CN114334529A - 真空灭弧室及真空开关 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种真空灭弧室及真空开关，其中，真空灭弧室，包括由静端盖板、外壳、动端盖板内壁及第一波纹管外壁围合形成的真空气室，过渡密封罩一侧与第一波纹管内壁围合形成的过渡气室，过渡密封罩的另一侧为绝缘气室。在真空气室和绝缘气室之间设置过渡气室，即第一波纹管一侧为真空气室，另一侧为过渡气室，在使用时只需保证过渡气室的压力在第一波纹管承受压力范围内即可，而绝缘气室内的气压可以大于过渡气室的气压，即采用过渡气室作为真空气室和绝缘气室之间的过渡腔室结构，提高了绝缘气室的气压，提高了绝缘气室的绝缘能力，有利于减小绝缘气室的体积，提高绝缘气室的电压等级。
Description
技术领域
本发明涉及断路器技术领域，特别涉及一种真空灭弧室。本发明还涉及一种包括上述真空灭弧室的真空开关。
背景技术
真空灭弧室是用密封在真空中的一对触头来实现电力电路的接通与分断功能的一种电真空器件，是利用高真空作绝缘介质。当其断开一定数值的电流时，动、定触头在分离的瞬间，电流收缩到触头刚分离的某一点或几点上，表现电极间电阻剧烈增大和温度迅速提高，直至发生电极金属的蒸发，同时形成极高的电场强度，导致剧烈的场致发射和间隙的击穿，产生真空电弧。
真空灭弧室是真空开关的核心结构，真空气室是真空灭弧室的核心部件，其性能决定了真空开关的主要性能，真空气室泡通常应用在绝缘气室内。真空气室通常由静端盖板、外壳、动端盖板和波纹管组成真空气室，通常波纹管内外的压差不能超过0.3MPa，否则影响波纹管的使用寿命，因此真空灭弧室所处的绝缘气体气室气压通常在0.2Mpa左右，降低了绝缘气室的绝缘能力。
因此，如何提高绝缘气室的绝缘能力，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种真空灭弧室，以提高绝缘气室的绝缘能力。本发明的另一目的是提供一种包括上述真空灭弧室的真空开关。
为实现上述目的，本发明提供一种真空灭弧室，包括由静端盖板、外壳、动端盖板内壁及第一波纹管外壁围合形成的真空气室，还包括一侧与所述第一波纹管内壁围合形成的过渡气室的过渡密封罩，所述过渡密封罩的另一侧为绝缘气室，所述真空气室、所述过渡气室、所述绝缘气室气压依次升高。
优选地，还包括动端支柱及用于向所述过渡气室充气的充气管，所述第一波纹管和所述过渡密封罩均套设在所述动端支柱上，所述动端盖板上设有与所述过渡气室连通的通气孔。
优选地，所述过渡密封罩为第二波纹管，所述第二波纹管设在所述动端支柱外侧，且一端与所述动端支柱密封连接，所述第二波纹管另一端与所述动端盖板密封连接，所述第一波纹管一端与所述动端盖板密封连接，另一端与所述动端支柱密封连接。
优选地，所述第一波纹管和所述第二波纹管分别位于所述动端盖板背向设置的两侧，所述第一波纹管内腔和所述第二波纹管内腔通过所述通气孔连通形成所述形成过渡气室，所述充气管设置在所述第二波纹管上。
优选地，所述通气孔为多个，所有所述通气孔绕所述动端支柱外周分布排列。
优选地，所述第一波纹管套设在所述第二波纹管外侧，所述第一波纹管内壁、所述第二波纹管外壁之间形成所述过渡气室，所述充气管安装在所述进气孔处，且所述充气管位于所述动端盖板上远离所述过渡气室一侧，所述第二波纹管内壁与所述动端支柱之间的腔体通过所述动端盖板与所述动端支柱的间隙与所述动端盖板外侧连通形成绝缘气室。
优选地，所述过渡密封罩为硬质壳体，所述硬质壳体通过动密封装置滑动密封套设在所述动端支柱外侧，且与所述动端盖板密封连接，所述硬质壳体和所述第一波纹管分别位于所述动端盖板背向设置的两侧，所述硬质壳体内腔和所述第一波纹管内腔通过所述通气孔连通形成所述过渡气室，所述充气管安装在所述硬质壳体上。
优选地，所述过渡气室中，所述硬质壳体与所述动端盖板围合形成的第一体积大于所述动端盖板与所述第一波纹管围合形成的第二体积。
优选地，所述充气管为无氧铜管或充气阀体。
一种真空开关，包括真空灭弧室，所述真空灭弧室为上述任一项所述的真空灭弧室。
在上述技术方案中，本发明提供的真空灭弧室，包括由静端盖板、外壳、动端盖板内壁及第一波纹管外壁围合形成的真空气室，过渡密封罩一侧与第一波纹管内壁围合形成的过渡气室，过渡密封罩的另一侧为绝缘气室。
通过上述描述可知，在本申请提供的真空灭弧室中，在真空气室和绝缘气室之间设置过渡气室，即第一波纹管一侧为真空气室，另一侧为过渡气室，在使用时只需保证过渡气室的压力在第一波纹管承受压力范围内即可，而绝缘气室内的气压可以大于过渡气室的气压，进而大于传统绝缘气室的气压，进而提高了绝缘气室的绝缘能力。
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，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所提供的第一种真空灭弧室的结构示意图；
图2为本发明实施例所提供的第二种真空灭弧室的结构示意图；
图3为本发明实施例所提供的第二种真空灭弧室的结构示意图。
其中图1-3中：1-静端盖板、2-静端支柱、3-静触头、4-外壳、5-动触头、6-动端支柱、7-波纹管屏蔽件、8-动端盖板、9-第一波纹管、10-通气孔、11-导向套、12-第二波纹套、13-充气管、14-真空气室、15-过渡气室、16-绝缘气室、17-硬质壳体、18-动密封装置。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种真空灭弧室，以提高绝缘气室的绝缘能力。本发明的另一核心是提供一种包括上述真空灭弧室的真空开关。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1至图3。
在一种具体实施方式中，本发明具体实施例提供的真空灭弧室，包括由静端盖板1、外壳4、动端盖板8内壁及第一波纹管9外壁围合形成的真空气室14，过渡密封罩一侧与第一波纹管9内壁围合形成的过渡气室15，过渡密封罩的另一侧为绝缘气室16。在具体使用时，真空气室14、过渡气室15、绝缘气室16气压依次升高。
通过上述描述可知，在本申请具体实施例所提供的真空灭弧室中，在真空气室14和绝缘气室16之间设置过渡气室15，即第一波纹管9一侧为真空气室14，另一侧为过渡气室15，在使用时只需保证过渡气室15的压力在第一波纹管9承受压力范围内即可，而绝缘气室16内的气压可以大于过渡气室15的气压，即采用过渡气室15作为真空气室14和绝缘气室16之间的过渡腔室结构，提高了绝缘气室16的气压，提高了绝缘气室16的绝缘能力，有利于减小绝缘气室16的体积，提高绝缘气室16的电压等级。
在一种具体实施方式中，该真空灭弧室还包括动端支柱6及用于向过渡气室15充气的充气管13，充气管13为无氧铜管或充气阀体，动端盖板8上设有与过渡气室15连通的通气孔10。具体的，阀体可以为手动控制或者电动控制的阀体。
当充气管13为无氧铜管。在过渡气室15充好气之后，无氧铜管采用冷焊夹钳直接进行封离。当充气管13采用成熟充气阀体接头时，充完气后保留充气接头，通过充气阀体关闭实现过渡气室15密封。
具体的，过渡密封罩为第二波纹管12，第二波纹管12设在动端支柱6外侧，且一端与动端支柱6密封连接，第二波纹管12另一端与动端盖板8密封连接，第一波纹管9一端与动端盖板8密封连接，另一端与动端支柱6密封连接。具体的，优选第一波纹管9和第二波纹管12的材质相同，第一波纹管9和第二波纹管12优选中心线共线。
如图1所示，第一波纹管9和第二波纹管12分别位于动端盖板8背向设置的两侧，第一波纹管9内腔和第二波纹管12内腔通过通气孔10连通形成过渡气室15，充气管13设置在第二波纹管12上。具体的，第一波纹管9和第二波纹管12结构相同，以动端盖板8呈对称布置，或不对称布置。具体的，第一波纹管9上部端口与动端支柱6中上部密封焊接，下部端口与动端盖板8密封焊接；第二波纹管12上部端口与动端盖板8密封焊接，下部端口与动端支柱6中下部密封焊接。
其中动端支柱6上与动端盖板8连接处套设有导向套11，动端盖板8套设在导向套11外侧。导向套11用来保证动端支柱6定向运动，由于导向套11两端处于相同的气压，因此导向套11上不需要设置纵向或横向的导气通道。
优选的，在非工作状态时，第一波纹管9和内腔和第二波纹管12内腔的体积相同，对称布置。当机构带动第一波纹管9和第二波纹管12运动时，第一波纹管9和第二波纹管12总有一个伸缩，一个拉伸，并且变形量近似相同，因此，过渡气室15的总体积近似不变，内部压力近似为恒压。第一波纹管9和第二波纹管12大小相等，位于动端盖板8的两侧，对称布置。
具体的，在分合闸时，第一波纹管9和第二波纹管12中1个拉伸，1个压缩，变形量相等，过渡气室15内部压力始终相等。
在具体充气时，通过充气管13向过渡气室15充绝缘气体。
为了便于气体流动，优选，通气孔10为多个，所有通气孔10绕动端支柱6外周分布排列。更为优选的，所有通气孔10以动端支柱6轴线为中心新线圆周方向等间距分布。通气孔10具体可以为圆孔、方孔或其它多边形孔等。
在一种具体实施方式中，如图2所示，第一波纹管9套设在第二波纹管12外侧，第一波纹管9内壁、第二波纹管12外壁之间形成过渡气室15。即第一波纹管9和第二波纹管12位于动端盖板8同一侧，第一波纹管9位于第二波纹管12的外侧。充气管13安装在进气孔，且充气管13位于动端盖板8上远离过渡气室15一侧。优选第一波纹管9和第二波纹管12呈同轴布置。其中过渡气室15由第一波纹管9、第二波纹管12、动端盖板8和动端支柱6围合形成的密封气室。再具体加工时，第一波纹管9和第二波纹管12的上部端口均与动端支柱6中上部密封焊接，第一波纹管9和第二波纹管12的下部端口均都与动端盖板8密封焊接。
具体的，充气管13安装在动端盖板8的下侧，充气管13与通气孔10同轴设置，用来向过渡气室15充入绝缘气体。
在本方案中，导向套11位于过渡气室15外面，位于绝缘气室16中。分闸过程中，第二波纹管12与动端盖板8、导向套11之间的体积会变小，气压会升高，增加分闸制动力。为了消除分闸制动力的影响，导向套11需要设置导气通道，即第二波纹管12内壁与动端支柱6之间的腔体通过动端盖板8与动端支柱6的间隙与动端盖板8外侧连通形成绝缘气室16。
由于分合闸过程中，过渡气室15体积会发生变化，分闸时体积最小，过渡气室15压力最大，因此需要保证分闸时过渡气室15压力不超过0.2MPa，在设计真空开关分合闸保持力时要按照分闸时的保持力设计。
在一种具体实施方式中，如图3所示，过渡密封罩为硬质壳体17，硬质壳体17通过动密封装置18滑动密封套设在动端支柱6外侧，且与动端盖板8密封连接，硬质壳体17和第一波纹管9分别位于动端盖板8背向设置的两侧，硬质壳体17内腔和第一波纹管9内腔通过通气孔10连通形成过渡气室15，充气管13安装在硬质壳体17上。在使用时，通过充气管13向过渡气室15充绝缘气体。由于分合闸过程中，过渡气室15体积会发生变化，分闸时体积最小，过渡气室15压力最大，因此需要保证分闸时过渡气室15压力不超过0.2MPa，在设计真空开关分合闸保持力时要按照分闸时的保持力设计。
为了减小过渡气室15在分闸时内部气压变化，过渡气室15中，硬质壳体17与动端盖板8围合形成的第一体积大于动端盖板8与第一波纹管9围合形成的第二体积。
本申请提供的一种真空开关，包括真空灭弧室，其中真空灭弧室为上述任一种真空灭弧室。前文叙述了关于真空灭弧室的具体结构，本申请包括上述真空灭弧室，同样具有上述技术效果。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
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 (10)
1.一种真空灭弧室，包括由静端盖板(1)、外壳(4)、动端盖板(8)内壁及第一波纹管(9)外壁围合形成的真空气室(14)，其特征在于，还包括一侧与所述第一波纹管(9)内壁围合形成的过渡气室(15)的过渡密封罩，所述过渡密封罩的另一侧为绝缘气室(16)，所述真空气室(14)、所述过渡气室(15)、所述绝缘气室(16)气压依次升高。
2.根据权利要求1所述的真空灭弧室，其特征在于，还包括动端支柱(6)及用于向所述过渡气室(15)充气的充气管(13)，所述第一波纹管(9)和所述过渡密封罩均套设在所述动端支柱(6)上，所述动端盖板(8)上设有与所述过渡气室(15)连通的通气孔(10)。
3.根据权利要求2所述的真空灭弧室，其特征在于，所述过渡密封罩为第二波纹管(12)，所述第二波纹管(12)设在所述动端支柱(6)外侧，且一端与所述动端支柱(6)密封连接，所述第二波纹管(12)另一端与所述动端盖板(8)密封连接，所述第一波纹管(9)一端与所述动端盖板(8)密封连接，另一端与所述动端支柱(6)密封连接。
4.根据权利要求3所述的真空灭弧室，其特征在于，所述第一波纹管(9)和所述第二波纹管(12)分别位于所述动端盖板(8)背向设置的两侧，所述第一波纹管(9)内腔和所述第二波纹管(12)内腔通过所述通气孔(10)连通形成所述过渡气室(15)，所述充气管(13)设置在所述第二波纹管(12)上。
5.根据权利要求4所述的真空灭弧室，其特征在于，所述通气孔(10)为多个，所有所述通气孔(10)绕所述动端支柱(6)外周分布排列。
6.根据权利要求3所述的真空灭弧室，其特征在于，所述第一波纹管(9)套设在所述第二波纹管(12)外侧，所述第一波纹管(9)内壁、所述第二波纹管(12)外壁之间形成所述过渡气室(15)，所述充气管(13)安装在所述进气孔处，且所述充气管(13)位于所述动端盖板(8)上远离所述过渡气室(15)一侧，所述第二波纹管(12)内壁与所述动端支柱(6)之间的腔体通过所述动端盖板(8)与所述动端支柱(6)的间隙与所述动端盖板(8)外侧连通形成绝缘气室(16)。
7.根据权利要求2所述的真空灭弧室，其特征在于，所述过渡密封罩为硬质壳体(17)，所述硬质壳体(17)通过动密封装置(18)滑动密封套设在所述动端支柱(6)外侧，且与所述动端盖板(8)密封连接，所述硬质壳体(17)和所述第一波纹管(9)分别位于所述动端盖板(8)背向设置的两侧，所述硬质壳体(17)内腔和所述第一波纹管(9)内腔通过所述通气孔(10)连通形成所述过渡气室(15)，所述充气管(13)安装在所述硬质壳体(17)上。
8.根据权利要求7所述的真空灭弧室，其特征在于，所述过渡气室(15)中，所述硬质壳体(17)与所述动端盖板(8)围合形成的第一体积大于所述动端盖板(8)与所述第一波纹管(9)围合形成的第二体积。
9.根据权利要求2-8中任一项所述的真空灭弧室，其特征在于，所述充气管(13)为无氧铜管或充气阀体。
10.一种真空开关，包括真空灭弧室，其特征在于，所述真空灭弧室为权利要求1-9中任一项所述的真空灭弧室。
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