CN108987152B - 一种灭弧室和断路器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种灭弧室和断路器，断路器包括操动机构和灭弧室，所述灭弧室包括开关结构，该开关结构包括前后布置并配合使用的动触头和静触头，灭弧室还包括用于导流动静触头断开所产生电弧气体的排气通道，且动触头位于排气通道的前侧，排气通道后侧的出口处设有用于被气吹驱动转动的叶轮，该叶轮的转动中心轴线沿前后方向延伸，本发明的断路器工作过程中，高温的电弧气体在排气通道内从前侧向后侧流动，并驱动叶轮转动，使电弧气体的热能转化为叶轮的动能，同时电弧气体在通过叶轮时被充分紊乱，使电弧气体温度降低，这种能够对电弧气体起到冷却作用的结构形式在工作的过程中不会造成由于操作功的损耗而引起断路器整体成本的增加。

Description

一种灭弧室和断路器

技术领域

本发明涉及一种灭弧室和断路器。

背景技术

断路器是配电网络中十分重要的电器元件，其对电路的保护是相当重要的，它的开断能力、运行的可靠性是整个用电系统安全运行的关键。气体断路器中，动静触头分闸会产生高温和游离金属颗粒，产生的高温会瞬间加热灭弧室内的电弧气体，而电弧气体具有高温、高压时绝缘能力差的特性，容易与灭弧室内的游离金属粒子接通，构成回路，形成电弧击穿。断路器则需要将电流断开过程中产生的高温的电弧气体迅速冷却并将混有游离金属粒子的电弧气体有效地排放，使动静触头间的介质快速恢复并保持良好的电气绝缘状态，提高断路器的开断能力和运行的可靠性。

申请公布号为CN102741962A的一篇发明专利申请中公开了一种断路器，该断路器包括灭弧室，灭弧室内设有配合使用的开关触头和供开关气体排出的排气通道，配合使用的开关触头包括由断路器的操动装置驱动的第一开关触头和配合使用的第二开关触头，第一开关触头外设有第一额定电流触头，第二开关触头外设有第二额定电流触头，其中，两开关触头作为主触头实现电流通断，两额定电流触头作为弧触头起到保护主触头的作用，其中，第二额定电流触头为圆筒形状，其内部中空部分作为上述排气通道的一部分对开关气体进行导流，在第二额定电流触头的远离第一开关触头的一端外侧设有对开关气体进行导流且二次改变其流向、延长气流路径的折流板，灭弧室中于折流板的背离第二额定电流触头的一侧设有压缩装置，压缩装置包括活塞，活塞由第一开关触头通过驱动杆驱动往复移动，在两开关触头断开时，活塞移动，压缩装置排除冷却介质，冷却介质与经折流板导流换向的开关气体层状耦合，由冷却介质对开关气体进行冷却。上述灭弧室中，利用压缩装置产生的冷却介质对开关气体进行冷却，恢复断路器中开关气体的绝缘性能。但是，上述压缩装置中的活塞由操动装置通过第一开关触头、驱动杆驱动动作，对于上述操作装置来讲，在不影响主触头部分接合和断开所需操作功大小的情况下，需要增加整个装置的操作功，来满足压缩装置中活塞的伸缩动作，这就需要增加整个装置的成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种灭弧室，用以解决现有技术中采用压缩装置输出冷却介质对电弧气体进行降温的方式中存在的需要额外配置操作功驱动压缩装置工作导致整体成本增加的技术问题，相应的本发明还提供一种断路器。

为实现上述目的，本发明断路器的技术方案是：断路器包括操动机构和灭弧室，所述灭弧室包括开关结构，该开关结构包括前后布置并配合使用的动触头和静触头，灭弧室还包括用于导流所述动静触头断开所产生电弧气体的排气通道，且所述动触头位于所述排气通道的前侧，所述排气通道后侧的出口处设有用于被气吹驱动转动的叶轮，该叶轮的转动中心轴线沿前后方向延伸。

本发明的有益效果是：当操动机构动作，动静触头断开产生高温的电弧气体，在压差作用下，这种高温的电弧气体在排气通道内从前侧向后侧流动，并驱动叶轮转动，使电弧气体的热能转化为叶轮的动能，同时电弧气体在通过叶轮时被充分紊乱，使电弧气体温度降低，这种能够对电弧气体起到冷却作用的结构形式在工作的过程中不会造成由于操作功的损耗而引起断路器整体成本的增加。

上述排气通道的出口处固设有安装盖，所述叶轮通过轴承结构转动装配在所述安装盖的中心位置处，所述安装盖上设有处于所述叶轮后侧的通风孔。这种通过轴承结构将叶轮固定在安装盖上的结构增加装置的稳定性，且通过轴承的安装方式，使叶轮能够被气吹驱动而自由转动，通风孔的设置便于通过被叶轮导流的电弧气体。

上述通风孔为沿周向延伸的弧形孔结构。这种结构形式的通风孔，能够最大限度的通过电弧气体。

上述叶轮的迎风侧设有用于对所述电弧气体进行导向的整流锥。该整流锥使电弧气体向叶轮的扇叶部分导流，减小气体对叶轮的冲击。

上述灭弧室中设有位于所述叶轮的送风侧且套装在所述排气通道外侧的导流罩，该导流罩的后侧设有用于对电弧气体挡止使其换向的罩体结构，该导流罩的前侧设有用于对电弧气体导向的前部延伸段，该前部延伸段与构成所述排气通道结构的外壁共同组成使电弧气体向前侧流向的导流通道。该导流罩对电弧气体的流向进行导流，避免经过叶轮紊乱导流出的电弧气体直接作用在断路器的金属外壳上造成击穿、放电而产生较大的安全隐患，同时导流罩与构成排气通道结构的外壁共同组成使电弧气体向前侧流向的导流通道，延长电弧气体的路径，对运动的电弧气体具有缓冲的作用，对气体行驶路径进行导向，使气体分子以较低的活性进入到断路器壳体内，避免产生安全隐患。

上述导流罩固定在所述排气通道的外壁上。便于直接承接排气通道流出的电弧气体，对电弧气体导流。

为实现上述目的，本发明的灭弧室的技术方案是：灭弧室包括开关结构，该开关结构包括前后布置并配合使用的动触头和静触头，灭弧室还包括用于导流所述动静触头断开所产生电弧气体的排气通道，且所述动触头位于所述排气通道的前侧，所述排气通道后侧的出口处设有用于被气吹驱动转动的叶轮，该叶轮的转动中心轴线沿前后方向延伸。

上述排气通道的出口处固设有安装盖，所述叶轮通过轴承结构转动装配在所述安装盖的中心位置处，所述安装盖上设有处于所述叶轮后侧的通风孔。

上述通风孔为沿周向延伸的弧形孔结构。

上述叶轮的迎风侧设有用于对所述电弧气体进行导向的整流锥。

上述灭弧室中设有位于所述叶轮的送风侧且套装在所述排气通道外侧的导流罩，该导流罩的后侧设有用于对电弧气体挡止使其换向的罩体结构，该导流罩的前侧设有用于对电弧气体导向的前部延伸段，该前部延伸段与构成所述排气通道结构的外壁共同组成使电弧气体向前侧流向的导流通道。

上述导流罩固定在所述排气通道的外壁上。

本发明灭弧室的发明构思与上述断路器中灭弧室的发明构思相同，其有益效果不再赘述。

附图说明

图1为本发明断路器的结构示意图；

图2为本发明灭弧室的结构示意图；

图3为图2的局部放大图；

图4为图2中安装座的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明的断路器的具体实施例，如图1至图4所示，断路器包括断路器壳体14、操动机构（未画出）和灭弧室15。该灭弧室15包括绝缘拉杆1、设在绝缘拉杆1上的动触头2和可与动触头2接触且用螺钉固连在静触头座5上的静触头16，该静触头16和动触头2组成开关结构，该开关结构处于由静触头座5圆筒结构构成的排气通道内部，规定排气通道出口为后侧，则动触头2所处位置为排气通道的前侧，排气通道内有绝缘气体SF6，在高温条件下SF6的绝缘性能较差。

当开关结构处于闭合状态下，操动机构动作，带动绝缘拉杆1驱动动触头2与静触头16分离，在动静触头间会产生高温的电弧气体，在压差的作用下，高温的电弧气体会向排气通道的后侧出口处扩散。

排气通道后侧出口处设有被扩散的电弧气体驱动而转动的叶轮，叶轮的转动轴线沿排气通道的前后方向延伸，且该叶轮具体为离心叶轮7，对电弧气体具有向周向导流的作用，在其他实施例中，叶轮也可为向心叶轮或轴流叶轮。离心叶轮7通过轴承结构转动装配在安装座6的中心位置处。所述安装座6通过螺钉固连在构成排气通道的静触头座5上，且该安装座6上设有两个周向延伸的弧形通风孔17，用于通过被离心叶轮7导流流出排气通道的电弧气体。

上述轴承结构包括设在安装座6中间位置的轴承座和安装在轴承座内的轴承9，安装座6中间设有截面呈对称L形的通孔18，该通孔18处设有轴承9，通孔18的 L形长边侧部用以对轴承9的周向限位，通孔18的L形短边部分用以对轴承9朝向排气通道前侧的轴向限位。离心叶轮7上设有转轴12，该转轴12穿装在轴承9内，且转轴12为台阶轴，该台阶轴的大径段位于排气通道后侧，小径段上设有环槽，环槽内设有卡圈11，卡圈11与轴承9的外侧一起用以限制套装在转轴12上的第一波形垫圈10在转轴12轴向的位移，在转轴12的台阶处设有第二波形垫圈8，该第二波形垫圈8与L形通孔18的L形短边前侧和转轴12的台阶面接触。该卡圈11、第一波形垫圈10和第二波形垫圈8构成锁紧结构，用以限制转轴12在轴向的位移和轴承9从安装座6内的脱出，增加离心叶轮7安装的稳定性。离心叶轮7的前侧中央固连有小端朝向前侧的整流锥4，用以对向排气通道出口流向的电弧气体导流，使电弧气体流向离心叶轮7的扇叶部分。

向排气通道后侧出口处扩散的电弧气体经过离心叶轮7处会驱动离心叶轮7的转动，此时电弧气体的热能转化为离心叶轮7的动能，降低了电弧气体的能量，同时，被离心叶轮7的转动充分紊乱的电弧气体互相碰撞，使电弧气体所具有的能量进一步降低。电弧气体能量被离心叶轮7二次降低的同时在离心叶轮7的导流作用下从排气通道出口处排出，这一过程加速了电弧气体的冷却，有助于提升开关结构的开断能力和运行的可靠性。

离心叶轮7的送风侧设有罩在排气通道出口上的导流罩13，该导流罩13包括具有一定壁厚的类似半球形状的罩体，罩体的开口朝向排气通道的前侧，且罩体的开口处设有平直延伸段，该平直延伸段上焊接有轴向均布的螺钉连接孔，用于与静触头座5通过螺钉固连，且该平直延伸段与静触头座5的外壁间形成供电弧气体通过的导流通道。由离心叶轮7导流出的电弧气体被导流罩13阻挡，从导流罩13的平直延伸段处的导流通道流出，这一过程导流罩13对电弧气体进行导流，延长了电弧气体的路径，降低电弧气体的活性，避免电弧气体直接作用在断路器壳体14上，进而产生放电、击穿，造成安全隐患。且该导流罩13对电弧气体具有缓冲和导向的作用，降低气体的速度，使其平缓的流向断路器壳体14内，提升断路器的安全可靠性。

这种降低电弧气体温度同时具有导流作用的断路器结构，使断路器快速恢复至良好绝缘状态，有助于提升断路器的开断能力和运行的可靠性，且该断路器在工作的过程中仅涉及电弧气体热能的消耗，不损耗原有装置的操作功，更不会产生由于操作功的损耗而导致整个装置成本的增加。

本发明灭弧室的具体实施例与上述断路器中灭弧室的具体实施例相同，此处不再赘述。

Claims (7)

1.一种灭弧室，包括开关结构，该开关结构包括前后布置并配合使用的动触头和静触头，所述灭弧室还包括用于导流所述动静触头断开所产生电弧气体的排气通道，且所述动触头位于所述排气通道的前侧，其特征在于：所述电弧气体在排气通道内从前侧向后侧流动，所述排气通道后侧的出口处设有用于被气吹驱动转动的叶轮，该叶轮的转动中心轴线沿前后方向延伸；所述叶轮为离心叶轮，所述离心叶轮具有扇叶，所述离心叶轮对电弧气体具有向周向导流的作用；向排气通道后侧出口处扩散的电弧气体经过离心叶轮处会驱动离心叶轮转动。

2.根据权利要求1所述的灭弧室，其特征在于：所述排气通道的出口处固设有安装盖，所述叶轮通过轴承结构转动装配在所述安装盖的中心位置处，所述安装盖上设有处于所述叶轮后侧的通风孔。

3.根据权利要求2所述的灭弧室，其特征在于：所述通风孔为沿周向延伸的弧形孔结构。

4.根据权利要求1至3任一项所述的灭弧室，其特征在于：所述叶轮的迎风侧设有用于对所述电弧气体进行导向的整流锥。

5.根据权利要求1至3任一项所述的灭弧室，其特征在于：所述灭弧室中设有位于所述叶轮的送风侧且套装在所述排气通道外侧的导流罩，该导流罩的后侧设有用于对电弧气体挡止使其换向的罩体结构，该导流罩的前侧设有用于对电弧气体导向的前部延伸段，该前部延伸段与构成所述排气通道结构的外壁共同组成使电弧气体向前侧流向的导流通道。

6.根据权利要求5所述的灭弧室，其特征在于：所述导流罩固定在所述排气通道的外壁上。

7.一种断路器，包括操动机构和灭弧室，其特征在于：所述灭弧室为上述权利要求1至6中任一项所述的灭弧室。

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