电气开关装置制造方法及图纸

电气开关装置(1)包括起弧触头组件，起弧触头组件具有附连到排出管(6)上的第一起弧触头(4a)和匹配的第二起弧触头(4b)。进一步提供至少第一排出空间(7)，其至少部分地包围排出管(6)。备选地或另外，在第二起弧触头(4b)之后至少提供第二排出空间(8)。电气开关装置(1)进一步包括至少部分地包围排出管(6)、第一排出空间(7)和第二排出空间(8)的外部空间(9)。排出管(6)、第一排出空间(7)、第二排出空间(8)和外部空间(9)形成供流体行进通过它们的行进路径。在流体的行进路径中提供横向于冷却流体的纵向轴线(z)延伸的多个凸出部(13，16)。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本技术涉及中等和高电压开关技术的领域，而且涉及根据独立权利要求的电气开关装置，特别是用于用作接地装置、快速作用接地装置、断路器、发电机断路器、开关分离器、组合式分离器和接地开关，或者功率传输和分配系统中的负载断路开关的电气开关装置。
技术介绍
电气开关装置在中等和高电压开关应用的领域中是众所周知的。当发生电气故障时，例如使用它们来中断电流。作为电气开关装置的示例，断路器具有以下任务：即使在源自电气故障本身的高电势的情况下，也断开触头且使它们彼此远离，以避免电流。为了本公开，用语中等电压指的是1kV至72.5kV的电压，而且用语高电压指的是大于72.5kV的电压。诸如断路器的电气开关装置可能需要传送4000A至6300A的高标称电流，并且在110kV至1200kV的非常高的电压下开关40kA至80kV的非常高的短路电流。由于标称电流高，所以现今的电气开关装置需要许多用于标称电流的所谓的标称触指。当使电气开关装置内的标称电流或短路电流分离(断开)时，电流从电气开关装置的标称触头换向到其起弧触头。类似地，当连接(闭合)电气开关装置的标称触头时，起弧触头已经提前连接。它们通常包括作为第一起弧触头的围绕电气开关装置的纵向轴线布置在所谓的起弧指笼中的起弧触指和作为第二起弧触头的被推到指笼中的杆。在电气开关装置的断开过程期间，电弧可在第一和第二起弧触头之间形成，电弧是导电的，而且即使在机械地断开了标称触头之后，电弧仍然传送电流。为了中断电流，电气开关装置包含介电隋性流体，其用作绝缘介质，并且用来尽可能快地使电弧熄灭。使电弧熄灭表示从中抽取尽可能多的能量。因此，位于其中产生电弧的区域中的流体的一部分在相当大的程度上被加热(例如高达大约20000-30000℃)。由于流体的体积膨胀，流体的这部分的压力提高，并且从电弧燃烧的区域中排出。照这样，电弧大约在电流为零时喷出，即，在所谓的电流过零(CZ)期间。然后流体流到排出管或流体被冷却装置冷却且改变方向的空间中。只能够较小程度地混合存在于排出管或空间中的冷流体，因为在进行任何强烈混合之前，位于排出管或空间内部的冷气体的主要部分被热流体挤出排出管或空间。当热流体进入电场应力区域(例如接近屏蔽件)时，可出现不必要的介电闪燃，因为流体的介电能力，即，介电绝缘和/或灭弧能力在较高的温度下可能降低。因此在流体行进到开关装置的起弧区域外部的其它区域中之前，尽可能多地冷却流体是必要的。DE102005008098A1公开了一种SF6吹弧或空气吹弧气体断路器，其在电场应力高的排出区域中的排气冷却得到提高。为此，排出管的内表面设有至少4排周向凹形通道。传统上，通道在排出管中分组成环形或螺旋形，并且具有尖锐的周向通道边缘。通道在排出管中形成为环形或螺旋形，并且具有尖锐的周向通道边缘。由于凹形形状和尖锐边缘的原因，通道提供用于存储或保留冷气体的气体捕捉空间。排气流横贯通道，由于尖锐的通道边缘而打旋，并且从而与通道内部捕捉到的冷气体强烈地混合，并且冷却。另外，形成于内部的通道的内表面可涂有暗漆，以提高排出管壁中的辐射热吸收。但是，必须对尖锐的通道边缘屏蔽高电场，以避免电场应力在特别是存在于排出管的端部处的高场区域中增大过多。为此，排出管设有长度为L的无通道端区段。最后，边缘尖锐的周向通道有益于存储冷气体，产生气体湍流和气体混合，但对于平滑的电场分配是有害的。本专利技术始于DE29719274U1，其公开了一种高电压断路器，其在空心触头内部具有凸出部，以吸引电弧。
技术实现思路
本技术的目标是改进电气开关装置关于冷却容纳在其中的灭弧流体的能力。此目标由独立权利要求的主题实现。在从属权利要求和它们的组合中给出实施例。本技术的第一方面涉及电气开关装置，其具有纵向轴线，并且至少包括触头组件、起弧区、排出系统和包围排出系统的外部空间，其中，提供至少一个行进路径，供灭弧流体从起弧区通过排出系统流到外部空间，并且行进路径包括用于导引流体的导引壁，而且导引壁在行进路径区段中包括至少一个导引壁区段，该导引壁区段具有沿着行进路径区段中的局部主流方向定向的纵向延伸，其中，至少一个导引壁区段包括多个凸出部，凸出部横向于导引壁区段延伸，或者横向于导引壁区段的表面延伸，而且用于冷却流体，而且凸出部沿着垂直于导引壁区段的纵向延伸的方向重复地布置。这里，主流方向是行进路径区段的区域中的主流方向，不考虑流体中出现的旋涡或漩涡。沿横向延伸应宽泛地包含延伸到导引壁区段中，以及/或者延伸出导引壁区段。因而沿横向延伸具有垂直于导引壁区段的表面或(局部)包络表面的方向分量。特别地，凸出部延伸出或延伸到导引壁区段的包络表面中。从而，产生多个局部旋涡，它们积极地加总，以提高进入到排出系统的壁或元件中的热传递。在实施例中：-凸出部沿着平行于导引壁区段的纵向延伸的方向和垂直于该纵向延伸的方向重复地布置；以及/或者-凸出部在导引壁区段处布置成二维布置，特别是二维矩阵；以及/或者-凸出部在导引壁区段处布置成二维矩阵，并且凸出部在形状和尺寸上设置成沿着流体的行进路径产生呈二维矩阵的多个旋涡，特别是呈二维布置的旋涡，以提高从气体到凸出部的表面的对流热传递速率；以及/或者-凸出部在形状、尺寸和彼此距离上设置成各自产生正好一个旋涡，而且旋涡彼此不相互作用；以及/或者-凸出部的至少一部分布置成垂直于纵向轴线z延伸的至少两排，以及/或者平行于纵向轴线z延伸的至少两排，以及/或者相对于纵向轴线z倾斜地延伸的至少两排；以及/或者-凸出部的至少一部分布置成至少两排，并且相邻排的凸出部互相交叉，特别是为了在凸出部承载本体的整个二维表面上面提供热传递；以及/或者-凸出部(13)包括形状，特别是选自下者组成的组的二维形状：波纹(13)、漏斗状形状、漏斗、杯形和帽形；以及/或者-凸出部在形状和尺寸上设置成沿着流体的行进路径产生多个旋涡，以提高从气体到凸出部的表面的对流热传递速率；以及/或者-凸出部是从行进路径向外延伸的负凸出部，而且/或者是向内延伸到行进路径中的正凸出部；以及/或者-在导引壁区段处提供彼此接近的多个负凸出部，每平方厘米最多4个负凸出部，而且优选每平方厘米最多2个负凸出部，以提供多个不相互作用的旋涡；并且/或者负凸出部在导引壁区段处布置成二维布置或二维矩阵，特别是沿着导引壁区段的纵向延伸延伸的二维布置或二维矩阵；以及/或者-负凸出部布置在导引壁区段或导引壁的整个表面上面；以及/或者-凸出部沿着平行于导引壁的区段纵向延伸的方向，以及/或者横向于纵向延伸的方向，以及/或者垂直于纵向延伸的方向，重复地布置，特别是周期性地布置；以及/或者-行进路径区段平行于纵向轴线(z)延伸，以及/或者其中，导引壁区段的纵向延伸平行于纵向轴线z延伸；以及/或者-凸出部布置在导引壁区段处，优选布置在由金属制成的所有导引壁区段处，流体沿着导引壁区段以高速流动，特别是以高于音速或声音的局部速度的0.2倍的速度流动；以及/本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电气开关装置(1)，其具有纵向轴线(z)，并且包括触头组件(4a，4b)、起弧区、排出系统(6，7，8)和包围所述排出系统(6，7，8)的外部空间(9)，其中，提供至少一个行进路径，供灭弧流体从所述起弧区通过所述排出系统(6，7，8)流到所述外部空间(9)，并且所述行进路径包括用于导引所述流体的导引壁，并且所述导引壁在行进路径区段中包括至少一个导引壁区段，所述至少一个导引壁区段具有沿着所述行进路径区段中的主流方向定向的纵向延伸，其中进一步，所述至少一个导引壁区段包括多个凸出部(13，16)，所述多个凸出部(13，16)横向于所述导引壁区段延伸，其特征在于，所述凸出部(13，16)用于冷却所述流体，并且所述凸出部(13，16)沿着垂直于所述导引壁区段的纵向延伸的方向和垂直于所述纵向延伸的方向重复地布置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.12.21 EP PCT/EP2012/0767501.一种电气开关装置(1)，其具有纵向轴线(z)，并且包括触头组件(4a，4b)、起弧区、排出系统(6，7，8)和包围所述排出系统(6，7，8)的外部空间(9)，
其中，提供至少一个行进路径，供灭弧流体从所述起弧区通过所述排出系统(6，7，8)流到所述外部空间(9)，并且所述行进路径包括用于导引所述流体的导引壁，并且所述导引壁在行进路径区段中包括至少一个导引壁区段，所述至少一个导引壁区段具有沿着所述行进路径区段中的主流方向定向的纵向延伸，
其中进一步，所述至少一个导引壁区段包括多个凸出部(13，16)，所述多个凸出部(13，16)横向于所述导引壁区段延伸，其特征在于，所述凸出部(13，16)用于冷却所述流体，并且
所述凸出部(13，16)沿着垂直于所述导引壁区段的纵向延伸的方向和垂直于所述纵向延伸的方向重复地布置。
2.根据权利要求1所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述凸出部(13，16)在所述导引壁区段处布置成二维布置。
3.根据权利要求1所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述凸出部(13，16)在形状和尺寸上设置成沿着所述流体的行进路径产生多个旋涡，以提高从气体到所述凸出部(13，16)的表面的对流热传递速率。
4.根据权利要求2所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述凸出部(13，16)在形状和尺寸上设置成沿着所述流体的行进路径产生多个旋涡，以提高从气体到所述凸出部(13，16)的表面的对流热传递速率。
5.根据权利要求1所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述凸出部(13，16)在所述导引壁区段处布置成二维矩阵，并且所述凸出部(13，16)在形状和尺寸上设置成沿着所述流体的行进路径产生呈二维矩阵的多个旋涡，以提高从气体到所述凸出部(13，16)的表面的对流热传递速率。
6.根据权利要求1所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述凸出部(13，16)在形状、尺寸和彼此的距离上设置成各自产生正好一个旋涡，并且所述旋涡彼此不相互作用。
7.根据权利要求4所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述凸出部(13，16)在形状、尺寸和彼此的距离上设置成各自产生正好一个旋涡，并且所述旋涡彼此不相互作用。
8.根据权利要求3所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述凸出部(13，16)在形状、尺寸和彼此的距离上设置成各自产生正好一个旋涡，并且所述旋涡彼此不相互作用。
9.根据权利要求1所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述凸出部(13，16)的至少一部分布置成垂直于所述纵向轴线(z)延伸的至少两排，以及平行于所述纵向轴线(z)延伸的至少两排。
10.根据权利要求6所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述凸出部(13，16)的至少一部分布置成垂直于所述纵向轴线(z)延伸的至少两排，以及平行于所述纵向轴线(z)延伸的至少两排。
11.根据权利要求1所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述凸出部(13，16)的至少一部分布置成相对于所述纵向轴线(z)倾斜地延伸的至少两排。
12.根据权利要求6所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述凸出部(13，16)的至少一部分布置成相对于所述纵向轴线(z)倾斜地延伸的至少两排。
13.根据权利要求1所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述凸出部(13，16)的至少一部分布置成至少两排，并且相邻排的凸出部(13，16)互相交叉。
14.根据权利要求6所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述凸出部(13，16)的至少一部分布置成至少两排，并且相邻排的凸出部(13，16)互相交叉。
15.根据权利要求1至14中的任一项所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述凸出部是从所述行进路径向外延伸的负凸出部(13)，以及/或者是向内延伸到所述行进路径中的正凸出部(13，16)。
16.根据权利要求1至14中的任一项所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述凸出部(13)包括形状，其选自下者组成的组：波纹(13)、漏斗状形状、杯形、帽形和它们的组合。
17.根据权利要求1至14中的任一项所述的电气开关装置(1)，其特征在于，为了提供多个不相互作用的旋涡，在所述导引壁区段处提供彼此接近的多个负凸出部(13)，每平方厘米最多4个凸出部，或最多2个凸出部。
18.根据权利要求17所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述负凸出部(13)在所述导引壁区段处布置成二维布置或二维矩阵，或沿着所述导引壁区段的纵向延伸而延伸的二维布置或二维矩阵。
19.根据权利要求17所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述负凸出部(13)布置在所述导引壁区段或导引壁的整个表面上面。
20.根据权利要求1至14中的任一项所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述凸出部(13，16)沿着平行于所述导引壁区段的纵向延伸的方向周期性地布置，以及沿着垂直于所述纵向延伸的方向周期性地布置。
21.根据权利要求1至14中的任一项所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述行进路径区段平行于所述纵向轴线(z)而延伸，以及/或者其中，所述导引壁区段的纵向延伸平行于所述纵向轴线(z)而延伸。
22.根据权利要求1至14中的任一项所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述凸出部(13，16)布置在由金属制成的所有导引壁区段处，所述流体沿着所述导引壁区段以高于音速的0.2倍的速度流动。
23.根据权利要求1至14中的任一项所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述触头组件(4a，4b)是起弧触头组件，所述起弧触头组件包括第一起弧触头(4a)和匹配的第二起弧触头(4b)，其中，为了闭合和断开所述电气开关装置(1)，所述起弧触头(4a，4b)中的至少一个是可移动的，并且与另一个起弧触头(4b，4a)协作。
24.根据权利要求23所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述至少一个可移动的起弧触头可平行于所述纵向轴线(z)移动，并且/或者所述第一起弧触头(4a)附连到排出管(6)上。
25.根据权利要求23所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述排出系统(6，7，8)在所述第一起弧触头(4a)的侧部处包括排出管(6)，以及至少部分地包围所述排出管(6)的第一排出空间(7)，以及
所述行进路径由下者形成：所述排出管(6)；所述第一排出空间(7)，或包围所述第一排出空间(7)的第一封罩(7a)；以及所述外部空间(9)。
26.根据权利要求25所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述排出系统(6，7，8)在所述第二起弧触头(4b)的侧部处包括至少第二排出空间(8)，以及
所述行进路径由下者形成：所述第二排出空间(8)，或包围所述第二排出空间(8)的第二封罩(8a)；以及所述外部空间(9)。
27.根据权利要求26所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述外部空间(9)包围所述排出管(6)、所述第一排出空间(7)、所述第一封罩(7a)、所述第二排出空间(8)和所述第二封罩(8a)。
28.根据权利要求26所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述凸出部(13)的至少一部分布置在所述排出管(6)和/或所述第一排出空间(7)和/或所述第二排出空间(8)和/或所述第一排出空间(7)的第一封罩(7a)和/或所述第二排出空间(8)的第二封罩(8a)的至少一个导引壁区段上，其中，所述凸出部(13)是波纹(13)。
29.根据权利要求26所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述凸出部(13)的至少一部分布置在将所述第一排出空间(7)或第二排出空间(8)连接到所述外部空间(9)的出口通道(20)的至少一个导引壁区段上，其中，所述凸出部是波纹(13)。
30.根据权利要求1至14中的任一项所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述凸出部(13)的至少一部分布置在所述电气开关装置(1)的加热通道(21)的至少一个导引壁区段上。
31.根据权利要求30所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述凸出部是波纹(13)。
32.根据权利要求1至14中的任一项所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述凸出部(13)的至少一部分是均匀的凸出部(13)；以及/或者其中，所述凸出部(13)的至少一部分是不均匀的凸出部(13')；以...

【专利技术属性】
技术研发人员：M德霍特雷，J马尼蒂拉，M斯温内，S格罗布，叶向阳，O科斯萨特，
申请(专利权)人：ABB技术有限公司，
类型：新型
国别省市：瑞士;CH