CN112735898B - 一种弧触头及断路器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种弧触头及断路器。弧触头，包括：自力型瓣状触头，包括筒状基体和弹臂，弹臂沿筒状基体的周向间隔布置有多个，弹臂远离筒状基体的一端端部设有接触凸起，接触凸起向内凸出以与适配弧触头接触；外筒体，其一端固定在筒状基体的外侧，另一端悬伸在接触凸起的外侧；盲孔，设置在接触凸起上，盲孔沿筒状基体的径向延伸且开口朝向外筒体；弹簧，设置在所述盲孔内，用于向外筒体的内侧面施加弹性作用力。通过在盲孔内设置弹簧，在断路器合闸时，弹簧能够吸收部分撞击能量，降低弹臂摆动的加速度，从而降低弹臂的弹跳幅度和弹跳时间，有效缩短由弹臂弹跳引起的电弧烧蚀时间，提高动弧触头的使用寿命。

Description

一种弧触头及断路器

技术领域

本发明涉及一种弧触头及断路器。

背景技术

充气式高压交流断路器的核心部件是灭弧室，灭弧室内一般采用两组触头，其中主触头用于开关通流，弧触头用于承受开关分合闸时产生的电弧。

目前，较常用的弧触头系统中，动弧触头采用的是自力型瓣状触头，静弧触头采用的是圆柱形杆。断路器在合闸操动时，合闸速度非常快，动弧触头与静弧触头发生撞击，动弧触头的触指瓣会在碰撞后产生径向弹跳；在断路器带电合闸时，动弧触头的径向弹跳会使动弧触头的触指瓣与静弧触头之间产生电弧，对弧触头系统产生烧蚀，同时，电弧能量会使弧触头温度急剧升高，造成动弧触头的触指瓣力学性能下降，在动、静弧触头的碰撞和电动力的作用下，引起动弧触头的塑性变形。

发明内容

本发明的目的在于提供一种弧触头，以解决现有技术中动弧触头的径向弹跳容易使动弧触头的触指瓣与静弧触头之间产生电弧，从而对弧触头系统产生烧蚀的技术问题；本发明的目的还在于提供一种断路器。

为实现上述目的，本发明弧触头的技术方案是：

弧触头，包括：

自力型瓣状触头，包括筒状基体和弹臂，弹臂沿筒状基体的周向间隔布置有多个，弹臂远离筒状基体的一端端部设有接触凸起，接触凸起向内凸出以与适配弧触头接触；

外筒体，其一端固定在筒状基体的外侧，另一端悬伸在接触凸起的外侧；

盲孔，设置在接触凸起上，盲孔沿筒状基体的径向延伸且开口朝向外筒体；

弹簧，设置在所述盲孔内，用于向外筒体的内侧面施加弹性作用力。

有益效果是：通过在盲孔内设置弹簧，在断路器合闸时，弹簧能够吸收部分撞击能量，降低弹臂摆动的加速度，从而降低弹臂的弹跳幅度和弹跳时间，有效缩短由弹臂弹跳引起的电弧烧蚀时间，提高动弧触头的使用寿命。此外，当断路器处于合闸位置时，弹簧的压缩作用力作用在接触凸起上，使接触凸起抱紧静弧触头，从而使得动弧触头与静弧触头可靠接触，提高设备可靠性。

进一步的，所述弧触头还包括顶推件，顶推件具有相背设置的弹簧顶压面和顶推面，弹簧的内端顶压在盲孔的孔底，弹簧的外端顶压在弹簧顶压面上，该顶推面与外筒体的内侧面顶推配合，所述弹簧通过顶推件向外筒体的内侧面施加弹性作用力。

有益效果是：通过顶推件的顶推面与外筒体的内侧面顶推配合，避免弹簧的尖端划伤外筒体，而产生金属微粒，进而影响断路器的使用寿命。

进一步的，所述顶推面为球面。

有益效果是：使得顶推件与外筒体的内壁面接触为点接触，这样能够减小摩擦力，有利于缓冲行程的控制。

进一步的，所述弹簧为碟簧，所述顶推件包括大径段和小径段，小径段插入碟簧围成的空间内，大径段的外周面与盲孔的内壁面适配，大径段的外侧面构成顶推面，大径段的内侧面构成弹簧顶压面。

有益效果是：保证顶推件在盲孔内的稳定性，避免顶推件在盲孔内晃动。

进一步的，所述弧触头还包括内筒体，内筒体的一端固定在所述筒状基体的内侧，另一端支撑在所述弹臂的内侧。

有益效果是：使弹臂不会向内摆动，确保弹臂处于工作状态。

为实现上述目的，本发明断路器的技术方案是：

断路器，包括筒体，筒体内设有灭弧室，灭弧室包括动弧触头和静弧触头，所述动弧触头，包括：

自力型瓣状触头，包括筒状基体和弹臂，弹臂沿筒状基体的周向间隔布置有多个，弹臂远离筒状基体的一端端部设有接触凸起，接触凸起向内凸出以与静弧触头接触；

外筒体，其一端固定在筒状基体的外侧，另一端悬伸在接触凸起的外侧；

盲孔，设置在接触凸起上，盲孔沿筒状基体的径向延伸且开口朝向外筒体；

弹簧，设置在所述盲孔内，用于向外筒体的内侧面施加弹性作用力。

有益效果是：通过在盲孔内设置弹簧，在断路器合闸时，弹簧能够吸收部分撞击能量，降低弹臂摆动的加速度，从而降低弹臂的弹跳幅度和弹跳时间，有效缩短由弹臂弹跳引起的电弧烧蚀时间，提高动弧触头的使用寿命。此外，当断路器处于合闸位置时，弹簧的压缩作用力作用在接触凸起上，使接触凸起抱紧静弧触头，从而使得动弧触头与静弧触头可靠接触，提高设备可靠性。

进一步的，所述动弧触头还包括顶推件，顶推件具有相背设置的弹簧顶压面和顶推面，弹簧的内端顶压在盲孔的孔底，弹簧的外端顶压在弹簧顶压面上，该顶推面与外筒体的内侧面顶推配合，所述弹簧通过顶推件向外筒体的内侧面施加弹性作用力。

有益效果是：通过顶推件的顶推面与外筒体的内侧面顶推配合，避免弹簧的尖端划伤外筒体，而产生金属微粒，进而影响断路器的使用寿命。

进一步的，所述顶推面为球面。

有益效果是：使得顶推件与外筒体的内壁面接触为点接触，这样能够减小摩擦力，有利于缓冲行程的控制。

进一步的，所述弹簧为碟簧，所述顶推件包括大径段和小径段，小径段插入碟簧围成的空间内，大径段的外周面与盲孔的内壁面适配，大径段的外侧面构成顶推面，大径段的内侧面构成弹簧顶压面。

有益效果是：保证顶推件在盲孔内的稳定性，避免顶推件在盲孔内晃动。

进一步的，所述动弧触头还包括内筒体，内筒体的一端固定在所述筒状基体的内侧，另一端支撑在所述弹臂的内侧。

有益效果是：使弹臂不会向内摆动，确保弹臂处于工作状态。

附图说明

图1为本发明断路器的实施例1的结构示意图；

图2为图1中动弧触头的剖视图；

图3为图2中自力型瓣状触头的结构示意图；

图4为图2中顶推件的结构示意图；

图5为图2中碟簧的结构示意图；

图6为图1中静弧触头的结构示意图；

图中：101-筒体；102-静弧触头；1021-圆柱面；1022-球面；103-静主触头；104-动弧触头；105-动主触头；106-绝缘拉杆；107-操动机构；11-内筒体；12-自力型瓣状触头；121-筒状基体；122-弹臂；123-接触凸起；124-盲孔；13-外筒体；14-碟簧；141-外周面；142-内周面；15-顶推件；151-大径段；152-小径段；153-顶推面；154-弹簧顶压面。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。此外，术语“上”、“下”是基于附图所示的方位和位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示所指的装置或部件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

本发明断路器的实施例1：

如图1所示，断路器包括筒体101，筒体101内设有灭弧室，灭弧室具有动端和静端，静端设有静主触头103和静弧触头102，动端设有动主触头105和动弧触头104；其中，动端与绝缘拉杆106传动连接，在操动机构107驱动下，绝缘拉杆106带动灭弧室的动端往复运动，以与灭弧室的静端接触和分离，从而实现断路器的分合闸。

如图2所示，动弧触头104包括自力型瓣状触头12、内筒体11以及外筒体13，内筒体11处于自力型瓣状触头12的内侧，外筒体13处于自力型瓣状触头12的外侧。

如图3所示，自力型瓣状触头12包括筒状基体121和弹臂122，弹臂122沿筒状基体121的周向间隔布置有多个，弹臂122远离筒状基体121的一端端部设有接触凸起123，接触凸起123向内凸出以与静弧触头102接触。其中，接触凸起采用耐烧蚀的铜钨材料制成。

本实施例中，内筒体11的一端铆接固定在筒状基体121的内侧，内筒体11的另一端支撑在弹臂122的内侧，使弹臂122不会向内摆动，确保弹臂122处于工作状态。内筒体11采用耐高温材料制成。

本实施例中，外筒体13的一端通过螺钉固定在筒状基体121的外侧，外筒体13的另一端悬伸在接触凸起123的外侧，确保弹臂122在其弹性变形范围内摆动。外筒体13采用耐高温材料制成。

如图2和图3所示，接触凸起123上设有盲孔124，盲孔124沿筒状基体121的径向延伸且开口朝向外筒体13；盲孔124内安装有碟簧14和顶推件15。其中，盲孔124为圆孔，碟簧14构成弹簧。在其他实施例中，弹簧可以为普通的螺旋压缩弹簧，但要保证其具有较高的弹力。

如图5所示，碟簧14设有多个且层叠布置，以形成具有内周面142和外周面141的筒状结构；碟簧14的外周面141与盲孔124的内壁面适配，以避免碟簧14在盲孔124内晃动。其中，碟簧由耐高温钢材制成，可以在高温环境下保持良好的力学性能。

如图2和图4所示，顶推件15包括大径段151和小径段152，小径段152插入碟簧14围成的空间内，且小径段152的外周面与碟簧14的内周面142适配；大径段151的外周面与盲孔124的内壁面适配，以避免顶推件15在盲孔124内晃动。其中，大径段151的高度根据外筒体13与接触凸起123之间的间隙设置，以保证大径段151不会从盲孔124内脱出。

本实施例中，大径段151具有相背设置的弹簧顶压面154和顶推面153，碟簧14的内端顶压在盲孔124的孔底，碟簧14的外端顶压在弹簧顶压面154上，顶推面153与外筒体13的内侧面顶推配合，碟簧14通过顶推件15向外筒体13的内侧面施加弹性作用力。其中，顶推面153为大径段151的外侧面，弹簧顶压面154为大径段151的内侧面。

本实施例中，顶推面153为球面，使得顶推件15与外筒体13的内壁面接触为点接触，这样能够减小摩擦力，有利于缓冲行程的控制。在其他实施例中，顶推面可以为与外筒体的内侧面适配的弧面。

动弧触头104的装配方法：先将碟簧14安装至到盲孔124内，使碟簧14的内周面142与盲孔124的内壁面配合，之后安装顶推件15，使大径段151的外周面与盲孔124的内壁面配合，小径段152的外周面与碟簧14的外周面141配合。然后，安装外筒体13、内筒体11，其中外筒体13的内侧面与大径段151的顶推面153接触，且外筒体13的内侧面与弹臂122应有足够的间隙，保证弹臂122具有足够的弹性摆动空间。

如图6所示，静弧触头102具有圆柱面1021和球面1022。

在断路器合闸时，静弧触头102与动弧触头104发生碰撞，静弧触头102的球面1022与动弧触头104的接触凸起123撞击，撞击能量使动弧触头104的弹臂122沿径向加速向外摆动，同时碟簧14吸收部分撞击能量，降低弹臂122摆动的加速度，从而降低弹臂122的弹跳幅度和弹跳时间，有效缩短由弹臂122弹跳引起的电弧烧蚀时间，提高动弧触头104的使用寿命。

当断路器处于合闸位置时，静弧触头102的圆柱面1021将接触凸起123撑开，此时的碟簧14仍处于压缩状态，产生一定压缩作用力，该压缩作用力最终作用在接触凸起123上，使接触凸起123抱紧静弧触头102的圆柱面1021，即增强了接触凸起123的抱紧力。在弹臂122因高温导致其抱紧力减小甚至丧失时，该抱紧力能够让动弧触头104与静弧触头102继续可靠接触，提高设备可靠性。

本发明断路器的实施例2：

本实施例与实施例1的区别在于，实施例1中，盲孔124内安装有碟簧14和顶推件15，碟簧14通过顶推件15向外筒体13的内侧面施加弹性作用力。本实施例中，盲孔内仅安装碟簧，碟簧通过其自身向外筒体的内侧面施加弹性作用力。

本发明断路器的实施例3：

本实施例与实施例1的区别在于，实施例1中，顶推件15包括大径段151和小径段152，大小径段152插入碟簧14围成的空间内，且小径段152的外周面与碟簧14的内周面142适配；大径段151的外周面与盲孔124的内壁面适配，且大径段151的高度根据外筒体13与接触凸起123之间的间隙设置，以保证大径段151不会从盲孔124内脱出。本实施例中，顶推件仅包括大径段，大径段的外周面与盲孔的内壁面适配，且大径段的高度根据外筒体与接触凸起之间的间隙设置，以保证大径段不会从盲孔内脱出。

本发明弧触头的实施例，本实施例中的弧触头与上述断路器的实施例1至3中任一个所述的动弧触头的结构相同，在此不再赘述。应当说明的是，本实施例中的弧触头可以作为静弧触头使用。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.弧触头，其特征在于，包括：

自力型瓣状触头，包括筒状基体和弹臂，弹臂沿筒状基体的周向间隔布置有多个，弹臂远离筒状基体的一端端部设有接触凸起，接触凸起向内凸出以与适配弧触头接触；

外筒体，其一端固定在筒状基体的外侧，另一端悬伸在接触凸起的外侧，外筒体的内侧面与所述弹臂之间具有间隔，以为弹臂提供向外弹性摆动的空间；

盲孔，设置在接触凸起上，盲孔沿筒状基体的径向延伸且开口朝向外筒体；

弹簧，设置在所述盲孔内，用于向外筒体的内侧面施加弹性作用力，使得所述弧触头与适配弧触头插合过程中，在插合撞击能量使所述弹臂沿径向加速向外摆动时，弹簧能够吸收部分撞击能量以降低弹臂的摆动加速度。

2.根据权利要求1所述的弧触头，其特征在于，所述弧触头还包括顶推件，顶推件具有相背设置的弹簧顶压面和顶推面，弹簧的内端顶压在盲孔的孔底，弹簧的外端顶压在弹簧顶压面上，该顶推面与外筒体的内侧面顶推配合，所述弹簧通过顶推件向外筒体的内侧面施加弹性作用力。

3.根据权利要求2所述的弧触头，其特征在于，所述顶推面为球面。

4.根据权利要求2或3所述的弧触头，其特征在于，所述弹簧为碟簧，所述顶推件包括大径段和小径段，小径段插入碟簧围成的空间内，大径段的外周面与盲孔的内壁面适配，大径段的外侧面构成顶推面，大径段的内侧面构成弹簧顶压面。

5.根据权利要求1或2或3所述的弧触头，其特征在于，所述弧触头还包括内筒体，内筒体的一端固定在所述筒状基体的内侧，另一端支撑在所述弹臂的内侧。

6.断路器，包括筒体，筒体内设有灭弧室，灭弧室包括动弧触头和静弧触头，其特征在于，所述动弧触头包括：

自力型瓣状触头，包括筒状基体和弹臂，弹臂沿筒状基体的周向间隔布置有多个，弹臂远离筒状基体的一端端部设有接触凸起，接触凸起向内凸出以与静弧触头接触；

外筒体，其一端固定在筒状基体的外侧，另一端悬伸在接触凸起的外侧，外筒体的内侧面与所述弹臂之间具有间隔，以为弹臂提供向外弹性摆动的空间；

盲孔，设置在接触凸起上，盲孔沿筒状基体的径向延伸且开口朝向外筒体；

弹簧，设置在所述盲孔内，用于向外筒体的内侧面施加弹性作用力，使得所述弧触头与适配弧触头插合过程中，在插合撞击能量使所述弹臂沿径向加速向外摆动时，弹簧能够吸收部分撞击能量以降低弹臂的摆动加速度。

7.根据权利要求6所述的断路器，其特征在于，所述动弧触头还包括顶推件，顶推件具有相背设置的弹簧顶压面和顶推面，弹簧的内端顶压在盲孔的孔底，弹簧的外端顶压在弹簧顶压面上，该顶推面与外筒体的内侧面顶推配合，所述弹簧通过顶推件向外筒体的内侧面施加弹性作用力。

8.根据权利要求7所述的断路器，其特征在于，所述顶推面为球面。

9.根据权利要求7或8所述的断路器，其特征在于，所述弹簧为碟簧，所述顶推件包括大径段和小径段，小径段插入碟簧围成的空间内，大径段的外周面与盲孔的内壁面适配，大径段的外侧面构成顶推面，大径段的内侧面构成弹簧顶压面。

10.根据权利要求6或7或8所述的断路器，其特征在于，所述动弧触头还包括内筒体，内筒体的一端固定在所述筒状基体的内侧，另一端支撑在所述弹臂的内侧。