专利名称：断路器及其绝缘方法
技术领域：
本发明涉及一种断路器，尤其是一种中高压真空断路器，并涉及用于该真空断路器的绝缘结构和绝缘方法。
背景技术：
断路器是在电路中常用的电气设备，用于在电路中出现过载、过热等故障情况下断开电路。断路器按照其额定电压可以分为低压断路器和高压断路器。高压断路器通常在电压超过1000V的电路中使用，其不仅可以切断或闭合高压电路中的空载电流和负荷电流，而且当系统发生故障时通过继电器保护装置的作用，切断过负荷电流和短路电流。常用的高压断路器包括油断路器(多油断路器、少油断路器)、六氟化硫断路器(SF6断路器)、真空断路器、压缩空气断路器等。真空断路器因其灭弧介质和灭弧后触头间隙的绝缘介质都是高真空而得名；其具有体积小、重量轻、适用于频繁操作、灭弧不用检修的优点，在配电网中应用较为普及。真空断路器主要包括操动机构、真空泡、输入和输出端子等。真空泡容纳在绝缘桶内，其中的真空灭弧室是利用高真空工作绝缘灭弧介质，靠密封在真空中的一对动触头和静触头来实现电力电路的通断功能的一种电真空器件。真空泡中的动触头，即，真空泡动端经绝缘拉杆与断路器的操动机构相连接，由此在操动机构的作用下，实现动触头和静触头的通断。绝缘拉杆整体上为杆状，通常包括与真空泡动端相连接的带电端、与操动机构相连接的接地端以及设置在带电端和接地端之间并且将带电端和接地端电绝缘的绝缘部分。借助于绝缘拉杆,将操动机构与真空泡动端的高压电绝缘。但是，这种传统的高压断路器在绝缘方面仍存在问题，S卩，在系统中存在瞬间高脉冲电压的情况下，在与真空泡动端相连接的绝缘拉杆的带电端和与操动机构相连接的绝缘拉杆的接地端之间存在瞬时高电压差，如果绝缘拉杆的绝缘部分的长度不足，这种高的电压差会导致绝缘桶内的空气被击穿，由此，造成真空泡动端短路的问题。为了防止这个问题，需要增加绝缘拉杆的绝缘部分的长度，但这种解决方案不利于断路器的整体尺寸减小，与目前的发展趋势相悖。
发明内容
因此，本发明的目的在于在真空断路器的绝缘结构上作出以改进解决现有技术中的问题。根据本发明的一个方面，提供了一种用于运动部件的绝缘结构，该运动部件容纳在绝缘壳体内并在至少两个位置之间可运动，所述运动部件包括带电的第一端、与该第一端相对的接地的第二端、以及设置在该第一端和第二端之间以将该第一端和第二端绝缘的绝缘部分，该绝缘结构还包括可拉伸的绝缘件，该绝缘件的内周侧围绕所述绝缘部分的外周气密地连接，且该绝缘部分的外周侧气密地连接到所述绝缘壳体上，以将所述第一端与所述第二端气密地隔离开。由此，通过在运动部件的带电的第一端和接地的第二端之间设置绝缘件，以将第一端和第二端之间气密隔离开，即使在第一端和第二端之间存在瞬间高电压的情况下，第一端和第二端之间的空气也不会被击穿而导致第一端和第二端短路。由此，提高了电气绝缘的可靠性。优选的是，所述可拉伸的绝缘件由弹性绝缘材料制成，更优选的是，该弹性绝缘材料为硅橡胶。可替代的是，所述可拉伸的绝缘件具有波纹管状结构。由此，该绝缘件的设置并不会阻碍运动部件的运动。作为一个应用的实例，根据本发明的绝缘结构可以应用于真空断路器的绝缘拉杆，在这种情况下，所述运动部件为真空断路器的绝缘拉杆，所述绝缘壳体为绝缘桶。所述第一端与真空断路器的真空泡动端相连接，而所述第二端与真空断路器的操动机构相连接。优选的是，所述绝缘件为环形形状，其内周侧与所述绝缘拉杆的绝缘部分的外周面气密地连接，且其外周侧与所述绝缘桶气密连接。所述绝缘件的内周侧与所述绝缘拉杆的外周面的气密的连接是通过包胶、粘结、超声波焊接、夹紧来实现的。而所述绝缘桶包括台阶部分，所述绝缘件的外周侧通过绝缘环压在所述台阶部分上；或者所述绝缘件的外周侧通过粘结、超声波焊接、压紧来气密连接到所述绝缘桶的内周面上。根据本发明的另一方面，提供了一种包括上述绝缘结构的真空断路器。通过本发明，可以在不增加绝缘拉杆的绝缘部分的长度的情况下，保证绝缘拉杆的带电的第一端和接地的第二端之间的电气绝缘，由此，有利于整个真空断路器的尺寸紧凑。根据本发明的再一方面，提供了一种对运动部件进行电气绝缘的方法，该运动部件容纳在绝缘壳体内并在至少两个位置之间可运动，所述运动部件包括带电的第一端、与该第一端相对的接地的第二端、以及设置在该第一端和第二端之间以将该第一端和第二端绝缘的绝缘部分，所述方法包括:第一步骤:提供可拉伸的绝缘件；第二步骤:将所述绝缘件的内周侧气密连接到所述绝缘部分的外周上；以及第三步骤:将所述绝缘件的外周侧气密连接到所述绝缘壳体上，以将所述第一端与所述第二端气密地隔离开。其中，所述第二步骤和第三步骤可以颠倒。优选的是，所述第二步骤包括通过包胶、粘结、超声波焊接、夹紧将绝缘件的内周侧气密连接到所述绝缘部分的外周上。优选的是，所述第三步骤包括通过粘接、超声波焊接、压紧将所述绝缘件的外周侧气密连接到所述绝缘壳体上；或者所述第三步骤包括提供绝缘环，通过绝缘环将所述绝缘件的外周侧压到所述绝缘壳体的台阶步骤上。作为根据本发明的绝缘方法的一个应用实例，所述运动部件是真空断路器的绝缘拉杆，而所述绝缘壳体为真空断路器的绝缘桶。
利用本发明的绝缘方法，可以可靠地将带电的第一端和接地的第二端之间气密隔离开，即使在第一端和第二端之间存在瞬间高电压的情况下，第一端和第二端之间的空气也不会被击穿而导致第一端和第二端短路。由此，提高了电气绝缘的可靠性。尤其是，在将根据本发明的绝缘方法应用于真空断路器的情况下，可以在不增加绝缘拉杆的绝缘部分的长度的情况下，保证绝缘拉杆的带电的第一端和接地的第二端之间的电气绝缘，由此，有利于整个真空断路器的尺寸紧凑。
本发明的上述各个方面、优点和工业及技术上的重要性将通过下面参照附图对本发明优选实施方式的详细描述而变得更清楚，附图中:图1是示出其中应用了根据本发明的优选实施方式的绝缘结构的真空断路器的相关部分的简图；图2是示出根据本发明的优选实施方式的绝缘结构的透视图；以及图3是图2的剖视图。
具体实施例方式下面，参照附图详细描述根据本发明的优选实施方式。首先要指出的是，本发明仅涉及对绝缘拉杆的电气绝缘方面的改进，因此，在下面的描述中，将省略对真空断路器的其他结构和部件的详细描述，本领域技术人员可以基于其自身的背景技术知识来获得这些其他部分和部件的具体结构。另外，在下面的描述和所附的权利要求中，除非特别说明，各术语应按照通常上的广义来理解，例如，“连接”意思包括一个元件和另一个元件直接连接，其中不存在中间元件，并且也包括一个元件和另一元件经过其他中间元件相连接。图中，图1是示出其中应用了根据本发明的优选实施方式的绝缘结构的真空断路器的相关部分的简图；图2是示出根据本发明的优选实施方式的绝缘结构的透视图；以及图3是图2的剖视图。如图1所示，真空断路器100包括操动机构110，该操动机构可以响应电路中的诸如过载、短路等故障而触发，使得真空断路器100的动触头和静触头断开，由此，断开整个电路。操动机构110通常经由绝缘拉杆120与在其中容纳动触头(未示出)和静触头(未示出)的真空泡130的动端相连接，由此操纵真空泡130中的动触头动作。真空泡130和绝缘拉杆120等容纳在绝缘桶140中，以与外界电气绝缘。另外,操动机构110电气接地。如图1所示，真空泡130的动端经真空断路器的端子170与外界电路相连接，由此,真空泡130的动端被施加高电压。绝缘拉杆120包括与真空泡的动端相连接由此被赋予高电压的带电端121 ;与操动机构Iio相连接并且被接地的接地端122 ;以及设置在带电端和接地端之间并且将带电端和接地端电气绝缘的绝缘部分123。因此，带电端121和接地端122之间的电气距离取决于绝缘部分123的长度，在断路器中出现瞬时高电压时，如果绝缘部分123的长度不足，则在带电端121和接地端122之间的空气有可能被击穿，导致带电端并因此真空泡动端短路。但是，如果为了克服这个问题而增加绝缘部分123的长度，则会导致整个断路器的尺寸不期望地增大。另外，由于绝缘拉杆120是运动部件，只要带电端和接地端之间存在微小的空气间隙，则会存在短路的风险，因此，利用现有技术中的绝缘结构难于实现在带电端和接地端之间的电气绝缘。为了解决这个问题，本发明的发明人提出了一种新的绝缘结构。下面参照图2和图3，对本发明的优选实施方式进行详细描述。为了清楚描述本发明，图2和图3中仅仅示出了一些重要的部件，而省略了如操动机构、真空泡等部件,并且对绝缘拉杆等部件进行了抽象的图示。如图2和图3所示，在绝缘拉杆120的绝缘部分123的外周上，设置有绝缘件150，该绝缘件150大致为环形盘状，由弹性绝缘材料，如硅橡胶制成，其内周紧密附着到绝缘部分123的外周上，该附着方法包括在制造绝缘拉杆过程中利用包胶(overmold)方法直接模制到绝缘拉杆的绝缘部分123上，或者可以在分别制成后，通过粘接、超声波焊接、夹紧等其他方法，本发明不局限于此。绝缘件150的外周边紧密附着到绝缘桶140上，例如，如图3所示，通过设置绝缘环160将绝缘件150的外周边压紧到绝缘桶140的台阶部141上，但是，也可以通过粘接、焊接等方法将绝缘件150的外周边紧密附着到绝缘桶的内周面上，本发明不局限于此。由此，如图3所示，通过绝缘件150，绝缘拉杆120的带电端121和接地端122被气密地电气隔离开，防止在设备通过瞬时高电压时带电端121和接地端122短路。并且，由于绝缘件150是由绝缘弹性材料制成，在绝缘拉杆120的运动过程中，该绝缘件150弹性变形，由此不妨碍绝缘拉杆120的运动。另外，与采用密封圈等的动密封结构相比，本发明的绝缘结构可以实现带电端121和接地端122之间的完全气密隔离，提高了电气绝缘的可靠性。尽管在上面的优选实施方式中，绝缘件由弹性绝缘材料制成，但是，本发明并不局限于此，而是可以采用其他的结构或者材料。如，绝缘件也可以采用弹性材料之外的材料，例如，可以采用波纹管结构的绝缘件，由此，实现与上面弹性材料的绝缘件类似的效果。尽管在上面的优选实施方式中，本发明的绝缘件应用于真空断路器的绝缘拉杆上，但是，本发明实际上可以应用于任何类似的电气设备中，以实现对一端带电而另一端接地的运动部件的电气绝缘。另外，本发明还涉及一种对运动部件的绝缘方法，该运动部件包括带电的第一端、电接地的第二端、以及设置在第一端和第二端之间的绝缘部分，并且所述运动部件容纳在绝缘壳体内并在该绝缘壳体内可运动，所述方法包括:提供可拉伸的绝缘件；将该绝缘件的内周与所述运动部件的绝缘部分的外周气密连接；将该绝缘件的外周与所述壳体气密连接，由此在所述运动部件的第一端和第二端气密地电气隔离。所述绝缘件可以为弹性绝缘件或者所述绝缘件可以为波纹结构的绝缘件。另外，所述运动部件可以为真空断路器的绝缘拉杆。以上对本发明进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式
及应用范围上的改变不应认为偏离了本发明保护的范围，任何在权利要求保护范围内的变形均落入本发明型的保护范围，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
权利要求
1.一种用于运动部件的绝缘结构，该运动部件容纳在绝缘壳体内并在至少两个位置之间可运动，所述运动部件包括带电的第一端、与该第一端相对的接地的第二端、以及设置在该第一端和第二端之间以将该第一端和第二端绝缘的绝缘部分，其特征在于，还包括可拉伸的绝缘件，该绝缘件的内周侧围绕所述绝缘部分的外周气密地连接，且该绝缘部分的外周侧气密地连接到所述绝缘壳体上，以将所述第一端与所述第二端气密地隔离开。
2.如权利要求1所述的绝缘结构，其特征在于，所述可拉伸的绝缘件由弹性绝缘材料制成。
3.如权利要求2所述的绝缘结构，其特征在于，所述弹性绝缘材料为硅橡胶。
4.如权利要求1所述的绝缘结构，其特征在于，所述可拉伸的绝缘件具有波纹管状结构。
5.如权利要求1至4中任一项所述的绝缘结构，其特征在于，所述运动部件为真空断路器的绝缘拉杆，所述绝缘壳体为绝缘桶。
6.如权利要求5所述的绝缘结构，其特征在于，所述第一端与真空断路器的真空泡动端相连接，而所述第二端与真空断路器的操动机构相连接。
7.如权利要求6所述的绝缘结构，其特征在于，所述绝缘件为环形形状，其内周侧与所述绝缘拉杆的绝缘部分的外周面气密地连接，且其外周侧与所述绝缘桶气密连接。
8.如权利要求7所述的绝缘结构，其特征在于，所述绝缘件的内周侧与所述绝缘拉杆的外周面的气密连接和所述绝缘件的外周侧与所述绝缘桶的内周面的气密连接是通过包胶、粘结、超声波焊接或压紧来实现的。
9.如权利要求7所述的绝缘结构,其特征在于,所述绝缘桶包括台阶部分,所述绝缘件的外周侧通过绝缘环压在所述台阶部分上。
10.一种真空断路器，其特征在于，该真空断路器包括如权利要求1至9中任一项所述的绝缘结构。
11.一种对运动部件进行电气绝缘的方法，该运动部件容纳在绝缘壳体内并在至少两个位置之间可运动，所述运动部件包括带电的第一端、与该第一端相对的接地的第二端、以及设置在该第一端和第二端之间以将该第一端和第二端绝缘的绝缘部分，所述方法包括: 第一步骤:提供可拉伸的绝缘件； 第二步骤:将所述绝缘件的内周侧气密连接到所述绝缘部分的外周上；以及 第三步骤:将所述绝缘件的外周侧气密连接到所述绝缘壳体上，以将所述第一端与所述第二端气密地隔离开。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第二步骤和第三步骤可以颠倒。
13.如权利要求11或12所述的方法，其特征在于，所述第二步骤和第三步骤中的气密连接是通过包胶、粘结、超声波焊接或压紧来实现的。
14.如权利要求11或12所述的方法，其特征在于，所述第三步骤包括提供绝缘环，通过绝缘环将所述绝缘件的外周侧压到所述绝缘壳体的台阶步骤上。
15.如权利要求11或12所述的方法，其特征在于，所述运动部件是真空断路器的绝缘拉杆，而所述绝缘壳体为真空断路器的绝缘桶。
全文摘要
本发明公开了一种用于运动部件的绝缘结构以及包括该绝缘结构的真空断路器，该运动部件容纳在绝缘壳体内并在至少两个位置之间可运动，所述运动部件包括带电的第一端、与该第一端相对的接地的第二端、以及设置在该第一端和第二端之间以将该第一端和第二端绝缘的绝缘部分，其特征在于，还包括可拉伸的绝缘件，该绝缘件的内周侧围绕所述绝缘部分的外周气密地连接，且该绝缘部分的外周侧气密地连接到所述绝缘壳体上，以将所述第一端与所述第二端气密地隔离开。
文档编号H01H33/66GK103165337SQ201110424860
公开日2013年6月19日 申请日期2011年12月16日 优先权日2011年12月16日
发明者方明, 姚勤智 申请人:施耐德电器工业公司