CN107658175A - 一种用于高压断路器的灭弧室 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于高压断路器的灭弧室，包括运动换向机构，以及分别在运动换向机构上且相对运动的主动侧触头和从动侧触头；运动换向机构包括连接主动侧触头的主动侧推拉杆、连接从动侧触头的从动侧推拉杆、换向装置和一体化成型的导轨；导轨内部设置有用于主动侧推拉杆和从动侧推拉杆相对运动的两个运动通道，导轨上设置有主动侧推拉杆滑轨和从动侧推拉杆滑轨，主动侧推拉杆和从动侧推拉杆通过轴销滑动设置于对应的滑轨中；主动侧推拉杆滑轨和/或从动侧推拉杆滑轨一侧设置有限位器，用于主动侧和从动侧推拉杆的限位及辅助导向。上述灭弧室运用双动灭弧原理，结构简单，设计合理，操作简便，工作可靠，稳定性和机械寿命大幅提升。

Description

一种用于高压断路器的灭弧室

技术领域

本发明涉及高压开关制造与设计领域，具体涉及一种用于高压断路器的灭弧室。

背景技术

自1956年SF6断路器出现后，凭借SF6气体优异的绝缘性能，SF6气体绝缘断路器迅速占领中高压开断领域，成为世界上运用最为广泛的高压断路器类型之一。随着电压等级升高，断路器对于操动机构的要求不断提高，通过双动原理使断路器灭弧室两侧触头同时进行反向运动，这就增加了触头间的相对运动速度，在完成相同能力电流开断情况下进一步减小机构所需操作功，有利于断路器降低成本及小型化的发展趋势。

目前，双动灭弧室主要采用固定转轴式传动杆-齿轮齿条、固定转轴式传动杆-多连杆及多连杆等三种传动方式达成两侧触头进行相对运动的目的。对于采用固定转轴式传动杆作为相向运动传动装置的双动灭弧室，通常采用相互独立的两片夹板通过螺柱紧固方式联合组成导轨，如中国专利CN104380418A公开的“开关设备”，将固定转轴式传动杆及双动相向运动部件固定其中，由于双动灭弧室传动装置安装位置位于灭弧室核心部位，开断时会产生大量的热量，且导轨组成零件由于受热膨胀系数各有差异，在长时间、多次数开断操作后，导轨紧固件易受温度反复剧烈变化的影响出现松脱现象，这对断路器的可靠性将形成致命影响；其次，组合夹板紧固方式中双动结构在分合闸操作时，依靠夹板加工所形成的内部贯通槽对主动侧及从动侧推拉杆进行导向，这对组成导轨的夹片在加工精度及配合上提出很高的要求，此外，当双动灭弧室运用于横卧式断路器结构时，由于重力的作用，双动灭弧室的两侧分别产生一定挠度，使得双动灭弧室两侧触头分合闸运动时产生非同轴运动的情况，在灭弧室多次数分合闸循环后，双动灭弧室的换向传动结构往往由于非同轴运动所引起的推拉杆与内部导向槽的相关导向部件运动中出现的干涉(如推拉杆边缘与导轨内部支撑柱之间发生碰撞)出现卡滞乃至卡死情况，大大影响双动灭弧室的可靠性；再次，组合夹板紧固方式中固定转轴式传动杆转动时与导轨壁间为滑动摩擦，固定转轴式传动杆与导轨间的固定零件(如轴销)在经过多次开断操作后容易造成磨损，继而引起固定转轴式传动杆与导轨产生相对位移，影响灭弧室动作时的稳定性。

为解决灭弧室运用于横卧式断路器时重力挠度的影响，改善灭弧室两侧触头分合闸运动时产生非同轴运动的情况，专利“CircuitBreakerwithBondedBushingInsulators”(US2004251237A1)提出一种绝缘支撑筒结构，将灭弧室两侧触头通过绝缘支撑筒进行跨接，从而通过跨接绝缘筒的导向作用降低灭弧室两侧触头因重力所产生挠度对灭弧室分合闸的影响，上述专利一定程度改善重力对双动灭弧室运用在横卧式断路器结构时分合闸操作中两侧触头运动不同轴的影响，但相比较两侧触头全敞开式结构，在开断时间间隔较短时(如T100s重合闸)，绝缘筒内部会积聚大量热量无法及时排出，这将减弱绝缘筒内断口间介质恢复速度，同时，在多次开断后，绝缘筒内部易积聚开断分解粉尘，这也容易劣化后续开断时断口间灭弧气体绝缘性能，影响后续开断过程的可靠性，因此，绝缘筒跨接结构的灭弧室开断可靠性较全敞开式灭弧室结构有一定程度的降低。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于高压断路器的灭弧室，该灭弧室运用双动灭弧原理，结构简单，设计合理，操作简便，工作可靠，稳定性和机械寿命大幅提升。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种用于高压断路器的灭弧室，包括运动换向机构，以及分别在运动换向机构上且相对运动的主动侧触头和从动侧触头；

所述的运动换向机构包括连接主动侧触头的主动侧推拉杆、连接从动侧触头的从动侧推拉杆、换向装置和一体化成型的导轨；

所述的换向装置一端由主动侧推拉杆驱动，另一端与从动侧推拉杆连接带动从动侧推拉杆和主动侧推拉杆相对运动；导轨一体化成型，内部设置有用于主动侧推拉杆和从动侧推拉杆相对运动的两个运动通道，导轨上设置有主动侧推拉杆滑轨和从动侧推拉杆滑轨，主动侧推拉杆和从动侧推拉杆通过轴销滑动设置于对应的滑轨中；主动侧推拉杆滑轨和/或从动侧推拉杆滑轨一侧设置有限位器，用于主动侧和从动侧推拉杆的限位及辅助导向。

优选的，所述主动侧推拉杆滑轨和从动侧推拉杆滑轨均为沿对应运动通道方向设置的直线型导向槽。

优选的，所述限位器由限位器轴销和套设在限位器轴销上的滚动轴承组成。

优选的，所述限位器沿垂直于灭弧室运动方向向导轨内侧的投影在分合闸运动过程中始终与主动侧推拉杆或从动侧推拉杆保持相交；

限位器与主动侧推拉杆或从动侧推拉杆呈间隙设置。

进一步的，所述间隙大于0mm且不大于1mm。

优选的，换向装置通过换向装置安装孔转动设置在导轨中，限位器通过限位器安装孔设置在导轨中；换向装置安装孔内、限位器安装孔内、主动侧推拉杆的轴销上和从动侧推拉杆的轴销上中的一处或多处设置滚动轴承。

进一步的，所述滚动轴承采用轴套、滚针轴承或滚珠轴承。

优选的，导轨内沿灭弧室运动方向，在换向装置的两侧分别设置有支撑柱，支撑柱上靠近换向装置一侧呈斜面设置形成止位台，所述斜面与主动侧推拉杆滑轨和/或从动侧推拉杆滑轨相邻，且与灭弧室运动方向之间的夹角止位角取值范围为30°～60°。

优选的，所述导轨与相邻灭弧室部件安装面上设置有导轨安装孔，用于将导轨固定于灭弧室上；所述导轨在导轨安装孔旁开设有导轨安装槽，配合安装工装或工具将导轨安装在相邻灭弧室支撑部件上。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明所提出的一种用于高压断路器的灭弧室，运用双动灭弧原理，包含具有双动传动、外置滑轨进行导向及限位作用的导轨，其中，导轨采用一体化结构，整体一次加工成型，相比较采用独立的金属夹板联合固定转轴式传动杆及双动相向运动传动部件通过螺柱紧固组成导轨的方式，该结构在整体结构刚性及开断时受热膨胀一致性要明显优于组合式导轨，采用一体式结构的导轨在灭弧室长时间、多次数操作中具有更好的稳定性；导轨采用外置滑轨配合轴销对主动侧推拉杆及从动侧推拉杆进行运动导向，相比较组合夹板式导轨，该结构在双动灭弧室运用于横卧式断路器时可保证双动结构正常工作的同时免除组合夹板式导轨的两片金属导轨为形成内部运动导槽在加工时所提出较高的尺寸及公差配合要求，降低导轨加工难度，方便工程化批量生产需求。

进一步的，采用轴销结合滚动轴承所组成的限位器结构，对双动灭弧室主动及从动侧推拉杆进行限位及运动导向，该结构配合采用固定转轴式传动杆的换向装置运用于横卧式双动传动结构时，可有效降低灭弧室横卧时由于重力作用所产生的挠度及双动换向机构在分合闸操作中主动和/或从动侧推拉杆在与传动装置接触耦合时垂直运动方向的碰撞作用对双动运动产生的影响，改善双动结构中用于固定主动及从动侧推拉杆轴销在垂直于运动方向所受应力情况，减轻主动、从动侧推拉杆固定轴销的磨损，提高双动灭弧室使用于横卧式断路器时分合闸的可靠性，此外，限位器设计安装位置与双动灭弧室导轨主动或从动侧推拉杆之间间隙的设置使限位器在导轨内垂直运动方向与推拉杆间留有一定缓冲，减弱双动传动结构作用瞬间的刚性碰撞，有效保护双动结构两侧推拉杆，同时有利于双动结构安装时导轨内各部件的公差配合。

进一步的，灭弧室中导轨与换向装置间、滑轨与推拉杆间使用滚动轴承配合轴销进行固定，相比较轴销单一固定方式，该种混合固定方式将轴销与导轨壁间的滑动摩擦转化为滚动摩擦，有利于改善长时间、多次数操作后轴销磨损情况，继而提高灭弧室动作的稳定性。

进一步的，通过导轨中换向装置两侧支撑柱上的止位台，可以有效控制换向装置采用固定转轴式传动杆时的运动过冲，进而控制一侧弧触头过冲幅度，保证双动灭弧室内传动装置的稳定性。

附图说明

图1为本发明实例中一种用于高压断路器的灭弧室在换向装置采用双拨叉结构时的半剖示意图。

图2为本发明实例中一种用于高压断路器的灭弧室在换向装置采用双拨叉结构时的半剖示意图。

图3为本发明实例中一种用于高压断路器的灭弧室在换向装置采用双拨叉结构时的半剖示意图。

图4为本发明提供的一种用于高压断路器的灭弧室的导轨的结构示意图。

图5为本发明提供的一种用于高压断路器的灭弧室的导轨的半剖示意图。

图中：1.主动侧触头，2.从动侧触头，3.运动换向机构，4.主动侧推拉杆，5.从动侧推拉杆，6.换向装置，7.导轨，8.主动侧推拉杆滑轨，9.从动侧推拉杆滑轨，10.滚动轴承，11.主动侧推拉杆轴销，12.从动侧推拉杆轴销，13.换向装置轴销，14.限位器，15.换向装置安装孔，16.导轨安装孔，17.限位器安装孔，18.导轨安装槽，19.限位器轴销，20.止位台，21.止位角，101.第一安装区，102.支撑区，103.第二安装区，201.第一支撑柱，202.第二支撑柱，203.第三支撑柱。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

如图1～图3所示，一种用于高压断路器的灭弧室，该灭弧室由两侧可以进行相对运动的主动侧触头1、从动侧触头2以及连接两侧触头的运动换向机构3组成；其中，运动换向机构3包括主动侧推拉杆4、从动侧推拉杆5、换向装置6和导轨7。其中，换向装置6能够采用如图1所示的双拨叉结构、图2所示的拨叉-齿轮齿条结构或者图3所示的双齿轮齿条结构。

在进行双动灭弧室传导装置的装配时，对于换向装置6采用固定式转轴的不同结构可采取的装配方式为：灭弧室从动侧触头2与从动侧推拉杆5相连，其中从动侧推拉杆5在图1所示结构为推拉杆，图2及图3所示结构为齿条；从动侧推拉杆5通过从动侧推拉杆轴销12及滚动轴承10固定于从动侧推拉杆滑轨9中；灭弧室主动侧触头1连接主动侧推拉杆4，其中主动侧推拉杆4在图1和图2所示结构为推拉杆，图3所示结构为齿条；主动侧推拉杆4通过主动侧推拉杆轴销11及滚动轴承10固定于主动侧推拉杆滑轨8中；换向装置6由换向装置轴销13及滚动轴承10通过换向装置安装孔15固定于导轨7之上，换向装置6一侧与从动侧推拉杆5连接，图1通过从动侧推拉杆-换向装置连接轴销，图2及图3通过齿轮齿条啮合，另一端与主动侧推拉杆4相作用，图1、图2及图3通过主动侧推拉杆轴销15；安装双动换向装置6的导轨7整体由螺柱螺母通过导轨安装孔16与灭弧室相邻部件进行连接与固定。

对于图1～图3所示结构，在断路器进行分合闸操作时，机构通过灭弧室主动侧触头1带动主动侧推拉杆4在主动侧推拉杆轴销11的导向作用下沿着主动侧推拉杆滑轨8进行运动，图1及图2为推拉杆-拨叉传动，图3为齿轮齿条传动，换向装置6在主动侧推拉杆轴销11推动下围绕换向装置轴销13进行旋转运动，换向装置6通过与从动侧推拉杆5的耦合作用由从动侧推拉杆轴销12带动从动侧触头2沿从动侧推拉杆滑轨9运动，图1为推拉杆-拨叉传动，图2及图3为齿轮齿条传动，达到灭弧室两侧触头双动效果；由限位器轴销19结合滚动轴承10所组成的限位器14，在灭弧室，尤其对于横卧式断路器结构进行分合闸操作中，对双动灭弧室主动侧推拉杆4及从动侧推拉杆5进行限位及辅助运动导向，改善双动结构中由于重力作用所产生的挠度及双动结构在换向装置6与主动侧推拉杆4和从动侧推拉杆5耦合瞬间垂直运动方向因碰撞作用而造成的主从侧运动不同轴情况，降低主动侧推拉杆轴销11及从动侧推拉杆轴销12垂直于运动方向所受应力，减少主、从侧推拉杆固定轴销的磨损，提高双动灭弧室，尤其对于横卧式断路器结构分合闸可靠性。

如图4所示为满足本发明一种用于高压断路器的灭弧室设计要求的导轨7，图示导轨7一体化成型，包含具有双动传动及导向作用，其中，导轨7内部设置有主动侧推拉杆4和从动侧推拉杆5两个运动通道，导轨7上设置有外置式主动侧推拉杆滑轨8和从动侧推拉杆滑轨9，主动侧推拉杆4和从动侧推拉杆5通过轴销固定于滑轨中；主动侧推拉杆滑轨8和/或从动侧推拉杆滑轨9旁设置有限位器14，对两侧推拉杆进行限位及辅助导向。

示例的，导轨7呈一体化结构设置，按照由一侧安装面到另一侧安装面的顺序可分为的第一安装区101、支撑区102和第二安装区103；第一安装区101及第二安装区103用于固定安装双动灭弧室主动侧与从动侧运动及换向部件，支撑区102保证双动换向时导轨7的强度；第一安装区101和第二安装区103之间通过固定连接的支撑区102，分别形成提供灭弧室主动侧推拉杆4和从动侧推拉杆5分合闸操作时的运动通道；导轨7采用整体加工技术，如线切割技术等，由整块胚料一次加工成型，当然，在实际应用中还可以通过铸造等方式成型，本发明对此不作具体限定。

示例的，第一安装区101包括主动侧推拉杆滑轨8、从动侧推拉杆滑轨9、换向装置安装孔15、限位器安装孔17及滚动轴承10；如图5所示，在第二安装区103上亦设置有主动侧推拉杆滑轨8、从动侧推拉杆滑轨9、换向装置安装孔15、限位器安装孔17及滚动轴承10，且第二安装区103和第一安装区101各滑轨及安装孔相对于灭弧室运动平面对称。

示例的，支撑区102包括第一支撑柱201、第二支撑柱202和第三支撑柱203；第二支撑柱202设置在导轨与灭弧室连接的一端，第一支撑柱201位于另一端；第三支撑柱203设置在主动侧推拉杆滑轨8和从动侧推拉杆滑轨9之间，第三支撑柱203与同侧设置的第一支撑柱201和第二支撑柱202之间分别形成对应的两个运动通道，保证双动灭弧室各元件在导轨7中的运动路径。

示例的，主动侧推拉杆滑轨8为沿对应主动侧推拉杆4运动通道的直线型导向槽，用于固定安装主动侧推拉杆轴销11，完成主动侧推拉杆4运动时的导向；从动侧推拉杆滑轨9为沿对应从动侧推拉杆5运动通道的直线型导向槽，用于固定安装从动侧推拉杆轴销12，完成从动侧推拉杆5运动时的导向；主动侧推拉杆滑轨8和从动侧推拉杆滑轨9之间设置有换向装置安装孔15，换向装置安装孔15内安装滚动轴承10，进而固定换向装置轴销19以用于安装换向装置6。

可选的，导轨7中第一安装区101及第二安装区103中主动侧推拉杆滑轨8和/或从动侧推拉杆滑轨9远离滑轨一侧设置限位器安装孔15，固定限位器14；限位器安装孔15设置位置保证限位器14沿垂直于双动灭弧室运动方向向导轨7内侧的投影在分合闸运动过程中始终与主动侧推拉杆4或从动侧推拉杆5保持相交的位置关系，从而保证在运动过程中限位器14不会与主动侧推拉杆4或从动侧推拉杆5脱离；限位器14设计安装位置与灭弧室导轨7主动侧推拉杆4、从动侧推拉杆5有一定的间隙，用于双动灭弧室换向装置6进行主从运动转换时的缓冲，上述间隙的取值范围为0～1mm，不取0；限位器14由限位器轴销19及滚动轴承10组成。

优选的，限位器安装孔17设置于主动侧推拉杆轴销11和/或从动侧推拉杆轴销12与换向装置6耦合位置沿垂直运动方向投影远离滑轨一侧。

示例的，主动侧的限位器14设计安装位置位于主动侧推拉杆4与换向装置6接触点沿垂直运动方向投影远离滑轨一侧；从动侧的限位器14设计安装位置位于从动侧推拉杆滑轨9远离滑轨一侧，且不影响换向装置6的自由转动。

可选的，还包括配合安装在换向装置安装孔15、主动侧推拉杆滑轨8和从动侧推拉杆滑轨9内的滚动轴承10，将双动换向传动时换向装置6、主动侧推拉杆轴销11及从动侧推拉杆轴销12与导轨壁间的滑动摩擦转换为滚动摩擦；滚动轴承10可选择轴套、滚针轴承或滚珠轴承。

可选的，导轨7内换向装置6两侧的支撑柱设置有止位台20，所述止位台20为设置在支撑柱靠近换向装置6一侧的斜面，该斜面与主动侧推拉杆滑轨8和/或从动侧推拉杆滑轨9相邻，且与灭弧室运动方向之间的夹角止位角21取值范围为30°～60°。

示例的，导轨7支撑区102包括两个第三支撑柱203，两个第三支撑柱203设置在换向装置安装孔15两侧；其中，两个第三支撑柱203靠近换向装置安装孔15的端面处开有一个斜面作为止位台20，该斜面与主动侧推拉杆滑轨8相邻，与主动侧推拉杆滑轨8运动方向之间的夹角即止位角21。

可选的，第二支撑柱202上开有导轨安装孔16，用于将所述的导轨7固定于灭弧室上，所述导轨安装孔16为通孔或螺纹孔。

可选的，导轨在导轨安装孔旁开设有导轨安装槽18，配合安装工装或工具将导轨7紧固在相邻灭弧室支撑部件上。

示例的，第一安装区101和/或第二安装区103上对应导轨安装孔16旁开设有导轨安装槽18，导轨安装槽18的槽底部分或整体贯穿第二支撑柱202，用于配合导轨安装孔16进行导轨7与灭弧室的安装，导轨安装槽18尺寸设计考虑导轨7整体强度。

本发明所公开的一种用于高压断路器的灭弧室适用于高压开关领域各个电压等级以固定转轴式传动杆作为双动换向装置的双动灭弧室结构，特别适用于采用横卧式双动灭弧室结构的GIS组合电器、罐式及瓷柱式断路器，有效的解决以固定转轴式传动杆作为双动换向装置的双动灭弧室动静端连接部件的导向问题，提高双动部件运动的稳定性并延长双动部件的使用寿命，进而提高双动灭弧室的可靠性。

Claims (9)

1.一种用于高压断路器的灭弧室，其特征在于，包括运动换向机构(3)，以及分别在运动换向机构(3)上且相对运动的主动侧触头(1)和从动侧触头(2)；

所述的运动换向机构(3)包括连接主动侧触头(1)的主动侧推拉杆(4)、连接从动侧触头(2)的从动侧推拉杆(5)、换向装置(6)和一体化成型的导轨(7)；

所述的换向装置(6)一端由主动侧推拉杆(4)驱动，另一端与从动侧推拉杆(5)连接带动从动侧推拉杆(5)和主动侧推拉杆(4)相对运动；导轨(7)一体化成型，内部设置有用于主动侧推拉杆(4)和从动侧推拉杆(5)相对运动的两个运动通道，导轨(7)上设置有主动侧推拉杆滑轨(8)和从动侧推拉杆滑轨(9)，主动侧推拉杆(4)和从动侧推拉杆(5)通过轴销滑动设置于对应的滑轨中；主动侧推拉杆滑轨(8)和/或从动侧推拉杆滑轨(9)一侧设置有限位器(14)，用于主动侧和从动侧推拉杆的限位及辅助导向。

2.如权利要求1所述的一种用于高压断路器的灭弧室，其特征在于，所述主动侧推拉杆滑轨(8)和从动侧推拉杆滑轨(9)均为沿对应运动通道方向设置的直线型导向槽。

3.如权利要求1所述的一种用于高压断路器的灭弧室，其特征在于，所述限位器(14)由限位器轴销(19)和套设在限位器轴销(19)上的滚动轴承(10)组成。

4.如权利要求1或3所述的一种用于高压断路器的灭弧室，其特征在于，所述限位器(14)沿垂直于灭弧室运动方向向导轨(7)内侧的投影在分合闸运动过程中始终与主动侧推拉杆(4)或从动侧推拉杆(5)保持相交；

限位器(14)与主动侧推拉杆(4)或从动侧推拉杆(5)呈间隙设置。

5.如权利要求4所述的一种用于高压断路器的灭弧室，其特征在于，所述间隙大于0mm且不大于1mm。

6.如权利要求1所述的一种用于高压断路器的灭弧室，其特征在于，换向装置(6)通过换向装置安装孔(13)转动设置在导轨(7)中，限位器(14)通过限位器安装孔(17)设置在导轨(7)中；换向装置安装孔(13)内、限位器安装孔(17)内、主动侧推拉杆(4)的轴销上和从动侧推拉杆(5)的轴销上中的一处或多处设置滚动轴承(10)。

7.如权利要求6所述的一种用于高压断路器的灭弧室，其特征在于，所述滚动轴承(10)采用轴套、滚针轴承或滚珠轴承。

8.如权利要求1所述的一种用于高压断路器的灭弧室，其特征在于，导轨(7)内沿灭弧室运动方向，在换向装置(6)的两侧分别设置有支撑柱，支撑柱上靠近换向装置(6)一侧呈斜面设置形成止位台(20)，所述斜面与主动侧推拉杆滑轨(8)和/或从动侧推拉杆滑轨(9)相邻，且与灭弧室运动方向之间的夹角止位角(21)取值范围为30°～60°。

9.如权利要求1所述的一种用于高压断路器的灭弧室，其特征在于，所述导轨(7)与相邻灭弧室部件安装面上设置有导轨安装孔(16)，用于将导轨(7)固定于灭弧室上；所述导轨(7)在导轨安装孔(16)旁开设有导轨安装槽(18)，配合安装工装或工具将导轨(7)安装在相邻灭弧室支撑部件上。