專利名稱：一種真空滅弧室及使用該滅弧室的真空斷路器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于低壓配電系統(tǒng)中真空斷路器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種真空滅弧室及使用該滅弧室的真空斷路器。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代配電系統(tǒng)中，斷路器具有分配電能，保護(hù)電源及用電設(shè)備免受過(guò)載、欠電壓、短路、接地等故障危害的作用。其中，真空斷路器其開斷故障電流，可避免傳統(tǒng)的空氣式斷路器容易受所處周圍環(huán)境的氣壓、溫度、濕度、污染等影響問題，真正實(shí)現(xiàn)了分?jǐn)嗳痰牧泔w弧，特別適用于礦井、隧道等有易燃易爆氣體產(chǎn)生的場(chǎng)所使用，正越來(lái)越受到市場(chǎng)的重視和歡迎。真空滅弧室是真空開關(guān)電器的核心部件，其主要作用是:通過(guò)密封在真空滅弧室中的一對(duì)動(dòng)、靜觸頭實(shí)現(xiàn)電力電路的接通與分?jǐn)?，并通過(guò)管內(nèi)真空優(yōu)良的絕緣性能，使電路切斷電流后能迅速熄弧并抑制電流，從而能可靠斷開正常電路和切斷故障電路?，F(xiàn)有技術(shù)中，真空滅弧室的結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示，該真空滅弧室5包括殼體51、導(dǎo)向套52、動(dòng)電極53、靜電極54和波紋管55，所述的殼體51包括上下設(shè)置的第一金屬殼體511、第二金屬殼體513以及連接在第一金屬殼體511、第二金屬殼體513之間的絕緣環(huán)512，真空滅弧室5內(nèi)部形成有真空腔室514，所述的動(dòng)電極53包括設(shè)置在真空腔室514內(nèi)的動(dòng)觸頭531以及一端與動(dòng)觸頭531連接、另一端向上延伸至真空腔室514外的動(dòng)觸頭桿532，所述的靜電極54包括設(shè)置在真空腔室514內(nèi)的用于與所述的動(dòng)觸頭531對(duì)應(yīng)的靜觸頭541以及一端與靜觸頭541連接、另一端向下延伸至真空腔室514外的靜觸頭桿542，所述的導(dǎo)向套52套設(shè)在動(dòng)觸頭桿532上且與所述的殼體51固定，用于對(duì)動(dòng)觸頭桿532起導(dǎo)向作用。所述波紋管55的一端與動(dòng)觸頭桿532連接(如采用焊接的方式)，所述波紋管55的另一端與殼體51連接(如焊接)，以保證真空腔室514內(nèi)部的真空度，波紋管55的作用是保證動(dòng)電極53在一定范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)。所述的絕緣環(huán)512位于殼體51上且靠近靜觸頭541的位置，其作用是使第一金屬殼體511與第二金屬殼體513絕緣，保證動(dòng)觸頭531、靜觸頭541在分開狀態(tài)下確保所連接的電路斷開并能承受相應(yīng)的電壓；另外，絕緣環(huán)512的寬度不宜過(guò)大，其寬度以滿足電路介電性能要求為準(zhǔn)，以保證殼體51有足夠大的導(dǎo)熱和散熱面積，這一點(diǎn)對(duì)于低壓大電流真空滅弧室很重要。當(dāng)分?jǐn)嘁欢ǖ碾娏鲿r(shí)，在動(dòng)觸頭531與靜觸頭541分離的瞬間，電流收縮到觸頭剛分離的幾個(gè)點(diǎn)上，使觸頭間的電阻迅速增大并引起溫度迅速升高，直至發(fā)生觸頭表面金屬的蒸發(fā)，同時(shí)形成極高的電場(chǎng)強(qiáng)度，強(qiáng)烈的電場(chǎng)導(dǎo)致發(fā)射和觸頭間間隙的擊穿，產(chǎn)生真空電弧。電弧在磁場(chǎng)作用下向周邊擴(kuò)散，同時(shí)，熾熱的粒子從觸頭間隙向真空區(qū)域擴(kuò)散，在動(dòng)觸頭531、靜觸頭541的間隙中以及與觸頭接觸面對(duì)應(yīng)的殼體51上的區(qū)域內(nèi)(大約30mm范圍，沿觸頭接觸面對(duì)稱分布)，高溫粒子的濃度最高，成為開斷熱影響區(qū)a(如圖2所示)。低壓真空滅弧室在開斷大電流的情況下，電弧擴(kuò)散熄滅后，由于觸頭表面存在短時(shí)間的高溫狀態(tài)，形成電子熱發(fā)射，回 路中會(huì)存在極短時(shí)間的幾十安培的電流，這種由于電子熱發(fā)射而產(chǎn)生的電流稱為弧后電流。通常情況下，當(dāng)表面熱量傳遞到深層后，電子熱發(fā)射停止，弧后電流才會(huì)消失。現(xiàn)有技術(shù)的真空滅弧室5，由于絕緣環(huán)512與第一金屬殼體511、第二金屬殼體513之間的連接點(diǎn)處于開斷熱影響區(qū)a之內(nèi)，而絕緣環(huán)512是熱的不良導(dǎo)體，故連接點(diǎn)受到高溫粒子的轟擊后來(lái)不及將熱量迅速地傳導(dǎo)出去，使溫度升高，導(dǎo)致熱發(fā)射。因此，電弧引起的弧后電流除了沿動(dòng)觸頭531、靜觸頭541間的間隙即第一弧后電流路徑b (如圖2所示)直接放電，還存在另一種通路即第二弧后電流路徑c (如圖2所示)。同時(shí)，由于出于小型化的考慮，真空滅弧室內(nèi)部的觸頭與殼體51之間不具備足夠的電氣間隙，因此在分?jǐn)嚯娏鲿r(shí)，觸頭與殼體51之間易導(dǎo)通，從而使弧后電流經(jīng)由靜觸頭541 —第一金屬殼體511 —波紋管55 —?jiǎng)佑|頭桿532構(gòu)成的第二弧后電流路徑C，使波紋管55上承受較大的電流，從而引起溫度迅速升高。在正常工作中，動(dòng)觸頭桿532的余熱本身就會(huì)傳遞到波紋管55，使其溫度升高，若弧后電流再有一分流沿上述路徑進(jìn)行，那么極易引起波紋管55的溫升過(guò)高，從而影響其疲勞強(qiáng)度。由于波紋管55的厚度本身就很小(0.2mm以下)，且其工作時(shí)相鄰的層之間距離較小，因此流過(guò)的電流較大時(shí)，易引起相鄰層之間的熔焊，進(jìn)而導(dǎo)致波紋管55在機(jī)械外力作用下?lián)p壞、漏氣，使真空滅弧室失效。鑒于上述已有技術(shù)，有必要對(duì)現(xiàn)有的真空滅弧室結(jié)構(gòu)加以改進(jìn)，為此，本申請(qǐng)人作了積極而有效的探索，下面將要介紹的技術(shù)方案便是在這種背景下產(chǎn)生的。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是要提供一種真空滅弧室，它能使真空滅弧室內(nèi)部的波紋管受到保護(hù)，使滅弧室的工作更為可靠，滅弧效果更好；同時(shí)，保證了使用該種滅弧室的真空斷路器具有較高的分?jǐn)嗄芰半姎鈮勖?。本?shí)用新型的目的是這樣來(lái)達(dá)到的，一種真空滅弧室，該真空滅弧室包括殼體、動(dòng)電極、靜電極和波紋管；所述的殼體包括上下設(shè)置的第一金屬殼體、第二金屬殼體以及連接在第一金屬殼體、第二金屬殼體之間的絕緣環(huán)，殼體內(nèi)部形成有真空腔室，所述的動(dòng)電極包括設(shè)置在真空腔室內(nèi)的動(dòng)觸頭以及一端與動(dòng)觸頭連接、另一端向上延伸至真空腔室外的動(dòng)觸頭桿，所述的靜電極包括設(shè) 置在真空腔室內(nèi)的用于與所述的動(dòng)觸頭對(duì)應(yīng)的靜觸頭以及一端與靜觸頭連接、另一端向下延伸至真空腔室外的靜觸頭桿，所述的波紋管的一端與動(dòng)觸頭桿連接、另一端與殼體連接，其特征在于:所述的絕緣環(huán)位于動(dòng)觸頭的上方，動(dòng)觸頭、靜觸頭在分離和閉合位置狀態(tài)時(shí)，均處于第二金屬殼體的包圍空間中。在本實(shí)用新型的一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述的絕緣環(huán)由絕緣材料制成，所述的絕緣材料優(yōu)選為陶瓷。在本實(shí)用新型的另一個(gè)具體的實(shí)施例中，所述的真空滅弧室還包括一導(dǎo)向套，所述的導(dǎo)向套套設(shè)在動(dòng)觸頭桿上且與所述的殼體固定，所述的導(dǎo)向套與所述的動(dòng)觸頭桿之間構(gòu)成滑動(dòng)配合，由導(dǎo)向套對(duì)動(dòng)觸頭桿起導(dǎo)向作用。一種真空斷路器，包括斷路器殼體、固定在斷路器殼體上的操作機(jī)構(gòu)、固定在斷路器殼體上的上出線母排和下出線母排，其特征在于:所述的真空斷路器還包括一上述的真空滅弧室，所述的真空滅弧室內(nèi)部動(dòng)電極連接操作機(jī)構(gòu)，真空滅弧室內(nèi)部動(dòng)電極電連接上出線母排，靜電極電連接下出線母排。采用本實(shí)用新型的上述技術(shù)方案后，如圖4所示，在真空滅弧室之中，絕緣環(huán)切斷了弧后電流從靜觸頭流向波紋管的路徑，避免了在分?jǐn)嚯娏鲿r(shí)波紋管上流經(jīng)弧后電流的風(fēng)險(xiǎn)，保證了波紋管始終處于較為安全的工作環(huán)境，從而保證真空滅弧室的順利工作，使真空斷路器的分?jǐn)嗄芰^為可靠，且電氣壽命較高。分?jǐn)嚯娏鲿r(shí)，動(dòng)、靜觸頭間產(chǎn)生電弧并向周邊擴(kuò)散，同時(shí)，高溫粒子從觸頭間隙向整個(gè)真空區(qū)域擴(kuò)散，在觸頭間隙中以及與觸頭接觸面對(duì)應(yīng)的殼體上的區(qū)域內(nèi)(大約30mm范圍，沿觸頭接觸面對(duì)稱分布)，高溫粒子的濃度最高，形成開斷熱影響區(qū)，如圖5所示。此時(shí)，由于絕緣環(huán)與第一金屬殼體、第二金屬殼體之間的連接點(diǎn)未處于開斷熱影響區(qū)a之內(nèi)，故開斷熱影響區(qū)a內(nèi)的熱量可通過(guò)導(dǎo)熱性良好的第一金屬殼體、第二金屬殼體迅速傳導(dǎo)，不會(huì)導(dǎo)致該處的電子熱發(fā)射。因此，弧后電流僅沿觸頭間的間隙即第一弧后電流路徑b直接放電(如圖5所示)，真空滅弧室可迅速滅弧。即使分?jǐn)嗟碾娏鞣浅４?如80kA)，導(dǎo)致開斷熱影響區(qū)擴(kuò)大，使絕緣環(huán)與第一金屬殼體、第二金屬殼體之間的連接點(diǎn)處于開斷熱影響區(qū)a之內(nèi)，導(dǎo)致該處產(chǎn)生電子熱發(fā)射并產(chǎn)生弧后電流，但由于絕緣環(huán)的存在，波紋管不會(huì)帶電，因此保證了波紋管可順利工作。此時(shí)，弧后電流的路徑除了沿觸頭間的間隙即第一弧后電流路徑b直接放電外，還存在另一種通路，即弧后電流經(jīng)由動(dòng)觸頭一第二金屬殼體一靜觸頭桿構(gòu)成的第二弧后電流路徑c (如圖5所示)，由于第二金屬殼體由導(dǎo)電、導(dǎo)熱性優(yōu)良的材料(如銅)制成，且其表面積較大，故第二金屬殼體可順利導(dǎo)電并散熱，不會(huì)導(dǎo)致破壞。綜上所述，本實(shí)用新型的真空滅弧室在分?jǐn)嚯娏鲿r(shí)可保護(hù)內(nèi)部的波紋管，與現(xiàn)有技術(shù)相比，真空滅弧室內(nèi)部的波紋管受到了保護(hù)，使滅弧室的工作更為可靠，滅弧效果更好，同時(shí)，保證了使用該種滅弧室的真空斷路器具有較高的分?jǐn)嗄芰半姎鈮勖?br>
圖1為現(xiàn)有技術(shù)中真空滅弧室的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為現(xiàn)有技術(shù)中真空滅弧室在分?jǐn)嚯娏鲿r(shí)的開斷熱影響區(qū)以及弧后電流路徑的示意圖。圖3為本實(shí)用新·型的真空斷路器的一種可行結(jié)構(gòu)的示意圖。圖4為本實(shí)用新型的真空滅弧室的一實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本實(shí)用新型真空滅弧室在分?jǐn)嚯娏鲿r(shí)的開斷熱影響區(qū)以及弧后電流路徑的示意圖。圖中:1.斷路器殼體；2.操作機(jī)構(gòu)；3.觸頭支持；4.上出線母排；5.真空滅弧室、51.殼體、511.第一金屬殼體、512.絕緣環(huán)、513.第二金屬殼體、514.真空腔室、52.導(dǎo)向套、53.動(dòng)電極、531.動(dòng)觸頭、532.動(dòng)觸頭桿、54.靜電極、541.靜觸頭、542.靜觸頭桿、55.波紋管；6.下出線母排；a.開斷熱影響區(qū)；b.第一弧后電流路徑；c.第二弧后電流路徑。
具體實(shí)施方式
為了使公眾能充分了解本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)和有益效果，申請(qǐng)人將在
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
詳細(xì)描述，但申請(qǐng)人對(duì)實(shí)施例的描述不是對(duì)技術(shù)方案的限制，任何依據(jù)本實(shí)用新型構(gòu)思作形式而非實(shí)質(zhì)的變化都應(yīng)當(dāng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。[0022]圖3示出了采用本實(shí)用新型專利的技術(shù)方案的真空斷路器的一種可行結(jié)構(gòu)，其中真空滅弧室5的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4。圖3示意了一種真空斷路器，包括斷路器殼體1、固定在斷路器殼體I上的操作機(jī)構(gòu)2、操作機(jī)構(gòu)2連接其上的觸頭支持3、固定在斷路器殼體I上的上出線母排4和下出線母排6，還包括一固定在斷路器殼體I上真空滅弧室5，所述的真空滅弧室5內(nèi)部動(dòng)電極53通過(guò)觸頭支持3連接操作機(jī)構(gòu)2，真空滅弧室5內(nèi)部動(dòng)電極53電連接上出線母排4，靜電極54電連接下出線母排6。圖4、5示意了一種真空滅弧室，該真空滅弧室5包括殼體51、導(dǎo)向套52、動(dòng)電極53、靜電極54和波紋管55 ;所述的殼體51由第一金屬殼體511、第二金屬殼體513以及連接在第一金屬殼體511、第二金屬殼體513之間的絕緣環(huán)512組成，真空滅弧室5內(nèi)部形成有真空腔室514，所述的動(dòng)電極53包括設(shè)置在真空腔室514內(nèi)的動(dòng)觸頭531以及一端與動(dòng)觸頭531連接、另一端延伸至真空腔室514外的動(dòng)觸頭桿532，所述的靜電極54包括設(shè)置在真空腔室514內(nèi)的用于與所述的動(dòng)觸頭531對(duì)應(yīng)的靜觸頭541以及一端與靜觸頭541連接、另一端延伸至真空腔室514外的靜觸頭桿542，所述的導(dǎo)向套52套設(shè)在動(dòng)觸頭桿532上且與所述的殼體51固定，所述的波紋管55的一端與動(dòng)觸頭桿532連接、另一端與殼體51連接，所述的絕緣環(huán)512設(shè)置在動(dòng)觸頭531的上方，并位于導(dǎo)向套52的一側(cè)，且對(duì)應(yīng)于所述的動(dòng)觸頭桿532外側(cè)。如圖4和5，在動(dòng)、靜觸頭531、541無(wú)論是閉合位置還是分離位置狀態(tài)時(shí)，動(dòng)、靜觸頭531、541均位于第二金屬殼體513的包圍空間中。當(dāng)上出線母排4通入短路電流，斷路器迅速反應(yīng)，由機(jī)構(gòu)帶動(dòng)真空滅弧室5進(jìn)行分閘，真空滅弧室5中的動(dòng)觸頭531與靜觸頭541分離并產(chǎn)生真空電弧，當(dāng)短路電流不是很大時(shí)(<80kA)弧后電流沿觸頭間的間隙即圖5所示的第一弧后電流路徑b直接放電，電弧被迅速熄滅，即使當(dāng)短路電流很大時(shí)(>80kA)，弧后電流除沿觸頭間的間隙直接放電外，還產(chǎn)生路徑如圖5中的第二弧后電流路徑C，此時(shí)波紋管55不會(huì)導(dǎo)電，受到保護(hù)。第二金屬殼體513可順利導(dǎo)電并散熱，不會(huì)導(dǎo)致真空滅弧室5的破壞，且對(duì)電弧區(qū)域提供屏蔽作用。因此保證了斷路器具有較高的分?jǐn)嗄芰半姎鈮勖?。綜上所述，本實(shí)用 新型提供的技術(shù)方案克服了已有技術(shù)中的欠缺，達(dá)到了發(fā)明創(chuàng)造的目的，體現(xiàn)了申請(qǐng)人所述的技術(shù)效果。
權(quán)利要求1.一種真空滅弧室，該真空滅弧室(5)包括殼體(51)、動(dòng)電極(53)、靜電極(54)和波紋管(55);所述的殼體(51)包括上下設(shè)置的第一金屬殼體(511)、第二金屬殼體(513)以及連接在第一金屬殼體(511)、第二金屬殼體(513)之間的絕緣環(huán)(512),殼體(51)內(nèi)部形成有真空腔室(514)，所述的動(dòng)電極(53)包括設(shè)置在真空腔室(514)內(nèi)的動(dòng)觸頭(531)以及一端與動(dòng)觸頭(531)連接、另一端向上延伸至真空腔室(514)外的動(dòng)觸頭桿(532)，所述的靜電極(54)包括設(shè)置在真空腔室(514)內(nèi)的用于與所述的動(dòng)觸頭(531)對(duì)應(yīng)的靜觸頭(541)以及一端與靜觸頭(541)連接、另一端向下延伸至真空腔室(514)外的靜觸頭桿(542)，所述的波紋管(55)的一端與動(dòng)觸頭桿(532)連接、另一端與殼體(51)連接，其特征在于:所述的絕緣環(huán)(512)位于動(dòng)觸頭(531)的上方,動(dòng)觸頭(531)、靜觸頭(541)在分離和閉合位置狀態(tài)時(shí)，均處于第二金屬殼體(513)的包圍空間中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空滅弧室，其特征在于所述的絕緣環(huán)(512)由絕緣材料制成，所述的絕緣材料優(yōu)選為陶瓷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空滅弧室，其特征在于所述的真空滅弧室(5)還包括一導(dǎo)向套(52)，所述的導(dǎo)向套(52)套設(shè)在動(dòng)觸頭桿(532)上且與所述的殼體(51)固定，所述的導(dǎo)向套(52)與所述的動(dòng)觸頭桿(532)之間構(gòu)成滑動(dòng)配合，由導(dǎo)向套(52)對(duì)動(dòng)觸頭桿(532)起導(dǎo)向作用。
4.一種真空斷路器，包括斷路器殼體(I)、固定在斷路器殼體(I)上的操作機(jī)構(gòu)(2)、固定在斷路器殼體(I)上的上出線母排(4)和下出線母排(6)，其特征在于:所述的真空斷路器還包括一如權(quán)利要求1或2或3的真空滅弧室(5)，所述的真空滅弧室(5)內(nèi)部動(dòng)電極(53)連接操作機(jī)構(gòu) (2)，真空滅弧室(5)內(nèi)部動(dòng)電極(53)電連接上出線母排(4)，靜電極(54)電連接下出線母排(6)。
專利摘要一種真空滅弧室及使用該滅弧室的真空斷路器，真空滅弧室包括殼體、導(dǎo)向套、動(dòng)電極、靜電極和波紋管，殼體由第一、第二金屬殼體以及絕緣環(huán)組成，真空滅弧室內(nèi)部形成有真空腔室，動(dòng)電極包括設(shè)置在真空腔室內(nèi)的動(dòng)觸頭以及動(dòng)觸頭桿，靜電極包括動(dòng)觸頭以及靜觸頭桿，導(dǎo)向套套設(shè)在動(dòng)觸頭桿上且與殼體固定，波紋管的一端與動(dòng)觸頭桿連接、另一端與殼體氣密連接，特點(diǎn)所述的絕緣環(huán)設(shè)置在殼體上位于動(dòng)觸頭上方,動(dòng)觸頭、靜觸頭在分離和閉合位置狀態(tài)時(shí)，均處于第二金屬殼體的包圍空間中。優(yōu)點(diǎn)真空滅弧室內(nèi)部的波紋管受到了保護(hù)，使滅弧室的工作更為可靠，滅弧效果更好；保證了使用該種滅弧室的真空斷路器具有較高的分?jǐn)嗄芰半姎鈮勖?br> 文檔編號(hào)H01H33/664GK203103209SQ20132004160
公開日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2013年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月25日
發(fā)明者管瑞良, 俞曉峰, 周敏琛, 陳君平, 田志強(qiáng) 申請(qǐng)人:常熟開關(guān)制造有限公司(原常熟開關(guān)廠)