专利名称：开关装置及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种开关装置，特别是用于这样的功率开关的开关装置，如发电站、变电站及其它供电设施中用以接通和切断工作电流和过电流的功率开关，本发明还涉及该开关装置的一种制造方法。
这类开关装置是大家熟悉的，其上开关接触元件的一些特殊部分都是用特别抗烧损的材料做成的，在接通时形成的电弧的根就位于这些部分上。这种材料通常是采用烧结一种金属粉末混合物的方法生产出来的，例如以钨作为高熔点成分，以铜作为低熔点成分。上述烧结材料的加工是相当困难的。尤其是它非常脆，所以只能用铣削的处理方法加以成形。它也不能按常规方法焊接，因此只能使用相当复杂的方法才能与别的材料实现连接，如用铜进行后铸，通过摩擦焊接，电阻火花对焊，或电子束焊接，或者通过钎焊方法，但是，用这些方法实现的连接的强度是比较小的，或者也可用一种螺钉连接方法来取代，不过为此要求复杂的加工。因此，总的说来，无论设置抗烧损或设置涂层都是很昂贵的。
由于抗烧损材料实际上是不能加以变形的，在一个需要配备一种抗烧涂层的基体上实现成形的可能性是很有限的。因材料的脆性之故，也不可能为柔韧部件配置一种抗烧损的涂层。从上述原由出发，一般都满足于例如使用以抗烧损材料做成的开关触杆的顶尖、燃弧环及类似简单部件。电弧空腔的以及在与之相毗连并在同样处在断路时产生的高温气体下的部位上的其它部分，相反地仍然是未受到保护的。
本发明的任务是提供一种属于这一类型的开关装置，它可用简单方法生产并且为之提供一种制造方法。
实现上述任务的装置是一种开关装置，配有至少一个电弧腔以及至少一个第一开关接触元件和一个第二开关接触元件，这些接触元件在电弧腔中是彼此可在一个接通装置和一个切断位置之间相对移动地安置，在接通位置上时它们彼此相接触而在切断位置上时它们彼此相分离，其在电弧腔中的表面的至少一部分是由抗烧损材料形成的，至少一部分抗烧损材料是通过等离子溅射施加在一个基本体上，作为保护层。
实现上述任务的方法特点是为了开关装置的至少一个组成部分制造出一个基本体，它的表面至少有一个部位相对于该表面的最终尺寸减薄一些，并且利用等离子溅射方法在该部位上施加一层抗烧损的保护层，该保护层弥补了相对于该表面最终尺寸之差。
由本发明取得的优点，除了开关装置特别是它的抗烧损的部分较易于生产之外，主要还在于大大扩充施加抗烧损保护层的可能性。根据本发明，可以在几乎任意成形的部分上施加具有可变厚度甚至可变成分的保护层。由于其较大的柔韧性，保护层还可施加在柔性的特别是可弹性变形的部件上，而不致明显影响它们的柔韧性，或者不致有在保护层上产生裂纹的危险。
由于有根据现场要求的标准在任何表面上施加抗烧损保护层的可能性，从而消除了在开关装置特别是开关接触元件的设计上的主要限制，并使得实现那种否则不合实用或者实用性有限的设计成为可能。其结果是，在设计开关装置方面有了大得多的行动自由。
下面将参照仅表示一些实施例的附图，对本发明做较详细的说明。附图表示
图1具有本发明提出的开关装置的一种功率开关的轴向纵剖面图，左边处于接通位置，右边处于切断位置；图2a图1所示功率开关的一种起弧开关装置的放大轴向纵剖面图；图2b图2a所示起弧开关装置的放大并稍加改变的一个局部详图；图3a图1所示功率开关的一种额定电流开关装置的一个局部放大示意图，径向地从外面看，并处于接通位置；图3b以较小比例表示沿图3a中B-B线的一个截面；图3c图3b的一个局部放大视图；图4a另一个根据本发明的开关装置的轴向纵剖面图，左边处于接通位置，右边处于切断位置；图4b图4a所示起弧开关装置的一个局部的放大轴向纵剖面图，相应于图4c中沿B-B线的一个截面；图4c图4b中沿C-C线的一个截面；图5a另一个根据本发明的开关装置的轴向纵剖面图，处于接通位置；图5b图5a所示开关装置，处于切断位置；图5c图5a、5b所示起弧开关装置的一个局部的放大轴向纵剖面图，相应于沿图5d中C-C线的一个截面；图5d沿图5c中D-D线的一个截面；图1中所示左边处于接通位置、右边处于切断位置的功率开关，例如可用作发电机开关，具有一个外壳1，该外壳围绕轴线2基本上是旋转对称的，配有上外壳部分3和下外壳部分4，二者都是用金属做成的，通过一个圆筒状的用绝缘材料做的居中外壳部分5而彼此相连。外壳部分3、4各自与功率开关的反的带电压的端子相连。
在居中的外壳部分5的高度处，在外边安置一个额定电流开关装置，该开关装置包含分别连接上外壳部分3和下外壳部分4的、依轴向彼此隔开的沿圆周固定的额定电流接触元件，即一个固定在上方的额定电流接触元件6，和一个固定在下方的额定电流接触元件7，还包含一个活动的额定电流接触元件8，它带有依切向彼此相继的接触指，在处于接通位置上时，这些接触指将固定的接触元件6、7之间的间距桥接起来。活动的额定电流接触元件8，与一个图中未示出的开关驱动机构相连，利用该驱动机构，额定电流接触元件8可以沿轴向在接通位置和切断位置之间移动，在接通位置上时它将固定在上方的额定电流接触元件6和固定在下方的额定电流接触元件7之间的间隙桥接起来，在切断位置上时它与固定在上方的额定电流接触元件6保持一定距离。
上外壳部分3由一个水平的分隔壁9在其底部加以封闭。此分隔支承着起弧开关装置10的固定部分。在分隔壁9的一个中心孔中设置了一个作为第一开关接触元件的梅花触头11，它配有多个弹性接触指，这些接触指依切向依次地倾斜向下并对准开关轴线2加以定向，并由狭缝加以分开。在梅花触点11的对面，安置了一个围绕着开关轴线2的用电绝缘材料做成的喷头12，其形状像一个向上逐渐收窄的漏斗。一个可借助开关驱动机构依轴向移动的触杆14，作为第二个开关接触元件，被安置在一个布置在下外壳部分4中并起着良导电连接作用的滑轨13中，该触杆在接通位置上时伸入到梅花触头11中，而且在外边则与该梅花触头的接触指相接触。在这种情况下，这些接触指已略微弹性变形，它们从而向触杆14施加比较高的接触压力。滑轨13被固定在一个分隔壁15上，该发隔壁在顶上封闭着下外壳部分4。在分隔壁15的一个中心孔固定着喷头12。
在切断位置上时，触杆14被向下拉，使得它的尖头处于喷头12的下面。然后，处于梅花触头11和触杆14之间的是一个电弧腔16，在切断时在此电弧腔中已在上述的开关接触元件之间形成了一个电弧17。电弧腔16由一个相关联的环形加热区18所包围，该加热区通过那个将梅花触头11与喷头12分开并形成一个环形吹弧缝隙19的间隙而与电弧腔相连通。在外边，加热区18由一个用绝缘材料做成的环行壁20加以封闭。在分隔壁15的周边上分布着若干个例如四个以弧气缸21，它们配有可以由开关驱动机构操纵的吹弧活塞22，这些吹弧活塞经过只弧通道23分别加热区18相连通。在各吹弧通道23汇入加热区8中的入口内分别安置了止回阀24。
为了切断开关装置，须将活动的额定电流接触元件8和触杆14向下拉。将活动的额定电流接触元件8从上方固定的额定电流接触元件6脱开，以使电流从额定电流开关装置转换到起弧开关装置上。将触杆14从梅花触头11脱开时，即拉起电弧17，当触杆14已达到切断位置时，电弧便通过喷头12将梅花触点11同触杆14的尖头连接起来。借助由电弧17发出的热量和吹弧气缸21的泵效应-吹弧气缸的活塞22已同触杆14一起向下移了，在加热区18中形成一个高的压力，该压力产生一个强烈的消弧气流通过梅花触点11和喷嘴12，并且在下一个电流交零点熄灭电弧17。
梅花触点11(图2a)，作为起弧开关装置的第一开关接触元件，是由各个围绕开关轴线2的接触指25组成的。这些接触指是略微可以弹性变形的，它们的尖头在接通位置上时通过同触杆14的接触而略向外偏移，从而确保一个足够大的接触压力。梅花触点11有一个用铜或别的合适的材料做的基本体26，基本体的在接触指25范围内的表面低于其表面的最终尺寸，在上述范围内基本体承载着抗烧损的保护层27，该保护层弥补了与最终尺寸相比之差。保护层27是采用在其他技术领域所熟知的等离子溅射法生产出来的。保护层的成分基本上可能与常用抗烧损材料的成分相当。
触杆14，即起弧开关装置的第二开关接触元件，也是由一个例如用一种铜合金或另一种适合于此目的的已知材料做成的基本体28构成的，基本体的处于尖头和与之相毗连的区域中的表面低于该表面的最终尺寸，也只有通过等离子溅射方法在基本体28上施加保护层29才能达到符合最终尺寸的要求。在触杆14的尖头上，保护层29形成一个相当坚实的罩体，该罩体逐渐收缩成一个稍微较薄的套。如图2a所示，该套一直延伸到超出接触区域，即超出在接通位置上时梅花触头11的接触指25与之相接触的区域。
图2b示明一个略有不同的保护层29的设计。根据这一设计，保护层停止在上述接触范围的前面。由于保护层29的电导率小于基本体28的电导率，所以接触电阻亦较低，并较易于将电流转换到起弧开关装置上。因为在上述的起弧开关装置上，梅花触头11在切断操作过程中被热的气体所流径，建议梅花触头的保护层至少要伸延到前区和内侧。与之相反，在触杆14上，稍远地处于尖头后面的区域是很少加荷的，所以一般不需要保护层。在这样一些起弧开关装置上，即在两个开关接触元件的位于前区后面的部分不会受到较高加荷的起弧开关装置上，可以设想保护层在两边都不延伸到接触区，从而进一步降低接触电阻。
保护层27、29可以根据其延伸率和厚度加以设计，可非常精确地针对由开关接触元件的加荷所给定的各项要求来进行调整。一般地说，只要对下述区域施加保护层就足够了开关接触元件的分离区，在这些区域开关接触元件在切断操作中彼此脱开，而且在这里首先开成电弧根；以及在切断位置上时彼此相对峙的前区，在这些区域之间随后电弧燃烧，而且这些区域由于辐射和热气体而受到特别大的加荷。不过，下述做法也是完全可行的，在一定情况下也是合宜的采用等离子溅射方法对电弧腔的其它部分如某些壁段也施加加抗烧损的保护层，以保护它不受被电弧加热的气体的影响。
如图1所示的功率开关的额定电流开关装置，包含上面的固定的额定电流接触元件6作为第一开关接触元件和活动的额定电流接触元件8作为第二开关接触元件。后者(图3a、b)有几百个分布在额定电流开关装置周边上的平行的接触指，这些接触指组合成若干个接触指组群，它们分别经过一个压缩弹簧30而被支承在一个可依轴向移动的承载环31上。在此情况下，若干个接触指32组群各自随带一个略微较长的一组功率开关指33。上面的固定的额定电流接触元件6是作为接触环34设计的，在接通位置上时接触指32和功率开关指33贴紧在该接触件的外侧。
再看，功率开关指33(参看图3c)也是由一个基本体35构成的，该基本体在朝向接触环34的罩体上有一个抗烧损的保护层36，此保护层也是使用等离子溅射方法所施加的。同样的情况也适用于接触环34，该接触环在其切断位置一侧的边缘上有一保护层37，此保护层在外侧上是稍向上拉的。在保护层37之上，接触环34有一个镀银的接触区38，在接通位置上时该接触区不仅与功率开关指33相接触，而且也与稍短的同样镀银的接触指32相接触。额定电流开关装置具有很高的持续载流能力和很低的接触电阻。
当开关装置正在被切断时，首先是接触指32从接触环34脱开，紧接着是电流完全转换到功率开关指33上。当功率开关指同样从接触环34分开时，于是，在电流完全转换到起弧开关装置上之前，在毗连功率开关指33的端部和接触环34的边缘的分离区域之间，出现电弧形成的结果，这时保护层36、37的作用在于将烧损保持在窄小的界限内。
下面将举出另外两个起弧开关装置的例子，在这些开关装置上使用了由本发明开创的特定的可能性。特别之处是，它们包含这样的开关接触元件，为了充分利用电磁力以提高接触压力的目的，这些开关接触元件是具有复合形式的而且设计得部分具有柔韧性，但同时具有一种基本上符合要求的抗烧损保护层。它们具有特殊的触杆，这些触杆各自配有一个连接其尖头的在外侧有一保护层的抗烧损区段，这个区段分解成两个或两个以上平行或不平行的分导电体。
图4a示出左边处于接通位置、右边处于切断位置的一种功率开关的第二个符合本发明的起弧开关装置结构形式，这种结构例如可以在图1所示的功率开关上代替图1和图2a、b中所示依本发明的起弧开关装置的第一个结构形式(因此各相应部分均用相同的代号表示)，它在一个围绕开关轴线2旋转对称的、用绝缘材料做成的外壳中，也有一个环形的加热区18，该加热区包围着第一个与第一电接头相连的开关接触元件以及第二开关接触元件。第一个开关接触元件是作为固定在分隔壁9的下侧上的第一个开关环39而设计的；第二个开关接触元件则是作为触杆14设计的。在分隔壁15的上侧固定地安置了第二个开关环40，它与第一个开关环39相对峙，并保持一定间距，这样，在上述与开关轴线2同心地安置的开关环之间就存在一个电弧腔16，它经过一个环行的吹弧间隙19而与加热区18相连。
再往下，触杆14由一个钟形滑套41围绕，该滑套如同第二个开关环40那样也与第二个电接头相连。触杆14具有一个作为中心芯子42设计的承载件，在该承载件的尖头上用螺丝拧入一个用抗烧损材料做的罩体43，该罩体将一个用高导电性的弹性材料做成的套子44，特别是一个环45，夹定在它们的前端上。从环45出发，由八个在同一高度上安置在触杆14上并由缝隙隔开的纵长接触指46合成一个组，这些接触指近似平行于地围绕芯子42，向后伸出。芯子42从罩体43直到超出接触指46的端部由一绝缘材料套子47围住，一个较厚的绝缘材料环48与该套子相搭接。
处于接通位置上时，正好在接触指46的端部前面的接触面49与第一个开关环39的内侧相接触。触杆14基本上充满上述第一个开关环的孔口，同样充满第二个开关环40的孔口，绝缘材料环48即处于该孔口中。电流电路的走向是从第一个开关环39出发，经过接触面49，进入接触指46，再通过该接触指达到环45，进而通过芯子42并经过钟形滑套41。芯子42的由接触指46包围的最前部分于是形成一个分导电体，该分导电体承载着一个与接触指46中的电流不平行的电流，该接触指同样形成一个分导电体，通过环45前一分导电体与该接触指实现由导性连接。借助在芯子42和接触指46之间如此产生的电磁排斥力，接触指被撑开，它们的接触面49被压向第一开关环39的内侧。由此产生的接触力以及与之反向的接触解除力随着电流强度的增大而增强，从而对上述两个力实现一种与电流强度无关的补偿。
在切断运动的第一阶段中，触杆14的与第一开关环39相连的区段向着罩体43移动，因而使得不平行的电流电路的长度相当迅速地减小，与此同时，接触力亦随之减小。当触杆14从第一开关环39中拉出时，即在该开关环和罩体43之间形成一个电弧。当罩体43移过第二开关环40时，电弧根即从罩体跳到第二开关环上，于是使得电弧在第一开关环39和第二开关环40之间燃烧。电弧被从加热区18中吹出，并在下一个电流交零点被熄灭。
第一开关环39、第二开关环40以及罩体43，由于都是简单的刚性部件，所以都是用坚实的按已知方法通过烧结生产的抗烧损材料做成的。当然，与图2b所示的触杆的尖头的情况相似，上述部件也可以分别由一个例如用一种铜合金做成的基本体构成，并且等离子喷溅方法在其上施加一层抗烧损材料保护层。
具有较复杂形状的柔韧的套子44无论如何都是由一个基本体50构成的，形成它的外表面的一个保护层51是用抗烧损材料做成的，采用等离子喷溅方法将之施加在基本体50上。基本体50是用一种具有良导电性的弹性材料做的。保护层51具有足够的柔韧性，以便能够跟随接触指46所经受的弹性变形。这样，不但能够保护那些经受特别高的负荷的部件，如触杆14的尖头以及在其上形成电弧根的第一开关环39和第二开关环40，而且能够保护触杆14的一个抗烧结区段的整个外侧，该区段是由罩体43、套子44以及芯子42处于其内部的前部构成的，它的整个外侧同样受到流出的热气体所施加的高负荷。
图5a-d中示明本发明提出的一种起弧开关装置的第三个结构形式，它在其它方面与第二个结构形式相当，只是利用平行电流之间的吸引来施加所需的接触力。开关触杆14具有两个平行的可弹性挠曲的伸出部52a、b，它们连接着也是作为芯子42设计的支承件的端部，由一个间隙53将它们彼此隔开。在其端部，每个伸出部52a、b都有一个开关接触元件54a、54b，该开关元件以其所具的接触面49来与第一开关环39的内表面相接触。每个伸出部都经过一个连接件55a或55b如此地与第一开关环相连，使得每个开关接触元件54a、b对峙于相应的伸出部52a或52b，依循一个与开关轴线2相重合的触杆偏转180°。连接件55a、b是作为短的形成半个丝扣的螺丝段设计的。
开关接触元件54a、54b是通过间隙53的延续53′而彼此分隔开的。总起来说，它们具有多角的例如十二角的横断面。第一个开关接触元件54a衔接着触杆14的半球形尖头。除了这一差别，触杆14的各部分是彼此完全相符的，它们各自包含一个伸出部52a或52b、一个连接件55a或55b和一个接触元件54a或54b，它们与芯子42成一整体地用高导电性弹性材料制成。
在图5a所示的接通位置上时，接触元件54a、b通过与第一开关环39相接触而彼此略微压近，而伸出部55a、b则相应地彼此扩开，使得接触面49借助弹性恢复力而被压向第一开关环39的内侧，这时电流电路的走向是经过第一开关环和接触面49，进入接触元件54a、b，通过该接触元件和连接件55a、b、伸出部52a、b及芯子42的一个区段，进而经过滑套41。第二开关环40不与触杆14相接触。两个比较长的个出部52a、b引导平行的电流，并借此相互吸引。与上述伸出部相连的并相对于它们而偏移180°的接触件54a、b因而彼此被压近，这样，它们的接触面49便更为强力地压在第一开关环39的内侧上。由于触杆14具有多角横断面，在接触面49的范围内，所以它总是至少在四个点上接触到第一开关环39。
在切断运动开始之后不久，接触件54a、b也接触到第二开关环40，从而部分地将上述的电流电路加以短路。其结果是，伸出部52a和52b之间的电磁吸引力也减小，所以由此所产生的接触力亦减小。触杆14的继续拉回不致受到过高摩擦力的阻碍。当触杆14的尖头从第一开关环39的孔口拉出来时，便会在上述两个部件之间形成一个电弧。当触杆14的尖头然后经过第二开关环40的孔口时，电弧便转移到该开关环上。于是，电弧在第一开关环39和第二开关环40之间燃烧，并从加热区18被吹出，在下一个电流交零点被熄灭。
在这里，第一开关环39和第二开关环40也是按传统方法用坚实的烧结的抗烧损材料做成的。不过，触杆14仍然是由一个用高导电弹性材料做成的基本体56构成的，该基本体在其由连接件55a、b和与之相连的接触件54a、b形成的，分为两个分导体的抗烧损区段上，具有一层用等离子喷溅法施加的抗烧损保护层57。该保护层是这样设计的在触杆14的因电弧根而受到特大加荷的尖头部位上，保护层比较厚；在接触件54a、b和连接件55a、b的外表面上，保护层稍微较薄。还可以设想，将触杆的半球形尖头设计成用坚实的按传统方法烧结的抗烧损材料做的罩体。在任何一种情况下，触杆14的成形复杂的抗烧损区段的整个外侧，即流出的热气的一部分所冲刷的那一侧，须由抗烧损保护层57的表面来形成。
由于抗烧损保护层的施加依靠本发明而大大简化了，所以下述做法是可行的不仅对开关接触元件的某些部分施加保护层，而且对其它的受到在切断过程中产生的热气体加荷的部分也施加保护层。因此，与起弧环39、40相连的扩大的排气出口的周壁表面也是由用等离子喷溅法施加在分隔壁9、15的基本体60、61上的保护层58、59形成的。
为了在一基本体上施加抗烧损保护层而采用等离子喷溅法时，通过一个高电场，从固有的等离子气体产生一等离子区，利用一种输送气体将一种粉末混合物送入该等离子区。粉末混合物这时被液化，并随同该气体通过电场朝向基本体被加速，而且被喷溅在基本体的表面上，在此形成一薄层，迅即硬化。为了避免氧化，等离子喷溅法最好在真空条件下执行。
如此获得的保护层具有的抗烧损能力决不低于按传统方法生产的抗烧损部件的抗烧损能力。这种保护层还是比较柔韧的，所以不会妨碍基本体的可能有的变形。采用等离子喷溅法所施加的保护层的厚度是可以很精确地和可变地调定的。因此，只是为了调节其表面性质才需要往往仅是很小程度上的切削加工处理。首先，通过打磨和抛光以减小表面粗糙度的做法通常是很有益的。除去较大的材料量，例如通过铣削，也是可以的，但大多数情况下是没有必要的。
在基本体上施加抗烧损性的保护层，总得涉及使用粉末混合物成分，而且与保护层的成分也得相一致，因此在粉末混合物成分的选择上是有很多可能性的。这主要可根据具体要求来决定。一般地说，就已知烧结的抗烧损性材料而言，应选择这样一种混合物考虑到良好的抗烧损强度，它含有一种高熔点成分和一种熔点较低的成分，后者因为汽化而有助于冷却。在大多数情况下，其熔点至少为2000℃的高熔点金属如W、Mo、Ir所占分量至少达10％(重量)，最好至少达50％(重量)是有利的；作为其熔点低于2000℃的较低熔点材料，可使用Cu、Ag、Ti、Fe。在传统的烧结的抗烧损性材料方面，已证明很良好的是一种由钨和铜组成的混合物，特别是其分量为大约80％(重量)或20％(重量)。其它铜合金，特别是同Mo组成的铜合金也是有利的。
此外，还可用这样的保护层它们仅仅包含高熔点材料，或者(特别是对负荷较低的用途)这样的保护层，它们不含上述成分，而例如只含铜和一种附加成分如铬。总之，可用的成分是很多的，其先决条件是抗烧损能力须满足一定的使用要求。因此，除了已提到的粉末混合物成份之外，还有其它的，如Au、Ru、Pd、Os、Pt以及Ni、Cd、Sn、C，也可用作为成分。
对于基本体来说，同样有很多种材料可用，可根据要求之不同来选择，如Cu、Ag、Fe、钢、Al，或者如果要求材料既有高导电性又有弹性，也可用一种柔韧的铜合金如CuBe、CuCr或CuCrZr。
名称数字代号一览表1 外壳2 开关轴线3 上外壳部分4 下外壳部分5 中外壳部分6 上面的固定的额定电流接触元件7 下面的固定的额定电流接触元件8 活动的额定电流接触元件9 分隔壁10 起弧开关装置11 梅花触头12 喷头13 滑动导轨14 触杆15 分隔壁16 电弧腔17 电弧18 加热区19 吹弧间隙20 壁21 吹弧气缸22 吹弧活塞23 吹弧通道24 止回阀25 接触指26 梅花触头11的基本体27 梅花触头11的保护层28 触杆14的基本体29 触杆14的保护层30 压缩弹簧31 支承环32 接触指33 功率开关接触指34 接触环35 功率开关接触指33的基本体36 功率开关接触指33的保护层37 接触环34的保护层38 接触环34的接触区39 第一开关环40 第二开关环41 滑套42 芯子43 罩体44 套子45 环46 接触指47 绝缘材料套子48 绝缘材料环49 接触指46的接触面50 套子44的基本体51 套子44的保护层52 a、b伸出部53 伸出部52a、52b之间的隙缝53′ 开关接触元件54a、54b之间的隙缝54 a、b开关接触元件55 a、b连接件56 触杆14的基本体57 触杆14的保护层58 分隔壁9的保护层59 分隔壁15的保护层60 分隔壁9的基本体61 分隔壁15的基本体
权利要求
1.一种开关装置，配有至少一个电弧腔(16)以及至少一个第一开关接触元件和一个第二开关接触元件，这些接触元件在电弧腔中是彼此可在一个接通装置和一个切断位置之间相对移动地安置，在接通位置上时它们彼此相接触而在切断位置上时它们彼此相分离，其在电弧腔(16)中的表面的至少一部分是由抗烧损材料形成的，至少一部分抗烧损材料是通过等离子溅射施加在一个基本体(26、28、35、50、56、60、61)上，作为保护层(27、29、36、37、51、57、58、59)。
2.如权利要求1中所述的开关装置，其特征在于至少是第一开关接触元件和第二开关接触元件的各分离部位分别具有一个保护层(27、29、36、37、51、57)，在从接通位置过渡到切断位置时第一开关接触元件和第二开关接触元件就是在上述分离部位彼此相分离的。
3.如权利要求1或2所述的开关装置，其特征在于至少第一开关接触元件或第二开关接触元件的至少在切断位置上朝向其静触头的前部有一个保护层(27、29、36、37、57)。
4.如权利要求2或3中所述的开关装置，其特征在于至少第一开关接触元件或第二开关接触元件的在接通位置时与静触头相接触的接触部位是保留元件保护层(29)的。
5.如权利要求1至4中的任一中所述的开关装置，其特征在于它是作为起弧开关装置设计的，它的第一开关接触元件是设计为可沿着一开关轴线(2)移动的触杆(14)，其上的尖头有一保护层(29、57)。
6.如权利要求5中所述的开关装置，其特征在于触杆(14)的与触杆(14)的尖头相连的抗烧损区段外侧的至少一部分同样是由一保护层(29、51、57)形成的。
7.如权利要求6中所述的开关装置，其特征在于触杆(14)的抗烧损区段至少包含两个平行的或反平行的分导电体，其中至少有一个形成被一保护层(51、57)所覆盖的外侧的一部分。
8.如权利要求7中所述的开关装置，其特征在于分导电体是作为在触杆(14)的尖头范围中固定在一个中心支承件上的、自由朝下伸出的接触指(46)设计的，它们环绕着该支承件。
9.如权利要求7中所述的开关装置，其特征在于分导电体连接在向下伸出的伸出部(52a、52b)上，并包含大致形成半个螺丝扣的连接件(55a、55b)及与之相连的开关接触元件(54a、54b)。
10.如权利要求5至9的任一项中所述的开关装置，其特征在于第二开关接触元件是作为梅花触头(11)设计的，配有多个环绕着开关轴线(2)的接触指(25)，至少是它们的尖头具有一保护层(27)。
11.如权利要求10中所述的开关装置，其特征在于接触指(25)至少在它们的内侧各有一保护层(27)。
12.如权利要求1至4中的任一项中所述的开关装置，其特征在于它是作为额定电流开关装置设计的，它的第二开关接触元件包含一个可沿着开关轴线(2)移动的并环绕着开关轴线的由接触指组成的闭合环，接触指中至少一部分是作为功率开关接触指(33)设计的，它们的尖头的朝向第一开关接触元件的侧面各有一保护层(36)。
13.如权利要求12中所述的开关装置，其特征在于第二开关接触元件是作为环绕着开关轴线(2)的接触环(34)设计的，该接触环在它的切断一侧的边缘上至少在与功率开关接触指(33)共同作用的部位上具有一保护层(37)。
14.如权利要求1至13的任一项中所述的开关装置，其特征在于至少一个限界电弧腔(16)或者限定与电弧腔相连的一个区域的壁表面是由一保护层(58、59)形成的。
15.如权利要求1至14的任一项中所述的开关装置，其特征在于保护层(27、29、36、37、51、57、58、59)至少含有一种其熔点最少达2000℃的高熔点成分。
16.如权利要求15中所述的开关装置，其特征在于高熔点成分所占的分量至少为10％(重量)，特别是至少为50％(重量)。
17.如权利要求15或16中所述的开关装置，其特征在于高熔点成分基本上至少由下列物质之一组成W、Mo、Ir。
18.如权利要求15至17的任一项中所述的开关装置，其特征在于保护层(27、29、36、37、51、57、58、59)至少包含一种其熔点低于2000℃的较低熔点的成分。
19.如权利要求18中所述的开关装置，其特征在于较低熔点的成分至少包含下列物质之一Cu、Ag、Ti、Fe。
20.如权利要求1至19的任一项中所述的开关装置，其特征在于基本体(26、50、56)是由一种柔韧的特别是可弹性变形的材料做成的。
21.如权利要求1至20的任一项中所述的开关装置，其特征在于基本体(26、28、35、50、56、60、61)本质上至少是用下列材料之一做成的Cu、Ag、Fe、钢、Al、CuBe、CuCr、CuCrZr。
22.如权利要求1至21的任一项中所述开关装置的制造方法，其特征在于为了开关装置的至少一个组成部分制造出一个基本体(26、28、35、50、56、60、61)，它的表面至少有一个部位相对于该表面的最终尺寸减薄一些，并且利用等离子溅射方法在该部位上施加一层抗烧损的保护层(27、29、36、37、51、57、58、59)，该保护层弥补了相对于该表面最终尺寸之差。
23.如权利要求22中所述的方法，其特征在于等离子溅射是在真空条件下进行的。
24.如权利要求22或23所述的方法，其特征在于等离子溅射完成后保护层(27、29、36、37、51、57、58、59)须经机械加工处理，特别是铣削、打磨、抛光。
全文摘要
在一功率开关上,有一额定电流开关装置的功率开关指形件以及梅花触头的接触指(25)和起弧开关装置的触杆(14),或者还有其它部件,各自都是由一基本体(26、28)构成,基本体在其因电弧形成而经受高热负荷的部位上都有一层抗烧损的保护层(27、29),该保护层是通过在真空条件下的等离子溅射而施加在基本体(26、28)上的。这一点使得即使是复杂的和柔韧的部件也具有抗烧损的结构。
文档编号H01H1/12GK1245964SQ9911811
公开日2000年3月1日 申请日期1999年8月23日 优先权日1998年8月21日
发明者T·舍尔曼, L·策恩德 申请人:亚瑞亚·勃朗勃威力有限公司