CN109273316B - 一种导向密封结构及使用该结构的灭弧室和断路器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种导向密封结构及使用该结构的灭弧室和断路器，导向密封结构包括压气缸和活塞筒，压气缸与活塞筒为间隙配合且之间设置有导向环，压气缸或活塞筒上设置有用于安装导向环的安装槽，压气缸或活塞筒上还设置有连通安装槽和压气室的连通通道。分闸时，压气缸远离静触头，压缩压气室内的气体，气体压力升高，在内外压差作用下，压气室内高压气体通过连通通道进入安装槽中，推动导向环向外膨胀移动，与活塞筒内壁或者压气缸内壁接触，实现密封和导向作用。合闸时，压气缸靠近静触头，压气室容积变大，产生负压，在内外压差作用下，导向环紧贴在安装槽槽底，使压气缸和活塞筒之间保持一定的运动间隙，使得合闸无阻力，起到良好的导向作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种导向密封结构及使用该结构的灭弧室和断路器。
背景技术
高压断路器的内部导向结构是影响断路器在传动过程中可靠性的重要环节，合理的导向结构一方面能简化产品的装配结构，另一方面可以降低产品在运动过程中的摩擦力，进而减少操作功，提高产品的机械可靠性。
导向环的结构根据位置不同，承担不同角色，发挥作用也不同。对于断路器中压气缸位置处的导向环来说，其功能有两个，其一是承担压气缸在运动过程中导向作用；其二是承担在分闸过程中，为灭弧室开断建立良好的压力特性，而需要具备密封作用。两者之间有一定的相互制约，导向性好，其间隙大、摩擦力小，但密封效果差；密封性好，其导向环间隙小，势必增加摩擦力，因此该问题也是国内外断路器的设计难点之一。
国内外厂家在导向环设计方面，一种方法是，采用聚四氟乙烯管材，通过严格控制其壁厚和缸体上沟槽的尺寸，来实现导向和密封作用。例如授权公告号为CN202905641U的中国实用新型专利公开的一种断路器灭弧室，该灭弧室包括压气缸和活塞筒，压气缸与活塞筒之间形成压气室，活塞筒的插装在压气缸中的插配端附近的外筒壁上开设有绕活塞筒周向延伸的环槽，在环槽中安装有导向环，该导向环可以使活塞筒与压气缸同轴对正。这种灭弧室对于导向环以及环槽的尺寸控制要求比较严格，导致零部件的成本比较高。
另一种方法是在沟槽内先安装密封圈，再套上导向环，形成一种压缩量自调节的导向结构，可以适当降低摩擦力。例如授权公告号为CN202549693U的中国实用新型专利公开的一种灭弧室弹性导向装置，该装置包括压气缸、聚四氟乙烯导向带、动支座（即活塞筒）等，压气缸设置在活塞筒外侧并与活塞筒为间隙配合，压气缸与活塞筒之间形成压气室，活塞筒的外圆设置有环形凹槽，该环形凹槽内由外向内依次设置有弹性橡胶圈和聚四氟乙烯导向带，弹性橡胶圈可以承受比较大的变形，因此可以自适应的调整压气缸和活塞筒之间的摩擦阻力。但是该装置结构比较复杂，对密封圈性能要求较高，在环境温度较低时，因密封圈硬度提高，压缩量减小，会增大运动的摩擦阻力；同时在环境温度较高时，会加速密封圈的老化，同样会对压缩量产生影响，导致密封性能失效，造成在分闸运动过程中压气室内建立的压力达不到开断的要求，产品的开断性能无法得到保证，造成产品在线路遇到故障时，开断失败。
发明内容
本发明的目的在于提供一种合闸时无阻力、分闸时可自适应调整导向与密封作用的导向密封结构；本发明的目的还在于提供一种使用该导向密封结构的灭弧室和断路器。
为了解决上述技术问题，本发明的导向密封结构的第一种技术方案为：一种导向密封结构，包括压气缸和用于与压气缸形成压气室的活塞筒，压气缸与活塞筒为间隙配合且之间设置有导向环，压气缸或活塞筒上设置有用于安装导向环的安装槽，压气缸或活塞筒上还设置有连通安装槽和压气室的连通通道。
本发明的导向密封结构的第二种技术方案为：在本发明的导向密封结构的第一种技术方案的基础上，安装槽的截面呈槽底宽度大于槽口宽度的T形，导向环上设置有用于与安装槽中的台阶面密封配合的翻沿。
本发明的导向密封结构的第三种技术方案为：在本发明的导向密封结构的第二种技术方案的基础上，导向环的朝向安装槽槽底的内侧面上设置有凹槽。
本发明的导向密封结构的第四种技术方案为：在本发明的导向密封结构的第一、第二或第三种技术方案的基础上，安装槽的槽口呈V字型以方便导向环的装入。
本发明的导向密封结构的第五种技术方案为：在本发明的导向密封结构的第一、第二或第三种技术方案的基础上，所述安装槽设置在压气缸或活塞筒的具有内孔的端部，所述连通通道为设置在端部侧壁上的沿圆周均布的连通孔。
本发明的灭弧室的第一种技术方案为：一种灭弧室，包括动触头和导向密封结构，导向密封结构包括与动触头相连的压气缸、用于与压气缸形成压气室的活塞筒，压气缸与活塞筒为间隙配合且之间设置有导向环，压气缸或活塞筒上设置有用于安装导向环的安装槽，压气缸或活塞筒上还设置有连通安装槽和压气室的连通通道。
本发明的灭弧室的第二种技术方案为：在本发明的灭弧室的第一种技术方案的基础上，安装槽的截面呈槽底宽度大于槽口宽度的T形，导向环上设置有用于与安装槽中的台阶面密封配合的翻沿。
本发明的灭弧室的第三种技术方案为：在本发明的灭弧室的第二种技术方案的基础上，导向环的朝向安装槽槽底的内侧面上设置有凹槽。
本发明的灭弧室的第四种技术方案为：在本发明的灭弧室的第一、第二或第三种技术方案的基础上，安装槽的槽口呈V字型以方便导向环的装入。
本发明的灭弧室的第五种技术方案为：在本发明的灭弧室的第一、第二或第三种技术方案的基础上，所述安装槽设置在压气缸或活塞筒的具有内孔的端部，所述连通通道为设置在端部侧壁上的沿圆周均布的连通孔。
本发明的断路器的第一种技术方案为：一种断路器，包括灭弧室和操动机构，灭弧室包括动触头和导向密封结构，导向密封结构包括与动触头相连的压气缸、用于与压气缸形成压气室的活塞筒，压气缸与活塞筒为间隙配合且之间设置有导向环，压气缸或活塞筒上设置有用于安装导向环的安装槽，压气缸或活塞筒上还设置有连通安装槽和压气室的连通通道。
本发明的断路器的第二种技术方案为：在本发明的断路器的第一种技术方案的基础上，安装槽的截面呈槽底宽度大于槽口宽度的T形，导向环上设置有用于与安装槽中的台阶面密封配合的翻沿。
本发明的断路器的第三种技术方案为：在本发明的断路器的第二种技术方案的基础上，导向环的朝向安装槽槽底的内侧面上设置有凹槽。
本发明的断路器的第四种技术方案为：在本发明的断路器的第一、第二或第三种技术方案的基础上，安装槽的槽口呈V字型以方便导向环的装入。
本发明的断路器的第五种技术方案为：在本发明的断路器的第一、第二或第三种技术方案的基础上，所述安装槽设置在压气缸或活塞筒的具有内孔的端部，所述连通通道为设置在端部侧壁上的沿圆周均布的连通孔。
本发明的有益效果在于：由于压气缸或活塞筒上设置有用于安装导向环的安装槽，这样当活塞筒套设在压气缸外部时，可以将安装槽设置在压气缸上，当压气缸套设在活塞筒外部时，可以将安装槽设置在活塞筒上。同时，在压气缸或活塞筒上还设置有连通安装槽和压气室的连通通道，这样当分闸时，压气缸随动触头一起远离静触头，从而压缩压气室内的气体，使得气体压力升高，在内外压差作用下，压气室内的高压气体会通过连通通道进入安装槽中，并推动导向环向外膨胀移动，从而与活塞筒内壁或者压气缸内壁接触，实现密封和导向作用，保证了压气室的气密性，进而保证了灭弧效果。在分闸的过程中，压气室内气体压力不断变化，在内、外压差作用下，导向环将自动调整自身状态，实现间隙的自由调整，从而可以自动校正导向和密封功能。当合闸时，压气缸随动触头一起靠近静触头，压气室的容积变大，产生负压，在内外压差作用下，导向环紧贴在安装槽的槽底，从而使压气缸和活塞筒之间保持一定的运动间隙，使得合闸无阻力，起到了良好的导向作用。
附图说明
图1为本发明中导向密封结构的实施例1在合闸位置的结构图；
图2为本发明中导向密封结构的实施例1在分闸位置的结构图；
图3为图2中的导向环在密封状态时的结构图；
图4为图1中的导向环在非密封状态时结构图；
图5为本发明中导向密封结构的实施例2在合闸位置的结构图。
图中：1.压气缸；2.膨胀气室；3.第一逆止阀；4.导向环；5.连通孔；6.压气室；7.活塞筒；8.活塞；9.泄压阀；10.第二逆止阀；11.固定板；12.拉杆；13.台阶面；14.外翻沿；15.凹槽。
具体实施方式
断路器的实施例1如图1~图4所示，该断路器是一种双气室断路器，包括灭弧室和操动机构（图中未示出），灭弧室包括静端组件（图中未示出）和与操动机构相连的动端组件，动端组件包括动触头（图中未示出）和导向密封结构，导向密封结构包括与动触头相连的压气缸1、与压气缸1间隙配合的活塞筒7。压气缸1包括端部的固定板11，压气缸1通过固定板11与拉杆12固定相连，拉杆12与操动机构相连，在操动机构的作用下，拉杆12可以带动压气缸1向右运动，从而实现断路器的分闸。
压气缸1的外部套设有活塞筒7，活塞筒7与压气缸1之间为间隙配合，活塞筒7固定在灭弧室的一端，活塞筒7包括活塞8，拉杆12穿过活塞8，压气缸1、活塞筒7以及拉杆12之间围成压气室6，当拉杆12带动压气缸1向右移动时，压气室6的容积不断缩小，从而建立高压区域。
压气缸1的朝向压气室6的右端设置成导向环安装端，该导向环安装端呈圆环状，相当于将固定板11与压气缸1和拉杆12的连接位置左移，而得到的一段圆环端。该圆环端具有与压气缸内径相等的内孔，圆环端的外周面上设置有用于安装导向环4的安装槽，安装槽的截面呈槽底宽度大于槽口宽度的T形，安装槽中安装有导向环4，为了便于安装导向环，将安装槽的槽口设置成V字型。导向环4上设置有外翻的外翻沿14，该外翻沿14与安装槽的台阶面13挡止密封配合，从而可以防止导向环4从安装槽中脱出。
导向环4的厚度小于安装槽的槽底到活塞筒7内壁之间的距离，因此在未分闸状态时，即导向环4处于非密封状态时（如图4所示），导向环4距活塞筒7内壁之间是有一定间隙的。在导向环4处于非密封状态时，外翻沿14与台阶面13之间也具有一定的间隙，该间隙与上述间隙是等大的，因此当导向环4处于密封状态时（如图3所示），导向环4向外膨胀与活塞筒7内壁接触，此时外翻沿14与台阶面13也刚好接触。
所述圆环端的侧壁上还开设有多个沿圆周均布的用于连通安装槽和压气室6的连通孔5，该连通孔5为长孔，起着连通通道的作用。当压气缸1向右移动分闸时，压气室6内建立高压区域，在内外压差作用下，压气室6内的高压气体通过连通孔5进入安装槽中，并推动导向环4向外膨胀运动，从而与活塞筒7内壁的接触，实现密封效果，保证了压气室的密封性，进而可以保证灭弧效果。导向环4的朝向连通孔5的内侧面上设置有凹槽15，这样通过该凹槽15，进入安装槽中高压气体就更容易推动导向环4移动，从而实现密封作用。
另外，本发明的断路器作为一种双气室断路器，在固定板11上设置有第一逆止阀3，活塞8上设置有第二逆止阀10和泄压阀9。
导向密封结构的工作原理是：如图1所示，当断路器合闸时，拉杆12带动压气缸1向左移动，压气室6的容积突然变大，从而形成负压，此时第二逆止阀10打开，外部气体逐渐进入压气室6中，在此过程中，由于外部气体压力大于压气室6中的气体压力，因此在内、外压差作用下，导向环4紧贴在安装槽的槽底，如图4所示，从而使压气缸1、导向环4与活塞筒7内壁之间具有一定的运动间隙，使得合闸无阻力，大大减小了操动机构的操作功，导向环4此时只起到导向作用。
如图2所示，当断路器分闸时，拉杆12带动压气缸1向右移动，在动弧触头（图中未示出）与静弧触头（图中未示出）分开的一瞬间，将会产生电弧，电弧能量产生的热量进入膨胀气室2中，使膨胀气室2内建立较高的压力，此时第一逆止阀3关闭，同时随着压气缸1的向右移动，压气室6内的容积不断缩小，第二逆止阀10关闭，从而通过气体的不断压缩也建立起高压区域，在内部高压气体作用下，高压气体通过连通孔5进入安装槽中，并推动导向环4向外膨胀移动，与活塞筒7内壁接触，保证了压气室6的气密性，此时导向环4起密封和导向作用。
当压气室6内的压力过大时，泄压阀9会自动打开并实现泄压，从而避免高压气体对操动机构产生反力。当动触头和压气缸向右运动到静弧触头脱离喷口（图中未示出）时，膨胀气室2中的高压气体从喷口喷出，用于吹灭断口间的电弧。在此过程中，由于压气缸还在向右运动，当膨胀气室2内的气压因为吹出后而压力下降时，一旦压气室6中的气压大于膨胀气室2中的气压，第一逆止阀3就会打开，由压气室6向膨胀气室2中继续补入高压气体，保证电弧的成功开断。
在整个分闸过程中，压气室6内的气压不断变化，在内、外压差作用下，导向环4将自动调整自身状态，实现间隙的自由调整，从而自动校正导向和密封功能，改变了以往只依赖密封圈压缩量来保证导向结构的导向和密封作用，从而规避了密封圈在高、低温环境中性能容易失效而导致压缩量不可控制的风险。
本发明通过安装槽和导向环的结构和安装方式不同，取消了现有技术中的密封圈，安装方便、使用可靠，并且对加工精度要求不高，从而可以降低制造成本，导向环根据内、外压差自适应调整导向与密封效果，提升了产品的使用效果以及市场竞争力。
断路器的实施例2如图5所示，在该实施例中，压气缸1套设在活塞筒7的外部，此时导向环安装端设置在活塞8的朝向压气室6的左端，导向环安装端以及导向环的结构与实施例1中相同，其原理也一样，在此不再详述。
在断路器的其他实施例中：导向密封结构也可以应用在单气室的断路器上，例如只有压气室的断路器上；安装槽可以不是设置在压气缸或活塞筒的具有内孔的端部，在不影响逆止阀正常使用功能的前提下，或者当压气缸和活塞筒上均没有逆止阀时，安装槽也可以远离端部，安装槽的设置部位可以是实心的，此时连通通道可以是设置在压气缸或活塞筒上的直角孔；连通孔也可以是圆孔；连通孔的个数根据需要可进行调整；安装槽的槽口可以不是V字型，而是直角的；导向环的朝向安装槽槽底的内侧面上也可以不设置凹槽，而是完整光滑的平面；安装槽的截面也可以是矩形，此时安装槽的两侧壁可以防止导向环脱出。
灭弧室的实施例如图1~图5所示，灭弧室的具体结构与上述断路器实施例中所述的灭弧室相同，在此不再详述。
导向密封结构的实施例如图1~图5所示，导向密封结构的具体结构与上述断路器实施例中所述的导向密封结构相同，在此不再详述。
Claims (12)
1.一种导向密封结构，包括压气缸和用于与压气缸形成压气室的活塞筒，压气缸与活塞筒为间隙配合且之间设置有导向环，其特征在于：压气缸或活塞筒上设置有用于安装导向环的安装槽，压气缸或活塞筒上还设置有连通安装槽和压气室的连通通道；分闸时导向环的朝向安装槽槽底的内侧面与安装槽槽底之间存在间隙；安装槽的截面呈槽底宽度大于槽口宽度的T形，导向环上设置有用于与安装槽中的台阶面密封配合的翻沿。
2.根据权利要求1所述的导向密封结构，其特征在于：导向环的朝向安装槽槽底的内侧面上设置有凹槽。
3.根据权利要求1或2所述的导向密封结构，其特征在于：安装槽的槽口呈V字型以方便导向环的装入。
4.根据权利要求1或2所述的导向密封结构，其特征在于：所述安装槽设置在压气缸或活塞筒的具有内孔的端部，所述连通通道为设置在端部侧壁上的沿圆周均布的连通孔。
5.一种灭弧室，包括动触头和导向密封结构，导向密封结构包括与动触头相连的压气缸、用于与压气缸形成压气室的活塞筒，压气缸与活塞筒为间隙配合且之间设置有导向环，其特征在于：压气缸或活塞筒上设置有用于安装导向环的安装槽，压气缸或活塞筒上还设置有连通安装槽和压气室的连通通道；分闸时导向环的朝向安装槽槽底的内侧面与安装槽槽底之间存在间隙；安装槽的截面呈槽底宽度大于槽口宽度的T形，导向环上设置有用于与安装槽中的台阶面密封配合的翻沿。
6.根据权利要求5所述的灭弧室，其特征在于：导向环的朝向安装槽槽底的内侧面上设置有凹槽。
7.根据权利要求5或6所述的灭弧室，其特征在于：安装槽的槽口呈V字型以方便导向环的装入。
8.根据权利要求5或6所述的灭弧室，其特征在于：所述安装槽设置在压气缸或活塞筒的具有内孔的端部，所述连通通道为设置在端部侧壁上的沿圆周均布的连通孔。
9.一种断路器，包括灭弧室和操动机构，灭弧室包括动触头和导向密封结构，导向密封结构包括与动触头相连的压气缸、用于与压气缸形成压气室的活塞筒，压气缸与活塞筒为间隙配合且之间设置有导向环，其特征在于：压气缸或活塞筒上设置有用于安装导向环的安装槽，压气缸或活塞筒上还设置有连通安装槽和压气室的连通通道；分闸时导向环的朝向安装槽槽底的内侧面与安装槽槽底之间存在间隙；安装槽的截面呈槽底宽度大于槽口宽度的T形，导向环上设置有用于与安装槽中的台阶面密封配合的翻沿。
10.根据权利要求9所述的断路器，其特征在于：导向环的朝向安装槽槽底的内侧面上设置有凹槽。
11.根据权利要求9或10所述的断路器，其特征在于：安装槽的槽口呈V字型以方便导向环的装入。
12.根据权利要求9或10所述的断路器，其特征在于：所述安装槽设置在压气缸或活塞筒的具有内孔的端部，所述连通通道为设置在端部侧壁上的沿圆周均布的连通孔。
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| JP2017120756A (ja) * | 2015-12-28 | 2017-07-06 | 富士電機株式会社 | 開閉装置 |
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2017
- 2017-07-18 CN CN201710585916.1A patent/CN109273316B/zh active Active
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