CN216902710U - 具有烟火式激发装置的开关电器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及具有烟火式激发装置的开关电器，包括开关电器本体和设置在本体上的烟火式激发装置，开关电器本体包括固定设置的静接触部和可动的动接触部以执行开关功能，所述烟火式激发装置通过引燃火药产生爆炸冲击力，迫使所述动接触部远离所述静接触部使所述开关电器快速断开，烟火式激发装置包括激发器、活塞和底壳，激发器引燃火药并通过燃气推动所述活塞冲破所述底壳，活塞再冲击所述动接触部使之远离所述静接触部，还包括灭弧介质，灭弧介质储存在所述底壳或活塞内，通过所述底壳或活塞的破裂将所述灭弧介质向所述动接触部和静接触部的触点之间的空间释放，以对所述动接触部和静接触部的触点之间产生的电弧进行灭弧处理。

Description

具有烟火式激发装置的开关电器

技术领域

本实用新型涉及开关电器领域，具体涉及具有烟火式激发装置的开关电器。

背景技术

继电器广泛应用于遥控、遥测、通讯、自动控制、机电一体化及电力电子设备中，是电气回路中控制开关状态的核心元器件。随着电气技术的不断发展和更迭，主回路负载要求越来越高，同时对继电器的抗短路要求也越来越高。近年来，更是有厂家提出20KA甚至30KA的主回路抗短路能力，在如此高的短路电流下，继电器的触点之间将出现极大的短路电动斥力，迫使动簧片被斥离静触头。而为了抵抗该短路电动斥力以保持动簧片和动触头的闭合状态，不得不通过增大触头弹簧的压力或动簧片的闭合磁吸力(即通过电磁驱动机构驱动动簧片运动闭合的磁吸力)来抵抗该电动斥力。但触头弹簧的压力或动簧片的闭合磁吸力增大的同时，也会影响动簧片的正常分断动作，当短路电流进一步增大时，如若分断不及时，则无法保障回路安全。因此，有的现有技术中通过设置烟火式激发装置(pyrotechnic actuator)来帮助继电器进行快速分断，当系统监测到短路电流达到临界值时，触发激发装置引爆火药，借助火药爆炸的冲击力推动动触点(动簧片)快速分断，实现回路保护作用。

现有的带有烟火式激发装置的继电器因为需要额外的空间来设置烟火式激发装置，因此通常不设有灭弧系统，导致继电器的灭弧能力较差，防重燃性能不足。

实用新型内容

因此，针对上述问题，本实用新型提出一种结构优化的具有烟火式激发装置的开关电器。

本实用新型采用如下技术方案实现：

本实用新型提出具有烟火式激发装置的开关电器，包括开关电器本体和设置在本体上的烟火式激发装置，开关电器本体包括固定设置的静接触部和可动的动接触部以执行开关功能，所述烟火式激发装置通过引燃火药产生爆炸冲击力，迫使所述动接触部远离所述静接触部使所述开关电器快速断开，所述烟火式激发装置包括激发器、活塞和底壳，所述激发器引燃火药并通过燃气推动所述活塞冲破所述底壳，所述活塞再冲击所述动接触部使之远离所述静接触部，还包括灭弧介质，所述灭弧介质储存在所述底壳或活塞内，通过所述底壳或活塞的破裂将所述灭弧介质向所述动接触部和静接触部的触点之间的空间释放，以对所述动接触部和静接触部的触点之间产生的电弧进行灭弧处理。

其中，基于制造和安装考虑，在一个实施例中，优选所述开关电器本体包括外壳体和设于所述外壳体内部的陶瓷罩，所述陶瓷罩封盖所述静接触部和动接触部与彼此的触点部分以形成一接触内腔，所述动接触部和静接触部的触点设置在所述接触内腔中，通过所述烟火式激发装置产生的爆炸冲击力将所述灭弧介质撒布在所述接触内腔中，以对所述动接触部和静接触部的触点之间产生的电弧进行灭弧处理。

其中，在一个实施例中，优选所述活塞设有敞口朝向所述激发器的凹槽，所述灭弧介质是固态的，存储在所述凹槽内。

其中，在一个实施例中，优选所述灭弧介质储存在所述活塞内，所述活塞的至少撞击部由易碎材质制成。

其中，在一个实施例中，优选所述灭弧介质是石英砂。

其中，在一个实施例中，优选地，所述活塞具有一密闭的密封空腔，所述灭弧介质是气态或液态的，密封在所述密封空腔中。

其中，在一个实施例中，优选所述灭弧介质是六氟化硫气体或变压器油。

其中，在一个实施例中，优选活塞或底壳是以朝向所述动接触部的方向逐步收缩的结构。

其中，在一个实施例中，优选所述开关电器本体包括外壳体，所述动接触部设置在所述外壳体内部，所述烟火式激发装置伸入到所述外壳体内部以正对所述动接触部。

其中，在一个实施例中，优选地，所述动接触部为桥式动簧片，所述静接触部为设置在所述桥式动簧片两端的两个静触头，所述烟火式激发装置对应设置在所述桥式动簧片中段位置的一侧，所述活塞冲破所述底壳后，所述烟火式激发装置点火爆炸所产生的燃气在所述活塞和底壳的导向下被引导至所述桥式动簧片的两端，以快速抵达所述桥式动簧片和静触头的触点之间的空间。

其中，优选地，所述开关电器是直流高压继电器。

本实用新型具有以下有益效果：本实用新型借助烟火式激发装置的活塞向下冲破底壳使灭弧介质释放在开关电器接触内腔中，进行灭弧处理，进一步加速触点断开时的灭弧能力，提高产品短路安全性。

附图说明

图1是实施例1中具有烟火式激发装置的继电器的剖视图(继电器处在断开状态)；

图2是实施例1中烟火式激发装置插入固定连接在陶瓷罩上的示意图；

图3是实施例1中烟火式激发装置的结构爆炸图；

图4是实施例1中烟火式激发装置的剖视图；

图5是实施例1中激发器的结构爆炸图(正视图)；

图6是实施例1中激发器的结构爆炸图(立体图)；

图7是实施例1中具有烟火式激发装置的继电器的剖视图(继电器处在导通状态)；

图8是实施例1中具有烟火式激发装置的继电器的剖视图(烟火式激发装置激发，释放灭弧介质)；

图9是实施例2中灭弧介质储存在活塞中的示意图；

图10(a)是实施例4中底壳的示意图(正视)；

图10(b)是实施例4中底壳的剖视图；

图11(a)是实施例4中另一种可行的底壳的变形例的示意图(正视)；

图11(b)是实施例4中另一种可行的底壳的变形例的剖视图；

图12是实施例5中活塞一种可行的方案的示意图；

图13是实施例5中活塞的另一种可行的方案的示意图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图。这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

实施例1：

参阅图1-2所示，作为本实用新型的优选实施例，提供一种具有烟火式激发装置的继电器，包括继电器本体100以及安装附接在继电器本体100上的烟火式激发装置5，继电器本体100包括实现其导通或断开的静触头1(作为静接触部)和动簧片2(作为动接触部)，继电器本体100还包括外壳体3，静触头1一端外露出外壳体3与外部负载电连接，另一端伸入到外壳体3内部，动簧片2设置在外壳体3内部并与电磁驱动机构4连接。其中，静触头1设有内螺纹，可用于与外部接线端螺纹连接固定。动簧片2为桥式动簧片，在电磁驱动机构4的作用下，动簧片2可相对靠近或远离静触头1移动，当动簧片2同时与两个静触头1接触时，实现负载的连通。为便于描述，定义静触头1相对处于动簧片2的上方，动簧片2相对处于静触头1的下方。

继电器本体100还包括陶瓷罩6，陶瓷罩6固定设于外壳体3内部，并封盖住静触头1的下端以及动簧片2(也即封盖静触头1和动簧片2与彼此的接触点)从而形成一接触内腔，通过陶瓷罩6将静触头1和动簧片2的接触点与外界空气隔离以获得高的耐压性能，可有效保证继电器低接触电阻、长寿命、可靠性高。且当继电器短路时，陶瓷材料的耐电弧、抗高温特性可保证短路电弧下的回路安全可靠。

外壳体3进一步包括相接合的底座32和上盖31，陶瓷罩6设于该上盖31的内部，烟火式激发装置5从陶瓷罩6外部插入固定连接在陶瓷罩6上，烟火式激发装置5下端伸入到陶瓷罩6内的接触内腔中以正对在动簧片2上方，上盖31再盖设于陶瓷罩6和烟火式激发装置5以完成继电器的整体组装。配合参阅图2，烟火式激发装置5是一独立的模块化结构，其外形大致呈柱状回转体结构，在陶瓷罩6上端开设有一插孔61，烟火式激发装置5下端穿过该插孔61以伸入该接触内腔中。烟火式激发装置5具体可通过焊接、铆接、螺接等方式固定在陶瓷罩6上，在本实施例中，烟火式激发装置5通过钎焊固定在陶瓷罩6上。以及，本实施例中，上盖31的顶面具有让位和匹配两个静触头1和一个烟火式激发装置5的通孔和中空圆柱段，从而两个静触头1的顶端能够外露出外壳体3，同时烟火式激发装置5的外部能够被包覆保护。另外为了提高电气安全性，该中空圆柱段的外壁的两侧还向垂直于图示的纸面方向分别延伸出防护挡板。在其他实施例中，烟火式激发装置5也可以固定连接在外壳体3上，但本实施例选择将烟火式激发装置5固定连接在陶瓷罩6上可以简化装配流程，总装时将烟火式激发装置5、静触头1固定装配在陶瓷罩6上之后盖上上盖31即可。

参阅图3-6，烟火式激发装置5具体包括激发器51、活塞52和底壳53。激发器51和底壳53一上一下地相接合固定，活塞52被容纳在激发器51和底壳53之间。其中，激发器51进一步包括空心的激发器基座512以及固定安装在激发器基座512内部的连接器511、点火具513和密封环514。激发器基座512呈筒状结构，其下端设有第一翻边510，底壳53也是空心的筒状结构，底壳53上端设有第二翻边532，以第一翻边510和第二翻边532相对接并固定(如焊接、铆接、螺接固定)从而实现激发器51和底壳53的接合固定。底壳53下端伸入陶瓷罩6的接触内腔中，且第二翻边532钎焊固定在陶瓷罩6上从而实现烟火式激发装置5和陶瓷罩6的固定连接。如图4所示，第二翻边532朝向陶瓷罩6的一侧上设有环形凸筋531，设置该环形凸筋531可以进一步增加第二翻边532与陶瓷罩6钎焊的稳固性。另外，由于第一翻边510和第二翻边532形成外扩的扩径部位进一步将插孔61密封，能够保证陶瓷罩6的密闭性。

本实施例中，激发器基座512和底壳53相接合固定形成烟火式激发装置5的外壳体。连接器511、点火具513、密封环514和活塞52由上至下依次设置在该外壳体内部，连接器511与点火具513的引线5131连接。其中连接器511卡接固定在激发器基座512内壁上，密封环514过盈压入激发器基座512中并将点火具513向上压紧固定，活塞52上下两端分别由密封环514和底壳53抵紧，密封环514能够起到防潮及气密封的效果，且通过密封环514受压产生的微变形可以将其上方的点火具513和下方的活塞52进一步压紧，防止振动松脱。

配合参阅图7-8，连接器511用于固定连接监测激发电路的点火引线以传递监测激发电路发出的激发电信号以激发点火具513，该监测激发电路可以是监测电流值(或者电流爬升速率)到达一定阈值后，发出激发电信号经由连接器511向下传导，并激发点火具513进行点火。在活塞52和点火具513之间设有一气隙50，点火具513引燃火药后在此气隙50中产生高压燃气(即进行点火)，推动活塞52向下冲破底壳53进而活塞52推动动簧片2向下运动，帮助动簧片2脱离与静触点1的接触，实现继电器的快速分断。

底壳53是空心筒状结构，且活塞52是轴孔配合在底壳53内部的回转体结构，从而底壳53能够对活塞52形成导向作用，使点火具513点火之后活塞52沿底壳53的空心筒状的内腔轴向向下运动。

在本实施例中，烟火式激发装置5是一个模块化结构，其独立于继电器本体之外，能够先单独生产，再固定安装到继电器上。烟火式激发装置5的生产、运输易于管控，零件数量少、易于装配，零部件的标准化也更易实现，达到降重降本提性能目的。并且点火具513伸出一引线5131通过连接器511与监测激发电路的点火引线进行连接，从而点火具513内的火药距离点火引线的引出端较远，温升低，降低了药剂耐温要求。

作为一种优选的实例，本实施例中烟火式激发装置5是应用于陶瓷密封继电器，具体采用烟火式激发装置5与陶瓷罩焊3焊接，焊接的紧固性良好，烟火式激发装置5的密封性及抗振动性能更好，且烟火式激发装置5外壳体成型更简单，产品高度更低。在其他实施例中，烟火式激发装置5也可以应用于其他结构的继电器中，只要在继电器本体上设置一插孔(如本实施例的插孔61)供烟火式激发装置5插入，并通过固定连接手段将烟火式激发装置5附接在继电器上即可。烟火式激发装置5也可采用可拆卸连接(如螺接)的方式与继电器本体固定，从而烟火式激发装置5可以根据输入要求进行快速更换。

如图8，在底壳53中还设有灭弧介质54，当烟火式激发装置5被激发时，借助活塞52向下冲破底壳53使灭弧介质54释放在陶瓷罩6的接触内腔中，对静触头1和动簧片2的触点间隙进行灭弧处理，进一步加速触点断开时的灭弧能力，提高产品短路安全性。本实施例中，灭弧介质54是石英砂。由于该烟火式激发装置5在点火爆炸后，其下端的气体快速膨胀，存储在底壳53内的灭弧介质54能够跟着爆炸气体一起极其迅速地均匀撒布在接触内腔中，最大程度上不受静触头1和动簧片2的外形和接触内腔内轮廓的限制，就能够在很短地时间内就直接发挥灭弧功效。该实施例中，静触头1是设置在该桥式动簧片两末端的位置，且烟火式激发装置5对应设置在动簧片2中段位置的一侧，动簧片2点火爆炸后的膨胀气体在底壳53和活塞52的引导下，气流分别向桥式动簧片两端导向，从而使灭弧介质54更加直接抵达静触头1和动簧片2之间的区域。

本实施例将灭弧介质54储存在底壳53中能够有效利用烟火式激发装置5的内部空间，有利于烟火式激发装置5的小型化。而且，由于激发器51内设有密封环514，能够对灭弧介质54起到防潮的效果。并且，值得说明的是，本实施例中烟火式激发装置5下端伸入到外壳体3内部以正对在动簧片2上方，从而本实施例的活塞52能够更靠近动簧片2，活塞52相对动簧片2的距离更短，活塞52的行程也更短，因此活塞52能够更快地打破底壳53以释放灭弧介质54，起到快速灭弧的效果。

电磁驱动机构4用于驱动动簧片2移动，参阅图7-8，电磁驱动机构4具体包括静铁芯41、线圈42、动铁芯43、推杆组件44和复位弹簧45，还包括用于传输磁力线和提高磁能利用率的第一轭铁件46、第二轭铁件47以及导磁筒48，推杆组件44下端与动铁芯43固定连接，上端通过和动簧片2联动连接。复位弹簧45一端作用在静铁芯41上，另一端作用在动铁芯43上。通过对线圈42通电使静铁芯41吸引动铁芯43上移，使推杆44向上推动动簧片2上移；线圈42断电时，电磁驱动机构4在复位弹簧45的弹性力作用下复位。电磁驱动机构4作为常见的直动式磁路结构，其运行原理本例不再赘述。

本实施例以一种继电器结构说明了烟火式激发装置5的功能和效果，除继电器外，相同的结构也可以应用在其他的开关电器中，如接触器。

实施例2：

本实施例提出一种继电器，其结构与实施例1的继电器类似，唯一不同之处在于本实施例中将灭弧介质储存在活塞内，如图9所示，活塞52A设有敞口朝上的凹槽，灭弧介质54A储存在活塞52A的凹槽内，且活塞52A的下端52A-1(即活塞52A的撞击部)是厚度较薄的易碎结构，当活塞52A向下撞击时，下端52A-1因冲击破裂而产生裂隙使得灭弧介质54A释放。更优选地，该下端52A-1可由电木、PBT塑料等易碎材质制成。

除了本实施例和实施例1的具有向上敞口的活塞结构外，在其他实施例中，还可以将活塞的中心空腔设为密闭的形成一密封空腔，在该密封空腔中可密封有气态的六氟化硫或液态的变压器油等其他灭弧介质，即本实施例的灭弧介质除采用固态石英砂之外，在保证密封性的情况下也可以采用其他气态或液态的灭弧介质来实现。灭弧介质既可以储存在活塞中，也可以储存在烟火式激发装置的底壳中，凡是借助烟火式激发装置产生的爆炸冲击力释放灭弧介质的方案均是可行的，而灭弧介质的具体储存位置可以根据实际需要并结合灭弧介质的性质来决定。

实施例3：

本实施例提出一种继电器，其结构与实施例1的继电器类似，不同之处在于本实施例中在活塞和底壳内均设有灭弧介质，本实施例的灭弧介质既储存在活塞内，又储存在底壳内，可以增加灭弧介质的量，提高灭弧能力。

实施例4：

本实施例提出一种继电器，其结构与实施例1的继电器类似，唯一不同之处在于本实施例采用了不同的烟火式激发装置的底壳结构。参阅图10(a)以及图10(b)，本实施例中底壳53A是多段台阶形由上至下径向尺寸逐步收缩的结构，由于底壳53A下端呈收缩状，因此烟火式激发装置引爆时的冲击力能够汇集在底壳53A下端的小台阶上，实现局部能力增加，从而增强活塞打破底壳53A的能力，加速灭弧介质的喷发。

作为本实施例的一种变形例，图11(a)以及图11(b)示出了另一种可行的底壳53B的结构，底壳53B是锥形的由上至下(即朝向动簧片)径向尺寸逐步收缩的结构。同样的，由于底壳53B下端呈收缩状，因此烟火式激发装置引爆时的冲击力能够汇集在底壳53B的下端，实现局部能力增加，从而增强活塞打破底壳53B的能力，加速灭弧介质的喷发。

不论是“台阶型收缩”或“锥形收缩”，都是采用将底壳的结构设为由上至下径向尺寸逐步收缩，除了本实施例提出的“台阶型收缩”和“锥形收缩”以外，在其他实施例中还可以将“台阶型收缩”和“锥形收缩”进行多段组合来实现收缩，以及采用其他的规则或不规则形状进行径向收缩均是可行的方案。

实施例5：

本实施例提出一种继电器，其结构与实施例1的继电器类似，唯一不同之处在于本实施例采用了不同的烟火式激发装置的活塞结构。本实施例中活塞是由上至下(即朝向动簧片)收缩的形状，其施力面积减小，对底壳和动簧片的作用力增强，因此能够更快地打破底壳，迅速地推动动簧片分断，加速灭弧介质的喷发。活塞下端的收缩形状具体可以采用锥形收缩、台阶形收缩或者锥形与台阶形相结合的收缩结构来实现，如图12、13所示出的下端收缩的活塞均是可行的。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上对本实用新型做出的各种变化，均落入本实用新型的保护范围。

Claims (11)

1.具有烟火式激发装置的开关电器，包括开关电器本体和设置在本体上的烟火式激发装置，开关电器本体包括固定设置的静接触部和可动的动接触部以执行开关功能，所述烟火式激发装置通过引燃火药产生爆炸冲击力，迫使所述动接触部远离所述静接触部使所述开关电器快速断开，其特征在于：所述烟火式激发装置包括激发器、活塞和底壳，所述激发器引燃火药并通过燃气推动所述活塞冲破所述底壳，所述活塞再冲击所述动接触部使之远离所述静接触部，还包括灭弧介质，所述灭弧介质储存在所述底壳或活塞内，通过所述底壳或活塞的破裂将所述灭弧介质向所述动接触部和静接触部的触点之间的空间释放，以对所述动接触部和静接触部的触点之间产生的电弧进行灭弧处理。

2.根据权利要求1所述的具有烟火式激发装置的开关电器，其特征在于：所述开关电器本体包括外壳体和设于所述外壳体内部的陶瓷罩，所述陶瓷罩封盖所述静接触部和动接触部与彼此的触点部分以形成一接触内腔，所述灭弧介质撒布在所述接触内腔中，以对所述动接触部和静接触部的触点之间产生的电弧进行灭弧处理。

3.根据权利要求1所述的具有烟火式激发装置的开关电器，其特征在于：所述活塞设有敞口朝向所述激发器的凹槽，所述灭弧介质是固态的，存储在所述凹槽内。

4.根据权利要求1所述的具有烟火式激发装置的开关电器，其特征在于：所述灭弧介质储存在所述活塞内，所述活塞的至少撞击部由易碎材质制成。

5.根据权利要求1所述的具有烟火式激发装置的开关电器，其特征在于：所述灭弧介质是石英砂。

6.根据权利要求1所述的具有烟火式激发装置的开关电器，其特征在于：所述活塞具有一密闭的密封空腔，所述灭弧介质是气态或液态的，密封在所述密封空腔中。

7.根据权利要求6所述的具有烟火式激发装置的开关电器，其特征在于：所述灭弧介质是六氟化硫气体或变压器油。

8.根据权利要求1所述的具有烟火式激发装置的开关电器，其特征在于：所述活塞或底壳是以朝向所述动接触部的方向逐步收缩的结构。

9.根据权利要求1所述的具有烟火式激发装置的开关电器，其特征在于：所述开关电器本体包括外壳体，所述动接触部设置在所述外壳体内部，所述烟火式激发装置伸入到所述外壳体内部以正对所述动接触部。

10.根据权利要求1所述的具有烟火式激发装置的开关电器，其特征在于：所述动接触部为桥式动簧片，所述静接触部为设置在所述桥式动簧片两端的两个静触头，所述烟火式激发装置对应设置在所述桥式动簧片中段位置的一侧，所述活塞冲破所述底壳后，所述烟火式激发装置点火爆炸所产生的燃气在所述活塞和底壳的导向下被引导至所述桥式动簧片的两端，以快速抵达所述桥式动簧片和静触头的触点之间的空间。

11.根据权利要求1-10任一所述的具有烟火式激发装置的开关电器，其特征在于：所述开关电器是直流高压继电器。

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