JP5389058B2 - Vacuum valve - Google Patents
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Description
この発明は、真空遮断器に組み込まれる真空バルブに関するもので、特に伸縮ベローズの開閉寿命に対する信頼性を高めた真空バルブに関するものである。 The present invention relates to a vacuum valve incorporated in a vacuum circuit breaker, and more particularly to a vacuum valve with improved reliability with respect to the open / close life of an expandable bellows.
近年、真空バルブはより高い定格電圧へ適用が拡大されており、耐電圧性能確保のため開極距離が大きくなると共に、真空バルブの周囲のガス圧が高くなり、さらに短絡遮断や進み小電流遮断性能の確保のために開極スピードも大きくなるという傾向にある。このため、ベローズは全長が長くなり、さらに内と外との圧力差が大きくなり座屈しやすくなっている。
特許文献1では可動電極棒にフッ素樹脂からなる樹脂被覆部を設け、ベローズが横ずれして座屈が生じるのをこの樹脂被覆で抑えて防止している(特許文献1の第1図)。
In recent years, the application of vacuum valves to higher rated voltages has been expanded, the opening distance has been increased to ensure withstand voltage performance, the gas pressure around the vacuum valve has increased, and further short circuit interruption and advanced small current interruption In order to ensure performance, the opening speed tends to increase. For this reason, the bellows has a long overall length, and further, the pressure difference between the inside and the outside becomes large, which makes it easy to buckle.
In
特許文献2では、ベローズと可動ロッドの間に多孔質弾性材料で製作された自己振動抑制部材が設けられている(特許文献2の図2)。自己振動抑制部材とベローズの1つの襞との間に形成される空間が伸縮ベローズの自己振動により容積変化し、これに対応して空気の吸入・排出が発生するが、多孔質弾性材料である自己振動抑制部材が負荷として作用し空気の吸入・排出を制限する。その結果、ベローズの自己振動が減衰し座屈を抑制している。
In
従来の座屈防止部品は、真空バルブをロウ付けにて形成した後に組み込まれる。
この時、可動側電極棒はベローズによって真空バルブ本体に接続されているだけであり、また、大気圧によって可動電極を固定電極に押し付ける力が作用している。したがって、冶具による大きな力で可動電極棒を引き出した状態で、座屈防止冶具の位置決め、及び取り付け状況の確認を行う必要がある。また、可動電極棒とベローズ間の空間が狭いため作業性が悪い。
さらに、ベローズと可動側電極棒の間の隙間が座屈防止部品を組み込むのにちょうど良いとは限らず、隙間が大きすぎる場合は、座屈防止部品のために電極棒を無駄に太くする必要がある。一方、隙間が小さい場合は、スペース確保のためベローズを大きくする必要があり、その結果、真空バルブの径も大きくなってしまうということが生じる。
Conventional buckling prevention parts are assembled after the vacuum valve is formed by brazing.
At this time, the movable electrode rod is only connected to the vacuum valve main body by the bellows, and a force pressing the movable electrode against the fixed electrode is applied by atmospheric pressure. Therefore, it is necessary to confirm the positioning of the buckling prevention jig and the installation state in a state where the movable electrode bar is pulled out with a large force by the jig. In addition, workability is poor because the space between the movable electrode rod and the bellows is narrow.
In addition, the gap between the bellows and the movable electrode rod is not always good for incorporating a buckling prevention part, and if the gap is too large, the electrode bar must be made uselessly thick for the buckling prevention part. There is. On the other hand, when the gap is small, it is necessary to increase the bellows in order to secure the space, and as a result, the diameter of the vacuum valve also increases.
座屈対策としてベローズを外圧式(内側が真空で外側がガス)とすることが有効である。
しかし、真空バルブの定格電圧が高くなると、開極距離の増大のためにベローズが長くなり、さらに、開極スピードの増加によって、開極時の衝撃で伸縮ベローズ自身に発生する振動のエネルギーが増大すると、最大振幅部に局部的な応力が発生するためベローズの寿命が短くなるという問題がある。
また、真空バルブの周囲の絶縁ガスの圧力を上げて沿面耐圧を向上させ、遮断器の小型化を図ろうとすると、ベローズ内外の圧力差も大きくなって応力はいっそう増大し、ベローズの局所的な変形から座屈へと発展してしまう。
外圧式伸縮ベローズに対して、従来技術のようにベローズの内径側の可動電極棒に樹脂を設けようとすると、ロウ付け前に仕込んでおく必要があるが、樹脂はロウ付けの温度に耐えられないので適用できない。
As a countermeasure against buckling, it is effective to use an external pressure type bellows (a vacuum on the inside and a gas on the outside).
However, when the rated voltage of the vacuum valve increases, the bellows becomes longer due to the increase in the opening distance, and further, the energy of vibration generated in the telescopic bellows itself due to the impact at the time of opening increases due to the increase in the opening speed. As a result, local stress is generated in the maximum amplitude portion, so that there is a problem that the life of the bellows is shortened.
In addition, if the pressure of the insulating gas around the vacuum valve is increased to improve the creeping pressure resistance and the circuit breaker is downsized, the pressure difference between the inside and outside of the bellows increases and the stress further increases. It develops from deformation to buckling.
For external pressure expansion / contraction bellows, if resin is provided on the movable electrode rod on the inner diameter side of the bellows as in the prior art, it is necessary to prepare the resin before brazing, but the resin can withstand the brazing temperature. Not applicable.
ベローズは、非常に薄い金属でできているため磨耗に弱く、さらに、小さなゴミなどの粒子がベローズと座屈防止部品との間に入り込んでも傷の元となる。したがって、座屈防止部品とベローズが直接接触した状態で滑る構造は、伸縮ベローズの寿命を短くする危険がある。 Since the bellows is made of a very thin metal, it is not easily worn, and even if particles such as small dust enter between the bellows and the buckling prevention part, they can be a source of scratches. Therefore, a structure that slides in a state where the buckling prevention component and the bellows are in direct contact with each other has a risk of shortening the life of the telescopic bellows.
この発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、開閉時の衝撃でベローズに発生する振動エネルギーを散逸させて伸縮ベローズの応力緩和を図ることで長寿命のベローズを得て、真空バルブの信頼性を向上させることを目的とする。 The present invention has been made to solve such problems, and obtains a long-life bellows by dissipating vibration energy generated in the bellows by an impact at the time of opening and closing to reduce the stress of the expandable bellows. The purpose is to improve the reliability of the vacuum valve.
この発明に係わる真空バルブは、密封された絶縁筒状真空容器内に、内端部に固定側電極を有し上記真空容器外に気密に貫通された固定側電極棒、及びこの固定側電極と接離可能な可動側電極を内端部に有し伸縮ベローズを介し上記真空容器外に気密に貫通されると共に伸縮ベローズの蛇腹部で進退自在になされた可動側電極棒を備えた真空バルブであって、上記伸縮ベローズに、上記蛇腹部を常に覆うと共にこの蛇腹部の山部に摺接する保持部材、及び上記蛇腹部の谷部に嵌め込み固定され、上記蛇腹部の伸縮動作時に上記保持部材の内周面を摺動する摺動部材を設け、上記保持部材は、上記伸縮ベローズの両端部に互いに対向して配置された第1円筒体部と第2円筒体部とで構成され、上記伸縮ベローズ内端側の第1円筒体部は、上記伸縮ベローズと共に上記真空容器側に固定され、上記伸縮ベローズ外端側の第2円筒体部は、上記伸縮ベローズと共に上記可動側電極棒に装着され進退可能にしたものである。 A vacuum valve according to the present invention includes a fixed-side electrode rod having a fixed-side electrode at an inner end portion thereof and hermetically penetrating outside the vacuum vessel in a sealed insulating cylindrical vacuum vessel, and the fixed-side electrode and A vacuum valve comprising a movable side electrode rod which has a movable side electrode which can be contacted / separated at the inner end portion and is hermetically penetrated to the outside of the vacuum vessel via an expansion / contraction bellows and which can be moved back and forth at the bellows portion of the expansion / contraction bellows. The bellows portion that always covers the bellows portion and is slidably contacted with the peak portion of the bellows portion, and is fitted and fixed to the valley portion of the bellows portion. A sliding member that slides on the inner peripheral surface is provided , and the holding member is composed of a first cylindrical body portion and a second cylindrical body portion that are arranged opposite to each other at both end portions of the expansion / contraction bellows, and the expansion / contraction The first cylindrical part on the inner end side of the bellows Is fixed to the vacuum container side together with the bellows, the second cylindrical body of the expansion bellows outer end side is obtained by the retractable mounted to the movable side electrode rod together with the expansion bellows.
この発明の真空バルブによれば、開閉時の衝撃で伸縮ベローズに発生する振動エネルギーを、摺動部材と保持部材の摩擦で散逸させることにより伸縮ベローズの応力緩和を図ることができ、また、保持部材によって伸縮ベローズが横ずれして座屈が発生するのを防止できるので、伸縮ベローズの寿命が伸び真空バルブの信頼性が向上する。 According to the vacuum valve of the present invention, the stress of the expansion / contraction bellows can be relieved by dissipating the vibration energy generated in the expansion / contraction bellows by the friction at the time of opening and closing by the friction between the sliding member and the holding member. Since it is possible to prevent the expansion / contraction bellows from being laterally displaced and buckling by the member, the life of the expansion / contraction bellows is extended and the reliability of the vacuum valve is improved.
以下、図面にもとづいて、この発明の各実施の形態を説明する。
なお、各図間において、同一符号は同一あるいは相当部分を示す。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In addition, the same code | symbol shows the same or an equivalent part between each figure.
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1による真空バルブを示す断面図で、図2は伸縮ベローズ8と保持部材9の外面図で、伸縮ベローズ8が伸びた状態を示し、図3は摺動部材11と保持部材9の拡大断面図である。
1 is a cross-sectional view showing a vacuum valve according to
まず、絶縁ガスを封入した収納タンク(図示せず)内に並設された真空バルブの全体構成を説明する。
図1に示す真空バルブは、内端部に固定側電極18aを有し真空容器外に気密に貫通され
た固定側電極棒3a、及びこの固定側電極と接離可能な可動側電極18bを内端部に有し伸縮ベローズ8を介し真空容器外に気密に貫通されると共に伸縮ベローズの蛇腹部8aで進退自在になされた可動側電極棒3bを備えたものである。
First, the overall configuration of vacuum valves arranged in parallel in a storage tank (not shown) filled with an insulating gas will be described.
The vacuum valve shown in FIG. 1 includes a fixed
以下、図1〜図3にもとづいて詳述する。
円筒形状の絶縁筒2a、2bの上下両端には、薄い輪状の金属部材であるメタライズ層5が接合されている。絶縁筒2は、絶縁筒2a、2bの接合部6でアークシールド7を挟み固定する。
Hereinafter, it will be described in detail with reference to FIGS.
Metallized
絶縁筒2aには、固定側フランジ4を介して固定側端板1aが固定され、固定側端板1aの中央には、固定側電極棒3aが貫通しその先端には固定側接点18aが取り付けられている。
メタライズ層5は、薄い金属で端部が尖っているため、セラミック端部は高電界となる。固定側端板1aには、絶縁筒2aの上端メタライズ層5の電界緩和のため固定側電界緩和シールド19を取り付ける。
A fixed-side end plate 1a is fixed to the insulating cylinder 2a via a fixed-
Since the
絶縁筒2bには、可動側フランジ12が接合される。可動側フランジ12は折れまがって段構造を持っており、電界緩和部12aは、アークシールド7と絶縁筒2bと対向する部分であるので曲率を持たせて電界緩和を図る。
伸縮ベローズカバー12bは、先端が屈曲し屈曲部12cを形成することで、遮断時に接点18で発生する粒子が伸縮ベローズ8に入り込んで伸縮ベローズを損傷するのを防止する。電界緩和シールド19は、絶縁筒2bの下側メタライズ層5の電界緩和を行う。
伸縮ベローズ8は、上端を後述する保持部材(第1円筒体部91)を介して可動側フランジ12に固定し、下端を後述する保持部材(第2円筒体部92)を介して可動側電極棒3bに固定する。
The
The
The
真空バルブ内部の気密性(特に伸縮ベローズの周囲)は、以下の部材をロウ付けによって一体に封止することによって確保している。
すなわち、絶縁筒2bと、可動側フランジ12のフランジ部12dと、電界緩和部12aと、伸縮ベローズカバー12bと、支持部91aと、伸縮ベローズ8の上端部などの部分がロウ付けによって封止される。さらに、伸縮ベローズ8の下端と、支持部92aと、可動側電極棒3bの部分も同様にロウ付けされる。
屈曲部12cは、可動側電極棒3bとの間に若干の隙間が開いており、可動電極棒3bの動作時に接触しないようにする。
伸縮ベローズ8の内部と可動電極棒3bとのスペースは、真空に保たれており、屈曲部12cと可動側電極棒3bとの間の隙間によって、図面上上部の真空部に通じている。
可動側電極棒3bの上端には、可動側接点18bが取り付けられる。
以上の構造により絶縁筒2の内部、伸縮ベローズ8の内部は、高真空に維持される。
The airtightness inside the vacuum valve (especially around the telescopic bellows) is ensured by sealing the following members together by brazing.
That is, the insulating cylinder 2b, the
The
The space between the
A
With the above structure, the inside of the insulating
フランジ17は、下端が可動側端板1bに固着され一体となっている。このフランジ17は、可動側フランジ12に溶接、あるいは可動側フランジに環状の板(図示されていない)をロウ付けしてねじ止めで固定する。
可動側端板1bの中央には、ガイド14をボルト15で固定する。これにより、可動側電極棒3bは、中心軸が固定され、伸縮ベローズ8の伸縮により上下にスライドするようになる。
フランジ17と伸縮ベローズ8との間のスペースSは絶縁ガスで満たされており、可動側端板1bには、穴16が設けられている。
伸縮ベローズ8が縮んでスペースSの体積が大きくなった時には、この穴16を通して収納タンク側の絶縁ガスがスペースSに入り込み、伸縮ベローズ8が伸びてスペースSの体積が小さくなった時にはこの穴16を通してスペースSの絶縁ガスが放出される。
この結果、スペースS内の圧力変動が抑制され、伸縮ベローズ8の負担を軽減する。
The lower end of the
A
A space S between the
When the expansion bellows 8 contracts and the volume of the space S increases, the insulating gas on the storage tank side enters the space S through the
As a result, the pressure fluctuation in the space S is suppressed, and the burden on the expansion / contraction bellows 8 is reduced.
通常の通電時は、固定側接点18aと可動側接点18bは閉じているが、遮断時には可動側電極棒3bが図示されていない機構により高速で引き下げられ開極する。この時、接点間には、アークが発生し接点18の表面から金属蒸気や粒子が発生する。そこで、金属蒸気を補足するために、接点18の周囲を覆うように、SUS製のアークシールド7が設けられている。
During normal energization, the fixed
次に、実施の形態1における主要部の構成を説明する。
実施の形態1における主要部は、伸縮ベローズの蛇腹部8aを常に覆うと共にこの蛇腹部の山部8bに摺接する保持部材9(91、92)、及び蛇腹部8aの谷部8cに嵌め込み固定され、蛇腹部8aの伸縮動作時に保持部材9(91、92)の内周面を摺動する摺動部材11で構成されている。
Next, the structure of the main part in
The main part in
伸縮ベローズ8は、外側が絶縁ガス、内側が真空で、このような外圧形態は真空バルブの周囲の絶縁ガスの圧力が高い場合に用いられる。(通常の真空バルブでは伸縮ベローズは外側が真空、内側が絶縁ガスという内圧形態で使用される。) The expandable bellows 8 has an insulating gas on the outside and a vacuum on the inside, and such an external pressure form is used when the pressure of the insulating gas around the vacuum valve is high. (In a normal vacuum valve, the telescopic bellows is used in the form of internal pressure with the outside being vacuum and the inside being insulating gas.)
保持部材9は、図1に示すように伸縮ベローズ8の両端部に互いに対向して配置された一対の第1円筒体部91、第2円筒体部92で構成され、伸縮ベローズ8の内端側の第1円筒体部91は、伸縮ベローズ8と共に真空容器側に固定され、伸縮ベローズ8の外端側の第2円筒体部92は、伸縮ベローズ8と共に可動側電極棒3bに装着され進退自在になされている。
第1円筒体部91は、伸縮ベローズ8の上端部に支持部91aを固着し、側面部91bで伸縮ベローズ8の外径を覆い、支持部91aと側面部91bとは一体化され円筒体を構成している。
第2円筒体部92は、伸縮ベローズ8の下端部に支持部92aを固着し、側面部92bで伸縮ベローズ8の外径を覆い、支持部92aと側面部92bとは一体化され円筒体を構成している。なお、支持部92aは、可動側電極棒3bに密閉に固定されている。
As shown in FIG. 1, the holding
The first
The second
また、図2に示すように、第1円筒体部91と第2円筒体部92とが対向する側の両開
口部には、それぞれ櫛歯状の凹凸部が互いにずらせて設けられ、櫛部91c、92cが相互に並ぶことで、ぶつからないよう組み立てられている。したがって、両円筒体部91、92は、蛇腹部8aが収縮する時、互いに干渉することなく噛合し両円筒体部の筒長を変える伸縮動作が行われる。
なお、図2の櫛部91c、92cは、3つの凸部を持ち、3つ以上の凸部を持つようにしてもよい。
In addition, as shown in FIG. 2, comb-shaped uneven portions are provided at both openings on the side where the first
The
蛇腹部8aの谷部8cに嵌め込み固定された摺動部材11は、伸縮ベローズ8を自由長にした時の蛇腹断面形状に適合する断面形状を持つ。また、周方向に扇形形状とし、複数を組み合わせて蛇腹の全周を覆うようにする。
図3に示すように、摺動部材11の外径R1は、伸縮ベローズ8の外径R2より大きくする。さらに、摺動部材11の外径R1は、保持部材9(91、92)の内径R3と実質的に等しく、伸縮ベローズ8の伸縮に伴って摺動部材11が移動した際に、保持部材9と接している状態のまま摺動部材11が横滑りするようにする。
The sliding member 11 fitted and fixed in the
As shown in FIG. 3, the outer diameter R <b> 1 of the sliding member 11 is made larger than the outer diameter R <b> 2 of the telescopic bellows 8. Further, the outer diameter R1 of the sliding member 11 is substantially equal to the inner diameter R3 of the holding member 9 (91, 92), and when the sliding member 11 moves as the expansion / contraction bellows 8 expands / contracts, the holding
例えば、摺動部材11の外径R1と保持部材9(91、92)の内径R3の隙間は、加工公差と伸縮ベローズの応力緩和効果を考えて0.5mm程度以下とする。
摺動部材11の外径R1と伸縮ベローズ8の外径R2の差は、伸縮ベローズの横ずれによる座屈の防止のために1mm程度とする。
For example, the clearance between the outer diameter R1 of the sliding member 11 and the inner diameter R3 of the holding member 9 (91, 92) is set to about 0.5 mm or less in consideration of the processing tolerance and the stress relaxation effect of the expansion / contraction bellows.
The difference between the outer diameter R1 of the sliding member 11 and the outer diameter R2 of the
次に、この実施の形態1で使用する材料について説明する。
摺動部材11と保持部材9の側面部91b、92bは、焼付き防止のため異なる材料とするべきで、例えば摺動部材をSUS、保持部材9をCuとする。摺動部材11もしくは保持
部材9の接触面にAgロウを付着させてもよい。
摺動部材11又は円筒体部側面部91b、92bをセラミック(アルミナ、窒化ケイ素)とし、ロウ付け面にメタライズ層を設けてロウ付けしてもよい。金属の母材にこれらの皮膜を設けてもよい。
Next, materials used in the first embodiment will be described.
The
The sliding member 11 or the cylindrical body side surfaces 91b and 92b may be made of ceramic (alumina, silicon nitride), and may be brazed by providing a metallized layer on the brazing surface. These coatings may be provided on a metal base material.
摺動部材11と円筒体部側面部91b、92bの接触面を上記の金属材料、セラミック材料とし、それ以外の伸縮ベローズ8の横ずれを防止する部分には固体潤滑剤(例えばロウ付け温度でも安定である窒化ホウ素)の皮膜を設ける構造とすると、摺動部材11と円筒体部側面部91b、92bの摩擦による伸縮ベローズ8の振動エネルギー散逸の効果と、座屈防止のため伸縮ベローズ8が円筒体部側面部91b、92bと接触しても固体潤滑剤であるため磨耗が少ないという効果が得られ、伸縮ベローズ8の寿命がさらに長くなる。 次に、この発明に至る従来構造の問題点について説明する。
The contact surface of the sliding member 11 and the cylindrical body
(1)伸縮ベローズ8の端の方の蛇腹に応力が集中する点について、
開極、閉極の際の伸縮ベローズ8の動きを高速度カメラで観測すると、伸縮ベローズ8は数m/sという高速で動いた後に急に停止するため、蛇腹部8aに粗密波が発生し往復運
動を行う。この時、伸縮ベローズ8の両端の蛇腹は、固定端となっているためにその付近で特に大きな応力が発生する。この結果、伸縮ベローズ8の端の方で亀裂が発生する。
(1) About the point where stress concentrates on the bellows toward the end of the expandable bellows 8.
When the movement of the expansion / contraction bellows 8 at the time of opening and closing is observed with a high-speed camera, the expansion / contraction bellows 8 suddenly stops after moving at a high speed of several m / s, so that a dense wave is generated in the
従来技術は、伸縮ベローズの端から端まで同じように座屈防止冶具を設けているため、伸縮ベローズの端の応力が大きいという問題は解決されておらず、開極距離や開極スピードが増加すると振動のエネルギーは増加し、結局伸縮ベローズの端の方で亀裂が生じてしまう。
実施の形態1の構造では、図1や図3のように伸縮ベローズ8の端より少し中央寄りに摺動部材11を設けたので、まず、粗密波が摺動部材11を振動させ、この時、摺動部材11と保持部材9の摩擦でエネルギーを散逸し、エネルギーを減少させた後で伸縮ベローズ8の端部に至る構造となっている。
摺動部材11を保持部材9の櫛部91c、92cよりも伸縮ベローズ8端部寄りに設けると、伸縮ベローズ8と保持部材9で囲まれた空間は密閉状態に近くなり、特に絶縁ガスの圧力が例えば0.6MPa(絶対値)と高い場合に、エアダンパーの効果が現れてくる。
本構造は以上の作用を持つため、開極距離や開極スピードが増加しても伸縮ベローズ8端部の応力は抑制され、伸縮ベローズの寿命が伸びるという効果がある。
In the conventional technology, the buckling prevention jig is provided in the same way from end to end of the expansion / contraction bellows, so the problem of large stress at the end of the expansion / contraction bellows is not solved, and the opening distance and opening speed increase. As a result, the vibration energy increases and eventually cracks occur at the ends of the telescopic bellows.
In the structure of the first embodiment, the sliding member 11 is provided slightly closer to the center than the end of the
When the sliding member 11 is provided closer to the end of the expansion / contraction bellows 8 than the
Since this structure has the above action, even if the opening distance and the opening speed increase, the stress at the end portion of the expansion / contraction bellows 8 is suppressed, and the life of the expansion / contraction bellows is extended.
(2)伸縮ベローズ8と座屈防止部品との擦れによって金属や絶縁物の粒子が発生する可能性について、
従来構造では、これらの粒子が真空バルブ外の絶縁ガス空間に移動する可能性がある。その後、粒子は開閉の振動の影響で移動し、さらに電界の作用により電界の高い沿面に付着する。この結果、耐電圧性能が低下するという問題がある。絶縁物粒子であっても部分放電を発生したり、金属粒子を巻上げるという悪影響がある。この問題は、定格電圧の高い真空遮断器で重要となる。
(2) About the possibility that particles of metal and insulator are generated by rubbing between the expansion / contraction bellows 8 and the buckling prevention component,
In the conventional structure, these particles may move to the insulating gas space outside the vacuum valve. Thereafter, the particles move under the influence of opening and closing vibrations, and further adhere to the creeping surface having a high electric field by the action of the electric field. As a result, there is a problem that the withstand voltage performance is lowered. Even if it is an insulator particle | grain, there exists a bad influence of generating a partial discharge or winding up a metal particle. This problem is important for vacuum circuit breakers with high rated voltage.
実施の形態1の構造では、伸縮ベローズ8の摺動部の周りを、フランジ17と可動側端板1bで覆い、擦れによる金属や絶縁物の粒子を閉じ込める構造とした。穴16の前に遮蔽板を設けたり、穴を下側の可動側端板1bではなくフランジ17の側面に設けると、粒子の閉じ込め効果を高めることができる。
In the structure of the first embodiment, the periphery of the sliding portion of the expansion / contraction bellows 8 is covered with the
次に、実施の形態1の作用について説明する。
開閉時の衝撃で伸縮ベローズ8に発生する振動エネルギーを、摺動部材11と保持部材9の摩擦で散逸させることにより、伸縮ベローズ8の応力緩和を図る。この結果、伸縮ベローズ8の寿命が伸び、真空バルブの信頼性が増すことができる。
特に、摺動部材11を伸縮ベローズ8の端よりは中央寄りに設けることによって、段落番号0029の(1)で述べたように、開閉の衝撃で発生する粗密波のエネルギーを減衰させ、伸縮ベローズ8の端部に発生する応力を抑制することにより、開極距離や開極スピードが増加しても伸縮ベローズ8の寿命を伸ばすことができる。
Next, the operation of the first embodiment will be described.
The vibration energy generated in the expansion / contraction bellows 8 due to the impact at the time of opening and closing is dissipated by the friction between the sliding member 11 and the holding
In particular, by providing the sliding member 11 closer to the center than the end of the expansion / contraction bellows 8, as described in paragraph (0029) of paragraph No. 0029, the energy of the dense wave generated by the opening / closing impact is attenuated, and the expansion / contraction bellows By suppressing the stress generated at the end of 8, the life of the expandable bellows 8 can be extended even if the opening distance and opening speed increase.
保持部材9の先端を櫛歯状としたので、伸縮ベローズ8の伸縮状態に関係なく全ての蛇腹の横ずれを防止する。このため伸縮ベローズ8の全長が長い場合でも座屈が防止される。
伸縮ベローズ8の摺動部の周りをフランジ17と可動側端板1bで覆い、擦れによる金属や絶縁物の粒子を閉じ込める構造としたため、段落番号0031の(2)で述べたように、粒子が真空バルブ外の絶縁ガス空間に移動することを防止し耐電圧性能を向上させる。
Since the tip of the holding
Since the periphery of the sliding portion of the expansion / contraction bellows 8 is covered with the
その他の構造について説明する。
伸縮ベローズ8は、可動側フランジ12を絶縁筒2bの内側に折り曲げて一部が絶縁筒2bの中に入る構造としたので、真空バルブの全長を短くする効果がある。さらに、可動側フランジ12にはメタライズ層5の電界緩和のための電界緩和シールド19と、アークシールド7及び絶縁筒2bに対向する部位に電界緩和部12aを設けたので、全長を短くしても耐電圧性能は維持されるという効果がある。
Other structures will be described.
The telescopic bellows 8 has a structure in which the
次に、実施の形態1の製造工程について説明する。
多段ロウ付けとし、あらかじめ伸縮ベローズの蛇腹部8aの谷部8cに摺動部材11をロウ付けする。その後、冶具によって、可動側電極棒3bと伸縮ベローズ8、保持部材9(第1円筒体部91、第2円筒体部92)、可動側フランジ12の軸心を出した状態でロウ付けする。その際、保持部材9の櫛部91c、92cは、保持部材9で干渉しないよう方向に注意する。摺動部材11と保持部材9の隙間は、このロウ付け時に決まるのでロウ付け後に確認する。
この段階で、接点18は、大気圧の接圧が印加することによって閉極しているので、冶具を外しても軸心を出した状態を維持できる。続いて、フランジ17と可動側端板1bをロウ付け一体化した部品を製造し、あらかじめロウ付けしておいた真空バルブの可動側フランジ12に溶接またはねじ止めする(取り付け構造の詳細は図1では略されている)。
次に、ガイド14をねじ止めする。
Next, the manufacturing process of
The sliding member 11 is brazed in advance to the
At this stage, the
Next, the
実施の形態1の真空バルブでは、以上のように開閉時の衝撃で伸縮ベローズ8に発生する振動エネルギーを、摺動部材11と保持部材9の摩擦で散逸させることにより、伸縮ベローズ8の応力緩和を図る。さらに、保持部材9によって伸縮ベローズ8が横ずれして座屈が発生するのを防止する。この結果、伸縮ベローズ8の寿命が伸び、真空バルブの信頼性が向上するという効果がある。
In the vacuum valve of the first embodiment, as described above, the vibration energy generated in the expansion / contraction bellows 8 by the impact at the time of opening and closing is dissipated by the friction between the sliding member 11 and the holding
実施の形態2.
図4は、実施の形態2による真空バルブの摺動部材11と保持部材9の構造を示す拡大断面図である。
実施の形態1では、伸縮ベローズの蛇腹部8aに摺動部材11を設けたが、この実施例では伸縮ベローズ8は、軸方向に分割された複数の蛇腹部8a1、8a2で構成され、これらの蛇腹部8a1、8a2を連結し一体化する。接続部品20は、摺動部材11で兼用することとした。
図4では、伸縮ベローズ8の接続部の一実例として、伸縮ベローズ8の溶接部に接続部品20を被せて強化した例を示す。接続部品20と保持部材9の隙間や接続部品20の外径と伸縮ベローズ8の外径の差は、実施の形態1と同じ設定とする。
他の部品構造、例えば保持部品の先端の櫛形などは実施の形態1と同じとする。
FIG. 4 is an enlarged sectional view showing the structure of the sliding member 11 and the holding
In the first embodiment, the sliding member 11 is provided on the
In FIG. 4, as an example of the connection part of the expansion / contraction bellows 8, an example in which the connection part 20 is covered with the welded part of the expansion / contraction bellows 8 and is reinforced is shown. The gap between the connecting component 20 and the holding
Other component structures, such as the comb shape at the tip of the holding component, are the same as those in the first embodiment.
実施の形態2では、伸縮ベローズ8の製造段階で摺動部材11が形成されているので、伸縮ベローズ8に摺動部材11をロウ付けする工程を省略することができる。
伸縮ベローズ8の応力緩和と座屈防止による真空バルブの信頼性が向上するという効果は実施の形態1と同様である。
In
The effect of improving the reliability of the vacuum valve by relaxing the stress of the
実施の形態3.
図5はこの実施の形態3による真空バルブを示す断面図である。
実施の形態1及び2では、保持部材9を他の部品と同時にロウ付けしたが、実施の形態3では、他の部品のロウ付け終了後に保持部材9を取り付ける形態とした。
伸縮ベローズ8に摺動部材11を設ける点は、実施の形態1と同じである。
伸縮ベローズ8の内端側は、伸縮ベローズ固定板22を介して可動側フランジ12に固定する。伸縮ベローズ8の外端側は、伸縮ベローズ固定板21によって可動側電極棒3bに固定する。
FIG. 5 is a sectional view showing a vacuum valve according to the third embodiment.
In the first and second embodiments, the holding
The point which provides the sliding member 11 in the expansion-contraction bellows 8 is the same as
The inner end side of the expansion / contraction bellows 8 is fixed to the
実施の形態1、2では、伸縮ベローズカバー12bと伸縮ベローズ8の間に、支持部材91aと側面部91bで構成される第1円筒体部91を設けたが、この実施の形態3では、支持部材91aと側面部91bを分離した。
すなわち、支持部材91aに相当するのが部材21aである。この部材21aは、伸縮ベローズカバー12bの強度補強のために設けた補強部材である。
In the first and second embodiments, the first
That is, the member 21a corresponds to the
保持部材9の第1円筒体部91は、側面部91bに設けた支持部91aaを、可動側フランジ12に設けたフランジ補強板22にねじ止めすることにより固定される。
側面部91bの開口側端部には、実施の形態1と同様に櫛部91cを持つ。このため、支持部91aaは櫛部91cに設けられた構造となり、支持部91aaとフランジ補強板22とによって第1支持部を構成している。
The first
Similar to the first embodiment, a
図5は、断面図であるため中心線の右側には支持部91aaと櫛部91cの断面が見えているが、中心線の左側には見えていない。
保持部材9の第2円筒体部92は、支持部92aを可動側電極棒3bに固定された伸縮ベローズ固定板21にねじ止めすることにより固定され、支持部92aと伸縮ベローズ固定板21とによって第2支持部を構成している。
こちらは中心線の左側に櫛部92cが見えているが、右側には見えていない。
図5は、開極状態の図であるので、第1円筒体部91の櫛部91cと第2円筒体部92の側面部92bの間、及び第2円筒体部92の櫛部92cと第1円筒体部91の側面部91bの間は、大きく開いている。
Since FIG. 5 is a cross-sectional view, the cross section of the support portion 91aa and the
The second
Here, although the
Since FIG. 5 is a diagram of the open state, the
次に、この実施の形態3で使用する材料について説明する。
摺動部材11と保持部材9の側面部91b、92bは、焼付き防止のため異なる材料とするべきであるという点は実施の形態1と同じである。本構造では、保持部材9はロウ付け温度ほどの高温にならないので、エンジニアリングプラスチック(PPE、PC、PA、POM、PBT)で形成する。窒化ケイ素などの硬質皮膜を用いて磨耗の少ない摩擦状態としてもよい。
Next, materials used in the third embodiment will be described.
Similar to the first embodiment, the
保持部材9の側面部91b、92bの内、摺動部材11と接触する面は、エンジニアリングプラスチックとし、それ以外の伸縮ベローズの横ずれを防止する部分は、固体潤滑材
料(ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンなど)として一体化すれば、摺動部材11と保持部材9の摩擦による伸縮ベローズ8の振動エネルギー散逸の効果と、伸縮ベローズ8が保持部材9と接触しても固体潤滑剤であるため磨耗が少ないという効果が得られ、伸縮ベローズ8の寿命がさらに長くなる。
Of the side surfaces 91b and 92b of the holding
次に、実施の形態3の製造工程について説明する。
他の部品のロウ付け後、下端から保持部材9の第1円筒体部91を挿入し、支持部91aaをフランジ補強板22に固定する。
続いて、第2円筒体部92を下端から挿入し支持部92aを伸縮ベローズ固定板21にねじ止めする。
その後、フランジ17と可動側端板1bを一体化した部品をフランジ補強板22にねじ止めする。最後にガイド14をボルト15で固定する。
Next, the manufacturing process of
After brazing of other parts, the first
Subsequently, the second
Thereafter, a part in which the
実施の形態3では、保持部材9を後から取り付けるようにしたので、ロウ付け時に軸心出しをする部品の数が減り冶具が簡略化される。保持部材9としてプラスチックなど適用できる材料が増えるので、開極距離や開極スピードに合せて最適な材料を選ぶことができる。
In the third embodiment, since the holding
1a 固定側端板
1b 可動側端板
2 絶縁筒
3a 固定側電極棒
3b 可動側電極棒
4 固定側フランジ
5 メタライズ層
6 絶縁筒接合部
7 アークシールド
8 伸縮ベローズ
8a 蛇腹部
8a1 蛇腹部
8a2 蛇腹部
8b 山部
8c 谷部
9 保持部材
91 第1円筒体部
91a 支持部
91aa 支持部
91b 側面部
91c 櫛部
92 第2円筒体部
92a 支持部
92b 側面部
92c 櫛部
11 摺動部材
12 可動側フランジ
12a 電界緩和部
12b 伸縮ベローズカバー
12c 屈曲部
12d フランジ部
14 ガイド
15 ボルト
16 穴
17 フランジ
18 接点
18a 固定側接点
18b 可動側接点
19 電界緩和シールド
20 接続部品
21 伸縮ベローズ固定板(第2支持部)
22 フランジ補強板(第1支持部)
S スペース。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a Fixed side end plate 1b Movable
18a Fixed
22 Flange reinforcement plate (first support)
S Space.
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