活门结构和包括该活门结构的中压开关柜的制作方法
【专利摘要】一种改善中压开关柜中的断路器室的绝缘性能的活门结构，其特征在于，所述活门结构包括套管支撑板、活门运动导轨、上活门和下活门，所述上活门和所述下活门能够沿着所述活门运动导轨从关闭位置垂直运动到打开位置，在打开位置上通过减小所述上活门和所述下活门与所述套管支撑板之间的间隙且增大在水平方向上的活门打开距离增加绝缘距离。一种中压开关柜，其特征在于，所述中压开关柜包括如上所述的活门结构。
【专利说明】活门结构和包括该活门结构的中压开关柜
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种活门结构，更特别的是涉及一种改善中压开关柜中的断路器室的绝缘性能的活门结构以及包括该活门结构的中压开关柜。
【背景技术】
[0002]由于中压开关柜的研发趋于小型化，因此中压开关柜中的断路器室的绝缘性能变得越来越重要。在断路器室中，由于放电现象经常发生在活门与断路器臂之间，所以活门与断路器臂之间的绝缘是设计最苛刻的区域。
[0003]在现有技术中，存在三种方式来改善中压开关柜中的断路器室的绝缘性能，其中:
[0004]1.通过增大在垂直方向上的活门打开距离来增加绝缘距离；
[0005]2.通过在活门表面上涂覆绝缘材料以提高绝缘强度；
[0006]3.将金属活门改变为绝缘活门(如果客户同意的话)。
[0007]在现有技术中，还没有出现过通过增大在水平方向上的活门打开距离来增加绝缘距离从而改善绝缘性能的尝试。
[0008]上述第1种通过增大在垂直方向上的活门打开距离来增加绝缘距离的方法的不足之处在于，这种方式下活门在垂直方向上的活动空间是受限制的，且活门边缘电场值并未降低多少，针对绝缘性能的改善是非常有限的。
[0009]上述第2种通过在活门表面上涂覆绝缘材料以提高绝缘强度的方法的不足之处在于，这种方式是被动的，尽管电子的传输路径被绝缘材料所阻挡，但是活门与断路器臂之间的电场反而会增加一些，并且绝缘材料的老化也会带来不利的影响。此外，由于使用了绝缘材料，成本上升。
[0010]上述第3种通过将金属活门改变为绝缘活门(如果客户同意的话)的方法的不足之处在于，这种方式会将隔室等级从改变为？1。
实用新型内容
[0011]为了解决现有技术中的缺陷，本实用新型提供一种改善中压开关柜中的断路器室的绝缘性能的活门结构，所述活门结构包括套管支撑板、活门运动导轨、上活门和下活门，所述上活门和所述下活门能够沿着所述活门运动导轨从关闭位置垂直运动到打开位置，在打开位置上通过减小所述上活门和所述下活门与所述套管支撑板之间的间隙且增大在水平方向上的活门打开距离增加绝缘距离。
[0012]所述套管支撑板用来支撑多个套管，在所述套管支撑板的两侧且沿着所述垂直运动的方向平行设置两条所述活门运动导轨。
[0013]所述上活门和所述下活门的每一个包括活门端部和位于所述活门端部之间的活门本体，当所述上活门和所述下活门处于关闭位置时，所述活门本体关闭由所述套管支撑板所支撑的套管的开口，所述活门端部设置有两个滚轮以及致动轴。
[0014]所述活门运动导轨设置有呈阶梯状的滑动槽，所述两个滚轮与所述滑动槽滑动配合，所述致动轴由活门驱动机构驱动从而使所述上活门和所述下活门能够沿着所述活门运动导轨在关闭位置和打开位置之间在相反方向上垂直运动。
[0015]所述滑动槽包括呈镜像对称关系设置的上活门滑动槽和下活门滑动槽。
[0016]所述上活门滑动槽包括彼此平行设置的上活门滑动槽第一水平段、上活门滑动槽第二水平段和上活门滑动槽第三水平段，所述上活门滑动槽还包括连接在所述上活门滑动槽第一水平段和上活门滑动槽第二水平段之间的上活门滑动槽第一倾斜段以及连接在所述上活门滑动槽第二水平段和上活门滑动槽第三水平段之间的上活门滑动槽第二倾斜段，其中所述上活门滑动槽第一倾斜段和上活门滑动槽第二倾斜段的斜率是相同的，所述两个滚轮在所述滑动槽中同时上升或下降。
[0017]所述下活门滑动槽包括彼此平行设置的下活门滑动槽第一水平段、下活门滑动槽第二水平段和下活门滑动槽第三水平段，所述下活门滑动槽还包括连接在所述下活门滑动槽第一水平段和下活门滑动槽第二水平段之间的下活门滑动槽第一倾斜段以及连接在所述下活门滑动槽第二水平段和下活门滑动槽第三水平段之间的下活门滑动槽第二倾斜段，其中所述下活门滑动槽第一倾斜段和下活门滑动槽第二倾斜段的斜率是相同的，所述两个滚轮在所述滑动槽中同时下升或下降。
[0018]所述活门本体的宽度大于或等于所述套管的开口的直径；所述两个滚轮之间的长度大于所述活门本体的宽度并且所述两个滚轮之间的长度和落差设置成使得所述两个滚轮同时处于各个水平段或同时处于各个倾斜段，从而保持所述活门本体与所述套管支撑板平行。
[0019]当所述上活门沿着呈阶梯状的所述上活门滑动槽从所述关闭位置滑动到所述打开位置时，所述活门本体与所述套管支撑板之间的所述间隙逐渐减小。
[0020]当所述下活门沿着呈阶梯状的所述下活门滑动槽从所述关闭位置滑动到所述打开位置时，所述活门本体与所述套管支撑板之间的所述间隙逐渐减小。
[0021]所述两个滚轮之间的落差等于与其接触的两个水平段之间的落差。
[0022]所述活门驱动机构包括与所述上活门和所述下活门的所述致动轴连接的多连杆机构。
[0023]本实用新型的另一方面还涉及一种中压开关柜，所述中压开关柜包括如上所述的活门结构。
[0024]基于本实用新型的各个方面，可以看出对于中压开关柜中的断路器室所使用的活门来说，当活门几乎在垂直方向被打开时，力会在水平方向上被施加在该活门上，并且活门与套管支撑板之间的间隙会被减小。在这种情况下，活门和断路器触臂之间的距离将会被增大，同时活门的边缘会被套管支撑板所遮蔽，这将极大地改善断路器臂与活门之间的绝缘性能。另外，在具有相同绝缘等级的情况下，断路器室的尺寸以及在水平方向上的用于容纳该断路器室的中压开关柜的尺寸也会减少。
[0025]基于本实用新型无需进一步地通过增大在垂直方向上的活门打开距离来增加绝缘距离，因此下活门在垂直方向上的运动不会受空间限制，活门的边缘由于被套管支撑板所遮蔽因此也没有暴露出来，电场值会大幅度降低。
[0026]基于本实用新型无需通过在活门表面上涂覆绝缘材料以提高绝缘强度，避免了绝缘材料的老化带来不利的影响。此外，由于不使用绝缘材料，制造成本减少了。
[0027]基于本实用新型也无需将金属活门改变为绝缘活门，因此无需将隔离等级从？1改变为？I。
[0028]至此，为了本实用新型在此的详细描述可以得到更好的理解，以及为了本实用新型对现有技术的贡献可以更好地被认识到，本公开已经相当广泛地概述了本实用新型的实施例。当然，本实用新型的实施方式将在下面进行描述并且将形成所附权利要求的主题。
[0029]在详细解释本实用新型的实施例之前，应当理解，本实用新型在它的应用中并不限制到在下面的描述中提出或者在附图中示出的结构的细节和部件的配置以及相当的步骤。本实用新型能够具有除了描述的那些之外的实施例，并能够以不同方式实施和进行。再者，应当理解，在此采用的措辞和术语以及概要是为了描述的目的，不应认为是限定性的。
[0030]同样地，本领域技术人员将认识到，本公开所基于的构思可以容易地用作设计其它结构的基础，用于实施本实用新型的数个目的。因此，重要的是，所附权利要求应当认为包括这样的等效结构，只要它们没有超出本实用新型的实质和范围。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]通过下面的附图本领域技术人员将对本实用新型有更好的理解，并且更能清楚地体现出本实用新型的优点。这里描述的附图仅为了所选实施例的说明目的，而不是全部可能的实施方式并且旨在不限定本实用新型的范围。
[0032]图1的立体图示出现有技术中的活门结构，当活门处于打开位置时，间隙彡20臟；
[0033]图2^213的侧视图示出根据本实用新型的活门结构与现有技术中的活门结构的对比；
[0034]图3的示意图示出根据本实用新型的处于关闭位置的活门结构；
[0035]图4的示意图示出根据本实用新型的处于打开位置的活门结构；
[0036]图的侧视图示出活门结构的不同的运动状态；
[0037]图63-6(1的立体图示出活门结构的不同的运动位置；
[0038]图7示出整个断路器的电场分布的示意图；
[0039]图8示出处于活门边缘、断路器臂以及它们之间的三条不同路径；
[0040]图951-9(3分别示出当(间隙-0111111) = 22臟时、当(间隙-15111111) = 7臟时以及当(间隙-20111111) = 2111111时的电场分布；
[0041]图103-10(3分别示出沿着三条不同路径的电场强度。
【具体实施方式】
[0042]以下将结合附图对根据本实用新型的优选实施例进行详细说明。通过附图以及相应的文字说明，本领域技术人员将会理解本实用新型的特点和优势。
[0043]如图1所示，其立体图示出现有技术中的活门结构，当上下活门4，5处于打开位置时，上活门4和下活门5与套管支撑板2之间的间隙? 20^0尽管该间隙不是特别大，但是其对于改善断路器臂与活门之间的绝缘性能来说却是非常重要的。尽管图1示出的是现有技术中的活门结构，但是其具有许多与本实用新型的结构相同的部件，因此相同的部件采用相同的附图标记。
[0044]图2^213的侧视图示出现有技术中的活门结构与根据本实用新型的活门结构的对比，可以看出的是为了改善断路器臂与活门之间的绝缘性能，当活门结构处于打开位置时本实用新型的方案减少了活门结构与套管支撑板2之间的间隙。
[0045]此外，为了实现活门结构的双向运动功能以及为了实现对于活门结构与套管支撑板之间的间隙的调整功能，本实用新型提供一种新类型的活门结构，其中图3的示意图示出根据本实用新型的处于关闭位置的活门结构；图4的示意图示出根据本实用新型的处于打开位置的活门结构；图58-5(1的侧视图示出活门结构的不同的运动状态；图68-6(1的立体图示出活门结构的不同的运动位置。
[0046]如图3所示，所述活门结构1包括套管支撑板2、活门运动导轨3、上活门4和下活门5，所述上活门4和所述下活门5能够沿着所述活门运动导轨3从关闭位置垂直运动到打开位置，在打开位置上通过减小所述上活门和所述下活门与所述套管支撑板之间的间隙且增大在水平方向上的活门打开距离增加绝缘距离。
[0047]所述套管支撑板2用来支撑多个套管6 (见图6)，在所述套管支撑板2的两侧且沿着所述垂直运动的方向平行设置两条所述活门运动导轨3。
[0048]所述上活门4和所述下活门5分别包括相应的活门端部4-1、4-2、5-1、5-2和位于所述活门端部之间的活门本体4-3、5-3，当所述上活门4和所述下活门5处于关闭位置时(见图3)，所述活门本体4-3、5-3关闭由所述套管支撑板2所支撑的套管6的开口，每一个所述活门端部设置有两个滚轮7以及一个致动轴8。
[0049]所述活门运动导轨3设置有呈阶梯状的滑动槽，所述两个滚轮7与所述滑动槽滑动配合，所述致动轴7由活门驱动机构9(见图6)驱动从而使所述上活门4和所述下活门5能够沿着所述活门运动导轨3在关闭位置和打开位置之间在相反方向上垂直运动。
[0050]所述滑动槽包括呈镜像对称关系设置的上活门滑动槽3-1和下活门滑动槽3-2。
[0051]所述上活门滑动槽3-1包括彼此平行设置的上活门滑动槽第一水平段3-1-1、上活门滑动槽第二水平段3-1-2和上活门滑动槽第三水平段3-1-3，所述上活门滑动槽还包括连接在所述上活门滑动槽第一水平段和上活门滑动槽第二水平段之间的上活门滑动槽第一倾斜段3-1-4以及连接在所述上活门滑动槽第二水平段和上活门滑动槽第三水平段之间的上活门滑动槽第二倾斜段3-1-5，其中所述上活门滑动槽第一倾斜段3-1-4和上活门滑动槽第二倾斜段3-1-5的斜率是相同的，所述两个滚轮7在所述滑动槽中同时上升或下降。
[0052]所述下活门滑动槽3-2包括彼此平行设置的下活门滑动槽第一水平段3-2-1、下活门滑动槽第二水平段3-2-2和下活门滑动槽第三水平段3-2-3，所述下活门滑动槽还包括连接在所述下活门滑动槽第一水平段和下活门滑动槽第二水平段之间的下活门滑动槽第一倾斜段3-2-4以及连接在所述下活门滑动槽第二水平段和下活门滑动槽第三水平段之间的下活门滑动槽第二倾斜段3-2-5，其中所述下活门滑动槽第一倾斜段3-2-4和下活门滑动槽第二倾斜段3-2-5的斜率是相同的，所述两个滚轮7在所述滑动槽中同时下升或下降。
[0053]所述活门本体4-3、5-3的宽度11大于或等于所述套管6的开口的直径2吨1 ；所述两个滚轮7之间的长度12大于所述活门本体的宽度11并且所述两个滚轮之间的长度和落差设置成使得所述两个滚轮同时处于各个水平段或同时处于各个倾斜段，从而保持所述活门本体4-34-3与所述套管支撑板2平行。
[0054]当所述上活门4沿着呈阶梯状的所述上活门滑动槽3-1从所述关闭位置滑动到所述打开位置时，所述活门本体4-34-3与所述套管支撑板2之间的所述间隙逐渐减小。
[0055]当所述下活门5沿着呈阶梯状的所述下活门滑动槽3-2从所述关闭位置滑动到所述打开位置时，所述活门本体4-34-3与所述套管支撑板2之间的所述间隙也逐渐减小。
[0056]所述两个滚轮之间的落差111等于与其接触的两个水平段卜2之间的落差(见图50, 5(1)，这也同样保证了所述活门能够平行于所述套管支撑板运动。
[0057]所述活门驱动机构9包括与所述上活门和所述下活门的所述致动轴8连接的多连杆机构9-1。
[0058]以上活门4为例结合图63-6(1简要说明活门结构的运动，其中在图66中，在活门驱动机构9的驱动下经由所述多连杆机构9-1带动上活门4在垂直方向上向上运动，从而露出一部分的套管6的开口，此时两个滚轮7还是分别处于上活门滑动槽第一水平段3-1-1和上活门滑动槽第二水平段3-1-2。在图6。中，在活门驱动机构9的驱动下经由所述多连杆机构9-1继续带动上活门4在垂直方向上向上运动，从而完全露出套管6的开口，此时两个滚轮7分别处于上活门滑动槽第一倾斜段3-1-4和上活门滑动槽第二倾斜段3-1-5，其中所述上活门滑动槽第一倾斜段3-1-4和上活门滑动槽第二倾斜段3-1-5的斜率是相同的，由于两个滚轮7沿着倾斜段的运动导致了活门本体与套管支撑板之间的间隙的减小。图6(1示出处于打开位置的上活门4，在此时两个滚轮7分别处于上活门滑动槽第一水平段3-1-2和上活门滑动槽第二水平段3-1-3，活门本体与套管支撑板之间的被减少的间隙得以被保持并且活门的边缘由于被套管支撑板所遮蔽因此也没有暴露出来。
[0059]随着活门和断路器臂10(见图7)之间的绝缘距离的增大以及活门的边缘被套管支撑板所遮蔽，绝缘性能可以得到明显的改善。为了给出直观的视觉结果，二维绝缘仿真试验的结果被示出在图7中，其示出整个断路器的电场分布。图7中的椭圆形所包围的部分是本实用新型所要改善的绝缘性能所处的位置，也就是活门与断路器臂之间的那一区域。
[0060]图8示出了所述区域中用来展示本实用新型改善之处的所选择的3条路径，其中路径1对应于断路器臂的表面、路径2对应于活门边缘以及路径3对应于断路器臂的表面与活门边缘之间的距离。
[0061]图951-9(3 分别示出当(间隙-0111111) = 22111111 时(模型 1)、当(间隙-15111111) = 7111111时(模型11)以及当(间隙-20111111) = 2111111时(模型111)的电场分布；图10^~100分别示出沿着三条不同路径的电场强度。
[0062]从图9和图10可以看出，对于电势分布来说，图如-此示出的结构表明了随着活门与套管支撑板之间的间隙的减少，围绕活门边缘处的等势线的曲率也减小了。这意味着在所述上活门和所述下活门到所述活门支撑板间隙减小的情况下活门的边缘被套管支撑板所遮蔽了。
[0063]对于电场分布来说，示出在图9^1-9。中的电场分布以及示出在图103-10(3中的电场分布清楚地表明了随着活门与套管支撑板之间的间隙的减少，电场强度也降低了，例如沿着路径1电场强度降低了 3/25^100^= 12 %，沿着路径2电场强度降低了28/55^100^= 51%，沿着路径 3 电场强度降低了 2/15^100^= 13%。
[0064]对于绝缘距离来说，示出在图10^1-100中的结构表明由路径3所代表的绝缘距离随着活门与套管支撑板之间的间隙的减少而增加了，例如在模型I中绝缘距离是56.43^,在模型II中绝缘距离是67.77臟，在模型III中绝缘距离是71.85臟，绝缘距离的增大带来更好的绝缘性能。
[0065]基于本实用新型的上述实施方式，可以看出对于中压开关柜中的断路器室所使用的活门来说，当活门几乎在垂直方向被打开时，力会在水平方向上被施加在该活门上，并且活门与套管支撑板之间的间隙会被减小。在这种情况下，活门和断路器臂之间的距离将会被增大，同时活门的边缘会被套管支撑板所遮蔽，这将极大地改善断路器臂与活门之间的绝缘性能。另外，在具有相同绝缘等级的情况下，断路器室的尺寸以及在水平方向上的用于容纳该断路器室的中压开关柜的尺寸也会减少。
[0066]基于本实用新型无需进一步地通过增大在垂直方向上的活门打开距离来增加绝缘距离，因此下活门在垂直方向上的运动不会受空间限制，活门的边缘由于被套管支撑板所遮蔽因此也没有暴露出来。
[0067]基于本实用新型无需通过在活门表面上涂覆绝缘材料以提高绝缘强度，避免了绝缘材料的老化带来不利的影响。此外，由于不使用绝缘材料，制造成本减少了。
[0068]基于本实用新型也无需将金属活门改变为绝缘活门，因此无需将隔离等级从？1改变为？I。
[0069]参考具体实施例，尽管本实用新型已经在说明书和附图中进行了说明，但应当理解，在不脱离权利要求中所限定的本实用新型范围的情况下，所属【技术领域】人员可作出多种改变以及多种等同物可替代其中的方法步骤、检测手段。而且，本文中具体实施例之间的技术特征、元件和/或功能的组合和搭配是清楚明晰的，因此根据这些所公开的内容，所属【技术领域】人员能够领会到实施例中的技术特征、元件和/或功能以及方法步骤可以视情况被结合到另一个具体实施例中，除非上述内容有另外的描述。此外，根据本实用新型的教导，在不脱离本实用新型本质的范围，适应特殊的情形可以作出许多改变。因此，本实用新型并不限于附图所图解的个别的具体实施例，以及说明书中所描述的作为目前为实施本实用新型所设想的最佳实施方式的具体实施例，而本实用新型意旨包括落入上述说明书和所附的权利要求范围内的所有的实施方式。
【权利要求】
1.一种改善中压开关柜中的断路器室的绝缘性能的活门结构，其特征在于，所述活门结构包括套管支撑板、活门运动导轨、上活门和下活门，所述上活门和所述下活门能够沿着所述活门运动导轨从关闭位置垂直运动到打开位置，在打开位置上通过减小所述上活门和所述下活门与所述套管支撑板之间的间隙且增大在水平方向上的活门打开距离增加绝缘距离。
2.根据权利要求1所述的活门结构，其特征在于，所述套管支撑板用来支撑多个套管，在所述套管支撑板的两侧且沿着所述垂直运动的方向平行设置两条所述活门运动导轨。
3.根据权利要求2所述的活门结构，其特征在于，所述上活门和所述下活门的每一个包括活门端部和位于所述活门端部之间的活门本体，当所述上活门和所述下活门处于关闭位置时，所述活门本体关闭由所述套管支撑板所支撑的套管的开口，所述活门端部设置有两个滚轮以及致动轴。
4.根据权利要求3所述的活门结构，其特征在于，所述活门运动导轨设置有呈阶梯状的滑动槽，所述两个滚轮与所述滑动槽滑动配合，所述致动轴由活门驱动机构驱动从而使所述上活门和所述下活门能够沿着所述活门运动导轨在关闭位置和打开位置之间在相反方向上垂直运动。
5.根据权利要求3所述的活门结构，其特征在于，所述滑动槽包括呈镜像对称关系设置的上活门滑动槽和下活门滑动槽。
6.根据权利要求5所述的活门结构，其特征在于，所述上活门滑动槽包括彼此平行设置的上活门滑动槽第一水平段、上活门滑动槽第二水平段和上活门滑动槽第三水平段，所述上活门滑动槽还包括连接在所述上活门滑动槽第一水平段和上活门滑动槽第二水平段之间的上活门滑动槽第一倾斜段以及连接在所述上活门滑动槽第二水平段和上活门滑动槽第三水平段之间的上活门滑动槽第二倾斜段，其中所述上活门滑动槽第一倾斜段和上活门滑动槽第二倾斜段的斜率是相同的，所述两个滚轮在所述滑动槽中同时上升或下降。
7.根据权利要求6所述的活门结构，其特征在于，所述下活门滑动槽包括彼此平行设置的下活门滑动槽第一水平段、下活门滑动槽第二水平段和下活门滑动槽第三水平段，所述下活门滑动槽还包括连接在所述下活门滑动槽第一水平段和下活门滑动槽第二水平段之间的下活门滑动槽第一倾斜段以及连接在所述下活门滑动槽第二水平段和下活门滑动槽第三水平段之间的下活门滑动槽第二倾斜段，其中所述下活门滑动槽第一倾斜段和下活门滑动槽第二倾斜段的斜率是相同的，所述两个滚轮在所述滑动槽中同时下升或下降。
8.根据权利要求7所述的活门结构，其特征在于，所述活门本体的宽度大于或等于所述套管的开口的直径；所述两个滚轮之间的长度大于所述活门本体的宽度并且所述两个滚轮之间的长度和落差设置成使得所述两个滚轮同时处于各个水平段或同时处于各个倾斜段，从而保持所述活门本体与所述套管支撑板平行。
9.根据权利要求7所述的活门结构，其特征在于，当所述上活门沿着呈阶梯状的所述上活门滑动槽从所述关闭位置滑动到所述打开位置时，所述活门本体与所述套管支撑板之间的所述间隙逐渐减小。
10.根据权利要求7所述的活门结构，其特征在于，当所述下活门沿着呈阶梯状的所述下活门滑动槽从所述关闭位置滑动到所述打开位置时，所述活门本体与所述套管支撑板之间的所述间隙逐渐减小。
11.根据权利要求8所述的活门结构，其特征在于，所述两个滚轮之间的落差等于与其接触的两个水平段之间的落差。
12.根据权利要求4所述的活门结构，其特征在于，所述活门驱动机构包括与所述上活门和所述下活门的所述致动轴连接的多连杆机构。
13.—种中压开关柜，其特征在于，所述中压开关柜包括如上述权利要求1至12其中之一所述的活门结构。
【文档编号】H02B1/26GK204190197SQ201420677515
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年11月13日 优先权日:2014年11月13日
【发明者】韩鹏凯 申请人:施耐德电器工业公司