包括可移动除气盖板的电气保护外壳的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种中压设备的保护外壳（10），包括盖板（20），其能够在堵住制成于外壳（10）中的开口（16）的位置与盖板（20）不会堵住由开口（16）形成的通道的开启位置之间移动。盖板（20）通过联接装置固定至外壳的面板（14），当外壳（10）内部压力低于预定值时，联接装置将盖板（20）保持在闭合位置中。联接装置（30）设计为通过滑动盖板（20）移动而限制其行程，并包括当外壳（10）内部压力大于所述预定值时能够变形的可变形元件。
【专利说明】包括可移动除气盖板的电气保护外壳
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电器的保护外壳，其设有用于执行除气的设备。更具体地，本发明提出了包括一开口的外壳，该开口通过正常使用中的盖板(flap)保持闭合，并在压力增加发生于外壳中的情况下开启，盖板保持固定至外壳，并且气体通道的尺寸得以控制。
【背景技术】
[0002]中压(MV)配电变电站包括串联邻接的多个电柜,其中每个均容纳了执行配电变电站特定功能的设备，诸如电流中断、将每个电源相接地或测量配电站的操作参数。保护外壳通常与每个柜相联，以固定设备、隔开具有特定功能的不同隔室、维持进入防护等级(IP)等
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[0003]虽然采取了所有的预防措施，但内部电弧可发生于MV变电站的功能单元中。内部电弧故障即短路，它能够发生于电气器材单元中，损失了处于不同电位的两个导体之间、或导体与接地器材单元之间的绝缘强度，其原因可能是:连续地使导体过热、绝缘老化、当执行维护时将工具落在两个非绝缘导体之间、动物进入带电的器材单元中等等。在线路侧保护开关单元跳闸来根除短路之前能够具有超过Is的持续时间的这种故障是稀少的，但其临界状态意味着必须要掌握它的效果。内部电弧事实上包括:0至5ms的第一冲击波阶段，其效果是机械的；第二压力增加阶段(介于5和30ms之间);以及第三气体排出阶段，在该阶段释放了非常可观的热量。
[0004]如果冲击波导致了失控的机械变形及固定元件破损，则除气会进一步加强机械变形并弱化固定元件。对于中压变电站，因此，有必要预料尤其是密封外壳等器材的可能劣化，即:使外壳失去密封性或穿孔、破坏门板闭合系统和/或机械固定件、器材结构上非常高的应力或破坏后排出零件。
[0005]此外，如果包含于外壳中的高压气体没有以受控模式消除，则它们呈现出一定危险性:逸出气流必须被引走，以保护在外壳附近工作的操作者。
[0006]文献US5878905描述了用于电气设施的除气设备,包括相对于外壳的面板枢转安装的移动式盖板。如果发生外壳内部容积中的气体压力增加，则盖板相对于外壳的面板枢转，部分地释放消除开口。阻尼设备与盖板相联，以引导后者并限制其移动速度。这样的装配涉及到众多移动部分的使用；另外，特别是由于这些移动部分的行进，该设备具有相对较大的尺寸。
【发明内容】
[0007]在其它优点之中，本发明提出以改进现有设备的一些缺点。本发明的目的在于提出一种除气设备，包括可移动盖板的联接装置，其具有减少的尺寸并使用较少数量的部分，同时确保将盖板保持到位以及维持排气流量的可靠性。
[0008]根据其特征之一，本发明包括电器的保护外壳，保护外壳包括通常是水平顶面板的面板，面板具有一孔，该孔设有盖板，盖板能够具体通过外壳内部压力增加的行为在第一位置和第二开启位置之间移动，第一位置会堵住可具有IP3x以上进入防护等级的孔，在第二开启位置中气流被允许在孔和盖板之间。联接装置具体沿着所述孔的边缘将盖板固定至外壳的其中制有孔的面板:当内部压力低于阈值时，它们将盖板保持在闭合位置中。通过尽可能大地保持孔的大小，沿着所述孔的外周联接盖板使经过孔和盖板的通道最大化。联接装置包括两个分开的元件，以确保固定的坚固性及开启的速度。
[0009]具体地，联接装置包括牢固地附接至盖板的刚性第一装置，其可相对于外壳从第一位置平移到第二位置。这些第一装置执行:引导盖板以及维持在开启位置，在开启位置中，盖板被定位为面向孔，以创建引导气体的急弯效果(chicane effect)。这些第一装置还包括用于引导盖板行进并有利地用于限制该行程的装置。第一装置具体由包括固定至盖板的部分的金属U和两个正交分支组成，这两个正交分支设有设计为抵接止动件的插端，以阻滞处于开启位置中的盖板，该止动件由固定至孔中面板的元件形成。有利地，盖板与自身每个分支包括两个插端的两个第一 U型装置相联，但根据盖板的大小和所需的阻力，其它构造是可行的。
[0010]联接装置还包括固定盖板的第二装置，其可优选地处于第一装置的水平，并且当外壳内部的压力高于阈值时，外壳的面板经由至少一个可变形元件能够变形；可变形元件有利地对称布置和/或均匀围绕孔布置。第二装置可优选地包括在外壳内部、固定至面板的刚性框架，固定至盖板的可变形翼片(tabs)从中突出，盖板在数量上例如是四个。可优选地，每个翼片包括U-型内部切口，以描绘出突缘(lug)，其包括用于固定至盖板的装置:翼片在正交于框架的方向上的变形导致在突缘的自由端与翼片的连接到框架的端部之间形成V，这给出盖板的位移行程。刚性被选择为使得在压力增加情况下迅速发生塑性变形。
[0011]有利地，通过切割以及折叠金属板或片材，第一和/或第二装置各以单个部分加以制造。执行固定至盖板及外壳的部分可例如经由螺母和螺栓或螺钉重新移动，或者一些部分可被铆接。
[0012]根据另一特征，本发明涉及一种中压子变电站的柜，其中设备尤其是开关单元被容纳在上面提到的外壳中。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]通过阅读附图所应当参考理解的以下详细而非限制描述，本发明的其它特征和优点将变得显而易见，其中:
[0014]-图1是根据本发明优选实施例的电气设施的外壳的示意性透视图；
[0015]-图2A和2B是分别位于闭合位置和开启位置的移动式盖板及联接装置的透视细节;
[0016]-图3是示出根据本发明优选实施例的盖板及联接装置的分解示意图；
[0017]-图4是放大比例的可变形翼片的细节；以及
[0018]-图5是可变形翼片在永久变性之后图示的侧视图。
【具体实施方式】
[0019]如图1所示，诸如中压配电变电站的柜等电气设施的金属外壳10描绘出空间12，其被设计成接收执行配电变电站特定功能的电器(未示出)，例如MV开关设备。空间12由多个隔室组成，每个均专门用于明确的功能，诸如记载但未出版的专利申请FR1200574 (提交于2012年2月28日)，其提出了本发明特别适用的结构。在操作中，由外壳10描绘的空间12是闭合的，并具有适当的进入防护等级IP2x、IP3x或IP4x。
[0020]外壳10的面板14包括开口 16，它使外壳10的内部空间12能够与外部连通；面板14最好是水平顶的面板，并且开口 16位于MV变电站的通常称为“管道(chimney)”18的隔室上方。具体地，开口 16的横截面可对应于管道18的大小，但是其它的替代形式是可行的，特别是用于针对不同用途设计的外壳10。
[0021]在正常操作条件下，开口 16被盖板20堵住，盖板20在图2A所示的闭合位置与图2B所示的开启位置之间相对于外壳10的面板14可移动地装配，在闭合位置，盖板20以紧密的方式密封住开口 16，有利地符合密封性标准IP3x ;在开启位置，在盖板20和开口 16之间开启一通道，从而使气体能够排除到外壳10的外部。根据本发明，盖板20保持固定至外壳10，并且它在开启位置保持为面向开口 16，从而限制出气体的通道，以控制消除。
[0022]盖板20可以以所有可能的方式来实现，但它可优选地由金属板形成，其有利地是简单的金属片，该金属片两侧22折叠以增强后者。
[0023]盖板20向其开启位置的移动发生在外壳10内部空间12中的气体压力相对于正常操作压力(通常是大气压力)增加并变得比预定压力更大的时候，对于预定压力，气体呈现出危及在外壳10附近工作的操作者的电位。具体地，当外壳10内的压力差达到0.5至I巴时，执行从第一位置向第二位置的移动，这种增加具体发生在电弧形成于电器中的时候。
[0024]盖板20通过在正常使用中将之保持在闭合位置的联接装置30而安装在顶部面板14上，并执行对联接装置30的引导，以将它移动到其开启位置，在开启位置它保持固定至外壳10。可优选地，通过简单的平移来执行盖板20的移动，该平移垂直于面板14的将之放置在其上的表面:联接装置30实现为使得在开启位置，盖板20相对于其闭合位置向上移位，而同时保持固定至外壳10，从而在通道中面向开口 16。
[0025]具体地，如图3所示，联接装置30包括框架32，其可优选地类似于开口 16的形状，特别是矩形，具体借助铆钉、螺栓或螺钉将之固定至顶部面板14、位于外壳10内、围绕孔
16。如此固定于外壳10面板14的设有开口 16的内表面上的框架32在其固定手段的水平下不承受过多的机械应力，并且它可以保持到位，当压力增加发生时，无需另外加强。
[0026]联接装置30还包括至少一个可变形元件34，其联接到盖板20，以执行后者的受控开启。特别地，框架32设有多个翼片34，在此数量为四个，它从框架32的边缘朝向内部在框架32的平面中延伸。
[0027]翼片34以常规方式沿着框架32布置，并且有利地相对于其内部切割部正交。可优选地，翼片34相对于开口 16的竖直纵向中间平面对称分布,并相对于开口 16的竖直横向中间平面对称分布。翼片34的数量针对开口 16的大小和所需的阻力进行优化。
[0028]如图4中可以更详细地看到的，每个翼片34包括U-型切口 36，其在翼片34中描绘出突缘或辅助翼片38，它在框架32边缘的方向上从翼片34的自由端34a延伸。辅助翼片38的位于切口 36底部的自由端38a包括一开口，用于将后者与盖板20固定。
[0029]根据本发明，每个翼片34具体通过激光切割金属片与框架32 —起被制造在单个零件中。在初始的停止状态，框架32与翼片34、38因此共面，在内表面上被联接到外壳10的面板14及盖板20，以将其保持在开口 16的闭合位置中。[0030]当外壳10中压力增加时，它将应力施加在面板14的内表面上，也施加在盖板20的底部表面上。这会产生向上的法向力，该法向力通过盖板20发送到联接装置30，具体发送到翼片34，直到机械强度基于其设计而被关注，它们是脆弱点。
[0031]事实上，根据本发明，当每个翼片34承受一定的正交应力时，该正交应力对应于在外壳10内部超过阈值的压力，和/或对应于急剧的和迅速的压力增加，则每个翼片34可以以永久方式变形。反之，翼片34的机械阻力使得只要规定条件不满足塑性变形，固定于闭合位置就被确保。
[0032]当应力比变形阈值更大时，彼此相同的翼片34和辅助翼片38中的每个在相对于其自由端34a、38a的其端部34b、38b的水平下变形。当变形时，每个翼片34或突缘38的端部34b、38b形成一活动连接，围绕它，相应的翼片34、38垂直于固定面板14旋转，在此即沿着向上方向。随着突缘38形成并从翼片34切割出，变形基本是同时的:每个辅助翼片38的自由端38a以及因此的向盖板20的固定开口于是向上沿着基本直线路径移动。如图5所示，当盖板20处于其开启位置中时，盖板20的竖直行程c事实上对应于可变形元件34各部分中每个的行程的总和。
[0033]此外，盖板20的联接装置30还包括用于限制盖板20相对于面板14的竖直行程的装置，它使可变形元件34及其固定装置能够不会不必要地受应力。盖板20竖直行程的这种限制进一步使具有预定通道横截面的环形除气管能够形成在顶部面板14、开口 16和盖板20之间。从外壳10逸出的气体流量可以控制，气体的出口不是径直的，而是借助急弯效果来引导。除控制流量外，根据本发明的盖板20由此使气体能够放缓，以备环境安全。
[0034]根据本发明的这种其它特征，用于限制盖板20行程的装置包括用于在平移件40中引导的装置，平移件40由盖板20支撑并设计为抵接止动件，该止动件由诸如面板14上的框架32等固定元件形成，此时盖板20到达其开启位置。引导装置40也能够使翼片34的变形被限制，以另外防止可能的破坏。
[0035]如图2和3所示，引导装置40包括插端42，其相对于盖板20的边缘沿横向突出，形成了平行于所述盖板20但朝向外壳10内部偏移距离c的表面，该距离c对应于盖板20的行程。插端42与用于固定至盖板20的固定元件44 一体，具体是从盖板20底部表面向下延伸的竖直扁平金属板。当盖板20移动时，插端42抵接由框架32形成的止动件，从而防止任何另外的运动。
[0036]可优选地，引导装置40是U-型的，基本上彼此正交地具有形成分支的两个固定元件44和联接部46，联接部46可优选地借助铆钉而牢固地固定至盖板20。该构造使制造能够使用折叠的金属片，同时对由从开口 16逸出的负压空气所施加的机械应力足够强，并“止动”于盖板20上。可替代地，引导装置40可例如呈现L-型或T-型的横截面。
[0037]联接部46包括用于固定至盖板20的装置，还有能够固定可变形元件34的装置，其可以是不同的，以便优化机械强度和组装/拆卸标准。有利地，引导装置40延伸通过盖板20，并且最后通过四个插端42压靠在面板14上，而且它们借助两个螺钉联接到框架32的两个对称可变形元件34。为了能够将引导装置40直接固定在盖板20上，翼片34可包括适当的通道:开口可钻制于翼片34的面向被切割突缘38自由端38a的部分34b中。可替代地，如示出的，翼片34的切口 36本身形成延伸出突缘38的凹处36a。任何其它替代形式在生产可变形元件34中均可行。[0038]在压力增加的情况下，机械应力因此导致翼片34变形，并且盖板20正交于面板14移动。一旦完成预定行程c，则盖板20保持阻滞面向开口 16，而气体可经由如此形成的冠部而持续地逸出。为了加快盖板20的开启，对固定元件44而言有利的是包括凹处48，其减轻结构不会削弱机械强度。另附，凹处48也能够通过气体，并增加消除表面。
[0039]在开启位置由此创建的通道防止外壳10中过剩压力增加得过大，并防止通过爆炸来排出柜的各部分。翼片34已经以永久方式变形，而盖板20因此被保持在其开启位置中。应当指出，如果在外壳10内部的压力增加是由于故障或者内部电弧造成，则在外壳10附近轻易可见的盖板20的开启位置可提供过压已经发生的信息，使得操作者可根据需要对联接装置30的安装和更换操作进行检查，特别是由框架32和翼片34形成的部分。
[0040]利用例如将引导装置40栓接到盖板20上、将框架32栓接到外壳10的面板14上以及将翼片34栓接到盖板20上一在同一封堵设备20、32、40内能够以相同的方式或通过混合若干类型固定手段而执行不同组装，通过能够执行拆卸的它们的固定模式便于更换联接装置30。通常，可能需要检查位于外壳10内的元件，和/或除去盖板20。根据本发明的设备可尺寸设计为能够暂时除去盖板20。插端42的长度以及联接元件44的宽度例如设计为允许横向平移(在盖板20的平面中)，以便释放插端42，其用于经过开口 16围绕另一插端42枢转的通道。为了除去盖板20，因此要足够旋开位于柔性元件34上的两个固定件。盖板20和止动装置42保持固定，并可以通过以侧支撑两个插端42的水平进行平移/枢转来分离。
[0041]具体地，对于具有318X 140mm尺寸的开口 16，以行程c=20mm移动的盖板20能够被控制，并且迅速释放电弧气体确需发生。由设有两个横向折叠的片材金属制成的盖板20环绕开口 16与三点固定的两个引导装置40及牢固地附接至框架32的四个翼片34相联。
[0042]翼片34具有:相对于框架32至少50mm的长度，例如L=53mm，以实现弯曲和行程，其中形成的突缘38具有l=28mm的长度；以及16mm的宽度，以使螺母能够装配在止动装置40和盖板20上。为了实现弯曲而不破坏翼片34，翼片42的折叠区2p=14mm，布置在环绕凹处36a的两个分支中，用于固定止动装置42/盖板20的通道。该设计能够至少具有20mm的行程，不会产生破坏，同时保持紧凑，这使两个翼片34能够放置成在框架32上彼此面对，其中宽度可兼容管组18的200mm的宽度。
[0043]为了使排气流在预定值下保持受控，并且为了确保将盖板20和固定装置30保持到位的机械坚固性，引导装置40针对它们的部分由折叠的金属片制成，其中U型分支44具有45mm的长度。在插端42的水平下(在联接部46下c=20mm)，在联接部分44中形成的梁宽2b=15mm，大于开口 16的尺寸，以使止动力能够分布在面板14和框架32上。在插端42和联接部46之间，设置了缩回值r，具体为每侧14到15mm，以便提供间隙，使盖板20能够在开口 16中横向滑动，并使之可拆卸。为了减轻结构而不会削弱其坚固性以便实现快速开启，每个固定元件44设有六个凹处48，而联接部46本身在它每个固定装置之间设有四个凹处。
[0044]因此，本发明使除气设备能够获得整合形状，通过某些部分的受控机械变形使该整合形状尺寸设计为掌握内部电弧现象的结果，由于使用了不是遮板类型的滑动开口而具有增强的可靠性。这通过如下获得:
[0045]-将可变形部分整合在具有足够高刚性来确保外壳10的IP及后者在检测前的耐用性的部分上，并且它足够弱，以鉴于由内部电弧产生的压力效果而实现变形；
[0046]-使用不同部分，其位置随时加以掌握并独立于内部电弧现象的可能压力变化，以执行排气流量调节功能。
[0047]以更广泛的方式，根据本发明优选实施例的设备确保了:
[0048].滑动开启盖板20，其在发生故障的情况下快速开启；
[0049].受控排气；
[0050].如标准所要求的，没有“松弛固定的”部分；
[0051].因为用金属板制造所带来的低成本，其包括用于附接件34 ；
[0052].机械强壮的组件20、32、34、40，虽然它是由折叠单个金属板制成；
[0053].简单而不易诱发误差的装配操作，即折叠、冲压和/或激光切割、铆接/栓接；
[0054].由盖板20维持正常使用中的柜10的IP3x或IP4x保护等级；
[0055].永久确保的IP闭合，无需添加外部夹，不同于利用遮板的常由塑料夹保持闭合的系统；
[0056].通过使盖板20横向滑动、进而将之重新闭合例如用于维护，由于各元件的尺寸设计，可以开启系统并接触变电站10内部，这对用于维持闭合所使用的夹系统是不可能的。
[0057]自然应理解，一些功能是附加的，并且各尺寸纯粹是指示性的:本发明可用于除MV开关柜之外的其它外壳。特别地，不同元件被设计并设定尺寸为用于在现有技术中未必以相同方式执行甚至根本不执行的功能，当优选将一部分分解成两个对立元件(刚性/变形)时，该功能可施加在别处。
【权利要求】
1.一种电器、特别是中压设备的保护外壳(10)，包括:设有开口(16)的面板(14);盖板(20)，其能够通过外壳(10)内部压力增加的行为在第一位置和第二开启位置之间移动，所述第一位置堵住所述开口(16)，在所述第二开启位置，气流被允许在所述盖板(20)和所述开口( 16)之间；联接装置(30)，其将所述盖板(20)联接到所述外壳(10)的将开口( 16)制造在其中的面板(14)，并在所述外壳(10)内部的压力低于预定值时将所述盖板(20)保持在第一闭合位置中，其特征在于，所述联接装置(30)包括刚性第一装置(40)和第二装置(32，34)，所述刚性第一装置(40)被牢固地附接至所述盖板(20)，并可以相对于所述外壳(10)从第一位置平移到第二位置，所述第二装置(32，34)固定至所述外壳(10)，并包括至少一个可变形元件(34)，当所述外壳(10)内部的压力高于所述预定值时，所述至少一个可变形元件(34)能够变形。
2.根据权利要求1所述的保护外壳，其中，所述第二装置包括多个类似的可变形元件(34)，所述可变形元件(34)相对于所述开口(16)的至少一个中间平面以对称方式布置。
3.根据权利要求1或2之一所述的保护外壳，其中，所述第二装置包括支撑框架(32)，所述支撑框架(32)以刚性方式固定至所述外壳(10)的面板(14)。
4.根据权利要求3所述的保护外壳，其中，每个可变形元件(34)包括扁平翼片(34)，所述扁平翼片(34)被固定至所述盖板(20 )并连接到所述支撑框架(32 )
5.根据权利要求4所述的保护外壳，其中，每个翼片(34)包括U-型切口(36)，所述U-型切口( 36 )勾划出突缘(38 )，所述突缘(38 )的自由端(38a)被固定至所述盖板(20 )。
6.根据权利要求1至5任一项所述的保护外壳，其中，所述第二装置(32，34)通过切割金属板以单个部分被制造。
7.根据前述权利要求任一项所述的保护外壳，其中，所述第一装置(40)包括用于限制所述盖板(20)向其第二位置行进的装置(42)。
8.根据权利要求7所述的保护外壳，其中，所述第一装置(40)包括在一个端部处由联接部(46)结合以形成U的两个固定部分(44)，所述联接部(46)被固定至所述盖板(20)，并且所述两个固定部分(44 )支撑插端(42 )，所述插端(42 )被设计为当所述盖板(20 )处于所述第二开启位置中时抵接止动件，所述止动件由连接至所述外壳(10)的面板(14)的元件(32)形成。
9.根据权利要求8所述的保护外壳，其中，所述联接装置(30)包括连接到所述盖板(20)的两个第一装置(40)以及四个可变形元件(34)。
10.根据权利要求1至9之一所述的保护外壳，其中，所述第一装置(40)通过切割以及折叠金属板形成。
11.根据前述权利要求任一项所述的保护外壳，其中，所述联接装置(30)通过能够拆卸的装置被固定至所述盖板(20)和/或固定至所述外壳(10)的面板(14)。
12.一种包括根据权利要求1至11任一项所述外壳的开关柜，所述外壳容纳了中压开关设备。
【文档编号】H05K5/00GK103547094SQ201310296664
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年7月16日 优先权日:2012年7月17日
【发明者】J.莱 申请人:施耐德电器工业公司