气体绝缘金属封闭开关设备及其观察窗的制作方法

1.本发明涉及一种气体绝缘金属封闭开关设备及其观察窗。


背景技术：

2.气体绝缘金属封闭开关设备（以下简称为gis）因其具有结构紧凑、可靠性高、抗震性能好，噪音低和维护工作量小以及不受外界环境条件影响等优点，在电力系统中得到广泛应用。
3.现有技术中的gis壳体上设置有观察窗，如图1及图2所示，观察窗包括窗框02，窗框02为框形结构，朝内的一侧与gis的壳体01连接，朝外的一侧通过铰链结构05铰接有防护盖04。防护盖04封盖在窗框02 的框孔上，在未开启时会被锁定结构06锁紧。在窗框02中的框孔中设置有透明镜片03，操作人员可以能够通过透明镜片03来观察壳体01内刀闸触头状况。虽然观察窗能够使操作人员实时看到壳体内的情况，但其中也存在一些问题：1）操作人员是使用肉眼通过观察窗来观察壳体内的情况，因此为了使操作人员透过透明镜片来更全面地观察壳体的情况，透明镜片一般会做的比较大，这样一来会使整个观察窗的尺寸变大，结构变得笨重，在开关设备壳体上的占用面积较大；2）设置在透明镜片一侧的防护盖能够在闭合的情况下来防止透明镜片破裂后飞溅伤人，但是在操作人员观察壳体内情况时，防护盖呈开启状态，当壳体气体波动而炸裂透平镜片时，透平镜片会直接伤害到正在观察壳体内情况的操作人员，安全性较差。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种气体绝缘金属封闭开关设备用的观察窗，能够解决现有技术中观察窗尺寸大、安全性差的问题；本发明另外的目的在于提供一种使用该观察窗的气体绝缘金属封闭开关设备，具有安全性高的优点。
5.为实现上述目的，本发明中用于气体绝缘金属封闭开关设备的观察窗采用如下技术方案：用于气体绝缘金属封闭开关设备的观察窗，包括：窗框，具有轴向延伸的框孔，用于安装在开关设备壳体的安装孔内；透明片，密封安装在框孔的内端，以将窗框内外两侧空间密封隔开；透明片的靠外的部分框孔用于供摄像装置伸入以通过透明片获取壳体内部的图像信息；或者，框孔靠外的一侧设有避让孔，用于供摄像装置伸入以通过透明片获取壳体内部的图像信息。
6.其有益效果在于：摄像装置能够伸入到观察窗中，摄像装置能够获取壳体内部的图像信息，其中的透明片在实现密封的同时，又够因为透明的特点使摄像装置顺利地获取图像信息，此时的操作人员可以仅将观察窗及摄像装置布置在壳体上来代替肉眼通过观察
窗来观察设备内部的方式，所以在观察窗中无需预留较大的开口，仅设计好避让孔的尺寸即可，从而可以减小透明片的尺寸。透明片尺寸的缩小，一方面壳体内气压的作用面积变小，从而使透明片整体承受的压力变小，透明片不容易产生因为壳体内气压不稳定而导致被压裂、炸开的问题，同时窗框具有沿轴向延伸的框孔，框孔在轴向上具有一定的深度，透明片安装在框孔内即使被高压气体压裂、炸开也不容易从框孔内飞出；另一方面，透明片尺寸的缩小，也会使窗框的尺寸缩小，减少观察窗整体的尺寸及占用面积。
7.进一步的，框孔的内端设有环面朝内的内凸沿，框孔内安装有内端密封圈及顶压件，顶压件顶压透明片将内端密封圈压紧在内凸沿上，实现透明片的密封安装。
8.其有益效果在于：采用密封圈受挤压变形密封在透明片与框孔之间，利用密封圈变形来实现密封结构简单，密封效果好；同时在透明片受到冲击时密封圈能够通过自己的变形来缓冲透明片受到的冲击，另外因为壳体内的气压大于透明片另一侧的大气压力，所以壳体内的气压还能够将透明片压紧在密封圈上，保证密封效果。
9.进一步的，内凸沿上设有环槽，内端密封圈安装在环槽内。
10.其有益效果在于：在内凸沿上设置环槽，内端密封圈安装在环槽内，便于内端密封圈的定位，在装配时能够比较快速、方便地安装好内端密封圈。
11.进一步的，框孔的内侧面上设置有卡槽，卡槽内卡装有卡圈，卡圈构成所述顶压件。
12.其有益效果在于：使用卡圈来作为顶压件，结构比较简单，安装比较方便。
13.进一步的，框孔靠外的一侧设有避让孔，避让孔中安装有放大透镜。
14.其有益效果在于：在避让孔中安装放大透镜，能够使摄像装置捕捉到被放大的图像信息，提高图像信息的质量。
15.进一步的，所述避让孔为台阶孔，台阶孔的台阶面朝内设置，所述放大透镜从内向外安装在台阶孔的大径端内，且被台阶面所挡。
16.其有益效果在于：放大透镜被台阶面所挡，台阶面对放大透镜进行支撑，支撑结构稳定，装配简单。同时，台阶面也提高了窗框对放大透镜以及透明片的支撑能力，提高了在透明片及放大透镜受到气体冲击时观察窗整体的承压能力。
17.进一步的，窗框为包括伸入安装孔内的伸入段，以及处于伸入段外端的外凸缘，所述外凸缘用于与安装孔的孔沿密封配合。
18.其有益效果在于：在窗框的外端设置外凸缘，并使外凸缘与安装孔的孔沿密封配合，能够进一步地提高观察窗整体与安装孔的密封效果。
19.进一步的，所述伸入段的外周面具有外螺纹结构，用于与安装孔螺纹连接。
20.其有益效果在于：窗框中的伸入段通过螺纹安装在安装孔内，螺纹连接结构稳定，操作比较方便。
21.进一步的，窗框的外端设置有定位孔，用于定位摄像装置以使摄像装置处于设定位置处。
22.其有益效果在于：在窗框外端设置定位孔，能够使摄像装置始终处于稳定、准确的拍摄位置，有利于提高摄像装置所得到的图像信息的质量。
23.进一步的，定位孔为螺纹孔，能够与摄像装置上的外螺纹段适配以通过螺纹传动来调整摄像装置的位置。
24.其有益效果在于：通过螺纹传动来调整摄像装置相对于观察窗的位置，调整速度快，调整位置比较精确。
25.为实现上述目的，本发明中的气体绝缘金属封闭开关设备采用如下技术方案：气体绝缘金属封闭开关设备，包括：密封壳体，其上设置有安装孔；观察窗，在安装孔的轴向上延伸，密封安装在安装孔内；所述观察窗包括：窗框，具有轴向延伸的框孔；透明片，密封安装在框孔的内端，以将窗框内外两侧空间密封隔开；透明片的靠外的部分框孔用于供摄像装置伸入以通过透明片获取壳体内部的图像信息；或者，框孔靠外的一侧设有避让孔，用于供摄像装置伸入以通过透明片获取壳体内部的图像信息。
26.其有益效果在于：摄像装置能够伸入到观察窗中，摄像装置能够获取壳体内部的图像信息，其中的透明片在实现密封的同时，又够因为透明的特点使摄像装置顺利地获取图像信息，此时的操作人员可以仅将观察窗及摄像装置布置在壳体上来代替肉眼通过观察窗来观察设备内部的方式，所以在观察窗中无需预留较大的开口，仅设计好避让孔的尺寸即可，从而可以减小透明片的尺寸。透明片尺寸的缩小，一方面壳体内气压的作用面积变小，从而使透明片整体承受的压力变小，透明片不容易产生因为壳体内气压不稳定而导致被压裂、炸开的问题，同时窗框具有沿轴向延伸的框孔，框孔在轴向上具有一定的深度，透明片安装在框孔内即使被高压气体压裂、炸开也不容易从框孔内飞出；另一方面，透明片尺寸的缩小，也会使窗框的尺寸缩小，减少观察窗整体的尺寸及占用面积。
27.进一步的，框孔的内端设有环面朝内的内凸沿，框孔内安装有内端密封圈及顶压件，顶压件顶压透明片将内端密封圈压紧在内凸沿上，实现透明片的密封安装。
28.其有益效果在于：采用密封圈受挤压变形密封在透明片与框孔之间，利用密封圈变形来实现密封结构简单，密封效果好；同时在透明片受到冲击时密封圈能够通过自己的变形来缓冲透明片受到的冲击，另外因为壳体内的气压大于透明片另一侧的大气压力，所以壳体内的气压还能够将透明片压紧在密封圈上，保证密封效果。
29.进一步的，内凸沿上设有环槽，内端密封圈安装在环槽内。
30.其有益效果在于：在内凸沿上设置环槽，内端密封圈安装在环槽内，便于内端密封圈的定位，在装配时能够比较快速、方便地安装好内端密封圈。
31.进一步的，框孔的内侧面上设置有卡槽，卡槽内卡装有卡圈，卡圈构成所述顶压件。
32.其有益效果在于：使用卡圈来作为顶压件，结构比较简单，安装比较方便。
33.进一步的，框孔靠外的一侧设有避让孔，避让孔中安装有放大透镜。
34.其有益效果在于：在避让孔中安装放大透镜，能够使摄像装置捕捉到被放大的图像信息，提高图像信息的质量。
35.进一步的，所述避让孔为台阶孔，台阶孔的台阶面朝内设置，所述放大透镜从内向外安装在台阶孔的大径端内，且被台阶面所挡。
36.其有益效果在于：放大透镜被台阶面所挡，台阶面对放大透镜进行支撑，支撑结构
稳定，装配简单。同时，台阶面也提高了窗框对放大透镜以及透明片的支撑能力，提高了在透明片及放大透镜受到气体冲击时观察窗整体的承压能力。
37.进一步的，窗框的内端与安装孔之间密封配合。
38.其有益效果在于：窗框的内端与安装孔之间密封，能够进一步地提高观察窗整体与安装孔的密封效果。
39.进一步的，安装孔内设有内凸缘，窗框的前端面与内凸缘之间安装有孔内密封圈，所述孔内密封圈挤压在窗框的前端面与内凸缘之间以实现窗框内端与安装孔密封配合。
40.其有益效果在于：在窗框的前端面与内凸缘之间安装密封圈，在实现窗框内端与安装孔密封的同时，挤压在窗框前端面上的密封圈也能够阻挡窗框在安装过程中产生的金属异物进入密封壳体内，保证壳体呢电气元件的安全，提高开关设备整体的安全性。
41.进一步的，安装孔内设置有密封圈安装槽，用于安装孔内密封圈，所述内凸缘的台阶面构成密封圈安装槽的槽壁。
42.其有益效果在于：在安装孔内设置密封圈安装槽，便于孔内密封圈的定位，在装配时能够比较快速、方便地安装好孔内密封圈。
43.进一步的，窗框为包括伸入安装孔内的伸入段，以及处于伸入段外端的外凸缘，所述外凸缘用于与安装孔的孔沿密封配合。
44.其有益效果在于：在窗框的外端设置外凸缘，并使外凸缘与安装孔的孔沿密封配合，能够进一步地提高观察窗整体与安装孔的密封效果。
45.进一步的，窗框的外端设置有定位孔，用于定位摄像装置以使摄像装置处于设定位置处。
46.其有益效果在于：在窗框外端设置定位孔，能够使摄像装置始终处于稳定、准确的拍摄位置，有利于提高摄像装置所得到的图像信息的质量。
47.进一步的，定位孔为螺纹孔，能够与摄像装置上的外螺纹段适配以通过螺纹传动来调整摄像装置的位置。
48.其有益效果在于：通过螺纹传动来调整摄像装置相对于观察窗的位置，调整速度快，调整位置比较精确。
49.进一步的，窗框为螺帽结构，安装孔为螺纹孔，窗框与安装孔螺接以固定在壳体上。
50.其有益效果在于：窗框为具有螺纹段的螺帽结构，操作人员可以使用工具快接地将窗框安装在安装孔内，连接结构稳定，操作比较方便。
附图说明
51.图1为现有技术中观察窗的俯视图；图2为现有技术中观察窗内部结构的示意图；图3为本发明中气体绝缘金属封闭开关设备实施例1的观察窗部分的结构示意图；图4为图3中观察窗的侧向视图；图中：01-壳体；02-窗框；03-透明镜片；04-防护盖；05-铰链结构；06-锁定结构；10-密封壳体；11-安装孔；12-内凸缘；13-密封圈安装槽；
20-观察窗；21-窗框；211-环槽；212-卡槽；213-第一避让孔；214-第二避让孔；215-定位孔；216-外凸缘；217-外端安装槽；22-卡圈；23-透明片；24-第一放大透镜；25-第二放大透镜；31-内端密封圈；32-孔内密封圈；33-外端密封圈。
具体实施方式
52.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
53.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
54.需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
55.以下结合实施例对本发明中气体绝缘金属封闭开关设备及其观察窗的特征和性能作进一步的详细描述。
56.本发明中气体绝缘金属封闭开关设备的实施例1：如图3及图4所示，气体绝缘金属封闭开关设备包括密封壳体10，密封壳体10内安装有电气元件。在密封壳体10处设置了一个连通密封壳体10内外空间的安装孔11，安装孔11的位置正对于密封壳体10内刀闸触头的位置。在安装孔11处布置有观察窗20，观察窗呈管筒状，在安装孔的轴向上延伸。本发明中的观察窗20可以放置摄像装置，操作人员可以利用摄像装置来获取密封壳体10内到刀闸触头的图像信息，同时观察窗20又能够与密封壳体10密封配合，防止密封壳体10内的绝缘气体泄漏。
57.具体来讲，观察窗20包括作为主体的窗框21，窗框21为螺帽结构，具有朝向密封壳体10内部空间的内端和背向密封壳体10内部空间的外端，窗框21包括伸入安装孔内的伸入段，以及处于伸入段外端的外凸缘216。外凸缘216的径向尺寸大于安装孔11的径向尺寸。窗框21靠内的外表面上设置有螺纹段，而安装孔11为螺纹孔，窗框21通过螺纹与安装孔11螺接。因为窗框21为螺帽结构，窗框21的外周面上具有与工具夹持配合的夹持面，在装配时操作人员可以通过力矩扳手来将窗框21旋紧在密封壳体10的安装孔11中。在其他实施例中，观察窗20整体还可以通过焊接、螺接等方式连接在壳体上。
58.窗框21中设置有沿着轴向延伸的框孔，框孔又在轴向方向上分为起不同作用的部分。其中，框孔的中间部分为避让孔，避让孔能够供摄像装置伸入，使摄像装置能够获取密封壳体10内刀闸触头的图像信息。具体来讲避让孔有两个，分别为第一避让孔213和第二避
让孔214，第一避让孔213和第二避让孔214的轴线平行，且均为台阶孔，两避让孔的大径段靠内，小径段靠外，以使台阶孔的台阶面朝内设置。
59.第一避让孔213的尺寸要大于第二避让孔214，第一避让孔213用于避让摄像装置中的摄像头，第二避让孔214用于避让摄像装置中的led光源。在窗框21中框孔靠外的部分为外端沉孔，该沉孔的孔壁上加工有螺纹段，以此来作为定位孔215与摄像装置中的适配器连接。同时，第一避让孔213和第二避让孔214的外端与定位孔215内空间连通。
60.窗框21于第一避让孔213及第二避让孔214的内端处，也就是框孔中靠内的部分也为一个沉孔，该沉孔的径向尺寸大于两避让孔的径向尺寸，第一避让孔213和第二避让孔214的内端与该沉孔的内部空间连通。
61.在第一避让孔213及第二避让孔214内还布置有放大透镜，具体来讲，观察窗20在装配时，在第一避让孔213中沿着由内端指向外端的方向放置第一放大透镜24，第一放大透镜24与第一避让孔213中的台阶粘接固定，以实现第一放大透镜24在第一避让孔213中的密封连接。在第二避让孔214中沿着由内端指向外端的方向放置第二放大透镜25，第二放大透镜25与第二避让孔214中的台阶粘接固定，以实现第二放大透镜25在第二避让孔214中的密封连接。第一放大透镜24和第二放大透镜25能够使图像信息沿着由内端到外端的方向放大，使摄像头能够获得更大、更清楚的图像。在其他实施例中，放大透镜还可以通过强装或粘接的方式固定在窗框中。
62.窗框21前端的沉孔中布置有透明片23，透明片23与窗框21密封配合，能够防止观察窗20安装在密封壳体10上后，密封壳体10内的绝缘气体会从第一避让孔213及第二避让孔214处泄漏。具体来讲，在该沉孔的孔壁上设置有一个环形的卡槽212，在该卡槽212中布置有一个作为顶压件的卡圈22，卡圈22具有开口，能够缩进卡槽212内后再次撑开。在其他实施例中，顶推件可以采用螺旋压帽，螺旋压帽与窗框螺纹连接，当螺旋压帽旋紧时能够顶推透明片23。
63.为了实现透明片23的密封连接，沉孔的孔底处设置有一个环槽211，环槽211内布置有内端密封圈31，而透明片23布置在卡圈22与内端密封圈31之间，当卡圈22撑开后能够在轴向方向上向外顶推透明片23，使内端密封圈31挤压密封在透明片23与窗框21之间，从而实现观察窗20整体内端的密封。此时环槽211的槽底作为内凸沿来在轴向方向上支撑内端密封圈31。在其他实施例中，也可以直接将内端密封圈31布置在由沉孔孔底形成的内凸沿上，不局限于采用在内凸沿上设置环槽，然后再将内端密封圈31布置在环槽中的方案。
64.因为开关设备对金属异物异常敏感，为了防止观察窗20在与密封壳体10螺接时产生的金属异物进入到密封壳体10内，所以观察窗20与密封壳体10螺接部分的长度要小于安装孔11的深度，即在观察窗20安装完成时，窗框21的内端位于安装孔11中而并未伸出安装孔11。
65.为了防止进入金属异物进入到密封壳体10内，在安装孔11内布置有孔内密封圈32，孔内密封圈32一侧抵靠在安装孔11中的内凸缘12的台阶面上，另一侧弹性抵靠在窗框21内端的内端面上，内端面上还加工有与孔内密封圈32适配的斜面，以提高密封效果，此时在观察窗20与密封壳体10螺接过程中产生的金属异物会受到孔内密封圈32的阻挡，而无法进入到密封壳体10中。为了简化安装孔11的结构，在安装孔11的孔壁上加工有一道环形的密封圈安装槽13，孔内密封圈32安装在密封圈安装槽13内，密封圈安装槽13的槽壁作为内
凸缘12的台阶面即为密封圈安装槽13的槽壁。
66.窗框21的外凸缘216处，同样与密封壳体10密封配合，具体来讲，外凸缘216朝向安装孔11的侧面上设置有环形的外端安装槽217，外端安装槽217内布置有外端密封圈33，在观察窗20与密封壳体10螺接到位后，外端密封圈33能够挤压密封在外凸缘216与安装孔11的孔沿之间。在其他实施例中，可以直接将外端密封圈33放置在外凸缘216与安装孔的孔沿之间，外凸缘216上不再设置外端安装槽；或者外凸缘与安装孔的孔沿之间不再密封，再或者不设置外凸缘。
67.操作人员需要对密封壳体10内刀闸触头的分合闸情况进行观察时，需要将摄像装置固定在观察窗20上。本实施例中使用的摄像装置主要包括适配器、摄像头、led光源以及传导数据线。适配器为柱状结构，其中设置有与第一避让孔213及第二避让孔214对应的通孔，用来安装摄像头及led光源，在适配器的外周面上设置螺纹段，适配器与窗框21中的定位孔215螺接，并通过螺纹传动来调整适配器与窗框21中第一避让孔213、第二避让孔214的位置，从而实现调整摄像头的焦距。
68.当适配器安装完成后，将棒状的摄像头、led光源插进适配器中，进而使摄像头、led光源插入到第一避让孔213及第二避让孔214中，led光源为摄像头获取图像信息提供足够的光源，摄像头能够持续地获取密封壳体10内刀闸触头的实时动态信息。此时操作人员将传导数据线连接在显示终端例如手机等与摄像头之间，使摄像头拍摄到的图像信息能够传递到显示终端上，操作人员可以随意调整显示终端的位置，无需站在观察窗20处观察密封壳体10内情况。
69.本发明中的气体绝缘金属封闭开关设备并不局限于实施例1中所提供的技术方案，还可以采用以下实施例中提供的技术方案。
70.本发明中气体绝缘金属封闭开关设备的实施例2，本实施例中，与上述实施例的不同之处在于，本实施例中，窗框的框孔不再采用在轴向上分为实现不同功能的三部分，而是直接利用框孔来支撑摄像装置，不再设置避让孔，使摄像装置能够从观察窗的外侧直接伸入到窗框内，通过位于内端的、与窗框密封配合的透明片来获取壳体内的图像信息。
71.本发明中气体绝缘金属封闭开关设备的实施例3，本实施例中，与上述实施例的不同之处在于，本实施例中，透明片与窗框密封连接的方式为，透明片的外周面上设置有螺纹，窗框的框孔中与透明片配合的部分为螺纹孔，透明片与框孔的相接处还涂覆有密封胶，以此来巩固透明片与框孔的密封效果。在其他实施例中，透明片也可以通过强装的方式装进框孔内，并在透明片与框孔的相接处还涂覆有密封胶。
72.本发明中气体绝缘金属封闭开关设备的实施例4，本实施例中，与上述实施例的不同之处在于，本实施例中，透明片具有放大效果，因此在避让孔中不再设置放大透镜。若避让孔有两个的话，透明片上与两个避让孔对应的位置上均设置有放大点位，使摄像装置能够接收到放大的图像信息。
73.本发明中气体绝缘金属封闭开关设备的实施例5，本实施例中，与上述实施例的不同之处在于，本实施例中，窗框内端与安装孔之间的密封结构是：将孔内密封圈设置在窗框前端的外周面与框孔内壁之间，例如在框孔内壁上设置一个容纳孔内密封圈的环槽，将孔内密封圈安装在该环槽中，安装窗框时，孔内密封圈被挤压在窗框前端的外周面与框孔内壁之间，实现窗框内端与安装孔之间的密封。
74.本发明中气体绝缘金属封闭开关设备的实施例6，本实施例中，与上述实施例的不同之处在于，本实施例中，窗框中不再设置定位孔，此操作人员需要调整摄像装置的焦距时，可以直接挪动摄像装置整体相对于观察窗的位置来调整摄像装置所获取的图像信息的大小。或者在其他实施例中，定位孔为台阶孔，孔内壁面上设置有台阶，能够与摄像装置挡止配合，但该定位孔仅能够使摄像装置处于唯一的位置处。
75.本发明中用于气体绝缘金属封闭开关设备的观察窗的结构与上述气体绝缘金属封闭开关设备实施例中的观察窗结构相同，因此不再重复说明。
76.以上所述的具体实施方式，对本发明的发明目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡是在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。