专利名称：步进开关的膨胀箱的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用绝缘液体填充的步进开关和用于容纳由于受热而引起 的该绝缘液体体积变化的装置。本发明可以实现开关箱的密封并因此而明显降低开关油的老化。另外采用 本发明的装置还可以取消空气干燥器、外部膨胀箱和从属的管道。此外本发明 还解决了在从密封开关到膨胀箱的管道中气体收集的问题。
背景技术：
压。在运行过程中由于过渡电阻的加热、变压器的围绕开关和其箱体的绝缘及 冷却介质的散热以及其他影响导致明显的温度波动。这导致步进开关的绝缘液 体温度显著变化。另外由于开关电弧和/或过渡电阻的加热导致绝缘液体的受热 分解以及由此导致气体的形成。该气体基于其较小的密度而上升并且必须借助 适当的措施排出。在现有技术中采用在变压器上安装膨胀箱，该膨胀箱通过倾斜的管道与开 关相连。通过该管道不仅实现在受热引起体积变化时使绝缘液体流动，而且达 到输出气体的目的。已知，对于变压器和开关采用一个共同的膨胀箱，但是同时不导致绝缘液体混合。因此目前主要采用两腔室膨胀箱。这样的膨胀箱例如已记载在DE 19527763C2中。这种膨胀箱的缺点是，油面与外部空气接触，这就需要采用所 谓的空气干燥器。在该空气干燥器中空气通过干燥剂导引并在那里被干燥。在 这种情况下是利用干燥剂的吸收能力(吸湿性)并必须定期更新干燥剂。周期 性的必要的视觉观察和定期更换干燥剂、尤其是在空气湿度高的地区意味着显 著的成本因素(建议的维护间隔3个月)。此外这种空气干燥器不能提供通过 绝缘液体防止吸收湿度和氧气的可靠密封性，尤其是在变压器快速冷却时。在DE10010737A1中公开了一种密封变压器，该变压器为了体积补偿而设有可膨胀的散热器。采用这种用于补偿体积膨胀的散热器需要可观的成本花费 以及在从开关箱排出气体方面也存在问题。对于变压器的绝缘液体膨胀方面而 言已知一些膨胀箱，其在主腔室内采用薄膜将绝缘液体与周围空气分隔开。在DE3206368中记载了 一种这样的膨胀箱。这些膨胀箱尽管提供了将绝缘液体与 周围空气可靠隔绝的密封性，但是还是需要空气干燥器，这又牵扯到上面已阐 述的缺点。另外与周围空气的接触导致所述薄膜老化以及因此导致技术上的不 安全性。在DE10224074A1中记载了 一种通入到步进开关中的管道的布设结构，该 管道采用迷宫系统以避免气体向膨胀箱流动。但是该系统既达不到密封该开关， 也不能完全防止气体进入该管道内。通向油膨胀箱的这种昂贵的管道结构仍是 必需的。另外由DE3504916C2已知一种直接安装在步进开关头上的膨胀箱。该方 案同样需要空气干燥器，这导致本文开头所述的公知缺点。因此也不可能达到 密封性。由W098/54498已知一种用于减压阀的罩盖以及在DE10312177中记载了 将罩盖集成到减压阀内的组合。这两个方案都存在重大的操作问题并需要大的 空间。发明内容下面所描述的发明可以实现在开关工作时在避免上述缺点的同时补偿绝 缘液体体积的变化。本发明采用波紋管/补偿器来容纳开关的绝缘液体由于受热而引起的体积 变化。按照本发明，该补偿装置在没有附加管道的情况下构成结构紧凑的部件 并直接安装在开关上。膨胀箱的形状最大程度地与步进开关头的外形相适配， 从而保持较小的空间需求量。因此膨胀箱与开关构成一个单元并在运输时扩装。 省去了在建立变压器时费事地装配膨胀箱和管道。对于体积补偿过程在波紋管和/或补偿器中仅利用伸展状态与压缩状态之 间的体积差。不可利用在压缩状态下的基本体积。按照本发明，将该不可利用 的体积通过安装的碗形或盆形嵌装件限制到最小程度。在本发明的一种特别的 实施方式中将该盆形件构造成，形成一个空腔，用于容纳或安装必要的保护装 置和监控技术装置在本发明的一项特别的设计中，将该盆形件构造成，其用作保护、监控和 调节装置的罩盖和护盖。在本发明的另一项实施方式中，将盆形件构造成用作 减压阀的罩盖和溅射防护装置。该盆形件在发生故障时负责拦截和排出热的油、、六通过这种按照本发明的装置使补偿体成为开关的组成部分。取消了附加的 外部组件并使整个变压器得以简化。通过取消？ I发问题的组件排除了气体在管 道内积存的问题和在绝缘液体温度变化时阻碍油流动的问题。通过本发明的体积补偿装置的结构可以达到使开关的绝缘液体与大气/周 围空气彻底隔绝。防止了绝缘液体吸收湿度和氧气。避免了由于湿度影响绝缘 液体的绝电强度以及明显降低了绝缘液体的老化。可以取消外部的膨胀箱、空 气干燥器以及从属的管道。可以省略定期检查空气干燥器内的干燥剂的状态并 且由于取消定期更换干燥剂的高成本而因此节约了费用。避免由于耗费干燥剂 而造成环境污染以及垃圾处理等问题。在本发明的一项优选实施方式中，所述开关装有排气阀(V3)。可以将该 排气阀相宜地设计和控制为，使得它在气压较小时响应，而不是依靠绝缘液体。 这一点有利地通过借助于浮标(SW)控制排气阀实现。由此可以持续地抽气。一种与液位无关的减压装置与一种在微小过压时就已经响应的与液位有关的减 压装置的组合可以实现在连续排出本身形成的气体时可靠地防止开关箱破裂。 另外通过采用多壁的波紋管可达到充分的防破裂安全性，另外这种设计可曲)。该导向管同样用于接受在运输变压器时出现的横向加速力。用于减压阀的 压力波传导装置用作波紋管的导向管。该压力波传导装置构造为，使得不仅在 补偿器伸展时而且补偿器压缩时都确保可靠地传导压力波。补偿器的可运动的 基本元件是金属波紋管，它基于其环形环绕的波形而具有轴向运动性，这种轴 向运动性在应用于按照本发明的膨胀箱中时用于补偿步进开关的绝缘液体由于 受热而引起的体积变化。该波紋管由处于径向的波形侧面的可弯曲性获得其运 动性。在此对于所描述的用途基于在足够大的压力强度下大的运动特性而优先 考虑里拉形(lyra仿rmig)波形。在另一种特别的实施方式中，所述补偿体设有弹性元件，以便达到预定的 压力间隙。这些弹性元件也可以通过补偿器本身的主体构成。在另一项特别的设计中，补偿装置装有沿一个方向或者也可以沿两个方向 的体积限制装置。由此例如可以在开关箱体内实现满足特殊要求的压力间隙。 该限制装置同样可以通过对补偿元件的行程限制或者通过具有不同弹性常数的 腔室的多件式补偿装置实现。
具体实施方式
下面借助具体实施例详细阐述本发明。
图1示出了具有开关头SK的开关S，其安置在变压器的罩盖TD上。开关 S内部的空间填充有绝缘液体。因为该开关S的外壳是密封的，因此在开关的 绝缘液体加热时导致开关内的内部压力升高。这种压力升高促使补偿器K延伸。 通过油受热分解产生的气体上升并通过圓柱形的管件R1被导向监控装置D1。两个管段R1中的一个安置在补偿器的可运动的端板上。这些管件构造成， 使它们在补偿器处于各种位置时都保证可靠地将压力波向减压阀Dl传导。高 度尺寸设计成，使得补偿器充分利用其全部的运动性并保证油可靠地在开关与 膨胀箱之间流动。在此由管件R1构成的压力波通道的横截面相对于减压阀Dl 而言设计得这样大，即，使得能够无阻碍地向减压阀传导压力波。将在膨胀箱 内在本实施例中通过两个管件或导向件(Rl+R2)之间的间隙构成的油通道构 造成，其对于緩慢延伸的由受热引起的体积波动提供足够的油流，但是对于故 障状态下的爆发性的体积增大具有这样的一种抑制作用，即，使得压力波不会 传导到波紋管上，而是在管件R1内部向减压阀D1传导。图2示出了具有膨胀箱的本发明的步进开关S,其中常用于步进开关的保 护继电器D2通过管道R2与该开关S的内腔相连。图3示出了所述开关膨胀箱的一个实施例，其中将作为负补偿器的波紋管 K装入到该圓柱形的膨胀箱内。波紋管的轴向运动达到调整体积的作用。在此 膨胀箱P2的可移动的内盖板和所述波紋管K构成一个空腔，该空腔用于安装 开关的监控装置。将盖板P2的运动用于在显示装置(AV)上显示油体积或者 与其相应的步进开关的绝缘液体的温度。图4示出了所述开关膨胀箱的一个实施例，其中作为正补偿器的波紋管K 补偿该步进开关的绝缘液体的体积变化。在由波紋管构成的膨胀箱中有一个固 定的盆形内圆柱体T,该圓柱体包围步进开关的监控装置。该盆形的内圓柱体 T优选最大程度地与波紋管在压缩状态下的形状相适配。在本实施例中该内圓柱体同时还用作被该圆柱体包围的减压阀Dl的油拦截盖和溅射防护装置。图5示出了具有密封壳体4的作为电气部件的变压器，该壳体内填充有绝 缘液体5。壳体通过管道与双浮子继电器Bl和膨胀箱Kl相连。在该膨胀箱 Kl内安装将绝缘液体与气体分隔开的薄膜。该气腔通过管道R7装设有其他用 于第二个气垫K2的腔室，这些腔室布设成，使得实现第二气垫K2与变压器内 的绝缘液体5的温度热脱耦。
权利要求
1.一种电气部件、尤其是步进开关，其用绝缘液体填充并设有密封外壳，具有用于接受绝缘液体由于受热而引起的体积变化的膨胀箱，其特征在于，利用波纹管的运动来接受绝缘液体的体积变化，以及将补偿装置直接安装在该电气部件的顶部。
2. 如权利要求1所述的用于电开关的膨胀箱，其特征在于，通过在构成 外壁的补偿器内的盆形内圆柱体或通过在盆形外圆柱体内布设负的内补偿器来 补偿可利用的补偿器体积差的补偿装置的油体积。
3. 如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述膨胀箱的内盆形件 或内波紋管构成一个空腔，在该空腔内节约空间地安置开关所需要的监控装置 和附件。
4. 如权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述膨胀箱的 内圓柱体或波紋管包围减压阀或者构成减压阀的外壳。
5. 如权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，所述补偿装置 设有弹性元件，以便达到预定的压力间隙。
6. 如权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，所述膨胀箱的 固定部分和运动部分分别设有导向套筒并且这些导向套筒相互重叠。
7. 如权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于，采用多层补偿器。
8. 如权利要求7所述的装置，其特征在于，对于至少两层的补偿器在层 之间的空隙上连接泄漏监控装置。
9. 如权利要求1至8中任一项所述的装置，其特征在于，所述开关设置 有用于检测绝缘液体的填充状态或检测压力的装置。
10. 如权利要求14所述的装置，其特征在于，该装置用于分析由体积变化 引起的补偿元件的变形和/或显示开关油体积。
11. 如权利要求1至10中任一项所述的装置，其特征在于，所述开关(S) 装有用于收集和排放本身所形成的气体的装置(V3 )。
12. 如权利要求15所述的装置，其特征在于，根据膨胀箱内的油位控制 该装置。
13. 如权利要求1至12中任一项所述的装置，其特征在于，借助于适当 的制动装置来限制所述^卜偿器的最大膨胀量。
14. 如权利要求1至13中任一项所述的装置，其特征在于，利用一个加 重体的重力来产生用于所述补偿器的复位力。
15. 如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述开关所需要的监控装 置和附件构成用于所述补偿器的复位力的加重体。
16. 如权利要求1至15中任一项所述的装置，其特征在于，用护盖覆盖 所述波紋管。
17. 如权利要求1至16中任一项所述的装置，其特征在于，采用用受热 时膨胀的绝缘介质填充的电气装置。
18. 如权利要求1至17中任一项所述的装置，其特征在于，为了接受绝 缘液体受热引起的体积变化在所述波紋管内部设有气垫，将该气垫布设成，使 得在所述开关的所有运行状态下绝缘液体均充满到顶盖，以及该气垫通过薄膜 与绝缘液体分隔开，其中该薄膜不与大气接触并处于密封的开关内。
19. 如权利要求18所述的装置，其特征在于，所述气垫的一些部分分布 在一些独立的容器内并通过密封的连接结构与包含所述薄膜的容器相连。
全文摘要
本发明涉及一种用绝缘液体填充的步进开关S和用于容纳绝缘液体由于受热而引起的体积变化的装置。本发明采用波纹管/补偿器K来容纳开关绝缘液体的体积变化。按照本发明，该补偿装置在没有附加管道的情况下构成结构紧凑的部件并直接安装在开关上。按照本发明构造的膨胀箱不仅能够集成减压装置，而且能够节省空间地安装步进开关的监控装置。
文档编号H01F27/14GK101223612SQ200680025949
公开日2008年7月16日 申请日期2006年7月14日 优先权日2005年7月15日
发明者乔格·芬戴森 申请人:西门子公司