专利名称：缓冲式气体断路器的电流切断方法及其所使用的缓冲式气体断路器的制作方法
技术领域：
本发明涉及为切断高压电力系统的短路电流等所使用的断路性能优越的缓冲式气体断路器的电流切断方法及其所使用的缓冲式气体断路器。
背景技术：
作为适用于高压电力系统的气体断路器，使用了与断路部的断开动作相关且将已压缩灭弧气体对着电弧喷吹以进行灭弧的缓冲式气体断路器。当电力系统出现短路故障而流过短路电流时，则对这种现有的缓冲式气体断路器发送断开指令。接受了断开指令的缓冲式气体断路器的结构是利用使用了油压或弹簧所蓄积的能量的操作器，在使活动主触头与形成主电路的固定主触头离开后，以高速使活动电弧触头与固定电弧触头离开的同时，驱动与绝缘杆连接的缓冲气缸，压缩由缓冲气缸和活塞构成的压缩室内的灭弧气体，由绝缘喷嘴将该达到高压的灭弧气体喷吹到在电弧触头之间点燃的电弧上，从而切断短路电流到电流零点。
这种缓冲式气体断路器能够形成稳定的高喷吹压力，相反，由于因在电弧触头之间点燃的电弧的热而被加热膨胀了的灭弧气体对压缩压缩室内的灭弧气体的缓冲气缸作为反作用力而起作用，因而，为了确保所要求的断路性能，必须使用能克服该反作用力的具有巨大操作能量的操作器。另一方面，将断开时产生的电弧的热利用于喷吹压力的缓冲式气体断路器已经公知。在这种缓冲式气体断路器中，在压缩室内设置利用弹簧浮动配置的浮动活塞，从而以浮动活塞的动作来控制因电弧热而过度上升的压力。(例如，参照专利文献1一日本特开昭63-88724号公报)然而，现有的缓冲式气体断路器，由于将利用弹簧的浮动活塞配置在压缩室内，所以虽然在断路动作初期能抑制因电弧热引起的压缩室内过度上升的压力，但基于气体压力的浮动活塞的动作特性是不稳定的且不能使稳定的喷吹持续，故难以获得稳定的断路性能。因此，在高压电力系统中使用的断路器中，当如通常的缓冲式气体断路器那样喷吹灭弧气体时，为了维持稳定的高喷吹压力，需要利用缓冲气缸和活塞形成压缩室，并附加与断路动作有关的机械地压缩压缩室内的灭弧气体的结构。因此，如上所述，需要能克服与断路动作相关的压缩室内的压力上升和因电弧热引起的压缩室内的压力上升以进行断路操作的具有巨大操作能量的操作器。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以使操作器的体积小、操作力低、并且能使稳定的高喷吹压力持续的缓冲式气体断路器的电流切断方法及其所使用的缓冲式气体断路器。
为了实现上述发明目的，本发明的缓冲式气体断路器的电流切断方法，其具有利用操作器分离的至少一对电弧触头，且在与上述操作器连接的电弧触头上连接着可滑动的气缸和活塞中的任何一方并伴随着上述电弧触头间的分离动作压缩由上述气缸和上述活塞构成的压缩室内的灭弧气体，其特征在于在利用绝缘喷嘴引导该压缩了的灭弧气体对上述电弧触头间产生的电弧进行喷吹并切断电流时，在进行上述灭弧气体的喷吹之前，进行在使上述压缩室内的容积基本保持一定的同时使上述压缩室的位置向断开方向移动的保持过程，和其后在使上述压缩室的容积缩小的同时对灭弧气体进行压缩的压缩行程。
本发明的缓冲式气体断路器，其具有配置在充填了灭弧气体的密闭容器内，能相互分离的至少一对电弧触头；沿分离方向驱动这些电弧触头中至少一方的操作器；在与该操作器连接的电弧触头上连接着可滑动的气缸和活塞中的任何一方，伴随着上述电弧触头间的分离动作压缩由上述气缸和上述活塞构成的压缩室内的灭弧气体的压缩装置；利用另一方的触头基本上堵塞可开口的其喷口部的同时，引导被上述压缩装置压缩了的灭弧气体对产生的上述电弧触头间的电弧进行喷吹的绝缘喷嘴；其特征在于设置有其一端连接在与上述操作器连接的部分上，其另一端连接在上述气缸和上述活塞中任何另一方上的连杆机构，该连杆机构的结构为利用上述操作器的操作力的分力在断开动作的初期在断开动作方向上驱动上述气缸及活塞中的任何另一方，其后便处于基本停止的状态。
本发明具有如下效果。
本发明的缓冲式气体断路器的电流切断方法，由于不会像过去那样从断开动作的开始到断开动作结束对压缩室内的灭弧气体进行连续压缩，且具有在进行灭弧气体的喷吹前使压缩室内的容积基本保持一定的同时使压缩室的位置向断开方向移动的保持过程，所以即使压缩室内因电弧热而产生压力上升，由于这不会对操作器作用反作用力，因而可以将操作器做成小型的和低操作力的。而且，由于其后具有缩小压缩室的容积并压缩灭弧气体的过程，因而，通过在断路部的活动部分通过保持过程而在断开方向被充分地加速的时刻来进行机械压缩，可将该已被压缩灭弧气体和因电弧热引起的压力上升的灭弧气体利用于喷吹，且可以长时间地保持稳定的高喷吹气体压力，从而可以得到断路性能优良的缓冲式气体断路器。
另外，本发明的缓冲式气体断路器由于设有连杆机构以使由操作器产生的操作力形成分力并传递到气缸和活塞中的任何另一方，并通过该连杆机构在断开动作的初期沿断开动作方向驱动上述气缸和活塞中的任何另一方，而后处于基本停止的状态，所以在断开动作的初期气缸和活塞分别向断开方向移动，且不会像过去那样从断开动作初期就压缩压缩室内的灭弧气体，从而将该压缩时期推迟或将压缩程度变缓都很容易进行，这样，可利用该期间蓄积因电弧热引起的压力上升。而且，在断开动作被加速的时刻，由于例如使活塞处于停止状态，并对压缩室内的灭弧气体进行机械压缩，因而，可减小断开动作初期的对操作器的操作反作用力，可将操作器做成小型的和低操作力的，另外，可利用压缩室内因电弧热引起的压力上升，从而保持稳定的高的喷吹气体压力，可得到断路性能优良的缓冲式气体断路器。
图1是表示本发明一个实施例的缓冲式气体断路器的闭合状态的剖面图。
图2是表示图1所示的缓冲式气体断路器断开动作过程中的状态的剖面图。
图3是表示图1所示的缓冲式气体断路器断开动作结束状态的剖面图。
图4是表示图1所示的缓冲式气体断路器的压缩室的压力上升特性的特性图。
图5是表示图1所示的缓冲式气体断路器的压缩室的容积变化特性的特性图。
图6是表示本发明的另一实施例的缓冲式气体断路器的闭合状态的剖面图。
图7是表示图6的缓冲式气体断路器的断开动作结束状态的剖面图。
图8是表示发明又一个实施例的缓冲式气体断路器的剖面图。
具体实施例方式
下面，参照
本发明的最佳实施例。
首先，说明本发明的缓冲式气体断路器的电流切断方法。
通常，缓冲式气体断路器的结构如上所述，基本上是同时进行触头间的离开动作和压缩室内的灭弧气体的压缩操作，由于这种结构，为了克服因压缩室内的压力上升所产生的操作反作用力而迅速地将触头驱动到从绝缘喷嘴的喷口部脱开的位置，即进行气体喷吹的位置，需要采用能产生巨大操作力的操作器。而且，压缩室的压力上升除了因操作器引起的机械的压力上升外，由于还附加了因触头之间的离开而产生的电弧热引起的压力上升，因而需要克服所有这些力的巨大的操作力。因此，本发明的发明人等对触头之间的离开动作和压缩室内的灭弧气体的压缩动作的时间因素进行研究后发现，直到一方的触头从绝缘喷嘴的喷口部脱开前的断开动作的中期都包含保持过程和其后的压缩行程；保持过程是在几乎不进行压缩室内的机械的压缩并基本上保持容积一定的同时，将形成该压缩室的气缸和活塞一起向断开方向驱动；在压缩行程中则缩小压缩室内的容积并压缩压缩室内的灭弧气体。
若采用这样的缓冲式气体断路器的电流切断方法，由于将形成压缩室的气缸和活塞一起向断开方向驱动，因而，直到进行着该动作的断开动作的中期，即使因触头之间的离开而产生的电弧热导致压缩室的压力上升，它也能做到不成为对操作器的操作反作用力。因此，由于无需像过去那样从断开动作的初期就要施加急剧增大的操作力，因而操作器能做成体积小，操作力低的操作器。而且，能将因电弧热引起的压缩室的压力上升予以蓄积并在其后利用于对电弧的喷吹中。另外，在进行断开动作末期的压缩室内的机械压缩时，虽产生对操作器的操作反作用力，但由于通过前段的保持过程可使断开部的活动部分向断开方向的动作充分地加速，而且，使一方的触头从绝缘喷嘴的喷口部脱开并对电弧形成喷吹气流，因而，可以使压缩室内的压力值的峰值已经过去从而避免巨大的操作反作用力，可使喷吹气体稳定并长时间供给以提高断路性能。
图1是表示实现了上述的缓冲式气体断路器的电流切断方法的本发明的一个实施例的缓冲式气体断路器的剖面图。
在充填了灭弧气体的未图示的密闭容器内，配置有构成了缓冲式气体断路器的断路部且作为与一方的接线端连接的电弧产生部分的固定电弧触头1和在其外周部分形成主电路的固定主触头4。与此相应，在另一个接线端上配置有省略了详细图示的缓冲气缸5且使其在保持了电连接的状态下可在水平方向上移动，且在该缓冲气缸5的肩部安装有活动主触头7，并在中心轴5a上安装有活动电弧触头2。在缓冲气缸5的中心轴5a上通过绝缘杆8连接有未图示的操作器，利用该操作器可将开合的操作力传递到活动主触头7和活动电弧触头2。在缓冲气缸5的内周面上以可滑动的配合配置有活塞6，由该活塞6和缓冲气缸5形成了压缩室9，该活塞6通过连杆机构18连接到操作器的中心轴5a上。
该连杆机构18的结构显示出如下一系列动作特性由于将操作器的断开操作力形成分力并传递给活塞6，从开始断开动作的断开动作初期直到固定电弧触头1与绝缘喷嘴3的喷口部3a脱开的断开动作中期都对活塞6进行驱动，从而使与缓冲气缸5的相对距离几乎保持一定并使压缩室9内的容积基本上保持一定；其后，在断开动作的末期使活塞6基本上处于固定状态，从而，压缩压缩室内的灭弧气体。所谓“活塞6和缓冲气缸5的相对距离几乎保持一定”是指，对压缩室9内的灭弧气体不积极地进行机械的压缩，当然，既包含在断开方向以几乎相同的速度驱动两者的情况，也包含在断开动作的初期在扩大压缩室9内的容积的方向上驱动活塞6的情况，另外，还包含在断开动作初期在扩大压缩室9内的容积的方向上驱动活塞6，并紧接着在断开动作中期以使与缓冲气缸5的相对距离几乎保持一定并基本上保持压缩室9内的容积一定的方式驱动活塞6的情况。
该连杆机构18将大致ㄑ字形的连杆17和L字形的杠杆16连接在活塞6和中心轴5a之间而构成，更具体地说，将连杆17的一端机械地连接在活塞6上，在该连杆17的另一端连接着L字形的杠杆16的一端，该杠杆16的另一端通过位于形成于其上的椭圆槽内的销轴连接在中心轴5a上。将上述的缓冲气缸5做成与中心轴5a和绝缘杆8机械地直接连接，与显示出同绝缘杆8相同的动作特性相反，将活塞6做成通过由杠杆16和连杆17构成的连杆机构18而显示出与绝缘杆8不同的动作特性。
现在，若通过未图示的操作器向右方驱动绝缘杆8时，首先，使活动主触头7与固定主触头4断开，紧接着，活动电弧触头2与固定电弧触头1断开。在该断开动作初期，虽然缓冲气缸5与该动作同时在要压缩压缩室9内的灭弧气体的方向上移动，但由于活塞6未固定并通过连杆机构18与绝缘杆8连接，因而，则通过连杆机构18而以比缓冲气缸5快一些的速度在与缓冲气缸5相同的方向上移动。因此，压缩室9内的灭弧气体的压力上升特性与过去不同。
在此，当中心轴5a与绝缘杆8一起向断开方向动作时，缓冲气缸5与过去一样根据操作器的规格而向断开方向动作，与之相对，活塞6则利用连杆机构18进行特有的动作。即，中心轴5a一边沿着与杠杆16的连接部的椭圆槽移动，一边使杠杆16逆时针方向旋转，这时杠杆16的旋转如图2所示，则使杠杆16和连杆17的连接部沿断开方向移动，并将这种移动通过连杆17传递到活塞6。这样，活塞6则通过由杠杆16和连杆17构成的连杆机构沿着与缓冲气缸5相同的方向移动。
而且，如图2所表明的，在断开动作初期的活塞6向断开方向的动作沿断开方向移动且比缓冲气缸5稍快。因此，直到固定电弧触头1从绝缘喷嘴的喷口3a脱开之前的断开动作的中期，缓冲气缸5和活塞6的相对位置关系与表示闭合状态的图1的场合相比都是活塞6处于远离缓冲气缸的状态，压缩室9的容积与表示闭合状态的图1的场合相比扩大了。由该说明可知，比缓冲气缸5更快地沿断开方向驱动活塞6将使压缩室9内的容积增大，而不会对压缩室9内的灭弧气体进行机械地压缩。
切断电流大时，由于在与固定电弧触头1和活动电弧触头2之间分离的同时产生了电弧，因而虽然其附近的温度上升和压力上升且压缩室9内的压力也上升，但由于在断开动作初期和断开动作中期，缓冲气缸5和活塞6在保持相对的位置关系的同时沿断开方向移动，因而，在压缩室9内没有进行机械的压缩，从而不会形成对操作器的操作反作用力。扩大了容积的压缩室9可以充分地吸收因电弧热引起的压力的急剧上升并使其保持一定。
这样，在像过去那样因压缩室9内的机械压缩引起的压力上升中不会再附加上因电弧热而引起的压力上升，因而不会对操作器产生过大的操作反作用力。过去，为了克服这种过大的压力上升，需要有能产生沿断开方向驱动的操作力的大型操作器，但采用上述结构，则可实现使用了操作反作用力小、体积小而操作力也低的操作器的缓冲式气体断路器。
如上所述，在从断开动作初期直至断开动作中期，连杆机构18是在这样一个范围内沿断开方向驱动活塞6的，该范围是使活塞6在与缓冲气缸5只离开预定的距离的方向上对其进行驱动，并在总体上几乎保持与缓冲气缸5的相对距离一定并基本上保持压缩室9内的容积一定。从该说明可知，在另一实施例中可将连杆机构18做成下述结构只在断开动作初期使活塞6在与缓冲气缸5只离开预定的距离的方向上驱动它，而在断开动作中期沿断开方向驱动活塞6，从而使其与缓冲气缸5的相对距离几乎保持一定并基本上保持压缩室9内的容积一定。
在任何情况下，直到断开动作中期，压缩室9内虽因电弧热而使压力上升，但由于缓冲气缸5和活塞6一起在大致相同的方向上移动，因而不会产生对操作器的操作反作用力。因此，通过减小从断开初期直到断开动作中期的操作反作用力就可以做成小型的、低操作反作用力的操作器，而且，由于始终不利用操作器进行压缩室9内的灭弧气体的机械压缩，因而，即使就这一方面与过去相比也能使操作器实现小型的、低操作力的。
但是，在断开动作末期，即如图2所示，当固定电弧触头1从绝缘喷嘴3的喷口部3a脱开时，将此时的状态大致作为临界状态，连杆机构18使活塞6相对于缓冲气缸5处于固定状态。因此，缓冲气缸5和活塞6之间的相对距离逐渐减小，则在断开动作末期使压缩室9内的灭弧气体机械地压缩。即，当达到断开动作末期时，杠杆16和连杆17的连接部如图2和图3所示，以活塞6和连杆17的连接部为中心作圆弧运动。因此，由图2和表示其后状态的图3的比较可知，活塞6向断开方向的移动被阻止并大致处于固定状态。这时，由于在杠杆16和中心轴5a的连接部形成椭圆槽，结果，则只有中心轴5a进一步向断开方向前进。这样，由于杠杆16和连杆17的连接部向断开方向的移动基本上被阻止，且活塞6向断开方向的移动也基本上被阻止，因而，在该断开动作的末期，中心轴5a向断开方向的移动将通过缓冲气缸5来压缩压缩室9内的灭弧气体。
在进行该压缩室9内的灭弧气体的压缩的时刻，固定电弧触头1基本上已与绝缘喷嘴3的喷口部3a脱开，由于从压缩室9通过喷口部3a形成流向周围的喷吹气流，因而在压缩室9内产生压力峰值的时刻则处于断开动作末期以前，则压缩室9内的压力峰值已经过去。并且，操作器的断路部的活动部分被予以充分地加速而沿断开方向动作。因此，如上所述，即使是通过连杆机构18和活塞6的动作减小了操作反作用力并使其小型化的操作器，断开动作末期以后的压缩室9内的灭弧气体的压缩也能容易地进行。其后，断开电流达到电流零点而被切断。
图4是表示上述的缓冲式气体断路器断开动作时的操作反作用力变化的特性图。
操作反作用力曲线19表示过去的由机械压缩引起的操作反作用力随时间的变化。过去的缓冲式气体断路器由于构成压缩室的活塞是固定的，因而，当缓冲气缸沿断开方向移动时，压缩室内的灭弧气体被压缩，并且伴随着电弧触头之间的分离由于产生了电弧热附加了压缩室内上升的压力，该压力则作为对缓冲气缸向断开方向进行移动的操作器的操作反作用力而发挥作用。因此，进行断路操作的操作器必须做成从初期起就能产生巨大操作力的大型操作器以便克服操作反作用力。
与此相应，本实施例的缓冲式气体断路器的操作反作用力如操作反作用力曲线20所示。即，从断开动作的初期阶段直至断开动作的中期，由于缓冲气缸5和活塞6的相对距离基本上保持一定并沿断开方向移动，因而，压缩室9内的压力不构成对操作器的操作反作用力。在断开动作的末期，虽进行压缩室9内的灭弧气体的机械压缩，但如操作反作用力曲线20所示，由于在断开动作的末期断路部的活动部分沿断开方向的动作被充分地加速，并且固定电弧触头1从绝缘喷嘴3的喷口部3a脱开，因而，即便是小型的操作器，也可以通过机械地压缩在压缩室9内得到急剧上升的压力。因此，作为本实施例中所使用的操作器，可以不是从断开动作初期起就产生巨大操作力的操作器，而可以做成小型的、低操作力的操作器。
下面，就操作反作用力曲线20参照图2对直至断开动作中期的操作反作用力变成负值的情况进行说明。
虽然先前叙述了即使在压缩室9内产生了巨大的压力上升时，由于缓冲气缸5和活塞6的相对距离基本上保持一定并沿断开方向移动而不对操作器构成操作反作用力的情况，但当活塞6受到由该压缩室9内的压力引起的压力作用时，活塞6就受到在断开方向上的驱动力。在此，将活塞6做成可在断开方向上移动的结构，并通过连杆机构18将其与中心轴5a予以机械连接。
因此，该活塞6的驱动力将通过连杆机构18沿断开方向驱动中心轴5a以发挥作用，并对操作器施加断开方向的力，操作反作用力曲线20直至断开动作的中期使操作反作用力变成负值。换言之，由于活塞6的结构可利用压缩室9内的压力而在扩大压缩室9的容积方向上移动，并且连杆机构18的结构可在活塞6向扩大压缩室9的容积方向移动时，对与操作器连接的部分传递断开动作方向的力，因而，即使因电弧而在压缩室9内产生过大的压力上升，当活塞6受到由此引起的压力作用时，也可通过连杆机构18向与操作器连接的部分传递断开方向的力，而不对操作器的断开操作力构成负荷。因此，与过去相比，既能将操作器做成小型的、低操作力的操作器，又能将因电弧热引起的压力上升利用于喷吹气体。
图5是表示上述缓冲式气体断路器的断开动作时的压缩室9内的容积变化的特性图。
只有过去的单纯的机械压缩时，如特性曲线21所示，压缩室的容积随着断开动作而呈直线状地缩小。与此相对，如图1所示的缓冲式气体断路器，当使用连杆机构18并从断开动作初期至断开动作中期在使缓冲气缸5和活塞6保持预定的相对距离的同时向断开方向驱动时，如特性曲线22所示，直到固定电弧触头1到达基本上脱开绝缘喷嘴3的喷口部3a的位置B的断开动作初期和断开动作中期，压缩室9的容积基本保持一定；另一方面，在固定电弧触头1基本上脱开绝缘喷嘴3的喷口部3a的位置B以后的断开动作末期，由于断路部的活动部分已经被充分地加速而沿断开方向驱动，因而压缩室9的容积急剧地缩小。
图4所示的压力上升曲线20根据由上述的杠杆16和连杆17构成的连杆机构18的具体结构不同也有所不同。作为这种连杆机构18，即使做成在断开动作初期以与缓冲气缸5基本相同的速度沿断开方向驱动活塞6，或者做成在断开动作初期以比缓冲气缸5慢一些的速度沿断开方向驱动活塞6，都可以得到基本相同的结果。
图5所示的特性曲线23表示的是，采用选定了杠杆比等的连杆机构18而在断开动作初期以比缓冲气缸5慢一些的速度沿断开方向驱动活塞6的情况。这种情况从断开动作的开始直到固定电弧触头1与活动电弧触头2分离的位置A压缩室9的容积虽缩小了一些，但仍在将压缩室9的容积基本保持一定并沿断开方向驱动活塞6的结构的范围内。即使这样的连杆机构18，也可以期待与上述实施例情况基本相同的效果。但是，由于断开动作初期的活塞6向断开方向的动作越缓慢，则压缩室9的压力上升特性越与过去的接近，因而，连杆机构18最好设计成具有图5所示的大致在特性曲线22和特性曲线23之间的特性。
就上述实施例的缓冲式气体断路器而言，值得注意之点在于将连杆机构18设置在连接了操作器的部分例如中心轴5a，和在过去是处于固定状态的活塞6之间，并利用该连杆机构18沿断开方向驱动活塞6。采用这种结构，可以沿断开方向一起驱动缓冲气缸5和活塞6，可以通过对活塞6的动作特性进行种种考虑而实现在将电弧热引起的压缩室9内的气体压力予以蓄积的同时减小对操作器的操作反作用力。这样，就可以将从断开动作开始时刻起就需要巨大操作力的缓冲式气体断路器的操作器做成小型的和低操作力的，并且获得能稳定地保持高压力、断路性能优良的缓冲式气体断路器。
并且在理想的实施例中，在固定电弧触头1利用断开动作脱开绝缘喷嘴3的喷口部3a之前，由于能以基本保持了缓冲气缸5和活塞6的预定的相对距离的状态一起沿断开方向驱动，因而即使因电弧热而在压缩室9内产生了压力上升，也不构成对操作器的操作反作用力。而且，由于通过这时的断路部的活动部分的断开动作使断开方向的动作充分地加速，从而有效地进行其后的压缩室9内的灭弧气体的压缩，因而，可以将从断开动作的开始时刻就需要巨大操作力的缓冲式气体断路器的操作器做成小型的和低操作力的，并且能得到稳定地保持高压力、断路性能优良的缓冲式气体断路器。
另外，就上述实施例的缓冲式气体断路器而言，由于将连杆机构18设置在连接了操作器的部分例如中心轴5a，和在过去是处于固定状态的活塞6之间，并在利用该连杆机构18使固定电弧触头1由于断开动作而脱开绝缘喷嘴3的喷口部3a之前，以基本保持缓冲气缸5和活塞6的预定的相对距离的状态一起沿断开方向驱动，因而即使在压缩室9内产生因电弧热而引起的压力上升，也不会对操作器构成操作反作用力。而且，由于通过这时的断路部的活动部分的断开动作使断开方向的动作充分地加速，从而有效地进行其后的压缩室9内的灭弧气体的压缩，因而，可以将从断开动作的开始时刻就需要巨大操作力的缓冲式气体断路器的操作器做成小型的和低操作力的，并且能得到稳定地保持高压力、断路性能优良的缓冲式气体断路器。
在最佳实施例中，利用连杆机构18以基本保持缓冲气缸5和活塞6的预定的相对距离的状态一起沿断开方向驱动虽然为从断开动作的初期直到断开动作的中期，但如果在直到固定电弧触头1利用断开动作脱开绝缘喷嘴3的喷口部3a之前的断开动作的至少一部分采用实现相同状态的连杆机构18，则可以同样的理由将操作器做成小型的和低操作力的，并且，由于在同样的状态中可将电弧热引起的压力上升蓄积在压缩室9内并用于其后的喷吹，因而，可得到具有能使稳定的高喷吹压力持续的、断路性能优良的缓冲式气体断路器。
特别是，利用连杆机构18以基本保持缓冲气缸5和活塞6的预定的相对距离的状态一起沿断开方向驱动，若使其包含断开动作的初期，则可以大幅度地减小断开动作初期的急剧增大的对操作器的操作反作用力，且可以将伴随着灭弧气体的压缩的缓冲式气体断路器的操作器做成小型的和低操作力的。连杆机构18若做成直到断开动作的中期都保持以基本上保持缓冲气缸5和活塞6的预定的相对距离的状态一起沿断开方向驱动的状态，虽必须具有相应的大小，但如图所示，由于通过在断开动作初期加上使活塞6比缓冲气缸5沿断开方向更快地动作的过程，则可在直到固定电弧触头1脱开喷口部3a前的期间增大保持相同状态的行程，因而能将连杆机构18做成小型的。
另外，当上述的连杆机构18的构成为在固定电弧触头1脱开绝缘喷嘴3的喷口部3a之后控制活塞6的动作以使其压缩压缩室9内的灭弧气体时，由于在固定电弧触头1脱开绝缘喷嘴3的喷口部3a之后可以压缩压缩室9内的灭弧气体，因而，可以加长保持稳定的高喷吹压力的时间区间，且可以获得断路性能优良的缓冲式气体断路器。
再有，活塞6的结构为可利用压缩室9内的压力在扩大压缩室9的容积的方向移动，并且，当活塞6在扩大压缩室9的容积的方向移动时，由于将连杆机构18连接在中心轴5a和活塞6之间，以便将断开动作方向的力传递给与操作器连接的部分例如中心轴5a，因而，即使在压缩室内因电弧而产生过大的压力上升，也不会构成对操作器的断路操作力的负荷，与过去的操作器相比，可以做成小型的和低操作力的操作器。
此外，将断开动作初期以与缓冲气缸5不同的动作特性来驱动活塞6的连杆机构18连接到与操作器连接的部分和活塞6之间，由于该连杆机构18的结构做成相对于与操作器连接的部分向断开方向的移动距离以使断开动作末期的压缩室在压缩方向的容积变化率比断开动作初期更大的方式驱动活塞6，从而，能利用连杆机构18可靠地抑制断开动作初期的压缩室9在压缩方向的容积变化率，可抑制断开动作初期的压力的急剧上升，可以减小过去发生的在断开动作初期和断开动作中期的对操作器的操作反作用力，可以将操作器做成小型的和低操作力。并且，在断开动作末期可以利用连杆机构可靠地增大压缩室在压缩方向的容积变化率并在断开动作末期得到充分的喷吹力，可加长保持稳定的高的喷吹气体压力的时间区域，可获得断路性能优良的缓冲式气体断路器。
再有，连杆机构18的结构由于做成，对于与操作器连接的部分在断开方向的移动距离，以使固定电弧触头1基本上脱开绝缘喷嘴3的喷口部3a的断开动作末期的压缩室9在压缩方向的容积变化率比断开动作初期更大的方式驱动活塞6，因而，当固定电弧触头1基本上脱开绝缘喷嘴3的喷口部3a并产生喷吹气体流时，其后，在未出现压缩室9的压力上升峰值的断开动作末期，便能在不加大操作力的情况下利用连杆机构18可靠地增大压缩室9在压缩方向的容积变化率并在断开动作的末期得到充分的喷吹，可以加长保持稳定的高的喷吹气体压力的时间区域，获得断路性能优良的缓冲式气体断路器。
图6是表示本发明的另一实施例的缓冲式气体断路器的剖面图，对于与先前的实施例的等同物标上相同的标号而省略详细的说明。
虽然在缓冲气缸5的中心轴5a和活塞6之间构成连杆机构18这一点上与先前的实施例相同，但本实施例的连杆机构18由一端与中心轴5a连接的连杆14和将该连杆14的另一端可旋转地连接到中间部的连杆13以及在可旋转地连接该连杆13的一端的同时将其另一端固定在活塞6上的支撑构件24构成。连杆13具有限动结构15，该限动结构15用于在以与支撑构件24的连接部为中心逆时针方向旋转时，连杆13的另一端与连杆14接触并借此阻止向逆时针方向旋转。另外，在与缓冲气缸5的中心轴5a连接的绝缘喷嘴3的基部一侧，连接有与活动主触头7做成一体的、与中心轴5a同心地延伸的筒状部件25。在该筒状部件25的左端构成有活动主触头7，其右端以可滑动的配合与缓冲气缸5嵌合。在图6的闭合状态中，连杆14以连杆13和支撑构件24的连接部为中心沿顺时针方向驱动连杆13，这样，缓冲气缸5的滑动部位于筒状部件25的靠右侧的位置。
当利用未图示的操作器向右方驱动绝缘杆8时，首先，活动主触头7与固定主触头4断开，紧接着活动电弧触头2与固定电弧触头1断开。这时，由于中心轴5a向断开方向的动作而使连杆14也向同方向移动，并以与支撑构件24的连接部为中心对连杆13施加逆时针方向的旋转力。该连杆13在逆时针方向的旋转则因压力作用而向左方的闭合方向驱动缓冲气缸5。因此，上述的缓冲气缸5的滑动部则一边沿筒状部件25的外圆周面滑动一边移动而位于其靠左侧的位置。因此如图7所示，在直到活动电弧触头2与固定电弧触头1分离之前，即在直到到达位置A的断开动作初期，压缩室9内的容积则维持或许稍有扩大的与闭合状态基本相同的状态。
因此，与先前的实施例的情况相同，在固定电弧触头1利用连杆机构18并由于断开动作而脱开绝缘喷嘴3的喷口部3a之前，由于满足以基本保持与缓冲气缸5的预定的相对距离的状态一起沿断开方向驱动这样的条件，并且在此期间的压缩室9内的压力不构成对操作器的操作反作用力，因而可使用小型的、低操作力的操作器。其后，直到固定电弧触头1脱开绝缘喷嘴3的喷口部3a的位置B都保持基本相同的状态。
结果，当图7所示的固定电弧触头1到达基本脱开绝缘喷嘴3的喷口部3a的位置B的断开动作的末期时，如图7所示，连杆14的自由端一侧的限动结构15与连杆13接触并阻止逆时针方向的旋转。于是，缓冲气缸5处于与中心轴5a直接连接的状态，其后，两者则呈一体地沿断开方向动作。从这时起到断开动作的末期，缓冲气缸5则缩小与活塞6的相对距离，并利用操作器对压缩室9内的灭弧气体进行机械压缩。在对该压缩室9内的灭弧气体进行压缩的时刻，由于固定电弧触头1脱开绝缘喷嘴3的喷口部3a，压缩室9的压力峰值既未产生，且断路部的活动部分由于操作器沿断开方向被充分的加速，因而可以与先前的实施例同样地以比较小的操作力对压缩室9内进行有效的压缩。
由于本实施例的缓冲式气体断路器也设置了不大改变压缩室9的容积的、一边保持缓冲气缸5和活塞6的预定位置一边一起沿断开方向驱动的连杆机构18，因而，即使压缩室9内因电弧热而产生压力上升，对操作器的操作反作用力也几乎不起作用。因此，与在压缩室9内因电弧热而产生压力上升的状态下机械地压缩压缩室9内的过去的操作器相比可以做成小型的和低操作力的。而且，由于包含在固定电弧触头1脱开绝缘喷嘴3的喷口部3a后压缩压缩室9内的灭弧气体的过程，因而加长了保持稳定的高的喷吹气体压力的时间区间，可以得到断路性能优良的缓冲式气体断路器。从以上各实施例的说明可知，不大改变压缩室9的容积的、一边保持缓冲气缸5和活塞6的预定位置一边一起沿断开方向驱动的连杆机构18可采用多种构成。
图8是表示本发明再一实施例的缓冲式气体断路器的剖面图，对于与先前实施例的等同物标上相同的标号而省略详细的说明。
活动侧虽具有与图1所示的实施例相同的结构，但固定侧的结构却不同。在先前的实施例中，通过固定电弧触头1和活动电弧触头2虽构成了在断开时产生电弧的燃弧接触，但在此处将活动电弧触头作成第一电弧触头2，将固定电弧触头作成活动的第二电弧触头30，利用传递操作力的连杆驱动机构将与操作器连接的断路部的活动部分和该第二电弧触头30之间连接起来，以便在使第二电弧触头30离开第一电弧触头2的方向上对其进行驱动。
该连杆驱动机构具有安装在对绝缘喷嘴3的喷吹气流没有影响的部分上的固定部件31，一端连接在该固定部件31上的连杆26，将该连杆26的另一端连接在杠杆的一端上的同时，将其中间部分支撑在适当的固定部件上的杠杆27，通过连杆28连接在杠杆27的另一端的活动部件29。在该活动部件29上连接着与固定电弧触头对应的第二电弧触头30，其结构为通过杠杆27在顺时针方向旋转在使第二电弧触头30与电弧触头2接触的方向对其进行驱动；而通过杠杆27在逆时针方向的旋转在使第二电弧触头30离开电弧触头2的方向上对其进行驱动。
当利用未图示的操作器进行断开动作时，压缩室9一侧虽与图1所示的实施例的场合同样地动作，但在断开动作的初期绝缘喷嘴3在断开方向动作时，杠杆27通过固定部件31和连杆26沿逆时针方向旋转，通过连杆28在向左方的离开方向上驱动活动部件29。这样，第二电弧触头30也被向左方的离开方向上驱动，增大了第一电弧触头2和第二电弧触头30之间相对离开的速度。
由于通过这样提高第一电弧触头2和第二电弧触头30之间的相对离开的速度，既可以抑制断开动作初期的动作速度的上升，将操作器本身做成小型的，又可以提高断路性能，因而，可以将由缓冲气缸5和活塞6构成的压缩室9如图所示做成小型的。另外，由于通过第一电弧触头2和第二电弧触头30两者来确保断开动作末期的预定的离开距离，因而，第一电弧触头2的离开动作距离比图1的情况减小，与此相应也可以将连杆机构18做成小型的。
在此虽省略了详细的图示，但在驱动第二电弧触头30的连杆驱动机构中可以适当选定利用椭圆孔形成了具有游隙的连接部的连杆比，或者也可以考虑采用缓冲气缸5引起的压缩室9内的压力上升特性和第二电弧触头30脱开绝缘喷嘴3的喷口部3a的定时。
一般在缓冲式气体断路器中，虽具有与断开动作相关的用于压缩压缩室9内的灭弧气体的由气缸和活塞组合而成的压缩装置，但作为该压缩装置的气缸和活塞可以将任何一方连接在活动一侧。另外，从断开动作初期至断开动作中期，在扩大压缩室9内的容积的方向上或阻止其被迅速地压缩的方向上驱动活塞6的连杆机构18只要能满足上述的动作特性，可以使用图示的结构以外的机构。
本发明的缓冲式气体断路器也可以适用于上述实施例的结构以外的缓冲式气体断路器。
权利要求
1.一种缓冲式气体断路器的电流切断方法，其具有利用操作器分离的至少一对电弧触头，且在与上述操作器连接的电弧触头上连接着可滑动的气缸和活塞中的任何一方并伴随着上述电弧触头间的分离动作压缩由上述气缸和上述活塞构成的压缩室内的灭弧气体，其特征在于在利用绝缘喷嘴引导该压缩了的灭弧气体对上述电弧触头间产生的电弧进行喷吹并切断电流时，进行上述灭弧气体的喷吹之前，进行在使上述压缩室内的容积基本保持一定的同时使上述压缩室的位置向断开方向移动的保持过程，和其后在使上述压缩室的容积缩小的同时对灭弧气体进行压缩的压缩行程。
2.根据权利要求1所述的缓冲式气体断路器的电流切断方法，其特征在于上述绝缘喷嘴利用另一方的电弧触头堵塞其喷口部，在上述另一方的电弧触头伴随着断开动作而与上述喷口部脱开时，形成从上述压缩室通过上述喷口部的喷吹气流；上述保持过程在上述另一方的电弧触头与上述喷口部脱开之前的至少一部分上予以实施。
3.根据权利要求1所述的缓冲式气体断路器的电流切断方法，其特征在于上述保持过程包括扩大上述压缩室的容积的过程。
4.一种缓冲式气体断路器，具有配置在充填了灭弧气体的密闭容器内，能相互分离的至少一对电弧触头；沿分离方向驱动这些电弧触头中至少一方的操作器；在与该操作器连接的电弧触头上连接着可滑动的气缸和活塞中的任何一方，伴随着上述电弧触头间的分离动作压缩由上述气缸和上述活塞构成的压缩室内的灭弧气体的压缩装置；利用另一方的触头基本上堵塞可开口的其喷口部的同时，引导被上述压缩装置压缩了的灭弧气体对产生的上述电弧触头间的电弧进行喷吹的绝缘喷嘴；其特征在于设置有其一端连接在与上述操作器连接的部分上，其另一端连接在上述气缸和上述活塞中任何另一方上的连杆机构，该连杆机构的结构为利用上述操作器的操作力的分力在断开动作的初期在断开动作方向上驱动上述气缸及活塞中的任何另一方，其后便处于基本停止的状态。
5.一种缓冲式气体断路器，具有配置在充填了灭弧气体的密闭容器内，能相互分离的至少一对电弧触头；沿分离方向驱动这些电弧触头中至少一方的操作器；在与该操作器连接的电弧触头上连接着可滑动的气缸和活塞中的任何一方，伴随着上述电弧触头间的分离动作压缩由上述气缸和上述活塞构成的压缩室内的灭弧气体的压缩装置；利用另一方的触头基本上堵塞可开口的其喷口部的同时，引导被上述压缩装置压缩了的灭弧气体对产生的上述电弧触头间的电弧进行喷吹的绝缘喷嘴；其特征在于在与上述操作器连接的部分及上述气缸和上述活塞中任何另一方之间设有连杆机构，该连杆机构的结构为在上述另一方的电弧触头因断开动作而脱开上述绝缘喷嘴的喷口部之前，在基本保持与上述气缸及活塞中的任何一方的预定的相对距离的状态下，在断开方向一起驱动上述气缸和上述活塞中的任何另一方。
6.根据权利要求5所述的缓冲式气体断路器，其特征在于上述连杆机构的结构为在上述另一方的电弧触头脱开上述绝缘喷嘴的喷口部后，使上述气缸及活塞中的任何另一方相对上述气缸及活塞中的任何一方固定以便压缩上述压缩室内的灭弧气体。
7.一种缓冲式气体断路器，具有配置在充填了灭弧气体的密闭容器内，能相互分离的至少一对电弧触头；沿分离方向驱动这些电弧触头中至少一方的操作器；在与该操作器连接的电弧触头上连接着可滑动的气缸和活塞中的任何一方，伴随着上述电弧触头间的分离动作压缩由上述气缸和上述活塞构成的压缩室内的灭弧气体的压缩装置；引导被该压缩装置压缩了的灭弧气体对在上述电弧触头间产生的电弧进行喷吹的绝缘喷嘴；其特征在于上述气缸和活塞中的任何另一方做成可利用上述压缩室内的压力在扩大上述压缩室容积的方向上移动，在与上述操作部连接的部分和与上述气缸和上述活塞中任何另一方之间连接有连杆机构，上述连杆机构的结构为在上述气缸和活塞中的任何另一方在扩大上述压缩室容积的方向上移动时，将断开动作方向的力传递到与上述操作器连接的部分上。
8.一种缓冲式气体断路器，具有配置在充填了灭弧气体的密闭容器内，能相互分离的至少一对电弧触头；沿分离方向驱动这些电弧触头中至少一方的操作器；在与该操作器连接的电弧触头上连接着可滑动的气缸和活塞中的任何一方，伴随着上述电弧触头间的分离动作压缩由上述气缸和上述活塞构成的压缩室内的灭弧气体的压缩装置；引导被该压缩装置压缩了的灭弧气体对在上述电弧触头间产生的电弧进行喷吹的绝缘喷嘴；其特征在于在断开动作初期将以与上述气缸和活塞中任何一方不同的动作特性驱动上述气缸和活塞中任何另一方的连杆机构连接在与上述操作器连接的部分和上述气缸和上述活塞中的任何另一方之间；上述连杆机构的结构为相对于与上述操作器连接的部分向断开方向的移动距离，以使断开动作末期的压缩室在压缩方向的容积变化率比断开动作初期增大的方式来驱动上述气缸及活塞中任何另一方。
9.一种缓冲式气体断路器，具有配置在充填了灭弧气体的密闭容器内，能相互分离的至少一对电弧触头；沿分离方向驱动这些电弧触头中至少一方的操作器；在与该操作器连接的电弧触头上连接着可滑动的气缸和活塞中的任何一方，伴随着上述电弧触头间的分离动作压缩由上述气缸和上述活塞构成的压缩室内的灭弧气体的压缩装置；利用另一方的电弧触头基本上堵塞可开口的喷口部的同时，在上述另一方的电弧触头基本上脱开上述喷口部时，将被上述压缩装置压缩了的灭弧气体对在上述电弧触头间产生的电弧进行喷吹的绝缘喷嘴；其特征在于在断开动作初期将以与上述气缸和活塞中任何一方不同的动作特性驱动上述气缸和活塞中任何另一方的连杆机构连接在与上述操作器连接的部分和上述气缸和上述活塞中的任何另一方之间；上述连杆机构的结构为相对于与上述操作器连接的部分向断开方向的移动距离，以使上述另一方电弧触头基本上脱开绝缘喷嘴的喷口部的断开动作末期的压缩室在压缩方向的容积变化率比断开动作初期增大的方式驱动上述气缸和活塞中的任何另一方。
10.根据权利要求4、5、7、8、9中任何一项所述的缓冲式气体断路器，其特征在于将上述气缸及活塞中的任何一方作为上述气缸，而将上述任何另一方作为上述活塞。
11.根据权利要求4、5、7、8、9中任何一项所述的缓冲式气体断路器，其特征在于上述连杆机构的结构为将闭合状态的与上述气缸及活塞中的任何一方的相对位置与断开动作初期相比在扩大上述压缩室的容积方向上驱动上述气缸及活塞中的任何另一方。
12.根据权利要求4、5、7、8、9中任何一项所述的缓冲式气体断路器，其特征在于上述连杆机构的结构为驱动上述气缸及活塞中的任何另一方使断开动作初期和断开动作中期的上述压缩室的容积基本保持一定。
13.根据权利要求4、5、7、8、9中任何一项所述的缓冲式气体断路器，其特征在于设置有将上述操作器的操作力传递到使上述另一方的电弧触头从上述一方的电弧触头离开的方向上的连杆驱动机构。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种可以使操作器的体积小、操作力低、并且能使稳定的高的喷吹压力持续的缓冲式气体断路器的电流切断方法及其所使用的缓冲式气体断路器。本发明的特征是，将活塞(6)通过连杆机构(18)与中心轴(5a)连接，利用该连杆机构在断开动作初期使缓冲气缸(5)和活塞(6)基本上保持一定的相对距离的同时向断开方向驱动，即使因固定电弧触头(1)和活动电弧触头(2)间分离的同时产生了电弧而使压缩室(9)内的压力上升，其也不会对操作器形成操作反作用力，在固定电弧触头(1)脱开绝缘喷嘴(3)的喷口部(3a)的断开动作末期，利用该连杆机构使活塞基本保持固定状态，而通过缓冲气缸压缩压缩室内的灭弧气体。
文档编号H01H33/60GK1790578SQ20051012754
公开日2006年6月21日 申请日期2005年12月5日 优先权日2004年12月6日
发明者浦井一, 大下阳一, 小泉真, 大泽直树, 桥本裕明, 木田顺三 申请人:日本Ae帕瓦株式会社