CN117316732A - 一种直流断路器设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及断路器技术领域，公开了一种直流断路器设备，包括壳体、输入端、输出端、软连接部、锁扣、动触头、静触头、灭弧室、电磁线圈组件、动引弧片和静引弧片，输入端和输出端分设于壳体的两端，输入端和输出端与接线端串联，软连接部均连接在输入端与输出端远离接线端的一侧，其中输入端通过软连接部与电磁线圈组件相连接。本发明中静引弧片采用加长的方式，引弧深度直达灭弧室轴向根部，确保引弧趋势充分，使电弧顺利进入灭弧室，动触头前端采用尖角，带动电弧按照锐角方式，电弧进入动引弧板，并顺着动引弧片采用引弧距离最短的平面直通设计，加速电弧顺利快速进入灭弧室，减少电弧进入灭弧室过程的时长，使触头无法快速温升。

Description

一种直流断路器设备

技术领域

本发明涉及断路器领域，更具体地说，它涉及一种直流断路器设备。

背景技术

断路器是指能够关合、承载和开断正常或异常回路条件下的电流的开关装置，断路器一般由触头系统、灭弧系统、操作机构、脱扣器、外壳等构成。

在触头接通或分离时，触头间会产生电弧，电弧是电流流过触头间气体产生的，只要有电弧存在，电路就没有断开，由于电弧把空气击穿成离子态，高温会导致电弧通过的电流增大，产生更高的温度，直至把触头烧氧化。

直流系统不存在自然过零点，导致直流断路器灭弧就要困难许多，因此直流断路器需要专门的吹弧线圈或者使用永磁体吹弧技术，强制直流电弧进入灭弧室，使电弧被切割、拉长，弧电压升高并迅速冷却，加速电弧的熄灭。

在断路器中，电弧引入灭弧室的过程中，通过吹弧拉长电弧加强带电粒子的复合和扩散，同时把弧隙中的带电粒子吹散，迅速恢复介质的绝缘强度，在电弧拉长过程中，电弧始终处于两触头之间，使触头温升迅速，造成触头所连接杆体的刚性失效，造成触头之间的结合稳定性受到影响。

发明内容

本发明提供一种直流断路器设备，解决相关技术中在电弧拉长过程中，电弧始终处于两触头之间，使触头温升迅速，触头的结合稳定性受影响的技术问题。

本发明提供了一种直流断路器设备，包括壳体、输入端、输出端、软连接部、锁扣、动触头、静触头、灭弧室、电磁线圈组件、动引弧片和静引弧片，输入端和输出端分设于壳体的两端，输入端和输出端与接线端串联，软连接部均连接在输入端与输出端远离接线端的一侧，其中输入端通过软连接部与电磁线圈组件相连接，锁扣通过轴连接在壳体内，锁扣的顶端连接有手柄，输出端通过软连接部与锁扣所连接的脱扣拉杆相连接，静引弧片设于灭弧室的顶侧，动引弧片设于灭弧室的底侧，静触头设于灭弧室的上方，锁扣的底端延伸有导磁片，动触头设于导磁片的末端，当锁扣通过手柄扳动，绕着锁扣所连接的轴转动时，动触头向着静触头上结合/分离，使输入端和输出端之间连通/断开；

动触头、静触头的端部均为尖端，且动触头和静触头分别与动引弧片和静引弧片之间的引弧方向均为锐角；

动引弧片和静引弧片的两侧分别设有隔弧壁座和隔弧壁盖，隔弧壁座和隔弧壁盖之间围合有引弧腔，引弧腔的端口连通至灭弧室，引弧腔的腔型为喇叭状；

当静触头和动触头之间结合/分离时，静触头和动触头之间产生的电弧被拉断，部分电弧被引入灭弧室内，另一部分电弧通过动触头引入位于动引弧片上，动引弧片的末端延伸至输出端。

进一步地，锁扣与壳体的连接轴上套设有锁扣弹簧，手柄通过轴连接在壳体内，手柄的端部与锁扣的端部之间设有U型连杆，手柄与壳体的连接轴上套设有手柄弹簧。

进一步地，在壳体的两侧均设有极间短接排，两个极间短接排的末端分别插设于输入端和输出端内。

进一步地，壳体内靠近脱扣拉杆的一侧设有拉簧轴，拉簧轴与锁扣之间设有主弹簧。

进一步地，锁扣的顶端设有指示件，指示件的指示端延伸至壳体上。

进一步地，壳体靠近输出端的一侧上设有双金属片，双金属片的底端连接有涡簧，双金属片中其中一个金属片连接至脱扣拉杆上。

进一步地，壳体靠近输出端的一侧设有调节螺丝，调节螺丝的末端抵靠连接在双金属片上。

进一步地，壳体的底端设有基座，基座的底侧内壁设有卡板。

进一步地，输入端的底侧设有挡弧板，挡弧板设于灭弧室的末端上。

进一步地，电磁线圈组件包括电磁线圈和铁芯套，电磁线圈套设于铁芯套上，铁芯套的末端与锁扣的外壁相连接。

本发明的有益效果在于：本断路器中的静触头与动触头的接触端均采用锐角的设计，有利于电弧引向静引弧片和动引弧片移动，且静引弧片采用了加长的方式，引弧深度直达灭弧室轴向根部，确保引弧趋势充分，使电弧顺利进入灭弧室，动触头前端采用尖角，带动电弧按照锐角方式，电弧进入动引弧板，并顺着动引弧片采用引弧距离最短的平面直通设计，加速电弧顺利快速进入灭弧室，减少电弧进入灭弧室过程的时长，采用动引弧片和引弧连接片配合的结构，动触头分闸后与此结构快速紧密贴合，动触头带动一部分电弧会通过动引弧片后端，通向出线端子得以瞬间释放和熄灭，确保触头和其所连接的杆件的温升较低；

同时引弧腔采用喇叭口式窄缝通道结构，引弧腔壁使用产气材料制成的隔弧壁，在高电压大电流作用环境下，产生气体加速吹弧，喇叭口和窄缝的结构，可以引导电弧气吹的方向，缩短电弧的熄灭的时长，使触头结合保持稳定水平。

附图说明

图1是本发明提出的一种直流断路器设备的结构示意图；

图2是本发明的图1在开闸状态下的竖截面的结构示意图；

图3是本发明的图1在合闸状态下的竖截面的结构示意图；

图4是本发明的图2中去除壳体的结构示意图；

图5是本发明的图4的主视图；

图6是本发明的图1的主视图；

图7是本发明的图1中极间短接排的结构示意图；

图8是本发明的图7的侧视图。

图中：1、挡弧板；2、灭弧室；3、输入接线柱；4、壳体；5、电磁线圈组件；6、铁芯套；7、手柄弹簧；8、锁扣；9、手柄；10、U型连杆；11、指示件；12、锁扣弹簧；13、长主轴；14、主弹簧；15、拉簧轴；16、脱扣拉杆；17、导磁片；18、引弧腔；19、隔弧壁座；20、涡簧；21、调节螺丝；22、隔弧壁盖；23、基座；24、铆钉；25、卡板；26、第一软连接；27、第二软连接；28、动引弧片；29、静引弧片；30、双金属片；31、输出接线柱；32、极间短接排；321、短接排A；322、短接排B；323、短接排C；32a、绝缘热缩管；32b、短接片；33、动触头；34、静触头。

具体实施方式

现在将参考示例实施方式讨论本文描述的主题。应该理解，讨论这些实施方式只是为了使得本领域技术人员能够更好地理解从而实现本文描述的主题，可以在不脱离本说明书内容的保护范围的情况下，对所讨论的元素的功能和排列进行改变。各个示例可以根据需要，省略、替代或者添加各种过程或组件。另外，相对一些示例所描述的特征在其他例子中也可以进行组合。

参阅图1-图8所示，一种直流断路器设备，包括壳体4、输入端、输出端、软连接部、锁扣8、动触头33、静触头34、灭弧室2、电磁线圈组件5、动引弧片28和静引弧片29，输入端和输出端分设于壳体4的两端，输入端和输出端与接线端串联，软连接部均连接在输入端与输出端远离接线端的一侧，其中输入端通过软连接部与电磁线圈组件5相连接，锁扣8通过长主轴13连接在壳体4内，锁扣8的顶端连接有手柄9，输出端通过软连接部与锁扣8所连接的热脱扣组件相连接，即热脱扣组件中的脱扣拉杆16，静引弧片29设于灭弧室2的顶侧，动引弧片28设于灭弧室2的底侧，静触头34设于灭弧室2的上方，锁扣8的底端延伸有导磁片17，动触头33设于导磁片17的末端，当锁扣8通过手柄9扳动，绕着锁扣8所连接的轴转动时，动触头33向着静触头34上结合/分离，使输入端和输出端之间连通/断开；

软连接部包括但不限于第一软连接26和第二软连接27，软连接用于连接输入端、输出端和内部机构；

输入端和输出端分别设有输入接线柱3和输出接线柱31，输入接线柱3和输出接线柱31用于连接断路器的电源线；

其中壳体4为两组，两组壳体4相互对插闭合，两组壳体4之间通过铆钉24相连接；

其中电磁线圈组件5包括电磁线圈和铁芯套6，电磁线圈套设于铁芯套6上，铁芯套6的末端与锁扣8的外壁相连接，电磁线圈通过第一软连接26与输入端相连接；

动触头33、静触头34的端部均为尖端，且动触头33和静触头34分别与动引弧片28和静引弧片29之间的引弧方向均为锐角，即电弧运动与静引弧片29、动引弧板的入射角均为锐角，采用锐角设计有利于电弧引向静引弧片29和动引弧片28；

动引弧片28和静引弧片29的两侧分别设有隔弧壁座19和隔弧壁盖22，隔弧壁座19和隔弧壁盖22之间围合有引弧腔18，引弧腔18的端口连通至灭弧室2，引弧腔18的腔型为喇叭状；

采用隔弧壁座19和隔弧壁盖22构成喇叭口式窄缝通道，使用产气材料制成的隔弧壁，在高电压大电流作用环境下，产生气体加速吹弧，喇叭口和窄缝的设计，可以引导电弧气吹的方向和更优效果；

其中静引弧片29采用了加长的方式，引弧深度直达灭弧室2轴向根部，确保引弧趋势充分，使电弧顺利进入灭弧室2；

静引弧片29采用插装方式，可减少目前常用的焊接工艺的难度，与静触头34紧贴配合使用；

动触头33前段采用尖角，带动电弧按照锐角的（电弧运动与动引弧板的入射角）方式，进入动引弧板，并顺着动引弧片28采用引弧距离最短的平面直通设计，加速电弧顺利快速进入灭弧室2；

采用动引弧片28和引弧连接片配合的结构，动触头33分闸后与此结构快速紧密贴合，动触头33带动一部分电弧会通过动引弧片28后端，通向出线端子得以瞬间释放和熄灭。

当静触头34和动触头33之间结合/分离时，静触头34和动触头33之间产生的电弧被拉断，部分电弧被引入灭弧室2内，另一部分电弧通过动触头33引入位于动引弧片28上，动引弧片28的末端延伸至输出端。

其中锁扣8与壳体4的长主轴13上套设有锁扣弹簧12，手柄9通过轴连接在壳体4内，手柄9的端部与锁扣8的端部之间设有U型连杆10，手柄9与壳体4的连接轴上套设有手柄弹簧7。

在壳体4的两侧均设有极间短接排32，两个极间短接排32的末端分别插设于输入端和输出端内，如图7和图8所示，极间短接排32包括短接排A321、短接排B322和短接排C323，短接排A321、短接排B322和短接排C323的竖截面均呈V型结构，短接排A321、短接排B322和短接排C323的末端水平叠合，在短接排A321、短接排B322和短接排C323的短接片32b的末端均套设有绝缘热缩管32a。

极间短接排32采用三层分层的设计，增大散热面积。并使散热面为水平方向放置，使之与水平方向空气对流保持一致畅通，通过热辐射和空气对流而达到有效的散热，确保产品的温升较低，断路器最多可串接三个短接排；

壳体4内靠近脱扣拉杆16的一侧设有拉簧轴15，拉簧轴15与锁扣8之间设有主弹簧14。

锁扣8的顶端设有指示件11，指示件11的指示端延伸至壳体4上，壳体4的内侧壁设有指示灯，当锁扣8绕着长主轴13转动时，指示灯与指示件11的指示端相连接，切换指示灯的指示效果。

热脱扣组件的执行元件采用双金属片30，动触头33通过第二软连接27的并联分流的方式，确保大电流产品的温升较低；

双金属片30设于壳体4靠近输出端的一侧上，双金属片30的底端连接有涡簧20，双金属片30中其中一个金属片连接至脱扣拉杆16上，其中通过涡簧20增加双金属片30的复位，利用涡簧20对动引弧板所连接的引弧连接板的反力支撑，避免了引弧连接板的刚性失效，造成双金属片30的回复角度偏移，提高双金属片30的工作稳定性。

壳体4靠近输出端的一侧设有调节螺丝21，调节螺丝21的末端抵靠连接在双金属片30上，通过调节螺丝21调节双金属片30的初始位置。

输入端的底侧设有挡弧板1，挡弧板1设于灭弧室2的末端上，用于将灭弧室2内的残留电弧进行阻隔。

壳体4的底端设有基座23，基座23的底侧内壁设有卡板25，基座23通过卡板25卡设于电表箱内。

本直流断路器设备的工作原理如下：

当短路时，大电流（一般10至12倍）产生的磁场克服主弹簧14，脱扣拉杆16拉动操作机构动作，开关瞬时跳闸，跳闸是通过电磁线圈组件5作业，电磁线圈带动铁芯套6移动，使锁扣8转动，带动动触头33远离静触头34一侧移动，当过载时，电流变大，发热量加剧，双金属片30的顶端变形到一定程度推动脱扣拉杆16和锁扣8动作，当电流越大，动作时间越短；

在直流断路器的静触头34和动触头33在启闭时，会产生电弧，电弧可拉长至2m仍然继续燃烧不熄灭，故需要对断路器进行灭弧，灭弧是通过吹弧、熄弧，吹弧、熄弧主要通过冷却电弧，减弱热游离，另一方面通过吹弧拉长电弧加强带电粒子的复合和扩散，同时把弧隙中的带电粒子吹散，迅速恢复介质的绝缘强度；

其中引弧腔18采用喇叭口式窄缝通道结构，使用产气材料制成的隔弧壁座19和隔弧壁盖22，在高电压大电流作用环境下，产生气体加速吹弧，喇叭口和窄缝的设计，可以引导电弧气吹的方向和更优效果；

动触头33前端采用尖角，带动电弧按照锐角方式进入动引弧板，并顺着动引弧片28采用引弧距离最短的平面直通设计，加速电弧顺利快速进入灭弧室2；

低压断路器的动触点再结合，是靠手动操作或电动合闸的，手柄9绕着连接轴转动，拉动U型连杆10，U型连杆10拉动锁扣8，锁扣8带动导磁片17上的动触点向着静触头34闭合，在动触点闭合后，热脱扣组件将动触点锁在合闸位置上，热脱扣组件与主电路串联。

低压断路器具有多种保护功能（过载、短路等）、动作值可调、分断能力高、操作方便、安全等优点，所以被广泛应用。

上面对本实施例的实施例进行了描述，但是本实施例并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实施例的启示下，还可做出很多形式，均属于本实施例的保护之内。

Claims (10)

1.一种直流断路器设备，其特征在于，包括壳体（4）、输入端、输出端、软连接部、锁扣（8）、动触头（33）、静触头（34）、灭弧室（2）、电磁线圈组件（5）、动引弧片（28）和静引弧片（29），输入端和输出端分设于壳体（4）的两端，输入端和输出端与接线端串联，软连接部均连接在输入端与输出端远离接线端的一侧，其中输入端通过软连接部与电磁线圈组件（5）相连接，锁扣（8）通过轴连接在壳体（4）内，锁扣（8）的顶端连接有手柄（9），输出端通过软连接部与锁扣（8）所连接的脱扣拉杆（16）相连接，静引弧片（29）设于灭弧室（2）的顶侧，动引弧片（28）设于灭弧室（2）的底侧，静触头（34）设于灭弧室（2）的上方，锁扣（8）的底端延伸有导磁片（17），动触头（33）设于导磁片（17）的末端，当锁扣（8）通过手柄（9）扳动，绕着锁扣（8）所连接的轴转动时，动触头（33）向着静触头（34）上结合/分离，使输入端和输出端之间连通/断开；

动触头（33）、静触头（34）的端部均为尖端，且动触头（33）和静触头（34）分别与动引弧片（28）和静引弧片（29）之间的引弧方向均为锐角；

动引弧片（28）和静引弧片（29）的两侧分别设有隔弧壁座（19）和隔弧壁盖（22），隔弧壁座（19）和隔弧壁盖（22）之间围合有引弧腔（18），引弧腔（18）的端口连通至灭弧室（2），引弧腔（18）的腔型为喇叭状；

当静触头（34）和动触头（33）之间结合/分离时，静触头（34）和动触头（33）之间产生的电弧被拉断，部分电弧被引入灭弧室（2）内，另一部分电弧通过动触头（33）引入位于动引弧片（28）上，动引弧片（28）的末端延伸至输出端。

2.根据权利要求1所述的一种直流断路器设备，其特征在于，锁扣（8）与壳体（4）的连接轴上套设有锁扣弹簧（12），手柄（9）通过轴连接在壳体（4）内，手柄（9）的端部与锁扣（8）的端部之间设有U型连杆（10），手柄（9）与壳体（4）的连接轴上套设有手柄弹簧（7）。

3.根据权利要求2所述的一种直流断路器设备，其特征在于，在壳体（4）的两侧均设有极间短接排（32），两个极间短接排（32）的末端分别插设于输入端和输出端内。

4.根据权利要求3所述的一种直流断路器设备，其特征在于，壳体（4）内靠近脱扣拉杆（16）的一侧设有拉簧轴（15），拉簧轴（15）与锁扣（8）之间设有主弹簧（14）。

5.根据权利要求4所述的一种直流断路器设备，其特征在于，锁扣（8）的顶端设有指示件（11），指示件（11）的指示端延伸至壳体（4）上。

6.根据权利要求5所述的一种直流断路器设备，其特征在于，壳体（4）靠近输出端的一侧上设有双金属片（30），双金属片（30）的底端连接有涡簧（20），双金属片（30）中其中一个金属片连接至脱扣拉杆（16）上。

7.根据权利要求6所述的一种直流断路器设备，其特征在于，壳体（4）靠近输出端的一侧设有调节螺丝（21），调节螺丝（21）的末端抵靠连接在双金属片（30）上。

8.根据权利要求7所述的一种直流断路器设备，其特征在于，壳体（4）的底端设有基座（23），基座（23）的底侧内壁设有卡板（25）。

9.根据权利要求8所述的一种直流断路器设备，其特征在于，输入端的底侧设有挡弧板（1），挡弧板（1）设于灭弧室（2）的末端上。

10.根据权利要求9所述的一种直流断路器设备，其特征在于，电磁线圈组件（5）包括电磁线圈和铁芯套（6），电磁线圈套设于铁芯套（6）上，铁芯套（6）的末端与锁扣（8）的外壁相连接。