本發(fā)明專利技術(shù)公開一種斷路器滅弧裝置，包括活塞桿、活塞、氣缸、靜止觸頭、運(yùn)動(dòng)觸頭和噴口；氣缸被活塞隔離形成熱氣室和冷氣室；活塞套于活塞桿外周且位于活塞桿的第一限位面和第二限位面之間；噴口上設(shè)有分別連通熱氣室和冷氣室的第一氣道和第二氣道。電弧加熱的熱氣流進(jìn)入熱氣室，而熄弧時(shí)采用冷氣室中的冷氣流吹走導(dǎo)電粒子，避免了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)因?yàn)闊釗舸┮约皻饬鳉馀荻斐傻拈_斷不成功的現(xiàn)象；將活塞壓氣形成壓強(qiáng)與電弧加熱膨脹形成壓強(qiáng)集成在一起，減少了滅弧裝置的大小；通過活塞桿上的限位面，實(shí)現(xiàn)了活塞驅(qū)動(dòng)方式對(duì)電流大小的自適應(yīng)；電弧產(chǎn)生的膨脹壓力驅(qū)動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)的方向始終與活塞桿驅(qū)動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)的方向一致，有利于斷路器操作功的降低。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于高壓開關(guān)領(lǐng)域，特別涉及一種斷路器滅弧裝置。
技術(shù)介紹
目前斷路器主要采用自能式或壓氣與自能相結(jié)合的滅弧裝置，而現(xiàn)有的滅弧裝置大都采用單個(gè)膨脹室101，如圖I所示。當(dāng)開斷電流時(shí)，電弧電流的能量產(chǎn)生熱量，使膨脹室101內(nèi)的氣壓升高，當(dāng)電流過零時(shí)，電弧能量短暫消失，膨脹室內(nèi)的熱氣體向噴口 19外噴出，帶走形成電弧的導(dǎo)電粒子，從而實(shí)現(xiàn)電流開斷。采用熱氣流吹走導(dǎo)電粒子盡管可以實(shí)現(xiàn)開斷，但由于熱氣流不利于電弧區(qū)域溫度的降低，這為電弧的熱擊穿重燃提供了有利條件。大量文獻(xiàn)研究表明，加強(qiáng)冷卻，增加電弧區(qū)域的散熱，可以有效避免電弧的熱擊穿重燃。再者，現(xiàn)有的滅弧裝置采用單個(gè)膨脹室，由于電弧過程極短(20毫秒左右)，在如此短的時(shí)間內(nèi)，很難使膨脹室內(nèi)的冷熱氣體混合均勻，這樣在吹走導(dǎo)電粒子的氣流中，因?yàn)槔錈釟怏w混 合不均勻，容易形成氣泡，這不利于電弧的開斷。另一方面，現(xiàn)有結(jié)構(gòu)不管是開斷何種大小的電流，壓氣缸100都?jí)簹猓鐖DI所示，而實(shí)際情況是，開斷小電流時(shí)需要壓氣以在膨脹室中建立壓強(qiáng)，而開斷大電流主要是利用電弧的自身能力在膨脹室中建立壓強(qiáng)(不需要壓氣或僅需較少的壓氣)，因此現(xiàn)有的壓氣與自能相結(jié)合的滅弧裝置的壓氣不能自適應(yīng)開斷電流的大小而作相應(yīng)的調(diào)整，即可能在不需要壓氣時(shí)，滅弧裝置壓氣了，因此造成了操作功的浪費(fèi)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于一種斷路器滅弧裝置，以進(jìn)一步提高開斷性能并減少操作功、減小斷路器體積。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用如下技術(shù)方案一種斷路器滅弧裝置，包括活塞桿、活塞、氣缸、靜止觸頭、運(yùn)動(dòng)觸頭和噴口 ；氣缸、靜止觸頭、運(yùn)動(dòng)觸頭和噴口沿軸線旋轉(zhuǎn)對(duì)稱布置；氣缸布置于靜止觸頭的外側(cè)；氣缸被活塞隔離形成熱氣室和冷氣室；活塞桿上設(shè)有第一限位面和第二限位面，活塞套于活塞桿外周，且位于第一限位面和第二限位面之間；冷氣室的側(cè)壁上設(shè)有第一氣孔，第一氣孔上安裝有第一單向閥；第一單向閥在當(dāng)冷氣室中的氣壓小于外圍氣壓時(shí)打開，否則關(guān)閉；熱氣室的側(cè)壁上設(shè)有第二氣孔，第二氣孔上安裝有第二單向閥；第二單向閥在開斷的時(shí)候關(guān)閉而在關(guān)合或開關(guān)正常通流的時(shí)候打開；噴口上設(shè)有分別連通熱氣室和冷氣室的第一氣道和第二氣道，第一氣道和第二氣道上分別安裝有第三單向閥和第四單向閥；第三單向閥在當(dāng)電弧區(qū)域氣壓大于熱氣室氣壓時(shí)打開，否則關(guān)閉；第四單向閥在當(dāng)電弧區(qū)域氣壓小于冷氣室氣壓時(shí)打開，否則關(guān)閉。本專利技術(shù)進(jìn)一步的改進(jìn)在于活塞桿穿過氣缸；第一氣道和第二氣道的出口正對(duì)產(chǎn)生電弧的電弧區(qū)域。本專利技術(shù)進(jìn)一步的改進(jìn)在于開斷電流過程中，第四單向閥在當(dāng)電弧區(qū)域氣壓小于冷氣室氣壓時(shí)打開，始終都使冷氣流吹向滅弧區(qū)域；活塞能根據(jù)開斷電流大小自適應(yīng)地選擇是由電弧在熱氣室中產(chǎn)生的膨脹壓力驅(qū)動(dòng)、活塞桿作為主要?jiǎng)恿υ打?qū)動(dòng)、還是由二者共同驅(qū)動(dòng)。本專利技術(shù)進(jìn)一步的改進(jìn)在于開斷電流過程中，電弧能量在熱氣室中產(chǎn)生的膨脹壓力驅(qū)動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)的方向始終與活塞桿驅(qū)動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)的方向一致。本專利技術(shù)進(jìn)一步的改進(jìn)在于將活塞壓氣在冷氣室中形成壓強(qiáng)與電弧加熱膨脹在冷氣室中形成壓強(qiáng)這兩個(gè)功能集成在一起，有利于減少滅弧裝置的大小。本專利技術(shù)進(jìn)一步的改進(jìn)在于所述活塞桿和運(yùn)動(dòng)觸頭都由同一操動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)。本專利技術(shù)進(jìn)一步的改進(jìn)在于開斷小電流時(shí)，第二單向閥關(guān)閉；活塞桿與運(yùn)動(dòng)觸頭沿軸線向遠(yuǎn)離靜止觸頭的方向移動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)觸頭脫離靜止觸頭后，產(chǎn)生電弧，并在電弧區(qū)域產(chǎn)生高溫高壓，此時(shí)第三單向閥打開，高溫氣流從第一氣道流入熱氣室，使熱氣室中產(chǎn)生膨脹壓力；由于是開斷小電流，其電弧能量較小，熱氣室中的膨脹壓力推動(dòng)活塞的速度小于·活塞桿運(yùn)動(dòng)速度，則活塞將貼緊活塞桿上的第一限位面，此時(shí)活塞由活塞桿的第一限位面和熱氣室中的膨脹壓力共同驅(qū)動(dòng)壓縮冷氣室，其中活塞桿的第一限位面是活塞的主要驅(qū)動(dòng)源，而熱氣室中的膨脹壓力則是次要的驅(qū)動(dòng)源；冷氣室壓強(qiáng)升高，第一單向閥關(guān)閉；當(dāng)電流過零點(diǎn)時(shí)，電弧短暫熄滅，冷氣室中的壓強(qiáng)大于電弧區(qū)域的壓強(qiáng)，第四單向閥打開，冷氣流從第二氣道流入電弧區(qū)域，將電弧燃燒后殘留的導(dǎo)電粒子從第一通道和第二通道帶走，實(shí)現(xiàn)電流的開斷；所述小電流為斷路器額定電流或小于額定電流的電流。本專利技術(shù)進(jìn)一步的改進(jìn)在于開斷大電流時(shí)，第二單向閥關(guān)閉；活塞桿與運(yùn)動(dòng)觸頭沿軸線向遠(yuǎn)離靜止觸頭的方向移動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)觸頭脫離靜止觸頭后，產(chǎn)生電弧，并在電弧區(qū)域產(chǎn)生高溫高壓，此時(shí)第三單向閥打開，高溫氣流從第一氣道流入熱氣室，使熱氣室中產(chǎn)生膨脹壓力；由于是開斷大電流，其電弧能量較大，熱氣室中的膨脹壓力推動(dòng)活塞的速度大于活塞桿運(yùn)動(dòng)速度，活塞貼緊活塞桿上的第二限位面，活塞由熱氣室中的膨脹壓力驅(qū)動(dòng)并壓縮冷氣室，而且還幫助驅(qū)動(dòng)活塞桿；冷氣室壓強(qiáng)升高，第一單向閥關(guān)閉；當(dāng)電流過零點(diǎn)時(shí)，電弧短暫熄滅，冷氣室中的壓強(qiáng)大于電弧區(qū)域的壓強(qiáng)，第四單向閥打開，冷氣流從第二氣道流入電弧區(qū)域，將電弧燃燒后殘留的導(dǎo)電粒子從第一通道和第二通道帶走，實(shí)現(xiàn)電流的開斷；所述大電流大于O. 6倍斷路器額定短路電流。本專利技術(shù)進(jìn)一步的改進(jìn)在于開斷中等大小的電流時(shí)，第二單向閥關(guān)閉；活塞桿與運(yùn)動(dòng)觸頭沿軸線向遠(yuǎn)離靜止觸頭的方向移動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)觸頭脫離靜止觸頭后，產(chǎn)生電弧，并在電弧區(qū)域產(chǎn)生高溫高壓，此時(shí)第三單向閥打開，高溫氣流從第一氣道流入熱氣室，使熱氣室中產(chǎn)生膨脹壓力；開斷開始的一段時(shí)間內(nèi)，活塞由熱氣室產(chǎn)生的壓強(qiáng)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，此時(shí)活塞位于第一限位面和第二限位面中間或在貼緊第二限位面的位置，冷氣室壓強(qiáng)升高，第一單向閥關(guān)閉；隨著活塞不斷壓縮冷氣室，冷氣室中壓強(qiáng)越來越大，活塞將逐漸減速直至貼緊在活塞桿的第一限位面上；活塞最終由熱氣室中的壓強(qiáng)以及活塞桿的第一限位面聯(lián)合驅(qū)動(dòng)進(jìn)一步壓縮冷氣室；當(dāng)電流過零點(diǎn)時(shí)，電弧短暫熄滅，冷氣室中的壓強(qiáng)大于電弧區(qū)域的壓強(qiáng)，第四單向閥打開，冷氣流從第二氣道流入電弧區(qū)域，將電弧燃燒后殘留的導(dǎo)電粒子從第一通道和第二通道帶走，實(shí)現(xiàn)電流的開斷；所述中等大小的電流為額定短路電流的O. 3至O. 6倍大小的電流。本專利技術(shù)進(jìn)一步的改進(jìn)在于開斷結(jié)束之后，第二單向閥打開，熱氣室中的氣流從第二氣孔中流出，之后，熱氣室、冷氣室以及外圍中的壓強(qiáng)一致。本專利技術(shù)進(jìn)一步的改進(jìn)在于在關(guān)合過程中，第二單向閥打開，活塞桿與運(yùn)動(dòng)觸頭從分閘位置沿軸線向靠近靜止觸頭的方向移動(dòng)，活塞貼緊活塞桿的第二限位面，活塞壓縮熱氣室并使其容積減小，熱氣室中的氣體從第二氣孔排出；冷氣室體積增大，則冷氣室壓強(qiáng)減小，第一單向閥打開，氣體從外圍經(jīng)第一氣孔流入冷氣室；第三單向閥和第四單向閥關(guān)閉；在關(guān)合結(jié)束后，熱氣室、冷氣室以及外圍中的壓強(qiáng)一致。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本專利技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)在開斷過程中，始終都是冷氣流吹向滅弧區(qū)域；活塞的驅(qū)動(dòng)方式能對(duì)電流大小自適應(yīng)；電弧能量在熱氣室中產(chǎn)生的膨脹壓氣驅(qū)動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)的方向始終與活塞桿驅(qū)動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)的方向一致，這有利于斷路器操作功的降低；另夕卜，將活塞壓氣形成壓強(qiáng)與電弧加熱膨脹形成壓強(qiáng)兩個(gè)功能集成在一起，減少了滅弧裝置的大小。附圖說明 圖I為現(xiàn)有的自能與壓氣結(jié)合式滅弧裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本專利技術(shù)斷路器滅弧裝置電流流通狀態(tài)示意圖；圖3為本專利技術(shù)斷路器滅弧裝置開斷小電流狀態(tài)示意圖；圖4為本專利技術(shù)斷路器滅弧裝置開斷中等大小電流的開始一段時(shí)間內(nèi)的狀態(tài)示意圖；圖5為本專利技術(shù)斷路器滅弧裝置開斷開斷大電流的狀態(tài)示意圖；圖6為本專利技術(shù)斷路器滅弧裝置利用冷氣流熄弧的示意圖；圖7為本專利技術(shù)斷路器滅弧本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種斷路器滅弧裝置，其特征在于，包括活塞桿（1）、活塞（4）、氣缸（7）、靜止觸頭（13）、運(yùn)動(dòng)觸頭（14）和噴口（19）；氣缸（7）、靜止觸頭（13）、運(yùn)動(dòng)觸頭（14）和噴口（19）沿軸線（21）旋轉(zhuǎn)對(duì)稱布置；氣缸（7）布置于靜止觸頭（13）的外側(cè)；氣缸（7）被活塞（4）隔離形成熱氣室（3）和冷氣室（6）；活塞桿（1）上設(shè)有第一限位面（2）和第二限位面（5），活塞（4）套于活塞桿（1）外周，且位于第一限位面（2）和第二限位面（5）之間；冷氣室（6）的側(cè)壁上設(shè)有第一氣孔（9），第一氣孔（9）上安裝有第一單向閥（8）；第一單向閥（8）在當(dāng)冷氣室（6）中的氣壓小于外圍（20）氣壓時(shí)打開，否則關(guān)閉；熱氣室（3）的側(cè)壁上設(shè)有第二氣孔（11），第二氣孔（11）上安裝有第二單向閥（10）；第二單向閥（10）在開斷的時(shí)候關(guān)閉而在關(guān)合或開關(guān)正常通流的時(shí)候打開；噴口（19）上設(shè)有分別連通熱氣室（3）和冷氣室（6）的第一氣道（15）和第二氣道（16），第一氣道（15）和第二氣道（16）上分別安裝有第三單向閥（17）和第四單向閥（18）；第三單向閥（17）在當(dāng)電弧區(qū)域（23）氣壓大于熱氣室（3）氣壓時(shí)打開，否則關(guān)閉；第四單向閥（18）在當(dāng)電弧區(qū)域（23）氣壓小于冷氣室（6）氣壓時(shí)打開，否則關(guān)閉。...
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：朱琦琦，程立，呂軍玲，徐剛，馬沖，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)西電電氣股份有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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