專利名稱：步進(jìn)開關(guān)的膨脹箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用絕緣液體填充的步進(jìn)開關(guān)和用于容納由于受熱而引起 的該絕緣液體體積變化的裝置。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)開關(guān)箱的密封并因此而明顯降低開關(guān)油的老化。另外采用 本發(fā)明的裝置還可以取消空氣干燥器、外部膨脹箱和從屬的管道。此外本發(fā)明 還解決了在從密封開關(guān)到膨脹箱的管道中氣體收集的問題。
背景技術(shù)：
壓。在運(yùn)行過程中由于過渡電阻的加熱、變壓器的圍繞開關(guān)和其箱體的絕緣及 冷卻介質(zhì)的散熱以及其他影響導(dǎo)致明顯的溫度波動。這導(dǎo)致步進(jìn)開關(guān)的絕緣液 體溫度顯著變化。另外由于開關(guān)電弧和/或過渡電阻的加熱導(dǎo)致絕緣液體的受熱 分解以及由此導(dǎo)致氣體的形成。該氣體基于其較小的密度而上升并且必須借助 適當(dāng)?shù)拇胧┡懦?。在現(xiàn)有技術(shù)中采用在變壓器上安裝膨脹箱，該膨脹箱通過傾斜的管道與開 關(guān)相連。通過該管道不僅實(shí)現(xiàn)在受熱引起體積變化時(shí)使絕緣液體流動，而且達(dá) 到輸出氣體的目的。已知，對于變壓器和開關(guān)采用一個共同的膨脹箱，但是同時(shí)不導(dǎo)致絕緣液體混合。因此目前主要采用兩腔室膨脹箱。這樣的膨脹箱例如已記載在DE 19527763C2中。這種膨脹箱的缺點(diǎn)是，油面與外部空氣接觸，這就需要采用所 謂的空氣干燥器。在該空氣干燥器中空氣通過干燥劑導(dǎo)引并在那里被干燥。在 這種情況下是利用干燥劑的吸收能力(吸濕性)并必須定期更新干燥劑。周期 性的必要的視覺觀察和定期更換干燥劑、尤其是在空氣濕度高的地區(qū)意味著顯 著的成本因素(建議的維護(hù)間隔3個月)。此外這種空氣干燥器不能提供通過 絕緣液體防止吸收濕度和氧氣的可靠密封性，尤其是在變壓器快速冷卻時(shí)。在DE10010737A1中公開了一種密封變壓器，該變壓器為了體積補(bǔ)償而設(shè)有可膨脹的散熱器。采用這種用于補(bǔ)償體積膨脹的散熱器需要可觀的成本花費(fèi) 以及在從開關(guān)箱排出氣體方面也存在問題。對于變壓器的絕緣液體膨脹方面而 言已知一些膨脹箱，其在主腔室內(nèi)采用薄膜將絕緣液體與周圍空氣分隔開。在DE3206368中記載了 一種這樣的膨脹箱。這些膨脹箱盡管提供了將絕緣液體與 周圍空氣可靠隔絕的密封性，但是還是需要空氣干燥器，這又牽扯到上面已闡 述的缺點(diǎn)。另外與周圍空氣的接觸導(dǎo)致所述薄膜老化以及因此導(dǎo)致技術(shù)上的不 安全性。在DE10224074A1中記載了 一種通入到步進(jìn)開關(guān)中的管道的布設(shè)結(jié)構(gòu)，該 管道采用迷宮系統(tǒng)以避免氣體向膨脹箱流動。但是該系統(tǒng)既達(dá)不到密封該開關(guān)， 也不能完全防止氣體進(jìn)入該管道內(nèi)。通向油膨脹箱的這種昂貴的管道結(jié)構(gòu)仍是 必需的。另外由DE3504916C2已知一種直接安裝在步進(jìn)開關(guān)頭上的膨脹箱。該方 案同樣需要空氣干燥器，這導(dǎo)致本文開頭所述的公知缺點(diǎn)。因此也不可能達(dá)到 密封性。由W098/54498已知一種用于減壓閥的罩蓋以及在DE10312177中記載了 將罩蓋集成到減壓閥內(nèi)的組合。這兩個方案都存在重大的操作問題并需要大的 空間。發(fā)明內(nèi)容下面所描述的發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)在開關(guān)工作時(shí)在避免上述缺點(diǎn)的同時(shí)補(bǔ)償絕 緣液體體積的變化。本發(fā)明采用波紋管/補(bǔ)償器來容納開關(guān)的絕緣液體由于受熱而引起的體積 變化。按照本發(fā)明，該補(bǔ)償裝置在沒有附加管道的情況下構(gòu)成結(jié)構(gòu)緊湊的部件 并直接安裝在開關(guān)上。膨脹箱的形狀最大程度地與步進(jìn)開關(guān)頭的外形相適配， 從而保持較小的空間需求量。因此膨脹箱與開關(guān)構(gòu)成一個單元并在運(yùn)輸時(shí)擴(kuò)裝。 省去了在建立變壓器時(shí)費(fèi)事地裝配膨脹箱和管道。對于體積補(bǔ)償過程在波紋管和/或補(bǔ)償器中僅利用伸展?fàn)顟B(tài)與壓縮狀態(tài)之 間的體積差。不可利用在壓縮狀態(tài)下的基本體積。按照本發(fā)明，將該不可利用 的體積通過安裝的碗形或盆形嵌裝件限制到最小程度。在本發(fā)明的一種特別的 實(shí)施方式中將該盆形件構(gòu)造成，形成一個空腔，用于容納或安裝必要的保護(hù)裝 置和監(jiān)控技術(shù)裝置在本發(fā)明的一項(xiàng)特別的設(shè)計(jì)中，將該盆形件構(gòu)造成，其用作保護(hù)、監(jiān)控和 調(diào)節(jié)裝置的罩蓋和護(hù)蓋。在本發(fā)明的另一項(xiàng)實(shí)施方式中，將盆形件構(gòu)造成用作 減壓閥的罩蓋和濺射防護(hù)裝置。該盆形件在發(fā)生故障時(shí)負(fù)責(zé)攔截和排出熱的油、、六通過這種按照本發(fā)明的裝置使補(bǔ)償體成為開關(guān)的組成部分。取消了附加的 外部組件并使整個變壓器得以簡化。通過取消？ I發(fā)問題的組件排除了氣體在管 道內(nèi)積存的問題和在絕緣液體溫度變化時(shí)阻礙油流動的問題。通過本發(fā)明的體積補(bǔ)償裝置的結(jié)構(gòu)可以達(dá)到使開關(guān)的絕緣液體與大氣/周 圍空氣徹底隔絕。防止了絕緣液體吸收濕度和氧氣。避免了由于濕度影響絕緣 液體的絕電強(qiáng)度以及明顯降低了絕緣液體的老化?？梢匀∠獠康呐蛎浵?、空 氣干燥器以及從屬的管道?？梢允÷远ㄆ跈z查空氣干燥器內(nèi)的干燥劑的狀態(tài)并 且由于取消定期更換干燥劑的高成本而因此節(jié)約了費(fèi)用。避免由于耗費(fèi)干燥劑 而造成環(huán)境污染以及垃圾處理等問題。在本發(fā)明的一項(xiàng)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述開關(guān)裝有排氣閥(V3)?？梢詫⒃?排氣閥相宜地設(shè)計(jì)和控制為，使得它在氣壓較小時(shí)響應(yīng)，而不是依靠絕緣液體。 這一點(diǎn)有利地通過借助于浮標(biāo)(SW)控制排氣閥實(shí)現(xiàn)。由此可以持續(xù)地抽氣。一種與液位無關(guān)的減壓裝置與一種在微小過壓時(shí)就已經(jīng)響應(yīng)的與液位有關(guān)的減 壓裝置的組合可以實(shí)現(xiàn)在連續(xù)排出本身形成的氣體時(shí)可靠地防止開關(guān)箱破裂。 另外通過采用多壁的波紋管可達(dá)到充分的防破裂安全性，另外這種設(shè)計(jì)可曲)。該導(dǎo)向管同樣用于接受在運(yùn)輸變壓器時(shí)出現(xiàn)的橫向加速力。用于減壓閥的 壓力波傳導(dǎo)裝置用作波紋管的導(dǎo)向管。該壓力波傳導(dǎo)裝置構(gòu)造為，使得不僅在 補(bǔ)償器伸展時(shí)而且補(bǔ)償器壓縮時(shí)都確?？煽康貍鲗?dǎo)壓力波。補(bǔ)償器的可運(yùn)動的 基本元件是金屬波紋管，它基于其環(huán)形環(huán)繞的波形而具有軸向運(yùn)動性，這種軸 向運(yùn)動性在應(yīng)用于按照本發(fā)明的膨脹箱中時(shí)用于補(bǔ)償步進(jìn)開關(guān)的絕緣液體由于 受熱而引起的體積變化。該波紋管由處于徑向的波形側(cè)面的可彎曲性獲得其運(yùn) 動性。在此對于所描述的用途基于在足夠大的壓力強(qiáng)度下大的運(yùn)動特性而優(yōu)先 考慮里拉形(lyra仿rmig)波形。在另一種特別的實(shí)施方式中，所述補(bǔ)償體設(shè)有彈性元件，以便達(dá)到預(yù)定的 壓力間隙。這些彈性元件也可以通過補(bǔ)償器本身的主體構(gòu)成。在另一項(xiàng)特別的設(shè)計(jì)中，補(bǔ)償裝置裝有沿一個方向或者也可以沿兩個方向 的體積限制裝置。由此例如可以在開關(guān)箱體內(nèi)實(shí)現(xiàn)滿足特殊要求的壓力間隙。 該限制裝置同樣可以通過對補(bǔ)償元件的行程限制或者通過具有不同彈性常數(shù)的 腔室的多件式補(bǔ)償裝置實(shí)現(xiàn)。
具體實(shí)施方式
下面借助具體實(shí)施例詳細(xì)闡述本發(fā)明。

圖1示出了具有開關(guān)頭SK的開關(guān)S，其安置在變壓器的罩蓋TD上。開關(guān) S內(nèi)部的空間填充有絕緣液體。因?yàn)樵撻_關(guān)S的外殼是密封的，因此在開關(guān)的 絕緣液體加熱時(shí)導(dǎo)致開關(guān)內(nèi)的內(nèi)部壓力升高。這種壓力升高促使補(bǔ)償器K延伸。 通過油受熱分解產(chǎn)生的氣體上升并通過圓柱形的管件R1被導(dǎo)向監(jiān)控裝置D1。兩個管段R1中的一個安置在補(bǔ)償器的可運(yùn)動的端板上。這些管件構(gòu)造成， 使它們在補(bǔ)償器處于各種位置時(shí)都保證可靠地將壓力波向減壓閥Dl傳導(dǎo)。高 度尺寸設(shè)計(jì)成，使得補(bǔ)償器充分利用其全部的運(yùn)動性并保證油可靠地在開關(guān)與 膨脹箱之間流動。在此由管件R1構(gòu)成的壓力波通道的橫截面相對于減壓閥Dl 而言設(shè)計(jì)得這樣大，即，使得能夠無阻礙地向減壓閥傳導(dǎo)壓力波。將在膨脹箱 內(nèi)在本實(shí)施例中通過兩個管件或?qū)蚣?Rl+R2)之間的間隙構(gòu)成的油通道構(gòu) 造成，其對于緩慢延伸的由受熱引起的體積波動提供足夠的油流，但是對于故 障狀態(tài)下的爆發(fā)性的體積增大具有這樣的一種抑制作用，即，使得壓力波不會 傳導(dǎo)到波紋管上，而是在管件R1內(nèi)部向減壓閥D1傳導(dǎo)。圖2示出了具有膨脹箱的本發(fā)明的步進(jìn)開關(guān)S,其中常用于步進(jìn)開關(guān)的保 護(hù)繼電器D2通過管道R2與該開關(guān)S的內(nèi)腔相連。圖3示出了所述開關(guān)膨脹箱的一個實(shí)施例，其中將作為負(fù)補(bǔ)償器的波紋管 K裝入到該圓柱形的膨脹箱內(nèi)。波紋管的軸向運(yùn)動達(dá)到調(diào)整體積的作用。在此 膨脹箱P2的可移動的內(nèi)蓋板和所述波紋管K構(gòu)成一個空腔，該空腔用于安裝 開關(guān)的監(jiān)控裝置。將蓋板P2的運(yùn)動用于在顯示裝置(AV)上顯示油體積或者 與其相應(yīng)的步進(jìn)開關(guān)的絕緣液體的溫度。圖4示出了所述開關(guān)膨脹箱的一個實(shí)施例，其中作為正補(bǔ)償器的波紋管K 補(bǔ)償該步進(jìn)開關(guān)的絕緣液體的體積變化。在由波紋管構(gòu)成的膨脹箱中有一個固 定的盆形內(nèi)圓柱體T,該圓柱體包圍步進(jìn)開關(guān)的監(jiān)控裝置。該盆形的內(nèi)圓柱體 T優(yōu)選最大程度地與波紋管在壓縮狀態(tài)下的形狀相適配。在本實(shí)施例中該內(nèi)圓柱體同時(shí)還用作被該圓柱體包圍的減壓閥Dl的油攔截蓋和濺射防護(hù)裝置。圖5示出了具有密封殼體4的作為電氣部件的變壓器，該殼體內(nèi)填充有絕 緣液體5。殼體通過管道與雙浮子繼電器Bl和膨脹箱Kl相連。在該膨脹箱 Kl內(nèi)安裝將絕緣液體與氣體分隔開的薄膜。該氣腔通過管道R7裝設(shè)有其他用 于第二個氣墊K2的腔室，這些腔室布設(shè)成，使得實(shí)現(xiàn)第二氣墊K2與變壓器內(nèi) 的絕緣液體5的溫度熱脫耦。
權(quán)利要求
1.一種電氣部件、尤其是步進(jìn)開關(guān)，其用絕緣液體填充并設(shè)有密封外殼，具有用于接受絕緣液體由于受熱而引起的體積變化的膨脹箱，其特征在于，利用波紋管的運(yùn)動來接受絕緣液體的體積變化，以及將補(bǔ)償裝置直接安裝在該電氣部件的頂部。
2. 如權(quán)利要求1所述的用于電開關(guān)的膨脹箱，其特征在于，通過在構(gòu)成 外壁的補(bǔ)償器內(nèi)的盆形內(nèi)圓柱體或通過在盆形外圓柱體內(nèi)布設(shè)負(fù)的內(nèi)補(bǔ)償器來 補(bǔ)償可利用的補(bǔ)償器體積差的補(bǔ)償裝置的油體積。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述膨脹箱的內(nèi)盆形件 或內(nèi)波紋管構(gòu)成一個空腔，在該空腔內(nèi)節(jié)約空間地安置開關(guān)所需要的監(jiān)控裝置 和附件。
4. 如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述膨脹箱的 內(nèi)圓柱體或波紋管包圍減壓閥或者構(gòu)成減壓閥的外殼。
5. 如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述補(bǔ)償裝置 設(shè)有彈性元件，以便達(dá)到預(yù)定的壓力間隙。
6. 如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述膨脹箱的 固定部分和運(yùn)動部分分別設(shè)有導(dǎo)向套筒并且這些導(dǎo)向套筒相互重疊。
7. 如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，采用多層補(bǔ)償器。
8. 如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，對于至少兩層的補(bǔ)償器在層 之間的空隙上連接泄漏監(jiān)控裝置。
9. 如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述開關(guān)設(shè)置 有用于檢測絕緣液體的填充狀態(tài)或檢測壓力的裝置。
10. 如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，該裝置用于分析由體積變化 引起的補(bǔ)償元件的變形和/或顯示開關(guān)油體積。
11. 如權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述開關(guān)(S) 裝有用于收集和排放本身所形成的氣體的裝置(V3 )。
12. 如權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，根據(jù)膨脹箱內(nèi)的油位控制 該裝置。
13. 如權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，借助于適當(dāng) 的制動裝置來限制所述^卜償器的最大膨脹量。
14. 如權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，利用一個加 重體的重力來產(chǎn)生用于所述補(bǔ)償器的復(fù)位力。
15. 如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，所述開關(guān)所需要的監(jiān)控裝 置和附件構(gòu)成用于所述補(bǔ)償器的復(fù)位力的加重體。
16. 如權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，用護(hù)蓋覆蓋 所述波紋管。
17. 如權(quán)利要求1至16中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，采用用受熱 時(shí)膨脹的絕緣介質(zhì)填充的電氣裝置。
18. 如權(quán)利要求1至17中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，為了接受絕 緣液體受熱引起的體積變化在所述波紋管內(nèi)部設(shè)有氣墊，將該氣墊布設(shè)成，使 得在所述開關(guān)的所有運(yùn)行狀態(tài)下絕緣液體均充滿到頂蓋，以及該氣墊通過薄膜 與絕緣液體分隔開，其中該薄膜不與大氣接觸并處于密封的開關(guān)內(nèi)。
19. 如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，所述氣墊的一些部分分布 在一些獨(dú)立的容器內(nèi)并通過密封的連接結(jié)構(gòu)與包含所述薄膜的容器相連。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用絕緣液體填充的步進(jìn)開關(guān)S和用于容納絕緣液體由于受熱而引起的體積變化的裝置。本發(fā)明采用波紋管/補(bǔ)償器K來容納開關(guān)絕緣液體的體積變化。按照本發(fā)明，該補(bǔ)償裝置在沒有附加管道的情況下構(gòu)成結(jié)構(gòu)緊湊的部件并直接安裝在開關(guān)上。按照本發(fā)明構(gòu)造的膨脹箱不僅能夠集成減壓裝置，而且能夠節(jié)省空間地安裝步進(jìn)開關(guān)的監(jiān)控裝置。
文檔編號H01F27/14GK101223612SQ200680025949
公開日2008年7月16日 申請日期2006年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月15日
發(fā)明者喬格·芬戴森 申請人:西門子公司