CN104134573B - 直流开断装置灭弧室 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及直流开断装置灭弧室。直流开断装置灭弧室，包括静端组件和动端组件，动端组件包括动触头装置、压气缸和喷口，动触头装置包括动触头本体，压气缸包括圆筒形的缸体，缸体的内周壁的前部具有套设在动触头本体的对应外周面上而与动触头本体导电固连的动触头配合段，内周壁的后部具有供相应的动触座导向装配的动触座配合段，动触头配合段的内径大于动触座配合段的内径，动触头配合段与动触座配合段之间设有内径前大后小的用于与动触头装置中气体通道的后端开口对应的扩口结构，喷口是对应气体通道的前端开口固设在动触头本体上。上述直流开断装置灭弧室能够在满足通流能力的情况下减小压气反力，降低操动机构的负担，降低其操作功。
Description
技术领域
本发明涉及直流开断装置灭弧室。
背景技术
现有的灭弧装置，例如申请号为201120054008.8，公告号为CN 202058636 U的中国专利公开的改进型自能式六氟化硫断路器的灭弧装置，包括静端组件和动端组件，动端组件包括动触头装置、压气缸、动触座和带动动触头沿分合闸方向运动的传动杆，动触头装置包括动触头本体和导电固设在动触头本体前端的动主触头，动主触头为环状并具有用于与静端组件中的静触指滑配导电的外周面，其内环壁固连有用于吹灭电弧的喷口。其中压气缸是灭弧装置的关键组成部件，不仅作为主导电回路起到通流作用，而且需要储存、容纳一定量的气体，为分闸灭弧提供足够、持续有力的气吹，以保证电流的成功开断，其采用的是内径尺寸一致的圆筒形缸体，使用时压气缸的前侧端部是套设固定在动触头装置的动触头本体上并与动触头本体外周面的对应部分通过内壁导电连接，后侧部分是导向套设在动触座上。动触头本体与对应的传动杆传动连接，动触座是由导向密封嵌设在传动杆与压气缸之间的环形间隙内而形成活塞。分闸时，传动杆克服动触头和压气缸与动触座之间的压气反力带动动触头和压气缸朝向动触座运动，将环形间隙内的气体压缩通过设置在动触头上的喷口喷出，吹灭电弧，同时消耗部分操作功。
但是，在需要增大灭弧装置的通流能力时，为了保证压气缸与动触头的通流面积，压气缸的直径就需要增大，由于动触座与压气缸内壁需要保持滑动密封配合，增大压气腔的直径就会导致动触座与压气腔内气体的接触面积增大，这样就会使分闸过程中的压气反力增大，也就需要对应的操动装置提供更大的动力和更多的操作功，对操动装置的要求较高，同时也影响了灭弧装置的开断能力。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够在满足通流能力的情况下减小压气反力的直流开断装置灭弧室。
本发明采用的技术方案是：直流开断装置灭弧室，包括静端组件和动端组件，所述动端组件包括动触头装置、压气缸和喷口，所述动触头装置包括动触头本体，所述压气缸包括圆筒形的缸体，所述缸体的内周壁的前部具有套设在动触头本体的对应外周面上而与动触头本体导电固连的动触头配合段，内周壁的后部具有供相应的动触座导向装配的动触座配合段，所述动触头配合段的内径大于所述动触座配合段的内径，所述动触头配合段与动触座配合段之间设有内径前大后小的用于与动触头装置中气体通道的后端开口对应的扩口结构，所述喷口是对应所述气体通道的前端开口固设在动触头本体上。
所述动触头本体上套设有用于与静端组件中的静触指滑配导电的导电滑环，并设有对导电滑环朝前挡止限位的挡止结构，所述导电滑环的外周径大于动触头本体的直径，所述压气缸具有用于与导电滑环背离于挡止结构的端面吻合的导电端面并通过导电端面顶压设置在导电滑环上。
所述扩口结构为台阶面，所述台阶面具有用于与动触头配合段相连并朝后延伸的第一轴向台阶面、用于与动触座配合段相连并朝前延伸的第二轴向台阶面和连接于第一轴向台阶面与第二轴向台阶面之间的径向台阶面。
所述径向台阶面是与第二轴向台阶面相连的一侧朝后倾斜的倒角面。
第一轴向台阶面或第二轴向台阶面上设有用于减少流向气体通道的气流所产生的湍流的凹槽。
本发明采用上述技术方案，动触头配合段与动触座配合段之间采用的是内径前大后小的扩口结构，扩口结构与动触头装置中气体通道的后端开口对应能够保证气流的顺利吹出，其中动触头配合段可以根据通流能力要求设置成较大的直径，以与动触头的外周面之间具有更大的接触面积，提高通流能力，而动触座配合段设置成较小的直径能够减小动触座与压气腔内气体的接触面积，从而减小压气反力，降低操动机构的负担，降低其操作功，提高整个传动系统的可靠性。
附图说明
图1：本发明直流开断装置灭弧室的一个实施例的装配结构示意图；
图2：图1中压气缸的具体结构示意图；
图3：图1中动端组件的合闸状态示意图；
图4：图1中动端组件的分闸状态示意图。
图中各附图标记对应的名称为：1动端组件，10压气缸，11动触头配合段，12活塞配合段，13凹槽，14倒角面，2动触头本体，21气体通道，22喷口，23动弧触头，24轴肩，25阶梯，3导电滑环，4动触座，41圆台，5传动杆，6静端组件，61静触座，62静触指，63静弧触头，64屏蔽罩，7瓷套，8环形间隔。
具体实施方式
本发明直流开断装置灭弧室的一个实施例如图1~图4所示，用于特高压直流转换开关，在开断直流电流时实现灭弧。灭弧装置包括瓷套7、静端组件6和动端组件1。静端组件6包括静触座61、静触指62、静弧触头63和屏蔽罩64，动端组件1包括动动触头装置、压气缸10、动触座4和驱动杆5，动触头装置包括动触头本体2、套设在动触头本体2的外周面上的导电滑环3。动触头本体2上设有气体通道21，并固设有与气体通道21的前端开口对应的喷口22，还导电固连有动弧触头23。为了满足直流电流的开断需要，其中喷口22的结构形状均利用专门的气流场分析软件进行了仿真计算，模拟直流开断时的气流特性，优化了气体通道的轮廓形状，使气流路径更趋流线型，减小了喷口的扩张区长度，优化了扩张角角度，使气流经过喷口时的流速更快，同时将喷口喉部进行缩减，增加开断初期静弧触头的堵塞效应，在开断过程中形成更强烈的气吹。动触座4是固定设置并滑动密封配合嵌设在压气缸10和驱动杆5之间的环形间隙内，同时对动触头本体2和压气缸10沿轴向进行导向。在驱动杆5带动下，动触头本体2和压气缸10能够沿前后方向运动进行分闸和合闸。
压气缸10的缸体为圆筒形，缸体的内周壁的前端设有供动触头本体2后端的外周面嵌入固定并导电连接的动触头配合段11、供动触座4导向装配的动触座配合段12，所述动触头配合段11的内径大于所述动触座配合段12的内径，动触头配合段11与动触座配合段12之间设有内径前大后小的扩口结构，该扩口结构是与气体通道21的后端开口对应设置，保证气流的顺利吹出。其中动触头配合段11可以根据通流能力要求设置成较大的直径，以与动触头本体2的外周面之间具有更大的接触面积，提高通流能力，而动触座配合段12能够设置成较小的直径从而减小动触座4与压气腔内气体的接触面积，减小压气反力。导电滑环3是沿轴向顶压定位在动触头本体2上的轴肩24和压气缸10的对应导电端面之间，其外周面直径大于动触头本体2的直径，因此压气缸10与动触头本体2之间能够通过导电端面获得更大的通流面积。
扩口结构为台阶面，所述台阶面具有用于与动触头配合段11相连并朝后延伸的第一轴向台阶面、用于与动触座配合段12相连并朝前延伸的第二轴向台阶面和连接于第一轴向台阶面与第二轴向台阶面之间的径向台阶面。第一轴向台阶面上设有用于减少流向气体通道21的气流所产生的湍流的凹槽13，径向台阶面是倒角面14，其与第二轴向台阶面相连的一侧是朝后倾斜设置。这样可以有效减小气流的湍流区域，有利于提高气流速度以满足直流电弧的开断需求。动触座4朝向动触头本体2的一端具有阶梯形端面而构成圆台41，所述动触头本体2设有与圆台41相互对应搭接的阶梯25，对应的搭接配合面之间设有供气体通过的环形间隔8。
合闸时，传动杆5带动动触头本体2和压气缸10持续向前运动，首先动弧触头与静弧触头63接触，电流通过两者之间的触点流通；接着动触头与静触指62接触，同时静触头和压气缸10远离静触座61运动将气体吸入环形间隙，合闸完成。
分闸时，传动杆5带动动触头本体2和压气缸10持续向后运动，首先动触头脱离静触指62，接着动弧触头逐渐脱离静弧触头63，相互分离后产生电弧，同时动弧座挤压环形间隙内的气体使气体从动触头本体2上的气体通道21经喷口22朝向电弧喷出，形成强烈的气吹，吹灭电弧。由于压气缸10采用的是扩口结构，活塞配合段12能够设置成较小的直径，从而能够减小动触座4与压气腔内气体的接触面积，从而减小压气反力，降低操动机构的负担，降低其操作功，提高整个传动系统的可靠性。
在上述实施例中，动触头本体2上的导电滑环是非必须结构，在其他实施例中也可以省去，例如不设置导电滑环，使压气缸与动触头本体采用类似背景技术中的装配形式，直接将压气缸顶压在动触头本体上。另外，上述实施例中，动触头配合段11和动触座配合段12之间的扩口结构为台阶面，并且第一轴向台阶面上设有凹槽13，在本发明的其他实施例中，凹槽13是非必须结构，在其他实施例中也可以省去或采用其他形式替换，例如可以使径向台阶面设置成沿压气缸的径向延伸，并同时与第一轴向台阶面和第二轴向台阶面垂直连接，然后顶压在动触头本体2的后端面上，这时可以在第二轴向台阶面上设置凹槽13；或者仅将径向阶梯面设置成倒角面的形式，依靠斜面将动触头配合段11和动触座配合段12连接起来。
Claims (5)
1.直流开断装置灭弧室，包括静端组件和动端组件，所述动端组件包括动触头装置、压气缸、动触座和喷口，所述动触头装置包括动触头本体，所述压气缸包括圆筒形的缸体，所述缸体的内周壁的前部具有套设在动触头本体的对应外周面上而与动触头本体导电固连的动触头配合段，所述缸体的内周壁的后部具有供相应的动触座导向装配的动触座配合段，其特征在于：所述动触头配合段的内径大于所述动触座配合段的内径，所述动触头配合段与动触座配合段之间设有内径前大后小的用于与动触头装置中气体通道的后端开口对应的扩口结构，所述喷口是对应所述气体通道的前端开口固设在动触头本体上。
2.根据权利要求1所述的直流开断装置灭弧室，其特征在于：所述动触头本体上套设有用于与静端组件中的静触指滑配导电的导电滑环，并设有对导电滑环朝前挡止限位的挡止结构，所述导电滑环的外周径大于动触头本体的直径，所述压气缸具有用于与导电滑环背离于挡止结构的端面吻合的导电端面并通过导电端面顶压设置在导电滑环上。
3.根据权利要求1所述的直流开断装置灭弧室，其特征在于：所述扩口结构为台阶面，所述台阶面具有用于与动触头配合段相连并朝后延伸的第一轴向台阶面、用于与动触座配合段相连并朝前延伸的第二轴向台阶面和连接于第一轴向台阶面与第二轴向台阶面之间的径向台阶面。
4.根据权利要求3所述的直流开断装置灭弧室，其特征在于：所述径向台阶面是与第二轴向台阶面相连的一侧朝后倾斜的倒角面。
5.根据权利要求3所述的直流开断装置灭弧室，其特征在于：第一轴向台阶面或第二轴向台阶面上设有用于减少流向气体通道的气流所产生的湍流的凹槽。
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