[发明专利]具有环状绝缘体的真空开关室

说明书

本发明涉及电气结构部件领域并应用于真空开关室的结构设计，真空开关室的壳体具有两个帽形金属部件和一个环状绝缘体并规定用于低交流电压领域(1000V以下)内的通断。

在这类已公知的真空开关室中，两个由铜材制成的帽形金属部件在管状壳体壁的端部分别通过相切钎焊(Schneidenloetung)与环状绝缘体真空密封地连接。其中的一个帽形金属部件构成用于静触头和可轴向移动的动触头的实际开关室。为了使这个已知的真空开关室在具有尽可能小的轴向和径向尺寸的情况下能可靠接通50至100kA的短路电流，一个波纹管以其直接靠近动触头的一端钎焊在动触头的触点接线柱上并由环状绝缘体同心地包围；同时一个帽形护板在动触头底部保护波纹管免受电负荷。--这个开关管对于保护由环状绝缘体所构成的内部绝缘间隙没有专门的屏蔽，因为环状绝缘体相对较宽的端面背朝接触区。-这个已知的真空开关室的电流接线端子与通常所见一样由接线柱构成，接线柱轴向透穿各帽形金属部件。-另外这两个触头由罐形触头构成；当然其它已知的触点形式也在考虑之内(DE4422316A1)。-另一种已知的触点形式例如为所谓的螺旋触点(英文为：spiral petalcontacts)，它带有特别扁平的板状接触电极，该电极配有从外周向中间延伸的缝隙。这些缝隙可以分别由直线段和穿透触点表面的孔所组成(EP0532513B1)。

作为用于低压接触器的开关元件已知有真空开关管，其中，波纹管构成壳体外表面的一部分并且一方面与动接触销的电流接线端子钎焊，而另一方面其端面又与一个短的管状绝缘体真空密封地钎焊(DE3709585C2)。同时，该波纹管不仅与绝缘体而且还与动接触销的电流接线端子通过相切钎焊连接(DE19510850C1)。

此外用于直流电解电池旁路运行的真空开关是已知的，该开关在4V开关电压的情况下要接通4000A电流，并且其中的圆柱形触点要放进平面导电的端面板，以便实现开关与电连接母线的连接。在此每个触点通过一个波纹形的片状膜片与一个相对于触头间距同心设置的绝缘环真空密封地钎焊。在这种情况下，在借助于一个轴向环状法兰以相切钎焊方式实现的在膜片与绝缘环之间的钎焊连接中，还加入构成屏蔽的短管部件所用的夹固件(US4,216,360，A，DE2944286A)。

此外，在作为低压真空接触器来用的真空开关中，已公知，也可采用膜片代替波纹管作为弹性的、允许动触头运动的开关室封闭部件，该膜片配有两个深的、同心设置的波纹。在膜片中间的平坦部位内，有两个横分动触头电流接线柱的部分与膜片的这个部位钎焊(DE2705092A1)。

由具有权利要求1(DE4422316A1)前序部分所述特征的真空开关室出发，本发明的目的在于，进一步缩小已知的真空开关室的结构尺寸，并同时提高断流容量。

本发明的目的这样来实现，即，静触头的电流接线端子由接线板构成，包围两个触头的金属部件具有管状结构并在端面与接线板连接，而弹性的金属隔板由配有同心波纹的片状膜片组成，该膜片一方面与由接线柱构成的动触头电流接线端子钎焊，另一方面通过一个轴向延伸的环状法兰与环状绝缘体钎焊。

真空开关室的这种结构将导致一个与传统的真空开关管相比结构高度明显减小的扁平结构形式。在此有助于这种扁平结构形成的是，一方面由接线板这一电流接线端子结构代替目前常用的圆柱形接线柱，其中接线板同时构成圆柱形开关室的端面盖板。另一方面采用波形的膜片来代替通常的波纹管。

对于使用于低压交流电网的真空开关室膜片的这一非常规应用，为了保证在闭合行程为3至5mm时有所需的通断频率(至少10000次)，需要对膜片的波纹数和深度进行适当的选择。为此按照本发明的另一个结构设计，当膜片壁厚在0.1至0.2mm之间且其波纹辐度大约为闭合行程的一半时，该膜片所具有的全部波纹数Z应大于等于1+膜片外径D_A减去电流接线端子直径D_B的差值乘以膜片壁厚s后再开三次方后的整数值，但是至少应大于等于3，其中，各尺寸单位为mn。上述的边界条件用数学公式表示为：

Z≥1+取整数(³√[(D_A-D_B)^*s])，至少为3。

对于这样的膜片结构，波纹可以这样选择，即，使其曲率半径大约等于闭合行程，并使各波腹相当于一段圆周角大约为90°的圆弧。但所述波纹也可以呈具有直线前缘的正弦波形。