Вакуумный выключатель
Изобретение относится к области электротехники, а именно к вакуумным выключателям. Техническим результатом является повышение прочности конструкции. Вакуумный выключатель (1), содержащий два расположенных на расстоянии друг от друга цоколя (3, 5), вакуумную лампу (7), первый коммутирующий элемент (9), расположенный между цоколями (3, 5) и соединенный с обоими цоколями (3, 5) и расположенный в вакуумной лампе (7), второй коммутирующий элемент (11), установленный подвижно между первым коммутационным положением, в котором он находится в гальваническом контакте с первым коммутирующим элементом (9), и вторым коммутационным положением, в котором он отделен от первого коммутирующего элемента (9), несколько стержневых опорных элементов (17), каждый из которых имеет первый концевой участок (49), соединенный с первым цоколем (3), и второй концевой участок (51), соединенный с вторым цоколем (5), причем цоколи (3, 5) и опорные элементы (17) образуют опорный каркас, окружающий и несущий на себе вакуумную лампу (7). 13 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение касается вакуумного выключателя.
В частности, данное изобретение касается вакуумного выключателя, который выполнен как выключатель наружной установки. Вакуумный выключатель содержит вакуумную лампу, в котором коммутирующие элементы установлены подвижно относительно друг друга. Вакуумные лампы имеют низкую механическую изгибную прочность и поэтому должны быть подходящим образом защищены и защищаться, в частности, если они используются в выключателях наружной установки.
В основе данного изобретения лежит задача создания вакуумного выключателя, который, в частности, усовершенствован в отношении опирания вакуумной лампы.
Эта задача согласно изобретению решается признаками независимого пункта 1 формулы изобретения.
Предпочтительные варианты выполнения изобретения являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.
Предлагаемый изобретением вакуумный выключатель содержит два расположенных на расстоянии друг от друга цоколя, расположенная между цоколями и соединенный с обоими цоколями вакуумная лампа, расположенные в вакуумной лампе первый коммутирующий элемент, второй коммутирующий элемент, который может перемещаться между первым коммутационным положением, в котором он находится в гальваническом контакте с первым коммутирующим элементом, и вторым коммутационным положением, в котором он отделен от первого коммутирующего элемента, и несколько стержневых опорных элементов, каждый из которых имеет первый концевой участок, соединенный с первым цоколем, и второй концевой участок, соединенный со вторым цоколем, так что эти цоколи и опорные элементы образуют опорный каркас (Stützkäfig), окружающий и несущий на себе вакуумную лампу.
Таким образом, изобретение предусматривает усиление вакуумной лампы посредством опорного каркаса, образованного указанными цоколями и опорными элементами. Опорный каркас защищает такую вакуумную лампу предпочтительно от механических нагрузок. Благодаря этому предлагаемый изобретением вакуумный выключатель пригоден, в частности, к использованию предпочтительно как выключатель наружной установки. Необходимость во встраивании вакуумной лампы в защищающий его полый изолятор, как во многих обычных вакуумных выключателях наружной установки, здесь предпочтительно отпадает.
Один вариант выполнения изобретения предусматривает, что опорные элементы проходят наклонно к продольной оси вакуумной лампы.
Благодаря прохождению опорных элементов наклонно к продольной оси вакуумной лампы предпочтительно может быть повышена механическая прочность опорного каркаса, образованного опорными элементами и цоколями.
Другой вариант выполнения изобретения предусматривает, что опорные элементы расположены, перекрещиваясь друг с другом. За счет перекрещивающегося размещения опорных элементов тоже может быть благоприятным образом повышена механическая прочность опорного каркаса, образованного опорными элементами и цоколями.
Еще один вариант выполнения изобретения предусматривает, что опорные элементы изготовлены из электроизоляционного материала. Благодаря этому предпочтительно предотвращается передача опорными элементами электрических напряжений или токов между цоколями.
Другой вариант выполнения изобретения предусматривает, что первый цоколь жестко соединен с первым коммутирующим элементом. Благодаря этому первый цоколь предпочтительно действует и как держатель этого первого коммутирующего элемента.
Следующий вариант выполнения изобретения предусматривает, что второй цоколь имеет выемку в цоколе, через которую второй коммутирующий элемент проведен из окруженного вторым цоколем газового пространства и выступает в вакуумную лампу.
Благодаря этому второй цоколь предпочтительно работает также как направляющая для второго коммутирующего элемента.
Другой вариант выполнения изобретения предусматривает расположенный в вакуумной лампе сильфон. Первый конец сильфона закреплен на втором коммутирующем элементе. Второй конец сильфона закреплен на дне вакуумной лампы, прилегающем к второму цоколю, и окружает корреспондирующую с выемкой во втором цоколе выемку в дне вакуумной лампы. Этот сильфон герметизирует внутреннюю часть вакуумной лампы предпочтительно относительно газового пространства.
Следующий вариант выполнения изобретения предусматривает уплотнение, расположенное между дном вакуумной лампы и вторым цоколем. Это уплотнение является, например, уплотнительным кольцом, которое вставлено в проходящее кольцеобразно вокруг выемки в цоколе углубление в поверхности второго цоколя со стороны вакуумной лампы. Уплотнение герметизирует область между дном вакуумной лампы и вторым цоколем предпочтительно от выхода газа из газового пространства.
Другой вариант выполнения изобретения предусматривает изолирующую оболочку, которая покрывает вакуумную лампу и оба цоколя. Эта изолирующая оболочка защищает вакуумный выключатель предпочтительно от воздействий окружающей среды, в частности, при использовании вакуумного выключателя в качестве выключателя наружной установки. Так как вакуумная лампа усилена и защищена посредством опорного каркаса, образованного опорными элементами и цоколями, то указанная изолирующая оболочка не должна выполнять никаких функций усиления и защиты вакуумной лампы и поэтому может быть сконструирована и выполнена сравнительно простой.
Следующий вариант выполнения изобретения предусматривает, что опорные элементы проходят через изолирующую оболочку. Благодаря этому изолирующая оболочка может непосредственно прилегать к вакуумной лампе, так что не требуется никакого дополнительного изоляционного газа в области вокруг вакуумной лампы.
Другой вариант выполнения изобретения предусматривает, что изолирующая оболочка по меньшей мере преимущественно изготовлена из электроизоляционного материала. При этом к электроизоляционному материалу изолирующей оболочки могут быть добавлены компоненты резистивного действия и/или компоненты емкостного действия. Это позволяет оказывать воздействие на создаваемое этим вакуумным выключателем электрическое поле путем добавления компонентов резистивного действия, и/или компонентов емкостного действия к электроизоляционному материалу изолирующей оболочки в одной или нескольких областях изолирующей оболочки.
Еще один вариант выполнения изобретения предусматривает по меньшей мере один управляющий электрод, который расположен на внешней стороне вакуумной лампы или цоколя. Благодаря этому предпочтительно тоже можно оказывать влияние на создаваемое этим вакуумным выключателем электрическое поле.
Вышеописанные свойства, признаки и преимущества данного изобретения, а также способ, каким они могут достигаться, будут рассмотрены подробнее в последующем описании примеров выполнения в сочетании с чертежом. При этом на единственной фигуре показан схематичный вид в разрезе вакуумного выключателя 1.
Вакуумный выключатель 1 содержит два расположенных на расстоянии друг от друга цоколя 3, 5, вакуумную лампу 7, два коммутирующих элемента 9, 11, два крепежных фланца 13, 15, несколько стержневых опорных элементов 17, сильфон 19, уплотнение 21, изолирующую оболочку 23 и несколько управляющих электродов 25.
Вакуумная лампа 7 расположен между цоколями 3, 5 и соединен с обоими цоколями 3, 5.
Каждый цоколь 3, 5 выполнен, по существу, как полый цилиндр, причем ось цилиндра совпадает с продольной осью 26 вакуумного выключателя 1, а его обращенный от вакуумной лампы 7 конец открыт и имеет выступающий наружу кольцеобразный фланец 27, 29 цоколя.
Обращенный к вакуумной лампе 7 конец первого цоколя 3 выполнен замкнутым. На этом конце со стороны вакуумной лампы расположен первый коммутирующий элемент 9, который проходит вдоль продольной оси 26 в вакуумной лампе 7.
Второй цоколь 5 окружает газовое пространство 31. Обращенный к вакуумной лампе 7 конец второго цоколя 5 имеет выемку 33 в цоколе, через которую проведен второй коммутирующий элемент 11, который выступает из газового пространства 31 в вакуумную лампу 7.
Второй коммутирующий элемент 11 проходит вдоль продольной оси 26 и установлен подвижно между первым коммутационным положением, в котором он находится в гальваническом контакте с первым коммутирующим элементом 9, и вторым коммутационным положением, в котором он отделен от первого коммутирующего элемента 9. Оба коммутирующих элемента 9, 11 имеют обращенные друг к другу штемпелевидные (торцевые) контактные поверхности 35, 37, которые в первом коммутационном положении прилегают друг к другу. Вакуумная лампа 7 в области контактных поверхностей 35, 37 выполнен более широким, чем в граничащих с цоколями 3, 5 областях.
Вакуумная лампа 7 имеет прилегающее к второму цоколю 5 дно 39, которое имеет выемку 41, корреспондирующую с выемкой 33 во втором цоколе 5. Сильфон 19 расположен в вакуумной лампе 7. Первый конец 43 сильфона 19 закреплен на втором коммутирующем элементе 11. Противоположный первому концу 43 сильфона второй конец 45 сильфона закреплен на дне 39 вакуумной лампы 7 и окружает выемку 41 в дне 39. Сильфон 19 замыкает внутреннюю часть вакуумной лампы 7 относительно газового пространства 31.
Уплотнение 21 расположено между дном 39 вакуумной лампы 7 и вторым цоколем 5 и герметизирует область между дном 39 вакуумной лампы 7 и вторым цоколем 5, предотвращая выход газа из газового пространства 31. Это уплотнение 21 образовано как уплотнительное кольцо, которое вставлено в проходящее кольцеобразно вокруг выемки 33 в цоколе углубление 46 в поверхности второго цоколя 5 со стороны вакуумной лампы.
Первый крепежный фланец 13 расположен на фланце 27 первого цоколя 3. Второй крепежный фланец расположен на фланце 29 второго цоколя 5. Посредством крепежных фланцев 13, 15 вакуумный выключатель 1 может соединяться с другими конструктивными элементами.
Изолирующая оболочка 23 покрывает вакуумную лампу 7 и цоколи 3, 5. Эта изолирующая оболочка 23 имеет выступающие наружу зонтикообразные пластинки 47, которые, например, проходят кольцеобразно вокруг продольной оси 26. Такая изолирующая оболочка 23 по меньшей мере преимущественно изготовлена из электроизоляционного материала, например, из кремнийорганического полимера. К этому электроизоляционному материалу в одной или нескольких областях изолирующей оболочки 23 могут быть добавлены компоненты резистивного действия и/или компоненты емкостного действия, чтобы оказывать влияние на электрическое поле вакуумного выключателя 1. В качестве компонента резистивного действия может использоваться, например, углерод. В качестве компонентов емкостного действия могут использоваться, например, микроваристоры.
Управляющие электроды 25 являются опциональными компонентами вакуумного выключателя 1, и каждый из них проходит кольцеобразно вокруг одного из цоколей 3, 5 или вокруг вакуумной лампы 7. Эти управляющие электроды 25 тоже служат для оказания воздействия на электрическое поле вакуумного выключателя 1.
Каждый опорный элемент 17 имеет первый концевой участок 49, соединенный с первым цоколем 3, и второй концевой участок 51, соединенный с вторым цоколем 5. Первый концевой участок 49 проходит через выемку 53 во фланце 27 первого цоколя 3 в углубление 57 во фланце в обращенной к первому цоколю 3 поверхности первого крепежного фланца 13. Второй концевой участок 49 проходит через выемку 55 во фланце 29 второго цоколя 5 в углубление во фланце 59 в обращенной к второму цоколю 5 поверхности второго крепежного фланца 15.
В представленном примере выполнения опорные элементы 17 проходят параллельно продольной оси 26. В альтернативном примере выполнения несколько или все опорные элементы 17 проходят наклонно к продольной оси 26, причем опорные элементы 17, в частности, могут быть расположены, перекрещиваясь друг с другом.
Опорные элементы 17 изготовлены из электроизоляционного материала.
Посредством опорных элементов 17 цоколи 3, 5 могут быть затянуты относительно друг друга на растяжение и/или на сжатие, так что цоколи 3, 5 и опорные элементы 17 образуют опорный каркас, стабильно окружающий и несущий на себе вакуумную лампу 7.
Опорные элементы 17 проходят между обоими цоколями 3, 5, причем каждый опорный элемент 17 проходит через изолирующую оболочку 23. При изготовлении вакуумного выключателя 1 цоколи 3, 5, вакуумная лампа 7, опорные элементы 17 и управляющие электроды 25 после их соединения друг с другом покрываются указанной изолирующей оболочкой 23.
Хотя данное изобретение было детально проиллюстрировано и описано на предпочтительных вариантах выполнения, оно не ограничивается раскрытыми примерами, и на их основе специалист может вывести другие модификации, не выходя за рамки объема защиты данного изобретения.
1. Вакуумный выключатель (1), содержащий
- два расположенных на расстоянии друг от друга цоколя (3, 5),
- вакуумную лампу (7), расположенную между цоколями (3, 5) и соединенную с обоими цоколями (3, 5),
- первый коммутирующий элемент (9), расположенный в вакуумной лампе (7),
- второй коммутирующий элемент (11), который установлен подвижно между первым коммутационным положением, в котором он находится в гальваническом контакте с первым коммутирующим элементом (9), и вторым коммутационным положением, в котором он отделен от первого коммутирующего элемента (9), и
- несколько стержневых опорных элементов (17), каждый из которых имеет первый концевой участок (49), соединенный с первым цоколем (3,) и второй концевой участок (51), соединенный со вторым цоколем (5),
причем цоколи (3, 5) и опорные элементы (17) образуют опорный каркас, окружающий и несущий на себе вакуумную лампу (7).
2. Вакуумный выключатель (1) по п. 1, отличающийся тем, что опорные элементы (17) проходят наклонно к продольной оси (26) вакуумной лампы (7).
3. Вакуумный выключатель (1) по любому из пп.1 или 2, отличающийся тем, что опорные элементы (17) расположены, перекрещиваясь друг с другом.
4. Вакуумный выключатель (1) по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что опорные элементы (17) изготовлены из электроизоляционного материала.
5. Вакуумный выключатель (1) по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что первый цоколь (3) жестко соединен с первым коммутирующим элементом (9).
6. Вакуумный выключатель (1) по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что второй цоколь (5) имеет выемку (33) в цоколе, через которую второй коммутирующий элемент (11) проведен из газового пространства (31), окруженного вторым цоколем (5), и выступает в вакуумную лампу (7).
7. Вакуумный выключатель (1) по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что в вакуумной лампе (7) расположен сильфон (19), имеющий первый конец (43) сильфона, который закреплен на втором коммутирующем элементе (11), и второй конец (45) сильфона, который закреплен на прилегающем ко второму цоколю (5) дне (39) вакуумной лампы (7) и окружает выемку (41) в дне (39) вакуумной лампы (7), корреспондирующую с выемкой (33) во втором цоколе (5).
8. Вакуумный выключатель (1) по п. 7, отличающийся тем, что между дном (39) вакуумной лампы (7) и вторым цоколем (5) расположено уплотнение (21).
9. Вакуумный выключатель (1) по п. 8, отличающийся тем, что уплотнение (21) представляет собой уплотнительное кольцо, которое вставлено в углубление (46) в поверхности второго цоколя (5) со стороны вакуумной лампы, проходящее кольцеобразно вокруг выемки (33) в цоколе.
10. Вакуумный выключатель (1) по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что он содержит изолирующую оболочку (23), которая покрывает вакуумную лампу (7) и оба цоколя (3, 5).
11. Вакуумный выключатель (1) по п. 10, отличающийся тем, что опорные элементы (17) проходят через изолирующую оболочку (23).
12. Вакуумный выключатель (1) по любому из пп. 10 или 11, отличающийся тем, что изолирующая оболочка (23) изготовлена по меньшей мере преимущественно из электроизоляционного материала.
13. Вакуумный выключатель (1) по п. 12, отличающийся тем, что к электроизоляционному материалу изолирующей оболочки (23) добавлены компоненты резистивного действия и/или компоненты емкостного действия.
14. Вакуумный выключатель (1) по любому из пп. 1-13, отличающийся тем, что на внешней стороне вакуумной лампы (7) или одного цоколя (3, 5) расположен по меньшей мере один управляющий электрод (25).
