CN101573774B - 带有径向穿流开口的压缩气体断路器 - Google Patents

Abstract

根据本发明的压缩气体断路器(10)具有第一触点(14)和第二触点(18)，所述第一触点(14)和第二触点(18)相对彼此沿着纵轴线(A)可运动。围绕第一触点(14)布置有鼓风容积(54，52，68)。该鼓风容积(54，52，68)经由气体通道(44)与弧光区(40)连接，以对在第一触点(14)与第二触点(18)分离时所产生的弧光进行吹气。该鼓风容积(54，52，68)径向外侧由分隔元件(30)限定，该分隔元件(30)将鼓风容积(54，52，68)与低压室(72)分开。使得气体交换成为可能的穿流开口(64，66，68)在径向方向上从低压室(72通至鼓风容积(54，52，68)中。

Description

带有径向穿流开口的压缩气体断路器

技术领域

本发明涉及中压开关技术和高压开关技术的领域，尤其是能量分配网中的功率断路器(Leistungsschalter)的领域。该发明尤其涉及根据权利要求1或权利要求5的前序部分所述的压缩气体断路器(Druckgasschalter)。

背景技术

这种压缩气体断路器尤其在高压技术中普遍已知。

例如，文件WO 98/43265公开了一种此种压缩气体断路器。其具有第一可驱动弧光触点(Lichtbogenkontakt)，第二固定弧光触点，与其同心地延伸的额定流通通路以及用于在鼓风容积(Blasvolumn)中对灭弧气体(Loeschgas)进行压缩的压缩装置。所被压缩的灭弧气体用于以下目的，即，通过以灭弧气体进行吹气(Beblasen)而使在第一弧光触点与第二弧光触点分离时所产生的弧光熄灭。

第一可驱动弧光触点由开关管所支撑。在该开关管的出口处设置有排气容积(Auspuffvolumn)，在进行对弧光的吹气之后灭弧气体被引导至该排气容积中。布置在额定流通通路内的排气容积经由放气开口而与在额定流通通路外的低压室相连接。进一步地，排气容积通过分隔壁而与吸气区域分开，该吸气区域在鼓风容积与排气容积之间同样也布置在额定流通通路内。该吸气区域经由扫气阀(Spuelungsventil)并经由过压阀而与鼓风容积相连接。可动的开关管密封地被引导穿过分隔壁。

这种已知的压缩气体断路器解决如下问题，即，在吸气区域应存在至少几乎恒定的气体压力，以使得排气容积中的气体压力不会对扫气阀的功能和过压阀的功能产生影响。但是缺点为，分隔壁布置在设计为管状的额定流通通路内。由于分隔壁在第一弧光触点与第二弧光触点分离期间受到吸气区域和排气容积之间的很高的压力差，所以这就要求分隔壁的在额定流通通路的内壁处的稳定的固定以及开关管的穿过分隔壁的密封的穿行。

另外，由文件US2003/01 73335 A1以及与该文相应的文件DE 60305 522 T2，同样已知了高压功率断路器。这种已知的功率断路器在热腔和膨胀室之间具有抽真空管路，该抽真空管路布置成与可运动触点的运动轴线轴对称。在轴向方向上延伸的该抽真空管路借助于阀而关闭，在热灭弧腔中较大的过压的情况下该阀打开。

由文件EP O 1 46 671 A1已知了另一种压缩气体断路器。为使在压缩气体断路器打开时活塞容积中的压力不会上升超过预定的值，该压缩气体断路器具有径向地布置的过压阀。过压阀确保了，在活塞容积中过度的过压的情况下，气体可通过该过压阀流出。

由文件EP 0 296 363 A2已知了带有自行产生的灭弧气体流的另一种压缩气体断路器。该压缩气体断路器具有压缩室。为了防止在压缩室中的过度的压力，该压缩气体断路器具有阀，通过该阀，气体可径向地从该压缩室流出。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种带有简化结构的压缩气体断路器，其由此同样使得紧凑的设计成为可能。进一步地，根据本发明的压缩气体断路器应当具有高的可靠性。

根据本发明，上述目的通过带有权利要求1所述的特征的压缩气体断路器来加以解决。根据本发明，该目的同样还通过带有权利要求5所述的特征的压缩气体断路器来加以解决。

根据本发明，根据权利要求1的根据本发明的压缩气体断路器具有使得低压室和鼓风容积之间的气体交换成为可能的、不可关闭的穿流开口(Durchstroemoeffnung)。该不可关闭的穿流开口延伸穿过分隔元件的、在关于纵轴线的径向方向上将鼓风容积与低压室分开的区域。因此，尤其在鼓风容积中过度的过压的情况下，灭弧气体可由鼓风容积流到低压室中。因此，在鼓风容积中的气体压力不可任意地上升。此外，可以实现压缩气体断路器的特别简单的构造。

根据如权利要求3所述的优选实施例，鼓风容积被分成压缩室与热室(Heizraum)，其中，不可关闭的穿流开口通入到压缩室中。由此可实现以下这点，即，在压缩室中压力不可任意地上升，且未被使用的灭弧气体可从压缩室流至低压室中。同样地，灭弧气体也可从低压室流至压缩室中。

根据如权利要求4所述的优选实施例，压缩气体断路器具有另一可关闭的穿流开口，该穿流开口可借助于构造为止回阀的扫气阀而被关闭。

如权利要求5所述的根据本发明的压缩气体断路器具有使得气体交换成为可能的、在低压室和鼓风容积之间穿过分隔元件的一区域的穿流开口，该分隔元件在关于压缩气体断路器的纵轴线的径向方向上将鼓风容积与低压室分开。根据本发明，扫气阀布置在该穿流开口中(in)或布置在该穿流开口旁(an)。由此可实现，为了以灭弧气体填充鼓风容积，该灭弧气体可自低压室流至鼓风容积中或流至压缩室中，却无法在相反的方向上流动。由于进一步地，在低压室的一侧上，气体压力至少大致为恒定的，所以扫气阀在预定的压力下打开，而与在开关过程期间的压力变化无关。

压缩气体断路器的鼓风容积例如经由通道而与压缩气体断路器的弧光区相连接，通过该通道，在关断过程的第一阶段期间被加热的灭弧气体，例如SF₆(六氟化琉)自弧光区而进入鼓风容积。在随后的另一阶段，灭弧气体自鼓风容积通过该通道而流至弧光区，以将在那里燃烧的弧光吹灭。然后，该灭弧气体继续流出到排气容积中。

借助于穿流开口和扫气阀可实现，灭弧气体可从低压室流入到鼓风容积中。通过根据本发明的穿流开口的在径向方向上的引导，压缩气体断路器可在纵向方向上以紧凑的方式来构造。进一步地，低压室与鼓风容积的该连接被证明是有利的，因为在低压室中在开关过程的每个时间点上都至少大致地存在恒定的压力且在低压室中的灭弧气体是未被离子化的且是低温的。

根据如权利要求7所述的优选实施例，扫气阀和过压阀布置在相同的穿流开口中或布置在相同的穿流开口旁。这使得压缩气体断路器的尤其紧凑的结构成为可能并使得压缩气体断路器的简单的最终装配成为可能。尤其地，扫气阀和过压阀可作为一结构单元而被预装配。

根据如权利要求8所述的优选实施例，压缩气体断路器具有另一穿流开口，该穿流开口可借助于过压阀而被关闭。由此可实现，在压缩室中或在鼓风容积中的预定的过压的情况下，灭弧气体可流出至低压室中。由于在低压室中至少大致地存在恒定的气体压力，所以该过压阀在预先给定的开关压力(Ansprechdruck)下打开。由此可实现，在压缩室中或在鼓风容积中不会建立起所不允许的高压。由此可防止压缩气体断路器的功能性由于压缩室中或鼓风容积中的过高的气体压力而受到影响。

根据如权利要求10所述的优选实施例，鼓风容积被分成压缩室与热室，其中，穿流开口通入到压缩室中。由此可实现，未被使用的灭弧气体可通过扫气阀从低压室流至压缩室并通过该过压阀而从压缩室流至低压室。

根据如权利要求18所述的优选实施例，压缩气体断路器在压缩室和在排气容积之间具有可通过止回阀而关闭的扫气通道。进一步地，在低压室和鼓风容积或压缩室之间，压缩气体断路器具有穿流开口，尤其是不可关闭的穿流开口。通过该穿流开口，可以最简单的方法实现一种过压阀类型，其中，穿流开口——倘若没有阀门将其关闭的话——总是打开的。通过穿流开口的几何形状的选择，可对穿过该开口的气体通流(Gasdurchfluss)进行控制。

其它优选实施例和优点由更多的从属权利要求和附图所给出。

附图简述

在下文中，根据优选的实施例进一步阐述本发明的对象，这些实施例在所附的附图中示出。其中，以纯示意性的方式：

图1示出了根据本发明的压缩气体断路器，尤其是一种功率断路器，其具有在低压室和压缩室之间的两个穿流开口，其中，一穿流开口可通过扫气阀被关闭而另一穿流开口可通过过压阀被关闭；

图2示出了压缩气体断路器的局部视图，该压缩气体断路器具有用于将构造在低压室和压缩室之间的穿流开口关闭的过压阀，该过压阀与构造为止回阀、在热室和压缩室之间的中间阀构造在一部件(Baugruppe)中。

图3示出了根据第三实施例的、根据本发明的压缩气体断路器的局部视图，其中，过压阀与根据本发明的扫气阀组合成二向阀(Zwei-Weg-Ventil)，以用于关闭图2中所示的在压缩室和低压室之间的穿流开口。

图4示出了根据第四实施例的根据本发明的压缩气体断路器的局部视图；

图5示出了根据第五实施例的根据本发明的压缩气体断路器；

图6示出了根据本发明的压缩气体断路器，尤其是一种功率断路器，其具有在低压室和压缩室之间的两个穿流开口，其中，一穿流开口可通过扫气阀被关闭而另一穿流开口不可被关闭；且

图7示出了根据本发明的压缩气体断路器，该压缩气体断路器具有径向地布置的不可关闭的穿流开口和轴向地布置的扫气阀。

在图中所使用的参考标号和其含义在参考标号列表中概括性地列出。基本上，在图中相同的或起相同作用的部分设以相同的或相似的参考标号。对理解本发明而言非必须的部分并未全部示出。所描述的实施例代表本发明对象的示例而并不具有限制作用。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的第一实施例的压缩气体断路器，尤其是功率断路器。这种压缩气体断路器尤其在高压开关设备中被加以使用。

该压缩气体断路器10具有构造为管12的第一触点14，该第一触点14用于与构造为销16的第二触点18共同作用。优选地，第一触点14和第二触点18至少在其自由端部区域处由抗烧损的材料，尤其由钨和铜加工而成。该管12和销16被布置在共同的纵轴线A上，且相对彼此可动。在图1中所示出的实施例中，第一触点14设计为可动的。所属的驱动组件并未示出。

第一触点14的自由端部区域20以已知的方式构造为带有多个接触指的梅花触头(Kontakttulpe)。接触指的自由端部区域优选地由抗烧损的材料加工而成。

围绕第一触点14布置有具有空心筒形状的分隔元件30，其中，分隔元件30的一个端部区域32逐渐变小。逐渐变小的端部区域32的自由端部在纵轴线A的方向上大致上与第一触点14的自由端部对准。在周向方向上，静止的导体元件33包围分隔元件30的另一端部区域，该另一端部区域在纵轴线A的方向上与该逐渐变小的端部区域32相对而置。导体元件33和相对导体元件33可动的分隔元件30之间的导电连接通过触点弹簧35而形成。代替触点弹簧，该导电连接同样可例如经由滑动触点、螺旋触点，滑动梅花触头或接触滚子而形成。其嵌入环绕的凹槽中，该环绕的凹槽径向上位于内侧地构造在导体元件33的自由端部区域中。

该分隔元件30是图中未示出的通常已知的额定电流触点组件(Nennstromkontaktanordnung)的一部分。分隔元件30构成第一额定电流触点，且以电的方式与第一触点14连接。第二触点18与未示出的第二额定电流触点以导电的方式相连接且用于在闭合的压缩气体断路器上与第一额定电流触点(分隔元件30)共同作用。

在分隔元件30的逐渐变细的端部区域32中布置有喷嘴体34，其中，该喷嘴体34在纵轴线A的方向上自该分隔元件30凸出。该喷嘴体34优选地由绝缘材料，例如聚四氟乙烯加工而成。自凸出于分隔元件30的端部而来地，该喷嘴体34首先具有喷嘴开口36，该喷嘴开口36在纵轴线A方向上朝第一触点14逐渐变细并过渡至喷嘴通道38中。喷嘴通道38在与喷嘴开口36相对的一侧上扩大至这样的内直径，该内直径大于第一触点14上的梅花触头的外直径，其中，该内直径按如下方式选择，即，使得，梅花触头的接触指具有足够大的间隙。位于梅花触头和自由端部之间的喷嘴体34内的区域构成了弧光区40。

气体通道44通入喷嘴通道38中，该气体通道44将弧光区40与分隔元件30内的热室46相连接。该气体通道44一方面用于将通过弧光而被加热的灭弧气体从弧光区40引入至热室46中。另一方面，气体通道44用于将灭弧气体从热室46引入至弧光区40中，以用于对在弧光区40中燃烧的弧光进行吹气。典型地，热室46具有恒定的容积。

该热室46在径向方向上由分隔元件30限定。在喷嘴开口36的方向上，热室同样由分隔元件30并由喷嘴体34所限定。在与喷嘴开口36相反的方向上，热室46由隔板状的中间元件48所限定。第一触点元件14被密封地引导穿过中间元件48。中间元件48优选地以形状配合的方式(formschluessig)被保持在分隔元件30处。其同样可以形状配合的方式紧固在第一触点14处。

通过中间元件48，分隔元件30的内腔被分为热室46和压缩室52。分隔元件30的内部——热室46和压缩室52——共同构成了鼓风容积54。压缩室52在与中间元件48相对而置的一侧上由活塞56所限定，该活塞56在当前情况下布置成固定的。该活塞56为筒-活塞-组件的一部分，其中，该筒-活塞-组件的空腔由压缩室52构成。

该活塞56具有用于第一触点14的通孔(Durchgangsoeffnung)。在活塞56和第一触点14之间，密封件80嵌入到在活塞中环绕的凹槽中，以将第一触点14与活塞56之间的缝隙密封。此外，密封件80也构成了用于第一触点14的引导部。活塞56借助于另一密封件82相对分隔元件30而密封，该密封件82嵌入到活塞56中的另一环绕的凹槽中。

在活塞56的与压缩室52相对的一侧上，排气容积58位于导体元件33内。该排气容积58通过构造在管12中的流动通道(Stroemungskanal)59与弧光区40相连接，以使得，从热室46穿过气体通道44流至弧光区40的灭弧气体可通过流动通道59流出至排气容积58中。在高电流(Hochstrom)阶段，灭弧气体也可直接从弧光区40流至排气容积58中。

通道60穿过中间元件48而从压缩室52通至热室46中，该通道60可以如下方式由构造为止回阀的中间阀62所关闭，即，在压缩室52中的相对于热室46的过压下，灭弧气体从压缩室52流至热室46中。在热室46中的相对于压缩室52的过压下，中间阀62关闭。

在径向方向上存在有从压缩室52进入径向上在外侧地邻接在分隔元件30处的低压室72的构成穿流开口64的扫气通流口(Durchlass)66和同样构成穿流开口64的过压通流口68。该低压室72包围该额定电流触点组件。在低压室72中，至少大致地在压缩气体断路器10的开关过程期间存在恒定的气体压力，该气体压力优选地在3-7Bar的范围中。

低压室72由未示出的压缩气体断路器的外壳所限定且经由气体再循环(Gasrueckfuehrung)与排气容积58相连接。

根据本发明，扫气通流口可借助于构造为止回阀的扫气阀74而以如下方式被关闭，即，使得，在压缩室52中的相对于低压室72的负压下扫气阀74打开，否则闭合。

该过压通流口68可借助于过压阀76而关闭，该过压阀76在经定义(definieren)的压缩室52中的相对于低压室72的过压下打开，以将压缩室52中的任何的过压加以消除。

自然，可设置多个扫气通流口66，这些扫气通流口66可相应地借助于扫气阀74而被关闭。同样，可设置多个过压通流口68，这些过压通流口68可相应地借助于过压阀76而被关闭。

图1中所示的压缩气体断路器如下地工作。首先，额定电流触点组件打开。接着，由第一触点14和第二触点18所构成的触点组件分离开，由此，由于通过触点组件的电流而在弧光室40中点燃了弧光。由此，灭弧气体被加热。该灭弧气体起初通过气体通道44流至热室46中。而且，在触点组件打开时，由于分隔元件30与第一触点14一起在纵轴线A的方向上远离第二触点18而运动，压缩室52变小，由此，在其中的气体压力上升。如果在压缩室52中的气体压力比在热室46中的大，则中间阀62打开，由此，灭弧气体穿过通道60自压缩室52流入至热室46中且在其中使气体压力进一步升高。一旦在弧光区40中的气体压力下降，则灭弧气体自热室46通过气体通道44流至弧光区40中并对弧光进行吹气，该弧光由此被熄灭。

然而，如果由于很强的电流(例如由接地所触发)，热室46中的气体压力迅速上升至较高的值，则可能出现以下情形，即，在热室46中，在触点组件的分离过程期间，中间阀62保持关闭，或者至少在分离过程期间在较长的时间段上是关闭的。由此，灭弧气体无法从压缩室52流出至热室46中。当在压缩容积52中达到预定的气体压力时，过压阀76则打开，由此，灭弧气体可通过过压通流口68流出至低压室72中。由于在低压室72中尤其在分离过程期间存在有至少几乎恒定的气体压力，所以压缩室52中的最大压力由过压阀76的开关压力所定义。由此可实现，用于使触点组件打开(尤其是使分隔元件30与第一触点14一起缩入至导体元件33中)所必须的力不超过一最大力(Maximalkraft)。由此，驱动组件可如此地设计，即，使得，触点组件在很高的电流下同样能够可靠地分离。

为对弧光区40中的弧光进行吹气而被使用的灭弧气体一方面通过流动通道59流至排气容积58中而另一方面通过喷嘴开口36流出。在排气容积58中，热的灭弧气体被冷却。在排气容积58和低压室72之间的气体交换可经由未示出的气体再循环来进行。

在触点组件闭合时，压缩室52的容积变大，由此，在该压缩室中相对于低压室72和热室46而产生负压。由此，根据本发明的扫气阀74打开，该扫气阀将扫气通流口66放开(freigeben)以便灭弧气体从低压室72流入至压缩室52中。一旦压缩容积52中的气体压力上升超过低压室72中的气体压力，则扫气阀74关闭。通过使灭弧气体从低压室72流入至鼓风容积54中(尤其是流入至压缩室52中)，则确保了，即便是在压缩气体断路器打开后的很短时间内，冷的灭弧气体也可流入至鼓风容积54中或者说流入至压缩室52中。由此可确保，在压缩气体断路器的彼此紧接着的分离过程中，该压缩气体断路器能可靠地起作用。

在如图6中所示且联系图6而详细地描述的根据本发明的实施例中，舍弃了在过压通流口68处的过压阀76。然而，通过过压通流口68的不受阻的(lichten)直径，可对尤其在压缩室52中的相对于低压室72的过压下穿过该过压通流口68的灭弧气体流(Loeschgasfluss)进行控制。

由此，灭弧气体可在第一触点14与第二触点18分离时(其中，同时地，压缩室52的容积也减小)从压缩室52流出至低压室72中。因此，压缩室52中的气体压力不能任意地上升。

在图2中示出了压缩气体断路器的另一例子。该实施例大致上与图1中所示的压缩气体断路器10相对应。此处仅对其区别进行讨论。

在该实施例中分隔元件30仅具有穿流开口64，该穿流开口64构成过压通流口68且可借助于过压阀76而被关闭。优选地，分隔元件30具有可借助于一个或多个过压阀76而被关闭的多个过压通流口68。优选地，在分隔元件30处构造有4至8个过压通流口68。该过压通流口68也可设计为裂口。

在图2中所示出的中间元件48构造成与第一触点14的管12成一体。自然，该中间件和管12也可构造成由多个单独元件所组成。

为了构造过压阀76，中间元件48具有在活塞56的方向上开口的环形通道(Ringkanal)86，过压通流口68在径向方向上通入到该环形通道86中。环形通道连同过压通流口68一起构成连接通道87。环形通道86在径向方向上一方面由构造在中间元件48处的壁88所限定而另一方面由分隔元件30所限定。在环形通道80中布置有以在纵轴线A的方向上可移动的方式而支承的环形板(Ringscheibe)90作为阀板(Ventilscheibe)。其在朝环形通道86的开口的方向上被弹簧92所按压，其中，档块限制了环形板在朝该开口的方向上的运动自由度。

过压阀76如下地工作。在压缩室52中的过压下，联结到过压通流口68处的连接通道87由位于在分隔元件30和壁88之间的环形板90所关闭。一旦压缩室52中的气体压力上升超过由弹簧92所定义的过压阀76的开关压力，则环形板90在轴向方向A上移入到环形通道中(移入到图2中以虚线示出的位置中)。在环形板90的该位置中，过压阀76打开，且灭弧气体可畅通地通过连接通道87和与之邻接的过压通流口68而流出。

活塞56具有扫气通流口66’，与联系图1而描述的扫气通流口66相对应地，该扫气通流口66’可借助于构造为止回阀的扫气阀74’而被关闭。该扫气通流口66从排气容积58通至压缩室52中。

通道60在纵轴线A的方向上被实施成穿过布置在第一触点14处的中间元件48。优选地，中间元件48具有在周向方向上有规律地布置的多个通道60。该一个或多个通道60可借助于中间阀62的阀片(Ventilblech)而被关闭。该阀片优选地又被构造为圆环形板(Kreisringscheibe)。

与图1中所示的实施例相比，导体元件33构造成在纵轴线A的方向上被延长。在分隔元件30和分隔元件30的延长段之间构造有空隙(Zwischenraum)94。过压通流口68通入至该空隙94中。通道96从空隙94通至低压室72中。

根据本发明的第三实施例在图3中示出。对于在图3中所示出的、已经联系图2进行过描述的元件，可参考对图2的描述。相同的或起相同作用的部分被设以相同的参考标号。

在该实施例中，过压通流口68同样构成了扫气通流口66，也即，扫气通流口66和过压通流口68被构造为共同的穿流开口64。在该实施例中，舍弃了联系图2而描述的穿过活塞56的扫气通流口。

该穿流开口64可由二向阀98所关闭。该二向阀98在压缩室52中的相对于低压室72的负压下打开并由此充当扫气阀。在压缩室52中的相对于低压室72的过压下，该二向阀98起过压阀的作用，其中，该二向阀98直到经定义的开关压力下才打开。由此使得从压缩室52进入低压室72的气体流(Gasfluss)成为可能。

该二向阀98可如下地被构造。与联系图2而描述的中间元件一样，该中间元件48构造成带有开口的环形通道86。穿流开口64通入其中，该穿流开口64与环形通道86一起构成连接通道87。自然，可有多个穿流开口通入到环形通道86中。在环形通道86中布置有环形板90，该环形板90以在纵轴线A的方向上可移动的方式被支承。该环形板90在朝环形通道86的开口方向上由弹簧所按压，其中，档块限制了环形板90在朝环形通道86的开口的方向上的运动自由度。该环形板90与弹簧及用于该环形板90的档块一起而构成该二向阀98的过压阀。环形板90具有与环形板90的边缘相间隔开的多个孔100，各一在纵轴线A的方向上延伸的引导元件102被引导穿过孔100。该引导元件102与中间元件48固定地相连接。在引导元件102的自由端部处设计有用于阀盘(Ventilteller)104的档块。该阀盘104可于引导元件102上在档块和环形板90之间自由运动并构成了二向阀98的扫气阀。

该二向阀98如下地工作。在压缩室52中的过压下，连接通道87由位于在分隔元件30和壁88之间的环形板90所关闭。环形板的孔100由阀盘104所关闭。一旦在压缩室52中的气体压力上升超过由弹簧92所定义的、起过压阀作用的二向阀98的开关压力，则环形板90与阀板104一起在轴向方向A上进入环形通道而移至图2中以虚线示出的位置中。在环形板90和阀板104的该位置中，灭弧气体可自压缩室52穿过连接通道87而流出至低压室72中。

如果与低压室72相比在压缩室52中存在负压(这种情况在图3中示出)，则通过以下方式，即，阀板104基于压力差而从环形板离开，二向阀98打开。由此，环形板的孔100被放开，从而，灭弧气体可从低压室72流入压缩室52中。

如图4中所示，特别优选的是，中间元件48构造为预制的部件，该部件被置入到该分隔元件30中并包围第一触点14。在中间元件48处优选地构造有图1中所示的扫气阀74、构造为止回阀的过压阀68、以及中间阀62。由此可获得压缩气体断路器的尤其紧凑的结构。此外，压缩气体断路器的装配由于该中间元件48而被显著简化。在图4中，扫气阀和过压阀构造为二向阀98(就如联系图3所描述的那样)。

在图5中所示的、很大程度上构造成与图4中所示实施例相同的第五实施例中，中间阀62的可轴向移动的圆环形板和形成扫气阀74的二向阀98的零件的同样可轴向移动的阀盘104不是由可在纵轴线A的方向上移动的板所构成，而是由可绕轴线106，108摆动的活板所构成，其中，轴线106与中间阀62相关而轴线108与二向阀98的形成扫气阀74的零件相关。优选地为中间阀62并为扫气阀74而在周向方向上相应地使用多块活板。

图6示出了根据本发明的第六实施例的压缩气体断路器，尤其是功率断路器。这种压缩气体断路器尤其在高压开关设备中被使用。

该压缩气体断路器10具有构造为管12的第一触点14，该第一触点14用于与构造为销16的第二触点18共同作用。优选地，第一触点14和第二触点18至少在其自由端部区域处由抗烧损的材料、尤其是由钨和铜加工而成。该管12和销16布置在共同的纵轴线A上且相对彼此可动。图1中所示的实施例中，第一触点14构造为可动的。所属的驱动组件并未示出。

第一触点14的自由端部区域20以已知的方式构造为带有多个接触指的梅花触头。接触指的自由端部区域优选地由抗烧损的材料加工而成。

围绕第一触点14布置有具有空心筒形状的分隔元件30，其中，分隔元件30的一个端部区域32逐渐变小。逐渐变小的端部区域32的自由端部在纵轴线A的方向上大致上与第一触点14的自由端部对准。在周向方向上，静止的导体元件33包围分隔元件30的另一端部区域，该另一端部区域在纵轴线A的方向上与该逐渐变小的端部区域32相对而置。导体元件33和相对导体元件33可动的分隔元件30之间的导电连接通过触点弹簧35而形成。作为经由触点弹簧而形成该导电连接的代替，同样可例如地经由滑动触点、螺旋触点，滑动梅花触头或接触滚子而形成该导电连接。该触点弹簧35嵌入环绕的凹槽中，该环绕的凹槽径向上位于内侧地构造在导体元件33的自由端部区域中。

该分隔元件30为在图中未示出的、通常已知的额定电流触点组件的一部分。分隔元件30构成第一额定电流触点且以电的方式与第一触点14相连接。第二触点18与未示出的第二额定电流触点以导电的方式相连接且用于在闭合的压缩气体断路器上与第一额定电流触点、分隔元件30共同作用。

在分隔元件30的逐渐变细的端部区域32中布置有喷嘴体34，其中，该喷嘴体34在纵轴线A的方向上凸出于分隔元件30。该喷嘴体34优选地由绝缘材料，例如聚四氟乙烯加工而成。自凸出于分隔元件30的端部而来地，该喷嘴体34首先具有喷嘴开口36，该喷嘴开口36在纵轴线A的方向上朝第一触点14逐渐变细并过渡至喷嘴通道38中。喷嘴通道38在与喷嘴开口36相对的一侧上扩大至这样的内直径，该内直径大于第一触点14的梅花触头的外直径，其中，内直径按如下方式选择，即，使得梅花触头的接触指具有足够大的间隙。喷嘴体34内的区域(位于梅花触头和自由端部之间)构成了弧光区40。

气体通道44通入喷嘴通道38中，该气体通道44将弧光区40与分隔元件30内的热室46相连接。该气体通道44一方面用于将通过弧光而被加热的灭弧气体从弧光区40引入至热室46中。另一方面，气体通道44用于将灭弧气体从热室46引入至弧光区40中，以用于进行对在弧光区40中燃烧的弧光的吹气。典型地，热室46具有恒定的容积。

该热室46在径向方向上由分隔元件30限定。在朝喷嘴开口36的方向上，热室46同样由分隔元件30并由喷嘴体34所限定。在与喷嘴开口36相反的方向上，热室46由隔板状的中间元件48所限定。第一触点元件14被密封地引导穿过中间元件48。中间元件48优选地以形状配合的方式被保持在分隔元件30处。其同样可以形状配合的方式紧固在第一触点14处。

通过中间元件48，分隔元件30的内腔被分为热室46和压缩室52。分隔元件30的内部——热室46和压缩室52——共同构成了鼓风容积54。该压缩室52在与中间元件48相对而置的一侧上由活塞56所限定，该活塞56在当前情况下布置成固定的。该活塞56为筒-活塞-组件的一部分，其中，该筒-活塞-组件的空腔由压缩室52构成。

该活塞56具有用于第一触点14的通孔。在活塞56和第一触点14之间，密封件80嵌入到在活塞中环绕的凹槽中，以将第一触点14与活塞56之间的缝隙密封。此外，密封件80也构成了用于第一触点14的引导部。该活塞56借助于另一密封件82相对分隔元件30而密封，该密封件82嵌入到活塞56中的另一环绕的凹槽中。

在活塞56的与压缩室52相对的一侧上，排气容积58位于导体元件33内。该排气容积58通过构造在管12中的流动通道59与弧光区40相连接，以使得，从热室46穿过气体通道44流至弧光区40的灭弧气体可通过流动通道59流出至排气容积58中。在高电流阶段，灭弧气体也可直接从弧光区40流至排气容积58中。

通道60穿过中间元件48而从压缩室52通至热室46中，该通道60可以如下方式由构造为止回阀的中间阀62所关闭，即，在压缩室52中的相对于热室46的过压下，灭弧气体从压缩室52流至热室46中。在热室46中的相对于压缩室52的过压下，中间阀62关闭。

在径向方向上，穿流开口64’从压缩室52通至径向上在外侧地邻接在分隔元件30处的低压室72中。低压室72包围该额定电流触点组件。在低压室72中，至少大致地在压缩气体断路器10的开关过程期间，存在恒定的气体压力，该气体压力优选地在3-7Bar的范围中。

如在图6中所示，根据本发明，该穿流开口64’不可通过阀而被关闭。换句话说，该穿流开口为不可关闭的穿流开口64’，通过该穿流开口64’，灭弧气体可流出也可流入。该不可关闭的穿流开口64’在关于纵轴线A的径向方向上穿透过分隔元件30。因此，通过该不可关闭的穿流开口64’的流方向(Stroemungsrichtung)也在径向方向上延伸。通过穿流开口64’的不受阻的直径，灭弧气体流可由该不可关闭的穿流开口64’所控制，(尤其是在压缩室52中的相对于低压室72的过压下)。因此，尤其在第一触点14与第二触点18分离时(其中，同时地，压缩室52的容积减小)，灭弧气体通过该不可关闭的穿流开口64’而从压缩室52流出至低压室72中。

如图6所示，可以平行于该不可关闭的穿流开口64’的方式布置有构成扫气通流口66的穿流开口64。其再次将低压室72与鼓风容积54、尤其是与压缩室52相连接。该扫气通流口66可借助于构造为止回阀的扫气阀74而以如下方式被关闭，即，在压缩室52中的相对于低压室72的负压下扫气阀74打开且在其它情况下则关闭。

低压室72由未示出的压缩气体断路器的外壳所限定且经由气体再循环与排气容积58相连接。

自然地，同样可设置有多个扫气通流口66，这些扫气通流口66可相应地借助于扫气阀74而被关闭。同样可设置有多个不可关闭的穿流开口64’。

在图6中所示的压缩气体断路器在压缩气体断路器打开时如下地工作。首先，额定电流触点组件打开。接着，由第一触点14和第二触点18所构成的触点组件分离开，由此，由于通过触点组件的电流而在弧光室40中点燃弧光。灭弧气体由此被加热。该灭弧气体起初通过气体通道44流至热室46中。而且，在触点组件打开时，通过分隔元件30与第一触点14一起的在纵轴线A的方向上背离第二触点18的运动，压缩室52变小，因此，在其中的气体压力上升。如果压缩室52中的气体压力比热室46中的大，中间阀62打开，由此，灭弧气体穿过通道60从压缩室52流入至热室46中并在其中使气体压力进一步升高。一旦弧光区40中的气体压力下降，则灭弧气体从热室46通过气体通道44流入弧光区40中并对弧光进行吹刮，弧光由此被熄灭。

然而，如果由于例如由接地所触发的很强的电流，热室46中的气体压力迅速升高至较高的值，则可能出现以下情形，即，在热室46中，在触点组件的分离过程期间，中间阀62保持关闭，或者至少在分离过程期间在较长的时间段上是关闭的。由此，灭弧气体无法从压缩室52流出至热室46中。然而，灭弧气体可通过该不可关闭的穿流开口64’流出至低压室72中。在这种情况下，在压缩室52中存在比低压室72中更大的压力，且在热室46中存在比压缩室52中更大的压力。由于在低压室72中，尤其是在分离过程期间，存在至少几乎恒定的气体压力，则压缩室52中的最大压力可通过该不可关闭的穿流开口64’的不受阻的直径而被定义。由此可实现，用于使触点组件打开(尤其是使分隔元件30连同第一触点14一起缩入至导体元件33中)所需的力不超过最大力。由此，驱动组件可如此地设计，即，使得，触点组件在高的电流下同样能够可靠地分离。

用于在弧光区40中对弧光进行吹气的灭弧气体从热室46通过气体通道44流至弧光区40且然后一方面通过流动通道59流出至排气容积58中而另一方面通过喷嘴开口36流出。在排气容积58中，热的灭弧气体被冷却。排气容积58和低压室72之间的气体交换可经由未示出的气体再循环来进行。

在触点组件闭合时，压缩室52的容积变大，由此，在其中，相对比于低压室72和热室46而出现了负压。由此，灭弧气体一方面通过该不可关闭的穿流开口64’流至压缩室52中。此外，扫气阀74打开，该扫气阀74将扫气通流口66放开，以便灭弧气体从低压室72流入至压缩室52中。一旦在压缩容积52中的气体压力上升超过低压室72中的气体压力，扫气阀74关闭。

在图7中示出了根据本发明的压缩气体断路器的另一实施例。基本上，该实施例与在图6中所示出的压缩气体断路器10相对应。此处仅对其区别进行讨论。

在该实施例中，分隔元件30仅具有不可关闭的穿流开口64’。优选地，在分隔元件30处构造有4至8个不可关闭的穿流开口64’。这些不可关闭的穿流开口64’也可设计为裂口。

在图7中所示出的中间元件48设计为与第一触点14的管12成一体。自然，该中间件和管12也可设计为由多个单独元件组成。

活塞56具有扫气通流口66’，与联系图6所描述的扫气通流口66相对应地，该扫气通流口66’可借助于构造为止回阀的扫气阀74’而被关闭。该扫气通流口66’从排气容积58通至压缩室52。

通道60实施成在纵轴线A的方向上穿过布置在第一触点14处的中间元件48。优选地，中间元件48具有在周向方向上均匀地布置的多个通道60。该一个或多个通道60可借助于中间阀62的阀片而被关闭。该阀片优选地也设计为圆环形板。

与图1中所示的实施例相比，导体元件33构造成在纵轴线A的方向上延长。在分隔元件30和分隔元件30的延长段之间构造有空隙94。该不可关闭的穿流开口64’通入至空隙94中。通道96从空隙94通至低压室72。

参考标号列表

10 压缩气体断路器

12 管

14 第一触点

16 销

18 第二触点

20 自由端部

30 分隔元件

32 端部区域

33 导体元件

34 喷嘴体

35 触点弹簧

36 喷嘴开口

38 喷嘴通道

40 弧光区

44 气体通道

46 热室

48 中间元件

52 压缩室

54 鼓风容积

56 活塞

58 排气容积

59 流动通道

60 通道

62 中间阀

64 穿流开口

64’ 不可关闭的穿流开口

66，66′ 扫气通流口

68 过压通流口

72 低压室

74，74’ 扫气阀

76 过压阀

80，82 密封件

86 环形通道

87 连接通道

88 壁

90 环形板

92 弹簧

94 空隙

96 通道

98 二向阀

100 孔

102 引导元件

104 阀盘

106，108 轴线

A 纵轴线

Claims (28)

1.一种压缩气体断路器，带有第一触点(14)和第二触点(18)，所述第二触点(18)用于与所述第一触点(14)形成导电的、可再次分离的连接，其中，所述第一触点(14)和所述第二触点(18)相对于彼此沿着纵轴线(A)可动；带有鼓风容积(54；52，46)，所述鼓风容积(54；52，46)与弧光区(40)相连接且用于实现压力形成，以便用灭弧气体来吹灭弧光；带有排气容积(58)，所述排气容积(58)用于接收热的气体并使其冷却；带有通过分隔元件(30)而与所述鼓风容积(54)分开的低压室(72)，在所述低压室(72)中至少大致地在开关过程期间存在恒定的气体压力，其特征在于，所述压缩气体断路器还具有实现气体交换的、在低压室(72)和鼓风容积(54；52，46)之间的、穿过在关于纵轴线(A)的径向方向上将所述鼓风容积(54；52，46)与所述低压室(72)分开的分隔元件(30)的区域的、不可关闭的穿流开口(64’)。

2.根据权利要求1所述的压缩气体断路器，其特征在于，通过所述不可关闭的穿流开口(64’)从鼓风容积流出到低压室(72)中或从低压室(72)流入到鼓风容积中的灭弧气体的流动方向大致上在径向方向上延伸。

3.根据权利要求1所述的压缩气体断路器，其特征在于，在所述鼓风容积(54，46，52)中布置有中间元件(48)，所述中间元件(48)将所述鼓风容积(54，46，52)分为压缩室(52)和直接地与所述弧光区相连接的热室(46)，其中，所述不可关闭的穿流开口(64’)通入至所述压缩室(52)中。

4.根据权利要求2所述的压缩气体断路器，其特征在于，在所述鼓风容积(54，46，52)中布置有中间元件(48)，所述中间元件(48)将所述鼓风容积(54，46，52)分为压缩室(52)和直接地与所述弧光区相连接的热室(46)，其中，所述不可关闭的穿流开口(64’)通入至所述压缩室(52)中。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的压缩气体断路器，其特征在于，所述压缩气体断路器具有其它可关闭的穿流开口(66)，构造为为止回阀的扫气阀(74)布置在所述其它可关闭的穿流开口(66)中或布置至所述其它可关闭的穿流开口(66)上，若在所述低压室(72)一侧上的气体压力较高，则所述扫气阀(74)打开。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的压缩气体断路器，其特征在于，所述分隔元件(30)可运动，其中，所述分隔元件(30)在该可再次分离的连接打开时和闭合时运动。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的压缩气体断路器，其特征在于，所述穿流开口(64，66，68)直接地通入至所述低压室(72)中。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的压缩气体断路器，其特征在于，所述穿流开口(66，68)构造为连接通道(87)，其中，所述连接通道(87)与另一通道(60)一起构造在共同的部件中，并且，所述连接通道(87)可借助于阀(66，68)或二向阀(98)而关闭且所述另一通道可借助于阀(62)而关闭。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的压缩气体断路器，其特征在于，所述穿流开口(66)和另一通道(60)构造在共同的部件中。

10.根据权利要求1至4中任一项所述的压缩气体断路器，其特征在于，所述排气容积(58)在纵向方向(A)上在与所述弧光区(40)相对的一侧上邻接在所述鼓风容积(54，52，46)处，且筒-活塞-组件的活塞(56)密封地将所述鼓风容积与所述排气容积(58)分开，其中，所述分隔元件(30)由所述筒-活塞-组件的筒构成。

11.根据权利要求1至4中任一项所述的压缩气体断路器，其特征在于，所述排气容积(58)经由气体再循环而与所述低压室(72)相连接。

12.根据权利要求1至4中任一项所述的压缩气体断路器，其特征在于，所述低压室(72)关于压缩气体断路器的纵轴线(A)而布置成在径向上在所述鼓风容积(54；52，46)之外。

13.根据权利要求3或4所述的压缩气体断路器，其特征在于，在压缩室(52)和排气容积(58)之间构造有扫气通流口(66’)，所述扫气通流口(66’)可借助于构造为止回阀的扫气阀(74’)而关闭，其中，所述扫气阀(74’)在所述压缩室(52)中的相对于所述排气容积(58)的过压下为闭合的。

14.根据权利要求3或4所述的压缩气体断路器，其特征在于，在所述压缩室(52)和所述热室(46)之间构造有实现从所述压缩室(52)至所述热室(46)的气体通流的通道(60)，所述通道(60)可借助于构造为止回阀的中间阀(62)而关闭，其中，所述中间阀(62)在所述热室(46)中的相对于所述压缩容积(52)的过压下闭合。

15.一种压缩气体断路器，带有第一触点(14)和第二触点(18)，所述第二触点(18)用于与所述第一触点(14)形成导电的、可再次分离的连接，其中，所述第一触点(14)和所述第二触点(18)相对于彼此沿着纵轴线(A)可动；带有鼓风容积(54；52，46)，所述鼓风容积(54；52，46)与弧光区(40)相连接且用于实现压力形成，以便用灭弧气体来吹灭弧光；带有排气容积(58)，所述排气容积(58)用于接收热的气体并使其冷却；带有通过分隔元件(30)而与所述鼓风容积(54)分开的低压室(72)，在所述低压室(72)中至少大致地在开关过程期间存在恒定的气体压力，其中，所述压缩气体断路器具有实现气体交换的、在所述低压室(72)和所述鼓风容积(54；52，46)之间的、穿过在关于所述纵轴线(A)的径向方向上将所述鼓风容积(54；52，46)与所述低压室(72)分开的分隔元件(30)的区域的穿流开口(64，66，68)，

其特征在于，

构造为止回阀的扫气阀(74)布置在所述穿流开口(64，66)中或布置到所述穿流开口(64，66)旁，其中，

所述扫气阀(74)与过压阀(76)布置在同个穿流开口(64)中和/或布置到同个穿流开口(64)旁，且其中，

所述过压阀(76)和/或所述扫气阀(74)在径向方向上布置在所述分隔元件(30)和所述压缩气体断路器的纵轴线(A)之间。

16.根据权利要求15所述的压缩气体断路器，其特征在于，如果在所述低压室(72)一侧上的气体压力较高，则所述扫气阀(74)打开。

17.根据权利要求15或16所述的压缩气体断路器，其特征在于，所述扫气阀(74)和所述过压阀(76)共同构造成二向阀(98)。

18.根据权利要求15或16所述的压缩气体断路器，其特征在于，所述压缩气体断路器具有其它穿流开口(64)，并且，过压阀(76)布置在所述其它穿流开口(64，68)中或布置到所述其它穿流开口(64，68)旁，所述过压阀(76)在所述低压室(72)一侧上的经定义的负压下打开。

19.根据权利要求15或16所述的压缩气体断路器，其特征在于，在所述鼓风容积(54，46，52)中布置有中间元件(48)，所述中间元件(48)将所述鼓风容积(54，46，52)分为压缩室(52)和直接地与所述弧光区相连接的热室(46)，其中，所述穿流开口(64，66)和/或所述其它穿流开口(64，68)通入至所述压缩室(52)中。

20.根据权利要求15或16所述的压缩气体断路器，其特征在于，所述分隔元件(30)可运动，其中，所述分隔元件(30)在该可再次分离的连接打开时和闭合时运动。

21.根据权利要求15或16所述的压缩气体断路器，其特征在于，所述穿流开口(64，66，68)直接地通入至所述低压室(72)中。

22.根据权利要求15或16所述的压缩气体断路器，其特征在于，所述穿流开口(66，68)构造为连接通道(87)，其中，所述连接通道(87)与另一通道(60)一起构造在共同的部件中，并且，所述连接通道(87)可借助于阀(66，68)或二向阀(98)而关闭且所述另一通道可借助于阀(62)而关闭。

23.根据权利要求15或16所述的压缩气体断路器，其特征在于，所述穿流开口(66)和另一通道(60)构造在共同的部件中。

24.根据权利要求15或16所述的压缩气体断路器，其特征在于，所述排气容积(58)在纵向方向(A)上在与所述弧光区(40)相对的一侧上邻接在所述鼓风容积(54，52，46)处，且筒-活塞-组件的活塞(56)密封地将所述鼓风容积与所述排气容积(58)分开，其中，所述分隔元件(30)由所述筒-活塞-组件的筒构成。

25.根据权利要求15或16所述的压缩气体断路器，其特征在于，所述排气容积(58)经由气体再循环而与所述低压室(72)相连接。

26.根据权利要求15或16所述的压缩气体断路器，其特征在于，所述低压室(72)关于压缩气体断路器的纵轴线(A)而布置成在径向上在所述鼓风容积(54；52，46)之外。

27.根据权利要求19所述的压缩气体断路器，其特征在于，在压缩室(52)和排气容积(58)之间构造有扫气通流口(66’)，所述扫气通流口(66’)可借助于构造为止回阀的扫气阀(74’)而关闭，其中，所述扫气阀(74’)在所述压缩室(52)中的相对于所述排气容积(58)的过压下为闭合的。

28.根据权利要求19所述的压缩气体断路器，其特征在于，在所述压缩室(52)和所述热室(46)之间构造有实现从所述压缩室(52)至所述热室(46)的气体通流的通道(60)，所述通道(60)可借助于构造为止回阀的中间阀(62)而关闭，其中，所述中间阀(62)在所述热室(46)中的相对于所述压缩容积(52)的过压下闭合。

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