[发明专利]用于在真空断路器中使用的波纹管

说明书

技术领域

本发明总的涉及真空断路器，更具体地涉及在真空断路器的真空室内使用的波纹管。

背景技术

真空断路器在本领域广泛已知。真空断路器使用一组定位于真空室内的可分离的触头，以辅助可能在跳闸/断路事件期间分离的过程中在可分离的触头之间扩散的任意电弧迅速消灭。两个可分离的触头定位于真空室内，其中一个触头是可动的，另一个触头是固定的，可动触头与可压缩的波纹管连接，即使在可移动触头的移动过程中也能保持真空室的真空状态。这种真空断路器通常结合于在每个电极上都使用独立的真空断路器的真空电路断路器中。

虽然这种波纹管对于所需目的通常是有效的，但它们并不是没有限制。当可分离的触头从闭合状态分离时、或从打开状态闭合时，可动触头以很大的速度并由此以很高的能量运动，这意味着波纹管的一端迅速地加速，然后迅速地减速，同时波纹管的另一端保持固定。由于波纹管通常使用薄金属成形，这种波纹管有时会由于其不能承受在可分离的触头重复上万次的分离时发生的机械力而破裂。因此需要提供改进的波纹管以满足这些和其它需求。

发明内容

本发明提供了用于在真空断路器中使用的改进的波纹管，该包括沿中心轴线延伸的多个波纹，每个波纹包括旋圈/褶（convolution）单元和支承单元。每个旋圈单元具有沿中心轴线的旋圈长度和垂直于中心轴线的旋圈高度。在第一实施例中，不同波纹的旋圈高度在波纹管的两端之间增加。在一实施例中，波纹高度在两端之间逐步增加，在另一实施例中，旋圈高度阶段式增加。旋圈长度可以在波纹管的两端之间逐步或阶段式地改变。或者，旋圈高度可以在整个波纹管中保持不变，但旋圈长度可以改变。

在很大程度上限制了已知波纹管作为真空断路器在高强度应用中承受上万次开关操作的能力的是甚至在真空断路器的可动部分已经完全停止之后仍存在的旋圈的持续振荡。振荡初始来源于外部断路机构实施于弹性旋圈上的动能。为了减弱这种振荡，旋圈的重复的弹性变形循环产生了热。

然而，如果波纹管的很多旋圈具有相同的形状并因此具有共振频率，这种旋圈将以同步形式振荡，就像它们是单个构件。即，在这些旋圈内部和旋圈之间没有相对的打开和闭合。在这种情况下，这种已知波纹管中的振荡的减弱基本上仅出现在具有共同形状的旋圈和第一个或前两个端部旋圈之间的区域，该第一个或前两个端部旋圈如同固定在例如外部质量组件一样地刚性。这就是为什么这种已知波纹管可能会在任意一端的第一个或前两个旋圈处失效。

本发明所述方案旨在在同一个波纹管内提供具有不同形状的旋圈。这有利地促进了打开和闭合的相对运动，即，在波纹管的多数（如果不是全部的话）旋圈内部以及旋圈之间的弹性变形。

因此，本发明的一方面旨在提供用于在真空断路器的真空室内使用的改进的波纹管，并且提供这种改进的真空断路器。

本发明的另一方面旨在提供在真空断路器中使用的波纹管，在该波纹管中，在打开或闭合一组闭触头的事件/动作之后，波纹管内的振动被迅速地消散，并且减弱振荡的功能/任务跨越波纹管的多数（如果不是全部的话）旋圈分布。

本发明旨在改变波纹管的多数旋圈的自振频率。主要原则是阻止旋圈的同步运动，并适当地使消散振荡能量的任务跨越波纹管的多数旋圈分布。

本发明的这些和其它方面是通过用于在具有真空室的真空断路器中使用的改进的波纹管提供的。处于自由状态的波纹管基本上可被叙述为包括多个旋圈单元和多个支承单元，所述多个旋圈单元和所述多个支承单元交替地连接在一起，并关于穿过波纹管居中地延伸的轴线对称，每一对相邻的旋圈单元与位于该对旋圈单元之间的支承单元连接，并被该支承单元间隔开；每个旋圈单元具有沿所述轴线的旋圈长度和垂直于所述轴线的旋圈高度；每个支承单元具有沿所述轴线的间距；以及以下中的至少一个：至少第一旋圈单元的旋圈长度不同于邻近所述至少第一旋圈单元定位的另一旋圈单元的旋圈长度，至少第一支承单元的间距不同于邻近所述至少第一支承单元定位的另一支承单元的间距。

本发明的其它方面是通过用于具有真空室的真空断路器的改进的波纹管提供的。处于自由状态的波纹管基本上可被叙述为包括多个旋圈单元和多个支承单元，所述多个旋圈单元和所述多个支承单元交替地连接在一起，并关于穿过波纹管居中地延伸的轴线对称，每一对相邻的旋圈单元与介于该对旋圈单元之间的支承单元连接，并被该支承单元间隔开；每个旋圈单元具有沿所述轴线的旋圈长度和垂直于所述轴线的旋圈高度；位于或接近波纹管的第一端的第一旋圈单元的旋圈高度大于位于或接近波纹管的第二端的第二旋圈单元的旋圈高度。