专利名称：极电枢的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用来支承和接通在一种气体中尤其是保护气体中的断路器的灭弧单元的极电枢，这种极电枢由一个极端头和一个极支座组成，它们分别具有冷却用的散热片。
从DE 39 41 388 A1已知一种作为真空开关构成的断路器，这种断路器具有一个汽化冷却装置用以冷却真空开关。该汽化冷却装置与该真空开关的一个触头导热连接并包括一个具有汽化冷却液体的汽化室、一个集液槽、一根一端封闭的导流管以及一个冷却器。汽化冷却剂被电流产生的热蒸发并在气态下流入该封闭导流管中，在该处，汽化冷却剂由于冷却器的冷却作用重新冷凝并呈液态流回到该触头。但这种汽化冷却装置的结构复杂，因而显著增加了这种真空开关的制造费用。
从西门子股份公司的一份附有订货号E50001-U229-A110以及互联网网址http//www.e.ptd.siemens.com/webapp/EVWebApp/index de.jsp的产品目录已知上述的那种极电枢。在该产品目录中，公开了一种型号为3AH3的断路器。该断路器包括带散热片的极电枢，以便冷却真空开关的触头。所示的断路器用六氟化硫气体工作。但上述极电枢的缺点，是其冷却效率不足。所以一台断路器的不同相位的极只能以相当大的距离相互安装，从而尤其是在中压开关设备中导致占地面积大的开关板。
发明内容
本发明的目的在于改进上述的极电枢，使之即使在紧凑的断路器结构时也能达到足够大的冷却效果。
本发明是这样实现这个目的，散热片具有6～13毫米的距离并在保护气体的流动方向内具有150～200毫米的长度。
本发明基于以下认识要想获得足够高的冷却效率，必须在极电枢和冷却流之间提供尽可能大的热交换表面。所以在给定极电枢结构容积的情况下，必须减小散热片的距离，从而增加散热片的数目，并由此增大传递热的面积。
但冷却效率除了与热交换表面的大小有关外，还与冷却流即这里用的保护气体流过热交换表面的速度有关。如果散热片之间的距离太小，则会造成由流体引起的流动通道的逐渐堵塞，所以在散热片的距离太小时，流速减小，因而冷却效率下降。
流动过程除了与散热片之间的距离有关外，还与流动方向内的散热片长度有关，所以在权利要求1中，除了给出距离范围外，还给出了长度范围。确定相应散热片的最小距离的根据是从计算边界层密度δ与散热片长度x的关系的公知的热力学导出方程式中得出的δ(x)＝x[3,93Pr-0,5(0,952+Pr)0,25Gr(x)-0,25]，式中Pr相当于普朗陀数，Gr相当于格拉肖夫数。
所以权利要求1的主题是一个具有尽可能大的热交换表面的紧凑的极电枢，并同时避免了由于不利的气流引起冷却通道阻塞的危险。与先有技术比较，本发明的极电枢具有改善的冷却效果。由于这种改善的冷却效果不是归因于电枢的外部尺寸的增加，而归因于本发明成功地利用了例如规定的结果容积，所以在现有的设备中，只需简单地用本发明的极电枢更换原来的极电枢即可开断更大的电流。
此外，本发明是这样实现这个目的的极端头和/或极支座具有外部限界板，散热片在限界板之间并在极端头和/或极支座的内部延伸。按此方式，在内部延伸的散热片是呈层叠状布置的，这些散热片与限界极相互连接，因而具有机械稳定性。在这个改进的结构中，保护气体流入散热片之间或保护气体从散热片流出主要在极端头的侧面进行，侧面不受整块限界板挡住。
其次，本发明是这样实现这个目的的极端头和/或极支座沿其包络线构成立方体并由此构成平面的侧板，散热片在侧板之间延伸。所以，一方面通过侧板和另一方面通过两个对置的散热片界定一个两侧敞开的大面积的冷却通道，包围该冷却通道的气体由于对流而流经该通道。
当然，在本发明的范围内，也可将前述的解决方案进行任意的组合。
极电枢最好用金属尤其是用铜、铝或这两种金属的合金制成，以便达到良好的导热性。
本发明的极电枢用于一种气体中工作。但这种气体最好是一种保护气体，作为保护气体最好用六氟化硫。
本发明的极电枢或只是极端头或只是极支座具有两个线路连接端，它们相互对应布置在限界板上。按此方式，通过相应部件流动的电流被分成两个分电流，所以减少了极端头和/或极支座由于其内阻引起的加热。
此外，极端头和/或极支座最好具有电流分路来把通过极端头和/或极支座流动的电流分成多股分电流。分成分电流可降低相应部件由于其内阻引起的电流感应加热。为了构成这种在散热片和限界板之间的连接点上形成的分路，相应的部件可具有一块平行于限界板延伸的中间板，该中间板布置在限界板之间的相应部件的中间并在该处与散热片相互连接。这样，中间板和散热片之间的连接点就是电流分路，它们适用于把总电流分成多股平行的分电流。
在本发明的极电枢的一种合理的改进结构中。该极支座具有一个支承铁心，该铁心包括整块的相互对置的侧板以及一块布置在侧板之间的用来支承汇流排的连接板。在侧板之间的连接板对面设置有散热片，这些散热片可使保护气体流入支承铁心的内部。通过在散热片上方支承铁心的侧板在连接板旁边的附加连接进一步增加了热交换表面。此外，散热片之间的孔同时为保护气体的流入提供了条件并由此达到支承铁心的内部冷却。
在一个相应的方案中，该极支座配有一个支承铁心，该铁心呈立方形并具有相互对置的整块侧板以及相互连接侧板的散热片，其中在支承铁心的内部为灭弧室单元的运动部件留有空隙。在本发明的这种结构时，主要在极支座的内部进行冷却。
在一个适当改进的结构中，在极支座的侧板上设置了向外延伸的外部散热片，这样就可加强内部冷却。
在汇流排或在通常设置汇流排的连接板的区域内，外部散热片的包络线最好构成相同的形状。换言之，散热片的包络线位于一个与连接板平行的平面内。在三极的真空开关时，其他相的电流接线头的汇流排也通过连接板的附近。由于到别的相的汇流排的领域内的包络线具有相同的轮廓，避免了这些部件之间的放电，并提高了装有本发明极电枢的断路器的介质耐压强度。
本发明的极电枢最好用铝制成，从而无需为了改善基于热辐射的热交换而进行表面处理。此外，铝比当然也可用的铜便宜，所以本发明的这个改进结构还可降低极电枢的制造费用。
下面结合附图所示的一个实施例来说明本发明，图中相同的部件用相同的标号表示。
附图表示图1断路器的一个开关极的透视图，该断路器具有本发明极电枢的一个实施例；图2按图1隔离的极电枢的透视图；图3本发明极电枢的另一个实施例的透视图。
具体实施例方式
图1表示带有本发明极电枢一种实施例的断路器1的一个开关极，这个极电枢由一个极端头2和一个极支座3组成。在极端头2和极支座3之间布置一个灭弧单元4，在所示实施例中，该灭弧单元为一个真空开关。为了极电枢的机械连接和支撑，设置了一个用不导电的绝缘材料制成的极壳5，该极壳向真空开关4的两侧延伸并在为此设置的连接点与极端头2以及与极支座3连接。
极支座3具有一个孔口6，操动机构的操作杆或别的部件可朝真空开关4方向通过该孔口，以便把真空开关4的动触头推动接触位置或在不接触的位置内开断电流。
此外，在极支座3上可以看到两个带有孔8的汇流排7，它们分别连接中压开关设备的一根未示出的带电母线。通过在极支座3两侧上的分布馈电，导致了流经极支座3的电流的均匀分布，并由此减少了极支座3的欧姆电阻引起的加热。
为了改善气体尤其是例如六氟化硫气体在极支座3内的循环并由引而改善冷却效果，孔口6在其上侧和下侧邻接散热片9，这些散热片前后布置成层叠状并在两侧的构成保护气体可流入的敞开通道。
极端头2象极支座3那样构成立方体并具有两块侧向限界板10，它们相互对置并与散热片9相互连接。在中间区，散热片9通过一块隔板或中间板11相互连接。
在限界板10上设置有螺纹孔形式的连接孔12。连接孔12的数目和布置提供了各种不同的连接可能性，以便根据使用场合的不同的几何形状进行电导体的尽可能可变化的连接。
由于连接孔12也设置在图1中看不见的另一块限界板10上，电流可通过两个导体流走。从而把通过真空开关4流动的电流分成两股分电流。通过极端头2内部的散热片9的布置还进一步增加了分流数目，因为按此方式在一块接通真空开关4的安装板13和要固定在连接孔12上的导体之间提供了许多分流点。
在图示的优选实施例中，散热片9的距离为10毫米。其中极端头2和极支座3分别具有200毫米或240毫米的高度，所以相互面对的散热片9之间构成的通道的长度同样为20毫米或24毫米。
图2表示按图1隔离开来的极电枢的透视图。在此图中可特别清楚地看出，极支座3具有一个内部支承铁心，该铁心由两块对置的侧板4和散热片9组成，这些散热片与侧板14相互连接，所以在该支承铁心的内部界定了一个空隙6，空隙6两侧是敞开的。
从图中可看出一块支承板15面向极支座2，在该支承板中设置了一个以形状连接的方式来支承真空开关4的支座16。为了极壳5的更好的啮合并由此而达到极端头2的牢固连接，支承板15以一定距离离两侧敞口的支承铁心进行布置。此外，通过支承板15和该支承铁心之间的这个距离还改善了气体循环，该支承铁心和支承板的包络线轮廓呈立方体。
为了增加冷却效果，除了内部散热片外，还在侧板14上设置了外部散热片。
图2表示从前面看出的极端头2，在这个视图中，除了可看到支承真空开关4用的安装板13外，还可看到在其内部呈叠状布置的散热片9以及连接孔12。此外，还可看出，根据本发明，限界板10不必象通常那样做成整块的，因为在下前方的区域17内可看见散热片9的轮廓。
图3表示本发明极支座的另一个实施例，此时，极支座3的支承铁心也支承在两块整体侧板14上，但这两块侧板不只是通过散热片9连接而是在上方还通过一块同样为整体的连接板18连接。连接板18用来连接唯一的一个汇流排。但在连接板18对面，空隙6通过散热片9界定。
在这个实施例中，也在侧板14的外部设置有散热片9，它们的包络线轮廓在汇流排18的范围内构成一个平行于真空开关4的平面。侧壁14直至支承板15都是连续的，所以与图2所示实施例比较，增加了极支座3的稳定性。
附图标记一览表1断路器2极端头3极支座4真空开关5极壳6外孔7汇流排8孔9散热片10 限界板11 中间板12 连接孔13 安装板14 侧板15 支承板16 支座17 前区18 连接板
权利要求
1.用来支承和接通在一种气体中尤其是保护气体中的断路器(1)的一个灭弧单元(4)的极电枢，由一个极端头(2)和一个极支座(3)组成，它们分别具有冷却用的散热片(9)，其特征为，极端头(2)和/或极支座(3)的散热片(9)具有6至13毫米的距离并在气体流动方向内具有150至250毫米的长度。
2.用来支承和接通在一种气体中尤其是保护气体中的断路器(1)的一个灭弧单元(4)的极电枢，由一个极端头(2)和一个极支座(3)组成，它们分别具有冷却用的散热片(9)，其特征为，极端头(2)和/或极支座(3)具有外限界板(10，14)，其中散热片(9)布置在极端头(2)和/或极支座(3)的内部并与限界板(10，14)相互连接。
3.用来支承和接通在一种气体中尤其是保护气体中的断路器(1)的一个灭弧单元(4)的极电枢，由一个极端头(2)和一个极支座(3)组成，它们分别具有冷却用的散热片(9)，其特征为，极端头(2)和/或极支座(3)沿其包络线构成立方体。
4.按前述权利要求任一项的极电枢，其特征为，极端头(2)和/或极支座(3)具有两个电路连接头，它们分别布置在极端头(2)和/或极支座(3)的对置的限界板(10，14)上。
5.按前述权利要求任一项的极电枢，其特征为，极端头(2)和/或极支座(3)具有电流分路来把通过极端头(2)和/或极支座(3)流动的电流分成不同的分电流。
6.按前述权利要求任一项的极电枢，其特征为，极支座(3)具有一个支承铁心(14，15，18)，该铁心包括整体的相互对置的侧板(14)以及一块布置在侧板(14)之间的连接板(18)，在侧板(14)之间的连接板(18)对面设置有带孔的散热片(9)，气体可通过这些孔流入支承铁心(14，15，18)的内部。
7.按权利要求1至5任一项的极电枢，其特征为，极支座(3)具有一个支承铁心(9，14)，该铁心呈立方形并具有相互对置的整块侧板(14)以及相互连接侧板(14)的散热片(9)，支承铁心(9，14)的内部设置了一个空隙(6)。
8.按权利要求6的极电枢，其特征为散热片(9)的上端基本上位于一个与连接板(18)平行的平面内。
9.按前述权利要求任一项的极电枢，其特征为，该极电枢用铝制成。
全文摘要
本发明涉及一种用来支承和接通在一种保护气体中的断路器(1)的一个灭弧单元(4)的极电枢，这种极电枢由一个极端头(2)和一个极支座(3)组成，它们分别具有冷却用的散热片(9)。为了即使在断路器(1)的结构紧凑时也能改善冷却效果，极端头(2)和/或极支座(3)的散热片(9)具有6至13毫米的距离并在气体流动的方向内具有150至200毫米的长度。此外，极端头(2)和/或极支座(3)可具有外部限界极(10)，此时散热片(9)布置在极端头(2)和/或极支座(3)的内部。另一种可能性是，极端头(2)和/或极支座(3)沿其包络线构成立方体。
文档编号H01H9/52GK1427431SQ02157078
公开日2003年7月2日 申请日期2002年12月23日 优先权日2001年12月21日
发明者W·切赫, T·雷赫尔, H·舍恩塔格, R·韦伯 申请人:西门子公司