真空斷續(xù)器通常包括滅弧室，其中低壓為主導(dǎo)。腔室由有時(shí)也被稱(chēng)為殼體或瓶的一個(gè)絕緣外殼形成，絕緣外殼通常由一個(gè)或多個(gè)圓柱體制成，圓柱體由陶瓷或玻璃陶瓷制成，構(gòu)成通常管狀的第一中心部分。用于真空斷續(xù)器的一般陶瓷主要由氧化鋁(Al₂O₃)和高達(dá)大約6％的小百分比的二氧化硅(SiO₂)制造。這個(gè)絕緣外殼在其端部處由蓋密封，蓋通常由金屬制成。金屬蓋通常被銅焊到陶瓷絕緣外殼以使用活性黃銅材料或在陶瓷部分的端表面上的良好地控制的金屬化步驟之后形成真空緊密接合密封。

一對(duì)觸頭位于滅弧室中。這些觸頭能夠在閉合位置和斷開(kāi)位置之間移動(dòng)，在閉合位置上電流可流動(dòng)，而在斷開(kāi)位置上，這兩個(gè)觸頭分離以便中斷電流。通常，一個(gè)觸頭是靜止的，以牢固的方式固定到密封腔室的一個(gè)蓋，而另一觸頭在腔室內(nèi)是可移動(dòng)的。波紋管?chē)@可移動(dòng)觸頭并使腔室的內(nèi)部能夠被機(jī)械地密封且是氣密的，以便保持在低壓力下。

用于絕緣外殼的陶瓷或玻璃陶瓷的使用對(duì)真空斷續(xù)器是理想的，由于它的機(jī)械強(qiáng)度、它的低多孔性、它的低除氣作用、它形成真空氣密密封的能力以及它的優(yōu)良的抗高電壓特征。而且，陶瓷(或玻璃陶瓷)也呈現(xiàn)對(duì)環(huán)境條件例如污染或O₃腐蝕的高抵抗性。

在真空斷續(xù)器的內(nèi)部設(shè)計(jì)(觸頭的形狀、幾何結(jié)構(gòu)和材料、護(hù)罩、絕緣圓柱體)上完成了很多工作，以便在觸頭分離以在切換或中斷電流時(shí)達(dá)到足夠的性能時(shí)確保所述斷續(xù)器的適當(dāng)?shù)慕殡娞卣鳌?/p>

真空斷續(xù)器也必須在外部展示足夠高的介電強(qiáng)度以禁受施加在斷續(xù)器開(kāi)路觸頭(端子)之間的高電壓。在斷續(xù)器周?chē)淖杂煽諝饪臻g可以不是足夠的，特別是當(dāng)操作電壓是中或高時(shí)。為了達(dá)到在常規(guī)高電壓測(cè)試(BIL和功率頻率測(cè)試)中的介電要求，一個(gè)選擇是在介電環(huán)境中定位真空斷路器，該介電環(huán)境如包含諸如SF₆或油或甚至加壓空氣的介電流體的緊密密封的外殼。然而，這些解決方案當(dāng)在使用中時(shí)實(shí)現(xiàn)和管理起來(lái)麻煩。特別是，雖然絕緣氣體可適合于用在固定的戶內(nèi)變電站中，它在戶外機(jī)車(chē)車(chē)輛上不是那么適合，其中對(duì)嚴(yán)酷的環(huán)境條件的暴露可導(dǎo)致密封外殼的破壞和氣體的泄漏。

另一選擇是確保真空斷續(xù)器的適當(dāng)?shù)耐獠拷^緣可通過(guò)使用適當(dāng)?shù)姆庋b材料例如硅橡膠、環(huán)氧樹(shù)脂或其它適當(dāng)?shù)木酆衔镨T造或涂覆真空斷續(xù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)?？稍跀嗬m(xù)器的主要部分的陶瓷和絕緣材料之間使用粘結(jié)劑用于適當(dāng)?shù)恼掣健Ｈ欢环矫?，陶瓷部分、金屬蓋和聚合物涂層每個(gè)呈現(xiàn)不同的熱膨脹系數(shù)，可引起絕緣外殼的開(kāi)裂或甚至斷裂。另一方面，環(huán)氧樹(shù)脂和其它聚合物也不很好地老化且對(duì)嚴(yán)酷的環(huán)境條件例如污染或O₃腐蝕是敏感的。

US 8,178,812公開(kāi)了一種真空斷續(xù)器，其中外部絕緣由涉及被硫化的彈性體的高壓注入的插入成型工藝實(shí)現(xiàn)。在放置到注入模具中之前，由覆蓋易碎區(qū)域的保護(hù)性蓋板裝配該設(shè)備。特別是，由導(dǎo)電性的熱塑性或熱固性材料制成的蓋板安裝到斷續(xù)器的蓋上并在絕緣(陶瓷部分)和導(dǎo)電元件(金屬部分)之間的連接區(qū)域之外延伸。進(jìn)一步優(yōu)化蓋板的形狀以充當(dāng)機(jī)械增強(qiáng)物。這個(gè)解決方案不是非常緊湊的，且在用剛性彈性體外殼覆蓋斷續(xù)器之前需要預(yù)先組裝蓋板。此外，它仍然呈現(xiàn)上面提到的使用敏感彈性體的缺點(diǎn)。

為了提供更緊湊的解決方案，WO 2012/042294公開(kāi)了具有選擇性外部封裝的真空斷續(xù)器：為從對(duì)應(yīng)的觸頭的金屬端蓋開(kāi)始延伸并覆蓋陶瓷部分的交疊的距離(大約12到18mm)的至少一個(gè)觸頭端子或電極提供了外部封裝。封裝材料是固體絕緣體，例如硅橡膠。雖然這個(gè)解決方案是緊湊的、更容易實(shí)現(xiàn)、更通用且更不昂貴，但是由于上面提到的關(guān)于對(duì)聚合物的極端大氣條件的抵抗性原因，它對(duì)一些戶外應(yīng)用效率較低。

類(lèi)似地，WO 2010/000769公開(kāi)了一種真空開(kāi)關(guān)管，包括具有至少一個(gè)陶瓷殼體部和金屬殼體部分的一個(gè)殼體，其中在至少一個(gè)陶瓷殼體部和金屬殼體部分之間的過(guò)渡區(qū)域通過(guò)絕緣材料覆蓋。絕緣層由諸如聚合物樹(shù)脂或熱塑性的絕緣材料以及影響絕緣材料的絕緣特性的添加劑制成。JP 2003 031090公開(kāi)了真空開(kāi)關(guān)管的另一例，包括在絕緣圓柱與管的短板的連接處的橡膠層。如同WO 2012/042294的解決方案一樣，由于聚合物或橡膠的使用，真空開(kāi)關(guān)斷續(xù)器的這兩個(gè)例子并未被制造以禁受戶外大氣條件。

由于上述原因，對(duì)具有更好的外部介電強(qiáng)度而沒(méi)有額外的笨重的不可靠封裝的真空斷續(xù)器是有必要的。因此，本發(fā)明的目標(biāo)是提供緊湊的、可靠的并可在戶內(nèi)或在大氣和環(huán)境條件惡劣的戶外環(huán)境中使用的真空斷續(xù)器。

本發(fā)明的目的是根據(jù)權(quán)利要求1和權(quán)利要求10的真空斷續(xù)器。

從僅作為非限制性例子給出的和在附圖中表示的本發(fā)明的特定實(shí)施方式的下列描述中，本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和特征將變得更加清楚明顯。

圖1a示出了不具有外部封裝的常規(guī)真空斷續(xù)器。

圖1b和1c是圖1a示出的真空斷續(xù)器的橫截面。

圖2a示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的真空斷續(xù)器。

圖2b和2c是圖2a示出的真空斷續(xù)器的橫截面。

圖2d和2e是圖2a至2c示出的真空斷續(xù)器的一部分的放大視圖。

圖3a和3b示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的第一變形的真空斷續(xù)器。

圖4a和4b示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的第二變形的真空斷續(xù)器。

圖5a示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的真空斷續(xù)器。

圖5b和5c是圖5a示出的真空斷續(xù)器的橫截面。

圖6a和6b示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的變形的真空斷續(xù)器。

雖然本發(fā)明的基本特征涉及真空斷續(xù)器的外部設(shè)計(jì)，但是為了清楚和完整起見(jiàn)，首先簡(jiǎn)要地描述該斷續(xù)器。

根據(jù)本發(fā)明的真空斷續(xù)器1被設(shè)計(jì)用于在電路斷路設(shè)備中使用以執(zhí)行在電路中的切換和/或中斷。根據(jù)本發(fā)明的真空斷續(xù)器1優(yōu)選地布置成在高或中電壓下操作。

真空斷續(xù)器1通常包括密封的滅弧室2，其中受控低壓空氣或另一介電流體優(yōu)選地占主導(dǎo)，即真空。腔室2由管狀絕緣外殼界定。在所示真空斷續(xù)器1中，管狀絕緣外殼優(yōu)選地由兩個(gè)陶瓷或玻璃陶瓷制成的絕緣圓柱體3、4形成。

導(dǎo)電蓋51、52封閉腔室2的每個(gè)開(kāi)口端。優(yōu)選地，蓋51、52由金屬制成，且每個(gè)包括實(shí)質(zhì)上扁平的底板，其基本上垂直于斷續(xù)器1的縱軸AA并在其周邊上由基本上正交的側(cè)壁61、62延伸。

導(dǎo)電蓋51、52以緊密密封的方式和與其相應(yīng)的陶瓷圓柱體3、4固定于密封區(qū)域7。密封區(qū)域7被限制到對(duì)應(yīng)蓋51、52的周壁61、62的銅焊的線，該線位于與蓋51、52相應(yīng)的陶瓷圓柱體3、4上。顯然，任何其它已知的技術(shù)可用于有效地將蓋51、52密封到與其相應(yīng)陶瓷圓柱體3、4。

由陶瓷圓柱體3、4和蓋51、52所限定的腔室2包括沿著真空斷續(xù)器1的縱軸AA相對(duì)于彼此可移動(dòng)的一對(duì)活動(dòng)觸頭101、102。每個(gè)觸頭101、102包括固定到縱向電極141、142上的由適當(dāng)?shù)牟牧现瞥傻慕佑|墊121、122。

優(yōu)選地，如所示，第一觸頭101是靜止的，并例如通過(guò)焊接、銅焊或機(jī)械組裝牢固地固定到其所在電極141耦合的一個(gè)端蓋51。第二觸頭102安裝在具有電極142的腔室2內(nèi)，以便能夠穿過(guò)另一蓋52移動(dòng)。為了使可移動(dòng)觸頭102能夠移動(dòng)并維持腔在室2內(nèi)部的受控真空，在可移動(dòng)電極142和相應(yīng)的蓋52之間安裝密封金屬波紋管16，例如可以焊接在可移動(dòng)電極142的一端，從而密封腔室2的蓋52的開(kāi)口。在密封波紋管16周?chē)?，在耦合到電極142的其端部的水平處可以安裝金屬波紋管護(hù)罩18，以保護(hù)所述波紋管16免受由在電流中斷過(guò)程期間的電弧引起的投影。

緊密密封的腔室2優(yōu)選地還包括位于接觸墊121、122的水平處的金屬護(hù)罩20，不管是什么位置，以便保護(hù)絕緣陶瓷圓柱體3、4免受金屬蒸汽或可能在電弧放電期間出現(xiàn)的任何投影。在所示實(shí)施方式中，金屬護(hù)罩20被保持在兩個(gè)陶瓷圓柱體3、4之間并通過(guò)銅焊或確保正確密封的任何其它適當(dāng)?shù)氖侄喂潭ǖ剿鰣A柱體?？蛇x地，如果管狀絕緣外殼例如成整塊地被制成，則金屬護(hù)罩20可以用固定的方式固定到蓋51、52之一。

如上所述的真空斷續(xù)器1例如在圖1a至1c中所描繪。它是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所公知的，且僅作為例子被描述。斷續(xù)器的內(nèi)部部件(觸頭101、102、圓柱體3、4、蓋51、52、護(hù)罩18、20)設(shè)計(jì)成優(yōu)化斷續(xù)器1的熱和介電特性及機(jī)械強(qiáng)度。對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，這些內(nèi)部設(shè)計(jì)特征是公知的，且后續(xù)不再更詳細(xì)地描述。

在沒(méi)有真空斷續(xù)器的任何進(jìn)一步的外部額外絕緣或封裝的情況下，當(dāng)所述斷續(xù)器由高電壓浪涌加壓且觸頭101、102斷開(kāi)時(shí)，位于斷續(xù)器的外部的蓋51、52之間可能出現(xiàn)電擊穿。

為了防止這樣的介電故障，已知將斷續(xù)器封裝在包含介電流體/氣體的密封外殼中或?qū)⑺娜炕虿糠滞扛?嵌入)在適當(dāng)?shù)木酆衔锶绻柘鹉z或環(huán)氧樹(shù)脂中。如前面提到的，那些解決方案呈現(xiàn)一些缺點(diǎn)。

根據(jù)本發(fā)明，管狀絕緣外殼在其外部分上延伸，以便圍繞并圍住蓋51、52而不改變真空斷續(xù)器的尺寸和部件。因此，真空斷續(xù)器的外部介電性能提高了。

通常，根據(jù)本發(fā)明的真空斷續(xù)器1的絕緣管狀外殼設(shè)計(jì)成圍繞并圍住蓋51、52。特別是，管狀絕緣外殼沿著所述導(dǎo)電蓋51、52的側(cè)壁61、62延伸。因此，由于陶瓷或玻璃陶瓷是絕緣材料，在蓋51、52之間的外部絕緣距離增大，且因此斷續(xù)器的介電性能增強(qiáng)。

在圖2a和2b所示的第一實(shí)施方式中，形成管狀絕緣外殼的陶瓷圓柱體3’、4’每個(gè)被整塊地制成，使得它們每個(gè)在它們的相應(yīng)蓋51、52之外且特別是沿著所述蓋的側(cè)壁61、62延伸。所述蓋51、52然后完全由所述圓柱體3’、4’(圖2b)圍住。在這個(gè)第一實(shí)施方式中，圍繞蓋51、52的側(cè)壁61、62的圓柱體3’、4’的延伸部分31、41具有比圓柱體3’、4’的其余部分小的厚度。圓柱體3’、4’還包括相應(yīng)于密封區(qū)域7的內(nèi)凸緣30、40，且蓋51、52的壁61、62在內(nèi)凸緣30、40上被銅焊或適當(dāng)?shù)孛芊?。延伸部?1、41可從這個(gè)凸緣30、40延伸以圍繞蓋51、52。

圖2d是在金屬蓋51、52和圓柱體3’、4’的延伸部分31、41之間的間隙8的放大視圖。在圖2e中所示的變形中，在金屬蓋51、52和圓柱體3’、4’的延伸部分31、41之間的間隙8可被填充有適當(dāng)?shù)奶畛錁?shù)脂9以抑制尖銳的角并減小電場(chǎng)增強(qiáng)。優(yōu)選地，所述填充樹(shù)脂9是環(huán)氧樹(shù)脂或橡膠(硅橡膠、聚氨基甲酸酯…)或適當(dāng)?shù)陌雽?dǎo)電樹(shù)脂。更優(yōu)選地，為了電位線的更好分布，所述填充樹(shù)脂9是填充金屬或陶瓷(微或納粉)的環(huán)氧樹(shù)脂(例如填充Al₂O₃的環(huán)氧樹(shù)脂、填充TiO₂的環(huán)氧樹(shù)脂或填充SiO₂的環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合物)。

優(yōu)選地，在間隙8的底部處的角81，定義為在內(nèi)凸緣30、40和延伸部分3、41的內(nèi)壁之間的角，不是尖銳的，相反是如在圖2d和2e中所示的圓形的。這是為了減小電場(chǎng)增強(qiáng)。

在圖2a至2d所示的第一實(shí)施方式中，圓柱體3’、4’沿著其長(zhǎng)度方向呈現(xiàn)相同的外徑。圖3a和3b示出一種變形，其中圓柱體3’、4’每個(gè)呈現(xiàn)具有較大外徑的部分，該部分在密封區(qū)域7和凸緣30、40附近形成凸起33、43。這對(duì)靠近密封(銅焊)區(qū)域7(金屬陶瓷邊緣)的電位線更遠(yuǎn)地發(fā)散有效果。

在圖4a至4b所示的另一變形中，圍繞蓋51、52的圓柱體3’、4’的延伸部分31、41呈現(xiàn)的厚度基本上等于圓柱體3’、4’的其余部分的厚度。所述部分31’、41’具有大于圓柱體3’、4’的其余部分的內(nèi)徑和外徑，這導(dǎo)致在與內(nèi)凸緣30、40和密封區(qū)域7相對(duì)的圓柱體3’、4’的外部分上形成肩部33’、43’。這個(gè)特定的變形呈現(xiàn)的效果與由凸起33、43得到的相同，且此外將額外的機(jī)械強(qiáng)度帶到延伸部分31’、41’。

圖5a至6b示出根據(jù)本發(fā)明的真空斷續(xù)器的第二實(shí)施方式。這個(gè)特定的實(shí)施方式旨在將本發(fā)明的基本原理應(yīng)用于現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)陶瓷或玻璃陶瓷真空斷續(xù)器(即例如在圖1a至1c中所示的)。

根據(jù)這個(gè)第二實(shí)施方式，延伸管狀絕緣外殼以通過(guò)將延伸部分35、45固定到圓柱體3、4來(lái)圍繞蓋51、52。所述延伸部分35、45在形狀上基本上是管狀的并由陶瓷或玻璃陶瓷制成。延伸部分35、45緊貼與它們的相應(yīng)圓柱體3、4，以與圓柱體3、4的部分重疊，以全部圍住蓋51、52并沿著所述蓋51、52的側(cè)壁61、62延伸。延伸部分35、45通過(guò)任何適當(dāng)?shù)氖侄尉o密地固定或粘貼到它們的相應(yīng)圓柱體3、4。膠粘材料可以是用于陶瓷粘合的環(huán)氧樹(shù)脂或填充金屬的環(huán)氧樹(shù)脂粘合劑。對(duì)于高電壓應(yīng)用(需要高介電強(qiáng)度)，粘合劑優(yōu)選地是聚合物復(fù)合粘合劑，例如填充陶瓷微或納粉的環(huán)氧樹(shù)脂(例如填充Al₂O₃的環(huán)氧樹(shù)脂、填充TiO₂的環(huán)氧樹(shù)脂或填充SiO₂的環(huán)氧樹(shù)脂合成物)。這些填充環(huán)氧樹(shù)脂的復(fù)合物的優(yōu)點(diǎn)是它們的比環(huán)氧樹(shù)脂(對(duì)于合成物的e_r～6而不是對(duì)于環(huán)氧樹(shù)脂的e_r～3,5)更高的介電常數(shù)e_r(相對(duì)電容率)。

像對(duì)于第一實(shí)施方式一樣，在圖6a和6b中所示的變形中，延伸部分35、45每個(gè)呈現(xiàn)較大厚度的部分，該部分在蓋51、52被銅焊到圓柱體3、4上的密封區(qū)域7附近形成凸起33、43。

以類(lèi)似的方式，在金屬蓋51、52和圓柱體3、4的延伸部分35、45之間的間隙可被填充有例如上面關(guān)于第一實(shí)施方式所述的適當(dāng)?shù)奶畛錁?shù)脂。

因此，使用這個(gè)第二實(shí)施方式，不修改現(xiàn)有技術(shù)真空斷續(xù)器的已有設(shè)計(jì)配備現(xiàn)有技術(shù)真空斷續(xù)器是有可能的，而先前現(xiàn)有技術(shù)真空斷續(xù)器必須被封裝以確保外部介電性能。

本發(fā)明呈現(xiàn)下面的優(yōu)點(diǎn)：

·真空斷續(xù)器的外部絕緣和介電性能提高了，而不需要對(duì)它的標(biāo)準(zhǔn)公知的設(shè)計(jì)做出大改變；特別是不需要修改真空斷續(xù)器的內(nèi)部尺寸和設(shè)置。

·不需要將真空斷續(xù)器密封在外部封裝介質(zhì)如SF₆、油或加壓空氣中，封裝會(huì)導(dǎo)致笨重的設(shè)備且對(duì)戶外使用是不實(shí)際的；

·不需要使用固態(tài)絕緣體進(jìn)行整體或部分的額外封裝，固態(tài)絕緣體如環(huán)氧樹(shù)脂、硅橡膠或在嚴(yán)酷的大氣條件中不很好地老化的任何其它適當(dāng)?shù)木酆衔铮?/p>

·陶瓷部件提供良好的絕緣并具有對(duì)環(huán)境條件、特別是對(duì)臭氧形成的良好抵抗性，確保整體斷續(xù)器的長(zhǎng)壽命。

上面的實(shí)施方式以示例進(jìn)行了描述。在本發(fā)明中的一些修改或變形被解釋為是在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。