Устройство для деионизации газов, в частности, образующихся при размыкании в дугогасительной камере низковольтного прерывателя цепи в литом корпусе

1 Предпосылки изобретения Настоящее изобретение относится к устройству для деионизации газов, в частности,предназначенному для размещения в зоне выходного отверстия дугогасительной камеры многополюсного низковольтного прерывателя цепи с литым корпусом и к дугогасительной камере, снабженной этим устройством. Известны устройства, включающие металлические решетки или экраны с мелкоячеистыми отверстиями, в частности, выполненные из стали, расположенные в выходных отверстиях дугогасительных камер прерывания цепи. Образующиеся при размыкании газы в дугогасительной камере, когда имеет место размыкание, выходят в окружающую среду после прохождения через решетки, действующие как экраны для защиты от пламени. Однако, как обнаружено,эти газы все еще являются сильно ионизованными, когда они выходят из камеры. Для улучшения деионизации с помощью охлаждения образующихся при размыкании газов уже предлагались другие устройства для деионизации, в частности, лабиринт, образованный множеством экранов с отводными окнами,отражающая решетка и так далее, однако,большой размер этих устройств делает невозможным их использование в компактных дугогасительных камерах для прерывателей цепи в литом корпусе. Из европейского патента ЕР 0022708 известно устройство для деионизации, включающее пористый экран, сформированный из агломерированных шариков, выполненных на основе меди. Промежутки между шариками дают возможность выходным газам проходить в окружающую среду. Это устройство с компактной структурой делает возможным относительно эффективное охлаждение образующихся при размыкании газов, выводимых из дугогасительной камеры с возможностью достижения высокой мощности размыкания. Известно устройство для деионизации газов, содержащее пористый экран, расположенный вблизи выходного отверстия дугогасительной камеры прерывателя цепи. Пористый экран содержит ткань, имеющую перекрестную текстуру из прямых проволочных нитей, расположенных на расстоянии одна от другой и параллельно друг другу, и плотно соединенных волнистых проволочных нитей, расположенных примерно перпендикулярно к прямым проволочным нитям и проходящих попеременно над и под, по меньшей мере, одной из последовательно расположенных прямых проволочных нитей (FR 2269190 А 1). Изложение изобретения Задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованного устройства для деионизации с компактной структурой, делающего возможным достижение еще более эффективного охлаждения образующихся при размы 000443 2 кании газов, выходящих в окружающую среду, с тем, чтобы уменьшить выбросы в окружающую среду. Это устройство предназначено для помещения в дугогасительную камеру с высокой мощностью размыкания и представляет собой структуру, адаптированную к высвобождающейся в дуге энергии, производимой в указанной камере. Поставленная задача решается тем, что в устройстве для деионизации газов, содержащем пористый экран, расположенный вблизи выходного отверстия дугогасительной камеры низковольтного прерывателя цепи для охлаждения образующихся при размыкании газов, появляющихся при размыкании контактов после размыкания прерывателя цепи, и выполненный в виде ткани, образованной прямыми и волнистыми проволочными нитями, образующими перекрестную структуру, согласно изобретению волнистые проволочные нити расположены вплотную одна к другой и проходят попеременно над и под, по меньшей мере, одной из последовательно расположенных прямых проволочных нитей. В соответствии с конкретным вариантом выполнения указанная выше ткань(и) выполнена(ы) из коррозионно-устойчивого металлического материала, такого как нержавеющая сталь или никель. В соответствии с конкретным вариантом выполнения, каждая ткань содержит ячейки по существу треугольной формы для прохода газа,и каждая из них образована прямой проволочной нитью и двумя волнистыми проволочными нитями, касающимися друг друга в средней плоскости ткани. В соответствии с конкретным вариантом выполнения, по меньшей мере, одна из тканей содержит волнистые проволочные нити, проходящие попеременно над и под одной и той же прямой проволочной нитью одновременно и расположенные попарно так, что, когда одна проходит над прямой проволочной нитью, другая проходит под той же самой прямой проволочной нитью. В соответствии с другим конкретным вариантом выполнения, по меньшей мере, одна из тканей содержит волнистые проволочные нити,проходящие попеременно над и под двумя прямыми проволочными нитями одновременно,каждый раз со смещением прямой проволочной нити по отношению к предыдущей волнистой проволочной нити, причем волнистые проволочные нити уложены внахлестку. Преимущественно волнистые проволочные нити представляют собой уточные нити. В соответствии с другим вариантом выполнения диаметр волнистых проволочных нитей меньше, чем диаметр прямых проволочных нитей. 3 В соответствии с другим вариантом выполнения оно содержит, по меньшей мере, две наложенные друг на друга ткани, имеющие отверстия ячеек различного размера. Преимущественно оно содержит, по меньшей мере, три наложенные друг на друга ткани,имеющие отверстия ячеек, последовательно изменяющегося размера, причем ткань, имеющая самые большие отверстия ячеек, называемая первой тканью, пропускает газы первой. Преимущественно диаметр волнистых и прямых нитей первой ткани больше чем 0,5 мм,а номинальный размер отверстия ячейки больше чем 400 мкм, тогда как номинальный размер отверстия ячейки последней ткани меньше чем 200 мкм. Краткое описание чертежей Другие преимущества и свойства настоящего изобретения станут более понятными из последующего подробного описания со ссылкой на прилагаемые чертежи, которые приводятся только в качестве примеров и на которых: фиг. 1 является продольным видом в разрезе дугогасительной камеры согласно настоящему изобретению, расположенной в прерывателе цепи в литом корпусе, представленном с частичным вырывом; фиг. 2, 2 а и 2b иллюстрируют, соответственно, вид сверху, поперечный вид в разрезе и вид сбоку ткани, называемой уточным репсом в соответствии с конкретным вариантом выполнения настоящего изобретения; фиг. 3, 3 а и 3b иллюстрируют, соответственно, вид сверху, поперечный вид в разрезе и вид сбоку ткани, называемой перекрестным уточным репсом в соответствии с другим вариантом выполнения настоящего изобретения; фиг. 4, 4 а и 4b иллюстрируют, соответственно, вид сверху, поперечный вид в разрезе и вид сбоку ткани, называемой гладким репсом с обкруткой в соответствии с другим вариантом выполнения настоящего изобретения; фиг. 5, 5 а и 5b иллюстрируют, соответственно, вид сверху, поперечный вид в разрезе и вид сбоку ткани, называемой репсом с перекрестной обкруткой в соответствии с другим вариантом выполнения настоящего изобретения; фиг. 6 является частичным общим схематическим видом, иллюстрирующим прямую уточную нить и две прилежащих волнистых нити обкрутки ткани гладкого репса; фиг. 7 и 8 иллюстрируют схематически путь газа, соответственно, через две наложенных друг на друга репсовых ткани и четыре наложенных друг на друга репсовых ткани; фиг. 9, 10 и 11 являются частичными поперечными видами в разрезе, иллюстрирующими две треугольные ячейки, относящиеся, соответственно, к ткани гладкого репса с обкруткой с тканью репса с перекрестной обкруткой и с тканью гладкого репса с обкруткой высокой пористости. 4 Подробное описание изобретения На фиг. 1 можно увидеть низковольтный многополюсный прерыватель цепи 35 с корпусом, выполненным из литого изолирующего материала, и клавишей ручного управления. Этот прерыватель цепи D содержит на каждый полюс дугогасительную камеру 1, расположенную в нижнем отделении корпуса В. Каждая дугогасительная камера 1 содержит пару размыкаемых контактов 2, 3 и стопку охлаждающих пластин 4 с V-образными желобками, расположенных поперек направления распространения дуги, возникающей между контактами 2, 3, когда имеет место размыкание последних, и прерыватель цепи размыкают. Стационарный контакт 2 крепится проводником 5 в форме U-образной токоподводящей пластины, расположенной на промежуточной стенке 6 корпуса В и в электрическом соединении с внешней контактной площадкой 7. Металлический экранирующий элемент 8 вставлен между двумя ветвями токоподводящей пластины проводника 5 и снабжен продолжением 9, служащим концевым разделителем. Подвижный контакт 3 надежно соединен с контактным плечом 10, связанным с вращающейся ламелью приводного механизма (не показан), общего для всех полюсов. Плетеный соединительный плоский провод 11 соединяет противоположный конец плеча 10 с тепловыми и электромагнитными размыкающими элементами (не показаны) каждого полюса. Поперечная лицевая сторона нижнего отделения корпуса В имеет отверстие 12 для выхода образующихся при размыкании газов, расположенное на выходе каждой дугогасительной камеры 1. Согласно настоящему изобретению устройство для деионизации газа, обозначенное общей позицией R, расположено в каждом выходном отверстии 12 для уменьшения внешних проявлений в окружающей среде ионизованных газов посредством эффективного охлаждения горячих газов на выходе камеры 1. Каждое устройство для деионизации R взаимодействует с пластинами 4 и содержит пористый экран Е,сформированный путем наложения нескольких металлических тканей, называемых репс Т. Эти репсовые ткани Т получают обычным способом путем переплетения прямых проволочных нитей 15, отделенных друг от друга и параллельных друг другу, с плотно соединенными волнистыми проволочными нитями 16,проходящими попеременно над и под одной или более из последовательно расположенных прямых проволочных нитей 15 и расположенными примерно перпендикулярно к указанным прямым проволочным нитям 15. Эти репсовые ткани Т могут иметь различную структуру, т.е. например, гладкую репсовую структуру или перекрестную репсовую структуру. В соответствии с гладкой репсовой структурой, представленной на фиг. 2, 4 и 6, 5 ткань Т формируется с помощью параллельных прямых проволочных нитей 15 и волнистых проволочных нитей 16, проходящих попеременно над и под последовательно расположенными прямыми проволочными нитями 15, одновременно и каждый раз с расположением в шахматном порядке прямой проволочной нити 15 по отношению к предыдущей волнистой проволочной нити, т.е. иными словами, две соседние волнистые нити 16 проходят, соответственно,над и под одной и той же прямой проволочной нитью 15. В соответствии с перекрестной репсовой структурой, как показано на фиг. 3 и 5, каждая ткань Т формируется с помощью прямых проволочных нитей 15 и волнистых проволочных нитей 16, причем каждая волнистая проволочная нить 16 проходит попеременно над и под двумя прямыми проволочными нитями 15 одновременно с расположением в шахматном порядке прямой проволочной нити 15 по отношению к предыдущей волнистой проволочной нити,при этом волнистые проволочные нити 16 уложены внахлестку. Параметрами, определяющими эти структуры, являются, среди прочего, диаметры прямых проволочных нитей 15 и волнистых проволочных нитей 16, расстояние между прямыми проволочными нитями 15 (или шаг), номинальный размер отверстия ячейки, который соответствует, как иллюстрируется на фиг. 9, 10, 11,диаметру сферы S, касающейся проволочных нитей 16 а, 16b, образующих ячейку. Преимущественно диаметр d волнистых проволочных нитей 16 меньше, чем диаметр D прямых проволочных нитей 15. Это плетение делает возможным получение ячеек, которые существенно меньше, чем диаметры d, D проволочных нитей 15, 16, образующих ткань. Преимущественно пористый экран Е формируется с помощью нескольких тканей Т, как описано ранее, наложенных одна на другую(преимущественно, от двух до пяти тканей). Эти наложенные друг на друга ткани Т имеют последовательно изменяющиеся размеры отверстий ячеек, причем ткань Т, имеющая самые большие отверстия, т.е. диаметр проволочных нитей больше, располагается таким образом,чтобы газы прошли через нее в первую очередь. Эта первая ткань, таким образом, имеет высокую термомеханическую прочность, необходимую для первого элемента, фильтрующего образующиеся при размыкании газы, тогда как последний элемент имеет минимальный размер отверстий ячеек, необходимый для максимального охлаждения образующихся при размыкании газов. Для этой цели диаметры D, d проволочных нитей (волнистых и прямых) первой ткани больше чем 0,5 мм, а номинальный размер ячейки больше чем 400 мкм, тогда как но 000443 6 минальный размер ячейки последней ткани меньше чем 200 мкм. Необходимо заметить, что последовательное уменьшение номинальных размеров отверстий ячеек обеспечивает лучший контроль роста давления в дугогасительной камере. На фиг. 1 можно увидеть, что дополнительный экран 17, выполненный из изолирующего материала, преимущественно располагается в выходной зоне дугогасительной камеры 1 в зазоре между краями пластин 4 и пористым экраном Е в соответствии с настоящим изобретением. Дополнительный экран 17, расположенный напротив пористого экрана Е, имеет регулярную и четко заданную перфорацию, дающую возможность протекания газа. Этот дополнительный экран 17 сконструирован для предотвращения короткого замыкания дуги на металлических элементах фильтра. Необходимо также заметить, что могут быть добавлены перфорированные пластины или ребро жесткости (не представлены) с каждой стороны пористого экрана Е. Эти перфорированные пластины дадут возможность достигнуть перемешивания газа и будут увеличивать механическую прочность сборки в отношении устойчивости к волне сжатия, связанной с прерыванием токов короткого замыкания. Таким образом при работе, когда имеет место гашение дуги в дугогасительной камере 1,образующиеся при размыкании газы после того,как они пройдут через дополнительный экран 17, эффективно охлаждаются при прохождении через пористый экран Е. Ионизированные газы фактически проходят через ячейки М, сформированные в различных слоях ткани, причем каждая ячейка М определяется так, как можно увидеть более конкретно на фиг. 9-11, при любой структуре ткани,при текстуре гладкого репса или перекрестного репса, прямой проволочной нитью 15 и двумя волнистыми проволочными нитями 16, касающимися друг друга в средней плоскости р ткани. Ионизированный газ протекает через эти проходы с минимальным поперечным сечением беспорядочно по направлению и скорости. На фиг. 7 и 8 можно увидеть путь газа, соответственно,в ткани с текстурой гладкого репса и перекрестного репса. Теплообмен между газами и проволочными нитями 15, 16, составляющими экран Е, а следовательно, и их деионизация путем охлаждения, таким образом, усиливается. Необходимо заметить, что для ткани Т необходимо поддерживать определенную пористость для предоставления возможности оттока газов, таким образом, ограничивая избыточное давление,создающееся в устройстве. Следовательно, необходимо найти компромисс между поперечным сечением прохода и поверхностью теплообмена. 7 По сравнению с традиционными металлическими тканями с квадратными ячейками эти ткани делают возможным получение отверстий ячеек существенно меньше, чем диаметр проволочных нитей, из которых получают ткань. Кроме того, является возможным сочетать в одном и том же фильтре хорошую термомеханическую прочность и большую площадь теплообмена, необходимую для охлаждения. Необходимо отметить, что могут быть рассмотрены конкретные структуры репсовой ткани такие, как, например, репсовая ткань с высокой пористостью, как иллюстрируется на фиг. 11, в которой самые тонкие проволочные нити 20 имеют меньший диаметр, чем диаметр сферыS, касающейся образующих ячейку проволочных нитей. Материал, из которого состоят проволочные нити, может быть любым металлическим материалом, который является теплопроводящим и коррозионно-устойчивым, таким, как нержавеющая сталь или никель. Количество накладываемых друг на друга слоев изменяется в соответствии с энергией дуги, развиваемой в дугогасительной камере. Например, для энергии 20 кДж используются четыре слоя. Разумеется, изобретение не ограничивается описанными и иллюстрированными возможностями исполнения, которые приводятся только в качестве примеров. В противоположность этому, изобретение включает все технические эквиваленты описанных средств и любое их сочетание, если последнее произведено в духе изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство для деионизации газов, содержащее пористый экран, расположенный вблизи выходного отверстия дугогасительной камеры низковольтного прерывателя цепи для охлаждения образующихся при размыкании газов, появляющихся при размыкании контактов после размыкания прерывателя цепи, и выполненный в виде ткани, образованной прямыми и волнистыми проволочными нитями, образующими перекрестную структуру, отличающееся тем, что волнистые проволочные нити (16) расположены вплотную одна к другой и проходят попеременно над и под, по меньшей мере, одной из последовательно расположенных прямых проволочных нитей (15). 2. Устройство по п.1, отличающееся тем,что ткань(и) выполнена(ы) из коррозионно 000443 8 устойчивого металлического материала, такого как нержавеющая сталь или никель. 3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что каждая ткань содержит ячейки примерно треугольной формы, выполненные для прохода газа, причем каждая из них задана прямой проволочной нитью (15) и двумя волнистыми проволочными нитями (16), касающимися друг друга в средней плоскости ткани. 4. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что, по меньшей мере, одна из тканей содержит волнистые проволочные нити,проходящие попеременно над и под одной и той же прямой проволочной нитью (15) одновременно и расположенные попарно так, что, когда одна из них проходит над прямой проволочной нитью (15), другая проходит под той же самой прямой проволочной нитью (15). 5. Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что, по меньшей мере, одна из тканей содержит волнистые проволочные нити(16), проходящие попеременно над и под двумя прямыми проволочными нитями (15) одновременно, причем каждый раз со смещением прямой проволочной нити (15) по отношению к предыдущей волнистой проволочной нити (16),причем волнистые проволочные нити (16) уложены внахлестку. 6. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что волнистые проволочные нити (16) являются уточными нитями. 7. Устройство по любому из пп.1-6, отличающееся тем, что диаметр волнистых проволочных нитей (16) меньше, чем диаметр прямых проволочных нитей (15). 8. Устройство по любому из пп.1-7, отличающееся тем, что устройство содержит, по меньшей мере, две наложенные друг на друга ткани, имеющие отверстия ячеек различного размера. 9. Устройство по любому из пп.1-8, отличающееся тем, что устройство содержит, по меньшей мере, три наложенные друг на друга ткани, имеющие отверстия ячеек последовательно изменяющегося размера, причем ткань,имеющая самые большие отверстия ячеек и называемая первой тканью, пропускает газы первой. 10. Устройство по любому из пп.1-9, отличающееся тем, что диаметр волнистых нитей(16) и диаметр прямых нитей (15) первой ткани больше чем 0,5 мм, а номинальный диаметр отверстия ячейки больше чем 400 мкм, тогда как номинальный размер отверстия ячейки последней ткани меньше чем 200 мкм.