CN117038385A - 一种带有非分流支撑结构的触头及其应用的真空灭弧室 - Google Patents
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Abstract
一种带有非分流支撑结构的触头及其应用的真空灭弧室，该带有非分流支撑结构的触头包括静端触头组合结构和动端触头组合结构；静端触头组合结构的静端不锈钢支撑结构的一侧端面与静端励磁触头座内侧底部不焊接，动端触头组合结构的动端不锈钢支撑结构的一侧端面与动端励磁触头座内侧底部不焊接；静端不锈钢支撑结构和动端不锈钢支撑结构一侧的非焊接面带有一层不导电薄膜，非焊接及不导电薄膜使得静端不锈钢支撑结构和动端不锈钢支撑结构成为非分流支撑结构；本发明保障了不锈钢支撑结构对触头片的支撑功能以及分闸过程中对触头片的拉力作用，避免大量的电流分流，提高触头的励磁能力。
Description
技术领域
本发明属于大电流真空断路器技术领域，具体涉及一种带有非分流支撑结构的触头及其应用的真空灭弧室。
背景技术
随着电力系统的快速发展，真空断路器具有绝缘性能优良、开断能力强的特点，且不会产生环境污染、使用寿命长，适合频繁操作和快速开断等特点，得到了广泛应用。真空断路器以及相关的真空开断技术设备在整个电力系统中的应用也得以快速的发展。
真空灭弧室的短路电流开断能力和额定导通电流能力是设计的核心问题之一。采用纵向磁场电弧控制技术的真空灭弧室中，在触头拉开的过程中纵向磁场是电流流经触头产生的，因此触头的设计对纵向磁场分布有密切影响。高电压等级单断口真空灭弧室触头中，不锈钢支撑结构是关键零部件之一，主要起的作用包括两个方面；一是对触头片的支撑作用，即在触头合闸状态下或者合闸过程中，承受触头的合闸保持力和合闸碰撞力；二是对触头片的拉力作用，即在分闸过程中，使得发生轻微熔焊的触头片分离，并且防止线圈变形。
然而为了实现真空断路器触头对于不锈钢支撑结构既有支撑功能的需求且需要在分闸过程中对触头片有拉力作用，以及为了避免开断电流大量被分流到不锈钢支撑结构上，导致流经励磁触头座的电流大大减小，影响触头的励磁能力，便不能在不锈钢支撑结构的两端直接进行焊接。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种带有非分流支撑结构的触头及其应用的真空灭弧室，对触头的不锈钢支撑进行重新设计，使其既满足支撑和拉动的功能，又不发生显著的电流分流，提高了高电压触头的励磁能力。
为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：
一种带有非分流支撑结构的触头，包括静端触头组合结构201和动端触头组合结构202，所述静端触头组合结构201包括静端导电杆101、静端励磁触头座102、静端不锈钢支撑结构104、静端不锈钢支撑结构固定环103和静端触头片105；
所述静端励磁触头座102外侧端面中间端面与静端导电杆101焊接；所述静端励磁触头座102环形端面与静端触头片105背面焊接；所述静端不锈钢支撑结构104同轴置于静端励磁触头座102内部，静端不锈钢支撑结构104一侧端面与静端触头片105背面焊接，另一侧端面与静端励磁触头座102内侧底部不焊接；所述静端不锈钢支撑结构固定环103同轴置于静端励磁触头座102内部，静端不锈钢支撑结构固定环103一侧端面与静端励磁触头座102内侧底部平面焊接；静端不锈钢支撑结构104一侧不焊接的端部同轴置于静端不锈钢支撑结构固定环103开孔内部，通过结构配合，实现静端不锈钢支撑结构固定环103对于静端不锈钢支撑结构104的固定；
所述动端触头组合结构202包括动端导电杆110，动端励磁触头座109，动端不锈钢支撑结构107，动端不锈钢支撑结构固定环108和动端触头片106；
所述动端励磁触头座109外侧端面中间端面与动端导电杆110焊接；所述动端励磁触头座109环形端面与动端触头片106背面焊接；所述动端不锈钢支撑结构107同轴置于动端励磁触头座109内部，动端不锈钢支撑结构107一侧端面与动端触头片106背面焊接，另一侧端面与动端励磁触头座109内侧底部不焊接；所述动端不锈钢支撑结构固定环108同轴置于动端励磁触头座109内部，动端不锈钢支撑结构固定环108一侧端面与动端励磁触头座109内侧底部平面焊接；动端不锈钢支撑结构107一侧不焊接的端部同轴置于动端不锈钢支撑结构固定环108开孔内部，通过结构配合，实现动端不锈钢支撑结构固定环108对于动端不锈钢支撑结构107的固定；
所述静端不锈钢支撑结构104和动端不锈钢支撑结构107一侧的非焊接面带有一层不导电薄膜，非焊接及不导电薄膜使得静端不锈钢支撑结构104和动端不锈钢支撑结构107成为非分流支撑结构。
所述静端不锈钢支撑结构104端部与静端不锈钢支撑结构固定环103相配合方式包括两种：第一种：所述静端不锈钢支撑结构104同轴置于静端不锈钢支撑结构固定环103内部，静端不锈钢支撑结构104靠近静端励磁触头座102内侧底部的端部直径大于静端不锈钢支撑结构固定环103开孔直径，实现静端不锈钢支撑结构固定环103对于静端不锈钢支撑结构104的固定，两者的接触面不焊接；
第二种：所述静端不锈钢支撑结构104靠近静端励磁触头座102内侧底部的一端带有螺纹，与静端不锈钢支撑结构固定环103内侧的螺纹通过配合实现固定；
所述动端不锈钢支撑结构107端部与动端不锈钢支撑结构固定环108相配合方式包括两种：第一种：所述动端不锈钢支撑结构107同轴置于动端不锈钢支撑结构固定环108内部，动端不锈钢支撑结构107靠近动端励磁触头座109内侧底部的端部直径大于动端不锈钢支撑结构固定环108开孔直径，实现动端不锈钢支撑结构固定环108对于动端不锈钢支撑结构107的固定，两者的接触面不焊接；
第二种：所述动端不锈钢支撑结构107靠近动端励磁触头座109内侧底部的一端带有螺纹，与动端不锈钢支撑结构固定环108内侧的螺纹通过配合实现固定。
优选的，所述静端励磁触头座102和动端励磁触头座109为线圈式励磁触头座或者杯状开槽励磁触头座。
优选的，所述静端不锈钢支撑结构104和动端不锈钢支撑结构107一侧的非焊接面带有的一层不导电薄膜的形成处理工艺为烧蚀、酸蚀或黑化。
优选的，所述静端不锈钢支撑结构104和动端不锈钢支撑结构107设计为中部镂空的工字结构，静端不锈钢支撑结构104靠近静端励磁触头座102一侧的圆环半径小于靠近静端触头片105一侧的圆环半径，动端不锈钢支撑结构107靠近动端励磁触头座109一侧的圆环半径小于靠近动端触头片106一侧的圆环半径。
优选的，静端不锈钢支撑固定环103和动端不锈钢支撑固定环108设计为完整圆环或者两个180°的半圆环或者n个均分360°的对称环，n大于等于3，小于等于10。
一种真空灭弧室，包括所述的带有非分流支撑结构的触头、静端端部屏蔽罩122、中央主屏蔽罩124、动端端部屏蔽罩126，与静端端部屏蔽罩122相焊接的静端端部盖板121，与静端端部盖板121相焊接的静端瓷壳123，与动端端部屏蔽罩126相焊接的动端端部盖板127，与动端端部盖板127相焊接的动端瓷壳125。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1)高电压真空灭弧室中不锈钢支撑的体积和接触面积大幅增加，那么当不锈钢支撑两端都进行焊接之后，其对于电流的分流效应就很显著了，会极大影响触头的励磁能力。因此本发明对于触头的不锈钢支撑进行重新设计，设计静端不锈钢支撑结构与静端励磁触头座不焊接，动端不锈钢支撑结构与动端励磁触头座不焊接，使其既满足支撑和拉动的功能，又不发生显著的电流分流。
2)为了对新设计的不锈钢支撑起到固定与力的作用，设计了两种结构，一种是不锈钢支撑结构靠近励磁触头座内侧底部的端部直径大于不锈钢支撑结构固定环开孔直径，实现不锈钢支撑结构固定环对于不锈钢支撑结构的固定；另一种是不锈钢支撑结构靠近励磁触头座内侧底部的一端带有螺纹，与不锈钢支撑结构固定环内侧的螺纹通过配合实现固定；不锈钢支撑结构与不锈钢支撑结构固定环组合结构既不导电分流，且能提供合闸支撑与分闸拉力。
3)对静端不锈钢支撑结构和动端不锈钢支撑结构的非焊接面进行烧蚀、酸蚀、黑化等表面工艺处理，在表面产生一层不导通电流的薄膜，不能发生分流，提高触头的励磁能力。
附图说明
图1(a)是本发明带有非分流支撑结构的线圈式励磁触头结构示意图，图1(b)和图1(c)分别是两种配合方式下直径配合以及螺纹配合的带有非分流支撑结构的线圈式励磁触头结构的剖面图。
图2(a)和图2(b)分别是本发明的励磁触头座为杯状开槽励磁触头时的侧视图和剖视图。
图3(a)和图3(b)分别是本发明的直径配合方式下静端不锈钢支撑结构剖视图和侧视图，图3(c)和图3(d)分别本发明的直径配合方式下动端不锈钢支撑结构剖视图和侧视图，图3(e)和图3(f)分别本发明的螺纹配合方式下静端不锈钢支撑结构剖视图和侧视图，图3(g)和图3(h)分别本发明的螺纹配合方式下动端不锈钢支撑结构剖视图和侧视图。
图4(a)和图4(b)分别是本发明的直径配合方式下静端不锈钢支撑结构固定环剖视图和侧视图，图4(c)和图4(d)分别本发明的直径配合方式下动端不锈钢支撑结构固定环剖视图和侧视图，图4(e)和图4(f)分别本发明的螺纹配合方式下静端不锈钢支撑结构固定环剖视图和侧视图，图4(g)和图4(h)分别本发明的螺纹配合方式下动端不锈钢支撑结构固定环剖视图和侧视图。
图5(a)和图5(c)分别是本发明的直径配合和螺纹配合方式下静端不锈钢支撑结构、静端不锈钢支撑结构固定环、静端触头励磁结构、静端触头片，四个零件之间的配合体剖面图，图5(b)和图5(d)分别是本发明的直径配合和螺纹配合方式下动端不锈钢支撑结构、动端不锈钢支撑结构固定环、动端触头励磁结构、动端触头片，四个零件之间的配合体剖面图。图6(a)和图6(b)分别是是本发明的两种配合方式下直径配合以及螺纹配合的不锈钢支撑结构、固定环、触头励磁结构、触头片，四个零件之间的焊接工艺示意图。图7是应用带有非分流支撑结构触头的真空灭弧室的平面示意图。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步的详细描述。
如图1(a)所示，本发明一种带有非分流支撑结构的触头结构，包括静端触头组合结构201和动端触头组合结构202两部分；如图1(b)和图1(c)所示，两种配合方式下带有非分流支撑结构的触头结构配合零件一致，仅存在部分结构差异，静端触头组合结构201包括静端导电杆101、静端励磁触头座102、静端不锈钢支撑结构104、静端不锈钢支撑结构固定环103和静端触头片105；动端触头组合结构202包括动端导电杆110、动端励磁触头座109、动端不锈钢支撑结构107、动端不锈钢支撑结构固定环108和动端触头片106。
如图2(a)、图2(b)所示是本发明的励磁触头座为杯状开槽励磁触头座时的侧视图和剖视图，本发明所述的带有非分流支撑结构的触头其静端励磁触头座102和动端励磁触头座109不仅局限于线圈式励磁触头座，也可为杯状开槽励磁触头座。
如图3(a)、图3(b)、图3(c)和图3(d)所示，在直径配合方式下，静端不锈钢支撑结构104和动端不锈钢支撑结构107设计为中部镂空的工字结构，静端不锈钢支撑结构104靠近静端励磁触头座102一侧的圆环半径小于靠近静端触头片105一侧的圆环半径，动端不锈钢支撑结构107靠近动端励磁触头座109一侧的圆环半径小于靠近动端触头片106一侧的圆环半径；如图3(e)、图3(f)、图3(g)和图3(h)所示，在螺纹配合方式下，静端不锈钢支撑结构104靠近静端励磁触头座102内侧底部的一端和动端不锈钢支撑结构107靠近动端励磁触头座109内侧底部的一端带有螺纹，可与相应不锈钢支撑结构固定环螺纹刚性连接。
如图4(a)、图4(b)、图4(c)和图4(d)所示，在直径配合方式下，所述静端不锈钢支撑固定环103和动端不锈钢支撑固定环108设计为两个180°的半圆环或者n个均分360°的对称环，n大于等于3，小于等于10；如图4(e)、图4(f)、图4(g)和图4(h)所示，在螺纹配合方式下，静端不锈钢支撑结构固定环103和动端不锈钢支撑结构固定环108内部带有螺纹，与静端不锈钢支撑结构固定环103和动端不锈钢支撑结构固定环108内侧的螺纹通过配合实现固定。
如图5(a)与图6(a)和图5(c)与图6(b)所示，静端励磁触头座102环形端面与静端触头片105背面焊接；静端不锈钢支撑结构104同轴置于静端励磁触头座102内部，静端不锈钢支撑结构104一侧端面与静端触头片105背面焊接，另一侧与静端励磁触头座102内侧底部不焊接；静端不锈钢支撑结构固定环103同轴置于静端励磁触头座102内部，静端不锈钢支撑结构固定环103一侧端面与静端励磁触头座102内侧底部平面焊接；
在图5(a)与图6(a)的直径配合方式下，静端不锈钢支撑结构104同轴置于静端不锈钢支撑结构固定环103内部，静端不锈钢支撑结构104靠近静端励磁触头座102内侧底部的端部直径大于静端不锈钢支撑结构固定环103开孔直径，实现静端不锈钢支撑结构固定环103对于静端不锈钢支撑结构104的固定，两者的接触面不焊接；在图5(c)与图6(b)的螺纹配合方式下，静端不锈钢支撑结构104靠近静端励磁触头座102内侧底部的一端带有螺纹，与静端不锈钢支撑结构固定环103内侧的螺纹通过配合实现固定；
如图5(b)与图6(a)和图5(d)与图6(b)所示，动端励磁触头座109环形端面与动端触头片106背面焊接；动端不锈钢支撑结构107同轴置于动端励磁触头座109内部，动端不锈钢支撑结构107一侧端面与动端触头片106背面焊接，另一侧端面与动端励磁触头座109内侧底部不焊接；动端不锈钢支撑结构固定环108同轴置于动端励磁触头座109内部，动端不锈钢支撑结构固定环108一侧端面与动端励磁触头座109内侧底部平面焊接；
在图5(b)与图6(a)的直径配合方式下，动端不锈钢支撑结构107同轴置于动端不锈钢支撑结构固定环108内部，动端不锈钢支撑结构107靠近动端励磁触头座109内侧底部的端部直径大于动端不锈钢支撑结构固定环108开孔直径，实现动端不锈钢支撑结构固定环108对于动端不锈钢支撑结构107的固定，两者的接触面不焊接；在图5(d)与图6(b)的螺纹配合方式下，动端不锈钢支撑结构107靠近动端励磁触头座109内侧底部的一端带有螺纹，与动端不锈钢支撑结构固定环108内侧的螺纹通过配合实现固定。
图7是本发明的应用带有非分流支撑结构触头的真空灭弧室的平面示意图。如图7所示，真空灭弧室从上至下依次是灭弧室静端盖板121、静端触头组合结构201、动端触头组合结构202、灭弧室动端盖板127以及灭弧室静端瓷壳123、灭弧室动端瓷壳125和灭弧室内部从上至下分布的静端端部屏蔽罩122、中央主屏蔽罩124、动端端部屏蔽罩126。静端触头组合结构201包括静端导电杆101以及连接在其一侧端部的静端励磁触头座102，静端励磁触头座102一侧环形柱端部同轴连接静端触头片105，且内部放有静端不锈钢支撑结构104，靠近静端励磁触头座102中心平面处的静端不锈钢支撑结构104外侧放有静端不锈钢支撑结构固定环103，静端导电杆101焊接于静端盖板121上并从中央穿过。动端触头组合结构202包括动端导电杆110以及连接在其一侧端部的动端励磁触头座109，动端励磁触头座109一侧环形柱端部同轴连接动端触头片106，且内部放有动端不锈钢支撑结构107，靠近动端励磁触头座109中心平面处的动端不锈钢支撑结构107外侧放有动端不锈钢支撑结构固定环108，动端导电杆110焊接于动端盖板127上并从中央穿过。
本发明不局限于上述优选实施方式，本领域的技术人员可以根据本发明的教导对本发明的带有非分流支撑结构的触头及其应用的真空灭弧室做出修改和变化。所有这些修改和变化均应落在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种带有非分流支撑结构的触头，包括静端触头组合结构(201)和动端触头组合结构(202)，其特征在于：
所述静端触头组合结构(201)包括静端导电杆(101)、静端励磁触头座(102)、静端不锈钢支撑结构(104)、静端不锈钢支撑结构固定环(103)和静端触头片(105)；
所述静端励磁触头座(102)外侧端面中间端面与静端导电杆(101)焊接；所述静端励磁触头座(102)环形端面与静端触头片(105)背面焊接；所述静端不锈钢支撑结构(104)同轴置于静端励磁触头座(102)内部，静端不锈钢支撑结构(104)一侧端面与静端触头片(105)背面焊接，另一侧端面与静端励磁触头座(102)内侧底部不焊接；所述静端不锈钢支撑结构固定环(103)同轴置于静端励磁触头座(102)内部，静端不锈钢支撑结构固定环(103)一侧端面与静端励磁触头座(102)内侧底部平面焊接；静端不锈钢支撑结构(104)一侧不焊接的端部同轴置于静端不锈钢支撑结构固定环(103)开孔内部，通过结构配合，实现静端不锈钢支撑结构固定环(103)对于静端不锈钢支撑结构(104)的固定；
所述动端触头组合结构(202)包括动端导电杆(110)，动端励磁触头座(109)，动端不锈钢支撑结构(107)，动端不锈钢支撑结构固定环(108)和动端触头片(106)；
所述动端励磁触头座(109)外侧端面中间端面与动端导电杆(110)焊接；所述动端励磁触头座(109)环形端面与动端触头片(106)背面焊接；所述动端不锈钢支撑结构(107)同轴置于动端励磁触头座(109)内部，动端不锈钢支撑结构(107)一侧端面与动端触头片(106)背面焊接，另一侧端面与动端励磁触头座(109)内侧底部不焊接；所述动端不锈钢支撑结构固定环(108)同轴置于动端励磁触头座(109)内部，动端不锈钢支撑结构固定环(108)一侧端面与动端励磁触头座(109)内侧底部平面焊接；动端不锈钢支撑结构(107)一侧不焊接的端部同轴置于动端不锈钢支撑结构固定环(108)开孔内部，通过结构配合，实现动端不锈钢支撑结构固定环(108)对于动端不锈钢支撑结构(107)的固定；
所述静端不锈钢支撑结构(104)和动端不锈钢支撑结构(107)一侧的非焊接面带有一层不导电薄膜，非焊接及不导电薄膜使得静端不锈钢支撑结构(104)和动端不锈钢支撑结构(107)成为非分流支撑结构。
2.根据权利要求1所述的一种带有非分流支撑结构的触头，其特征在于：所述静端不锈钢支撑结构(104)端部与静端不锈钢支撑结构固定环(103)相配合方式包括两种：第一种：所述静端不锈钢支撑结构(104)同轴置于静端不锈钢支撑结构固定环(103)内部，静端不锈钢支撑结构(104)靠近静端励磁触头座(102)内侧底部的端部直径大于静端不锈钢支撑结构固定环(103)开孔直径，实现静端不锈钢支撑结构固定环(103)对于静端不锈钢支撑结构(104)的固定，两者的接触面不焊接；
第二种：所述静端不锈钢支撑结构(104)靠近静端励磁触头座(102)内侧底部的一端带有螺纹，与静端不锈钢支撑结构固定环(103)内侧的螺纹通过配合实现固定；
所述动端不锈钢支撑结构(107)端部与动端不锈钢支撑结构固定环(108)相配合方式包括两种：第一种：所述动端不锈钢支撑结构(107)同轴置于动端不锈钢支撑结构固定环(108)内部，动端不锈钢支撑结构(107)靠近动端励磁触头座(109)内侧底部的端部直径大于动端不锈钢支撑结构固定环(108)开孔直径，实现动端不锈钢支撑结构固定环(108)对于动端不锈钢支撑结构(107)的固定，两者的接触面不焊接；
第二种：所述动端不锈钢支撑结构(107)靠近动端励磁触头座(109)内侧底部的一端带有螺纹，与动端不锈钢支撑结构固定环(108)内侧的螺纹通过配合实现固定。
3.根据权利要求1所述的一种带有非分流支撑结构的触头，其特征在于：所述静端励磁触头座(102)和动端励磁触头座(109)为线圈式励磁触头座或者杯状开槽励磁触头座。
4.根据权利要求1所述的一种带有非分流支撑结构的触头，其特征在于：所述静端不锈钢支撑结构(104)和动端不锈钢支撑结构(107)一侧的非焊接面带有的一层不导电薄膜的形成处理工艺为烧蚀、酸蚀或黑化。
5.根据权利要求1所述的一种带有非分流支撑结构的触头，其特征在于：所述静端不锈钢支撑结构(104)和动端不锈钢支撑结构(107)设计为中部镂空的工字结构，静端不锈钢支撑结构(104)靠近静端励磁触头座(102)一侧的圆环半径小于靠近静端触头片(105)一侧的圆环半径，动端不锈钢支撑结构(107)靠近动端励磁触头座(109)一侧的圆环半径小于靠近动端触头片(106)一侧的圆环半径。
6.根据权利要求1所述的一种带有非分流支撑结构的触头，其特征在于：静端不锈钢支撑固定环(103)和动端不锈钢支撑固定环(108)设计为完整圆环或者两个180°的半圆环或者n个均分360°的对称环，n大于等于3，小于等于10。
7.一种真空灭弧室，其特征在于：所述真空灭弧室包括权利要求1-6任一项所述的带有非分流支撑结构的触头、静端端部屏蔽罩(122)、中央主屏蔽罩(124)、动端端部屏蔽罩(126)，与静端端部屏蔽罩(122)相焊接的静端端部盖板(121)，与静端端部盖板(121)相焊接的静端瓷壳(123)，与动端端部屏蔽罩(126)相焊接的动端端部盖板(127)，与动端端部盖板(127)相焊接的动端瓷壳(125)。
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