CN111312554B - 一种真空断路器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种真空断路器。真空断路器包括极柱绝缘套、操动机构、支撑件、绝缘拉杆、连接杆、密封法兰、波纹管和盖板；极柱绝缘套与绝缘拉杆之间有用于充入高压绝缘气体的密封腔室，波纹管套在连接杆外围，其一端固定连接在密封法兰上，另一端被盖板封闭以将波纹管内部和波纹管外部分隔成两个独立的腔室，波纹管通过盖板与连接杆固定并密封；波纹管设置在极柱绝缘套内，其内部腔室与外界大气相通；或者波纹管设置在极柱绝缘套外，其内部腔室与密封腔室相通；盖板具有用于与绝缘气体接触的绝缘气体受力面，还具有与绝缘气体受力面相背的用于与大气接触的大气受力面。使用时，该真空断路器能够抵消部分自闭力，提高操动机构的分闸速度。

Description

一种真空断路器

技术领域

本发明涉及断路器技术领域，具体涉及一种真空断路器。

背景技术

真空断路器因其灭弧介质和灭弧后触头间隙的绝缘介质都是高真空而得名，其具有体积小、重量轻、适用于频繁操作、灭弧不用检修的优点，在配电网中应用较为普及。

现有的真空断路器如授权公告号为CN101329964B的中国发明专利所示，其公开了一种非SF6气体绝缘的户外高压真空断路器，包括真空灭弧室、灭弧瓷套、支柱瓷套、绝缘拉杆、导电座、拐臂箱、横梁、立柱、导电部分以及弹簧操动机构、传动系统，其中，灭弧瓷套与支柱瓷套通过法兰连接，真空灭弧室的外部绝缘是在灭弧瓷套、真空灭弧室及导电座所包围的空间内充入绝对压力为0.4~0.5MPa的高纯氮，构成断路器的上部绝缘腔室，支柱瓷套与导电座及拐臂箱所包围的空间内充入绝对压力为0.1~0.2MPa的高纯氮或直接充入干燥空气，构成断路器的下部绝缘腔室。其中，支柱瓷套和灭弧瓷套为固封极柱的极柱绝缘套，上部绝缘腔室与下部绝缘腔室形成极柱绝缘套与真空灭弧室之间的密封腔室，实际使用时，也可以将上部绝缘腔室与下部绝缘腔室连通。

由于真空灭弧室内为负压，在无外力作用时，真空灭弧室内的动触头在压力差的作用下，对内腔产生一个闭合力使其与静触头闭合，该力成为自闭力，较大的自闭力为真空断路器的分闸操作产生了阻碍作用，增加了真空断路器本体的操作功，从而影响真空断路器的分闸速度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种真空断路器，以解决现有技术中的真空断路器因自闭力较大而导致分闸速度较慢的技术问题。

为实现上述目的，本发明的真空断路器的技术方案是：

真空断路器包括：

极柱绝缘套，内设有用于与动触头传动连接的绝缘拉杆，极柱绝缘套与绝缘拉杆之间有用于充入压力大于大气压的绝缘气体的密封腔室；

操动机构，与绝缘拉杆传动连接；

支撑件，用于固定支撑极柱绝缘套；

密封法兰，用于密封极柱绝缘套的开口；

连接杆，穿过密封法兰，一端伸入极柱绝缘套内并与绝缘拉杆连接，操动机构通过连接杆带动绝缘拉杆动作；

波纹管，套在连接杆外围，其一端固定连接在密封法兰上，另一端固定在连接杆上，波纹管设置在极柱绝缘套内，其内部腔室与外界大气相通；或者波纹管设置在极柱绝缘套外，其内部腔室与密封腔室相通；

盖板，与波纹管固定连接，封闭波纹管与连接杆固定的一端，波纹管通过盖板与连接杆固定并密封，以在连接杆活动过程中保持密封腔室的密封，盖板上具有用于与密封腔室内绝缘气体接触的绝缘气体受力面，还具有与绝缘气体受力面相背的用于与外界大气接触的大气受力面。

真空断路器的有益效果是：使用时，向密封腔室内充入压力大于大气压力的绝缘气体，由于波纹管的内部和外部分隔成两个独立的腔室，其中一个腔室与大气相通，另一个腔室与密封腔室内的绝缘气体相通，这样一来，绝缘气体作用在盖板的绝缘气体受力面上的力便大于大气作用在盖板的大气受力面上的力，两者的合力通过波纹管作用到连接杆上，并且两者的合力与真空断路器的自闭力方向相反，从而能够抵消部分自闭力，使自闭力减小，即减小分闸过程中的阻力，从而降低真空断路器需要的操作功，达到提高操动机构分闸速度的目的。

进一步地，真空断路器还包括固定连接在所述密封法兰上的导向套，连接杆穿过导向套与导向套沿绝缘拉杆延伸方向导向配合，连接杆远离绝缘拉杆的一端伸出导向套并铰接有与操动机构传动连接的铰接杆；或者所述密封法兰上设有与连接杆沿绝缘拉杆延伸方向导向配合的导向孔，连接杆远离绝缘拉杆的一端伸出导向孔铰接有与操动机构传动连接的铰接杆。

有益效果：通过使连接杆与导向套导向配合，或者使连接杆与密封法兰导向配合，能够避免连接杆的偏摆角度过大，从而保证波纹管的使用寿命。

进一步地，所述导向套上还设有与外界大气相通的导气孔，波纹管内部腔室通过导气孔与外界大气相通。

有益效果：在导向套上开设导气孔较为方便。

进一步地，所述导向套包括伸入波纹管内用于限制波纹管最大压缩量的限位段，或者密封法兰上设有用于限制波纹管最大压缩量的的限位套。

有益效果：限位段或者限位套能够在连接杆运动过程中限制波纹管的压缩量，进而限制与波纹管连接的连接杆的活动行程，保证波纹管在特定范围内运动。

进一步地，导向套用于与连接杆导向配合的导向段处于限位段远离绝缘拉杆一侧，且导向段内径小于限位段的内径，导向段的内孔形成所述导向孔。

有益效果：导向套采用分段结构，便于安装。

进一步地，导向套上还设有与外界大气相通的导气孔，导气孔设置在导向段的侧壁上且沿导向套的轴向延伸，导气孔与限位段的内孔贯通。

有益效果：大气通过导气孔进入到波纹管内部的腔室内，并与盖板的大气受力面接触，从而给波纹管产生一个大气压力，导气孔与限位段的内孔贯通，能够增大气流的流通。

进一步地，所述盖板与所述连接杆一体成型。

有益效果：便于加工制造。

进一步地，所述铰接杆的远离连接杆一端连接有调节杆，调节杆与铰接杆螺纹连接以通过旋拧调节杆调整调节杆和铰接杆的整体长度，调节杆与操动机构传动连接。

有益效果：通过改变调节杆与铰接杆螺纹配合的长度，能够调整两者整体的长度，从而能够适用不同传输压力角的设计要求。

进一步地，所述波纹管远离密封法兰的一端设有固定罩，固定罩与所述盖板固定连接。

有益效果：通过设置固定罩，便于盖板的安装固定，从而便于实现对波纹管的封堵。

进一步地，所述支撑件为支撑筒，密封法兰夹装在支撑筒与极柱绝缘套之间。

有益效果：支撑件的结构简单，密封法兰夹装在支撑筒与极柱绝缘套之间，使两者连接的更牢固。

附图说明

图1为本发明提供的真空断路器处于合闸状态的局部结构示意图；

图2为本发明提供的真空断路器中波纹管、密封法兰、导向套、连接杆之间的配合关系示意图；

图3为本发明提供的真空断路器中导向套的主视图；

图4为图3的A-A剖视图；

图5为本发明提供的真空断路器中导向套的俯视图；

图6为本发明提供的真空断路器中显示波纹管内部腔室和密封腔室气压作用力的示意图；

图7为本发明提供的真空断路器的结构示意图。

附图标记说明：1-绝缘拉杆，2-连接杆，3-固定罩，4-波纹管，5-密封法兰，6-导向套，7-铰接杆，8-调节杆，9-拐臂，10-传动轴，11-拐臂盒，12-极柱绝缘套，13-盖板，14-内部腔室，15-密封腔室，16-支撑筒体，17-导向孔，18-导向段，19-限位段，20-导气孔，21-限位段内孔，22-法兰连接孔，23-大径段，24-小径段，25-支撑筒上连接法兰，26-绝缘套下连接法兰，27-支撑筒下连接法兰，28-拐臂盒连接法兰，29-上绝缘套，30下绝缘套，31-上绝缘腔室，32-下绝缘腔室，33-真空灭弧室。

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。

本发明的真空断路器以126kV电机驱动真空断路器为例进行说明：

如图1至图7所示，真空断路器包括极柱绝缘套12、操动机构和固定支撑在极柱绝缘套12下方的支撑件。其中，极柱绝缘套12包括上绝缘套29和下绝缘套30，上绝缘套内设有真空灭弧室，真空灭弧室内设有静触头和动触头，下绝缘套30内设有用于与动触头传动连接的绝缘拉杆1，上绝缘套29与真空灭弧室之间有用于填充压力大于大气压的绝缘气体的上绝缘腔室31，下绝缘套30与绝缘拉杆1之间有用于填充压力大于大气压的绝缘气体的下绝缘腔室32。上绝缘腔室和下绝缘腔室相通，两者共同形成密封腔室15。当然在其他实施例中，极柱绝缘套内的两个绝缘腔室也可以隔开相互独立而不相通，或者极柱绝缘套内的两个绝缘腔室一体设置。

操动机构包括传动轴10和拐臂盒11，拐臂盒11内设有与传动轴10传动连接的拐臂9，还设有用于限制拐臂9转动角度的限位结构，本实施例中，拐臂逆时针转动180°，真空断路器由分闸状态切换为合闸状态，顺时针转动180°，由合闸状态切换为分闸状态。支撑件为支撑筒体16，支撑筒体16的上端通过支撑筒上连接法兰25与极柱绝缘套的绝缘套下连接法兰26固定连接，支撑筒体16的下端通过支撑筒下连接法兰27与拐臂盒11上的拐臂盒连接法兰28固定连接。

真空断路器还包括夹设在绝缘套下连接法兰26与支撑筒上连接法兰25之间的密封法兰5和穿过密封法兰5的连接杆2，连接杆2为由金属材质制成。其中，连接杆2的上端伸入极柱绝缘套12内并与绝缘拉杆1通过销轴连接。密封法兰5同时与绝缘套下连接法兰26和支撑筒上连接法兰25固定连接，且密封法兰5的尺寸大于绝缘套下连接法兰26和支撑筒上连接法兰25的尺寸，用于将极柱绝缘套12的下部开口密封，从而使密封腔室与支撑筒体16内的空间隔开，使两个空间内的气体不相互混合。极柱绝缘套12内于真空灭弧室的下方设有波纹管4，波纹管4为具有波纹的金属薄管，波纹管套在连接杆2的外围，波纹管的下端为其静端，焊接固定在密封法兰上5，波纹管4的上端为其动端，动端的外围焊接有固定罩3，并且固定罩3上焊接有盖板13，波纹管通过盖板与连接杆2固定并密封，以在连接杆2活动过程中保持密封腔室的密封。盖板13将波纹管的动端开口封闭后，将波纹管4的内部腔室14与密封腔室15隔开，并且内部腔室14与外界大气相通。真空断路器在使用过程中，密封腔室15内填充压力大于大气压的绝缘气体，盖板13的顶面则形成与密封腔室15内绝缘气体接触并承受绝缘气体压力的绝缘气体受力面，盖板的底面则形成与大气接触并承受大气压力的大气受力面。本实施例中，连接杆2与盖板13一体成型，这样的话，当连接杆2上下运动时，使波纹管4能够轴向伸长、缩短。

真空断路器还包括固定连接在密封法兰5上的导向套6，连接杆2穿过导向套6并与导向套沿绝缘拉杆的延伸方向导向配合，连接杆2远离绝缘拉杆1的一端伸出导向套6并铰接有与拐臂9传动连接的铰接杆7，铰接杆7由金属材质制成。其中，铰接杆7的下端螺纹连接有调节杆8，调节杆8为螺杆，通过旋拧调节杆8，可调整调节杆8与铰接杆7螺纹配合的长度，从而能够调整调节杆和铰接杆的整体长度。原则上，在连接杆2动作时，波纹管4本身的受力摆动幅度不能超过5°，否则会对波纹管4本身的寿命产生很大的不利影响，为保证力的传输效率最高，使波纹管4的摆动压力角设置在小于3°的范围内，绝缘拉杆下端与拐臂之间的杆的有效长度应大于621mm，即连接杆、铰接杆和调节杆的总有效长度大于621mm，本实施例中，铰接杆的长度设置为500mm。在真空断路器分合闸过程中，操动机构通过拐臂的转动，带动铰接杆7摆动，进而带动连接杆2上下直动，最终带动绝缘拉杆1上下运动而驱动连接动触头的动导电杆动作来实现真空断路器的分闸和合闸。

导向套6的结构如图2、图3、图4和图5所示，导向套6整体呈倒T形，包括与连接杆2导向配合的导向段18和与导向段18一体成型的内径大于导向段内径的限位段19，导向段18的内孔形成与连接杆2导向配合的导向孔17，限位段19位于导向段18的上方且伸入波纹管4内以用于限制波纹管4的最大压缩量。导向段18的顶部侧壁上设有沿导向套6轴向延伸的导气孔20，导气孔20在圆周方向上均匀布置有四个且每个导气孔20均与限位段内孔21贯通，以使外界大气通过导气孔20与波纹管4的内部腔室相通。导向段18包括外径较大的大径段23和与大径段23同轴设置且位于大径段23上方外径较小的小径段24，小径段24的周向上设有用于与密封法兰5连接的法兰连接孔22，限位段19的外径与小径段24的外径相等。大径段23与小径段24之间形成一环状台阶，密封法兰5上设有供导向套6从下往上插入的环状台阶孔，环状台阶孔与波纹管、导向套均同轴设置，安装时，导向段与环状台阶孔在上下方向上挡止配合，通过螺栓可将导向套6与密封法兰5固定连接在一起。导向孔17与限位段内孔19连通，并且导向孔17与连接杆2之间具有间隙，该间隙能够限制连接杆2的偏摆角度，使其最大程度进行上下直动。

本实施例中，绝缘气体为氮气，在其他实施例中也可以采用高压干燥空气。本实施例中，氮气的压力为0.25MPa，氮气作用在盖板的绝缘气体受力面上，给波纹管施加向下的作用力如图6中向下的箭头所示；大气压力为0.1MPa，大气通过导气孔进入到波纹管的内部腔室内，作用在盖板的大气受力面上，给波纹管施加向上的作用力，如图6中向上的箭头所示。由于氮气压力大于大气压力，因此氮气作用在波纹管4上的力大于大气作用在波纹管4上的力，两者的合力方向向下，即两个作用力传递给连接杆的合力方向也朝下，此时该合力能够抵消大于65%方向朝上的自闭力，有效降低了真空断路器的自闭力，减小分闸过程中的阻力，从而降低真空断路器需要的操作功，达到提高操动机构分闸速度的目的。

本实施例中的极柱绝缘套和支撑筒体为上下方向放置，当然，在一些特定场合中，极柱绝缘套和支撑筒体也可以水平放置。

上述实施例中，波纹管设置在极柱绝缘套内，在其他实施例中，波纹管也可以设置在支撑筒体内，此时，波纹管的内部腔室与密封腔室相通，为了保证连接杆的摆动在一定角度范围内，可以将支撑筒体的长度做的更长，以满足连接杆的长度要求。

上述实施例中，盖板与连接杆一体成型，在其他实施例中，盖板与连接杆也可以分体设置，只需将连接杆与盖板连接在一起即可。

上述实施例中，真空断路器内设有与连接杆导向配合的导向套，在其他实施例中，也可以不设置导向套，连接杆也不与密封法兰导向配合；或者在其他实施例中，在不设置导向套的基础上，为避免连接杆摆动较大角度，可以在密封法兰上设置与连接杆导向配合的导向孔，使连接杆与密封法兰导向配合。

上述实施例中，导气孔设置在导向套上，在其他实施例中，导向套上也可以不设置导气孔，而是将导气孔设置在密封法兰上，使导气孔与波纹管的内部腔室相通。

上述实施例中，导向套包括分段设置的限位段和导向段，在其他实施例中，导向套也可以仅设置导向段而不设置限位段，此时可在密封法兰上设置限位套来限制波纹管的最大压缩量。

上述实施例中，导向套的导向段内径小于限位段内径，在其他实施例中，导向套的导向段内径也可以等于限位段内径，此时限位段也起一定的导向作用。

上述实施例中，铰接杆下端还连接有调节杆，在其他实施例中，可根据设计要求将铰接杆做的更长一些，此时不需要设置调节杆。

上述实施例中，波纹管的动端上连接有固定罩，在其他实施例中，也可以不设置固定罩，盖板直接与波纹管的动端焊接固定。

上述实施例中，密封法兰夹装在支撑筒和极柱绝缘套之间，在其他实施例中，密封法兰也可以设置在绝缘套下连接法兰和支撑筒上连接法兰之间，并与两个法兰固定连接，此时密封法兰的尺寸比上述两个法兰的尺寸小。

上述实施例中，连接杆由金属材质制成，在其他实施例中，连接杆也可以采用绝缘杆，比如，连接杆与绝缘拉杆一体设置。

上述实施例中，支撑件为支撑筒体，在其他实施例中，支撑件也可以为支撑架或支撑板。

Claims (11)

1.一种真空断路器，包括：

极柱绝缘套，内设有用于与动触头传动连接的绝缘拉杆，极柱绝缘套与绝缘拉杆之间有用于充入压力大于大气压的绝缘气体的密封腔室；

操动机构，与绝缘拉杆传动连接；

其特征在于，所述真空断路器还包括：

支撑件，用于固定支撑极柱绝缘套；

密封法兰，用于密封极柱绝缘套的开口；

连接杆，穿过密封法兰，一端伸入极柱绝缘套内并与绝缘拉杆连接，操动机构通过连接杆带动绝缘拉杆动作；

波纹管，套在连接杆外围，其一端固定连接在密封法兰上，另一端固定在连接杆上，波纹管设置在极柱绝缘套内，其内部腔室与外界大气相通；

真空断路器还包括固定连接在所述密封法兰上的导向套，连接杆穿过导向套与导向套沿绝缘拉杆延伸方向导向配合，连接杆远离绝缘拉杆的一端伸出导向套并铰接有与操动机构传动连接的铰接杆，所述导向套上还设有与外界大气相通的导气孔，波纹管内部腔室通过导气孔与外界大气相通，所述导向套包括伸入波纹管内用于限制波纹管最大压缩量的限位段，导向套用于与连接杆导向配合的导向段处于限位段远离绝缘拉杆一侧，且导向段内径小于限位段的内径，导向段的内孔形成与连接杆沿绝缘拉杆延伸方向导向配合的导向孔；

盖板，与波纹管固定连接，封闭波纹管与连接杆固定的一端，波纹管通过盖板与连接杆固定并密封，以在连接杆活动过程中保持密封腔室的密封，盖板上具有用于与密封腔室内绝缘气体接触的绝缘气体受力面，还具有与绝缘气体受力面相背的用于与外界大气接触的大气受力面。

2.根据权利要求1所述的真空断路器，其特征在于，导气孔设置在导向段的侧壁上且沿导向套的轴向延伸，导气孔与限位段的内孔贯通。

3.根据权利要求1或2所述的真空断路器，其特征在于，所述盖板与所述连接杆一体成型。

4.根据权利要求1或2所述的真空断路器，其特征在于，所述铰接杆的远离连接杆一端连接有调节杆，调节杆与铰接杆螺纹连接以通过旋拧调节杆调整调节杆和铰接杆的整体长度，调节杆与操动机构传动连接。

5.根据权利要求1或2所述的真空断路器，其特征在于，所述波纹管远离密封法兰的一端设有固定罩，固定罩与所述盖板固定连接。

6.根据权利要求1或2所述的真空断路器，其特征在于，所述支撑件为支撑筒，密封法兰夹装在支撑筒与极柱绝缘套之间。

7.一种真空断路器，包括：

极柱绝缘套，内设有用于与动触头传动连接的绝缘拉杆，极柱绝缘套与绝缘拉杆之间有用于充入压力大于大气压的绝缘气体的密封腔室；

操动机构，与绝缘拉杆传动连接；

其特征在于，所述真空断路器还包括：

支撑件，用于固定支撑极柱绝缘套；

密封法兰，用于密封极柱绝缘套的开口；

连接杆，穿过密封法兰，一端伸入极柱绝缘套内并与绝缘拉杆连接，操动机构通过连接杆带动绝缘拉杆动作；

波纹管，套在连接杆外围，其一端固定连接在密封法兰上，另一端固定在连接杆上，波纹管设置在极柱绝缘套内，其内部腔室与外界大气相通；

所述密封法兰上设有与连接杆沿绝缘拉杆延伸方向导向配合的导向孔，连接杆远离绝缘拉杆的一端伸出导向孔铰接有与操动机构传动连接的铰接杆，密封法兰上设有用于限制波纹管最大压缩量的的限位套，密封法兰上设有与外界大气导通的导气孔；

盖板，与波纹管固定连接，封闭波纹管与连接杆固定的一端，波纹管通过盖板与连接杆固定并密封，以在连接杆活动过程中保持密封腔室的密封，盖板上具有用于与密封腔室内绝缘气体接触的绝缘气体受力面，还具有与绝缘气体受力面相背的用于与外界大气接触的大气受力面。

8.根据权利要求7所述的真空断路器，其特征在于，所述盖板与所述连接杆一体成型。

9.根据权利要求7所述的真空断路器，其特征在于，所述铰接杆的远离连接杆一端连接有调节杆，调节杆与铰接杆螺纹连接以通过旋拧调节杆调整调节杆和铰接杆的整体长度，调节杆与操动机构传动连接。

10.根据权利要求7所述的真空断路器，其特征在于，所述波纹管远离密封法兰的一端设有固定罩，固定罩与所述盖板固定连接。

11.根据权利要求7所述的真空断路器，其特征在于，所述支撑件为支撑筒，密封法兰夹装在支撑筒与极柱绝缘套之间。

Images