CN103050330A

CN103050330A - 一种真空开关

Info

Publication number: CN103050330A
Application number: CN2013100047677A
Authority: CN
Inventors: 张国强; 李康; 牛文豪
Original assignee: Institute of Electrical Engineering of CAS
Current assignee: Institute of Electrical Engineering of CAS
Priority date: 2013-01-06
Filing date: 2013-01-06
Publication date: 2013-04-17

Abstract

一种真空开关，包括动触头、静触头、动导电杆、静导电杆和冷却***。所述的冷却***由蒸发器、冷凝器组成。所述的蒸发器、冷凝器都位于真空开关的外部，不影响真空开关的内部结构；所述的蒸发器为密封的金属容器，套设在导电杆上，同时通过固定元件安装在导电杆的引出线上。蒸发器中充有蒸发冷却液体。所述的蒸发器也可以是开口的金属容器，两端开口焊接在导电杆上，与导电杆共同构成密封腔体，密封腔体内有蒸发冷却液体。所述的冷凝器为空心的金属腔体。所述的蒸发器与冷凝器通过出气管路和回液管路相连，所述管路为绝缘材料构成。

Description

一种真空开关

技术领域

本发明涉及一种真空开关，特别涉及一种具有大载流能力的真空开关。

背景技术

目前生产使用的真空开关，触头周围为高真空环境，触头处产生的热量只能靠热辐射和导电杆的热传导散发到环境中，散热能力有限，导致载流能力有限，较难用于大电流场合。

即使在外侧设置吹风机，以增强真空开关对环境的散热能力，但由于触头处的热量要传导到真空开关表面本身比较困难，因而对真空开关载流能力的增加作用不大。同时，吹风机需要供电，需要维护且可能发生故障。

目前对于增加真空开关载流能力有一些方法，在专利CN200910132321.6“大容量真空断路器”中公开了一种通过将较小容量的真空开关并联以提高载流能力的方法，该方法的缺点是增加了成本和复杂性，同时对于并联的均流及同步性也不易控制。在专利US7471495“Vacuum Circuit Breaker Having a High Circuit Carrying Capacity”中公开了一种带有热管的真空开关，在真空开关导电杆中设置热管，用于散出热量，同时在导电杆端部设置了散热的翅片，该方法由于在导电杆内部设置热管，故储存的冷却液较少，真空开关冷却效果提高不明显，同时该方法导致真空开关的导电杆结构复杂，需要对真空室本体中元件进行重新设计，实现比较困难。另外，还有专利CN200810116544.9“一种热管式真空开关”中公开了一种热管式开关，在真空灭弧室的内部设置蒸发管，但也存在与上述专利类似的问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点，提出一种具有大载流能力的真空开关。特别是一种真空灭弧室结构简单，冷却性能强的真空开关。

本发明解决技术问题采用的技术方案是：

本发明真空开关包括静触头，动触头，静导电杆，动导电杆以及冷却***。静触头与静导电杆连接在一起，动触头与动导电杆连接在一起，工作时，动触头与静触头接触构成导电回路。

所述的冷却***由蒸发器，冷凝器组成。

所述的蒸发器是金属材料制成的密封容器，套设在导电杆上，内部充有蒸发冷却液体。蒸发器与导电杆接触面设有导热胶层，保证蒸发器与导电杆的紧密接触进而具有良好的导热性。所述蒸发器使用螺钉固定在真空开关的引出线上，其中安装在动导电杆侧的蒸发器随导电杆运动而运动。所述的螺钉数量可以是1个或多个。为了增大传热面积，所述的安装蒸发器的导电杆露在真空灭弧室外的部分根据载流能力的不同，长度有所不同。

所述的蒸发器也可以是金属材料制成的两端开口腔体，两端开口与导电杆焊接，与导电杆共同构成密封腔体，所述密封腔体内部充有蒸发冷却液体；所述与蒸发器共同构成密封腔体的导电杆部分可以是光滑表面，也可以在导电杆表面加工凹槽，以增强散热能力。

蒸发器通过管道与冷凝器相连。

所述的管路为绝缘管，以保证冷却***与导电杆的电气绝缘。

工作时静触头和动触头的接触电阻产生的热量通过导电杆传到蒸发器，加热内部的蒸发液，蒸发液相变吸热，达到冷却导电杆的目的。相变产生的蒸汽通过金属管向上流动，并通过法兰流出蒸发器，经过出气管路，从冷凝器的进气法兰流入冷凝器，在冷凝器中通过与外界环境热交换而冷却相变为液体介质。冷凝形成的液态蒸发液经过冷凝器出液法兰流出，经过回液管路流进蒸发器，完成蒸发液的换热循环流动。所述的循环流动为无外动力自循环的；所述的蒸发器安装套，蒸发器及冷凝器都位于真空灭弧室外。

所述的冷却***可同时设置在静触头一侧和动触头一侧，或仅在静触头或动触头其中的一侧设置。冷却***安装于动触头侧时，蒸发器与冷凝器之间的管路连接有一段由波纹管或软管构成的伸缩管，用来配合动导电杆的运动，同时所述动导电杆侧引出线含有一段柔性导线。所述冷却***中，可以是每个蒸发器配置一个冷凝器，也可以是两个蒸发器共用一个冷凝器。

所述冷凝器为空心的金属腔体，可以但不限于是片式散热器、风冷凝器等各种形式的冷凝器或冷却器，冷凝器将蒸汽冷凝为液体。工作中为保证蒸发液顺利回流，通常冷凝器位置高于蒸发器。另外，也可以通过在蒸发器靠近导电杆的一侧设置毛细管结构，利用这种结构，即使蒸发器低于或与冷凝器位置持平，仍然可以借助毛细管力将泠凝的工作介质返回到蒸发器。

所述的蒸发液包括但不限于低沸点、不燃或难燃的的各种全氟碳、氟碳氧、氟碳氢或氟碳氮化合物，及其混合物。蒸发器内部填充蒸发液时，先对蒸发器抽真空，然后再根据散热量的需要充入一定量冷却液。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、蒸发液使用量大，可以提高冷却效果，使得真空开关载流能力更大；

2、结构简单，真空灭弧室内部元件不变；

3、提高了可靠性，蒸发液自然循环，不需要外部供能，同时蒸发液绝缘水平高，即使出现泄漏，也不会影响真空灭弧室的绝缘水平。

附图说明

图1为本发明大载流能力的真空开关实施方式一结构示意图；

图2为图1实施方式的真空开关处于断开位置示意图；

图3为本发明大载流能力的真空开关实施方式二结构示意图；

图4为本发明大载流能力的真空开关实施方式三结构示意图；

图5为图1-4实施方式中蒸发器的实施方式一示意图；

图6为图1-4实施方式中蒸发器的实施方式二示意图；

图中1为静导电杆，2动导电杆，3静触头，4动触头，5静触头侧的蒸发器，6静触头侧的蒸发器法兰，7静触头侧的出气管路，8静触头侧的回液管路，9静触头侧的冷凝器，10真空开关灭弧室外壳，11静触头侧的冷凝器进气法兰，12静触头侧的冷凝器出液法兰，13动触头侧的冷凝器进气法兰，14动触头侧的冷凝器，15动触头侧冷凝器的出液法兰，16动触头侧的回液管路，17动触头侧的出气管路，18动触头侧的伸缩管，19动触头侧的蒸发器，20毛细管结构，21静触头侧的引出线，22静触头侧的固定螺母，23动触头侧的引出线，24动触头侧的固定螺母；25静触头侧导热胶层；26动触头侧导热胶层；27铜管；28开口式蒸发器；29焊点；30散热凹槽。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

图1为本发明真空开关实施方式一的结构示意图。本发明实施例1包括动静触头、动静导电杆、动静触头引出线、冷却***。如图1所示，静触头3，动触头4及静导电杆1和动导电杆2的一部分位于真空开关外壳10内部。静导电杆1的一端与静触头相连，另一端穿出真空开关外壳10与静触头侧的引出线21相连。安装在静触头侧的蒸发器5紧密套设在静导电杆1上，同时通过静触头侧的固定螺母22固定在静触头侧的引出线21上，在静触头侧的蒸发器5与静导电杆1之间有导热胶层，保证静触头侧的蒸发器5与静导电杆1紧密接触。静触头侧的蒸发器5内的蒸发冷却液体吸热相变后的气体通过静触头侧的蒸发器法兰6进入静触头侧的气体管路7，再通过安装在静触头侧的冷凝器进气法兰11流入静触头侧的冷凝器9。经过冷却后，蒸发冷却液体流出静触头侧冷凝器的出液法兰12，进入静触头侧的回液管路8，流回到静触头侧的蒸发器5。动触头侧结构与静触头侧相似，但由于动触头在开断时位置发生变化，故在动触头侧的蒸发器19与动触头侧的冷凝器14之间的管路上连有一段波纹管或软管构成的动触头侧伸缩管18。

另外，毛细管结构20位于动触头侧蒸发器19内侧，该毛细管结构有两方面的作用，一是在真空开关垂直安装，动触头侧冷却器14位置低于动触头侧蒸发器19时，保证蒸发冷却液体顺利回流；二是在真空开关垂直安装，动触头侧蒸发器19处于下方且内部蒸发冷却液体较少时，保证动导电杆2接触尽可能多的蒸发冷却液体。

图2为图1所示的实施例1的真空开关处于断开位置示意图。动触头侧的蒸发器19，动触头侧引出线23，动触头侧固定螺母24随动导电杆2和动触头4一起向下运动，动触头侧伸缩管18伸长。

图3为本发明真空开关实施方式二的结构示意图。与图1所示的实施例1相比较，该实施例只在静触头侧安装有由蒸发器、冷凝器构成的冷却***。

图4为本发明真空开关实施方式三的结构示意图。与图1所示的实施例1相比较，该实施例中，动触头侧和静触头侧的蒸发器共用一个冷凝器。

图5为图1—4所示的真空开关实施方式中蒸发器实施例1的示意图。与图1所示的蒸发器相比较，图5所示的实施例中，静触头侧蒸发器5内部有多组平行安装的铜管27，多组铜管27的上部互相连通，下部亦互相连通，使用该方式可以节约冷却介质。

图6为图1—4所示的真空开关实施方式中蒸发器实施例2的示意图，与图1所示的蒸发器相比，图6中开口式蒸发器28通过焊点29焊接在导电杆1上，与导电杆1共同构成密封容器。导电杆1在密封容器中的部分的表面有散热凹槽30。

Claims

1.一种真空开关，包括动触头（4）、静触头（3）、动导电杆（2）、静导电杆（1），其特征在于：所述的真空开关还包括冷却***；所述的冷却***由蒸发器、冷凝器组成；所述的蒸发器、冷凝器均位于真空开关的外部；所述的蒸发器为密封的金属容器，套设在导电杆上；蒸发器与导电杆之间的间隙充有导热胶层；所述蒸发器固定在导电杆的引出线上；蒸发器中充有蒸发冷却液体；所述的冷凝器为空心的金属腔体；所述的蒸发器与冷凝器通过出气管路和回液管路相连，所述管路为绝缘材料构成；冷凝器的安装位置高于蒸发器。

2.根据权利要求1所述的真空开关，其特征在于：所述的动触头侧的管道中包含一段由波纹管或软管构成的伸缩管。

3.根据权利要求1所述的真空开关，其特征在于：所述的蒸发器内部包含有多组平行安装的铜管，多组铜管的上部互相连通，下部亦互相连通。

4.根据权利要求1所述的真空开关，其特征在于：所述的蒸发器为开口的金属容器，两端开口焊接在导电杆上，与导电杆共同构成密封腔；所述导电杆与蒸发器共同构成密封腔体部分的表面光滑或有凹槽。

5.根据权利要求1所述的真空开关，其特征在于：所述的真空开关垂直安装时，所述的冷凝器的位置低于蒸发器，蒸发器靠近导电杆的内侧设置有毛细管结构。

6.根据权利要求1所述的真空开关，其特征在于：所述的安装在动触头一侧的蒸发器随动触头一起运动。

7.根据权利要求1所述的真空开关，其特征在于：所述的冷却***同时设置在静触头一侧和动触头一侧，或仅设置在静触头或动触头其中的一侧；所述冷却***中，每个蒸发器配置一个冷凝器，或两个蒸发器共用一个冷凝器。