专利名称：在高压或中压灭弧室的两容积之间排放介质气体的减压阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种减压阀。本发明特别应用于高压或中压灭弧室(interrupting chamber)，其中的介质气体 通过阀排放。
背景技术：
在高压或中压断路器(circuit-breaker)的领域中，在断开电流时广泛使用减压 阀来排放同一腔室的不同容积之间的介质气体。可提及很多专利申请，例如本申请人的专利申请EP 2045827，其描述了用于双压 缩容积室(double compression volume chamber)的多个减压阀的操作。所述阀122中的一个是结合进操作管108中的单向阀，其功能是仅在第二压力室 120内的压力比第一压力室106 (灭弧压气室，arc extinction pufferchamber)内的压力 高时才打开。所述阀中的另一个是充气阀126，其在接通断路器之后使用以当腔室100回到 封闭配置时容许气体进入第二压力室120。无论哪一种实施方式(封闭构件材料、封闭构件形状、封闭构件和封闭构件座的 相关机械配置)，高压或中压灭弧室的减压阀除了提供将介质气体从一个容积排放到另一 容积的主要功能外，还必须理想地提供下列功能在对至少压气室(puffer volume)充气的过程中，引起最小压头损失；如果装配有减压阀的断路器暴露于低温条件下，典型地低至TO = -50°C，保留有 效性；对打开和封闭具有高度响应性，即在减压阀上出现介质气体压差时能够瞬时地打 开和封闭。当前，用于排放高压或中压灭弧室内的绝缘气体的减压阀可仅分类成两类具有 弹性封闭构件的阀和具有金属封闭构件的阀。 这两类阀各自具有其优点和缺点。弹性封闭构件呈自由地安装于通道内的垫圈形式。它的基本优点是在充气过程中 它不引起高压头损失，以及它对打开和封闭响应迅速。它的主要缺点是如果装配了该弹性 封闭构件的断路器暴露于低温，则弹性封闭构件就会失去其挠性。在低温时，这种弹性封闭构件不一定提供密封性，这具有操作危险性。金属封闭构件可采用各种形式。金属封闭构件可采用自由地安装在通道内的垫圈的形式。它的基本优点是无论何 种温度条件、即使在严苛温度条件下，它都能以气密性方式打开和封闭。它的主要缺点是它具有相对较大的重量以及金属封闭构件引起高压头损失，这是 因为当打开时它部分地阻挡绝缘气体的流动截面。高压头损失对压气室的有效充气是有害的。金属封闭构件也可采用垫圈或板的形式，垫圈或板由一个或多个弹簧保持压靠于敞开通道，垫圈或板压靠于上述通道的力借助于上述弹簧校准。弹簧可绕销或销子安装用于移动封闭构件。那些复位弹簧的优点是它们使封闭构件对封闭或打开响应更加迅速，换言之，它 们提高了封闭速度。它们主要的缺点是腔室内除了容纳封闭构件的必需行程外，还需要有 用于销或销子以及弹簧的空间，以及因此还有它们增加的复杂性和成本，这是由于很多附 加组件所致。虽然现在很少使用，另一类型的金属封闭构件是球封闭构件，其中，金属球自由地 安装在敞开通道内。球封闭构件的主要缺点是球的质量、它产生的不完美密封、它的总尺寸、以及实施 困难。本发明的目的是提出一种新颖的减压阀，其不仅保留用于在高压或中压断路器的 腔室的两个容积之间排放介质气体的现有减压阀的所有优点，而且减弱了它们的缺点。
发明内容
为此，本发明提供一种用于在高压或中压灭弧室的两个容积之间排放介质气体的 减压阀，减压阀包括本体，其包括至少一个敞开通道，敞开通道的一个端部限定有封闭构 件座；至少一个止挡构件，其附接到本体；以及作为封闭构件的至少一个挠性金属片，其插 入在封闭构件座和止挡构件之间，并具有一个固定到本体的端部，金属片的金属适于承受 高达Tl ^ 2500°C的高温，当来自敞开通道的气体比位于止挡构件一侧的气体的压力高时， 金属片的挠性容许金属片在从TO到Tl的温度范围内变形，其中TO -50°C，并且金属片在 其弹性极限内从金属片压靠于封闭构件座的封闭位置变形到金属片紧密配合于止挡构件 的完全打开位置，在金属片的完全打开位置，所述敞开通道开放，金属片的挠性能够使金属 片在没有任何过压力时从其完全打开位置恢复到其封闭位置。换言之，根据本发明，封闭构件是挠性金属片，通过金属片的弹性变形而实现了打 开。止挡构件防止金属片达到其弹性极限这就确保了与配备有止挡构件的断路器的 操作循环相适应的长使用寿命。封闭构件使用金属，防止了温度变化妨碍金属片的弹性变形，并能够使金属片保 留其密封效应。金属片所具有的挠性能够使排放介质气体所通过的敞开通道完全不受阻碍，并因 此在此处不引起任何压头损失。与现有技术不同，不再有任何需要使用封闭构件校准弹簧的场合，这是因为封闭 时的响应时间(在若干个微妙的数量级上)是源于夹持金属片的基部而产生的本身弯矩所 固有的。本发明的减压阀完美地适用于高压灭弧室，这是因为它在高达100巴的压力下 从_50°C到2500°C都有效地操作，并具有高达10，000打开/封闭循环的使用寿命。在第一实施方式中，本体是圆筒体，并且包括多个敞开通道，敞开通道在本体的圆 筒形周缘处分布，并各自限定有封闭构件座，减压阀包括多个固定到本体的止挡构件和作 为封闭构件的单个环形金属片，金属片的一个端部固定到本体，并且金属片包括多个各自插入封闭构件座和止挡构件之间的挠性区段。该第一实施方式的优点是它容易实施，并具有较短的组装时间。在该第一实施方式的变型中，环形金属片包括指示部分，指示部分能够成角度地 指明组件上的各区段，以面对封闭构件座之一。在第二实施方式中，本体是圆筒体，并且包括多个敞开通道，敞开通道在本体的圆 筒形周缘处分布，并各自限定有封闭构件座，减压阀包括多个固定到本体的止挡构件和作 为封闭构件的多个挠性金属片，多个挠性金属片各自插入封闭构件座和止挡构件之间，并 且各自具有一个固定到本体的端部。该第二实施方式的优点是其在不对称压气(在不同通道之间压气流量的不均勻 分布)情况下具有提高的效率以及降低的成本，这是因为部件的设计更加简单并且完全相 同。敞开通道优选地彼此相同，止挡构件优选地彼此相同，且金属片优选地彼此相同。为了使金属片产生挠性，可以在金属片的不面对封闭构件座的部分内设置具有适 当尺寸的孔。在一些构造中，例如，当封闭构件座为金属制成的从而封闭构件座和金属片之间 的密封不完美时，则如果金属片与弹性材料片一起组成挠性双材料组件，在金属片的封闭 位置弹性材料片阻挡与封闭构件座直接接触，是较为有利的。替代地，弹性材料密封件可以插入绕封闭构件座在本体内形成的沟槽内，金属片 在其封闭位置与弹性材料密封件直接接触。关于这些实施方式，本领域技术人员知晓弹性体在低温(或甚至极低温)时不 失去其特性。用于与金属片或密封件组成双材料组件的弹性体有利地是EPDM(Ethylene Propylene Diene Monomer，三元乙丙橡胶)类型的，优选地为利用过氧化物硫化过的。本发明也涉及一种自动气动压气类型的灭弧室，其包括如上所述的至少一个减压 阀。在专利申请EP 1863054中公开一种自动气动压气室。本发明还涉及一种自动压气类型的灭弧室，其包括如上所述的至少一个减压阀。例如，在专利申请FR 2821482以及在上面引用的专利申请EP 2045827中公开了
一种自动压气室。本发明最后涉及一种高压断路器，用于大于52千伏(KV)的高压，更特别地用于大 于170千伏的高压，其包括设置有如上所述的减压阀的灭弧室。
在阅读了参照附图以示例性而非限制性示例给出的以下详述之后，将更清楚本发 明的其它优点和特征，附图中图1和IA分别是本发明的减压阀的第一实施方式的主视图和纵向剖视图，其中减 压阀的封闭构件处于封闭位置；图2和2A分别是图1和图IA的第一实施方式的主视图和纵向剖视图，其中封闭 构件处于完全打开位置；图3是本发明的封闭构件的主视图；图4和4A分别是本发明的减压阀的第二实施方式的主视图和纵向剖视图，其中减压阀的封闭构件处于封闭位置；图5和5A分别是图4和图4A的第二实施方式的主视图和纵向剖视图，其中封闭 构件处于完全打开位置；图6和6A分别是本发明的减压阀的变型的主视图和纵向剖视图；图7和7A分别是本发明的减压阀的第一实施方式的变型的主视图和纵向剖视图， 其中封闭构件处于封闭位置；图8和8A分别是图7和7A的第一实施方式的变型的主视图和纵向剖视图，其中 封闭构件处于部分打开位置；以及图9是装配有本发明的减压阀的高压断路器的灭弧室的部分纵向剖视示意图。
具体实施例方式本发明的减压阀包括具有圆筒形截面的本体1，本体1在高压或中压灭弧室内将 第一气体容积Vl和第二气体容积V2分开。更精确地讲，本体1包括中心孔10，中心孔10将被装配于中空操作管T上并绕中 空操作管T紧固，中空操作管T紧固到腔室的移动电弧触头Cl，如图1所示。本发明的减压 阀v. C的作用在于，如果操作管T通过静止鼓风机活塞(blower piston) P的作用导致容积 Vl内的压力上升，则将介质气体从容积Vl排放到容积V2。在图9所示的腔室内，另一触头 C2被固定。阀的封闭构件由挠性金属片2构成，金属片2设置于封闭构件座11和止挡构件3 之间。封闭构件座11限定在敞开通道12的端部处，敞开通道12形成于阀本体1内，并 且气体从容积Vl流动通过敞开通道12。在所示的所有实施方式中，各个金属片2,2. 1、2. 2、2. 3、2. 4、2. 5、2. 6均安装在止 挡构件3和阀本体1之间，并通过夹持金属片而被紧固。金属片由绕本体1紧固的——优选 地通过螺旋拧紧的——锁定汽缸4来夹紧。换言之，各个金属片2、2. 1、2.2、2.3、2.4、2.5、 2. 6通过其基部被夹紧在阀座11附近而安装。如果第一容积Vl和第二容积V2之间不存在 压差，则金属片2以气密方式压靠于封闭构件座11 (图1、1A ；图4、4A ；图6 ；图7、7A)。根 据条件，通过以下方式可产生气密性压靠接合·通过金属片2和阀本体1之间的直接接触(图1、1A ；图4、4A)；·通过如下两种方式，即或者通过金属片2和插入绕封闭构件座11形成于本体1 内的沟槽50内的弹性材料密封件5之间的直接接触(图6和6A)，然后金属片2在其封闭 位置与密封件5直接接触；或者通过与金属片2 —起组成挠性双材料组件的弹性材料片6 与阀本体之间的直接接触(图7和7A)，然后在封闭位置弹性片6阻挡与封闭构件座11的 直接接触。在挠性双材料变型中，金属片2作用为封闭复位弹簧，并因此促使封闭构件回到 其与封闭构件座11接触的封闭位置。可根据高压或中压断路器的使用条件进行选择。例如，如果金属片2和阀本体1 之间的金属与金属直接接触不足以在极低温下(典型地低至TO -50°c)使用断路器时提 供介质气体密封，则可利用由弹性体制成的、优选地由利用过氧化物硫化过的EPDM制成的密封件5或弹性材料片6。一旦第一容积Vl处于比第二容积V2高的压力下，例如当压缩绝缘气体以提供熄 灭由断路器产生的电弧过程中的压气时，在金属片2的弹性极限内，金属片2就从其压靠封 闭构件座11的封闭位置变形到其紧密配合于止挡构件3的完全打开位置(图2、2A ；图5、 5A)。在该完全打开位置，由于已变形的金属片2所具有的曲率，敞开通道12完全不受 阻碍。换言之，在打开封闭构件时，由金属片2占据的空间不引起任何压头损失。当第二容积V2内的气体压力上升、并且第一容积Vl内的压力因此不高于第二容 积V2内的压力时，金属片封闭，并构成两个容积Vl和V2之间的气密性隔离。金属片2的金属典型地适于承受高达Tl ^ 2500°C的高温。金属片2有利地由蓝 皮钢带(blued steel strip)制造。各金属片的挠性典型地适于能够使它在从TO到Tl的温度范围内变形，其中 TO ^ -500C，且 Tl 25000C。在图1至3和图7至8A所示的实施方式中，本体是圆筒体，并包括多个敞开通道 12，这些敞开通道12分布在本体1的圆筒形周缘13上，并且各自限定有封闭构件座。阀包 括六个固定到本体的止挡构件3。在此，封闭构件组成单个环形金属片2(图3)。这种金属 片2包括六个相同的挠性区段21。所有区段21各自插入封闭构件座11和止挡构件3之 间。所有区段21以相同方式变形，并且在其完全打开位置(图2和2A)各自紧密配合于相 应止挡构件3的轮廓，在完全打开位置，相应的敞开通道12完全不受阻碍。如图3所示，金属片2包括用于在敞开通道12前方成角度地指明各区段21的部 分22。金属片2的挠性以及因此的打开扭矩可通过金属片的位于铰接部分区域内的部 段S进行调整(图3)。因此部段S的尺寸、换言之即孔23的尺寸，可根据容积Vl内的气体 压力相对于容积V2内的气体压力进行选择。明显地，金属片2的选定材料和尺寸也必须根 据打开和封闭时所需的金属片2的变形来确定。在图4至5A所示的实施方式中，本体1是圆筒体13，并且包括多个敞开通道12， 这些敞开通道12分布在本体的圆筒形周缘13上，并且各自限定有封闭构件座11。阀包括 六个固定到本体的止挡构件，以及作为封闭构件的多个挠性金属片2. 1,2. 2,2. 3,2. 4,2. 5、 2. 6，这些金属片各自插入封闭构件座11和止挡构件3之间。所有金属片2. 1、2.2、2.3、2.4、 2. 5,2. 6以相同方式变形，并且在其完全打开位置(图5和5A)各自紧密配合于相应止挡构 件3的轮廓，在完全打开位置，相应的敞开通道12完全不受阻碍。在此，敞开通道12彼此相同，止挡构件3彼此相同，且金属片2彼此相同。在如图8和8A所示的其部分打开位置，本发明的挠性双材料组件由彼此叠置的金 属片2和弹性体(利用过氧化物硫化过的EPDM)片6组成。上述本发明的减压阀有很多优点，如下紧凑小巧，当减压阀安装在高压或中压断路器的腔室内时，这是有利的；容易组装(阀本体上的金属片、止挡构件、锁定件)；低制造和组装成本；容积Vl和V2之间的较低压降，这是由于较低压头损失所致；
阀本体的较小质量，这是由于金属片的较小质量所致；对高压或中压断路器可能承受的极端温度的抗耐性；封闭构件对打开和封闭具有高度响应性，响应时间在若干个毫秒的量级上，这是 由于金属片的小惯性所致；操作高压或中压断路器时的降低的故障风险。
权利要求
一种用于在高压或中压灭弧室的两个容积(V1，V2)之间排放介质气体的减压阀，所述减压阀包括本体(1)，本体(1)包括至少一个敞开通道(12)，所述敞开通道(12)的一个端部限定有封闭构件座(11)；至少一个止挡构件(3)，止挡构件(3)附接到所述本体(1)；以及作为封闭构件的至少一个挠性金属片(2)，金属片(2)插入在所述封闭构件座(11)和所述止挡构件(3)之间，并具有一个固定到所述本体(1)的端部(20)，所述金属片的金属适于承受高达T1≈2500℃的高温，当来自所述敞开通道(V1，12)的气体比位于所述止挡构件(3)一侧(V2)的气体的压力高时，所述金属片的挠性容许金属片在从T0到T1的温度范围内变形，其中T0≈ 50℃，并且所述金属片(2)在其弹性极限内从金属片压靠于所述封闭构件座(11)的封闭位置变形到金属片紧密配合于所述止挡构件(3)的完全打开位置，在所述金属片(2)的完全打开位置，所述敞开通道(12)开放，所述金属片(2)的挠性能够使所述金属片(2)在没有任何过压力时从其完全打开位置恢复到其封闭位置。
2.如权利要求1所述的减压阀，其中所述本体(1)是圆筒体，并且包括多个敞开通道(12)，所述敞开通道(12)分布在所述 本体⑴的圆筒形周缘(13)，并各自限定有封闭构件座(11)，所述减压阀包括多个固定到所述本体(1)的止挡构件(3)和作为封闭构件的单个环形 金属片(2)，所述金属片(2)的一个端部(20)固定到所述本体(1)，并且所述金属片(2)包 括多个各自插入在所述封闭构件座(11)和所述止挡构件⑶之间的挠性区段(21)。
3.如权利要求2所述的减压阀，其中，所述环形金属片(2)包括指示部分(22)，所述指 示部分(22)能够成角度地指明组件上的各区段(21)，以面对所述封闭构件座(11)之一。
4.如权利要求1所述的减压阀，其中所述本体(1)是圆筒体，并且包括多个敞开通道(12)，所述敞开通道(12)分布在所述 本体⑴的圆筒形周缘(13)，并各自限定有封闭构件座(11)，所述减压阀包括多个固定到所述本体(1)的止挡构件(3)和作为封闭构件的多个挠性 金属片(2. 1,2. 2,2. 3,2. 4,2. 5,2. 6)，所述多个挠性金属片(2. 1,2. 2,2. 3,2. 4,2. 5,2. 6) 各自插入在封闭构件座(11)和止挡构件(3)之间，并且各自具有一个固定到所述本体(1) 的端部(20. 1,20. 2,20. 3,20. 4,20. 5,20. 6)。
5.如权利要求4所述的减压阀，其中所述敞开通道(12)彼此相同；所述止挡构件(3)彼此相同；以及所述金属片(2. 1,2. 2,2. 3,2. 4,2. 5,2. 6)彼此相同。
6.如权利要求1所述的减压阀，其中，所述金属片(2)的不面对所述封闭构件座(11) 的部分设置有孔(23)，所述孔(23)的尺寸被选定为能产生所述金属片(2)的挠性。
7.如权利要求1所述的减压阀，其中，所述金属片(2)与弹性材料片(6)—起组成挠 性双材料组件，在所述金属片(2)的封闭位置，所述弹性材料片(6)阻挡与所述封闭构件座 (11)直接接触。
8.如权利要求1所述的减压阀，其中，弹性材料密封件(5)插入绕所述封闭构件座 (11)在所述本体⑴内形成的沟槽内，所述金属片⑵在其封闭位置与所述弹性材料密封件(5)直接接触。
9.如权利要求7或8所述的减压阀，其中所述弹性材料片(6)或所述密封件(5)的弹 性材料是EPDM，优选地是利用过氧化物硫化过的EPDM。
10.一种自动气动压气类型的灭弧室，包括如权利要求1所述的至少一个减压阀。
11.一种自动压气类型的灭弧室，包括如权利要求1所述的至少一个减压阀。
12.—种高压断路器，用于大于52千伏的高压，更特别地用于大于170千伏的高压，其 包括配备有如权利要求1所述的减压阀的灭弧室。
全文摘要
本发明涉及一种用于在高压或中压灭弧室的两个容积(V1，V2)之间排放介质气体的新颖减压阀。根据本发明，提供用作封闭构件并且固定到本体的挠性金属片(2)，因此封闭构件通过挠性金属片在其弹性极限内的变形而从封闭位置(图1)打开到完全打开位置，在封闭位置，金属片压靠于形成在本体(1)内的封闭构件座(11)，在完全打开位置，金属片紧密配合于固定到阀本体的止挡构件(3)，在该完全打开位置，用于气体的敞开通道(12)开放(图1A)，并且金属片由于其挠性而可以从其完全打开位置恢复到其封闭位置。
文档编号F16K17/04GK101936415SQ20101021090
公开日2011年1月5日 申请日期2010年6月28日 优先权日2009年6月29日
发明者沃尔夫冈·格里斯哈伯, 罗杰·勒德吕, 西里尔·格雷戈尔 申请人:阿海珐输配电公司