CN114628193A - 灭弧室的触头组件及灭弧室的动弧触头制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及灭弧室的触头组件及灭弧室的动弧触头制造方法。灭弧室的触头组件包括动弧触头和与动弧触头插接配合的静弧触头，动弧触头包括多个沿周向间隔布置的触指瓣，触指瓣的内侧设有供静弧触头的外周面导电接触的导电弧面；动弧触头与静弧触头插接配合时触指瓣处于扩张状态，动弧触头与静弧触头处于分离时触指瓣处于自由状态；各触指瓣的导电弧面的曲率半径大于静弧触头外周面的半径，在触指瓣处于自由状态时，与所有触指瓣的导电弧面相切的内切圆的直径小于静弧触头的直径。在触指瓣抱紧静弧触头时，能够依靠导电弧面的弧长方向中部与静弧触头接触，该种接触形式能够增大动弧触头和静弧触头的接触面积，降低弧触头之间的接触压力。
Description
技术领域
本发明涉及灭弧室技术领域，具体涉及灭弧室的触头组件及灭弧室的动弧触头制造方法。
背景技术
随着中国电力工业持续高速发展，高压断路器的需求也越来越大，而灭弧室是高压断路器的核心单元，高压断路器的电气性能通过灭弧室的正确可靠操作来实现，灭弧室包括动触头和静触头，动触头包括动主触头和动弧触头，静触头包括静弧触头和静主触头，动弧触头与静弧触头插装配合以实现高压断路器的电气连通，因此，弧触头是确保灭弧室电气、机械稳定可靠性的核心部件。
现有的如申请公布号为CN112735898A的中国文献公布的一种弧触头及断路器中，动弧触头包括自力型触指瓣，自力型触指瓣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，接触凸起的内侧壁形成供静弧触头的外周面导电接触的导电弧面，实现断路器的电气连通。
为保证上述自力型触指瓣与静弧触头连通的可靠性，需要使弹臂能够对静弧触头施加较大的抱紧力，这时就需要使弹臂所形成的静弧触头插接孔的直径小于静弧触头的直径，而静弧触头插接孔一般是通过机械加工直接成型，其形状为圆孔。但是，动弧触头与静弧触头插接时，如图1所示，动弧触头11中沿周向间隔布置的触指瓣15(即上述专利中的弹臂)将在静弧触头17的顶撑作用下由自由状态变为扩张状态，由于触指瓣15围成的静弧触头17插接孔在自由状态下的直径小于静弧触头的直径，因此，触指瓣上的导电弧面的曲率半径小于静弧触头的半径，导致触指瓣只能通过导电弧面的弧长方向两侧的部位与静弧触头的外周面接触，接触面积较小，接触电阻较大，动弧触头与静弧触头的接触压力较大，在动弧触头和静弧触头开合时容易造成机械磨损，影响断路器的开断性能。且当断路器的通流较大时，动弧触头与静弧触头之间会产生较高的热量而导致弧触头产生熔焊，影响弧触头的开断，影响断路器的运行可靠性。
发明内容
本发明的目的在于提供灭弧室的触头组件，以解决现有技术中断路器的动弧触头和静弧触头之间接触面积较小，接触压力较大，容易造成弧触头之间的机械磨损的技术问题。本发明的目的还在于提供灭弧室的动弧触头制造方法。
为实现上述目的，本发明灭弧室的触头组件的技术方案是：
灭弧室的触头组件，包括动弧触头和与动弧触头插接配合的静弧触头，动弧触头包括多个沿周向间隔布置的触指瓣，触指瓣的内侧设有供静弧触头的外周面导电接触的导电弧面；动弧触头与静弧触头插接配合时触指瓣处于扩张状态，动弧触头与静弧触头处于分离时触指瓣处于自由状态；各触指瓣的导电弧面的曲率半径大于静弧触头外周面的半径，在触指瓣处于自由状态时，与所有触指瓣的导电弧面相切的内切圆的直径小于静弧触头的直径。
有益效果是：在动弧触头的触指瓣处于自由状态时，与所有触指瓣的导电弧面相切的内切圆的直径小于静弧触头的直径，当动弧触头与静弧触头插接配合时，触指瓣在静弧触头的顶撑力作用下能够向外扩张并对静弧触头产生抱紧力，满足动弧触头和静弧触头的弹性插接需求，同时各触指瓣的导电弧面的曲率半径大于静弧触头外周面的半径，在触指瓣抱紧静弧触头时，能够依靠导电弧面的弧长方向中部与静弧触头接触，相对于现有技术中导电弧面的弧长方向两端与静弧触头接触，该种接触形式能够增大动弧触头和静弧触头的接触面积，降低弧触头之间的接触压力，改善弧触头表面受力状态分布，减少弧触头之间的机械侵蚀，从而提高断路器的电气稳定性和可靠性。
进一步地改进，动弧触头包括由前向后依次布置的第一圆柱段、锥形段和第二圆柱段，导电弧面设置在第一圆柱段上，相邻触指瓣之间的隔离槽沿动弧触头的轴向至少向后延伸至锥形段。
有益效果是：这样设计，增加触指瓣的长度，当触指瓣与静弧触头插接配合时，避免触指瓣因长度较小而在弹性变形后恢复困难的问题。
进一步地改进，隔离槽沿动弧触头的轴向至少向后延伸至第二圆柱段。
有益效果是：这样设计，触指瓣的长度较长，当触指瓣与静弧触头插接配合时，动弧触头整体向外扩张，避免触指瓣因长度较小而在弹性变形后恢复困难的问题。
进一步地改进，导电弧面与动弧触头的轴线平行。
有益效果是：这样设计，触指瓣与动弧触头插接配合时，静弧触头对导电弧面各处的顶撑力相同，使得导电弧面各处的变形均匀，便于导电弧面与静弧触头的导电接触。
进一步地改进，触指瓣包括耐烧蚀段和基体段，导电弧面设置在耐烧蚀段。
有益效果是：由于导电弧面与静弧触头实现导电连通后两者之间产生较高的热量，将导电弧面设置在耐烧蚀段后，提高导电弧面的使用寿命，降低成本。
进一步地改进，动弧触头上供静弧触头插入的插入口具有内圆角。
有益效果是：这样设计，避免插入口的尖角对静弧触头造成机械磨损，提高断路器的电气性能，延长断路器的使用寿命。
进一步地改进，动弧触头上供静弧触头插入的插入端的端面上具有外圆角。
有益效果是：这样设计，优化端面电场且避免动弧触头的插入端端面的尖角划伤操作人员。
为实现上述目的，本发明灭弧室的动弧触头制造方法的技术方案是：
灭弧室的动弧触头制造方法，步骤包括：
步骤一、在动弧触头上加工出沿周向间隔布置的触指瓣，所述触指瓣的内侧供静弧触头的外周面导电接触的导电弧面的曲率半径大于适配静弧触头的半径，并且使各导电弧面所在的圆的直径或与所有导电弧面相切的内切圆的直径大于静弧触头的外径；
步骤二、对各触指瓣所围成的插接孔进行收口加工，使与所有导电弧面相切的内切圆的直径小于静弧触头的外径。
有益效果：本发明的灭弧室的动弧触头制造方法中，动弧触头的沿周向间隔布置的触指瓣所围成的插接孔进行收口处理，使得与所有导电弧面相切的内切圆的直径小于静弧触头的外径，当动弧触头与静弧触头插接配合时，触指瓣在静弧触头的顶撑力作用下能够向外扩张并对静弧触头产生抱紧力，满足动弧触头和静弧触头的弹性插接需求，同时各触指瓣的导电弧面的曲率半径大于静弧触头外周面的半径，在触指瓣抱紧静弧触头时，能够依靠导电弧面的弧长方向中部与静弧触头接触，相对于现有技术中导电弧面的弧长方向两端与静弧触头接触，该种接触形式能够增大动弧触头和静弧触头的接触面积，降低弧触头之间的接触压力，改善弧触头表面受力状态分布，减少弧触头之间的机械侵蚀，从而提高断路器的电气稳定性和可靠性。
进一步地改进，动弧触头进行收口加工时，使动弧触头沿轴向进入相应的收口模具内，依靠收口模具的内孔使各触指瓣产生径向收缩和塑形变形，完成收口。
有益效果是：这样设计，通过收口模具对各触指瓣的抱紧力使得各触指瓣产生径向收缩和塑形变形，以实现对动弧触头的收口加工，结构简单，便于操作。
进一步地改进，动弧触头包括由前向后依次布置的第一圆柱段、锥形段和第二圆柱段，导电弧面设置在第一圆柱段上，相邻触指瓣之间的隔离槽沿动弧触头的轴向至少延伸至锥形段；所述收口模具的内孔至少与动弧触头上设有所述隔离槽的部分适配。
有益效果是：这样设计，收口模具能够适用于由第一圆柱段、锥形段和第二圆柱段组成的变径的动弧触头。
附图说明
图1为现有技术断路器中动弧触头和静弧触头配合时的结构示意图；
图2为本发明的灭弧室的触头组件中动弧触头与静弧触头插接配合时的结构示意图；
图3为图2中的左视图；
图4为图2中动弧触头的结构示意图；
图5为图3中触指瓣进行收口加工之前的状态时的左视图；
图6为图3中触指瓣进行收口加工后并处于自由状态时的左视图；
图7为图6的局部放大图；
图8为本发明的灭弧室的动弧触头制造方法的实施例1中使用的收口模具的结构图；
图中：11、动弧触头；12、锥形段；13、第一圆柱段；14、插接孔；15、触指瓣；16、隔离槽；17、静弧触头；18、收口模具；19、第二圆柱段；20、导电弧面；21、第一圆柱孔段；22、锥形孔段；23、第二圆柱孔段。
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了，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，可能出现的术语如“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实际的关系或者顺序。而且，可能出现的术语如“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……”等限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“设有”应做广义理解，例如，“设有”的对象可以是本体的一部分，也可以是与本体分体布置并连接在本体上，该连接可以是可拆连接，也可以是不可拆连接。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
本发明的灭弧室的触头组件的实施例1：
本实施例中，如图2和图3所示，灭弧室的触头组件包括动弧触头11和与动弧触头11插接配合的静弧触头17，静弧触头17为光轴形成的导电杆，动弧触头11包括六个沿其周向均匀间隔布置的触指瓣15，触指瓣15的内侧设有供静弧触头17的外周面导电接触的导电弧面20。
本实施例中，如图2和图4所示，动弧触头11由前向后依次布置有第一圆柱段13、锥形段12和第二圆柱段19，导电弧面20设置在第一圆柱段13，且导电弧面20与第一圆柱段13的轴线平行，以便于保证导电弧面20与静弧触头17的导电接触。第一圆柱段13的插入端上供静弧触头17插入的插入口设有内圆角，以防止对静弧触头17造成机械磨损，影响断路器的电气性能，且插入端的端面上设有外圆角，以优化端面电场。其中，锥形段12和第二圆柱段19为基体段，第一圆柱段13为耐烧蚀段，耐烧蚀段所采用的材质的耐烧蚀性能高于基体段所采用的材质的耐烧蚀性能，以延长断路器的使用寿命。
本实施例中，如图5至图7所示，相邻触指瓣15之间的隔离槽16沿动弧触头11的轴向延伸至第二圆柱段19，当动弧触头11与静弧触头17分离时触指瓣15处于自由状态，与所有导电弧面20相切的内切圆的直径小于静弧触头17的外周面的直径，且各触指瓣15的导电弧面20的曲率半径大于静弧触头17外周面的半径。在动弧触头11与静弧触头17插接配合后，各触指瓣15在静弧触头17的顶撑力作用下沿径向外扩，触指瓣15由自由状态变为扩张状态，各触指瓣15发生弹性变形以压紧静弧触头17的外周面，实现断路器的电气连通。如图2所示，由于各触指瓣15的导电弧面20的曲率半径大于静弧触头17外周面的半径，在触指瓣15抱紧静弧触头17时，能够依靠导电弧面20的弧长方向中部与静弧触头17接触，相对于现有技术中导电弧面20的弧长方向两端与静弧触头17接触，该种接触形式能够增大动弧触头11和静弧触头17的接触面积，降低弧触头之间的接触压力，改善弧触头表面受力状态分布，减少弧触头之间的机械侵蚀，从而提高断路器的电气稳定性和可靠性。而且，弧触头之间的接触面积增大，接触电阻减小，弧触头之间的通流能力提高，有效抑制大电流阶段产生弧触头熔焊，提高断路器运行的可靠性。
本发明的灭弧室的触头组件的实施例2：
本实施例和实施例1的区别在于：本实施例中，动弧触头11由前向后依次布置有第一圆柱段13、锥形段12和第二圆柱段19，导电弧面20设置在第一圆柱段13上，静弧触头17与导电弧面20导电接触。本实施例中，动弧触头整体为圆柱型，导电弧面设置在动弧触头的内孔孔壁上。
本发明的灭弧室的触头组件的实施例3：
本实施例和实施例1的区别在于：实施例1中，隔离槽16沿动弧触头11的轴向延伸至第二圆柱段19。本实施例中，隔离槽沿动弧触头的轴向向后延伸至锥形段。在其他实施例中，仅第一圆柱段上开设隔离槽。
本发明的灭弧室的动弧触头制造方法的实施例1：
该实施例用于成型上述实施例1中的动弧触头11。
步骤一：先进行耐烧蚀段和基体段的烧结或焊接连接，再在动弧触头11上加工插接孔14对应的开孔，最后在动弧触头的外周面上加工隔离槽16，形成触指瓣15。所有触指瓣15的内部加工出导电弧面20，导电弧面20的曲率半径大于静弧触头17的半径，所有导电弧面20在同一个圆上；需要说明的是，隔离槽16和插接孔14的加工顺序可以替换。插接孔14可以采用钻孔、铣孔等成型方式，隔离槽16可以采用铣削、磨削或线切割等方式进行。在其他实施例中，对于一体式动弧触头，上述动弧触头的加工步骤仍然适用。
步骤二：使用如图8所示的收口模具对各触指瓣15围成的插接孔14进行收口加工，使与所有导电弧面20相切的内切圆的直径小于静弧触头17的外径；
具体地，收口模具18的内孔形状与动弧触头11的形状对应，包括第一圆柱孔段21、锥形孔段22和第二圆柱孔段23，分别与动弧触头11的第一圆柱段13、锥形段12和第二圆柱段19对应。第一圆柱孔段21的径向尺寸小于步骤一中制成的动弧触头11的第一圆柱段13的径向尺寸，并且与动弧触头11的第一圆柱段13最终成型后的设计尺寸对应，锥形孔段22的径向尺寸小于步骤一中锥形段12的径向尺寸，第二圆柱孔段23等于步骤一中第二圆柱段19的径向尺寸。收口时，将动弧触头11压入收口模具18内，使得第一圆柱段13在锥形孔段22的引导下进入第一圆柱孔段21，使各触指瓣15产生径向收缩和塑形变形，完成收口，动弧触头11从收口模具18内取出，此时触指瓣15处于自由状态时，与所有触指瓣15的导电弧面20相切的内切圆的直径小于静弧触头17的直径。
本发明的灭弧室的动弧触头制造方法的实施例2
本实施例和实施例1的区别在于：实施例1中，步骤一加工出的导电弧面20在同一个圆上，这个圆的直径大于静弧触头17的外径。本实施例中，所有导电弧面相切的内切圆的直径大于静弧触头:的外径。
本发明的灭弧室的动弧触头制造方法的实施例3：
本实施例和实施例1的区别在于：实施例1中，动弧触头11通过收口模具18进行收口加工。本实施例中，相向布置的两个压头沿动弧触头的径向对位于动弧弧触头的同一直径两端的两个触指瓣进行施压，转动动弧触头，依次完成所有触指瓣的顶压，实现动弧触头的收口。
最后需要说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行不需付出创造性劳动的修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.灭弧室的触头组件，包括动弧触头(11)和与动弧触头(11)插接配合的静弧触头(17)，动弧触头(11)包括多个沿周向间隔布置的触指瓣(15)，触指瓣(15)的内侧设有供静弧触头(17)的外周面导电接触的导电弧面(20)；动弧触头(11)与静弧触头(17)插接配合时触指瓣(15)处于扩张状态，动弧触头(11)与静弧触头(17)处于分离时触指瓣(15)处于自由状态；其特征在于，各触指瓣(15)的导电弧面(20)的曲率半径大于静弧触头(17)外周面的半径，在触指瓣(15)处于自由状态时，与所有触指瓣(15)的导电弧面(20)相切的内切圆的直径小于静弧触头(17)的直径。
2.根据权利要求1所述的灭弧室的触头组件，其特征在于，所述动弧触头(11)包括由前向后依次布置的第一圆柱段(13)、锥形段(12)和第二圆柱段(19)，导电弧面(20)设置在第一圆柱段(13)上，相邻触指瓣(15)之间的隔离槽(16)沿动弧触头(11)的轴向至少向后延伸至锥形段(12)。
3.根据权利要求2所述的灭弧室的触头组件，其特征在于，所述隔离槽(16)沿动弧触头(11)的轴向至少向后延伸至第二圆柱段(19)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的灭弧室的触头组件，其特征在于，所述导电弧面(20)与动弧触头(11)的轴线平行。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的灭弧室的触头组件，其特征在于，所述触指瓣(15)包括耐烧蚀段和基体段，导电弧面(20)设置在耐烧蚀段。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的灭弧室的触头组件，其特征在于，所述动弧触头(11)上供静弧触头(17)插入的插入口具有内圆角。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的灭弧室的触头组件，其特征在于，所述动弧触头(11)上供静弧触头(17)插入的插入端的端面上具有外圆角。
8.灭弧室的动弧触头制造方法，其特征在于，步骤包括：
步骤一、在动弧触头(11)上加工出沿周向间隔布置的触指瓣(15)，所述触指瓣(15)的内侧供静弧触头(17)的外周面导电接触的导电弧面(20)的曲率半径大于适配静弧触头(17)的半径，并且使各导电弧面(20)所在的圆的直径或与所有导电弧面(20)相切的内切圆的直径大于静弧触头(17)的外径；
步骤二、对各触指瓣(15)所围成的插接孔(14)进行收口加工，使与所有导电弧面(20)相切的内切圆的直径小于静弧触头(17)的外径。
9.根据权利要求8所述的灭弧室的动弧触头制造方法，其特征在于，进行收口加工时，使动弧触头沿轴向进入相应的收口模具内，依靠收口模具(18)的内孔使各触指瓣(15)产生径向收缩和塑形变形，完成收口。
10.根据权利要求9所述的灭弧室的动弧触头制造方法，其特征在于，所述动弧触头(11)包括由前向后依次布置的第一圆柱段(13)、锥形段(12)和第二圆柱段(19)，导电弧面(20)设置在第一圆柱段(13)上，相邻触指瓣(15)之间的隔离槽(16)沿动弧触头(11)的轴向至少延伸至锥形段(12)；所述收口模具(18)的内孔至少与动弧触头(11)上设有所述隔离槽(16)的部分适配。
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