專利名稱：帶環狀絕緣子的真空開關室的制作方法
技術領域：
本發明涉及電氣構件領域并可應用于真空開關室的結構設計，它的外殼有兩個帽狀金屬件和一個環狀絕緣子并因此用于低壓范圍的開關目的。
在此類型的一種公知的真空開關室中，有兩個帽狀銅制的金屬件，其中之一構成固定不動的和可沿軸向運動的觸頭的真正的開關室，它們在管狀壁的端部分別借助對接釬焊與環狀絕級子真空密封地連接。為了能用此已知的真空開關室在軸向和徑向尺寸盡可能小的情況下可靠接通在50至100KA范圍內的短路電流，波紋管的一端緊鄰著可運動觸頭釬焊在其接觸柱上并被環狀絕緣子同心地圍繞；在可運動觸頭底部的一個帽狀保護屏防止波紋管受電負荷。此開關管沒有特別的屏蔽裝置用于保護由環狀絕緣子構成的內部絕緣段，因為環狀絕緣子設計得比較寬的端面背對觸點區。這種公知真空開關室的電流接線頭如常見的那樣設計為接線柱，它們沿軸向穿過相關的帽狀金屬件。此外，兩個觸頭設計為罐形觸頭；然而也注意到其他公知的觸頭形式(DE4422316A1)。另一種公知的觸頭形式例如提供具有特別扁平的板狀接觸電極的所謂螺旋觸頭(Spiralkontakte，英文名稱為spiral petal contacts)，它們設有從外周邊向內延伸的槽。這些槽可分別由一個直線段和一個穿過接觸面的孔組成(EP0532513B1)。
已知真空開關管作為低壓接觸器的開關元件，其中，波紋管構成外殼外表面的一部分并在這里一方面與可運動的接觸柱的電流接線頭釬焊，另一方面在端面與一短的管狀絕緣子真空密封地釬焊(DE3709585C2)。在這種情況下此波紋管既與絕緣子也與運動接觸柱的電流接線頭通過對接釬焊連接(DE19510850C1)。
此外在用于中壓目的的真空開關管方面已公知圍繞開關段的隔離屏設有一個由同樣材料(CrCu合金)組成的襯墊(US4553007A)。此外，已知真空開關用于直流電解電池的分路運行，它們在開關電壓約4伏時應接通約4000A電流，以及其中圓柱形觸頭設有平面導電端板，以便能使開關與電連接母線電連接(DE2944286A)。
本發明從具有權利要求1前序部分所述特征的真空開關室(DE4422316A1)出發要達到的目的是，進一步縮小已公知真空開關室的結構尺寸并與此同時提高斷流容量。
本發明為達到此目的，將兩個觸頭的電流接線頭設計為平板，它們分別構成兩個帽狀金屬件之一的底部；此外，波紋管構成配屬于運動觸頭的那個帽狀金屬件的壁；以及，最后，其端部與固定觸頭的板狀電流接線頭釬焊的管狀件構成另一個帽狀金屬件的壁。
真空開關室的這種設計導致扁平的結構形式和與傳統的真空開關管相比明顯縮短的結構長度。在這里尤其是電流接線頭的設計對此作出了貢獻，即用平板的形式替代了迄今通用的圓柱形銷柱，在這種情況下此平板同時構成了本身圓柱形的開關室的端蓋。這種新型真空開關室扁平的結構形式還可以更進一步突出，只要將觸頭設計為螺旋觸頭，尤其是扁平的螺旋觸頭。此外，采用螺旋觸頭導致更好地引弧，其結果是有更高的斷流容量。例如在采用直徑約90mm的扁平螺旋觸頭時可接通短路電流約達130KA。與螺旋觸頭的直徑無關，建議在可運動的觸頭與配屬的供電柱之間設一盤狀阻汽板，它例如用一種鉻鎳鋼制成，以及對于斷流容量小的真空開關室必要時它可用來機械地增強其厚度減小了的可運動的螺旋觸頭。
真空開關室的這種新型設計還允許固定觸頭直接與配屬的板狀電流接線頭連接，以及對于可運動的觸頭允許使用大直徑的接線柱，由此保證最佳散熱。這種總體上緊湊的結構形式省去了用于運動觸頭的接線柱特殊的導向裝置，迄今在電源開關用的真空開關管中往往為此使用一個塑料套筒。因此，真空開關室允許較高的熱負荷。
此外，這種新型的真空開關室結構，允許除環狀絕緣子外的所有零件設計為自動定心的，所以所有零件可在唯一的一道工序(密封釬焊)中在不使用昂貴和復雜的釬焊模的條件下互相釬焊。在這里建議固定觸頭通過一短的定心接管與板狀電流接線頭連接，以及，可運動的觸頭通過接觸柱與配屬的板狀電流接線頭定心地連接。
圍繞著這兩個觸頭尤其扁平螺旋觸頭的環狀件的形狀取決于具體規定的斷流容量。在斷流容量較小為約40至60KA的情況下，此管狀件可設計為空心圓柱體。當斷流容量較大亦即觸頭直徑較大時，建議此管狀件在面朝環狀絕緣子的端部設一錐形收縮段；這樣做允許使用直徑明顯小于螺旋觸頭的絕緣子和波紋管。與優選地用銅制管狀件的造型無關，建議管狀件開關段區域的內壁上加耐電弧的襯里，例如使用鉻銅復合材料的薄板件或電鍍鉻層。
圖1至3表示了兩種新型開關室的實施例，附圖中圖1示出一個具有設計為空心圓柱體的一管狀件的開關室；圖2示出一個具有局部錐形收縮的一管狀件的真空開關室；圖3為平板狀電流接線頭的俯視圖。
在按圖1的真空開關室中，外殼由一個起電流接線頭作用的上部銅制金屬板1、對焊在金屬板1上的一個銅制的空心圓柱形壁3、一個環狀絕緣子4、一個與環狀絕緣子4同軸設置的波紋管5以及一個同樣設計為電流接線頭的下部銅制金屬板2。其中，環狀絕緣子與按DE4422316A1的絕緣子是同樣類型的，亦即設計為橫截面近似于正方形并有一斜切面和一掏槽。外殼內部裝一位置固定的扁平螺旋觸頭6和一個可運動的扁平螺旋觸頭7。螺旋觸頭6通過一短的定心接管61與板1連接，定心接管插在螺旋觸頭的定心孔內。螺旋觸頭7安裝在供電柱8的一個定心的使電流斷面收縮的凸肩81上。供電柱8在其另一端借助于定心段82安裝在起電流接線頭作用的板2內。在可運動的螺旋觸頭7與供電柱8之間還設有一塊形式上為扁盤的阻汽板9，它用一種機械強度高的材料例如鉻鎳鋼制造。阻汽板9使環狀絕緣子4相對于在開關過程中螺旋觸頭6和7釋放的金屬粒子屏蔽。
按圖1的真空開關室的結構選擇為，使所有的零件能在唯一的一道釬焊工序的范圍內互相釬焊。為此所需的除氣間隙可采取由先有技術已知的措施設在環狀絕緣子4與空心圓柱形壁3之間的接縫區內。
按圖2的真空開關室在兩塊起電流接線頭作用的板11和12的配置、環狀絕緣子14和波紋管15、以及固定螺旋觸頭16和可運動的螺旋觸頭17及帶定心段181的供電柱18和阻汽板19的布局等方面基本上與按圖1的真空開關室的結構一致。但按圖2的真空開關室規定用于最大的斷電容量并因而有直徑較大的扁平螺旋觸頭16和17。管狀壁件13的形狀與此相適應，它構成實際上的開關室的徑向邊界。為此，管狀壁件13在螺旋觸頭16和17的高度上有圓柱形的壁區131，然后經錐形收縮段132過渡為圓柱段133，壁13通過此圓柱段按對接釬焊的方式與環狀絕緣子14釬焊。此外，管狀壁件13在圓柱區131設一耐電弧的襯里20，它防止圓柱區131燒穿。因為在這種真空開關室的設計中，環狀絕緣子14通過阻汽板19和管狀壁件13的錐形收縮段132充分地防止金屬蒸氣粒子沉積，所以此環狀絕緣子與圖1中使用的絕緣子4的實施形式不同，橫截面設計為矩形。
圖3表示按圖2的真空開關室起電流接線頭作用的板12的俯視圖。由于板1 2以及上部板11矩形或正方形的造型，所以為孔21留下了足夠的空間，孔21用于將電流接線頭固定在配屬的開關裝置的相應零件上。
權利要求
1．一種真空開關室，其包括一個固定不動的和一個可相對于它軸向運動的觸頭以及一個由兩個帽狀的金屬件和一個環狀絕緣子及一個波紋管組成的外殼，其中，為每個觸頭配設一電流接線頭，兩個帽狀金屬件與環狀絕緣子連接以及其中一個帽狀金屬件既圍繞著那個固定不動的又圍繞著這個運動的觸頭，其特征在于兩個觸頭(6、7)的電流接線頭設計為平板(1、2)，它們分別構成兩個帽狀金屬件之一的底部；波紋管(5)構成配屬于運動觸頭(7)的那個帽狀金屬件的壁；以及，其端部與固定觸頭(6)的板狀電流接線頭(1)釬焊的管狀件(3)構成另一個帽狀金屬件的壁。
2．按照權利要求1所述的真空開關室，其特征在于觸頭設計為螺旋觸頭(6、7)。
3．按照權利要求2所述的真空開關室，其特征在于螺旋觸頭(6、7)設計為扁平的。
4．按照權利要求1、2或3所述的真空開關室，其特征在于固定觸頭(6)通過短的定心接管(61)與板狀電流接線頭(1)連接。
5．按照權利要求1、2或3所述的真空開關室，其特征在于可運動的觸頭(7)通過接觸柱(8)與板狀電流接線頭定心地(82)連接。
6．按照權利要求1至5之一所述的真空開關室，其特征在于管狀件(13)在面朝環狀絕緣子(14)那一端設錐形收縮段(132)。
7．按照權利要求1至6之一所述的真空開關室，其特征在于管狀件(13)設一耐電弧的襯里(20)。
8．按照權利要求7所述的真空開關室，其特征在于耐電弧的襯里(20)由鉻銅復合材料制成。
9．按照權利要求8所述的真空開關室，其特征在于鉻銅復合材料通過將鉻電沉積在銅件上構成。
10．按照權利要求1至9之一所述的真空開關室，其特征在于在可運動的觸頭(7)與配屬的供電柱(8)之間設一盤狀阻汽板(9)。
全文摘要
本發明涉及一種用于低壓范圍電源開關的新型真空開關室,其出色之處在于緊湊的結構形式和高的斷流容量。它的外殼由板狀電流接線頭(1、2)、圍繞扁平的螺旋觸頭(6、7)的圓柱形壁(3)、環狀絕緣子(4)和與之同軸設置的波紋管(5)組成。可運動的螺旋觸頭(7)的電流接線柱(8)座落在相關的板狀電流接線頭(2)上。
文檔編號H01H33/66GK1288576SQ99802041
公開日2001年3月21日 申請日期1999年1月15日 優先權日1998年1月21日
發明者喬爾格·庫斯羅, 羅曼·倫茲, 克萊門斯·菲伯格 申請人:西門子公司