CN104835701B - 一种带灭弧装置断路器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可以有效防止电弧背后击穿的带灭弧装置断路器，包括壳体及设于壳体内的灭弧装置，所述灭弧装置包括依气体流动方向依次设置的引弧室、灭弧室和排气通道，所述灭弧室由复数片灭弧栅片间隔平行叠置而成，所述灭弧室具有与引弧室相连通的进气口和与排气通道相连通的出气口，所述排气通道设于灭弧室出气口与壳体外侧壁之间用于把气体引向壳体外侧，所述排气通道上设有防返流装置，所述防返流装置包括沿气体流动方向依次设置的分流装置和导流装置。

Description

一种带灭弧装置断路器

技术领域

本发明涉及一种断路器，特别涉及一种内置有灭弧装置的断路器。

背景技术

参考图6，公知的断路器一般包括壳体1’及设于壳体1’内的静触点2’、动触点3’、电磁脱扣器4’、灭弧装置5’及操作机构6’，其中动触点3’受操作机构6’及电磁脱扣器4’的双重控制，在设定的工作电流工况下，操作机构6’用于接通或者关断静触点2’与动触点3’之间的电连接，当工作电流大于设定工作电流如负载短路时，电磁脱扣器4’克服操作机构6’的弹力自动断开静触点2’与动触点3’的电连接，同时灭弧装置5’设置在静触点2’与动触点3’接触位置附近用于消灭动触点3’在关断时产生的电弧，前述部分的断路器结构已为公知。所述灭弧装置5’包括引弧室51’、灭弧室52’及排气通道53’，灭弧室52’的进气口与引弧室51’的出气口连通，排气通道53’设于灭弧室52’的出气口与壳体1’外侧之间。研究发现，在对小型断路器作分断能力测试时，灭弧失效的主要表现之一是电弧背后击穿产生重燃,产生背后击穿重燃的原因有很多，但是有一种重要的原因就是电弧夹带着高温气体进入灭弧室后，因为引弧气压不足、排气通道不顺畅或排气通道设置不合理等原因导致高温热气团无法快速冷却、排出灭弧室或热气团被返流再次进入灭弧室导致电弧在灭弧室前面、后面或里面重新击穿燃烧导致灭弧失效。同时，为了建立一定的吹气压力，灭弧通道末端与壳体外侧壁之间的开口一般设置成局部开口，在局部开口的附近是接线柱，因此排气通道的布设空间受壳体结构、灭弧室、接线柱的多重限制，特别是接线柱侧不可以有大的变动，变动太大，电缆与排气通道出气口的电气隔离不够，易带来隐患。

2013年4月24日公告的中国实用新型专利ZL201220571543.5公开一种易于装配的小型断路器，参考图6，在该专利文献中披露一种灭弧装置，该装置与现有技术不同的地方在于灭弧室后面的排气通道上间隔设置复数个挡弧板54’，籍由该挡弧板54’防止电弧尾气直接冲击排气通道a部分壳体造成气流反弹，同时为灭弧室建立一定引弧压力，该种灭弧装置不足之处在于：其一、电弧尾气从灭弧室52’出来后部分撞击到挡弧板54’上造成一次返流，这是引起电弧重燃的原因之一；其二当灭弧室52’排向排气通道53’的尾气压力不均匀时，高压侧的尾气有可能通过低压侧的两块挡弧板54’之间的间隙重新进入灭弧室52’引起电弧重燃；其三是各挡弧板54’对电弧尾气只有阻挡作用而无导流作用，从而电弧尾气从相邻两块挡弧板54’之间排出后容易形成乱流和涡流，排气不顺畅同样容易引起电弧重燃，也就是电弧二次返流。

2014年9月24日公告的中国专利ZL201410170361.0公开一种用于小型断路器的循环气体灭弧装置，其包括壳体以及在壳体内设置的栅片灭弧室、上隔板、下隔板、出气口和引弧板，所述上隔板和下隔板的一边均与栅片灭弧室扣合，上隔板和下隔板内均设有引弧角，引弧角的尾端形成缩口，该缩口与栅片灭弧室的电弧进口配合，出气口设置在栅片灭弧室的底部，当电弧产生并离开触头后，依次沿着引弧板和缩口进入栅片灭弧室，灭弧后由出气口排出气体。该技术方案的发明人希望通过磁吹和气吹的双重作用把电弧定向导入灭弧室防止电弧乱窜，同时一部分电弧热气流通过上隔板、下隔板、灭弧室和外壳预留空间通道即气流循环系统流回至靠近触头区域和引弧板头部区域，形成循环气流场。实际上，在触头区域的栅片入口设置收缩的引弧通道实际上在气体不足的情况下是提高出口背压和流阻，当触头区域还存在气流循环通道时，为电弧乱流提供了可能，在这样的气道结构下，就是典型的气道设置不合理，最容易引起电弧重燃。

因此在现有带灭弧装置的断路器上，如何进一步完善、升级灭弧装置的流道设计，减少、防止电弧背后击穿、避免电弧重燃是目前小型断路器研发人员的重要课题之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种带灭弧装置断路器，该断路器主要解决现有产品存在的排气通道设计不合理、电弧背后击穿等引起电弧重燃的技术问题。

为解决前述技术问题，本发明所采用的技术方案是这样的：一种带灭弧装置断路器，包括壳体及设于壳体内的灭弧装置，所述灭弧装置包括依气体流动方向依次设置的引弧室、灭弧室和排气通道，所述灭弧室由复数片灭弧栅片间隔平行叠置而成，所述灭弧室具有与引弧室相连通的进气口和与排气通道相连通的出气口，所述排气通道设于灭弧室出气口与壳体外侧壁之间用于把气体引向壳体外侧，所述排气通道上设有防返流装置，所述防返流装置包括沿气体流动方向依次设置的分流装置和导流装置，沿所述灭弧栅片叠置的方向，所述分流装置由复数块分流板间隔设置而成，同时每相邻两块分流板之间形成一个相对独立的分流道，并且沿气体流动方向，所述分流道截面积逐步减小，所述导流装置设于分流装置的下游，沿所述灭弧栅片叠置的方向，所述导流装置由复数块导流板间隔设置而成，同时每相邻两块导流板之间形成一个相对独立的导流道且导流道的末端相对于排气通道内侧壁倾斜设置。

上述带灭弧装置断路器，所述分流装置和导流装置之间设有冷却装置，所述冷却装置是复数块冷却板，各冷却板分别设于各分流板与对应位置的导流板之间，每相邻两块冷却板之间形成一个相对独立的冷却通道，各所述冷却通道的进口与对应位置的分流道的出口连通设置，各所述冷却通道的出口与对应位置的导流道的进口连通设置。

上述带灭弧装置断路器，各所述分流板分别与对应位置的冷却板和导流板一体成型设置。

上述带灭弧装置断路器，所述分流板与壳体一体成型设置。

上述带灭弧装置断路器，所述所述一体成型的分流板、冷却板和导流板其横截面为反“S”型结构。

上述带灭弧装置断路器，各所述反“S”型结构首尾交错设置。

上述带灭弧装置断路器，各所述冷却通道中心线呈弧线形延伸。

上述带灭弧装置断路器，所述导流板末端设有防止相邻导流道气体窜流的凸起。

通过采用前述技术方案，本发明的有益效果是：通过在灭弧室后面的排气通道设置分流装置，从而将整股高温电弧尾气分隔成多股小的尾气流并各自在相应的分流道内进行降温，相对于公知的挡弧板，可以避免电弧的一次返流；同时在分流装置下游设置导流装置将尾气导流到出口，具体地说，导流装置就是避免尾气直接冲击排气通道的内侧壁(R)从而避免电弧的二次返流，但是，这里的一次返流和二次返流不是弧立的而是相互联系的，也就是说，当分流装置出来的尾气如果不是顺流而是乱流或者涡流，那么导流装置就不起作用，因此，在分流装置与导流装置之间的部分，流道是平滑过渡的，从而为后面的导流创造条件进而避免二次返流。进一步的改进是，在分流装置与导流装置之间设置冷却装置，从而使电弧尾气温度进一步下降，为避免电弧尾气返流和重燃提供更可靠的保证。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图；

图2是图1中I部分局部放大图；

图3是本发明实施例2的结构示意图；

图4是图3中J部分局部放大图；

图5是图2中单块分流板、冷却板、导流板放大图；

图6是公知的带灭弧装置断路器结构示意图；

具体实施方式

参考图1、图2和图5，本发明的实施例一公开一种带灭弧装置断路器，包括壳体1及设于壳体内的静触点2、动触点3、电磁脱扣器4、灭弧装置及操作机构5，作为一种公知的结构，其中动触点3受操作机构5及电磁脱扣器4的双重控制，在接通状态下，电流经过接线柱1a、静触点2、动触点3、电磁脱扣器4、接线柱1b最后到用电设备形成一个通路，位于静触点2和动触点3接触部分的壳体1内设有灭弧装置，该灭弧装置包括按照气体流动方向依次设于壳体1内的引弧室6、灭弧室7及排气通道8，其中引弧室6用于将动触点3与静触点2离断瞬间产生的电弧引向灭弧室7的进气口71，灭弧室7由十二片平行间隔设置的灭弧栅片73叠置而成，排气通道8设于灭弧室7的出气口72与壳体1外侧壁之间用于把电弧尾气冷却并引向壳体外侧。本发明的改进部分在于排气通道8上设有防返流装置，在本实施例中，所述防返流装置包括沿气流的流动方向依次设置的分流装置、冷却装置和导流装置。具体地说，沿着灭弧栅片73叠置的方向，所述排气通道8上均匀间隔设有四块分流板81、四块冷却板82及三块导流板83，这里导流板83比分流板81少一块一方面是因为排气通道结构所限，另一方面，没有导流板的位置是因为其排气出口不存在尾气二次返流的问题(正对壳体的排气口)。

其中，各分流板81的截面呈“V”字形，四块间隔设置的分流板81构成所述的分流装置，同时每相邻两块分流板81之间与壳体1共同形成一个相对独立的分流道，沿尾气流动方面，所述分流道的截面积逐步减少，这里所述的截面积是指假设一个与尾气流动方向相垂直的平面去截取分流道所获得的截面积，并且所述逐步减小是指相对减少，并且基于稳定气流的考虑，这种减小要求分流道的截面积变化是相对柔顺的，分流装置的设置相对于公知的挡弧板结构一方面避免了电弧的一次返流，同时也提供一定的压力，为电弧气吹提供条件，同时分流装置相对增加了气体的行程进而改善冷却效果。

四块间隔设置的冷却板82构成所述的冷却装置，同时每相邻两块冷却板82及壳体之间形成一个相对独立的冷却通道，各冷却通道的入口与对应位置的分流道的出口相连通，这里的冷却通道并非仅仅由冷却板82构成，而且分流板81的末端、导流板83的前端或者说外沿同对应位置的冷却板82一起共同构成冷却通道的一部分，只是基于功能方面的原因进行相应的界定，在本实施例中，各冷却通道中心线呈半圆弧形状。

三块间隔设置的导流板83构成所述的导流装置，同时每相邻两块导流板83与壳体1共同形成一个相对独立的导流道，各导流道的入口与对应位置的冷却通道的出口连通，各导流道的出口汇集到排气通道后段的一个公共通道，每一个导流道末端的中心线L(参考图2)与排气通道内侧壁R之间的夹角为45°，这里所述的中心线L是指各导流道向排气通道后段的公共通道汇集的入口处附近的导流道中心线，该夹角是为了防止电弧二次返流设置的，理论上小于90°或者说该导流道相对于内侧壁R倾斜设置都具有防二次返流的效果，优选的角度是小于60°，更优选的是控制在45°以内。当然从更广泛的角度来说，导流道的末端相对于排气通道内侧壁R倾斜设置都能实现本发明的目的，这里的倾斜泛指从各导流道排出的气体对于内侧壁R来说是不垂直的，而是有一个倾斜的角度，同时基于将气体从导流道排向公共通道再到壳体外侧的目的，该倾斜主要指小于90°的倾斜，正是基于前述倾斜设置，从每一个导流道出来的气体在公共通道都有向下再向壳体外侧移动的势能，该势能可以防止每个导流道出口附近的气体不会发生窜流现象，也就是不会在某个导流道出现二次返流的现象。

参考图2和图5，在上述实施例中，所述各分流板81分别与对应位置的冷却板82及导流板83及壳体1一体成型设置，整体观察首尾依次相连的分流板81、冷却板82和导流板83，每一块分流板81及对应位置的冷却板82和导流板83其截面为反“S”型结构，并且各“S”型结构首尾交错设置，也就是说：前一个分流板81与后一个导流板83在空间上是部分交叉和相对错开的，表现为其截面为型，这里所述的截面是指与壳体的表面相平行的平面去截取所述分流板81、冷却板82和导流板83所得到的截面，该截面由左至右所展示的形状是指防返流装置沿灭弧栅片73叠置方向(即图1中由下至上的方向)所获得的截面，该种结构的分流板81、冷却板82和导流板83布局一方面是充分利用排气通道有限空间，另一方面是为气体建立相对理想的吹气压力，更主要的当然是防止一次返流和二次返流。

在本实施例中，所述灭弧栅片73的数量根据断路器的工作电流及壳体大小进行相应设定，小型断路器的栅片数量一般介于八至十六片之间，但栅片数量是可以灵活设置的，另外，根据排气通道的结构尺寸，所述分流板在二块至十二块之间均布设置对小型断路器是优选方案，当断路器尺寸较大时，则分流板的数量可以更多，具体的分流板的数量的选择主要取决于断路器的结构尺寸及空间位置是否适合多布或者少布，所起到的作用是防一次返流，同样的在排气通道上设置二块至十二块的导流板对小型断路器是优选方案，对于大型断路器，导流板的数量可以相应增加，具体的导流板数量取决于断路器的结构尺寸，不同数量的选择均可以防二次返流的目的。基于前述导流板的结构设计，从导流板出来的尾气到达内侧壁R时温度已明显降低，同时流体以倾斜冲刷的方式作用于内侧壁R上，从而可以避免高温尾气对内侧壁R的烧蚀作用，防止接线端子与排气通道之间的内侧壁R被击穿。参考图5，虽然导流道的结构可以有多种多样，但在本实施例中，所述导流板83末端的虚线界定的三角形凸起831一方面用于本气道尾气的导出，同时可以有效防止相邻导流道气体窜流。

参考图3和图4，实施例二公开一种带灭弧装置断路器，其与实施例一不同的地方在于导流装置的结构，在本实施例中，排气通道上均布有三块导流板84，并且各导流板84上分别设有凸起841，所述凸起841的横截面为半圆形，每一块分流板81及对应位置的冷却板82和导流板84其截面为反“S”型结构，并且各“S”型结构首尾交错设置，也就是说：前一个分流板81与后一个导流板84在空间上是部分交叉和相对错开的，整个返流装置结构的横截面为型，这里所述的横截面是指由与壳体1平行的平面去截取返流装置得到的截面，该截面由左至右所展示的形状是指防返流装置沿灭弧栅片73叠置方向(即图3中由下至上的方向)所获得的截面。基于前述结构设置，冷却通道过来的尾气进入相邻两块导流板84之间的导流道时，由于凸起841的存在，尾气一方面在该流道被相对柔顺地导出，同时可以防止相邻流道的气体在本流道窜入，从各导流道进入公共通道的尾气以成一定夹角或者乱流的形式接触内侧壁R，从另一个角度看，在上部气流的带动下形成射流作用流向壳体的排气口，其可以防止相邻导流道的气体窜入，该结构同样防止了电弧的二次返流，进而避免电弧重燃。

在前述实施例中，排气通道中的电弧尾气在分流道、冷却通道和导流道被分割且相互隔离，但在排气通道的中后段又重新进行了汇集进入公共通道并从壳体的排气口85排出，该排气口85设置成较小的截面尺寸。因为在现有的技术中，排气口的截面尺寸较大也就是开口较大，喷出的尾气有可能与外部的金属部件接触造成电气安全隐患，本发明的排气口截面尺寸较小，让喷出来的电弧尾气与外部金属部件的电气距离较大，不容易产生漏电或者火灾，同时也是建立理想的气吹压力的基础，如果排气口太大，气吹压力建立不够的话，电弧尾气的气吹效果同样不理想。

Claims (8)

1.一种带灭弧装置断路器，包括壳体及设于壳体内的灭弧装置，所述灭弧装置包括依气体流动方向依次设置的引弧室、灭弧室和排气通道，所述灭弧室由复数片灭弧栅片间隔平行叠置而成，所述灭弧室具有与引弧室相连通的进气口和与排气通道相连通的出气口，所述排气通道设于灭弧室出气口与壳体外侧壁之间用于把气体引向壳体外侧，其特征在于：所述排气通道上设有防返流装置，所述防返流装置包括沿气体流动方向依次设置的分流装置和导流装置，沿所述灭弧栅片叠置的方向，所述分流装置由复数块分流板间隔设置而成，同时每相邻两块分流板之间形成一个相对独立的分流道，并且沿气体流动方向，所述分流道截面积逐步减小，所述导流装置设于分流装置的下游，沿所述灭弧栅片叠置的方向，所述导流装置由复数块导流板间隔设置而成，同时每相邻两块导流板之间形成一个相对独立的导流道且导流道的末端相对于排气通道内侧壁倾斜设置。

2.根据权利要求1所述的带灭弧装置断路器，其特征在于：所述分流装置和导流装置之间设有冷却装置，所述冷却装置是复数块冷却板，各冷却板分别设于各分流板与对应位置的导流板之间，每相邻两块冷却板之间形成一个相对独立的冷却通道，各所述冷却通道的进口与对应位置的分流道的出口连通设置，各所述冷却通道的出口与对应位置的导流道的进口连通设置。

3.根据权利要求2所述的带灭弧装置断路器，其特征在于：各所述分流板分别与对应位置的冷却板和导流板一体成型设置。

4.根据权利要求3所述的带灭弧装置断路器，其特征在于：所述分流板与壳体一体成型设置。

5.根据权利要求3所述的带灭弧装置断路器，其特征在于：部分所述一体成型的分流板、冷却板和导流板其横截面为反“S”型结构。

6.根据权利要求5所述的带灭弧装置断路器，其特征在于：各所述反“S”型结构首尾交错设置。

7.根据权利要求2至6任一权利要求所述的带灭弧装置断路器，其特征在于：各所述冷却通道中心线呈弧线形延伸。

8.根据权利要求1至6任一权利要求所述的带灭弧装置断路器，其特征在于：所述导流板末端设有防止相邻导流道气体窜流的凸起。