有效冷却流出气体的开关装置的制作方法

1.本发明涉及一种开关装置，当开关装置的触点发生分离时，开关装置能够有效地冷却从开关装置的灭弧室流出的气体。


背景技术：

2.开关装置可以是断路器或接触器。断路器是一种电气开关，用于保护电路免受因发生短路或低于短路时的电流但大到足以损坏电路的大电流而引起的损坏。接触器是一种电气开关，用于开断电流。与保护装置(例如，熔断器或断路器)一起，接触器必须在短路和过载情况下切断电流。
3.开关装置包括可动触点和固定触点。可动触点可以在闭合和断开状态下移动。在闭合状态下，可动触点与开关装置的固定触点电接触，使得开关装置允许电流从开关装置的输入端子流向输出端子。在开关装置的断开状态下，可动触点与固定触点分离，使得开关装置的输入端子和输出端子之间的电流流动中断。
4.当可动触点与固定触点分离时，产生电弧并产生破坏气体。这些气体通过开关装置的灭弧室。破坏气体通常通过开关装置的孔口流出。电离的热气体将细小颗粒从壳体和开关装置的触点传送到壳体之外。流出的电离破坏气体和细小颗粒的复合物会在壳体外部着火，且颗粒粉尘会发生爆炸性燃烧。爆炸性燃烧产生的压力会损坏开关装置的紧套壳体、隔板，以及相邻的设备。燃烧可能会影响开关装置本身和周围的部件。例如，流出的颗粒和燃烧残留物会成层沉积在周围的部件上，从而降低隔离性能。


技术实现要素：

5.期望提供一种能够有效冷却并过滤流出气体的开关装置，从而可以尽可能防止开关装置外部的破坏气体发生着火爆炸性燃烧。
6.能够有效冷却流出气体的开关装置的实施例在权利要求1中详细说明。
7.根据开关装置的一个实施例，开关装置包括灭弧室和用于使破坏气体从灭弧室流出的孔口。开关装置还包括多层式金属丝布或(针织)织物，其包括至少第一金属丝层和至少第二金属丝层。至少第一金属丝层和第二金属丝层具有相应的布或织物结构。至少第一金属丝层和至少第二金属丝层以堆叠构型设置在孔口中，使得至少第二金属丝层的布或织物结构沿与至少第一金属丝层的布或织物结构不同的方向取向。
8.根据一个有利实施例，多层式金属丝布或织物的至少第一金属丝层和第二金属丝层中的一个以与第一和第二金属丝层中相邻的一个金属丝层的编织方向相比旋转90
°
的编织方向分层。这确保在多层式金属丝布或织物的层体之间可以保持限定的相等距离。如果经丝和纬丝的直径和距离几乎相等，则必须选择大于0
°
且小于90
°
的旋转，以使厚度保持恒定。
9.通过将多层式金属丝布或织物的各个金属丝层堆叠起来，其中至少第二金属丝层被布置成相对于至少第一金属丝层旋转，可以进一步确保从开关装置的孔口流出的破坏气
体的流动方向从至少第一金属丝层变为至少第二旋转金属丝层。流出气体的方向改变导致流出的破坏气体的冷却效果更好，其中气体去离子装置的小尺寸体现为多层式金属丝布或织物。
10.多层式金属丝布或织物以限定的取向设置在孔口中。根据一个有利实施例，面向灭弧室的至少第一金属丝层的织物层具有粗布/织物结构，而面向开关装置外侧的至少第二金属丝层具有细布/织物结构。由于织物层向外变得越来越细，因此，多层式金属丝布或织物可以提供外部过滤效果。
11.为确保多层式金属丝布或织物能够以正确的取向安装在孔口中，多层式金属丝布或织物的角部中的至少一个的轮廓不同于布或织物的相邻侧面的轮廓，例如，设定的斜面/倒角边缘。环绕壳体在孔口的区域中形成，使得孔口内壁的相反形状的轮廓与多层式金属丝布或织物的设定的斜面相匹配。这可以确保多层式金属丝布或织物不会以错误的方式安装在开关装置的孔口中。
12.根据开关装置的另一个有利实施例，形成孔口的开关装置的环绕壳体部分包括突出肋，这些突出肋被构造成支撑多层式金属丝布或织物。这种构型可以确保多层式金属丝布或织物可以松散地设置在孔口中，从而不需要支撑框架将多层式金属丝布或织物固定在孔口中。松散设置的多层式金属丝布或织物有利于降低开关装置的成本效益。
13.为了进一步促进多层式丝布或织物的生产，可以通过在小块区域的某些位置上压制多层式金属丝布的织物层并在这些点将它们焊接在一起来将单独的织物层彼此连接。压制和焊接可以在一个制造操作中进行。
14.附加特征和优点将在随后的详细描述中阐述，并且部分对于本领域技术人员而言，根据说明书是显而易见的，或通过实践如书面说明书及其权利要求书以及附图中所描述的实施例而认识到。应当理解，前述总体描述和以下详细描述均仅是示例性的，并且旨在提供用于理解权利要求的性质和特征的概述或框架。
附图说明
15.将附图包括在内是为了提供进一步的理解，并且被并入并构成说明书的一部分。附图示出了一个或多个实施例，并且与详细描述一起用于说明各种实施例的原理和操作。因此，根据以下详细描述并结合附图将更全面地理解本发明，其中：
16.图1示出了能够有效冷却流出的破坏气体的开关装置的横截面侧视图；
17.图2示出了能够有效冷却流出的破坏气体的开关装置的横截面仰视图；
18.图3示出了能够有效冷却流出的破坏气体的开关装置的壳体的立体图；
19.图4a示出了将被设置在开关装置的孔口中的多层式金属丝布/织物的实施例的放大横截面图；
20.图4b示出了多层式金属丝布/织物的另一个实施例；
21.图4c示出了多层式金属丝布/织物的另一个实施例；
22.图5示出了将被设置在开关装置的孔口中的多层式金属丝布/织物的实施例的立体图，其中流出的破坏气体被有效冷却；以及
23.图6示出了具有压制金属丝层的焊接连接的多层式金属丝布/织物的压制金属丝层区域的放大图。
24.附图标记列表
[0025]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
开关装置
[0026]
10
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灭弧室
[0027]
20
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孔口
[0028]
30
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固定触点
[0029]
31
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接触板
[0030]
32
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螺钉
[0031]
33
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螺母
[0032]
40
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可动触点
[0033]
41
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接触板
[0034]
50
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电弧流道
[0035]
60
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冷却板
[0036]
70
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内部壳体部分
[0037]
71
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内部壳体部分的肋部
[0038]
80
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外部壳体部分
[0039]
81
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外部壳体部分的肋部
[0040]
90
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底板
[0041]
100,200,300
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多层式金属丝布/织物
[0042]
101,...,104
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压制连接区域
[0043]
105
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焊接连接
[0044]
106
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轮廓
[0045]
110,120,210,220,310,320
ꢀꢀ
金属丝层
[0046]
111,121,211,221,311,321
ꢀꢀ
经纱
[0047]
112,122,212,222,312,322
ꢀꢀ
纬纱
[0048]
113,123
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
网孔
具体实施方式
[0049]
图1示出了能够有效冷却流出的破坏气体的开关装置1的实施例。开关装置1包括具有接触板31的固定/不动触点30和具有接触板41的可动触点40。在开关装置的断开构型中，可动触点40与固定触点30电隔离。在闭合构型中，可动触点40与固定触点30电接触，使得接触板31和接触板41彼此接触。
[0050]
开关装置包括用于固定电线以将开关装置连接到电路的端子。图1示出了由螺母33固定到端口30的端子侧的螺钉32。在开关装置的闭合状态下，电流通过固定触点和可动触点的连接从端子之一流经开关装置到另一个端子。在与开关装置连接的电路中发生短路的情况下，通过将可动触点40与固定触点30分离来中断流经开关装置的高电流。在这种情况下，在接触板31和接触板41之间产生电弧，且气体量过大，可能会发生爆炸性燃烧。
[0051]
为了提供电弧的传播路径，开关装置1包括将电弧引导至灭弧室10的电弧流道50。灭弧室10包括分隔和冷却电弧的冷却板60的堆叠。通过在灭弧室10内将电弧分成更小的电弧，电弧被冷却，而电弧电压增加并且用作限制通过开关装置的电路的附加阻抗。
[0052]
当可动触点40和固定触点30发生分离时，在灭弧室10中产生破坏电离气体。开关装置1包括用于使破坏气体从灭弧室10流出的孔口20。开关装置1还包括设置在孔口20中的多层式金属丝布或织物100。多层式金属丝布或织物100被设计为对破坏气体进行冷却，从而可以有效预防在开关装置外部的气体点火爆炸性燃烧。
[0053]
图2示出了从底侧观察的开关装置1的横截面图。底板90覆盖灭弧室和多层式金属丝布或织物100。图3示出了多层式金属丝布或织物100设置在孔口20中的开关装置1的立体图。孔口20被构造成开关装置的壳体的外部部分80(例如，覆盖元件)中的开口。
[0054]
图4a以放大视图示出了多层式金属丝布或织物100的横截面图。多层式金属丝布或织物100包括至少第一金属丝层110和至少第二金属丝层120。至少第一金属丝层和第二金属丝层具有相应的布/织物结构。至少第一金属丝层110和至少第二金属丝层120以如图1和图4a所示的堆叠构型设置在孔口20中。在多层式金属丝布或织物的堆叠构型中，第一金属丝层可以直接邻近第二金属丝层设置。如图1和图4a进一步所示，多层式金属丝布或织物100的堆叠构型被体现为使得至少第二金属丝层120的布/织物结构沿与至少第一金属丝层110的布/织物结构不同的方向取向。
[0055]
根据多层式金属丝布或织物100的可能实施例，至少第一金属丝层110和至少第二金属丝层120的布/织物结构中的每一者包括多个经纱111、121和纬纱112、122。至少第一金属丝层110和第二金属丝层120的相应的纬纱112、122被构造成至少第一金属丝层110和第二金属丝层120的相应的布/织物结构中的平行的直金属丝纱。至少第一金属丝层110和第二金属丝层120的相应的经纱111、121被构造成至少第一金属丝层110和第二金属丝层120的各自的布/织物结构中的波浪形金属丝纱。相应的经纱111、121交替穿过连续的纬纱112、122的上方和下方。
[0056]
根据一个有利实施例，多层式金属丝布或织物100的金属丝层中的至少一个以金属丝层的堆叠构型布置，其经纱和纬纱的编织方向相对于其他金属丝层旋转一个角度。至少一个旋转的金属丝层可以，例如，以多个金属丝层的堆叠构型相对于至少一个其他金属丝层，例如，相对于至少一个相邻的金属丝层，旋转，例如，90
°
。
[0057]
金属丝层中的至少一个在与金属丝层的其余部分不同的另一个方向上的布置可以确保破坏气体通过孔口20流出灭弧室10的流动方向在多层式金属丝布或织物100内改变。多层式金属丝布或织物100内的气流的偏转能够在流经多层式金属丝布或织物时有效冷却破坏气体。
[0058]
图4b和图4c示出了多层式金属丝布或织物100的另一个实施例，其中相邻的金属丝层210、220(图4b)或相邻的金属丝层310、320(图4c)以相同的取向布置。在图4b所示的实施例中，金属丝层210、220布置在彼此之上，使得相邻的金属丝层210、220的经纱211、221的相应丘部，以及相邻的金属丝层210、220的经纱211、221的相应谷部置于彼此之上，从而使多层式金属丝布或织物200具有相同的厚度、更大的孔径，以及更低的压降。参考图4c，金属丝层310、320置于彼此之上，使得与图4b的金属丝层210、220相比，相邻的金属丝层的经纱311、321的相应谷部和丘部彼此偏移，使得多层式金属丝布或织物300与多层式金属丝布或织物200相比具有更小的厚度，更小的孔径，以及更高的压降。总体而言，如图4b和图4c所示，多层式金属丝布或织物200、300的厚度取决于金属丝层的布置。
[0059]
图4a的至少第一金属丝层110和至少第二金属丝层120的布置可以确保多层式金
属丝布或织物100可以被制造成具有限定的厚度、限定的孔径以及限定的压降。此外，多层式金属丝布或织物100的堆叠构型，即其中一层金属丝层与另一金属丝层，特别是直接相邻的金属丝层相比具有不同取向，可以确保多层式金属丝布或织物100的金属丝层之间具有限定的相等距离。
[0060]
根据开关装置1的一个实施例，在多层式金属丝布或织物100的堆叠构型的正交投影中，至少第一金属丝层110中的经纱111相对于至少第二金属丝层120中的经纱121偏移限定的角度，例如，高达90
°
。这意味着，在多层式金属丝布或织物100的堆叠构型的正交投影中，至少第一金属丝层110的经纱111垂直于至少第二金属丝层120的经纱121。此外，在多层式金属丝布或织物100的堆叠构型的正交投影中，至少第一金属丝层110中的纬纱112相对于至少第二金属丝层120中的纬纱122偏移限定的角度，例如，高达90
°
。在这种情况下，至少第一金属丝层110中的纬纱112被布置为垂直于至少第二金属丝层120的纬纱122。
[0061]
图5示出了多层式金属丝布或织物100的立体图，此多层式金属丝布或织物100包括呈堆叠构型的至少第一金属丝层110和至少第二金属丝层120。至少第二金属丝层120的布/织物结构被布置成相对于至少第一金属丝层110的布/织物结构旋转。
[0062]
至少第一金属丝层110和第二金属丝层120中的每一个包括多个网孔113、123。网孔位于布或织物100的宽边和窄边处。至少第二金属丝层120的网孔123小于至少第一金属丝层110的网孔113。根据有利实施例，多层式金属丝布或织物100设置在孔口20中，使得至少第一金属丝层110被布置得与至少第二金属丝层120相比更靠近灭弧室10。这可以确保在多层式金属丝布或织物100中朝向开关装置的外部发生过滤效应。
[0063]
为了制造多层式金属丝布或织物100，在焊接之前将至少第一金属丝层110和至少第二金属丝层120在多个区域101、102、103、104处压制在一起。至少第一金属丝层110和至少第二金属丝层120通过设置在多个区域101、102、103、104处的相应焊接连接105彼此连接。多层式金属丝布或织物100的多个区域101、102、103、104彼此间隔开，如图5所示。多层式金属丝布或织物100的压制和焊接区域101、102、103、104可以位于靠近多层式金属丝布或织物100的角部的位置。这种制造方法允许在小块区域内压制各个金属丝层，同时作为点在金属丝层之间进行焊接。有利地，压制和焊接可以在一个操作步骤中进行。
[0064]
为了便于和确保多层式金属丝布或织物100以正确的取向安装在孔口20中，即粗布/织物结构朝向开关装置的内部，而细布/织物结构朝向开关装置的外部，多层式金属丝布或织物100可至少具有轮廓106，轮廓106不同于布或织物的相邻侧的轮廓，例如，在多层式金属丝布或织物100的角部之一处的倒角边缘。根据图5所示的多层式金属丝布或织物100的实施例，与布或织物的相邻侧的轮廓不同的轮廓106，例如，在多层式金属丝布或织物100的相对的角部处设置两个倒角边缘。环绕壳体70、80被设置成具有相反形状的轮廓，使得多层式金属丝布或织物100只能以正确的预定取向设置在壳体70、80中。