CN115841928B - 一种多用途超高压断路器复合波纹管组件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及断路器配件技术领域，具体的公开了一种多用途超高压断路器复合波纹管组件，包括真空灭弧室，真空灭弧室两端分别设有动触头杆和静触头杆，真空灭弧室内部设有内压波纹管和外压波纹管，且内压波纹管和外压波纹管均套设在动触头杆上，内压波纹管和外压波纹管之间通过保护罩串联，内压波纹管上端与真空灭弧室内部端面焊接固定，且内压波纹管下端与保护罩上端焊接固定，外压波纹管上端与通过波纹管连接环固定在动触头杆上，外压波纹管下端与保护罩下端固定连接。本发明为真空灭弧室的真空性提供可靠保证，同时也可完成断路器在触点的全行程中不同的速率或阻尼要求，并且可实现良好的导热散热，以及良好的减震保护效果。
Description
技术领域
本发明涉及断路器配件技术领域，尤其涉及一种多用途超高压断路器复合波纹管组件。
背景技术
断路器本体部分由导电回路，绝缘系统，密封件和壳体组成。整体结构为三相共箱式。其中导电回路由进出线导电杆，进出线绝缘支座，导电夹，软连接与真空灭弧室连接而成。波纹管组件作为位移密封元件而成为该装置中的核心元件。
现有超高压断路器用波纹管技术由西门子公司2020年申请的发明专利(CN111448635A)。由于，该专利采用的是一个内压多波波纹管作为全行程位移的密封元件。因此，该波纹管的轴向稳定性较差需采用内部导向结构加强。较多波数的波纹管在大位移时，各波纹的位移大小取决波纹管自身的轴弹性刚度，由于波纹管的制造公差、材料性能等因素的影响而变的离散性很大，为波纹管使用循环次数的收敛性带来不确定。同时，由于波纹管的型式单一性，从而使其应用功能在扩展性上都存在非常大的局限性。因此，为了解决此类问题，我们提出了一种多用途超高压断路器复合波纹管组件。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种多用途超高压断路器复合波纹管组件。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种多用途超高压断路器复合波纹管组件，包括真空灭弧室，所述真空灭弧室两端分别设有动触头杆和静触头杆，真空灭弧室内部设有内压波纹管和外压波纹管，且内压波纹管和外压波纹管均套设在动触头杆上，内压波纹管和外压波纹管之间通过保护罩串联，内压波纹管上端与真空灭弧室内部端面焊接固定，且内压波纹管下端与保护罩上端焊接固定，外压波纹管上端与通过波纹管连接环固定在动触头杆上，外压波纹管下端与保护罩下端固定连接，保护罩下端与动触头杆侧壁贴合，保护罩上端与动触头杆侧壁存在缝隙；
所述真空灭弧室外部一端固定有SF6绝缘介质存放罐体，且SF6绝缘介质存放罐体与内压波纹管位置对应，真空灭弧室外部匹配有上冷却筒和下冷却筒。
优选的，所述真空灭弧室的两端为焊接外壳，真空灭弧室的中部为陶瓷外壳。
优选的，所述动触头杆与静触头杆对应的一端固定有动触头，且静触头杆与动触头杆对应的一端固定有静触头，真空灭弧室内部固定有屏蔽罩，屏蔽罩套设在动触头和静触头外侧，且屏蔽罩一端套设在保护罩外侧并与保护罩滑动接触。
优选的，所述内压波纹管的内部空间与外压波纹管的外部空间连通，且空间内填充有SF6绝缘介质。
优选的，所述真空灭弧室端面固定有密封环块，且动触头杆滑动穿过密封环块内，密封环块下端设有与内压波纹管对应的空隙，且空隙与内压波纹管的内部空间连通，密封环块内部设有连接通道，且连接通道一端固定有连接管，连接通道另一端与密封环块下端的空隙连通。
优选的，所述SF6绝缘介质存放罐体呈环状，且SF6绝缘介质存放罐体环绕设置在动触头杆侧边，SF6绝缘介质存放罐体上侧设有注气头。
优选的，所述SF6绝缘介质存放罐体内部固定有第一电磁阀,且第一电磁阀与连接管连接，SF6绝缘介质存放罐体底部固定有第二电磁阀，且第二电磁阀与真空灭弧室内部连通，SF6绝缘介质存放罐体内部设有与第一电磁阀和第二电磁阀匹配的独立电源，且第一电磁阀和第二电磁阀均设有气压感应器。
优选的，所述上冷却筒和下冷却筒分别套设在真空灭弧室两端，且上冷却筒和下冷却筒内壁与真空灭弧室侧壁贴合，上冷却筒和下冷却筒的端面之间卡接匹配，上冷却筒和下冷却筒内部分别设有上内腔和下内腔，且上内腔和下内腔内部均填充有冷却油，上内腔上端设有与动触头杆侧边对应的开口，且开口的上下端分别固定有第一橡胶圈和第二橡胶圈,第二橡胶圈与密封环块上侧位置对应。
优选的，所述上冷却筒和下冷却筒侧边均设有注油口，且注油口螺纹连接有螺纹帽，上内腔内部竖直固定有直管，直管上端与对应的注油口连接，直管下端与上冷却筒的底部连接，且直管的底部侧壁设有若干通孔。
优选的，所述上冷却筒和下冷却筒侧边均环绕设有若干缓冲囊，若干缓冲囊分别与上内腔和下内腔内部连通，缓冲囊侧面呈多层波纹状。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1：本发明中内压波纹管和外压波纹管以及保护罩，实现内、外压串联组合的布置型式，使得内压波纹管的承压能力得到充分提高，从而彻底消除了内压柱失稳对波纹管波数的限制，为扩展寿命提供优良的基础，且保护罩两端的阻尼导向环，使内压波纹管和外压波纹管在断路瞬间的冲击及谐震变的可人为降低，并且由于采用了分段波纹管结构，因此，其不仅具备内压波纹管的优点，同时在根据需求，通过减少内压波纹管而增加外压波纹管的波数来提高整体的轴向稳定性，并且为了断路器波纹管满足用户的使用要求，将波纹管原有的密封功能加以扩展，如采用不同的波纹参数从而实现在全行程的不同阶段适应不同速率，不仅为灭弧室的真空性提供可靠保证，同时，也可完成断路器在触点的全行程中不同的速率或阻尼要求。
2：本发明中通过在内压波纹管内部与动触头杆之间的空间，以及外压波纹管外部与保护罩之间的空间内充满SF6绝缘介质气体，SF6绝缘介质气体起到良好的绝缘保护，同时设置SF6绝缘介质存放罐体，实现对SF6气体的补充，并且若真空灭弧室内的真空度降低到需要更换真空灭弧室时，可临时对真空灭弧室内进行SF6气体的填充，进行一段时间的安全保护，为之后更换提供时间，有效提高安全性，进一步提供可靠保证。
3：本发明中通过设置上冷却筒和下冷却筒，上冷却筒和下冷却筒套设在真空灭弧室两端，且上冷却筒和下冷却筒内壁与真空灭弧室侧壁贴合，上冷却筒和下冷却筒分别设有上内腔和下内腔，上内腔和下内腔内部填充的冷却油，可实现高效导热效果，达到良好的散热销杆。
4：本发明中上内腔设有开口，开口内的第一橡胶圈和第二橡胶圈以及内部的冷却油与动触头杆侧面直接接触，能够实现液封的效果，冷却液绝缘不导电，可减少或者确保SF6绝缘介质的泄露。
5：本发明中上冷却筒和下冷却筒侧面均设有若干缓冲囊，在注入的冷却油时，可将若干缓冲囊撑开，在将上冷却筒和下冷却筒装入外部的绝缘筒内部时，若干撑开的缓冲囊可与外部的绝缘筒侧壁贴合，内部的冷却油能够实现良好导热和降温的效果，同时若干缓冲囊还能够起到降低震动的效果，实现高效的保护作用。
附图说明
图1为本发明提出的一种多用途超高压断路器复合波纹管组件的结构示意图；
图2为图1中A处的局部放大图；
图3为本发明提出的一种多用途超高压断路器复合波纹管组件的上冷却筒和下冷却筒的结构示意图；
图4为本发明提出的一种多用途超高压断路器复合波纹管组件的真空灭弧室的结构示意图；
图5为本发明提出的一种多用途超高压断路器复合波纹管组件的上冷却筒和下冷却筒的剖视图；
图6为图5中B处的局部放大图。
图中：1、真空灭弧室；2、动触头杆；3、静触头杆；4、内压波纹管；5、外压波纹管；6、保护罩；7、波纹管连接环；8、SF6绝缘介质存放罐体；9、上冷却筒；10、下冷却筒；11、动触头；12、静触头；13、屏蔽罩；14、密封环块；15、连接通道；16、连接管；17、注气头；18、第一电磁阀；19、第二电磁阀；20、上内腔；21、注油口；22、直管；23、下内腔；24、第一橡胶圈；25、第二橡胶圈；26、缓冲囊。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1-6，一种多用途超高压断路器复合波纹管组件，包括真空灭弧室1，真空灭弧室1具有中空的内部，该内部被抽成真空或具有较低的压力，真空灭弧室1两端分别设有动触头杆2和静触头杆3，真空灭弧室1内部设有内压波纹管4和外压波纹管5，且内压波纹管4和外压波纹管5均套设在动触头杆2上，内压波纹管4和外压波纹管5之间通过保护罩6串联，内压波纹管4上端与真空灭弧室1内部端面焊接固定，且内压波纹管4下端与保护罩6上端焊接固定，外压波纹管5上端与通过波纹管连接环7固定在动触头杆2上，外压波纹管5下端与保护罩6下端固定连接，保护罩6下端与动触头杆2侧壁贴合，保护罩6上端与动触头杆2侧壁存在缝隙，内压波纹管4内部与动触头杆2之间的空间，以及外压波纹管5外部与保护罩6之间的空间二者连通，且空间内充满SF6绝缘介质气体，全新的内、外压串联组合的内压波纹管4和外压波纹管5布置型式，使得内压波纹管4的承压能力得到充分提高，从而彻底消除了内压柱失稳对波纹管波数的限制，为扩展寿命提供优良的基础，且保护罩6两端均设有阻尼导向环，使内压波纹管4和外压波纹管5在断路瞬间的冲击及谐震变的可人为降低，并且由于采用了分段波纹管结构，因此，其不仅具备内压波纹管4的优点同时也通过减少内压波纹管4而增加外压波纹管5的波数来提高整体的轴向稳定性，并且为了断路器波纹管满足用户的使用要求，将波纹管原有的密封功能加以扩展，如采用不同的波纹参数从而在全行程的不同阶段适应不同速率；
真空灭弧室1外部一端固定有SF6绝缘介质存放罐体8，且SF6绝缘介质存放罐体8与内压波纹管4位置对应，真空灭弧室1外部匹配有上冷却筒9和下冷却筒10。
作为本发明的一种技术优化方案，真空灭弧室1的两端为焊接外壳，焊接外壳为金属材质，方便焊接操作，真空灭弧室1的中部为陶瓷外壳，陶瓷外壳具有良好防绝缘性。
作为本发明的一种技术优化方案，动触头杆2与静触头杆3对应的一端固定有动触头11，且静触头杆3与动触头杆2对应的一端固定有静触头12，真空灭弧室1内部固定有屏蔽罩13，屏蔽罩13套设在动触头11和静触头12外侧，且屏蔽罩13一端套设在保护罩6外侧并与保护罩6滑动接触，在断路过程中，动触头杆2动作，使得动触头11和静触头12在真空灭弧室1的内部以非常高的速度互相分离，且分离距离在50～75mm之间，在动触头11和静触头12之间产生极小的电弧且绝缘强度快速恢复，屏蔽罩13用来吸附蒸发的金属蒸气,防止真空灭弧室1的绝缘外壳因金属蒸气的污染而引起绝缘强度降低和绝缘破坏，同时也有利于熄弧后弧隙介质强度的迅速恢复，屏蔽罩13还能起到使灭弧室内部电压均匀分布的作用，屏蔽罩13和保护罩6可使内压波纹管4和外压波纹管5免遭金属蒸气的烧损，同时屏蔽罩13具有导热性可有效冷却电弧。
作为本发明的一种技术优化方案，真空灭弧室1端面固定有密封环块14，且动触头杆2滑动穿过密封环块14内，连接通道15确保与动触头杆2侧面的接触，且不影响其运动，密封环块14下端设有与内压波纹管4对应的空隙，且空隙与内压波纹管4的内部空间连通，密封环块14内部设有连接通道15，且连接通道15一端固定有连接管16，连接通道另一端与密封环块14下端的空隙连通，连接通道15便于之后SF6气体的补充。
作为本发明的一种技术优化方案，SF6绝缘介质存放罐体8呈环状，且SF6绝缘介质存放罐体8环绕设置在动触头杆2侧边，SF6绝缘介质存放罐体8上侧设有注气头17，SF6绝缘介质存放罐体8内部可通过注气头17充入高压的SF6气体。
作为本发明的一种技术优化方案，SF6绝缘介质存放罐体8内部固定有第一电磁阀18,且第一电磁阀18与连接管16连接，SF6绝缘介质存放罐体8底部固定有第二电磁阀19，且第二电磁阀19与真空灭弧室1内部连通，SF6绝缘介质存放罐体8内部设有与第一电磁阀18和第二电磁阀19匹配的独立电源，且第一电磁阀18和第二电磁阀19均设有气压感应器，第一电磁阀18和第二电磁阀19可进行启闭操作。
作为本发明的一种技术优化方案，上冷却筒9和下冷却筒10分别套设在真空灭弧室1两端，且上冷却筒9和下冷却筒10内壁与真空灭弧室1侧壁贴合，上冷却筒9和下冷却筒10的端面之间卡接匹配，上冷却筒9和下冷却筒10内部分别设有上内腔20和下内腔23，且上内腔20和下内腔23内部均填充有冷却油，上冷却筒9和下冷却筒10可进行高效降温，上内腔20上端设有与动触头杆2侧边对应的开口，且开口的上下端分别固定有第一橡胶圈24和第二橡胶圈25,第二橡胶圈25与密封环块14上侧位置对应，开口内的第一橡胶圈24和第二橡胶圈25以及冷却油与动触头杆2侧面直接接触，能够实现液封的效果，冷却液绝缘不导电，可减少或者确保SF6绝缘介质不会从密封环块14与动触头杆2的缝隙中泄露。
作为本发明的一种技术优化方案，上冷却筒9和下冷却筒10侧边均设有注油口21，且注油口21螺纹连接有螺纹帽，注油口21用于注油，上内腔20内部竖直固定有直管22，直管22上端与对应的注油口21连接，直管22下端与上冷却筒9的底部连接，且直管22的底部侧壁设有若干通孔，直管22方便注入冷却油和抽取冷却油。
作为本发明的一种技术优化方案，上冷却筒9和下冷却筒10侧边均环绕设有若干缓冲囊26，若干缓冲囊26分别与上内腔20和下内腔23内部连通，缓冲囊26侧面呈多层波纹状，若干缓冲囊26在注油时可撑开，若干缓冲囊26用于外部的绝缘筒侧壁贴合。
本发明在使用时，内压波纹管4内部与动触头杆2之间的空间，以及外压波纹管5外部与保护罩6之间的空间内充满SF6绝缘介质气体，SF6绝缘介质气体起到良好的绝缘保护，全新的内、外压串联组合的内压波纹管4和外压波纹管5布置型式，使得内压波纹管4的承压能力得到充分提高，从而彻底消除了内压柱失稳对波纹管波数的限制，为扩展寿命提供优良的基础，内压柱失稳是指波纹管在承受内压时，产生柱状失稳而失效的现象，跟细长杆受压失稳一样，且保护罩6两端的阻尼导向环，使内压波纹管4和外压波纹管5在断路瞬间的冲击及谐震变的可人为降低，并且由于采用了分段波纹管结构，因此，其不仅具备内压波纹管4的优点，同时在根据需求，通过减少内压波纹管4而增加外压波纹管5的波数来提高整体的轴向稳定性，并且为了断路器波纹管满足用户的使用要求，将波纹管原有的密封功能加以扩展，如采用不同的波纹参数从而实现在全行程的不同阶段适应不同速率。
内压波纹管4内部与动触头杆2之间以及外压波纹管5外部与保护罩6之间的空间内的SF6绝缘介质气体，长时间使用过程中存在损耗时，该损耗是SF6气体从密封环块14与动触头杆2的缝隙中泄露，此时可进行SF6气体的补充，SF6绝缘介质存放罐体8内部第一电磁阀18的气压感应器检测到气压低于阈值，该阈值是内压波纹管4和外压波纹管5展开以及收缩时气压的变化量，此时第一电磁阀18开启，SF6绝缘介质存放罐体8内部的SF6气体通过连接管16和连接通道15进入内压波纹管4内部与动触头杆2之间以及外压波纹管5与保护罩6之间的空间内，进行填充，并在一段时间后第一电磁阀18闭合。
同时在长时间使用时，若真空灭弧室1内的真空度降低到需要更换真空灭弧室时，可临时对真空灭弧室1内进行SF6气体的填充，进行一段时间的安全保护，SF6具有良好的电器绝缘性能及优异的灭弧性能，为之后更换提供时间，因为真空压力低于正常大气压，通过第二电磁阀19的气压感应器检测到真空灭弧室1内部压力变化并且气压高于阈值，第二电磁阀19开启，SF6绝缘介质存放罐体8内部的SF6气体填充进入真空灭弧室1内，使得真空室内得到一段时间保护，进一步提供可靠保证，同时气压感应器将信号传递到外部进行提醒。
在正常使用时，上冷却筒9和下冷却筒10内壁与真空灭弧室1侧壁贴合，上内腔20和下内腔23内部填充的冷却油可实现高效导热降温效果，同时上内腔20的开口内的第一橡胶圈24和第二橡胶圈25以及冷却油与动触头杆2侧面直接接触，能够实现液封的效果，冷却液绝缘不导电，可减少或者确保SF6绝缘介质不会从密封环块14与动触头杆2的缝隙中泄露。
同时在设置上冷却筒9和下冷却筒10时，注入的冷却油将若干缓冲囊26撑开，在上冷却筒和下冷却筒装入外部的绝缘筒内部时，若干撑开的缓冲囊26可与外部的绝缘筒侧壁贴合，此时冷却油能够起到良好导热和降温的效果，且若干缓冲囊26还能够起到降低震动的效果，实现高效的保护作用。
在安装或者拆卸上冷却筒9时，直管22方便注入冷却油和抽取冷却油，使得冷却油不会出现大量漏出的情况，同时在生产时，设置真空灭弧室1时，可开启第二电磁阀19，通过注气头17进行真空灭弧室1内部的抽真空，之后关闭第二电磁阀19，通过注气头17对SF6绝缘介质存放罐体8充入高压的SF6气体，连带开启第一电磁阀18，对内压波纹管4内部与动触头杆2之间以及外压波纹管5外部与保护罩6之间的空间内的充入SF6气体，之后闭合第一电磁阀18，将SF6绝缘介质存放罐体8加压充满SF6气体。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种多用途超高压断路器复合波纹管组件，包括真空灭弧室(1)，其特征在于，所述真空灭弧室(1)两端分别设有动触头杆(2)和静触头杆(3)，真空灭弧室(1)内部设有内压波纹管(4)和外压波纹管(5)，且内压波纹管(4)和外压波纹管(5)均套设在动触头杆(2)上，内压波纹管(4)和外压波纹管(5)之间通过保护罩(6)串联，内压波纹管(4)上端与真空灭弧室(1)内部端面焊接固定，且内压波纹管(4)下端与保护罩(6)上端焊接固定，外压波纹管(5)上端与通过波纹管连接环(7)固定在动触头杆(2)上，外压波纹管(5)下端与保护罩(6)下端固定连接，保护罩(6)下端与动触头杆(2)侧壁贴合，保护罩(6)上端与动触头杆(2)侧壁存在缝隙；
所述真空灭弧室(1)外部一端固定有SF6绝缘介质存放罐体(8)，且SF6绝缘介质存放罐体(8)与内压波纹管(4)位置对应，真空灭弧室(1)外部匹配有上冷却筒(9)和下冷却筒(10)。
2.根据权利要求1所述的一种多用途超高压断路器复合波纹管组件，其特征在于，所述真空灭弧室(1)的两端为焊接外壳，真空灭弧室(1)的中部为陶瓷外壳。
3.根据权利要求1所述的一种多用途超高压断路器复合波纹管组件，其特征在于，所述动触头杆(2)与静触头杆(3)对应的一端固定有动触头(11)，且静触头杆(3)与动触头杆(2)对应的一端固定有静触头(12)，真空灭弧室(1)内部固定有屏蔽罩(13)，屏蔽罩(13)套设在动触头(11)和静触头(12)外侧，且屏蔽罩(13)一端套设在保护罩(6)外侧并与保护罩(6)滑动接触。
4.根据权利要求1所述的一种多用途超高压断路器复合波纹管组件，其特征在于，所述内压波纹管(4)的内部空间与外压波纹管(5)的外部空间连通，且空间内填充有SF6绝缘介质。
5.根据权利要求1所述的一种多用途超高压断路器复合波纹管组件，其特征在于，所述真空灭弧室(1)端面固定有密封环块(14)，且动触头杆(2)滑动穿过密封环块(14)内，密封环块(14)下端设有与内压波纹管(4)对应的空隙，且空隙与内压波纹管(4)的内部空间连通，密封环块(14)内部设有连接通道(15)，且连接通道(15)一端固定有连接管(16)，连接通道另一端与密封环块(14)下端的空隙连通。
6.根据权利要求1所述的一种多用途超高压断路器复合波纹管组件，其特征在于，所述SF6绝缘介质存放罐体(8)呈环状，且SF6绝缘介质存放罐体(8)环绕设置在动触头杆(2)侧边，SF6绝缘介质存放罐体(8)上侧设有注气头(17)。
7.根据权利要求5所述的一种多用途超高压断路器复合波纹管组件，其特征在于，所述SF6绝缘介质存放罐体(8)内部固定有第一电磁阀(18),且第一电磁阀(18)与连接管(16)连接，SF6绝缘介质存放罐体(8)底部固定有第二电磁阀(19)，且第二电磁阀(19)与真空灭弧室(1)内部连通，SF6绝缘介质存放罐体(8)内部设有与第一电磁阀(18)和第二电磁阀(19)匹配的独立电源，且第一电磁阀(18)和第二电磁阀(19)均设有气压感应器。
8.根据权利要求5所述的一种多用途超高压断路器复合波纹管组件，其特征在于，所述上冷却筒(9)和下冷却筒(10)分别套设在真空灭弧室(1)两端，且上冷却筒(9)和下冷却筒(10)内壁与真空灭弧室(1)侧壁贴合，上冷却筒(9)和下冷却筒(10)的端面之间卡接匹配，上冷却筒(9)和下冷却筒(10)内部分别设有上内腔(20)和下内腔(23)，且上内腔(20)和下内腔(23)内部均填充有冷却油，上内腔(20)上端设有与动触头杆(2)侧边对应的开口，且开口的上下端分别固定有第一橡胶圈(24)和第二橡胶圈(25),第二橡胶圈(25)与密封环块(14)上侧位置对应。
9.根据权利要求8所述的一种多用途超高压断路器复合波纹管组件，其特征在于，所述上冷却筒(9)和下冷却筒(10)侧边均设有注油口(21)，且注油口(21)螺纹连接有螺纹帽，上内腔(20)内部竖直固定有直管(22)，直管(22)上端与对应的注油口(21)连接，直管(22)下端与上冷却筒(9)的底部连接，且直管(22)的底部侧壁设有若干通孔。
10.根据权利要求9所述的一种多用途超高压断路器复合波纹管组件，其特征在于，所述上冷却筒(9)和下冷却筒(10)侧边均环绕设有若干缓冲囊(26)，若干缓冲囊(26)分别与上内腔(20)和下内腔(23)内部连通，缓冲囊(26)侧面呈多层波纹状。
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