CN110416021A - 灭弧室波纹管及真空灭弧室 - Google Patents

Abstract

本发明涉及断路器技术领域，提供了一种灭弧室波纹管及真空灭弧室，能够解决现有技术中波纹管容易失稳偏摆、使用寿命低的问题。真空灭弧室包括外壳、动端组件及动端盖；动导电杆的外周面上套设有灭弧室波纹管，灭弧室波纹管具有与动端组件连接的动端、与动端盖连接的静端；所述灭弧室波纹管整体为变径结构，或者，灭弧室波纹管在轴向上具有变径段；所述灭弧室波纹管整体或所述变径段与波峰对应处的直径由动端向静端逐渐增大，或者，所述灭弧室波纹管整体或所述变径段沿轴向分为多个单元段，各单元段与波峰对应处的直径一致，相邻单元段中靠近动端的单元段与波峰对应处的直径小于靠近静端的单元段与波峰对应处的直径。

Description

灭弧室波纹管及真空灭弧室

技术领域

本发明涉及断路器技术领域，具体涉及一种灭弧室波纹管及真空灭弧室。

背景技术

真空灭弧室作为断路器中的核心部件，其寿命和可靠性对整个断路器来讲十分重要。授权公告号为CN206225281U，授权公告日为2017.06.06的专利文件公开了一种高压真空断路器磁性灭弧室，其中包括陶瓷外壳，陶瓷外壳的两端开口处分别封盖有动端盖和静端盖，两端盖上分别穿装有动导电杆和静导电杆，动、静导电杆相互靠近的端部上设置有动触头和静触头，动导电杆与动触头组成了动端组件。动导电杆上套设有整体呈圆柱形、等径的波纹管，波纹管一端与动端盖连接，另一端与动导电杆连接。波纹管外表面上具有形状、大小都相同的U形单波，多个单波相连形成了波纹结构。

随着波纹管加工工艺的发展，出现了一种由碟形的单波膜片焊接成的焊接波纹管，如授权公告号为CN206530787U，授权公告日为2017.09.29的专利文件中公开的波纹管，包括多个由金属材料制成的碟形的环状膜片，如图1所示，这种碟形环状膜片10具有靠近内圆边缘的内端11和靠近外圆边缘的外端12，膜片的内端11与相邻膜片的内端11通过扩散焊接的方式进行连接以形成膜片组13，而一个膜片组13中的膜片的外端12与相邻膜片组中膜片的外端12扩散焊接以形成可伸缩的管状件，管状件外周上由相邻膜片连接形成的波形成为了波纹结构。现有技术中，技术人员也将这种通过焊接碟形环状膜片得到的波纹管运用到真空灭弧室中。如图2所示，真空灭弧室包括外壳20，外壳的两端开口处分别封盖有动端盖21和静端盖22，波纹管套设在动导电杆23的外周面上，波纹管一端与动导电杆23端部的动触头24焊接，另一端与动端盖21焊接，使波纹管保持密封。波纹管与动导电杆23焊接的一端为动端，与动端盖21连接的一端为静端，在动导电杆23动作时，会带动动触头24与静触头25接触或脱离接触，而波纹管也会随着动导电杆23动作而伸缩变形。

但对于真空灭弧室来说，高速运动的工况及内部高压的工作环境会使这种由碟形环状膜片焊接而成的波纹管产生一些问题：由于波纹管的径向尺寸处处相同，波纹管在伸缩过程中容易出现波纹管与自身轴线偏摆，即业内经常提到的波纹管失稳，波纹管失稳后容易产生局部扭曲、开裂的问题，而影响到波纹管的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种灭弧室波纹管，能够解决现有技术中波纹管容易失稳偏摆、使用寿命低的问题；同时，本发明还提出一种使用该灭弧室波纹管的真空灭弧室，具有良好寿命和稳定的可靠性。

为实现上述目的，本发明中的灭弧室波纹管采用如下技术方案：

灭弧室波纹管，具有动端和静端，动端用于与灭弧室的动导电杆连接，静端用于与灭弧室的动端盖连接，所述灭弧室波纹管整体为变径结构，或者，灭弧室波纹管在轴向上具有变径段；所述灭弧室波纹管整体或所述变径段与外凸的波峰对应处的直径由动端向静端逐渐增大以使灭弧室波纹管的刚度由动端向静端逐渐减小，或者，所述灭弧室波纹管整体或所述变径段沿轴向分为多个单元段，各单元段与外凸的波峰对应处的直径一致，相邻单元段中靠近动端的单元段与外凸的波峰对应处的直径小于靠近静端的单元段与外凸的波峰对应处的直径以使相邻单元段的刚度由动端向静端逐渐减小。

其有益效果在于：将灭弧室波纹管整体或是将灭弧室波纹管中的一部分设置为径向尺寸沿轴向变化的结构，并且径向尺寸在变化时具有连续变化和阶梯变化两种方式，布置结构灵活，能够根据工况选择最优的方式。变径段或变径结构能够使灭弧室波纹管整体或部分灭弧室波纹管成为锥形结构，锥形结构在波纹管自身伸缩变形时因为径向尺寸不同而产生的径向力会扶正灭弧室波纹管，使灭弧室波纹管保持对中，避免灭弧室波纹管在伸缩过程中与轴线偏摆，提高了灭弧室波纹管在动作过程中的稳定性，在灭弧室波纹管与动导电杆配合使用时，可提高真空灭弧室的机械寿命。

进一步的，所述灭弧室波纹管整体或至少一段变径段由多个碟形环状膜片焊接而成，两相邻的碟形环状膜片的大径端相互焊接或小径端相互焊接。

其有益效果在于：采用焊接的方式来加工波纹管，可以提高波纹管自身的机械寿命，将灭弧室波纹管加工成锥形结构，稳定性高。

进一步的，相邻的两碟形环状膜片的厚度由动端到静端逐渐减小。

其有益效果在于：改变碟形环状膜片的厚度，能够直接对灭弧室波纹管的刚度进行调整，使灭弧室波纹管传力更加均匀，提高疲劳强度。

进一步的，所述灭弧室波纹管中与内凸的波谷对应处的直径由动端向静端逐渐增大，波谷对应处直径的变化率与波峰对应处直径的变化率相等。

其有益效果在于：将灭弧室波纹管中与向内凸出的波谷对应处的直径以逐渐增加的方式设置，能够使灭弧室波纹管的波峰对应处沿轴向上呈锥形，波谷对应处直径的变化率与波峰对应处直径的变化率相等能够有效地防止波纹管在伸缩变形过程中发生轴向偏摆而导致局部扭曲、开裂的问题。

为实现上述目的，本发明中的真空灭弧室采用如下技术方案：

真空灭弧室，包括外壳、动端组件及动端盖；其中：动导电杆的外周面上套设有灭弧室波纹管，灭弧室波纹管具有与真空灭弧室的动导电杆连接的动端、与真空灭弧室的动端盖连接的静端；所述灭弧室波纹管整体为变径结构，或者，灭弧室波纹管在轴向上具有变径段；所述灭弧室波纹管整体或所述变径段与外凸的波峰对应处的直径由动端向静端逐渐增大以使灭弧室波纹管的刚度由动端向静端逐渐减小，或者，所述灭弧室波纹管整体或所述变径段沿轴向分为多个单元段，各单元段与外凸的波峰对应处的直径一致，相邻单元段中靠近动端的单元段与外凸的波峰对应处的直径小于靠近静端的单元段与外凸的波峰对应处的直径以使相邻单元段的刚度由动端向静端逐渐减小。

其有益效果在于：将灭弧室波纹管整体或是将灭弧室波纹管中的一部分设置为径向尺寸沿轴向变化的结构，并且径向尺寸在变化时具有连续变化和阶梯变化两种方式，布置结构灵活，能够根据工况选择最优的方式。变径段或变径结构能够使灭弧室波纹管整体或部分灭弧室波纹管成为锥形结构，锥形结构在波纹管自身伸缩变形时因为径向尺寸不同而产生的径向力会扶正灭弧室波纹管，使灭弧室波纹管保持对中，避免灭弧室波纹管在伸缩过程中与轴线偏摆，提高了灭弧室波纹管在动作过程中的稳定性，在灭弧室波纹管与动导电杆配合使用时，可提高真空灭弧室的机械寿命。

进一步的，所述灭弧室波纹管整体或至少一段变径段由多个碟形环状膜片焊接而成，两相邻的碟形环状膜片的大径端相互焊接或小径端相互焊接。

其有益效果在于：采用焊接的方式来加工波纹管，可以提高波纹管自身的机械寿命，将灭弧室波纹管加工成锥形结构，稳定性高。

进一步的，相邻的两碟形环状膜片的厚度由动端到静端逐渐减小。

其有益效果在于：改变碟形环状膜片的厚度，能够直接对灭弧室波纹管的刚度进行调整，使灭弧室波纹管传力更加均匀，提高疲劳强度。

进一步的，所述灭弧室波纹管中与内凸的波谷对应处的直径由动端向静端逐渐增大，波谷对应处直径的变化率与波峰对应处直径的变化率相等。

其有益效果在于：将灭弧室波纹管中与向内凸出的波谷对应处的直径以逐渐增加的方式设置，能够使灭弧室波纹管的波峰对应处沿轴向上呈锥形，波谷对应处直径的变化率与波峰对应处直径的变化率相等能够有效地防止波纹管在伸缩变形过程中发生轴向偏摆而导致局部扭曲、开裂的问题。

附图说明

图1为现有技术中碟形环状膜片的焊接示意图；

图2为现有技术中真空灭弧室的结构示意图；

图3为本发明中真空灭弧室的结构示意图；

图4为本发明中灭弧室波纹管的结构示意图；

图5为本发明中灭弧室波纹管的加工方法示意图。

图中：10-碟形环状膜片；11-内端；12-外端；13-膜片组；20-外壳；21-动端盖；22-静端盖；23-动导电杆；24-动触头；25-静触头；30-灭弧室波纹管；31-碟形环状膜片；32-大径端；33-小径端；40-片材；41-凸模；42-凹模。

具体实施方式

现结合附图来对本发明中的真空灭弧室及灭弧室波纹管的具体实施方式进行说明。

如图3所示，为本发明中真空灭弧室的一种实施例：真空灭弧室包括外壳20，在外壳20的两端分别设置有动端盖21和静端盖22，动端盖21上开设有穿孔，供动导电杆23伸入到外壳20内，而动触头24设置在动导电杆23的端部。在动导电杆23上套设有灭弧室波纹管30，灭弧室波纹管30一端与动端盖21焊接，另一端与动触头24焊接，在动导电杆23带动动触头24动作时，灭弧室波纹管30能够随动导电杆23伸缩变形。

如图4所示，灭弧室波纹管30整体由多个碟形环状膜片31焊接而成，灭弧室波纹管中两相邻的碟形环状膜片31通过将各自的大径端或各自的小径端焊接，从而形成了波纹结构。在灭弧室波纹管30中，各碟形环状膜片31的厚度相同但外径尺寸不同，碟形环状膜片31的外径是指波形中外凸的波峰对应处的直径。在焊接时，灭弧室波纹管中与外凸的波峰、内凸的波谷对应处的直径由动端向静端逐渐增大，且波谷对应处直径的变化率与波峰对应处直径的变化率相等，即沿着灭弧室波纹管30的动端到灭弧室波纹管30的静端连续变化。可以直观地看出灭弧室波纹管30呈一端大一端小的锥形结构，定义灭弧室波纹管30中外径较大的一端为大径端32，灭弧室波纹管30中外径较小的一端为小径端33，小径端33与动导电杆23端部的动触头24对应，大径端32与动端盖21对应，而大径端是由位于灭弧室波纹管尾部、外径尺寸最大的碟形环状膜片31的外径对应端面形成，在将灭弧室波纹管30与动端盖21连接时，碟形环状膜片31的外径朝向动端盖设置。

操作人员在加工本发明中的灭弧室波纹管时，需要先加工出外径尺寸不同但厚度相同的碟形环状膜片，然后再将规格不同的碟形环状膜片按次序进行焊接。如图5所示，操作人员使用凹模42与凸模41来对片材40进行冲压，以得到碟形环状膜片31。然后将碟形环状膜片按照外径尺寸逐渐增大的方式排列并将其焊接在一起。

在上述实施例中，灭弧室波纹管采用了将厚度相同、径向尺寸不同的碟形环状膜片按照外径尺寸逐渐增大的方式排列并将其焊接在一起的形式，即采用灭弧室波纹管整体波峰对应处的直径由动端向静端逐渐减小的形式，在其他实施例中，灭弧室波纹管还可以采用其他形式：

a、灭弧室波纹管在轴向上具有径向尺寸沿轴向变化的变径段，还具有与变径段连接的波峰对应处的直径相同的部分，此时灭弧室波纹管中波峰对应处的直径由动端向静端逐渐减小，呈连续变化的形式。

b、灭弧室波纹管在轴向上具有径向尺寸沿轴向变化的变径段，还具有与变径段连接的波峰对应处的直径相同的部分，此时灭弧室波纹管中的变径段沿轴向分为多个单元段，各单元段的波峰对应处的直径一致，相邻单元段中靠近动端的单元段的波峰对应处的直径小于靠近静端的单元段的波峰对应处的直径，灭弧室波纹管中波峰对应处的直径呈阶梯变化。

c、灭弧室波纹管整体在轴向上分为多个单元段，各单元段中波峰对应处的直径一致，相邻单元段中靠近动端的单元段与波峰对应处的直径小于靠近静端的单元段与波峰对应处的直径，灭弧室波纹管中与波峰对应处的直径呈阶梯变化。

在其他实施例中，灭弧室波纹管在轴向上包括由碟形环状膜片焊接而成的焊接段和与焊接段相连的非焊接段；而焊接段沿轴向分为多组时，每组中至少包括两片外径相同的碟形环状膜片，从而使灭弧室波纹管的外径尺寸在沿着碟形环状膜片排列方向呈阶梯变化。

在其他实施例中，也可以采用厚度不同的碟形环状膜片来组合灭弧室波纹管，在对灭弧室波纹管整体或灭弧室波纹管中的焊接段进行分组时，每组中碟形环状膜片的厚度不同，径向尺寸也不同，以按照沿同一方向碟形环状膜片厚度逐渐减小、外径尺寸逐渐增大的方式排列。

在其他实施例中，相邻的两碟形环状膜片也可以采用同等厚度。

在其他实施例中，在其他实施例中，灭弧室波纹管可以通过液压成型的方式加工得到，通过控制液压成型模具中波形型面的径向尺寸就能够得到径向尺寸变化的波纹管。

本发明中，灭弧室波纹管的结构与上述真空灭弧室中灭弧室波纹管的结构相同，且加工方法和使用方法一致，因此关于灭弧室波纹管的实施例不再重复说明。

以上所述的具体实施方式，对本发明的发明目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡是在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.灭弧室波纹管，具有动端和静端，动端用于与灭弧室的动导电杆连接，静端用于与灭弧室的动端盖连接，其特征在于：

所述灭弧室波纹管整体为变径结构，或者，灭弧室波纹管在轴向上具有变径段；

所述灭弧室波纹管整体或所述变径段与外凸的波峰对应处的直径由动端向静端逐渐增大以使灭弧室波纹管的刚度由动端向静端逐渐减小，或者，所述灭弧室波纹管整体或所述变径段沿轴向分为多个单元段，各单元段与外凸的波峰对应处的直径一致，相邻单元段中靠近动端的单元段与外凸的波峰对应处的直径小于靠近静端的单元段与外凸的波峰对应处的直径以使相邻单元段的刚度由动端向静端逐渐减小。

2.根据权利要求1所述的灭弧室波纹管，其特征在于：所述灭弧室波纹管整体或至少一段变径段由多个碟形环状膜片焊接而成，两相邻的碟形环状膜片的大径端相互焊接或小径端相互焊接。

3.根据权利要求2所述的灭弧室波纹管，其特征在于：相邻的两碟形环状膜片的厚度由动端到静端逐渐减小。

4.根据权利要求2所述的灭弧室波纹管，其特征在于：所述灭弧室波纹管中与内凸的波谷对应处的直径由动端向静端逐渐增大，波谷对应处直径的变化率与波峰对应处直径的变化率相等。

5.真空灭弧室，包括外壳、动端组件及动端盖；其中：

动导电杆的外周面上套设有灭弧室波纹管，灭弧室波纹管具有与真空灭弧室的动导电杆连接的动端、与真空灭弧室的动端盖连接的静端；

其特征在于：所述灭弧室波纹管为上述权利要求1-4中任一项所述的灭弧室波纹管。