专利名称：电力断电器的制作方法
技术领域：
本发明涉及根据权利要求1所述条款的电力断电器，即带有如下触点布置的电力断电器它配有耐腐蚀性接触件，具有固定接触件(3)、可以沿中心轴(2)移动的接触件(4)和同心环绕所述接触件(3，4)的绝缘喷嘴(nozzle)(6)，及具有缩颈(7)，它是由耐腐蚀性塑料制成的，其中所述耐腐蚀性塑料已加入至少一种具有氧化作用的填料。
电力断电器为公知的，它具有可以相对移动的两个接触件的电流通路。当断路时，在所述两个接触件之间的开关电路中产生电弧，其中一些在绝缘喷嘴内燃烧。该电弧的热效应作用于所述绝缘喷嘴的表面，并且对于该绝缘喷嘴中电流的流动状态至关重要的喷嘴的缩颈发生燃烧，以致于使该喷嘴缩颈的截面扩大。如果其截面扩大超过一定限度，它将对该电力断电器的断路容量产生不利的影响。为了尽量降低这种不合需要的截面增加，使用耐腐蚀的氟烃聚合物例如聚四氟乙烯(PTFE)来制备所述绝缘喷嘴。这些氟烃聚合物一方面具有较低的外形侵蚀(shape erosion)，而另一方面具有较高的局部深度侵蚀(deptherosion)，它延伸到所述绝缘喷嘴表面下的深部。尤其作为所述深度侵蚀的结果，使碳被释放出来，它引起绝缘喷嘴侵蚀槽(channels)(它们位于其表面以下)不合需要的积炭。因而，一旦所述电弧已经熄灭，作为导电性的的所述侵蚀槽的这些积炭的表面导致在所述电力断电器的两个接触件间电弧再触发，然后它们处于不同的电势，这导致该电力断电器的失效。
为了避免损害性积炭，可以将合适的填料或颜料加入有关的氟烃聚合物中。该添加剂主要防止尤其深度侵蚀，因而防止积炭，但是，一般而言，它们导致更大的侵蚀速率，及更大的外形侵蚀速率，以致极大地降低所述绝缘喷嘴的寿命。这意味着在耗时的电力断电器的维护当中必须更经常地更换该绝缘喷嘴。
正如权利要求1中所述，即带有如下触点布置的电力断电器它配有耐腐蚀性接触件，具有固定接触件(3)、可以沿中心轴(2)移动的接触件(4)和同心环绕所述接触件(3，4)的绝缘喷嘴(6)，及具有缩颈(7)，它是由耐腐蚀性塑料制成的，其中所述耐腐蚀性塑料已加入至少一种具有氧化作用的填料。因此，本发明的一个目的是提供具有根据耐腐蚀性和积炭情况做了改进的绝缘喷嘴的新型电力断电器。
该电力断电器具有触点布置，它配有耐腐蚀性接触件，具有固定接触件、可以沿中心轴移动的接触件和同心环绕所述接触件的圆筒形设计的绝缘喷嘴，及具有缩颈。该绝缘喷嘴是由耐腐蚀性塑料制成的。已加入具有氧化作用的填料到该塑料中，在该电力断电器断路期间，该塑料与由于所述喷嘴材料热作用产生的碳发生化学上的结合。
所述耐腐蚀性的塑料可以是FEP、PFA、ETFE、类似的脂族聚合物或这些塑料中的至少两种的混合物。此外，所述耐腐蚀性塑料可以是PA、PI、PSU、PPS、类似的芳族聚合物或这些塑料中至少两种的混合物。
已被发现是特别适合的氟烃聚合物C2F4本身特别适合于用作该喷嘴的材料，还可通过加入5-25％(重量)的SiO2、5-25％(重量)的MgO、0.1-25％(重量)的TiO2、5-25％(重量)的玻璃纤维或这些填料中的至少两种的混合物以改善其性能。
另一特别适合的喷嘴材料为聚亚苯基硫醚，然而，作为填料，加入20-60％(重量)，优选40-50％(重量)的玻璃纤维。
在下文中，参照附图(它仅作为一种可能的见解)，将详细介绍本发明的实施例和通过本发明所取得的优势。
通过在参照下列详细说明并联系所述附图，可以更为全面地了解本发明和它的优点，并加深理解。
图1显示高度简化的本发明的电力断电器的部分截面，和图2显示曲线图，它说明不同填料的作用。
只介绍那些对于直接理解本发明是必需的元件。
现在介绍附图，其中相同的参考号数在几张图中表示相同或相应的部分，图1显示电力断电器的电弧室1的部分截面示意图，其中未说明电弧室外壁，同样未说明电流通路，它一般是表示出来的。所述电弧室1充满着绝缘气体，一般为SF6气，使其充压至5-6巴。所述电弧室1为圆筒形设计，沿着中心轴2延伸。所述电弧室1具有例如固定触件3和移动触件4，它们沿着中心轴2相对移动。当所述电弧室1处于连接状态时，支在弹簧上的固定触件3环绕着移动触件4。在这种情况下，设计成圆筒形触针的移动触件4在发生断路时，沿箭头5的方向移动。而牢固地连接固定触件3的绝缘喷嘴6同心环绕所述两个触件3和4。当电弧室1处于连接状态时，移动触件4封闭了所述绝缘喷嘴6中的缩颈7。一旦两个触件3和4已经断开，在缩颈7区域触发电弧，随着所述移动触件4的断路移动的继续，也在所述绝缘喷嘴6截面中的锥形开口区域及电弧室1的沿下游排气区8方向上区域触发电孤。使绝缘喷嘴中缩颈7中的表面9和绝缘喷嘴6中的锥形开口部分经受电弧的热作用。所述排气区8的范围未加说明。
所述绝缘喷嘴6是由耐腐蚀塑料制成的，其中至少加入一种具有氧化作用的填料。当在断路时，所述绝缘喷嘴6受到电弧的热应力作用，然后在该过程中由喷嘴材料释放出的碳立刻与同时释放出的具有氧化作用的填料反应，产生例如气体，该气体然后由绝缘喷嘴6的缩颈7流入排气区8，以致所述碳不能再沉淀到绝缘喷嘴6表面9下的腐蚀槽中或所述表面9上。
设计为耐腐蚀性塑料的材料为包括脂族聚合物的材料，例如聚四氟乙烯(PTFE)、氟化乙丙橡胶(FEP)、全氟烷氧基树脂(PFA)、乙烯四氟乙烯共聚物(ETFE)、类似的脂族聚合物或这些塑料中的至少两种的混合物。另外，设计为耐腐蚀性塑料的材料可以为包括芳族聚合物的材料，例如聚酰胺(PA)、聚酰亚胺(PI)、聚砜(PSU)和聚亚苯基硫醚(PPS)、类似的芳族聚合物或这些塑料中的至少两种的混合物。
已经加入作为填料的5-25％(重量)的SiO2、5-25％(重量)的MgO、0.1-25％(重量)的TiO2、5-25％(重量)的玻璃纤维或这些填料的至少两种的混合物的耐腐蚀性的氟烃聚合物C2F4(PTFE)特别适合用作生产所述绝缘喷嘴6的材料。在这种情况下，指定所述填料加入剂的化学活性范围。所述喷嘴材料可以与所述操作要求所包括的范围内的不同的特定操作要求相适应。下列实施例说明用于所述绝缘喷嘴6的材料生产的特别有利的混合物。
实施例1已加入7％(重量)SiO2的氟烃聚合物C2F4达到高于纯氟烃聚合物C2F4的约1.08倍的压力升，而所述喷嘴缩颈7的腐蚀性只有相应水平的0.75倍。
较高的压力升有利于帮助在电力断电器(它们本身产生需要的流动压力，以便吹熄电弧)中产生流动压力。其较低的腐蚀性产生耐久性，从而有利地改善绝缘喷嘴6的使用寿命。
实施例2已加入7％(重量)MgO的氟烃聚合物C2F4达到高于纯氟烃聚合物C2F4的约1.17倍的压力升，而所述喷嘴缩颈7的腐蚀性只有相应水平的0.71倍。
较高的压力升有利于帮助在电力断电器(它们本身产生需要的流动压力，以便吹熄电弧)中产生流动压力。其较低的腐蚀性产生耐久性，从而有利地改善绝缘喷嘴6的使用寿命。
实施例3已加入0.4％(重量)TiO2的氟烃聚合物C2F4达到高于纯氟烃聚合物C2F4的约1.65倍的压力升，尽管所述喷嘴缩颈7的腐蚀性为相应水平的1.07倍。
特别高的压力升有利于帮助在电力断电器(它们本身产生需要的流动压力，以便吹熄电弧)中产生流动压力。该喷嘴材料特别适用于中等规模电力的自熄式循环断电器(self-blowout circuit breakers)。在所述绝缘喷嘴6的缩颈7中的相对稍高的腐蚀性对直到约40kA的断路电流的额定范围内没有明显的影响，从而，耐久性及绝缘喷嘴的使用寿命在该额定范围内总是达到令人满意的水平。
实施例4已加入15％(重量)的玻璃纤维的氟烃聚合物C2F4达到高于纯氟烃聚合物C2F4的约1.22倍的压力升，而所述喷嘴缩颈7的腐蚀性只有相应水平的0.81倍。
该喷嘴材料同样达到良好的压力升，并满足自熄式循环断电器的要求。此外，保证所述绝缘喷嘴6的真正良好的耐久性。
此外，正如前述，已经加入作为填料的20-60％(重量)的玻璃纤维的耐腐蚀性聚亚苯基硫醚适合用作生产绝缘喷嘴6的材料。同样在此指定加入填料的化学活性范围。所述喷嘴材料可以与所述操作要求所包括的范围内的不同的特定操作要求相适应。在下文中介绍使用用于所述绝缘喷嘴6的材料的生产的特别有利的混合物的实施例实施例5已加入40％(重量)的玻璃纤维的聚亚苯基硫醚达到只是纯聚亚苯基硫醚的0.86倍的压力升，而其喷嘴缩颈7的腐蚀性只有纯聚亚苯基硫醚的0.77倍。
该耐腐蚀性材料也提供完全令人满意的结果。
所述特定的喷嘴材料使得所述绝缘喷嘴6保持与不同的电力断电器类型的最佳相适应性，与不同的断路容量要求的最佳相适应性，与用于维持接触所需要的间隔的最佳相适应性。
图2显示解释例如在聚四氟乙烯(PTFE)中的氧化性填料作用的曲线。以Kelvin为单位的温度T绘制在横坐标上，由于电弧作用在所述绝缘喷嘴6的缩颈7区域所产生的碳的相对颗粒密度R绘制在纵坐标上。曲线A说明由纯的C2F4析出的碳。曲线B表示已经加入MgO的C2F4析出的碳。曲线C表示已经加入SiO2的C2F4析出的碳。从曲线B和C显而易见，能够析出的碳被由这些喷嘴材料释放的氧原子化学上结合，因而，它不能再沉淀到所述绝缘喷嘴6的表面9以下或以上，并不能引发介质所致飞弧。
显然，根据上述说明，可以对本发明做出许多改进和变动。因而可以理解，在附带权利要求书的范围内，可以采用不同于在此所述的方法实施本发明。
权利要求
1.带有如下触点布置的电力断电器它配有耐腐蚀性接触件，具有固定接触件(3)、可以沿中心轴(2)移动的接触件(4)和同心环绕所述接触件(3，4)的绝缘喷嘴(nozzle)(6)，及具有缩颈(7)，它是由耐腐蚀性塑料制成的，其中所述耐腐蚀性塑料已加入至少一种具有氧化作用的填料。
2.权利要求1的电力断电器，其中所述耐腐蚀性塑料为脂族聚合物或芳族聚合物。
3.权利要求2的电力断电器，其中作为脂族聚合物提供聚四氟乙烯(PTFE)、氟化乙丙橡胶(FEP)、全氟烷氧基树脂(PFA)或乙烯四氟乙烯共聚物(ETFE)、类似的聚合物或这些聚合物中的至少两种的混合物。
4.权利要求2的电力断电器，其中作为芳族聚合物提供聚酰胺(PA)、聚酰亚胺(PI)、聚砜(PSU)和聚亚苯基硫醚(PPS)、类似的聚合物或这些聚合物中的至少两种的混合物。
5.权利要求3的电力断电器，其中所述聚四氟乙烯(PTFE)已经加入作为填料的5-25％(重量)的SiO2、5-25％(重量)的MgO、0.1-25％(重量)的TiO2、5-25％(重量)的玻璃纤维或这些填料中的至少两种的混合物。
6.权利要求5的电力断电器，其中所述填料尤其是10-20％(重量)的SiO2、5-10％(重量)的MgO、0.1-5％(重量)的TiO2、10-20％(重量)的玻璃纤维或这些填料中的至少两种的混合物。
7.权利要求4的电力断电器，其中所述聚亚苯基硫醚(PPS)已经加入作为填料的20-60％(重量)，优选40-50％(重量)的玻璃纤维。
8.权利要求1-7中任一项的电力断电器，其中所述填料为粉末形式、纤维形式或是颗粒。
全文摘要
提供带有如下触点布置的电力断电器;它配有耐腐蚀性接触件,具有固定接触件(3)、可以沿中心轴(2)移动的接触件(4)和同心环绕所述接触件(3,4)的绝缘喷嘴(nozzle)(6),及具有缩颈(7)。所述绝缘喷嘴(6)由耐腐蚀性塑料所制成。为了防止碳的产生和在不需要的地方碳的沉淀,至少将一种具有氧化作用和在化学上结合碳的填料加入该耐腐蚀性塑料中。
文档编号C08K3/00GK1181604SQ9712244
公开日1998年5月13日 申请日期1997年11月5日 优先权日1996年11月5日
发明者L·泽恩德, K·卡特内格尔, L·米勒尔, L·尼梅耶尔 申请人:Abb研究有限公司