CN111725024A - 一种高压断路器及其灭弧室 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压断路器及其灭弧室，包括热膨胀室，还包括第一喷口、第二喷口和第三喷口，其中，热膨胀室靠近静弧触头的一侧设置第一喷口，靠近动弧触头的一侧设置第二喷口和第三喷口，第一喷口和第二喷口对正，第二喷口和第三喷口连通，第三喷口为锥形孔，内壁上开设有多个凹槽。在不改变灭弧室原有尺寸的基础上，以多增加喷口的形式，第一喷口联合第二喷口对电弧进入热膨胀室气体进行一次加速，第三喷口能够对热气体扩散进行二次加速，减小涡流，且将大涡流打断成多个小涡流，将激波位置向外移动，远离断口，减弱激波强度，提升断路器的灭弧能力，通过加快气流速度、减小涡流、减弱激波等方式带来的散热效果稳定，提高散热效果。

Description

一种高压断路器及其灭弧室

技术领域

本发明涉及高压断路器零部件技术领域，尤其涉及一种高压断路器及其灭弧室。

背景技术

发电机保护用的断路器，电流过零前热气的耗散成为影响开断性能的一个重要因素。现有的高压断路器灭弧室，尤其是自能式灭弧室，随着电流等级的增大，电弧能量增高，电流过零前热气的耗散越困难。

因此，如何提供一种灭弧室，以提升灭弧能力且提高散热效果，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种灭弧室，以提升灭弧能力且提高散热效果。本发明的另一目的在于提供一种采用上述灭弧室的高压断路器。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种灭弧室，包括热膨胀室，还包括第一喷口、第二喷口和第三喷口，其中，

所述热膨胀室靠近静弧触头的一侧设置有第一锥状圆台，所述第一锥状圆台具有第一凸起部向所述热膨胀室内部凸起，所述第一凸起部上具有所述第一喷口，

所述热膨胀室靠近动弧触头的一侧设置有第二锥状圆台，所述第二锥状圆台具有第二凸起部向所述热膨胀室内部凸起，所述第二凸起部上具有所述第二喷口，

所述第一喷口和所述第二喷口对正，

所述热膨胀室靠近动弧触头的一侧设置有第三锥状体，所述第三锥状体上开设有连通通道和所述第三喷口，所述第二喷口、所述连通通道和所述第三喷口依次连通，

所述第三喷口为所述第三锥状体中间中空形成的锥状体的孔，所述第三喷口随着远离所述第二喷口其口径逐渐增大，

所述第三喷口和所述连通通道的内壁上开设有多个凹槽。

优选的，上述第一喷口、所述第二喷口和所述连通通道均为圆柱孔且直径相同，

所述第三喷口与所述连通通道的连接处直径相同。

优选的，多个所述凹槽沿所述第三喷口的轴线环绕且均匀分布。

优选的，上述第一锥状圆台和所述第二锥状圆台均设置在所述灭弧室的内壁上。

优选的，上述第一凸起部和所述第二凸起部之间形成瓶颈口。

优选的，上述凹槽为扇形槽，所述凹槽随着远离所述第二喷口逐渐增大。

本发明还提供一种高压断路器，包括灭弧室和位于所述灭弧室两侧的静弧触头和动弧触头，所述灭弧室为如上述任意一项所述的灭弧室。

优选的，上述静弧触头的后端远离所述第一喷口的位置设置有第四喷口。

优选的，上述的高压断路器为高压SF₆断路器。

本发明提供的灭弧室，包括热膨胀室，还包括第一喷口、第二喷口和第三喷口，其中，

所述热膨胀室靠近静弧触头的一侧设置有第一锥状圆台，所述第一锥状圆台具有第一凸起部向所述热膨胀室内部凸起，所述第一凸起部上具有所述第一喷口，

所述热膨胀室靠近动弧触头的一侧设置有第二锥状圆台，所述第二锥状圆台具有第二凸起部向所述热膨胀室内部凸起，所述第二凸起部上具有所述第二喷口，

所述第一喷口和所述第二喷口对正，

所述热膨胀室靠近动弧触头的一侧设置有第三锥状体，所述第三锥状体上开设有连通通道和所述第三喷口，所述第二喷口、所述连通通道和所述第三喷口依次连通，

所述第三喷口为所述第三锥状体中间中空形成的锥状体的孔，所述第三喷口随着远离所述第二喷口其口径逐渐增大，

所述第三喷口和所述连通通道的内壁上开设有多个凹槽。

本发明提供的灭弧室，在不改变灭弧室原有尺寸的基础上，以多增加喷口的形式，第一喷口联合第二喷口对电弧进入热膨胀室气体进行一次加速，第三喷口能够对热气体扩散进行二次加速，减小涡流，且将大涡流打断成多个小涡流，将激波位置向外移动，远离断口，减弱激波强度，提升断路器的灭弧能力，通过加快气流速度、减小涡流、减弱激波等方式带来的散热效果稳定，提高散热效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的灭弧室的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的第一喷口和第二喷口的对正结构示意图；

图3为本发明实施例提供的第三喷口的侧视结构示意图；

图4为本发明实施例提供的第三喷口的三维结构示意图；

图5为传统结构的流速矢量图；

图6为本发明实施例提供的第三喷口的两个凹槽之间的凸起处截面的流速矢量图；

图7为本发明实施例提供的第三喷口的凹槽处截面的流速矢量图；

图8为传统结构的气压分布云图；

图9为本发明实施例提供的灭弧室的气压分布云图。

上图1-9中：

静弧触头1、第一锥状圆台2、第一凸起部21、第一喷口22、热膨胀室3、第二锥状圆台4、第二凸起部41、第二喷口42、第三锥状体5、连通通道51、第三喷口52、凹槽53、凸起54、动弧触头6、瓶颈口7。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1至图9：

图1为本发明实施例提供的灭弧室的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的第一喷口和第二喷口的对正结构示意图；

图3为本发明实施例提供的第三喷口的侧视结构示意图；

图4为本发明实施例提供的第三喷口的三维结构示意图；

图5为传统结构的流速矢量图；

图6为本发明实施例提供的第三喷口的两个凹槽之间的凸起处截面的流速矢量图；

图7为本发明实施例提供的第三喷口的凹槽处截面的流速矢量图；

图8为传统结构的气压分布云图；

图9为本发明实施例提供的灭弧室的气压分布云图。

本发明实施例提供的灭弧室，包括热膨胀室3，还包括第一喷口22、第二喷口42和第三喷口52，其中，

热膨胀室3靠近静弧触头1的一侧设置有第一锥状圆台2，第一锥状圆台2具有第一凸起部21向热膨胀室3内部凸起，第一凸起部21上具有第一喷口22，

热膨胀室3靠近动弧触头6的一侧设置有第二锥状圆台4，第二锥状圆台4具有第二凸起部41向热膨胀室3内部凸起，第二凸起部41上具有第二喷口42，

第一喷口22和第二喷口42对正，

热膨胀室3靠近动弧触头6的一侧设置有第三锥状体5，第三锥状体5上开设有连通通道51和第三喷口52，第二喷口42、连通通道51和第三喷口52依次连通，

第三喷口52为第三锥状体5中间中空形成的锥状体的孔，即锥形孔，第三喷口52随着远离第二喷口42其口径逐渐增大，

第三喷口52和连通通道51的内壁上开设有多个凹槽53。

本发明实施例提供的灭弧室，在不改变灭弧室原有尺寸的基础上，以多增加喷口的形式，第一喷口22联合第二喷口42对电弧进入热膨胀室3气体进行一次加速，第三喷口52能够对热气体扩散进行二次加速，减小涡流，且将大涡流打断成多个小涡流，将激波位置向外移动，远离断口，减弱激波强度，提升断路器的灭弧能力，通过加快气流速度、减小涡流、减弱激波等方式带来的散热效果稳定，提高散热效果。

具体的，第一喷口22、第二喷口42和连通通道51均为圆柱孔且直径相同，

第三喷口52与连通通道51的连接处直径相同。

为了进一步优化上述方案，多个凹槽53沿第三喷口52的轴线环绕且均匀分布。

具体的，第一锥状圆台2和第二锥状圆台4均设置在灭弧室的内壁上。第一凸起部21和第二凸起部41之间形成瓶颈口7。

为了进一步优化上述方案，凹槽53为扇形槽，凹槽53随着远离第二喷口42逐渐增大。

本发明实施例还提供一种高压断路器，包括灭弧室和位于灭弧室两侧的静弧触头1和动弧触头6，灭弧室为如上述任意一项实施例所述的灭弧室。

为了进一步优化上述方案，静弧触头1的后端远离第一喷口22的位置设置有第四喷口。

具体的，上述的高压断路器为高压SF₆断路器。

现有技术中，随着电流等级的增大，电弧能量增高，电流过零前热气的耗散越困难。设计者需要扩大散热通道，膨胀室建压与下游区散热的匹配关系将限制断路器的设计。

本发明实施例提供的灭弧室，在不改变灭弧室原有尺寸的基础上，以多增加喷口的形式将原有导流罩用喷口结构替代，第一喷口22联合第二喷口42对电弧进入热膨胀室3气体进行一次加速，第三喷口52能够对热气体扩散进行二次加速，减小原导流罩处涡流，将大涡流打断成多个小涡流，将激波位置向外移动，远离断口，减弱激波强度，提升断路器的灭弧能力。

本发明实施例提供的灭弧室，为多喷口灭弧室，其中第三喷口52呈喇叭口，其内壁上开设有多个凹槽53，两个凹槽53之间形成凸起54，可以理解为加凹凸槽，凸起54、凹陷等距离分布，多槽，为具有一定厚度的360度碗状结构。

本发明实施例提供的灭弧室，来源于发电机保护用断路器项目，随着电流等级的增大，电弧能量增高，电流过零前热气的耗散成为影响开断性能的一个重要因素。本发明实施例提供的灭弧室，在不改变灭弧室原有尺寸的基础上，以多增加喷口的形式将原有导流罩用喷口结构替代，第一喷口22联合第二喷口42对电弧进入热膨胀室3气体行一次加速，第三喷口52能够对热气体进行二次加速，减小原导流罩处涡流，将大涡流打断成多个小涡流，将激波强度减弱，提升断路器的灭弧能力。

下面对本发明实施例提供的灭弧室的增压效果做进一步详细描述：

1、第一喷口22联合第二喷口42对电弧进入热膨胀室3气体进行一次加速。

2、图2为第三喷口52，壁面有凹凸槽，槽数可调，长短可调。

3、图3为传统结构流速矢量分布，传统结构在对应第三喷口52位置有大型涡流影响热气耗散。

4、图4为本发明实施例提供的第三喷口52的两个凹槽53之间的凸起处截面的流速矢量图，图5为本发明实施例提供的第三喷口52的凹槽处截面的流速矢量图。可以理解为图4和图5为多喷口结构流速矢量分布，多喷口结构在凸起处涡流消失，如图4所示；凹陷处有小涡流，如图5所示，并且小涡流开始于凹陷结束段。采用第三喷口52，将大涡流打断成多个小涡流，产生能量分离效应，降低高温气体在此处的淤积。同时第三喷口52对热气体有二次加速的作用，气体流速加快，有利于散热。

5、图6为传统结构的气压分布云图，图7为本发明实施例提供的灭弧室的气压分布云图，即多喷口结构气压分布云图。如图7所示，多喷口结构气压最小值对应激波区域后移，更远离断口，灭弧能力增强。激波处气压比传统结构高，因此激波强度减弱，流速经过激波区较传统结构下降少。

目前，在自能式灭弧室研究方面，各国研究重点关注喷口形状、热膨胀室体积、机械速度等，没有对热膨胀室喷口数量、结构进行修改的，基本都没有在动弧触头6后端、静弧触头1前端增加喷口，对热气进行二次气流加速。现有技术没有本发明实施例提供的灭弧室这种多喷口灭弧室。

具体的，本发明实施例提供的灭弧室：

1、灭弧室内为带有凹凸槽的第三喷口52结构，凹凸槽不分形状、数量、长短等；

2、静弧触头1后端也可加装第四喷口，进行静弧触头侧的气流加速。

本发明实施例中，带第三喷口52、第四喷口的自能灭弧室在同等电流等级下，未增加热膨胀室3体积，采用聚四氟乙烯材料的第三喷口52替换了原导流罩没有带来明显的成本增加，通过加快气流速度、减小涡流、减弱激波等方式带来的散热效果稳定。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种灭弧室，包括热膨胀室，其特征在于，还包括第一喷口、第二喷口和第三喷口，其中，

所述热膨胀室靠近静弧触头的一侧设置有第一锥状圆台，所述第一锥状圆台具有第一凸起部向所述热膨胀室内部凸起，所述第一凸起部上具有所述第一喷口，

所述热膨胀室靠近动弧触头的一侧设置有第二锥状圆台，所述第二锥状圆台具有第二凸起部向所述热膨胀室内部凸起，所述第二凸起部上具有所述第二喷口，

所述第一喷口和所述第二喷口对正，

所述热膨胀室靠近动弧触头的一侧设置有第三锥状体，所述第三锥状体上开设有连通通道和所述第三喷口，所述第二喷口、所述连通通道和所述第三喷口依次连通，

所述第三喷口为所述第三锥状体中间中空形成的锥状体的孔，所述第三喷口随着远离所述第二喷口其口径逐渐增大，

所述第三喷口和所述连通通道的内壁上开设有多个凹槽。

2.根据权利要求1所述的灭弧室，其特征在于，所述第一喷口、所述第二喷口和所述连通通道均为圆柱孔且直径相同，

所述第三喷口与所述连通通道的连接处直径相同。

3.根据权利要求1所述的灭弧室，其特征在于，多个所述凹槽沿所述第三喷口的轴线环绕且均匀分布。

4.根据权利要求1所述的灭弧室，其特征在于，所述第一锥状圆台和所述第二锥状圆台均设置在所述灭弧室的内壁上。

5.根据权利要求1所述的灭弧室，其特征在于，所述第一凸起部和所述第二凸起部之间形成瓶颈口。

6.根据权利要求1所述的灭弧室，其特征在于，所述凹槽为扇形槽，所述凹槽随着远离所述第二喷口逐渐增大。

7.一种高压断路器，包括灭弧室和位于所述灭弧室两侧的静弧触头和动弧触头，其特征在于，所述灭弧室为如上述权利要求1-6任意一项所述的灭弧室。

8.根据权利要求7所述的高压断路器，其特征在于，所述静弧触头的后端远离所述第一喷口的位置设置有第四喷口。

9.根据权利要求7所述的高压断路器，其特征在于，为高压SF₆断路器。

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