CN205724370U - 一种放电稳定调节的球隙开关 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种放电稳定调节的球隙开关，包括：元件安装箱、下安装板、上安装板、绝缘筒、第一电极、第二电极、风机装置、传动机构。本实用新型通过使用透明的有机玻璃筒对球隙开关的主放电间隙形成半封闭式结构，消除了主放电间隙垂直方向对放电所造成的不良影响，且不影响对放电过程的观测；有机玻璃筒同时作为第二电极的绝缘支撑可以在一定程度上减小开关的体积；通过在电机齿轮与螺杆齿轮之间加装尼龙材质的传动齿轮以减小齿轮间的咬合力；通过将传统螺杆的单轴承结构改成双轴承结构，且两轴承间具有一定的距离，这样就将螺杆由原来的单点固定式改成了两点固定式，可以大大的减小螺杆的摆动幅度。

Description

一种放电稳定调节的球隙开关

技术领域

本实用新型涉及开关技术领域，特别涉及一种放电稳定调节的球隙开关。

背景技术

新兴的电力电子开关由于其开断速度快，导通压降小，无开关噪声等优点，受到越来越广泛的应用，但是由于受到开断电压和导通电流的限制，无法应用于高电压、大电流领域，因而在高电压、大电流领域依然采用传统的球隙作为整个试验回路的主电气开关。考虑到气体放电的恢复特性对球隙开断能力的影响，现有的绝大多数球隙开关做成了方便气体流动的开放式结构。这种球隙开关结构存在以下几个问题：一是垂直于放电球间隙的侧向空气流动在球隙开关将要击穿的过程中会增大球隙开关的放电分散性，在球隙开关导通的过程中也可能会改变电弧的形状，甚至导致异常放电，从而增加放电可控的难度；二是为了防止球隙电极与周围的物体相互作用，开放式球隙开关用于产品中时需要与周围元器件保持较大的安全距离，从而影响到产品总体积的大小，降低了产品的便携性，即可移动性。此外，由于球隙开关实现对不同电压的导通与关断时，需要调节球间隙的距离，而目前较多采用的是固定上球，利用传动机构带动下球移动，从而实现间隙距离可调，常用的传动机构主要有气动调节和电动调节两种类型。气动调节方式动球的移动速度不均匀，在动球由静止—启动—匀速移动的过程中，动球的速度有突变，这将导致这种调节方式中球隙移动的精度不够，在开断较低电压时会影响放电的可控性和放电电弧的稳定性；而电动调节方式中，可动球的运动不平稳，动球的摆动也会影响放电的可控性和放电电弧的稳定性。因此，研制一套新型的球隙开关是十分必要的。

发明内容

为了解决现有技术中放电可控球隙开关放电可控性差，动球的速度有突变，或者，可动球的运动不平稳，影响放电的可控性和放电电弧的稳定性的问题，本实用新型实施例提供了一种放电稳定调节的球隙开关。所述技术方案如下：

本实用新型实施例提供了一种放电稳定调节的球隙开关，包括元件安装箱、安装在所述元件安装箱上的下安装板、与所述下安装板相对设置的上安装板，设置在所述下安装板与所述上安装板之间的绝缘筒，安装在所述下安装板上的风机装置，以及设置在所述元件安装箱中的传动机构，所述下安装板上开设有与所述风机装置相应的通风孔，

所述球隙开关还包括设置在所述下安装板上的第一电极以及设置在所述上安装板上的第二电极，所述第一电极和所述第二电极均收容在所述绝缘筒内，且所述第一电极和所述第二电极之间的间隙可调，所述第一电极与所述第二电极相对设置的面均是球面，所述第一电极与所述传动机构连接，

所述传动机构包括依次固定连接的支撑件、双轴承装置和固定板，所述支撑件具有第一通孔，所述双轴承装置具有第二通孔，所述固定板具有第三通孔，所述第一通孔、所述第二通孔和所述第三通孔相互连通且同轴设置；

所述传动机构还包括可活动地连接在所述支撑件上的移动组件，以及依次穿设于所述第三通孔和所述第二通孔并插入所述第一通孔中的旋转件，所述旋转件插入所述第一通孔中的一端可旋转地连接在所述移动组件上，所述旋转件的另一端固定连接有动力机构，所述动力机构带动所述旋转件旋转，所述旋转件旋转带动所述移动组件沿所述支撑件做轴向移动；

所述双轴承装置包括具有所述第二通孔的轴承室，以及固定安装在所述第二通孔两端且用于减少所述旋转件摆动幅度的第一轴承和第二轴承。

在本实用新型所述的放电稳定调节的球隙开关中，所述绝缘筒为透明的有机玻璃筒，所述第一电极和所述第二电极均为半球形电极，所述第一电极的中心设置有第三电极。

在本实用新型所述的放电稳定调节的球隙开关中，所述元件安装箱内容纳有用于触发所述第三电极放电的触发装置，所述触发装置为脉冲变压器。

在本实用新型所述的放电稳定调节的球隙开关中，所述绝缘筒可拆卸地安装在所述下安装板和所述上安装板之间，所述下安装板上开设有第一放置槽，所述上安装板上开设有第二放置槽，所述绝缘筒的两端分别放置在所述第一放置槽和所述第二放置槽里。

在本实用新型所述的放电稳定调节的球隙开关中，所述移动组件包括套设在所述支撑件上且中心具有第四通孔的可动安装盘，以及固定连接在所述可动安装盘远离所述轴承室的端面上的动轴，所述动轴固定连接的一端开设有与所述第四通孔同轴的开孔，所述旋转件与所述可动安装盘螺纹连接后插入所述开孔，

所述下安装板上开设有通孔，所述动轴穿过所述通孔与所述第一电极固定连接。

在本实用新型所述的放电稳定调节的球隙开关中，所述支撑件的一端固定连接在所述轴承室上，所述支撑件的另一端固定连接有定位盘，所述定位盘开设有用于穿设所述动轴的第五通孔，且所述动轴与所述定位盘之间设置有动轴轴套，所述动轴轴套沿着远离所述旋转件的方向延伸。

在本实用新型所述的放电稳定调节的球隙开关中，所述动力机构包括设置在所述固定板一个端面上的电机，以及通过所述电机驱动且设置在所述固定板另一端面上的电机齿轮，所述动力机构还包括与所述旋转件固定连接的螺杆齿轮，以及设置在所述电机齿轮与所述螺杆齿轮之间的传动齿轮。

在本实用新型所述的放电稳定调节的球隙开关中，所述支撑件上设置有用于限制所述可动安装盘的移动位置的限位开关；

所述可动安装盘上设置有用来检测所述可动安装盘的移动位置的位移传感器。

在本实用新型所述的放电稳定调节的球隙开关中，所述上安装板上安装有与所述上半球电极相对且用于供高压接线的均压装置。

在本实用新型所述的放电稳定调节的球隙开关中，所述元件安装箱远离所述下安装板的一端安装有脚轮。

本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过使用透明的有机玻璃筒对球隙开关的主放电间隙形成半封闭式结构，消除了主放电间隙垂直方向对放电所造成的不良影响，且不影响对放电过程的观测；有机玻璃筒同时作为第二电极的绝缘支撑可以在一定程度上减小开关的体积；由于上安装板为开放式结构，下安装板上的四个风扇可以形成较强的平行于主放电间隙方向的空气流动，从而保证主间隙内空气良好的恢复特性；安装有脚轮的球隙开关具有了更大的便携性；通过在电机齿轮与螺杆齿轮之间加装尼龙材质的传动齿轮以减小齿轮间的咬合力；通过将传统螺杆的单轴承结构改成双轴承结构，且两轴承间具有一定的距离，这样就将螺杆由原来的单点固定式改成了两点固定式，可以大大的减小螺杆的摆动幅度；通过用支撑件连接固定板和定位盘，在定位盘上安装了一个较高的动轴轴套，定位盘固定于球隙开关的下安装板上，轴承室与电机固定在同一个固定板上后固定于球隙开关的安装底板上，这样动轴就可以最大限度的过滤掉螺杆所引起的摆动。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种放电稳定调节的球隙开关的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种传动机构的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种传动机构的左视图；

图4是本实用新型实施例提供的一种下安装板的俯视图；

图5是本实用新型实施例提供的一种下安装板的主视图；

图6是本实用新型实施例提供的一种上安装板的俯视图；

图7是本实用新型实施例提供的一种上安装板的主视图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

实施例

本实用新型实施例提供了一种放电稳定调节的球隙开关，参见图1，该球隙开关可以包括：元件安装箱1、下安装板2、上安装板3、绝缘筒4、第一电极5、第二电极6、风机装置7。其中，下安装板2安装在元件安装箱1上，上安装板3与下安装板2相对设置，绝缘筒4设置在上安装板3与下安装板2之间。该绝缘筒4用于隔绝外界对第一电极5和第二电极6之间放电电弧的影响，参见图4，下安装板2上开设有与风机装置7相应的通风孔21。

第一电极5设置在下安装板2上，第二电极6设置在上安装板3上，第一电极5和第二电极6均收容在绝缘筒4内并且相对设置。第一电极5和第二电极6相对设置的面为球面，为此，第一电极5和第二电极6可以是半球形电极也可以是球形电极，或者是球面与其它曲面或平面组成的电极。

参见图2，该球隙开关还可以包括：与第一电机5连接的传动机构8，该传动机构8可以包括固定板802、支撑件808和双轴承装置(附图未标示)，其中，双轴承装置固定安装在固定板802上，支撑件808固定安装在双轴承装置上。支撑件808具有第一通孔(附图未标示)，双轴承装置具有第二通孔，固定板802具有第三通孔(附图未标示)，该第一通孔、第二通孔和第三通孔同轴设置且相互连通，第一通孔、第二通孔和第三通孔的中心线处于同一直线上。在本实用新型中，该固定板802呈圆盘状且为铝板，该支撑件808可以是四根不锈钢支撑杆，该双轴承装置不同于传统的单轴承结构，该双轴承装置可以将原来的单点固定式改为两点固定式。

传动机构8还包括可活动地连接在支撑件808上的移动组件(附图未标示)，以及依次穿设于固定板802的第三通孔和双轴承装置的第二通孔并插入支撑件808的第一通孔的旋转件807，该旋转件807插入支撑件808的第一通孔中的一端可旋转地连接在移动组件上，该旋转件807的另一端固定连接有动力机构，该动力机构带动旋转件807旋转，该旋转件807旋转带动移动组件沿支撑件808做轴向移动。其中，移动组件可以在支撑件808的导向作用下上下移动，并且在支撑件808的作用下使移动组件不能旋转。在本实用新型中，该旋转件807为不锈钢螺杆。

双轴承装置包括与固定板802同轴且中心具有第二通孔的轴承室804，以及固定安装在第二通孔两端的第一轴承803和第二轴承805。其中，第一轴承803和第二轴承805分别通过轴承盖806固定安装在通孔的两端，即可以用螺钉将轴承盖806固定安装在固定板802的两端，从而将第一轴承803和第二轴承805固定。在本实用新型中，通过设置第一轴承803和第二轴承805，并使第一轴承803和第二轴承805之间具有一定距离，可以减少旋转件807的摆动幅度，使得利用该传动机构制成的球隙开关具有放电可控性好及放电电弧稳定等优点。

风机装置7安装在下安装板2上，并在下安装板2开设有与风机装置相应的通风孔21，通风孔21正对风机装置7设置。在本实施例中，风机装置7即为风扇，可以理解的是，风机装置7也可以是其它一些可产生气流的装置。具体地，如图2所示，在下安装板2上开设有多个用于安装风机装置7的风机安装孔24，优选地，在下安装板2上安装有4个风机装置，相应地，在下安装板2上开设有4个通风孔21，风机装置7的气流通过通风孔21进入绝缘筒4中。另外，在下安装板2上还开设有多个用于将下安装板2安装在元件安装箱1上的第一螺丝孔23，下安装板2通过螺钉安装在元件安装箱1上。

具体地，为了方便观察绝缘筒4内的放电状况以及电弧的状态，在本实施例中，绝缘筒4选用透明的绝缘筒4，具体地，选用透明的有机玻璃筒。在本实施例中，为了减小开关的总体体积，第一电极5和第二电极6均选择半球形电极。第一电极5的中心设置有第三电极(附图中未标示)，具体地，在第一电极5的中心处开设有开孔，第三电极安装在开孔内。在本实施例中，第三电极为触发极。

进一步地，元件安装箱1内容纳有用于触发第三电极放电的触发装置，在本实施例中，触发装置优选为脉冲变压器，该脉冲变压器与第一电极5中的触发极相连接。

具体地，为了便于绝缘筒4内表面的清理，在本实施例中，绝缘筒4可拆卸地安装在下安装板2和上安装板3之间，具体地，如图5和如图7所示，在下安装板2上开设有第一放置槽201，在上安装板3上开设有第二放置槽301，绝缘筒4的两端分别放置在第一放置槽201和第二放置槽301里。该绝缘筒4的横截面可以是方形也可以是圆形，还可以是其它任何形状，相应地，第一放置槽201和第二放置槽301的横截面可以使方形也可以是圆形，还可以是其它任何形状。在本实施例中，绝缘筒4优选为圆筒，相应地，第一放置槽201和第二放置槽301的横截面为圆形。可以理解的是，绝缘筒4还可以通过螺纹安装等可拆卸安装方式安装在下安装板2和上安装板3之间。

具体地，参见图2，移动组件包括套设在支撑件808上且中心具有第四通孔的可动安装盘810，具体地，可动安装盘810上开设有用于穿设上述支撑件808即四根不锈钢支撑杆的四个安装孔，四根不锈钢管可活动地套设在这四个安装孔内，使得可动安装盘810可沿着支撑件808上下滑动。该移动组件还包括固定连接在可动安装盘810远离轴承室804的端面上的动轴814，该动轴814固定连接的一端开设有与第四通孔同轴的开孔，该旋转件807与可动安装盘810螺纹连接后插入开孔。具体地，动轴814的一端通过螺钉固定连接在可动安装盘810上，该动轴814的另一端开设有螺纹，该螺纹用于安装第一电极5。第四通孔内设置有螺母809，该螺母809也通过螺钉固定在第四通孔内，旋转件807靠近动轴814的一端开设有与螺母809配合的外螺纹，从而实现旋转件807与移动转件的螺纹连接，即可活动连接。另外，参见图4，下安装板2上开设有通孔22，动轴814穿过通孔22与第一电极5固定连接。

进一步地，支撑件808的一端固定连接在轴承室804上，即可通过螺钉固定连接在轴承室804上，支撑件808的另一端固定连接有定位盘812，同样地，定位盘812可通过螺钉固定连接在支撑件808上，该定位盘812开设有用于穿设动轴814的第五通孔，且在动轴814与定位盘812之间设置有动轴轴套813，并且该动轴轴套813沿着远离旋转件807的方向延伸。在定位盘812上安装一个较高的动轴轴承套813，可以使动轴814在很大程度上过滤掉旋转件807所引起的摆动。

进一步地，参见图3，动力机构8可以包括电机817、电机齿轮819、传动齿轮818和螺杆齿轮801。其中，电机817设置在固定板802的一个端面上，且与轴承室804位于同一方向，电机齿轮819设置在固定板802的另一个端面上，且通过电机817驱动电机齿轮819转动，螺杆齿轮801与旋转件807固定连接，通过螺杆齿轮801的转动带动旋转件807的转动。为了减少电机齿轮819与螺杆齿轮801的咬合力，在电机齿轮819与螺杆齿轮801之间设置传动齿轮818。优选地，该传动齿轮818由尼龙材料制成。

进一步地，为了检测可动安装盘810的移动位置，在可动安装盘810上设置有位移传感器811。同样地，为了限制可动安装盘810的移动位置，在支撑件808上设置有限位开关816，该限位开关816可以防止动轴814过分地向上移动，以至于超过可移动的距离，从而破坏球隙开关。

具体地，参见图1，在上安装板3上安装有与上半球电极6相对且用于供高压接线的均压装置9。具体地，如图6所示，上安装板3呈方向盘状，在上安装板3上开设有多个均压装置安装孔32，均压装置9可通过螺钉安装在均压装置安装孔32上。另外，在上安装板3的中心处还开设有用于固定第二电极6的第二螺丝孔31，多个均压装置安装孔32围绕第二螺丝孔31设置，具体地，在第二螺丝孔31内开设有内螺纹，相应地，在第二电极6上开设有与内螺纹适配的外螺纹，内螺纹与外螺纹配合实现第二电极6与上安装板3的螺纹连接。

参见图6，在呈方向盘状的上安装板3上还具有供空气流通的流通孔33，该流通孔33与下安装板2上的通风孔21相对设置，当安装在下安装板2上的四个风扇工作时，可以形成较强的平行于绝缘筒4的空气流动，从而保证了主间隙内空气良好的恢复特性。

具体地，参见图1，为了增加开关的可移动性，在元件安装箱1远离下安装板2的一端安装有脚轮10。在本实施例中，在元件安装箱1的底部安装有4个脚轮10，通过脚轮10使球隙开关具有了更大的便携性。

实施本实用新型的一种放电稳定调节的球隙开关，具有以下有益效果：通过使用透明的有机玻璃筒对球隙开关的主放电间隙形成半封闭式结构，消除了主放电间隙垂直方向对放电所造成的不良影响，且不影响对放电过程的观测；有机玻璃筒同时作为第二电极的绝缘支撑可以在一定程度上减小开关的体积；由于上安装板为开放式结构，下安装板上的四个风扇可以形成较强的平行于主放电间隙方向的空气流动，从而保证主间隙内空气良好的恢复特性；安装有脚轮的球隙开关具有了更大的便携性；通过在电机齿轮与螺杆齿轮之间加装尼龙材质的传动齿轮以减小齿轮间的咬合力；通过将传统螺杆的单轴承结构改成双轴承结构，且两轴承间具有一定的距离，这样就将螺杆由原来的单点固定式改成了两点固定式，可以大大的减小螺杆的摆动幅度；通过用支撑件连接固定板和定位盘，在定位盘上安装了一个较高的动轴轴套，定位盘固定于球隙开关的下安装板上，轴承室与电机固定在同一个固定板上后固定于球隙开关的安装底板上，这样动轴就可以最大限度的过滤掉螺杆所引起的摆动。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种放电稳定调节的球隙开关，其特征在于，包括元件安装箱(1)、安装在所述元件安装箱(1)上的下安装板(2)、与所述下安装板(2)相对设置的上安装板(3)，设置在所述下安装板(2)与所述上安装板(3)之间的绝缘筒(4)，安装在所述下安装板(2)上的风机装置(7)，以及设置在所述元件安装箱(1)中的传动机构(8)，所述下安装板(2)上开设有与所述风机装置(7)相应的通风孔(21)，

所述球隙开关还包括设置在所述下安装板(2)上的第一电极(5)以及设置在所述上安装板(3)上的第二电极(6)，所述第一电极(5)和所述第二电极(6)均收容在所述绝缘筒(4)内，且所述第一电极(5)和所述第二电极(6)之间的间隙可调，所述第一电极(5)与所述第二电极(6)相对设置的面均是球面，所述第一电极(5)与所述传动机构(8)连接，

所述传动机构(8)包括依次固定连接的支撑件(808)、双轴承装置和固定板(802)，所述支撑件(808)具有第一通孔，所述双轴承装置具有第二通孔，所述固定板(802)具有第三通孔，所述第一通孔、所述第二通孔和所述第三通孔相互连通且同轴设置；

所述传动机构(8)还包括可活动地连接在所述支撑件(808)上的移动组件，以及依次穿设于所述第三通孔和所述第二通孔并插入所述第一通孔中的旋转件(807)，所述旋转件(807)插入所述第一通孔中的一端可旋转地连接在所述移动组件上，所述旋转件(807)的另一端固定连接有动力机构，所述动力机构带动所述旋转件(807)旋转，所述旋转件(807)旋转带动所述移动组件沿所述支撑件(808)做轴向移动；

所述双轴承装置包括具有所述第二通孔的轴承室(804)，以及固定安装在所述第二通孔两端且用于减少所述旋转件(807)摆动幅度的第一轴承(803)和第二轴承(805)。

2.根据权利要求1所述的放电稳定调节的球隙开关，其特征在于，所述绝缘筒(4)为透明的有机玻璃筒，所述第一电极(5)和所述第二电极(6)均为半球形电极，所述第一电极(5)的中心设置有第三电极。

3.根据权利要求2所述的放电稳定调节的球隙开关，其特征在于，所述元 件安装箱(1)内容纳有用于触发所述第三电极放电的触发装置，所述触发装置为脉冲变压器。

4.根据权利要求1所述的放电稳定调节的球隙开关，其特征在于，所述绝缘筒(4)可拆卸地安装在所述下安装板(2)和所述上安装板(3)之间，所述下安装板(2)上开设有第一放置槽(201)，所述上安装板(3)上开设有第二放置槽(301)，所述绝缘筒(4)的两端分别放置在所述第一放置槽(201)和所述第二放置槽(301)里。

5.根据权利要求1所述的放电稳定调节的球隙开关，其特征在于，所述移动组件包括套设在所述支撑件(808)上且中心具有第四通孔的可动安装盘(810)，以及固定连接在所述可动安装盘(810)远离所述轴承室(804)的端面上的动轴(814)，所述动轴(814)固定连接的一端开设有与所述第四通孔同轴的开孔，所述旋转件(807)与所述可动安装盘(810)螺纹连接后插入所述开孔，

所述下安装板(2)上开设有通孔(22)，所述动轴(814)穿过所述通孔(22)与所述第一电极(5)固定连接。

6.根据权利要求5所述的放电稳定调节的球隙开关，其特征在于，所述支撑件(808)的一端固定连接在所述轴承室(804)上，所述支撑件(808)的另一端固定连接有定位盘(812)，所述定位盘(812)开设有用于穿设所述动轴(814)的第五通孔，且所述动轴(814)与所述定位盘(812)之间设置有动轴轴套(813)，所述动轴轴套(813)沿着远离所述旋转件(807)的方向延伸。

7.根据权利要求6所述的放电稳定调节的球隙开关，其特征在于，所述动力机构包括设置在所述固定板(802)一个端面上的电机(817)，以及通过所述电机(817)驱动且设置在所述固定板(802)另一端面上的电机齿轮(819)，所述动力机构还包括与所述旋转件(807)固定连接的螺杆齿轮(801)，以及设置在所述电机齿轮(819)与所述螺杆齿轮(801)之间的传动齿轮(818)。

8.根据权利要求7所述的放电稳定调节的球隙开关，其特征在于，所述支撑件(808)上设置有用于限制所述可动安装盘(810)的移动位置的限位开关(816)；

所述可动安装盘(810)上设置有用来检测所述可动安装盘(810)的移动位置的位移传感器(811)。

9.根据权利要求1-8任一项所述的放电稳定调节的球隙开关，其特征在于，所述上安装板(3)上安装有与所述第二电极(6)相对且用于供高压接线的均压装置(9)。

10.根据权利要求1-8任一项所述的放电稳定调节的球隙开关，其特征在于，所述元件安装箱(1)远离所述下安装板(2)的一端安装有脚轮(10)。