CN102891025A - 一种开关装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种开关装置包括：壳体、从壳体内延伸到壳体外的第一静触头和第二静触头、可相对壳体旋转的动触头支架、固定于动触头支架上可将第一静触头和第二静触头电气地相互连接或断开的动触头；位于壳体内的筋板，其设置成在动触头处于断开位置时，第一静触头、动触头、第二静触头、动触头支架，及壳体内部的筋板相互配合将壳体内部空间隔离为两个子空间，每个子空间包括针对一个静触头的一个燃弧区域；每个子空间的壳体壁上设有的排气孔。这使得开关动作形成的高压气流在两个空间内互不相通，且向各自的排气口排出的过程中具有大致一致的流动方向，从而使得高压气流更快的被排放到开关装置的外部，有效利用了气流吹弧，快速熄灭电弧。

Description

一种开关装置

技术领域

本发明涉及一种控制电气设备技术，特别是一种开关装置。

背景技术

开关装置是一种用于断开和闭合电流回路的装备。当用开关电器断开电流时，如果电路电压不低于10～20伏，电流不小于80～100mA，电器的触头间便会产生电弧。此时，开关装置的动、静触头虽然已分开，但是电路中的电流还在继续流通，只有熄灭电弧，电路才真正断开。电弧是高温高导电率的游离气体，电弧产生的高温将使触头表面熔化和蒸化，形成含有金属微粒的金属蒸汽；另外，触头周围的空气的温度也会急剧上升进而压力增大。这时若不能及时将电弧熄灭，由于与外界存在压力差，高温高压气体必然会形成气流向外界排出，这时若不能将产生的高压气流及时排出泄压，将对电气设备和人身安全造成很大的危害。

中国发明专利申请公布说明书CN1910718A公开了一种开关装置。参见图1所示，该开关装置包括壳体10、从壳体10内延伸到壳体外的第一静触头11和第二静触头12、可旋转的动触头13，其用于将第一静触头11和第二静触头12电气地相互连接或断开的动触头13，以及设置在壳体壁上的排气孔14a、14b，其中壳体内部包含动、静触头的空间彼此相通，图1中的箭头指示示意性的表示了气流的方向。现有技术存在的缺陷在于，电弧高温产生的高压气流可在整个壳体内向多个方向流动，在排出的过程中未能形成合理的大体一致的流动方向，因此经排气孔排出壳体需要较长的时间，同时气流形成的阻力不利于电弧的快速熄灭。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种开关装置，用以解决现有技术中存在的因高温高压气流排出壳体缓慢而导致的电弧熄灭缓慢的技术问题。

因此，根据本发明一实施例，提供了一种开关装置包括：一壳体；从壳体内延伸到壳体外的第一静触头和第二静触头；可相对于壳体旋转的动触头支架；固定于动触头支架上可随动触头支架的旋转而将第一静触头和第二静触头电气地相互连接或断开的动触头，针对每一个静触头，该动触头在闭合位置和断开位置之间的一燃弧区域内进行开关动作；位于壳体内部的筋板，其被设置成，在动触头处于断开位置时，第一静触头、动触头、第二静触头、动触头支架，以及壳体内部的筋板相互配合将壳体内部空间隔离为两个子空间，每一个子空间包括针对一个静触头的一个燃弧区域；设置在每个子空间的壳体壁上的排气孔。

从上述方案中可以看出，由于本发明实施例的开关装置中第一静触头、动触头、第二静触头、动触头支架与壳体内部的筋板相互配合将壳体内部隔离的两空间各自独立封闭，在每个空间的壳体壁上具有排气孔，这使开关动作形成的高压气流在两个空间内互不相通，每个空间内形成的高压气流在向排气孔排出的过程中具有大致一致的流动方向，并且能够在流动过程中被进一步冷却，从而使得高温气流更快的被排放到开关装置的外部，有效利用了气流吹弧，将电弧熄灭。

优选的，排气孔位于燃弧区域在壳体壁上的径向投影区域之外，从而防止高压气流急速喷出对设备和人身造成的伤害。

较佳的，燃弧区域在壳体壁上的径向投影区域设有辅助排气孔；且在辅助排气孔和燃弧区域之间设有灭弧挡板，灭弧挡板上形成有允许小于设定直径的金属微粒通过的孔。这样可以辅助排泄部分高压气流，进而降低灭弧区域的气体压力；并且可以阻挡较大的金属微粒，改变其运动方向，从而防止大的金属微粒急速喷出对设备和人身造成伤害。

优选的，灭弧挡板材质为金属，由于金属材料熔点高、导热能力强并且热容量大，可以更快的冷却高压气流。

优选的，第一静触头和第二静触头的头部相对动触头向内凹成U形，这样的形状使得开关断开时触头之间形成U形电流，电流产生的磁场将电弧弯曲、拉细、拉长，进而被切断。

可选的，筋板包括第一筋板和第二筋板，分别位于第一静触头和第二静触头远离燃弧区域的一侧，筋板的边沿与壳体和动触头支架配合接触。

较佳的，排气孔设置在其所在子空间的远离燃弧区域的壳体壁上，这样有利于高压气流在排除的过程中进一步冷却和降压。

可选的，紧邻燃弧区域设有灭弧栅片，当电弧进入灭弧栅片时会被切成短弧，有利于电弧的熄灭。

优选的，壳体材质为塑料，这种材料具有较好的电绝缘性。

附图说明

下面将通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中：

图1为现有技术开关装置处于断开位置时气流方向示意图；

图2为本发明开关装置处于断开位置时结构示意图；

图3为本发明开关装置处于断开位置时气流方向示意图；

图4为根据本发明一具体实施方式的筋板位置示意图。

其中，附图标号如下：

10～14为现有技术开关装置附图标号

10壳体                11第一静触头

12第二静触头          13动触头

14a、14b排气孔

20～29为本发明开关装置附图标号

20壳体                21第一静触头

22第二静触头          23动触头

23a动触头第一接触端   23b动触头第二接触端

24a排气孔             24b辅助排气孔

25灭弧挡板            26灭弧区域

27缓冲区域            28灭弧栅片

29动触头支架          30筋板

31燃弧区域

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明进一步详细说明。

图2示意性地显示了根据本发明一个实施例的开关装置，该装置包括：一壳体20；从壳体内延伸到壳体外的第一静触头21和第二静触头22；可相对于壳体旋转的动触头支架29；固定于动触头支架上可随所述动触头支架的旋转而将第一静触头和第二静触头电气地相互连接或断开的动触头23，针对每一个静触头，该动触头在与静触头的相接触的闭合位置和与静触头分开的断开位置之间的一燃弧区域31内进行开关动作；位于壳体内部的筋板30，其中，该筋板30设置成在动触头处于断开位置时，第一静触头21、动触头23、第二静触头22、动触头支架29，以及壳体内部的筋板30相互配合将壳体20内部空间隔离为两个子空间，每一个子空间包括针对一个静触头的一个燃弧区域；该开关装置还包括：在每个子空间的壳体壁上设有的排气孔24a。

本发明开关装置中第一静触头21、动触头23、第二静触头22、动触头支架29与壳体内部的筋板30配合将壳体20内部隔离的两空间各自独立封闭，因此受开关动作产生的电弧的影响而形成的高压气流在两个空间内互不相通，从灭弧区域26(即在燃弧区域31产生的电弧熄灭的区域)至排气孔24a之间形成了使气流压力进一步降低的缓冲区域27，气流在向各自的排气口24a排出的过程中具有大致一致的流动方向，在排出的过程中也被进一步冷却，从而压力进一步降低，排出更加迅速。高速并且流动方向大致一致的气流可产生气吹灭弧的效果，将电弧拉细拉长进而被切断，从而达到快速熄灭电弧的目的。

开关装置的壳体20外部形状不限，例如可以为长方体；壳体材质优选为塑料，这种材料具有较好的电绝缘性。

壳体20内部的筋板30可以与壳体一体成型，也可以通过其他方式固定于壳体内。在本发明的另一个具体实施例中，例如图4所示，筋板还可包括第一筋板和第二筋板，分别位于第一静触头21和第二静触头22远离燃弧区域31的一侧，筋板30的边沿向外延伸至与壳体20和动触头支架29配合接触。

第一静触头和第二静触头在平行于动触头支架轴向上也可以延伸至与壳体壁接触，而筋板连接于静触头和动触头支架之间，这样也将壳体内空间间隔成两个各自独立、包含各自燃弧区域的封闭空间。当然，间隔的方式绝不局限于此，无论筋板是否与壳体一体成型，筋板是何种形状或置于何处，只需要壳体内部空间被隔离为包括两个各自独立封闭的子空间，每一个子空间都包括针对一个静触头的一个燃弧区域。

请继续参考图2，第一静触头21和第二静触头22的头部相对动触头向内凹成U形。这样的形状使得开关断开时第一静触头21和动触头23、第二静触头22和动触头23之间形成呈U形的电流，电流产生的磁场将电弧弯曲、拉细、拉长，进而将电弧拉入灭弧区域26。由于现有技术中也采用类似形状的静触头，这里不再赘述。

第一静触头21和第二静触头22形状相互相同，但位置上呈中心对称排布。用于将第一静触头21和第二静触头22电气地相互连接或断开的动触头23固定在动触头支架29上，该动触头支架29可相对于壳体20旋转，以实现动触头23上的第一接触端23a和第二接触端23b分别与第一静触头21和第二静触头22的连接或断开。因此，开关装置的内部结构大致呈中心对称，相同功能的零部件制造或选用具有一致性。

请参考图3，通过顺时针旋转动触头支架29至动触头23上的第一接触端23a和第二接触端23b分别与第一静触头21和第二静触头22断开来断开电流回路。当断开电流回路时，产生电弧，即高温高导电率的游离气体，电弧的高温使得灭弧区域26的空气温度陡然升高从而压力增大，由于灭弧区域26与壳体外存在压力差，必然促使高温高压气体形成气流从排气孔24a向壳体外排出。

由于气流从壳体内的灭弧区域至壳体外排出具有大致一致的压力指向，气流排出压力方向安排合理，开关装置不必通过增大体积来减小气体压力，反而体积可以进一步减小，更加适应产品一体化和小型化的趋势。

可以在灭弧区域26设置紧邻燃弧区域31的用于熄灭电弧的灭弧栅片28，灭弧栅片28一般由金属制作，例如铜。优选地，灭弧栅片可设置在整个燃弧区域的外围。当高温高压气流碰到灭弧栅片时也会被冷却。现有技术也采取了此类灭弧方式，这里不再赘述。

在燃弧区域在壳体壁上的径向投影区域设置辅助排气孔24b，在辅助排气孔24b和燃弧区域之间设置灭弧挡板25，该灭弧挡板25上形成有仅允许小于设定直径的金属微粒通过的孔。这样可以辅助排泄部分高压气流，进而降低灭弧区域26的气体压力；灭弧挡板25可以阻挡较大的金属微粒，改变其运动方向，从而防止大的金属微粒急速喷出对设备和人身造成伤害。

灭弧挡板25的形状可以设计为圆盘形，材质优选为金属，这是因为金属材料熔点高、导热能力强并且热容量大，可以更快的冷却高压气流，有利于电弧熄灭。

将排气孔24a设置在燃弧区域31在壳体壁上的径向投影区域之外，优选设置在每一个子空间的与燃弧区域31相背离的壳体壁上。这样可以使高压气流在缓冲区域27内进一步冷却、降压，减少与壳体外部的压力差，促使高压气流形成大致一致的流动方向。

由于开关动作产生的气体含有烟炱、金属微粒等杂质，该杂质可能沉积在开关装置的壳体表面，并且随着开关动作次数的增加而变得更厚、面积更大，因此削弱了开关装置的绝缘特征，参见图2所示，将排气孔24a和辅助排气孔24b设计在开关装置壳体的纵向壁上，可以有效减少杂质的沉积，另外也避开了操作者的操作空间，降低了对人身伤害的可能性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种开关装置，其特征在于，包括：

一壳体(20)；

从壳体(20)内延伸到壳体(20)外的第一静触头(21)和第二静触头(22)；

可相对于壳体(20)旋转的动触头支架(29)；

固定于动触头支架(29)上且可随所述动触头支架(29)的旋转将第一静触头(21)和第二静触头(22)电气地相互连接或断开的动触头(23)，针对每一个静触头，该动触头(23)在闭合位置和断开位置之间的一燃弧区域(31)内进行开关动作；

位于壳体(20)内部的筋板(30)，其被设置成，在动触头(23)处于断开位置时，第一静触头(21)、动触头(23)、第二静触头(22)、动触头支架(29)，以及壳体(20)内部的筋板(30)相互配合将壳体(20)内部空间隔离成包括两个子空间，每一个子空间包括针对一个静触头的一个燃弧区域(31)；

设置在每个子空间的壳体壁上的排气孔(24a)。

2.如权利要求1所述的开关装置，其特征在于，排气孔(24a)位于燃弧区域(31)在壳体壁上的径向投影区域之外。

3.如权利要求2所述的开关装置，其特征在于，燃弧区域(31)在壳体壁上的径向投影区域内设有辅助排气孔(24b)；

且在辅助排气孔(24b)和燃弧区域(31)之间具有灭弧挡板(25)，灭弧挡板(25)上形成有允许小于设定直径的金属微粒通过的孔。

4.如权利要求3所述的开关装置，其特征在于，灭弧挡板(25)材质为金属。

5.如权利要求1所述的开关装置，其特征在于，第一静触头(21)和第二静触头(22)的头部相对于动触头向内凹成U形。

6.如权利要求1所述的开关装置，其特征在于，筋板(30)包括第一筋板和第二筋板，分别位于第一静触头(21)和第二静触头(22)远离燃弧区域(31)的一侧，筋板(30)的边沿与壳体(20)和动触头支架(29)配合接触。

7.如权利要求2所述的开关装置，其特征在于，排气孔(24a)设置在其所在子空间的与燃弧区域(31)相背离的壳体壁上。

8.如权利要求1所述的开关装置，其特征在于，进一步包括紧邻燃弧区域(31)的灭弧栅片(28)。

9.如权利要求1所述的开关装置，其特征在于，壳体(20)材质为塑料。

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