专利名称：一种热管式真空开关的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种真空开关，特别涉及一种采用热管方式冷却，适合大额定电流场合的真 空开关。
背景技术：
目前生产使用的真空开关，其真空开关室设置在绝缘管中，触头周围为高真空环境，触 头处产生的热量只能靠热辐射和导电杆的热传导散发到环境中，散热能力有限，无法应用于 大额定电流的场合。
即使在外侧设置吹风机，以增强真空开关对环境的散热能力，但由于触头处的热量要传 导到真空开关表面本身比较困难，因而对额定电流的增加作用不大。同时，吹风机是有源的， 而且需要维护并且有可能失灵。
在200580043445.7中公开的一种"具有大载流能力的真空开关"，该真空开关使用带有 冷却装置的热管用于释放触头的热量，但该真空开关使用的热管是将导电杆做成空心管实现 的，因而其储存的冷却液较少，冷却液与导电杆的接触面积也较小，因而该专利公开的真空 开关冷却效果提高不明显。
在200680006432.7中公开的一种"带热管的开关装置"，该开关使用带有冷却装置的热 管用于释放触头的热量，但该发明是将热管插入带有凹槽的导体中，冷却液储存在热管内， 因而冷却液无法直接与导体接触，同时上一发明中的储液量小、接触面积小的问题在该发明 中仍然存在，因而该专利公开的开关冷却效果也不好。
发明内容
本发明目的是克服现有真空开关因触头散热能力差而造成的额定电流较低的不足，提出 一种热管式真空开关。
本发明解决技术问题采用的技术方案是本发明热管式真空开关包括静触头，动触头， 静导电杆，动导电杆，屏蔽罩，静端端盖法兰，动端端盖法兰，波纹管，静端出线端子，动 端出线端子，瓷套，并增加了用于冷却的热管系统。所述的热管系统主要由蒸发管、连接管、 散热器组成；蒸发管为金属管，位于真空灭弧室内，套装在导电杆外侧，蒸发管与导电杆之 间的空间为储液空间，储液空间内填充冷却液；散热器位于真空灭弧室外，为空心金属腔体；连接管为金属管，连接蒸发管和散热器，使蒸发管和散热器的内腔相连通。
本发明所述的热管系统可在静触头一侧和动触头一侧同时设置，或仅在静触头或动触头 其中的一侧设置；在动触头一侧设置热管系统时，其连接管至少有一段由连接波纹管组成， 用来配合动触头和动导电杆的运动。
本发明所述的蒸发管设置在静触头一侧时称为静端蒸发管，设置在动触头一侧时称为动 端蒸发管；静端蒸发管的一端与静触头相接或与设置在距离静触头一定距离处的台阶相接， 静端蒸发管的另一端与静端端盖法兰相接或与设置在距离静端端盖法兰一定距离处的台阶相 接；动端蒸发管的一端与动触头相接或与设置在距离动触头一定距离处的台阶相接，动端蒸 发管的另一端与波纹管法兰相接，或与设置在距离波纹管法兰一定距离处的台阶相接。
本发明所述的连接波纹管为金属波纹管，是组成动触头端热管系统的一部分，主要用来 配合动触头和动导电杆的运动，当动触头和动导电杆运动时，连接波纹管可伸长或縮短，从 而弥补动触头和动导电杆与真空灭弧室外壳的相对位移。
本发明所述的散热器外部可根据需要设置肋片，以增大散热面积；散热器为独立的部分 或与出线端子集成在一起。
本发明所采用的冷却液为氟碳化合物介质，或为纯净的去离子水，或其他不燃型、难燃 型液体；向储液空间充液时，先对储液空间抽真空，然后再充入冷却液，并且不能完全充满， 留有一定的储气空间，从而使冷却液的蒸发冷凝循环更加有效率。
氟碳化合物介质包括全氟碳、氟碳氧、氟碳氢或氟碳氮化合物等，其典型产品包括但不 限于以下三个系列
1) Vertrel 系列，包括XF (HFC 43-10mee)、 XM (HFC 43陽10/甲醇)、XE(HFC 43-10/ 乙醇)、XP (HFC 43-10/IPA)、 MCA (HFC 43-10/t-DCE)、 MCA+ (HFC 43-10/t-DCE/环戊 烷)、SMT(HFC 43-10/t-DCE/甲醇)、XMS (HFC 43-10/t-DCE/环戊烷/甲醇)、XMS+(HFC 43-10/t-DCE/环戊烷/甲醇)、X-DA (HFC43-I0/表面活性齐iJ/抗静电剂)、X-B3 (HFC43-10 /乙二醇丁醚)、Xsi (HFC 43-10/OS-IO)、 XH、 X-P10等。
2) ASAHIKLIN系列，包括AE-3000， AE-3100E, AK225等。
3) 全氟叔胺系列，包括全氟三乙胺(简称FY-131)、全氟三丙胺、全氟三丁胺(简 称FY-lll)、全氟三戊胺(简称FY-121)、全氟环醚(简称FY-04)，以及美国3M公司的以 下牌号的注册产品FC隱40、 FC-43、 FC-70、 FC-71、 FC-72、 FC-722、 FC-77、 FC-84、 FC-87、 FC-104、 FC-3283、 FC-5312、 H-27、 H-125、 H掘、H-400、 H-190、 HFE-7訓、PF-5060、 PF-5080、 FX-3250等。
以上三个系列的介质均具有无色、无味、无毒(或低毒)、不燃烧等特点本发明工作原理及工作过程如下开关闭合时，冷却液吸收动触头和静触头，以及导电 杆发出的热量，蒸发变为气体，经连接管上升至散热器处向外散出热量，冷凝回流到蒸发管 中。通过电流大时，触头及导电杆发热量大时，冷却液蒸发量大，蒸发冷凝循环加速，对外 散出热量大；通过电流小时，触头及导电杆发热量小时，冷却液蒸发量小，蒸发冷凝循环减 慢，对外散出热量小，因而可使触头及导电杆在较理想的温度范围内工作。另外，开关装置 在闭合或断幵时，动静触头之间会因为燃烧的电弧而产生额外的热量，该热量也可通过热管 来释放，从而使触头在闭合或断开时也能有较低的温升。
本发明与现有技术相比具有如下优点
1、 冷却效果好，可允许通过更大的工作电流；
2、 可控制触头及导电杆在合适的温度范围内长期运行，增加工作可靠性及使用寿
命；
本发明与采用热管冷却的类似的发明相比，具有如下优点
1、 可容纳的冷却液较多，冷却液与导电杆的接触面积较大，因而冷却效果更好；
2、 可在动静触头侧都可加装热管与散热器，使两侧触头都有较好的冷却效果。
图1是本发明具体实施方式
之一的结构示意图； 图2是本发明具体实施方式
之二的结构示意图3a，屈3b是本发明静端蒸发管的两种连接方式的示意图； 图中l为静触头，2为动触头，3为静端蒸发管，4为动端蒸发管，5为静端连接管，6 为连接波纹管，7为动端连接管，8为静导电杆，9为动导电杆，IO为屏蔽罩，ll为静端端 盖法兰，12为动端端盖法兰，13为波纹管，14为静端散热器，15为静端出线端子，16为动 端出线端子，17为动端散热器，18为冷却液，19为瓷套，20为波纹管法兰。
具体实施例方式
下面结合附图与具体实施方式
对本发明做进一步描述。
本发明是由动静触头、动静导电杆、真空灭弧室外壳、出线端子、热管系统等几部分组 成的。
本发明具体实施方式
之一如图1所示，其中静端端盖法兰5，动端端盖法兰4,屏蔽罩 10，瓷套19构成真空灭弧室的外壳，主要起机械支撑作用，屏蔽罩IO还起电屏蔽作用，瓷 套19还起绝缘作用。静触头l,动触头2，静端蒸发管3，动端蒸发管4位于真空灭弧室内 部。静导电杆8—端与静触头1相连，另一端穿过静端端盖法兰5与静端出线端子15相连， 动导电杆9 一端与动触头2相连，另一端穿过波纹管法兰20与动端端盖法兰12后与动端出线端子16相连，波纹管13—端与波纹管法兰20相连，另一端与动端端盖法兰12相连。静 端蒸发管3套装在静导电杆8外侧，并与静导电杆8之间形成储液空间；静端蒸发管3—端 与静触头1相接，另一端与静导电杆8上距离静端端盖法兰11 一定距离处的台阶相接，静端 连接管5 —端与该台阶相连，其管内腔与静端蒸发管3包围的储液空间相通；静端连接管5 另一端穿过静端端盖法兰11与灭弧室外侧的静端散热器14相连，其管内腔与静端散热器14 的内腔相通，从而使静端散热器14的内腔与静端蒸发管3包围的储液空间相连。动端蒸发管 4套装在动导电杆9外侧，并与动导电杆9之间形成储液空间，动端蒸发管4一端与动触头 相接，另一端与动导电杆9上的波纹管法兰20相连；波纹连接管6—端与波纹管法兰20相 连，并使其管内腔与动端蒸发管4包围的储液空间相通，波纹连接管6的另一端与动端端盖 法兰12相连；动端连接管7—端与动端端盖法兰12相连，另一端与动端散热器17相连，其 管内腔分别与波纹连接管6的管内腔和动端散热器17的内腔相通，从而使动端散热器17的 内腔与动端蒸发管4包围的储液空间相连。在该具体实施方式
中，静端散热器14与静端出线 端子15集成为一个部件，动端散热器17与动端出线端子16集成为一个部件，同时起到散热 和连接导线的作用。
本发明具体实施方式
之二如图2所示，该具体实施方式
的主要结构与具体实施方式
之一 相同，但是灭弧室外部的静端散热器14与静端出线端子15相互独立，动端散热器17与动端 出线端子16相互独立，这样散热器可根据实际需要做成更有力于散热的形状，以提高冷却能力。
由于真空灭弧室内空间有限，因此蒸发管在布置时应根据需要选择合适的连接方式。以 静端蒸发管3为例，在具体实施方式
之一中给出了静端蒸发管3的一种连接方式，图3a和图 3b给出了静端蒸发管3的另外两种连接方式。如图3a所示的连接方式，静端蒸发管3 —端 与静触头l相接，另一端与静端端盖法兰11相接，该连接方式可获得最大可能的储液空间及 冷却液与导电杆的接触面积，但占据真空灭弧室内的体积也最大。如图3b所示的连接方式， 静端蒸发管3 —端与静导电杆8上距离静触头1一定距离处的台阶相接，另一端与静端端盖 法兰11相接，该连接方式静端蒸发管3不直接与静触头1直接接触，因而相比前两种连接方 式对静触头1的冷却相对较差，但该方式静触头1仅与静导电杆3相连，不涉及密封要求， 因而可选择更耐电蚀的材料和更利于灭弧的形状。
本发明在传统真空开关中增加了热管系统，利用冷却液蒸发吸热，达到冷却触头及导电 杆的目的，从而增加真空开关装置的额定电流。本发明可在动静触头端都可加装热管系统， 因而对各触头均有很好的冷却效果。
本发明工作过程如下开关闭合时，冷却液吸收触头及导电杆发出的热量，蒸发变为气体，经连接管上升至散热器处向外散出热量，冷凝回流到蒸发管中。通过电流大时，触头及 导电杆发热量大时，冷却液蒸发量大，蒸发冷凝循环加速，对外散出热量大；通过电流小时， 触头及导电杆发热量小时，冷却液蒸发量小，蒸发冷凝循环减慢，对外散出热量小，因而可 使触头及导电杆在较理想的温度范围内工作。另外，开关装置在闭合或断开时，动静触头之 间会因为燃烧的电弧而产生额外的热量，该热量也可通过热管来释放，从而使触头在闭合或 断开时也能有较低的温升。动触头运动时，连接波纹管与波纹管会伸长或縮短，从而弥补动 触头与真空灭弧室外壳的相对位移。
本发明对传统真空开关增加热管系统，用以冷却动静触头和导电杆，冷却效果好，在相 同尺寸的导电杆和触头的条件下，可提高开关装置的额定电流；同时，可使触头和导电杆控 制在合时的温度范围内长期运行，增加工作可靠性。
权利要求
1、一种热管式真空开关，包括静触头(1)、动触头(2)、导电杆，其特征在于该真空开关还包括用于冷却的热管系统；所述的热管系统由蒸发管、连接管、散热器组成；蒸发管为金属管，位于真空灭弧室内，套装在导电杆外侧，蒸发管与导电杆之间的空间为储液空间，储液空间内填充冷却液；散热器位于真空灭弧室外，为空心金属腔体；连接管为金属管，一端与蒸发管相接，另一端与散热器相接；连接管、蒸发管和散热器的内腔相连通；所述的热管系统在静触头(1)一侧和动触头(2)一侧同时设置，或仅在静触头(1)或动触头(2)一侧设置。
2、 根据权利要求1所述的热管式真空开关，其特征在于在动触头(2) —侧设置热管 系统时，其连接管至少有一段为金属的连接波纹管(6)。
3、 根据权利要求1所述的热管式真空开关，其特征在于所述的热管系统中，设置在静 触头(1)侧的静端蒸发管(3)的一端与静触头(1)相接或与设置在距离静触头(1) 一定 距离处的台阶相接，静端蒸发管(3)的另一端与静端端盖法兰(11)相接或与设置在距离静 端端盖法兰(11) 一定距离处的台阶相接；设置在动触头(2)侧的动端蒸发管(4)的一端 与动触头(2)相接或与设置在距离动触头(2) —定距离处的台阶相接，动端蒸发管(4)的 另一端与波纹管法兰(20)相接，或与设置在距离波纹管法兰(20) —定距离处的台阶相接。
4、 根据权利要求l所述的热管式真空开关，其特征在于散热器为独立的部分或与出线 端子集成在一起。
全文摘要
一种热管式真空开关，包括静触头(1)、动触头(2)、导电杆，用于冷却的热管系统。所述的热管系统由蒸发管、连接管、散热器组成；蒸发管为金属管，位于真空灭弧室内，套装在导电杆外侧，蒸发管与导电杆之间的空间为储液空间，储液空间内填充冷却液；散热器位于真空灭弧室外，为空心金属腔体；连接管为金属管，一端与蒸发管相接，另一端与散热器相接；连接管、蒸发管和散热器的内腔相连通。所述的热管系统在静触头(1)一侧和动触头(2)一侧同时设置，或仅在静触头(1)或动触头(2)一侧设置。
文档编号H01H33/66GK101320651SQ20081011654
公开日2008年12月10日 申请日期2008年7月11日 优先权日2008年7月11日
发明者张国强, 牛文豪, 新 王, 邢卫军 申请人:中国科学院电工研究所