真空断续器触头杆的散热器及带有它的真空断续器

摘要

散热器(43)被置于真空瓶(19)与接有终端导体(41、37)的接合处(39、35)之间的真空断续器的触头杆(29、33)上,以降低这些接合处的温度。散热器(43)由一组具有中央孔口(47)并带有嵌入杆(29、33)中并把叠片(45)固定在杆上的向内薄片(49)的薄叠片(45)形成。叠片(45)有一些形成冷却空气轴向通道(57)的对齐切口(53)。切口(53′—53″″)最好被围封以去除锐利的圆周边缘从而减少跳火的潜在可能。在一个实施例中,切口(53″″)不是靠去除材料来形成,而是弯曲于叠片(45′″)的平面之外,以便把热辐射表面积增至最大并产生有利增进冷却效率的冷却空气紊流。在叠片(45′″)之间可配设轴向延伸的周边唇片(61′)轴向插入。

说明书

在本发明涉及真空断续器，尤其涉及带有散热器的真空断续器，该散热器用于把真空断续器所传导电流产生的热散发掉。

众所周知，真空断续器是用于配电系统的一种保护装置。在真空室里封含有固定的与可动的触头，以便把延伸在被分开的触头之间的弧片断开，从而断开故障电流。触头装在延伸于真空室反向的两端之外并在那里与被保护系统中的导电体连接的触头杆上。在装有可动触头的触头杆与电力系统的固定导体之间的连接器，必须适应这种可动杆的往复运动。对于这种连接，已有人提供了各种不同的方案。一种这样的方案，是如美国专利第4,376,235号、4,384,179号和5,530,216号所示，采用一组薄的软导体。每个薄的软导体均有一个开口，开口带有一些形成干涉配合并插入杆中的向内薄片。对固定触头的静止杆，也提供相似的连接手段。其他方案包括把导体夹在触头杆上的螺栓，或滑动/滚动触头。

真空断续器必须符合某些标准，例如在运行时不得超过规定的温度。温度是在每个带电接合处的每一侧上测量的。因此，各根杆的温度，以及与导体之间的连接器邻近的各个导体的温度，均必须符合温度标准。

由于技术的改进，触头的有形尺寸及可断开一定电流的真空断续器的真空室的有形尺寸，实际上均已减小。这是由于采用了较小直径的杆，当然会把带有一定电流的较小的杆的温度提高的缘故。这样已使得遵守温度限制更加困难。

还有些人试图提供散热器，以降低真空断续器上触头杆及被连接的导体的温度。因此，就把机加工装入散热片的大铜块，用螺栓上在系统导体连接器外面的一些杆上。一些带有辐射散热片的大铸件，也被用作了被螺栓上紧的连接器的部件。这样使用机加工的或铸造的笨重部件，显然加大了连接器的成本与重量。还有一种方法，是把一块铜板用螺栓上在触头杆的端部，使径向指状物弯曲得与杆平行。然而，这种装置对于降低杆或连接器的温度，并不怎样有效。被螺栓上紧的连接器会遭受循环的热应力，可使连接器松弛，导致连接器的温度进一步升高。滚动的与滑动的连接器，会受到铜部件上的镀银层磨损，从而加大连接器的电阻和温度。

因此，为了降低真空断续器所达到的温度，需要有一些改进方案。

尤其需要一种不需机械部件或铸造部件的更有效的散热器。

还需要此种散热器无需被螺栓上紧的连接器。

这些需要及其他需要，本发明满足得了，本发明涉及一种真空断续器，它配有热辐射装置，固定在一根或两根处于真空瓶与带有电流导体的触头杆接合处之间的触头杆上。该热辐射装置是一种带有供冷却空气通行的轴向延伸切口的散热器。轴向延伸切口最好除去锐利的边缘，从而减少跳火的潜在可能。

散热器最好包括一组叠片，每块叠片有一个带一些形成干涉配合的薄片并把叠片固定在触头杆上的中央孔口，从而无需螺栓型或粘贴型的连接器。各块叠片的切口对齐，提供穿通散热器的轴向通道。这些切口最好通常是径向地往外延伸。各块叠片可是圆形的或其他形状例如矩形的，以适应断路器周围结构所提供的空间。叠片可配以把各块叠片轴向隔开的装置。这种间隔装置最好采取或可连续或可不连续的周边唇片的形式。在本发明的一个实施例中，未从叠片上去除材料以形成径向切口，而是用狭缝在叠片上切成了通风部。这些通风部又在叠片平面外面弯曲而形成切口。这种构造为热辐射提供了最大表面积，也使通过切口的空气涡动而产生紊流。该实施例配有间隔器，其形式最好为周边唇片，以防止通风部被压平。

可结合附图一起阅读对几个推荐实施例的以下说明，即能充分理解本发明。其中：

图1是体现本发明的中压配电装置侧视示意图；

图2是符合本发明的带散热器的真空断续器的一部切除后而绘成的侧视图；

图3是用于形成与本发明第一实施例相符的散热器的叠片的平面图；

图4是图3所示叠片的边缘视图；

图5是符合本发明的散热器第二实施例所用叠片平面图；

图6是图5所示实施例的改进品平面图；

图7是图6所示叠片的边缘视图；

图8是符合本发明的散热器又一实施例所用叠片的平面图；

图9是图8所示叠片的边缘视图，并显示叠片产生的紊气流；

图10是符合本发明的散热器另一实施例所用叠片的平面图；

图11是垂直剖视图，显示一个在叠片之间有间隔器的散热器；

图12是间隔器平面图。

所要说明的发明，适用于中压配电装置中所用的真空断续器。然而，专业人员会明白，本发明已应用于配电系统的各种保护装置所用的真空断续器了。事实上，散热器可用于任何需要固定接头连接器的电力装置上。

参照图1，中压配电装置1包括一个装在金属罩壳5内的断路器3。断路器3有着被绝缘架11连接的一个高压区7和一个低压区9。对每个相位，高压区7包括由于断路器3被充分插入导轮17上的罩壳5内而分别与线路总线和负荷总线(未显示)相连接的线路终端和负荷终端13与15。

对于每个极，断路器3的高压区7还包括一个真空断续器19。每个真空断续器19包括一个真空瓶21，它形成一个装有一对可分开的触头25的真空室23。如图2所示，可分开的触头25，包括装在固定触头杆29末端上的固定触头25及装在可动触头杆33末端上的可动触头31。触头杆29与33在真空瓶21反向的两端处延伸。可动触头杆33在接合处35处连接着软导线37的一端，软导线反向的一端连接着负荷终端15。软导线37最好是美国专利第5,530,216号中所述的那种类型，或是美国专利第4,376,235号或第4,384,179号所述的那种类型。此种软导线37是由一组薄的导电材料片例如铜片构成的。由断路器低压区9中的一些零件(未显示)驱动的一个控制机构38升高与降低可动杆33，从而如众所击知地闭合与断开可分开的触头25。

固定触头杆29相似地在接合处39处固定在导线41上，导线把该杆与线路终端13连接。该导线最好也由一组导电片构成。尽管该导线不必是柔软的，但尤其由于在每一端之间的分隔器把薄片分开，被间隔的叠片就会提供优良的散热性。

如前所述断路器是有测试标准的，例如ANSI(美国国家标准协会)C37.04-1979号、ANSI C37.09-1979号、IEC(国际电气技术委员会)56号、IEC694号，这些标准要求离开真空断续器19最近的带电装置即接合处35与39，温度不可高于65℃。对真空断续器19的设计所作的一些改进，已能用形体较小的真空断续器达到一定的额定电流。真空断续器的较小形体尺寸，把触头杆29与33的直径范围，限制得在某些情况下不能符合温度标准。

本发明通过把有效的散热器43置于真空瓶21与接合处35和39之间的固定的与可动的触头杆29与33上，提供解决这个问题的方案。

从以下说明会得知，可把这些散热器制作得使其所提供的充足散热性让接合处35与39处的温度保持在测试标准之内。每个散热器43，最好由一组如图3所示每块都有中央孔口47的叠片45构成。在中央孔口47周围径向内伸有一些由径向狭缝51形成的薄片49。如图4所示，薄片49弯出叠片平面之外，从而叠片可下滑过触头杆29或33。再用一个夹具(未显示)把薄片49压平，薄片比杆29和33的铜材硬些，致使其边缘插入杆中抓紧，从而把叠片牢牢固定在杆上。

图3与图4所示实施例的散热器43，包括若干有均匀角度间隔的径向延伸切口53，它们把叠片45分成若干径向延伸的指状片55。在叠片根部有一个或几个小孔56，帮助该组叠片45的指状片55对位标齐，从而使切口53形成穿通散热器的轴向延伸通道57。也可换为直接在切口53中插入窄长的零件(未显示)，来把各块叠片对位标齐。如图2所示，散热器43的直径最好大于真空断续器*19的直径，以便冷却空气能更易穿过通道57而循环。

本发明的另一替换实施例如图5所示。其中，叠片43的切口53′，被每块叠片的连续圆周部分59所围封。该实施例最好应用于电压较高的情况下，这样会把图3与图4所示叠片45的指状片55端部的锐利边缘消除，从而减少跳火的潜在可能。

该实施例的改进品如图6与图7所示。在此改进实施例中，叠片45″有一些被围封的切口53″及轴向地延伸于叠片平面之外的周边唇片61式的间隔器。此唇片可是连续的或是不连续的，在堆叠的叠片45″″之间提供了轴向间隔，从而在这组叠片之内提供了冷却所用的更多的表面积。

图8与图9显示了本发明另一个实施例。在图5、图6及图7所示的实施例中，被围封的切口53′与53″，是把相应叠片45′与45″的材料去除而形成的。在图8与图9的实施例中，穿过叠片45而切成一条狭缝63，以限定切口53的3个侧边。而狭缝部65弯曲于叠片45的平面之外，形成通风区65。周边唇片61′至少轴向地延伸得像轴向延伸于叠片45平面之外那样的程度，从而当叠片被堆叠成散热器时，各个通风区不会被压平。此实施例提供了带有轴向延伸通道的最大辐射表面，它也提供了将跳火减至最少的平滑周边表面。通风区65如在67处所示把涡动施于穿过叠片45的冷却空气，这样，就使冷却空气与连续的叠片增多接触而提高冷却效率。

回到图1来，可见导线41与线路终端13所用的支承69在固定触头杆29周围形成一个矩形空间71。为了适应这种方案，另一实施例的散热器43″″如图10所示。在此实施例中，叠片45″″是矩形的，而不是像其他几个实施例中专门说明的那样是圆形的。这些叠片45″″也有带薄片49″″及被围封的径向延伸切口53″″的中央孔口47″″。在它的角落上还有一些另外的切口73，并还可有其他形状的切口75。当然，在所有的叠片43中，切口53均可以是各种其他形状。

如图11所示，在各块叠片之间配有或至少在一些各种类型的叠片之间交错插有侧向尺寸较小的间隔器77，以增大为了散热而暴露的叠片的表面积。为此目的，间隔器77不是非要有插入杆中的薄片，为此，也不是非要与杆接触。然而，如图12所示，间隔器77′可以有一些围着中央孔口81统统径向内伸的弯曲薄片79，这样，就按与叠片上相同的方式，把这些间隔器固定在如同29那样的杆上。在此情况下，间隔器也成了热辐射器，并且可周边上有一些形成进一步促进散热的延长片85的凹口83。

本发明提供的散热器，散发真空断续器中所出的大量的热。这些散热器颇有策略地被置于真空断续器与最靠近的带电装置之间，从而，这些散热器所起的作用，尤其有助于使较小的新型真空断续器符合温度测试标准。本发明的各个实施例，提供了大量的有效冷却表面积，并具有优良的热传导性。叠层结构提供的灵活性在于，可以对叠片符合要求的数量及尺寸进行选择，以提供符合要求的散热性。本发明的散热器，由于使用叠层的片状堆积材料而成本有效率，制造与安装也都简便，而且能便于为每种用途定做。

由于叠片直接安装在铜杆上，散热器组的组装并不需用装配螺栓。“锯齿”式连接法把散热器插入铜杆中。这样，就在运行时防止散热器脱离。此外，当叠片穿透真空断续器的杆时，匹配的接触面积会增大，这是由于叠片比铜杆强硬，从而叠片穿透了铜杆。由于叠片与触头杆这样连接而形成的多点接触，提供了低的热阻与电阻。由于安装起来没有任何用螺栓的连接物，导电性也不会因漏电而减退，而且不必维修。另外，也不需要粘接化合物或装配化合物。还有，此连接方法不会在真空断续器的杆上产生过热点。

虽然已对本发明的几个具体实施例做了详细说明，但专业人员会明白，可根据所公开的全面的学说，开发出其中细节的各种改进形式与替代形式。相应地，所公开的各个专门方案，意图只是加以展示，且不限于所附权利要求的整个外延及其任何等同物与所有等价物均要随后举述的发明范围。