CN102013365B - 断路器的灭弧装置 - Google Patents

Abstract

断路器的灭弧装置位于断路器的壳体内，包括：带有灭弧栅片的灭弧室2、排气室3；排气室3包括分流腔13、弯曲巷道12；壳体上设有排气口11，将弯曲巷道12与断路器外的大气相通；所述分流腔13通过导气槽31与灭弧室2相通；所述排气室3通过分流件32、两个分流腔侧壁34将弯曲巷道12、分流腔13分隔开；分流件32在分流腔13内的部分呈Y形分布，包括V形支臂面和一字形支腿；V形支臂面的两支臂端固定连接在分流腔侧壁34的端部；一字形支腿与分流腔侧壁34平行并向导气槽31方向延伸，将气流一分为二；分流腔13与弯曲巷道12通过分流腔导气口33相贯通。本发明可使灭弧室中维持提高吹弧速度所需的气流气压，增加电弧气体的冷却路径。

Description

断路器的灭弧装置

技术领域

本发明涉及用于电气设备的灭弧装置，特别是适用于低压断路器及其他开关设备的带排气室的灭弧装置，可以应用于各种在空气介质下开闭需要熄灭电弧的电气设备中。

背景技术

在低压电器的开闭过程中,特别是当分断大电流时，在空气介质中会产生开关电弧，开始时点燃电弧是依靠触头的金属蒸气，然后周围空气介质逐步进入弧隙使金属相电弧转变为由气体游离支撑的气相电弧，电弧为一团高温高压的电离气体，电弧气体强烈地破坏接触物的材料，因此，近年来人们采用栅片灭弧，一方面尽快的将电弧转移到后端半封闭的独立的灭弧室内，依靠栅片产生许多短弧的近极压降的迭加来提高电弧电压，以抑制短路电流的增长，另一方面利用电弧高温在灭弧室内引起压力上升，通过排气道形成气流的气吹作用和通过栅片对电弧的分隔作用，实现快速熄灭电弧。

参见图1所示的现有的小型断路器产品的灭弧室，它由两部分组成，一部分是由相连或不相连的两个侧板21围成的栅片灭弧室2，形成灭弧室壁的阻燃绝缘侧板上21带有多排安装灭弧栅片的孔，多个金属灭弧栅片22通过这些安装孔被彼此平行和相互间等距地固定安装在两个侧板21之间，而另一部分是设置在灭弧室后端的电弧排气道3，它的进气口是与灭弧室前端相连通，并且与断路器壳体器壁上形成的排气口11相连通。如图1所示，其进气口和排气口均设置在一条直线上。由于气体冷却路径过短，电弧冷却效果相对较差。已有一些产品通过在每一极外壳内壁的表面上特意形成的弯曲凹槽来增加电弧排气路径长度，以加强电弧的冷却效果，如CN200580018556.2专利申请，但是这些弯曲凹槽增大了每一极断路器外壳的宽度，导致了整个产品体积的增加，不符合小型化的发展趋势。

发明内容

本发明的目的是要在不增加低压电器产品现有体积的前提下，提供一种低压电器的灭弧室，一方面使灭弧室中维持提高吹弧速度所需的气流气压；另一方面增加电弧气体的冷却路径，将电弧在灭弧室中尽可能的充分冷却，使之被冷却程度更高。

在此目标范围内，本发明的又一个目的是提供一种低压电器的灭弧室，它同时可以提高产品的防尘抗污染能力。

按照本发明的断路器的灭弧装置，所述灭弧装置位于断路器的壳体1内，所述灭弧装置包括：带有绝缘侧板21和多个灭弧栅片22的灭弧室2、与灭弧室相连的排气室3；所述排气室3包括分流腔13、弯曲巷道12；所述壳体1的侧壁上设有一个排气口11，所述排气口11将排气室3的弯曲巷道12与断路器外的大气相通；所述分流腔13通过带有导气槽31的排气室侧壁35与灭弧室2相连通；所述排气室3通过分流件32、两个分流腔侧壁34将弯曲巷道12、分流腔13分隔开；所述分流件32在分流腔13内的部分呈Y形分布，所述Y形包括V形支臂面和一字形支腿；所述的V形支臂面的两支臂端分别固定连接在两个分流腔侧壁34的端部上；所述Y形分流件32的一字形支腿与分流腔侧壁34平行、并向排气室侧壁35的导气槽31方向延伸，所述Y形分流件32的一字形支腿将来自导气槽31的气流在分流腔13内一分为二；分流腔导气口33分别设置在两个分流腔侧壁34上，且每个与分流腔导气口33对应V形支臂面的一个支臂面，所述分流腔13与弯曲巷道12通过分流腔导气口33相贯通。

在按照本发明的低压电器灭弧室的一种优选方案中，所述的导气槽31为多个，所述多个导气槽31平行设置，且每个导气槽31的安装位置与灭弧室2内各相邻灭弧栅片22之间所形成的间隙对应。另外，还可以采用以下优选方式：所述每个分流腔侧壁34设有多个平行设置的分流腔导气口33，且每个分流腔导气口33与对应的导气槽31连通。

所述的分流腔导气口33与壳体1上的排气口11的位置应错开设置。分流腔导气口33的开口方向与排气口11的开口方向最好垂直放置或接近垂直放置。

在按照本发明的低压电器灭弧室的另一优选方案中，所述的分流腔导气口33设置在Y形的分流件32在分流腔侧壁34上的投影区域y内，且分流腔导气口33的宽度x与Y形的分流件32在分流腔侧壁34上的垂直投影的宽度y之间的关系是：x≤y/2。此外，和/或采用如下优选实施方式：所述的分流腔导气口33设置在Y形的分流件32V形支臂面在分流腔侧壁34上的投影区域v内，且分流腔导气口33的宽度x与V形支臂面在分流腔侧壁34上的垂直投影的宽度v之间的关系是：x≤v。

本发明通过改进低压电器灭弧室的排气室，在低压电器壳体内的一定范围内使电弧气体尽可能迂回，以延长其冷却路径和维持灭弧室内的气压，并进一步增加电弧废气与排气室内壁的接触面积，能够在现有产品空间内更充分利用气流的气吹作用和散热效应，实现更好的灭弧效果。

附图说明

下面借助于附图更详细地描述根据本发明的低压电器灭弧装置、其改进方案和由此带来的优点，附图仅表示一些可能的实施途径。附图中：

图1是已知类型的安装在小型断路器底座壳体中的灭弧室的剖视图，图中箭头表示电弧气体流动的方向。

图2是本发明安装在小型断路器壳体中的灭弧装置的内部结构图，图中箭头表示电弧气体流动的方向。

图3是本发明电弧排气室内的分流腔的侧视图。

图4是按图3箭头剖面线方向的分流腔的剖视图。

图5是排气室靠近灭弧室一侧的侧视图。

图6是本发明断路器带有排气口的壳体侧壁的示意图。

具体实施方式

图2是根据本发明的安装在小型断路器底座壳体中的灭弧装置的剖视图。断路器的塑料外壳由底座和盖组成，断路器包括触头灭弧装置在内的各主要零部件都装在由塑料底座的壳体1构成的空腔内，在断路器底座的壳体1的一个侧壁上形成有排气口11。现以多极断路器的一极为例，触头灭弧装置为前端带有栅片灭弧室2、后端带有排气室3的过道式灭弧装置，具有显著的限流特性。灭弧装置全部置于断路器的绝缘基座壳体1内,每极分开,相互绝缘,多个金属的灭弧栅片22设置在断路器触头的可开闭操作区域附近，两个阻燃绝缘材料制成的绝缘侧板21形成灭弧室2的器壁，这些侧板21上带有多排安装灭弧栅片22的孔，所述灭弧栅片22通过这些安装孔被彼此平行和相互间等距地固定安装在两个侧板21之间，用于分隔当触头分断时产生的电弧，利用去离子栅片灭弧原理,使得断路器上方飞弧距离为零。

参见图2，本发明灭弧装置的排气室3连接在灭弧室2的后端，位于灭弧室2与排气口11之间。排气室3包括分流腔13、弯曲巷道12两个腔室，排气室3还包括带有导气槽31的排气室侧壁35、分流件32、两个分流腔侧壁34等元件。其中，两个分流腔侧壁34、排气室侧壁35、分流件32作为分流腔的4个方向的侧壁合围形成分流腔13。

分流腔13通过位于其前端的排气室侧壁35与灭弧室相连；在排气室侧壁35上设有贯通的孔，即导气槽31，电弧气体通过排气室侧壁35上导气槽31进入排气室的分流腔13内。排气室侧壁35的两端分别连接一个分流腔侧壁34。

如图2、图4所示，在分流腔13的后端设置有一个向分流腔内延伸的分流件32，所述分流件在分流腔内的部分呈Y形分布。在分流腔13内，Y形分流件32具有两个呈V形伸展的分流腔内侧壁，即V形支臂面。V形支臂面的两个支臂端分别固定连接在两个分流腔侧壁34的端部，从而将分流腔13后端正对导气槽31的区域封闭。而Y形分流件32的一字形支腿与分流腔侧壁34平行，且一字形支腿向灭弧室2方向延伸，具体地说一字形支腿向排气室侧壁35的导气槽31方向延伸，Y形分流件32的一字形支腿端部为光滑凸出的弧面形。所述两个分流腔侧壁34、排气室侧壁35、分流件32的壁体共同围成分流腔13的内腔，并且该分流件32将所述的分流腔13内腔一分为二，如图5所示。分流件32在分流腔外的部分，其形状不作限定，如图4所示实施例中，分流件在弯曲巷道内正对排气口11部分的可以是一个平面也可以是V形面。

如图2所示，本发明的排气室将在分流腔侧壁34与断路器底座的壳体1的相邻侧壁之间所形成的空间称为第二排气腔，该第二排气腔为弯曲的巷道形，即弯曲巷道12。在这个空间内，在排气室3的分流腔侧壁34上靠近两个V形支臂的分流腔侧壁34上分别设置有分流腔导气口33，该分流腔导气口33将分流腔13的内腔与弯曲巷道12的内腔相连通，分流腔内被Y形分流件32的一字形支腿分流后的气体遇到V形支臂面后变向，并通过分流腔导气口33进入弯曲巷道12内。V形设计不仅有助于导气，还可对气体增压，提高吹弧速度。

如图4所示，如果将所述Y形的分流件32及其V形支臂面分别投影在分流腔侧壁34上，Y形的分流件32垂直投影在分流腔侧壁34上的宽度为y，Y形的分流件32的V形支臂面垂直投影在分流腔侧壁34上的宽度为v。分流腔导气口33的宽度x与宽度y应满足以下条件：所述的分流腔导气口33设置在Y形的分流件32在分流腔侧壁34上的投影区域y内，且x≤y/2。当Y形的分流件32的投影宽度Y是分流腔导气口33宽度的2倍及两倍以上时，可明显改善气流的分流导流效果，一方面有利于增加气压，提高了吹弧效果；另一方面保证了电弧冷却路径的长度。另外，分流腔导气口33的宽度x与宽度v应满足以下条件：所述的分流腔导气口33设置在Y形的分流件32V形支臂面在分流腔侧壁34上的投影区域v内，且x≤v，即V形支臂面的投影宽度v大于或等于分流腔导气口33宽度，从而使弯曲巷道12能有效接收到经V形支臂面变向后分流腔导出气体。

断路器底座壳体1的排气口11将弯曲巷道与断路器外的外界大气相连通。为了避免灭弧室电弧废气正对排气口11向产品外直吹，本发明通过分流件32设于灭弧室的导气槽31、壳体1的排气口11之间，通过将电弧废气分流的方式阻隔了直吹的电弧废气。而且该分流腔导气口33设置的方向与所述排气口11设置的方向不同，分流腔导气口33导出气体经过弯曲巷道的弯曲转向后才能从所述排气口11排出，使电弧废气流先经所述的第二排气腔变向、加长后，再从壳体1上的排气口11排向大气。如图4所示的实施例，分流腔导气口33的开口方向与排气口11的开口方向垂直或几乎垂直，且位置错开。产品正常使用时，环境的污染物无法通过壳体排气口掉落进入壳体的排气室和灭弧室内，有效提高了产品的抗污染能力。本发明将排气室3中间用分流件32隔开形成两个独立的气道，并将分流腔与弯曲巷道之间的连接设于分流腔的两侧壁处，从两分流腔导气口33排出的气体分别进入分流腔与断路器壳体1之间构成的间隙中，排气室两侧壁与壳体分别形成两条弯曲的巷道，电弧废气从排气室出来后经巷道弯曲变向至壳体排气口处最后排出，这样充分利用了断路器现有内部空间，延长了气道、提高了气压，增加了电弧气体的冷却速度和冷却途径，以达到缩短断路器飞弧距离的目的。

另外，所述排气口11是一个狭长的缺口（参见图6）以保证灭弧室2内维持一定的气压，另一方面可以防止外界的灰尘直接从缺口进入灭弧室2。比如，两分流腔侧壁34之间的距离为L,排气口宽度W小于两分流腔侧壁间距离L的二分之一，即W<L/2,在图5实施例中排气口宽度W约为两分流腔侧壁间距离L的三分之一。

如图3、图4所示的优选实施例中，本发明的分流腔13可以采用一个单独的塑料零件制成，合围形成分流腔13的各组件是一体成形的，即两个分流腔侧壁34、排气室侧壁35、分流件32是一体成形的一个件，其优点是可以很方便的设计该零件的模具，如果采用多个零件也可以。

下面结合附图3到图5，具体说明本发明的灭弧装置的电弧排气室3与灭弧室2的安装关系。所述导气槽可以是一个贯通孔，但更优选地实施方式是：在排气室3的排气室侧壁35上带有多个平行设置的使前端灭弧室的内腔与后端排气室的内腔直接相通的导气槽31（参见图5），且每个导气槽31的安装位置与灭弧室2的各相邻灭弧栅片22之间所形成的间隙对应。本发明的排气室3的分流腔13将每一个导气槽从中一分为二，可以使电弧废气与排气室器壁的接触面积更大，使冷却效果更佳。同理，作为优选实施例，所述在每个分流腔侧壁34上，可以设置一个分流腔导气口33，但作为更优选地实施方式是所述每个分流腔侧壁34上设有多个平行设置的分流腔导气口33，且每个分流腔导气口33与排气室侧壁35上的导气槽31相对应，其实施效果明显优于一个分流腔导气口33的实施方式。

Claims (10)

1.一种断路器的灭弧装置，所述灭弧装置位于断路器的壳体（1）内，所述灭弧装置包括：带有多个灭弧栅片(22)的灭弧室(2)、与灭弧室相连的排气室(3)；其特征在于：

所述排气室(3)包括分流腔(13)、弯曲巷道(12)；

所述壳体(1)的侧壁上设有一个排气口(11)，所述排气口(11)将排气室(3)的弯曲巷道(12)与断路器外的大气相通；

所述分流腔(13)通过带有导气槽(31)的排气室侧壁(35)与灭弧室(2)相连通；

所述排气室(3)通过分流件(32)、两个分流腔侧壁(34)将弯曲巷道(12)、分流腔(13)分隔开；

所述分流件(32)在分流腔(13)内的部分呈Y形分布，所述Y形包括V形支臂面和一字形支腿；所述的V形支臂面的两支臂端分别固定连接在两个分流腔侧壁(34)的端部上；

Y形分流件(32)的一字形支腿与分流腔侧壁(34)平行、并向排气室侧壁(35)的导气槽(31)方向延伸，所述Y形分流件(32)的一字形支腿将来自导气槽(31)的气流在分流腔(13)内一分为二；

分流腔导气口(33)分别设置在两个分流腔侧壁(34)上，且每个分流腔导气口(33)对应V形支臂面的一个支臂面，所述分流腔(13)与弯曲巷道(12)通过分流腔导气口(33)相贯通。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的导气槽(31)为多个，所述多个导气槽(31)平行设置，且每个导气槽(31)的安装位置与灭弧室(2)内各相邻灭弧栅片(22)之间所形成的间隙对应。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述每个分流腔侧壁(34)设有多个平行设置的分流腔导气口(33)，且每个分流腔导气口(33)与对应的导气槽(31)连通。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的分流腔导气口(33)与壳体(1)上的排气口(11)的位置错开设置。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：分流腔导气口(33)的开口方向与排气口(11)的开口方向垂直。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的分流腔导气口(33)设置在Y形的分流件(32)在分流腔侧壁(34)上的投影区域y内，且分流腔导气口(33)的宽度x与Y形的分流件(32)在分流腔侧壁(34)上的垂直投影的宽度y之间的关系是：x≤y/2。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的分流腔导气口(33)设置在Y形的分流件(32)V形支臂面在分流腔侧壁(34)上的投影区域v内，且分流腔导气口(33)的宽度x与V形支臂面在分流腔侧壁(34)上的垂直投影的宽度v之间的关系是：x≤v。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：Y形分流件(32)的一字形支腿的端部为光滑凸出的弧面形。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：两分流腔侧壁(34)之间的距离L与排气口宽度W的关系是：W<L/2。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：两个分流腔侧壁(34)、排气室侧壁(35)、分流件(32)是一体成形的一个零件。

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