CN86106540A - 真空断路器壳组合件 - Google Patents

Abstract

一种真空断路器行一体的钟形金属端部件，在一个圆柱形陶瓷套的相对两端上钎焊。端部件圆柱形壁的一部分，在与套接触的交接面附近，厚度减薄。钎焊时减薄部分变形，以减少刚性一体端部件的可能造成密封壳断裂的接触面里的应力。

Description

本发明与真空断路器有关，具体有关这种断路器的壳元件组合件。

真空断路器有抽空外壳，外壳有基本为圆柱形的结构形状，并有相对的端部件，端部件上分别安装一根活动杆和一根固定杆，上述各杆固定一个触点。活动杆的活动使触点闭合或开放。壳体有金属件和把动杆和定杆互相绝缘的绝缘件。这些部任必须固定，使壳结构有高机械强度和抗热性，以维持气密，保持内部的真空。壳组件一般通过面与面接触，把一个元件的端面的和另一元件的端面固定，亦即用钎焊焊接。组件之间的接头必须有足够的密封，即用钎焊以防泄漏。甚至小的泄漏会造成装置的故障。因此，按理想，要求减少连接起来的壳组件的数目，以减少壳体钎焊接头数目，从而减少泄漏和故障发生的机会。

壳组件在高温下装配，也就是钎焊，高温范围约为800°至1050℃，因此规组装时经历热膨胀。假如把有差异热胀系数的不同材料，也就是绝缘件和金属件，固定在一起，不同的热膨胀和随后的冷收缩可能产生应力，从而降低接头强度而最终造成密封的破裂。甚至接头里的一个极小的断裂也可以破坏密封，从而破坏断路器的运转。壳体材料最好全部有相同的热胀系数，防止有差异的胀缩和冷收缩，但是对壳组件必须有选择，以满足多种性能要求和操作要求。因此，要取得适宜的绝缘件和金属件，而又有基本相同的热胀系数是很困难的。

因此，需要有各种不同措施，防止造成断裂的应力。但这些措施应该既不使断路器组装方法有不适当的复杂化，也不要求在壳体结构中***额外的元件。应该尽量减少壳组件的数目，相应减少接头的数目，以减少泄漏的可能性。

本发明的一个目的，是提出一种断路器，其壳体有适当的强度和刚度，在触点工作时时能抵抗加在上面的大气力和机械力，并在设计中尽可能减少造成断裂的应力。

另一个目的是提出一种断路器壳体，有金属组件和绝缘组件，其表面互相连接，成为应力相当低的接头。

还有一个目的，是提出一种断路器壳体，有一个中央圆柱形绝缘件，在其相对的两端上，各用应力相当低的方式，钎焊一体的金属端部件。

根据本发明所提出，一个圆柱形绝缘材料套，在相对两侧上连接第一及第二金属端部件。活动触点杆和固定触点杆在里面通过，分别由端部件支承。端部件中至少一个为一体结构，有与之整体形成的端部支承一根触点杆，以及有一个圆柱形侧壁，其端面用诸如钎焊等方法，固定在套的端面上。这一体结构必须有足够的刚度以抵抗大气和机械作用力。侧壁有一个从端面伸向端部的圆柱部分，壁厚和端部件其余部分的壁厚相比，减小很多，使圆柱壁和绝缘套之间有不同的热变形。在一个理想实施方案中，两个端部件都有上述的结构形式。

为了有利于对发明有较清晰的了解，可参阅下文结合附图的详细叙述，附图如下：

图1为结合本发明的真空断路器的一个剖视;

图2为端部罩和端部屏蔽的分解端视，有钎焊圈可用于固定这些组件;

图3为端罩，绝缘套和钎焊圈各一部分的分解剖视。

本发明适用图1所示一般类型的真空断路器。图示的真空断路器有高真空壳11，其中有绝电材料的管形套12，和两个金属端罩13及14。壳内有两个可相对活动的触点15及16。

触点15是一个静止触点，安装在静止触点杆17上，杆17从上端罩13中穿过，和罩13有密封关系。触点16为活动触点，安将装在活动触点杆18上，杆18自由穿过下端罩14的一个中央孔19。

有一个柔性金属波纹管22，形成在活动触点杆18周围的密封。波放管22的上端22连接活动触点杆18，下端24连接在罩下端中央孔19的外圆周。

图示断路器的开放位置，亦即触点15及16互相离开，闭合的实现是通过把活动触点杆18向上推，使触点接触。张开，也就是断路，是因为把活动触点杆18下降，达到图示的位置。

接触张开也就是分离，造成触点之间的电弧，电弧一般约持续到自然零电流为止。这对断路便完成了。电弧产生金属蒸汽，在周围表面上沉积。

设置在波纹管上的屏蔽29，防止波纹管22上有金属蒸汽。

防止金属蒸汽在绝缘套12上沉积显然是重要的。管形金属主屏蔽26，提供防金属沉积的主要防护作用。主屏蔽26安装在绝缘套12的内圆周同心上。举例而言，这是固定用在围绕屏蔽26外圆周的等距离点上的和在屏蔽中心上的金属夹具27做到的，固定的方法如点焊。夹具27连接从套12向里伸的突出部分28。

绝缘套12还用端部屏蔽32及33，进一步防止金属蒸汽在上面沉积。上金属端部屏蔽32和下金属端部屏蔽33，分别固定上下端部罩13及14上，在绝缘套12和主屏蔽26之间同心伸展。于是，从主屏蔽26端部逸出的金属蒸汽，被端部屏蔽32及33阻止，不能达到绝缘套12上。索菲亚奈克（Sofianek）等人名义下的同时待准专利申请第41Ⅵ-4710号与此有关，已转授与本申请案的同受授人。该同时待准申请案揭示了把端部屏蔽32及33，在真空断路器壳上固定的方法。

断路器壳的构造中，有绝缘套12和在壳的相对端部上密封的端部罩13及14。在一个举例的实施方案中，圆柱形然绝缘套12，用密致，不渗透，低损耗，真空密闭的高铝含量釉面陶磁制造。套12的相对端面53有薄金属包层54（图2及3），以便钎焊。这包层中有一种耐火材料，也就是烧结的金属包层，厚度约为1密耳（0.001英寸），外面有薄一些的电镀烧结镍包层。陶瓷，釉和金属包层，必须能抵抗高达约1000℃的温度，而不变质。在理想的实施方案中，套12高约四英寸，内径约4.6英寸，壁厚约0.25英寸。端罩，也就是端部件13及14，有一个一体约为钟形，或杯形结构，其上有端部51，和与之一体的连接圆柱形侧壁38。端部有一个中心孔19，容纳一根触点杆，并有弧形部分52，翻卷后与侧壁38连接。上面引述的实施方案，端部件的高度约2英寸，圆柱形侧壁内径约为4.8英寸。端部件用金属薄板坯料成型，例如＃304薄钢板。在上面引述的实施方案中，薄坯的厚度约为0.06英寸。选定这厚度是为使端部件有足够的强度，也就是能支持触点杆和触点组合件，并能抵抗大气压力。圆柱形侧壁38和绝缘套12的直径量度，使侧壁38的端面55可以贴靠绝缘套12的端面53，即其金属包层54。绝缘套12的壁比端部件壁厚相当多。最好绝缘套和各端部件的接触面，大致在绝缘套12壁的内外表面之间的中点处。

上面所指类型的钢板无磁性。当真空断路器工作时产生磁力线。这磁力线从端板中通过。假如端部件用可磁化材料制造，便可能产生涡流电流。这些涡流电流在端部件中产生甭利的增温。

绝缘套12和端部件13及14有不同的热胀系数。在相关的范围内套12的线胀系数，为7.5至9.0×10^-6英寸/英寸/℃。端部件＃304薄钢板的线胀系数比套12的要大，它大约为17.3×10^-6英寸/英寸/℃。组装断路器壳时，即把端部件13及14的端面，在12的端面上钎焊时，壳组件可能加热到约1000℃。结果膨胀度有相当大的差异。具体而言，当互相贴靠的绝缘套和端部件受热时，圆柱形侧壁38在接触面附近的部分径向膨胀。这样，侧壁38的端面55，沿绝缘套12的端面53，即金属包54，向绝缘套壁的外表面迁移。壳组合件冷却时，端部体和绝缘套接触面之间的熔化钎焊合金冷却并固化。于是，端部件的端面55，和绝缘套12的端面及金属包层焊接。冷却时，绝缘套12和端部件的侧壁38有差异的收缩。然而，这时各端面53及55之间的接触面互相焊接固定。于是，端部件端面55，不能沿绝缘套12端面径向向里迁移。因此，与端面55相邻的侧壁部分，向断路器中线内变形。这便在端部件和绝缘套之间的接触面上，造成相当大的应力。这剩余应力足以使端部件和绝缘壳之间的钎焊密封断裂。甚至微小的断裂能破坏真空密封，从而破坏真空断路器的工作性能。

据本发明所提，圆柱形侧壁38的壁厚相当减小，以降低接触面上的应力。壁厚减小可以使壁有足够的柔性，降低应力，否则，壳体组装过程中加热和冷却时便可能产生应力。然而不能使全部端部件的壁厚有足够的减小。这种减小将不适当地降低端部件的强度。并且，在端部件和绝缘套之间，设置一个诸如圆柱形的壁厚减小的分立元件也并不可取。这样至少在壳组合件每一端部，要求增加一个圆接头。这种接头除要求增加成本和劳动力外，还必然会有不完善的密封和真空密封破裂。

与此相反，本发明人等减小了从端面55向端部件端部51伸展的侧壁38圆柱部部分56的壁厚。在上面引述的实施方案中，外壁减薄，使圆柱壁部56的壁厚达0.02+英寸。因此，壁厚不大于端部件其余壁部壁厚的约一半。

在上文引述的实施方案中，圆柱壁部56，从端面55伸出的长度约0.3英寸。这样，薄壁圆柱部分56的伸长，仅是端部件总高度（例如2英寸）的一个非常小的部分。圆柱部分56相当薄相当长，足以提供相当大的挠性，降低端部件和绝缘套之间的接头上的剩余应力。相反，本发明人等发现，减薄壁厚的圆柱部分56到相当短，并有足够的壁厚，因而不致损害断路器壳结构的结构完整性。

端部件最好利用钎焊合金和绝缘套12焊接。因此，可以在端部件金属端面，和绝缘套端面之间，***一个钎焊圈57。钎焊圈57最好在钎焊前预先旋转，例如用点焊焊在端部件的端面55上。这样便可以把端部件带随其钎焊圈，放在绝缘套12附近，以备钎焊。用于理想实施方案中的钎焊合金，熔化温度为925℃，固化温度为880℃。

真空断路器可按下述组装。端部件用金属薄板坯料制造，以免有导致断裂的应力。先将诸如＃304钢材的薄板坯焖火，即使其退火。然后模压成有端部51和圆柱壁38的上述杯状或钟状结构形式。然后把壁38切成精确的端面55。其后，通过按上文切削圆柱壁38的一部分，即减薄其厚度，形成侧壁部56。在完成这些步骤以前，把端部件再焖火，使制成的端部件无应力。

端部件制成后，利用传统的技术组装内元件。例如，可以用适当的钎焊圈和垫板，分别组装静止端元件，和活动端（也就是工作端）的元件。如有需要，可按上文引述的同时待准申请所述，将一个端部屏蔽***端罩。然后可以将静止组合件和活动组合件分别钎焊。主屏蔽26可以插在绝缘套12内，用诸如夹具（即接头片27）把它定位。最后，可以按上文所述的方式，把静止组合件及活动工作组合件和绝缘套12固定，将断路器钎焊并抽成真空。

尽管以上公开了本发明的一个具体实施例，但熟悉本行技艺的人可以容易地做出各种变动和修改，而不脱离本发明的基本概念，因而此说明是要包括所有这样的属于本发明特点，构思和范围的变动和修改。

Claims (15)

1、一种真空型断路器特征有下列各项：

(a)一种绝缘材料制圆柱形套，在其相对两端上按密封关系连接第一及第二金属端部件；

(b)活动及固定触点杆分别从该第一及第二端部件中穿过，由该两端部件支持；

(c)该端部件的至少一个，有整体形成的端部和一个圆柱形侧壁，成为一个一体结构；

(d)该端部支持该触点杆之一；

(e)该圆柱形侧壁有一个端面，和圆柱形绝缘套的相对端之一固定；

(f)该侧壁的一个圆柱形部分，从端面向端部伸展，这部分的壁厚，比该圆柱形侧壁的其余部分壁厚，及该端部的壁厚减薄相当多，使圆柱形壁及绝缘套有不同的热变形。

2、根据权利要求1所述之真空断路器。其特征为其中一个端部件是杯形的。

3、根据权利要求1或2所述之真空断路器，其特征为圆柱形部分的壁厚，小于圆柱形侧壁其余部分及端部壁厚的百分之六十。

4、根据权利要求3所述之真空断路器，其特征为圆柱形部分的壁厚小于0.05英寸。

5、根据权利要求3所述之真空断路器，其特征为减小壁厚的圆柱形部分的高度，在0.1至0.5英寸范围内。

6、根据权利要求1或2所述之真空断路器，其特征为圆柱形套的相对两端有金属化层，圆柱形侧壁的端面大致平坦，并和圆柱形壳相对端之一的金属化层钎焊固定。

7、根据权利要求1所述之真空断路器，其特征为端部件之一用壁厚基本均匀的金属薄极坯形成，而该圆柱形部分的壁厚，比均匀壁厚薄。

8、根据权利要求7所述之真空断路器，其特征为在该圆柱形部分的壁部外周上减小厚度。

9、一种真空型断路器特征为下列各项：

（a）一种绝缘材料制圆柱形套，在其相对两端上按密封关系连接第一及第二金属端部件;

（b）该端部件的每一，有整体形成的端部和圆柱形侧壁组成的一体结构;

（c）该第一及第二端部件的端部，分别支持和断路器纵向线同心的活动触点杆和固定触点杆;

（d）每一该端部件的圆柱形侧壁特征为下列各项：

（1）和圆柱形套相对两端之一固定的一个端面;

（2）一个从端面伸向端部的圆柱形部分，圆柱形部分的壁厚比该圆柱形侧壁其余部分及该端部的壁厚薄相当多，使圆柱形壁和绝缘套有不同的热变形。

10、根据权利要求9所述之真空断路器，其特征为该端部件除该圆柱形部分的壁厚减薄外，用壁厚基本均匀的金属薄板坯形成。

11、根据权利要求10所述之真空断路器，其特征为端部件大致为杯形。

12、根据权利要求9或10所述之真空断路器，其另有一个主屏蔽，同心旋转在该活动触点杆和该固定触点杆的周围，并固定在绝缘材料圆柱形套上。

13、根据权利要求12所述之真空断路器，其特征为该圆柱形套至少有一个内部的突出部分，该主屏蔽有锁接片，和至少一个内突出部夹子。

14、根据权利要求12所述之真空断路器，其另有基本为圆锥结构形状的第一及第二端部部屏蔽，分别固定在该第一及第二端部件上的圆柱侧壁。

15、外壳有金属端部件钎焊在圆柱形绝缘材料套上的真空断路器制造方法，端部件支持安装触点的触点杆，其制造步骤如下：

（a）将有预定壁厚的薄板坯料焖火;

（b）将板料坯形成基本为杯形的端部件，端部件有一个有孔的端部，有与之整体制造的圆柱形壁，尾端形成端面;

（c）减小从端面伸向端部的圆柱形壁一部分的壁厚;

（d）将杯形端部件焖火，释放其应力;

（e）将一个带触点的杆组合件***有孔端部件并钎焊;

（f）设置一个圆柱形绝缘套，至少在其一端上有一他金属化包层;

（g）把端部件的端面和圆柱形套金属化包层钎焊连接，从而圆柱形壁的壁厚减薄部分变形，释放端部件和绝缘套接触面里的剩余应力。

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