技术领域
[0001] 本公开总体上涉及断路设备。特别地，提供了一种用于中断电流的断路设备。
相关背景技术
[0002] 断路设备在很多领域都很重要，诸如在配电系统中。
[0003] EP 3709325公开了一种管状断路设备形式的断路设备，该断路设备包括径向布置在导电外构件内部的导电内构件、以及径向布置在外构件与内构件之间的电绝缘或半导电的断路管。断路管将导电构件彼此分离并且挤压由导电构件彼此分离而导致生成的电弧。
[0004] 这种断路设备通常工作良好。然而，一段时间后，由于设备内元件的材料损失，电弧的挤压效应逐渐减弱。这可能导致电弧中断时间增加。最终可能会发生断路故障。
[0005] 因此需要一种改进的断路设备。
具体实施方式
[0074] 下面，将描述用于中断电流的断路设备。相同的附图标记将用于表示相同或相似的结构特征。
[0075] 图1示意性地表示被配置为中断电流的断路设备10的透视图。断路设备10可以用于AC和DC应用，例如在低压和中压范围内。
[0076] 该示例的断路设备10包括端部12和壁14，壁14提供其中布置有断路构件容纳结构的容积。断路构件容纳结构被设置用于容纳断路构件并且被形成为电绝缘材料本体。端部12、壁14和断路构件容纳结构一起形成灭弧室16。断路设备10还包括外电触头18和内电触头20。端部12中形成有多个轴向通风口22，并且壁14中形成有多个径向通风口24。
[0077] 图2表示在断路设备10中使用的电绝缘或半导电的断路构件26的横截面侧视图。断路构件26包括具有内表面32和外表面34的第一管状元件28，其中内表面32在管状元件的内部，而外表面34在管状元件的外部。此外，管状元件28以断路轴线25为中心。由此，断路构件26也与断路轴线25同心。内表面32也比外表面34更靠近断路轴线25。
[0078] 意图在于，当执行电流中断动作时，断路构件26以及由此还有第一管状元件28将沿着断路轴线25移动。
[0079] 第一管状元件28包括第一突出端30，该第一突出端30放置在垂直于断路轴线25的第一平面中。在操作中，第一突出端30是第一管状元件28的首先进入灭弧室的一部分。第一管状元件28包括第一绝缘材料和第二绝缘材料，其中第一绝缘材料相对于第二绝缘材料具有更高的耐磨性。第一绝缘材料与第二绝缘材料相比还可以具有更高的耐热性。
[0080] 由于第一绝缘材料与第二绝缘材料相比具有更高的耐磨性并且可能还具有更高的耐热性，因此它在磨损方面和可选地在温度方面更稳健。因此，它在材料侵蚀方面更稳健。第一绝缘材料可以是耐火材料，例如陶瓷，诸如氮化物(例如，BN、Si3N4)或氧化物(例如，Al2O3、SiO2)组中的陶瓷；或者硅酸盐，诸如硅酸钙或硅酸钠。作为替代，耐火材料可以是水泥，诸如波特兰水泥或氧化铝水泥。作为另一替代，耐火材料可以是粘合云母片。作为另一示例，耐火材料可以用如连续或短玻璃纤维等玻璃纤维进行增强。第二绝缘材料可以是聚合物，例如热固性或热塑性聚合物，诸如聚甲醛(POM)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺(PA)；和/或聚烯烃，诸如聚丙烯(PP)或聚甲基戊烯(PMP)；和/或另一种这样的聚合物。
[0081] 在图2所示的形式中，第一管状元件28包括具有第一绝缘材料的第一区域35和具有第二绝缘材料的第二区域36。第一区域35覆盖第一管状元件28的第一突出端30位于其中的第一部分，而第二区域36覆盖第一管状元件28的构成第一管状元件28的其余部分的第二部分。
[0082] 在这种情况下，第一区域35可以在外表面34上沿着断路轴线25在远离第一突出端30的方向上延伸第一长度。第一区域也可以在内表面32上沿着断路轴线25在远离第一突出端30的方向上延伸第二长度。第一长度也长于第二长度。然而，应当认识到，作为替代，第一长度可以短于第二长度。
[0083] 作为替代，整个第一管状元件由第二绝缘材料制成，第一绝缘材料作为涂层施加在该第二绝缘材料之上。在这种情况下，第一绝缘材料将因此覆盖整个第一管状元件。
[0084] 图3表示在断路设备10中使用的电绝缘或半导电的断路构件26的第二形式的横截面侧视图。断路构件26包括第一管状元件28以及第二管状元件37，其中第一管状元件28是内管状元件并且第二管状元件37是外管状元件。因此，元件28和37都形成为管，并且内管状元件28具有前面提到的内表面32和外表面34。外管状元件37具有相似的形状，并且因此具有内表面40和外表面42，其中内表面40在管状元件37的内部中，而外表面在管状元件37的外部上。外管状元件37的内表面40比外管状元件37的外表面42更靠近断路轴线25。管状元件28和37都可以具有圆形横截面并且可以以断路轴线25为中心并且与断路轴线25同心。由此，断路构件26的该第二形式也与断路轴线25同心。这里的意图也在于，当执行电流中断动作时，断路构件26以及由此还有管状元件28和37将沿着断路轴线25移动。
[0085] 如在第一形式中，内管状元件28包括在垂直于断路轴线25的第一平面中的第一突出端30。以类似的方式，外管状元件37包括第二突出端38，该第二突出端38放置在也垂直于断路轴线25的第二平面中。第二突出端38是外管状元件37的在从起始位置到突出位置移动时首先进入灭弧室14的部分。
[0086] 外管状元件37在内管状元件28的外表面34的接合区域44处接合到内管状元件28，其中接合区域44可以形成为外表面的围绕断路轴线25的圆柱形部分。从而，在内管状元件37与外管状元件28之间限定有圆形的凹部46。凹部46更具体地限定在外管状元件37的内表面40与内管状元件28的外表面34之间。
[0087] 第二突出端38相对于断路轴线25位于第一突出端30与接合区域44之间。具有第二突出端38的第二平面由此沿着断路轴线25放置在具有第一突出端30的第一平面与第三平面之间，在内管状元件28与外管状元件37之间的凹部46的底部位于该第三平面中。在本示例中，第二突出端38基本上位于第一突出端30与外管状元件37在其中接合到内管状元件28的区域之间的中间，即具有第二突出端的第二平面位于第一平面与第三平面之间的中间。第二平面与第一平面之间的距离因此与第二平面与第三平面之间的距离基本相同。
[0088] 内管状元件28还具有第一突出长度，该第一突出长度是第一突出端30与外管状元件36在其中接合到内管状元件28的区域44之间的长度，并且外管状元件37具有第二突出长度，该第二突出长度是第二突出端38与外管状元件37在其中接合到内管状元件28的区域44之间的长度。换言之，内管状元件28的第一突出长度是沿着断路轴线25在具有第一突出端30的第一平面与具有凹部46的底部的第三平面之间的长度，并且外管状元件37的第二突出长度是沿着断路轴线25在具有第二突出端38的第二平面与具有凹部46的底部的第三平面之间的长度。
[0089] 正如在第一变型中，内管状元件28包括第一绝缘材料和第二绝缘材料。此外，外管状元件37包括第三绝缘材料和第四绝缘材料，其中第三绝缘材料与第四绝缘材料相比具有更高的耐热性和耐磨性。作为示例，第三绝缘材料可以与第一绝缘材料相同并且因此可以是任何前述类型的耐火材料，而第四绝缘材料可以与第二绝缘材料相同并且可以是任何先前描述的类型的聚合物。
[0090] 在图4的示例中，内管状元件28包括具有第一绝缘材料的第一区域35和具有第二绝缘材料的第二区域36，其中第一区域35再次位于覆盖第一突出端30的内管状元件28的一部分中，第二区域36覆盖形成内管状元件28的其余部分的第二部分。同样在此，第一区域35在外表面34上沿着断路轴线25在远离第一突出端30的方向上延伸第一长度，并且在内表面32上沿着断路轴线25在远离第一突出端30的方向上延伸第二长度，其中第一长度长于第二长度。然而，应当认识到，这里，第一长度也可以短于第二长度。
[0091] 以类似的方式，外管状元件37包括具有第三绝缘材料的第三区域47和具有第四绝缘材料的第四区域48。第三区域47设置在覆盖第二突出端38的外管状元件37的第一部分中，而第四区域48设置在外管状元件37的构成外管状元件37的其余部分的第二部分中。
[0092] 在这种情况下，第三区域可以在外表面42上沿着断路轴线25在远离第二突出端38的方向上延伸第三长度，并且可以在内表面40上沿着断路轴线25在远离第二突出端38的方向上延伸第四长度，其中第三长度长于第四长度。这里，第四长度可以长于第三长度。
[0093] 同样在这种情况下，整个内管状元件由第二绝缘材料制成，第一绝缘材料作为涂层施加在该第二绝缘材料之上。在这种情况下，第一绝缘材料将因此覆盖整个第一管状元件。另外地或备选地可能的是，整个外管状元件由第四绝缘材料制成，第三绝缘材料作为涂层施加在该第四绝缘材料之上。在这种情况下，第三绝缘材料将因此覆盖整个第二管状元件，其中第一绝缘材料和第三绝缘材料可以相同并且第二绝缘材料和第四绝缘材料可以相同。
[0094] 图4表示根据第一实施例的断路设备的一部分的横截面侧视图，该断路设备包括灭弧室16、以及断路构件26的第一形式。在图中，断路构件26接近处于突出位置。灭弧室16可以填充有空气、气体或其他流体。
[0095] 灭弧室16中的、由壁14和端部12形成的断路构件容纳结构包括用于容纳第一管状元件28的第一腔体54。腔体54因此可以形成在电绝缘材料的本体中，其可以是聚合物，例如热固性或热塑性聚合物，诸如POM、PMMA、PI、PA、PP和/或PMP和/或另一种这样的聚合物。第一腔体54的底部也可以由端部12形成。第一腔体54具有围绕第一管状元件28的至少一个壁。第一腔体可以具有面向第一管状元件28的内表面的内壁55和面向第一管状元件28的外表面的外壁56。第一腔体54的内壁55比第一腔体54的外壁56径向更靠近断路轴线25。
[0096] 在灭弧室16中还具有至少一个通风口22、24用于在发生电弧中断时给灭弧室16通风，其中每个通风口通向对应腔体。如图4中的示例中所示，第一组轴向通风口22通向内腔体54的底部。还可以看出，第一组径向通风口24也经由对应通风通道58通向内腔体54。因此，每个径向通风口可以经由通风通道通向腔体。因此，第一组径向通风口中的至少一个第一通风口通向内腔体54。
[0097] 轴向通风口22和径向通风口24中的每个通风口都由通孔构成。轴向通风口22从灭弧室16的内部延伸并且穿过端部12。径向通风口24从灭弧室16的内部延伸并且经由通风通道58穿过壁14。通风口22、24被配置为在断路构件26开始从起始位置移动时对灭弧室16内的容积通风。
[0098] 从图4中也可以看出，除了断路构件26之外，断路设备10还包括导电外构件50、导电内构件52，它们都可以成形为管或具有管状元件。断路设备10因此可以称为管状断路器。
[0099] 内构件52相对于断路轴线25径向布置在外构件50内部。包括第一管状元件28的断路构件相对于断路轴线25径向布置在外构件50与内构件52之间。
[0100] 在该示例中，外构件50和内构件52中的每个构件都是与断路轴线25同心的导电管。外构件50和内构件52中的每个构件都具有圆形横截面。由于电弧中断构件的元件也是管状的，因此断路设备10是三轴断路设备。然而，外构件50和内构件52中的一者或两者可以采用管以外的其他形状。外构件50连接到外电触头18(未示出)并且内部件52连接到内电触头20(未示出)
[0101] 如图4所示，在外构件50与内构件52之间限定有空间59，并且在从起始位置到突出位置移动时，断路构件26从该空间59移动到灭弧室16中以中断电弧。
[0102] 大部分断路构件容纳结构可以例如由第五电绝缘材料制成，第五电绝缘材料可以与第二绝缘材料相同，诸如聚合物，例如热固性或热塑性聚合物，诸如POM、PMMA PI、PA、PP和/或PMP。此外，端部12和壁14也可以由相同材料制成。
[0103] 然而，在该第一实施例中，腔体壁的与导电外构件50的第一接触区域相邻的第一部分60具有第六绝缘材料，第六绝缘材料与第五绝缘材料相比具有更高的耐磨性并且可能还具有更高的耐热性。在该第一形式的断路设备中，第一部分60是与第一接触区域相邻的第一腔体54的外壁56的一部分。在这种情况下，第一腔体54的外壁的其余部分可以由第五绝缘材料制成。
[0104] 此外，腔体壁的与导电内构件52的第二接触区域相邻的第二部分61可以具有第七绝缘材料，第七绝缘材料与第五绝缘材料相比具有更高的耐磨性并且还可能具有更高的耐热性。在这种情况下，与第二接触区域相邻的第二部分61设置在第一腔体54的内壁55中。在这种情况下，第一腔体54的内壁的其余部分可以由第五绝缘材料制成。第六材料和第七材料可以相同。它们也可以是耐火材料，诸如陶瓷，例如氮化物(例如，BN、Si3N4)或氧化物(例如，Al2O3、SiO2)组中的陶瓷；或者硅酸盐，诸如硅酸钙或硅酸钠；水泥，诸如波特兰或氧化铝水泥；粘合云母片；或者用诸如连续或短玻璃纤维等玻璃纤维进行增强。因此它们也可以与第一绝缘材料相同。
[0105] 应当意识到，第一腔体可以仅由第五绝缘材料制成，在这种情况下没有第一部分和第二部分。另外可能的是，第一腔体54的内壁55和/或第一腔体54的外壁56由第四绝缘材料制成，其中第六绝缘材料作为涂层设置在第一腔体54的外壁56上，和/或第七绝缘材料作为涂层设置在第一腔体54的内壁55上。
[0106] 图5表示断路设备的第二实施例的一部分的截面侧视图，该断路设备包括灭弧室16和断路构件26的第二形式，其中断路构件接近处于突出位置。
[0107] 在这种情况下，灭弧室16的断路构件容纳结构包括用于容纳断路构件26的第一或内管状元件28的第一腔体54。因此，第一腔体54也是内腔体。在这种情况下，断路构件容纳结构还包括用于容纳断路构件26的第二或外管状元件的第二或外腔体62。腔体54和62因此可以形成在电绝缘材料的本体中，其中大部分如上所述可以是聚合物，例如热固性或热塑性聚合物，诸如POM、PMMA、PI、PA、PP和/或PMP。两个腔体可以是环形的，其深度对应于断路构件26的对应管状元件的突出长度。内腔体54可以更具体地成形为用于容纳内管状元件28的第一突出长度。因此，内腔体54可以在沿着断路轴线25的方向上具有与内管状元件的第一突出长度相对应的深度。在这种情况下，内腔体54的底部也可以由端部12形成。如前所述，内腔体54具有围绕第一管状元件28的至少一个壁。同样，内腔体54可以具有面向内管状元件28的内表面的内壁55和面向第一管状元件28的外表面的外壁56。
[0108] 外腔体62进而可以成形为用于容纳外管状元件37的第二突出长度。因此，外腔体62可以在沿着断路轴线25的方向上具有与断路构件26的外管状元件的第二突出长度相对应的深度。此外，外腔体62具有围绕第二管状元件37的至少一个壁。外腔体62可以具有面向外管状元件37的内表面40的内壁63和面向外管状元件37的外表面42的外壁64，其中内壁63比外壁64径向更靠近断路轴线25。通过提供内腔体54和外腔体62，还在它们之间形成有分离壁，该分离壁由外腔体62的内壁63和内腔体54的外壁56限定。该分离壁与在内管状元件
28与外管状元件36之间的凹部46配合。
[0109] 在灭弧室16中还有至少一个通风口22、24，其方式与断路设备的第一形式相同，其中第一组轴向通风口22通向内腔体54的底部，并且第一组径向通风口24经由对应通风通道58通向内腔体54。在此应当认识到，另外地或备选地，第二组径向通风口24经由对应通风通道通向外腔体62是可能的。
[0110] 在该形式中，除了断路构件26之外，还有导电外构件50、导电内构件52，其中内构件52相对于断路轴线25径向地布置在外构件50内部。构件26相对于断路轴线25径向地布置在外构件50与内构件52之间。
[0111] 同样在该示例中，外构件50和内构件52中的每个构件都是与断路轴线25同心的导电管。外构件50和内构件52中的每个构件都具有圆形横截面。由于电弧中断构件的元件也是管状的，因此断路设备10是三轴断路设备。
[0112] 如图5所示，同样在此，空间59限定在外构件50与内构件52之间。空间59是用于断路构件26的初始位置或起始位置的空间，当断路器通过彼此电接触的外构件50和内部件52闭合时，断路构件停留在该初始位置或起始位置。在从起始位置到突出位置移动时，断路构件26从该空间59移动到灭弧室16中以中断电弧。
[0113] 大部分断路构件容纳结构在此也由第五电绝缘材料制成，第五电绝缘材料可以是任何前述类型的聚合物。此外，端部12和壁14也可以由相同材料制成。第五绝缘材料因此可以与第二绝缘材料相同。
[0114] 同样在此，腔体壁的与导电外构件50的第一接触区域相邻的第一部分60可以由第六绝缘材料制成，第六绝缘材料与第五绝缘材料相比具有更高的耐热性和耐磨性。在这种情况下，第一部分60设置在外腔体62的外壁64中。
[0115] 腔体壁的与导电内构件52的第二接触区域相邻的第二部分61在此也可以由第七绝缘材料制成，第七绝缘材料与第五绝缘材料相比具有更高的耐热性和耐磨性。在这种情况下，第二部分61设置在内腔体54的内壁55中。
[0116] 这里还可能的是，至少内腔体54的内壁55和外腔体62的外壁64仅由第五绝缘材料制成，在这种情况下没有第一部分和第二部分。另外可能的是，内腔体54的内壁55和/或外腔体62的外壁64由第四绝缘材料制成，其中第六绝缘材料作为涂层设置在外腔体62的外壁64上，和/或第七绝缘材料作为涂层设置在内腔体54的内壁55上。此外，外腔体62的内壁63和内腔体54的外壁56接受同样处理是可能的。
[0117] 第六绝缘材料和第七绝缘材料都可以与第一绝缘材料相同。因此它们也可以是难熔的。
[0118] 空间59可以由壁限定。在这种情况下，该壁的与导电外构件50的第一接触区域相邻的部分65还有可能由与第一绝缘材料相同的第八绝缘材料制成。因此它可以是耐火材料。壁的其余部分可以由另一种绝缘材料制成，诸如聚合物，如任何上述类型的聚合物。
[0119] 如图6所示，断路设备10还包括接触布置。接触布置被配置为选择性地电断开外构件50和内构件52。外构件50包括外构件尖端，因此该外构件尖端配备有分接点69。还有可移动接触元件66在分接点69处接合到外构件50并且可以围绕分接点69枢转。可移动接触元件66包括第一接触垫67并且内构件52包括配备有第二接触垫68的内构件尖端。当断路构件在起始位置时，可移动接触元件66覆盖空间59并且第一接触垫67与第二接触垫68接触。如果断路构件被移动到突出位置，则它向上推动可移动接触元件66并且使接触元件66围绕分接点69在第一方向上枢转。这进而使接触垫67和68彼此分离。还有闭合元件70连接到可移动接触元件，该闭合元件70可以被致动以使接触元件66围绕分接点69在相对的第二方向上枢转，以将接触垫67和68彼此连接。
[0120] 外构件尖端和内构件尖端中的每个构件尖端都定位成与灭弧室16相邻。
[0121] 第一接触区域可以由外构件尖端、可能连同可移动接触元件66和第一接触垫67一起构成，而第二接触区域可以由内构件尖端与第二接触垫68一起形成。
[0122] 断路设备10还包括致动器。致动器可以是各种类型的以迫使断路构件26远离起始位置。图7中示意性地示出了致动器的一个示例。这里，致动器71被例示为汤姆逊驱动器形式的弹道致动器。致动器71包括汤姆逊线圈72、电枢74、电枢松弛垫76和接合到断路构件的致动器管78(未示出)。汤姆逊线圈72和电枢74被布置为向断路构件26的弹道运动提供能量。
[0123] 现在将参考图8描述根据第一实施例的断路设备的操作，图8示出了在中断电弧A时断路构件26在被移动到灭弧室16中的过程中。图中省略了具有不同材料的区域和部件，因为它们对操作没有实际影响。
[0124] 断路构件26被配置为沿着断路轴线25从起始位置移动以到达突出位置。
[0125] 断路构件26由此借助于致动器71沿着断路轴线25从起始位置到突出位置移动，在突出位置中，断路构件26突出到灭弧室16中。
[0126] 最初，断路构件26处于起始位置，在起始位置中，断路构件26被容纳在导电外构件50与内构件52之间的空间59中。然后当需要电流中断时，断路构件26由致动器71沿着断路轴线25从起始位置移动。在某个时间点，第一管状元件28将移动接触布置的接触元件，从而使其与导电内构件52分离，从而在导电外构件50与导电内构件52之间产生电弧A。
[0127] 电弧在灭弧室16内生成过压。过压借助于通风口22和24被释放。此外，当断路构件26开始移动时，立即对灭弧室16通过通风口22、24进行通风。
[0128] 在断路构件26从起始位置到突出位置的移动期间，断路构件26因此将接触布置的可移动接触元件66从电连接状态推动到电断开连接状态。外构件50由此与内构件52电断开连接，并且电弧A在外构件50与内构件52之间被点燃。这里应当认识到，使用断路构件26作为“推动构件”只是借助于接触布置将外构件50和内构件52电断开连接的几种方式中的一种。
[0129] 断路构件26的第一管状元件28然后将开始进入灭弧室16并且更具体地开始进入灭弧室16的第一腔体54，其中第一突出端30是进入灭弧室16的第一管状元件28的第一部分。因此，在从起始位置到突出位置移动时，第一管状元件28的该部分首先从空间59突出。这将使电弧A在内构件52与外构件50之间延伸，从而使其也围绕第一突出端30穿过。
[0130] 随着断路构件26继续沿着断路轴线移动，内管状元件28的更大部分将进入第一腔体54。因此，电弧将从内构件52的尖端出发，围绕第一突出端30经过第一管状元件28的内表面32，然后沿着第一管状元件28的外表面34返回。
[0131] 最后，断路构件26到达突出位置。在这种情况下，第一突出端30已经到达并且邻接第一腔体54的底部，从而中断电弧。第一管状元件28的第一突出端30因此邻接第一腔体54的底部。由此电弧可以被切断并且电流被熄灭。
[0132] 断路构件26然后可以从突出位置返回到起始位置以重新使用断路设备10。返回移动可以例如手动地或借助于致动器71或接触布置的闭合元件70来进行。
[0133] 如果通过将具有仅包括第二绝缘材料的第一管状元件的断路构件移动到具有仅由第五绝缘材料制成的壁的第一腔体中来操作已知断路设备，其中第二绝缘材料和第五绝缘材料是聚合物，则生成电弧会引起断路构件的材料侵蚀，还可能引起灭弧室中的第一腔体的材料侵蚀。材料侵蚀可能在第一管状元件的突出端处最显著，但也可能在进入灭弧室的入口点处显著。这种材料侵蚀对断路设备的耐用性具有负面影响。事实上，在相对较少的操作次数(诸如50次)之后，断路设备可能无法令人满意地操作。
[0134] 换言之，在断路构件在灭弧室内达到全行程之前，灭弧室最初会产生足够的电弧电压；因为进入断路构件与周围壁之间的薄腔体中的电弧挤压作用、与聚合物烧蚀和电弧伸长一起可以有助于在断路构件的相对较短的行进距离内生成高电弧电压。
[0135] ·然而，经过数十次操作(通常是40到50次操作)之后，由于聚合物部件处、主要是在断路构件的顶部处和在灭弧室的底部处的材料损失，电弧的挤压作用逐渐减弱。因此，中断时间增加。
[0136] ·随着操作的继续，DC电流中断的性能会下降，直到发生断路故障。
[0137] 为了确保在断路构件与腔体侧壁之间的间隙中挤压电弧，即使在数百次中断之后，第一腔体也可能需要保持足够窄。然而，聚合物烧蚀也有助于增加电弧电压。
[0138] 通过在断路构件的第一管状元件的至少第一区域中提供具有更高耐磨性并且可能还具有更高耐热性的第一绝缘材料，可靠性显著提高，该可靠性可以通过在容纳结构中也提供第六绝缘材料和/或第七绝缘材料而进一步提高。
[0139] 因此，至少在最暴露和最受侵蚀的区域，材料从聚合材料交换为稳健的耐火材料。这些区域是第一管状元件的顶部和灭弧室的底部，并且胡椒罐(pepper can)位于断路构件的中间。
[0140] 耐火材料需要是介电和机械稳健的。为了避免开裂，它们还应当具有高抗热震性。如前所述，它们可以是例如来自氮化物(例如，BN、Si3N4)或氧化物(例如，Al2O3、SiO2)组的陶瓷或硅酸盐(诸如硅酸钙或硅酸钠)。如前所述，材料也可以是水泥，诸如波特兰水泥或氧化铝水泥、粘合云母片、或者用如连续或短玻璃纤维等玻璃纤维增强。
[0141] 耐火材料和聚合材料的接合可以通过接触表面的不同形状和布局以及结构粘合剂来完成，以填充潜在气隙。
[0142] 通过充分降低临界区域的侵蚀速率，可以在灭弧室的整个使用寿命期间将凹部的尺寸保持足够小。因此，电弧将在腔体中被充分挤压，而其余的聚合物部分仍可以有助于灭弧。
[0143] 因此可以看出，绝缘构件(断路构件)由聚合物和耐火顶部/涂层制成，以承受电弧的侵蚀。此外，也可以在第一腔体入口处的灭弧室的底部处实现耐火部件/涂层以确保间隙尺寸稳定性。因此，电弧可以被挤压并且拉长到断路构件与腔体壁之间的腔体中并且最终被中断。
[0144] 从而提高了标称电流下断路设备的电寿命。在断路构件的顶部和灭弧室的入口处使用更稳健的耐侵蚀的耐火材料。与“全聚合物溶液”相比，使用耐火材料可以充分减少侵蚀，从而使腔体尺寸保持稳定并且足够小以挤压和拉长电弧直到中断。因此，所提议的在断路构件中以及在灭弧室内部具有聚合材料和耐火材料组合的这种设计应当具有更长的电寿命。
[0145] 第一实施例因此提高了断路设备的总耐磨性。
[0146] 现在将结合图9讨论根据第二实施例的断路设备在中断电流时的操作。
[0147] 同样在此，断路构件26被配置为沿着断路轴线25从起始位置移动以到达突出位置。
[0148] 断路构件26由此借助于致动器71沿着断路轴线25从起始位置到突出位置移动，在突出位置中，断路构件26突出到灭弧室16中。
[0149] 最初，断路构件26处于起始位置，在起始位置中，断路构件26被容纳在导电外构件50与内构件52之间的空间59中。然后当需要电流中断时，断路构件26由致动器71沿着断路轴线25从起始位置移动。在某个时间点，内管状元件28将移动接触布置的接触元件，从而使其与导电内构件52分离，从而在导电内构件50与导电内构件52之间产生电弧A。
[0150] 在断路构件26从起始位置到突出位置的移动期间，断路构件26因此将接触布置的可移动接触元件66从电连接状态推动到电断开连接状态，从而使外构件50与内构件52电断开连接并且电弧A在外构件50与内构件52之间被点燃。
[0151] 断路构件26的内管状元件28然后将开始进入灭弧室16并且更具体地开始进入灭弧室16的内腔体54，其中第一突出端30再次是进入灭弧室16的内管状元件28的第一部分。因此，在从起始位置到突出位置移动时，内管状元件28的该部分首先从空间59突出。这将使电弧A在内构件52与外构件50之间延伸，从而使其也围绕第一突出端30穿过。
[0152] 随着断路构件26继续沿着断路轴线25移动，内管状元件28的更大部分将进入内腔体54。因此，电弧将从内构件52的尖端出发，围绕第一突出端30沿着内管状元件28的内表面32穿过，然后沿着内管状元件28的外表面34返回。如果外管状元件36尚未进入灭弧室，则电弧随后将继续到外构件50的尖端。因此，该移动进一步延伸或挤压电弧A。
[0153] 当沿着断路轴线继续移动时，外管状元件37然后开始进入外腔体62，其中第二突出端38是进入灭弧室16的外管状元件37的第一部分。因此第二突出端38是在从起始位置到突出位置移动时首先从空间59突出的外管状元件37的部分。这将导致电弧A从内构件52的尖端出发，围绕第一突出端30经过内管状元件28的内表面32，围绕使内腔体54与外腔体62分离的壁的尖端沿着内管状元件28的外表面34返回到在内管状元件28与外管状元件37之间的凹部46，沿着外管状元件37的内表面40继续，围绕第二突出端38转动，并且然后沿着外管状元件37的外表面42继续，并且与外构件50的尖端接触。
[0154] 最后，断路构件26到达突出位置。在这种情况下，第一突出端30已经到达并且邻接内腔体54的底部，第二突出端38已经到达并且邻接外腔体62的底部，并且在内管状元件28与外管状元件37之间的凹部46的底部已经容纳并且邻接在内腔体54与外腔体62之间的壁的尖端，从而中断电弧。内管状元件28的第一突出端30因此邻接内腔体54的底部，外管状元件37的第二突出端38邻接外腔体的底部，并且凹部46的底部邻接使腔体54和62分离的壁的尖端。因此，电弧可以被切断并且电流被熄灭。作为替代，可能只有断路构件部分，第一突出端、第二突出端和凹部的底部中的一个或两个在突出位置实际上邻接灭弧室的对应部分。
[0155] 如上所述，电弧A被迫从内构件52移动，越过断路构件26的第一突出端30和第二突出端38，并且回到外构件50。断路构件26由此延长外构件50与内构件52之间的电弧路径，并且迫使电弧通过该延伸长度。
[0156] 也就是说，断路构件26迫使电弧延伸相当大的距离，该距离对应于第一突出长度的两倍和第二突出长度的两倍的总和。在一些实现中，电弧在突出位置的这种应力导致电弧被熄灭。突出位置由此构成断路构件26的一个位置，该位置用于借助于断路构件26来中断外构件50与内构件52之间的电流。
[0157] 以与第一实施例相同的方式，使用第一材料、第三材料、第六材料和第七材料具有限制材料侵蚀的优点。此外，与第一实施例相比，在断路构件中设置第二管状元件具有使电弧延伸的优点，这对磨损具有进一步的积极影响。因此，通过使用两个管状元件而不是一个管状元件，甚至进一步增强了耐磨性。这是由于电弧被拉长的这一事实。
[0158] 通过将断路构件实现为内部和外部的第二管状元件，与仅使用一个管状元件相比，提高了断路设备的电寿命。
[0159] 此外，通过使用具有内管状元件和外管状元件的断路构件，可以在灭弧室中建立比仅使用一个管状元件时更高的电弧电压。例如，取决于外管状元件的长度，电弧电压可以在1.2‑2.0倍的范围内。备选地，降低了管状构件的侵蚀。这也可以通过最小限度地增加断路设备的尺寸来实现。
[0160] 使用具有内管状元件和外管状元件的断路构件因此提供了附加的电弧长度并且允许建立更高的电弧电压，以便允许更快地中断DC电流并且提高标称电流时的耐电性。
[0161] 断路故障10的耐压能力主要取决于断路构件26的行程长度。电流中断能力主要取决于断路构件26承受电弧压力的强度。行程的长度、断路构件26的速度、断路构件26的厚度和长度等可以根据实现而变化。
[0162] 外管状元件的突出长度可以变化。与之前给出的示例相比，断路构件的外管状元件的突出长度可以延长或缩短。相对于断路轴线，第二突出端可以定位成更靠近第一突出端而不是更靠近接合区域，即，具有第二突出端的第二平面可以定位成更靠近具有第一突出端的第一平面而不是更靠近具有凹部的底部的第三平面。因此，第二平面与第一平面之间的距离可以小于第二平面与第三平面之间的距离。备选地，相对于断路轴线，第二突出端可以更靠近接合区域而不是更靠近第一突出端，即，具有第二突出端的第二平面可以定位成更靠近具有凹部底部的第三平面而不是更靠近具有第一突出端的第一平面。因此，第二平面与第一平面之间的距离可以大于第二平面与第三平面之间的距离。
[0163] 尽管已经参考示例性实施例描述了本公开，但是应当理解，本公开不限于以上描述的内容。例如，应当理解，部件的尺寸可以根据需要而变化。
