CN104715962B - 一种真空灭弧室及其筒体 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种真空灭弧室及其筒体，筒体包括分别沿上下方向延伸的主屏蔽罩和瓷壳，主屏蔽罩和瓷壳沿上下方向分布，主屏蔽罩通过过渡环与瓷壳焊接联接，主屏蔽罩的朝向过渡环的一端为立封焊接端，主屏蔽罩的立封焊接端具有与过渡环焊接联接的第一焊接端面，瓷壳的朝向过渡环的端面为与过渡环焊接联接的第二焊接端面。本发明所提供的真空灭弧室中通过过渡环实现主屏蔽罩与瓷壳的联接，且过渡环分别与主屏蔽罩的第一焊接端面和瓷壳的第二焊接端面焊联接，使得主屏蔽罩、过渡环及瓷壳形成立封焊接结构，可有效降低主屏蔽罩和瓷壳因材质不同而形成的联接结构在完成立封焊接后的残余应力较大的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种真空灭弧室及其筒体。
背景技术
在高压真空灭弧室筒体的制造工艺中，电真空陶瓷的封接强度是关键问题之一。目前，漏气仍然是陶瓷外壳结构真空灭弧室可靠性中的最大威胁，其根源就是封接结构中的应力处理不当。真空灭弧室的机械强度、气密性和工作寿命主要决定于陶瓷-金属封接的强度。而好的陶瓷-金属封接工艺，不仅要求有好的瓷件、良好匹配的封接合金，更重要的是要合理设计其封接结构，使封接完成后应力最小。
电真空陶瓷的封接具体是将主屏蔽罩和瓷壳联接在一起形成真空灭弧室的筒体，封接方式主要有平封和立封两种，平封联接结构的残余应力较大，使用一段时间后容易在联接结构处出现缝隙、裂痕，进而会导致漏气。现有的立封联接结构多是在主屏蔽罩和金属化瓷壳之间增加一个通过堆积焊料形成的焊料环，但如果焊料量较多的话，焊料在融化后会有流散，对焊接质量和表面状况影响较大。并且，为了提高灭弧室的机械强度，主屏蔽罩通常采用不锈钢材料，不锈钢的主屏蔽罩和金属化瓷壳的膨胀系数较大，如果直接焊接会导致联接结构的残余应力较大，使用一段时间后同样容易在联接结构处出现缝隙、裂痕，进而出现漏气的问题。
发明内容
本发明提供一种真空灭弧室用筒体，以解决现有技术中将主屏蔽罩直接与瓷壳焊接所形成的联接结构残余应力较大的技术问题；同时，本发明还提供一种使用上述筒体的真空灭弧室。
本发明所提供的真空灭弧室用筒体：真空灭弧室用筒体，筒体包括分别沿上下方向延伸的主屏蔽罩和瓷壳，主屏蔽罩和瓷壳沿上下方向分布，所述的主屏蔽罩通过过渡环与瓷壳焊接联接，主屏蔽罩朝向过渡环的一端为立封焊接端，主屏蔽罩的立封焊接端具有与过渡环焊接联接的第一焊接端面，瓷壳的朝向过渡环的端面为与过渡环焊接联接的第二焊接端面。
所述的筒体还包括定位装配在瓷壳的朝向主屏蔽罩的端部并沿上下方向延伸的端屏蔽罩，端屏蔽罩靠近所述主屏蔽罩的端部具有向外翻折的立封外翻沿，立封外翻沿沿上下方向朝向所述过渡环延伸，立封外翻沿具有与过渡环焊接联接的第三焊接端面。
所述的主屏蔽罩朝向过渡环的端部具有阶梯面朝向过渡环的定位阶梯孔，定位阶梯孔的小径段延伸至所述主屏蔽罩的第一焊接端面，所述端屏蔽罩的立封外翻沿与所述定位阶梯孔的靠近所述立封屏蔽端的小径孔段同轴定位插配。
所述的筒体包括两个所述的瓷壳，两瓷壳为分布于主屏蔽罩的上下两侧的上、下瓷壳，所述的过渡环对应于主屏蔽罩的上下两侧分布有两个，两过渡环为上、下过渡环，主屏蔽罩通过所述的上、下过渡环分别与所述上、下瓷壳焊接联接。
所述的端屏蔽罩为下端屏蔽罩，下端屏蔽罩定位装配在所述下瓷壳的朝向主屏蔽罩的上端部，下端屏蔽罩的立封外翻沿为与所述下过渡环焊接联接的下立封外翻沿，所述定位阶梯孔为与下端屏蔽罩的下立封外翻沿同轴定位插配的下定位阶梯孔；所述上瓷壳的朝向主屏蔽罩的下端部处定位装配有上端屏蔽罩，上端屏蔽罩的靠近主屏蔽罩的端部具有向外翻折的上立封外翻沿，上立封外翻沿沿上下方向朝向所述下瓷壳延伸，主屏蔽罩的朝向上瓷壳的上端部具有阶梯面朝向上过渡环的上定位阶梯孔，上端屏蔽罩的上立封外翻沿与所述上定位阶梯孔的靠近所述上瓷壳的小径孔段同轴定位插配，上端屏蔽罩的下端面与上定位阶梯孔的阶梯面焊接联接。
所述的上端屏蔽罩和下端屏蔽罩分别具有同轴插入相应瓷壳内部的插接段，插配段的外周面上凸设有与相应瓷壳的内周面撑顶定位配合的定位凸起，定位凸起沿筒体周向延伸或分布。
所述的过渡环为由铜质材料制成的铜过渡环，所述主屏蔽罩为由不锈钢材料支撑的不锈钢屏蔽罩。
本发明所提供的使用上述筒体的真空灭弧室的技术方案是：真空灭弧室，包括筒体，筒体包括分别沿上下方向延伸的主屏蔽罩和瓷壳，主屏蔽罩和瓷壳沿上下方向分布，所述的主屏蔽罩通过过渡环与瓷壳焊接联接，主屏蔽罩的朝向过渡环的一端为立封焊接端，主屏蔽罩的立封焊接端具有与过渡环焊接联接的第一焊接端面，瓷壳的朝向过渡环的端面为与过渡环焊接联接的第二焊接端面。
所述的筒体还包括定位装配在瓷壳的朝向主屏蔽罩的端部并沿上下方向延伸的端屏蔽罩，端屏蔽罩靠近所述主屏蔽罩的端部具有向外翻折的立封外翻沿，立封外翻沿沿上下方向朝向所述过渡环延伸，立封外翻沿具有与过渡环焊接联接的第三焊接端面，所述的主屏蔽罩朝向过渡环的端部具有阶梯面朝向过渡环的定位阶梯孔，定位阶梯孔的小径段延伸至所述主屏蔽罩的第一焊接端面，所述端屏蔽罩的立封外翻沿与所述定位阶梯孔的靠近所述立封屏蔽端的小径孔段同轴定位插配，上端屏蔽罩的下端面与上定位阶梯孔的阶梯面焊接联接。
所述的筒体包括两个所述的瓷壳，两瓷壳为分布于主屏蔽罩的上下两侧的上、下瓷壳，所述的过渡环对应于主屏蔽罩的上下两侧分布有两个，两过渡环为上、下过渡环，主屏蔽罩通过所述的上、下过渡环分别与所述上、下瓷壳焊接联接，所述的端屏蔽罩为下端屏蔽罩，下端屏蔽罩定位装配在所述下瓷壳的朝向主屏蔽罩的上端部，下端屏蔽罩的立封外翻沿为与所述下过渡环焊接联接的下立封外翻沿，所述定位阶梯孔为与下端屏蔽罩的下立封外翻沿同轴定位插配的下定位阶梯孔；所述上瓷壳的朝向主屏蔽罩的下端部处定位装配有上端屏蔽罩，上端屏蔽罩的靠近主屏蔽罩的端部具有向外翻折的上立封外翻沿，上立封外翻沿沿上下方向朝向所述下瓷壳延伸，主屏蔽罩的朝向上瓷壳的上端部具有阶梯面朝向上过渡环的上定位阶梯孔，上端屏蔽罩的上立封外翻沿与所述上定位阶梯孔的靠近所述上瓷壳的小径孔段同轴定位插配。
本发明的有益效果是：本发明所提供的真空灭弧室中通过过渡环实现主屏蔽罩与瓷壳的联接，且过渡环分别与主屏蔽罩的第一焊接端面和瓷壳的第二焊接端面焊联接，使得主屏蔽罩、过渡环及瓷壳形成立封焊接结构，可有效降低主屏蔽罩和瓷壳因材质不同而形成的联接结构在完成立封焊接后的残余应力较大的问题。
进一步的，端屏蔽罩和过渡环为分体的两个部件，并通过由端屏蔽罩的第三焊接端面与过渡环焊接联接所形成的立封联接结构装配在一起，实现对端屏蔽罩的有效定位，同时，将端屏蔽罩与过渡环焊接所残留的残余应力要远远小于将端屏蔽罩直接与主屏蔽罩焊接所残留的残余应力，改善端屏蔽罩的应力情况。
进一步的，端屏蔽罩的立封外翻沿与主屏蔽罩的定位阶梯孔的小径段同轴定位插配，这样便于实现对端屏蔽罩的定位装配。
进一步的，在装配筒体过程中，当从上向下依次装配各部件时，上端屏蔽罩从上向下插入上定位阶梯孔中，通过上定位阶梯孔的朝向上瓷壳的阶梯面与上立封外翻沿的下端面配合实现在上下方向上对上端屏蔽罩的定位，在径向上则通过上定位阶梯孔的靠近上瓷壳的小径段与上立封外翻沿的同轴插配实现在径向上对上端屏蔽罩的定位，这样便于安装定位上端屏蔽罩。
进一步的，在上、下端屏蔽罩的插接段的外周面上设置定位凸起，由定位凸起与瓷壳的内周面撑顶定位配合，可有效实现对上、下端屏蔽罩的同轴定位和固定。
进一步的，过渡环为铜过渡环，铜过渡环在焊接后的残余应力较小，这样可以有效降低铜过渡环与主屏蔽罩焊接联接后残留的残余应力。
附图说明
图1是本发明所提供的真空灭弧室的一种实施例的结构示意图；
图2是图1所示筒体上主屏蔽罩与下瓷壳联接结构的局部结构示意图；
图3是图1所示筒体中下过渡环的结构示意图。
具体实施方式
如图1至图3所示，一种真空灭弧室的实施例，该实施例中的真空灭弧室包括沿上下方向延伸的筒体，筒体中对应设有沿上下方向分布的动导电杆1和静导电杆6，且在筒体的上下两端分别设有盖板。与现有技术中的真空灭弧室的区别主要在于：本实施例中的筒体包括一个主屏蔽罩2和两个瓷壳，两瓷壳为分布于主屏蔽罩2的上下两侧的上瓷壳8和下瓷壳5，主屏蔽罩和瓷壳均沿上下方向延伸且同轴布置，主屏蔽罩2通过两个过渡环与两瓷壳焊接联接，两过渡环分别为对应分布于主屏蔽罩上下两侧的上过渡环9和下过渡环3，主屏蔽罩2的分别朝向两过渡环的两端均为立封焊接端，主屏蔽罩的立封焊接端分别具有与对应的过渡环焊接连接的第一焊接端面，而上、下瓷壳的朝向相应过渡环的端面则为与相应过渡环焊接联接的第二焊接端面。
所述的筒体还包括定位装配在瓷壳的朝向主屏蔽罩的端部并沿上下方向延伸的端屏蔽罩，此处的端屏蔽罩根据布置位置不同，可分为定位装配在上瓷壳8的朝向主屏蔽罩2的下端部的上端屏蔽罩7和定位装配在下瓷壳5的朝向主屏蔽罩2的上端部的下端屏蔽罩4，下端屏蔽罩的靠近所述主屏蔽罩2的端部具有向外翻折的下立封外翻沿41，下立封外翻沿41沿上下方向朝向所述下过渡环3延伸，下立封外翻沿41具有与下过渡环3焊接联接的第三焊接端面。上端屏蔽罩7的靠近主屏蔽罩2的端部具有向外翻折的上立封外翻沿71，上立封外翻沿71沿上下方向朝向所述下瓷壳5延伸。
并且，在主屏蔽罩2的两端部分别具有阶梯面朝向对应过渡环的定位阶梯孔，定位阶梯孔的小径段延伸至所述主屏蔽罩的第一焊接端面，两定位阶梯孔分别为阶梯面朝向上过渡环9的上定位阶梯孔和阶梯面朝向下过渡环3的下定位阶梯孔21，主屏蔽罩2两端的两个定位阶梯孔的结构相同。上端屏蔽罩7的上立封外翻沿71与上定位阶梯孔的小径段同轴定位插配，且上端屏蔽罩7的下端面与上定位阶梯孔的阶梯面焊接联接。下端屏蔽罩4的下立封外翻沿41与下定位阶梯孔21的小径段同轴定位插配，但下屏蔽罩4的下立封外翻沿41具有与下过渡环3焊接联接的第三焊接端面。
上端屏蔽罩7和下端屏蔽罩7分别具有同轴插入相应瓷壳内部的插接段，插配段的外周面上凸设有与相应瓷壳的内周面撑顶定位配合的定位凸起，定位凸起沿筒体周向延伸或分布。
本实施例中的两过渡环均为由铜质材料制成的铜过渡环，而主屏蔽罩为由不锈钢材料支撑的不锈钢屏蔽罩，上、下端屏蔽罩则为由铜质材料支撑的铜端屏蔽罩。
装配时，先将主屏蔽罩2和上瓷壳8及下瓷壳5定位装配好，在主屏蔽罩2和两瓷壳之间分别设有一个过渡环，然后将下端屏蔽罩4装入，下端屏蔽罩4向下移动至下端屏蔽罩的第三焊接端面顶压在下过渡环3上，且下端屏蔽罩4的插配段的外周面上的定位凸起与下瓷套5的内周面撑顶配合，实现下端屏蔽罩4的插配段与下瓷套5的内周面同轴定位插配，然后装配上端屏蔽罩7，上端屏蔽罩7向下移动至上端屏蔽罩的下端面顶压在主屏蔽罩2的上定位阶梯孔的阶梯面上，同时，上端屏蔽罩7的插配段的外周面上的定位凸起与上瓷套8的内周面撑顶配合，实现上端屏蔽罩7的插配段与上瓷套8的内周面同轴定位插配。
由于上述实施例中，不锈钢的主屏蔽罩2的两端分别设有定位阶梯孔，这样，主屏蔽罩的两端就形成薄壁结构，薄壁结构的端面即为与相应过渡环焊接联接的第一焊接端面。主屏蔽罩2通过相应的铜过渡环与对应的瓷壳形成立封焊接结构，这样可以有效降低整个立封联接结构的残余应力。且下屏蔽罩和过渡环分体设置，这样可以避免在下屏蔽罩和过渡环一体设置时直接与主屏蔽罩焊接时出现残余应力过大的问题。并且，由于过渡环的材料选用铜材，铜与瓷壳的焊接性能比不锈钢好，再加上铜材比不锈钢软，更易于吸收盈利，过渡环做成单独的零件要比把过渡环和端屏蔽罩做成一个零件的加工硬化应力要小、
在上述实施例中，上端屏蔽罩的下端面与主屏蔽罩的上定位阶梯孔的阶梯面焊接联接，在其他实施例中，也可以将上端屏蔽罩设计成与下端屏蔽罩相类似的结构，即可以将上端屏蔽罩的上立封外翻沿朝向上过渡环的方向延伸，使上立封外翻沿的上端面与上过渡环焊接联接。
在上述实施例中，上、下端屏蔽罩上的定位凸起为沿筒体周向延伸的环形凸起，在其他实施例中，定位凸起也可以为沿筒体周向间隔分布的凸块，只要使对应的凸块关于筒体的中心轴线对称布置即可。
本发明还提供一种真空灭弧室用筒体，该筒体的结构与上述真空灭弧室的实施例中的筒体结构相同，在此不再赘述。
Claims (8)
1.真空灭弧室用筒体，筒体包括分别沿上下方向延伸的主屏蔽罩和瓷壳，主屏蔽罩和瓷壳沿上下方向分布，所述的主屏蔽罩通过过渡环与瓷壳焊接联接，主屏蔽罩朝向过渡环的一端为立封焊接端，主屏蔽罩的立封焊接端具有与过渡环焊接联接的第一焊接端面，瓷壳的朝向过渡环的端面为与过渡环焊接联接的第二焊接端面，其特征在于：所述的筒体还包括定位装配在瓷壳的朝向主屏蔽罩的端部并沿上下方向延伸的端屏蔽罩，端屏蔽罩靠近所述主屏蔽罩的端部具有向外翻折的立封外翻沿，立封外翻沿沿上下方向朝向所述过渡环延伸，立封外翻沿具有与过渡环焊接联接的第三焊接端面。
2.根据权利要求1所述的真空灭弧室用筒体，其特征在于：所述的主屏蔽罩朝向过渡环的端部具有阶梯面朝向过渡环的定位阶梯孔，定位阶梯孔的小径段延伸至所述主屏蔽罩的第一焊接端面，所述端屏蔽罩的立封外翻沿与所述定位阶梯孔的靠近所述立封焊接端的小径孔段同轴定位插配。
3.根据权利要求2所述的真空灭弧室用筒体，其特征在于：所述的筒体包括两个所述的瓷壳，两瓷壳为分布于主屏蔽罩的上下两侧的上、下瓷壳，所述的过渡环对应于主屏蔽罩的上下两侧分布有两个，两过渡环为上、下过渡环，主屏蔽罩通过所述的上、下过渡环分别与所述上、下瓷壳焊接联接。
4.根据权利要求3所述的真空灭弧室用筒体，其特征在于：所述的端屏蔽罩为下端屏蔽罩，下端屏蔽罩定位装配在所述下瓷壳的朝向主屏蔽罩的上端部，下端屏蔽罩的立封外翻沿为与所述下过渡环焊接联接的下立封外翻沿，所述定位阶梯孔为与下端屏蔽罩的下立封外翻沿同轴定位插配的下定位阶梯孔；所述上瓷壳的朝向主屏蔽罩的下端部处定位装配有上端屏蔽罩，上端屏蔽罩的靠近主屏蔽罩的端部具有向外翻折的上立封外翻沿，上立封外翻沿沿上下方向朝向所述下瓷壳延伸，主屏蔽罩的朝向上瓷壳的上端部具有阶梯面朝向上过渡环的上定位阶梯孔，上端屏蔽罩的上立封外翻沿与所述上定位阶梯孔的靠近所述上瓷壳的小径孔段同轴定位插配，上端屏蔽罩的下端面与上定位阶梯孔的阶梯面焊接联接。
5.根据权利要求4所述的真空灭弧室用筒体，其特征在于：所述的上端屏蔽罩和下端屏蔽罩分别具有同轴插入相应瓷壳内部的插接段，插配段的外周面上凸设有与相应瓷壳的内周面撑顶定位配合的定位凸起，定位凸起沿筒体周向延伸或分布。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的真空灭弧室用筒体，其特征在于：所述的过渡环为由铜质材料制成的铜过渡环，所述主屏蔽罩为由不锈钢材料制成的不锈钢屏蔽罩。
7.真空灭弧室，包括筒体，筒体包括分别沿上下方向延伸的主屏蔽罩和瓷壳，主屏蔽罩和瓷壳沿上下方向分布，所述的主屏蔽罩通过过渡环与瓷壳焊接联接，主屏蔽罩的朝向过渡环的一端为立封焊接端，主屏蔽罩的立封焊接端具有与过渡环焊接联接的第一焊接端面，瓷壳的朝向过渡环的端面为与过渡环焊接联接的第二焊接端面，其特征在于：所述的筒体还包括定位装配在瓷壳的朝向主屏蔽罩的端部并沿上下方向延伸的端屏蔽罩，端屏蔽罩靠近所述主屏蔽罩的端部具有向外翻折的立封外翻沿，立封外翻沿沿上下方向朝向所述过渡环延伸，立封外翻沿具有与过渡环焊接联接的第三焊接端面，所述的主屏蔽罩朝向过渡环的端部具有阶梯面朝向过渡环的定位阶梯孔，定位阶梯孔的小径段延伸至所述主屏蔽罩的第一焊接端面，所述端屏蔽罩的立封外翻沿与所述定位阶梯孔的靠近所述立封焊接端的小径孔段同轴定位插配，上端屏蔽罩的下端面与上定位阶梯孔的阶梯面焊接联接。
8.根据权利要求7所述的真空灭弧室，其特征在于：所述的筒体包括两个所述的瓷壳，两瓷壳为分布于主屏蔽罩的上下两侧的上、下瓷壳，所述的过渡环对应于主屏蔽罩的上下两侧分布有两个，两过渡环为上、下过渡环，主屏蔽罩通过所述的上、下过渡环分别与所述上、下瓷壳焊接联接，所述的端屏蔽罩为下端屏蔽罩，下端屏蔽罩定位装配在所述下瓷壳的朝向主屏蔽罩的上端部，下端屏蔽罩的立封外翻沿为与所述下过渡环焊接联接的下立封外翻沿，所述定位阶梯孔为与下端屏蔽罩的下立封外翻沿同轴定位插配的下定位阶梯孔；所述上瓷壳的朝向主屏蔽罩的下端部处定位装配有上端屏蔽罩，上端屏蔽罩的靠近主屏蔽罩的端部具有向外翻折的上立封外翻沿，上立封外翻沿沿上下方向朝向所述下瓷壳延伸，主屏蔽罩的朝向上瓷壳的上端部具有阶梯面朝向上过渡环的上定位阶梯孔，上端屏蔽罩的上立封外翻沿与所述上定位阶梯孔的靠近所述上瓷壳的小径孔段同轴定位插配。
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