞附近的設備和人員。
[0036]在圖3C中，示出了峰值壓力X之后的外殼通道200。破裂的接頭201a保留在其所破裂的位置，其中外殼通道200具有嚴重的并且永久的變形。因此，由緊固件203a、203b提供的剛性連接已經無效。盡管底部凸緣對接接頭201b保留完整，但是剛性連接實際上適得其反，因為其幫助使頂部凸緣對接接頭201a破