一种串联压气室的灭弧室的制作方法

本发明涉及一种灭弧室，特别是一种串联压气室的灭弧室。

背景技术：

短路电流提高，增加了保护断路器开断短路电流的难度，为了提高断路器开断短路电流能力，需要增加气吹能力。传统增加气吹能力的方法是增加压气缸的直径，或者增加压气缸长度，同时增加压气室压缩速度。但是增加压气缸直径必然会增加断路器体积，不但增加了断路器的制造成本，也增加了断路器的运输和变电站的建设成本。而增加压气室长度同时提高压缩速度，需要增加断路器的分闸速度和行程，极大地增加了设计成本。

鉴于以上技术问题，实有必要提供一种串联压气室的灭弧室，以解决以上技术问题。

技术实现要素：

本发明提供了一种串联压气室的灭弧室，在不增加压气缸直径和长度的前提下，引入串联压气室的设计概念，实现断路器体积和速度不变的条件下，增加2倍以上的压气能力。

本发明采用以下技术方案：

一种串联压气室的灭弧室，包括静触头系统、动触头系统、喷口，以及串联的第一和第二压气室，所述静触头系统包括静主触头和静弧触头，所述动触头系统包括动主触头和动弧触头，所述第一压气室由内空的内压气缸形成，所述第二压气室由内空的外压气缸形成，活塞杆和活塞轴向贯穿第一压气室和第二压气室，所述动主触头的底部设置有安装孔，所述动弧触头安装在该安装孔内，所述活塞杆安装在动弧触头的外壁和动主触头的安装孔内壁之间，所述动主触头内以安装孔为中心分布有多个排气孔；当灭弧室向分闸方向运动时，第一压气室和第二压气室体积同时缩小，被压缩的气体通过该排气孔对喷口内的电弧进行冷却，进而对电弧进行气吹冷却。

所述的静主触头和静弧触头在朝向动触头系统方向的顶部均设置有接触圆弧；所述动弧触头和动主触头朝向静触头系统方向的顶部分别设置有接触圆弧。

所述的静弧触头的端面与静主触头的端面位于同平面；所述动弧触头的接触圆弧的端面与动主触头的接触圆弧的端面位于同一平面。

所述的动主触头为中心带有沉孔的结构，喷口在远离动触头系统的一端在合闸时伸入静主触头包围的内部，喷口另外一端安装在沉孔上并抵在动主触头沉孔的底部。

所述的喷口朝向静弧触头方向突出形成喇叭形状，喷口通过该喇叭结构包围静弧触头。

所述的动弧触头朝向该喇叭结构的张口方向，但动弧触头与该喇叭结构在轴向方向留有空隙，且动弧触头与喷口在径向方向也留有空隙。

在喷口内壁和动弧触头外壁之间形成有第一气体流通通道，该第一气体流通通道与所述的排气孔连通。

所述的内压气缸一端有向内翻边的连接面，另一端有向外翻边的连接端面，内压气缸的内翻边的连接面外端面与动主触头用螺栓连接，所述的内压气缸的外翻边的连接端面与外压气缸滑动连接。

所述的内压气缸的连接端面安装有圆环结构的活塞阀片，该活塞阀片用螺栓固定在内压气缸上，活塞阀片的内径与活塞的外径为间隙配合。

所述的内压气缸的外翻边外径与外压气缸的内径为间隙配合，所述的内压气缸通过外翻边上安装导电触头而与外压气缸滑动接触。

所述的导电触头为螺旋结构的金属圆环。

所述的内压气缸上开设有第二气体流通通道，当活塞阀片打开时，外界的环境气体通过该第二气体流通通道进入到第二压气室。

所述的活塞阀片的内径与活塞的外径为间隙配合，该活塞阀片的另一端固定在连接端面上，保证活塞、活塞阀片和内压气缸之间形成平衡气室，该平衡气室通过第二气体流通通道与外界的环境相通。

沉孔底部中心设置有所述安装孔，活塞杆安装在该安装孔内且通过内螺纹和外螺纹与动主触头和动弧触头连接。

所述的活塞在第一压气室的自由端为外翻边结构，该外翻边结构抵在内压气缸的内壁，所述的第一压气室由内压气缸的内壁、活塞杆的外壁、活塞，以及设置在活塞和活塞杆之间的单向阀形成。

所述的第二压气室由外压气缸的内壁、内压气缸的外翻边连接端面、活塞阀片，以及活塞构成。

所述活塞一端为外翻边结构，外翻边的外径与内压气缸的内径为间隙配合，活塞另外一端通过螺栓固定。

所述活塞的内壁和活塞杆的外壁之间设置有单向阀，该单向阀与活塞杆以及活塞之间形成与第二压气室连通的第二气体流通通道。

当单向阀打开时，所述的第二气体流通通道与第一压气缸连通。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明在动主触头内以安装孔为中心分布有多个排气孔，这样，当灭弧室向分闸方向运动时，第一压气室体积缩小，同时第二压气室的体积按照第一压气室的压缩速度等比压缩。当第二压气室机械压缩后，其内部气体受体积缩小而增加压力，该压力给第一压气室中气体增压，第一压气室中的气体被第二压气室和本身机械运动联合压缩，被联合压缩的气体通过排气孔，对喷口的喉道内电弧进行冷却，由第一压气室和第二压气室压缩产生的气体在通过电弧后，变成高温气体，该高温气体再通过喷口的排气通道排走，从而对电弧进行气吹冷却。

【附图说明】

图1为灭弧室的结构示意图；

图2为图1中A的局部放大图；

图3为图1中B的局部放大图；

图4为图1中C的局部放大图；

图5为灭弧室向分闸方向运动时，第一气室和第二气室体积缩小的结构示意图；

图6为电弧产生示意图；

图7为第一气室和第二气室内的气体变为高温气体并对电弧进行气吹冷却的结构示意图；

图8为分闸操作过程中，主触头和弧触头先后脱离并在断口形成电弧的结构示意图；

图9为气缸1和气缸2气体压缩流动示意图；

图10为活塞阀片的俯视图；

图11为活塞阀片安装到灭弧室后的使用状态示意图；

图12为灭弧室整体结构装配过程示意图。

【具体实施方式】

下面结合图1至图12对本发明的灭弧室及其灭弧过程进行详细阐述。

请参阅图1至图4。灭弧室主要由静触头系统、动触头系统、喷口系统、压气室系统组成，压气室系统分为第一压气室1和第二压气室2，两个压气室结构为串联布置，第一压气室1布置在第二压气室2之前。具体的说，第一压气室更靠近断口位置。

静触头系统包括静弧触头15和静主触头16，静主触头16为薄壁圆筒结构，静弧触头15为细圆棒结构，静弧触头15安装在静主触头16圆筒中心。静弧触头15的端面与静主触头16的端面基本位于同平面。静主触头16朝向动触头系统的方向的顶部有接触圆弧18，静弧触头朝向动触头系统方向的顶部有接触圆弧17。静主触头16和静弧触头15均由导电金属材料制造。

动触头系统包括动主触头19和动弧触头20，动主触头19为中心带有一个沉孔的圆柱结构，沉孔底部中心有一个贯通安装孔23，动弧触头20安装在该安装孔23内，动主触头19朝向静触头系统方向的端面有接触圆弧21。动弧触头20为中心有通孔的薄壁圆筒结构，动弧触头20朝向静触头系统方向顶部有接触圆弧22，静弧触头15安装在动弧触头20的通孔内，动弧触头的接触圆弧22的端面与动主触头的接触圆弧21的端面基本位于同一平面。所述的动主触头19的沉孔底部以安装孔23为中心均匀分布有多个贯通排气孔24。动主触头19和动弧触头20均由导电金属材料制造。

喷口27为圆筒结构，喷口27、静主触头16、静弧触头15、动主触头19、动弧触头20为同轴布置。喷口27外壁与动主触头19的沉孔内壁为螺纹连接。喷口27在远离动触头系统的一端与静弧触头15平齐，喷口27另外一端抵在动主触头19沉孔的底部，且喷口27朝向静弧触头15方向突出形成突部，喷口27通过该突部与静弧触头15接触，所述的动弧触头20安装在动主触头的安装孔23内并朝向所述突部延伸，但动弧触头20与该突部在轴向方向留有空隙，且动弧触头20与喷口27在径向方向也留有空隙，如此在喷口27内壁和动弧触头20外壁之间形成第一气体流通通道25。该第一气体流通通道25与上述的排气孔24连通。动触头系统带动喷口27一起运动。喷口27由绝缘耐烧蚀材料制造。

内压气缸3是薄壁圆筒，一端有向内翻边的连接面30，连接面30与圆筒中心轴垂直，另一端有向外翻边的连接端面31，该连接端面31与圆筒中心轴垂直。内压气缸3内翻边的外端面与动主触头19用螺栓32连接，内压气缸3与动主触头19同轴安装。内压气缸3为导电金属制造。

活塞杆5安装在动主触头19的安装孔23上，活塞杆5是薄壁金属管，活塞杆5一端有一段外螺纹和一段内螺纹，外螺纹用来和动主触头19安装孔连接，内螺纹与动弧触头20连接。活塞杆5的尾部设置有排气孔13，活塞杆5用高强度金属材料加工制造。活塞杆5的长度远超过内压气缸3的长度。活塞4为圆柱结构，活塞杆5在活塞4的中心导向孔中滑动，活塞4一端为外翻边结构，外翻边的外径与内压气缸3的内径为间隙配合，活塞4另外一端通过活塞阀片固定在内压气缸3上。内压气缸3的连接端面31安装有圆环结构的活塞阀片6，该活塞阀片6用螺钉32固定在内压气缸3上，活塞阀片6外径远小于外压气缸7的内径大于内压气缸3的内径，活塞阀片6的内径与活塞4的外径为间隙配合。

上述内压气缸3的外周进一步安装有外压气缸7，内压气缸3的外翻边外径与外压气缸7的内径为间隙配合。外压气缸7为薄壁圆筒结构，外压气缸7为导电金属材料制造。内压气缸3的外翻边延面安装导电触头39，导电触头39与外压气缸7滑动接触，导电触头39为螺旋结构的金属圆环。外压气缸7有一个外翻边端面，该外翻边端面用螺钉连接在安装端面。外压气缸7外侧安装均匀断口电场和均匀对地电场的屏蔽45。

在活塞杆5的外周安装有单向阀9，该单向阀9与内压气缸3、活塞4，以及活塞杆5构成上述的第一压气室1，活塞阀片6、外压气缸7和活塞构成上述的第二压气室。上述单向阀与活塞杆5和活塞之间形成与第二压气室连通的第二气体流通通道8。所述活塞4的外翻边与内压气缸3和活塞阀片6之间形成平衡气室41。上述内压气缸上进一步开设有第二气体流通通道42，该第二气体流通通道42与所述平衡气室41连通。

当灭弧室向分闸方向运动时，由内压气缸3、活塞4、活塞杆5组成的第一压气室1体积缩小，同时由活塞阀片6、外压气缸7、活塞4组成的第二压气室2体积按照第一压气室1的压缩速度等比压缩。结构示意见图5。

当第二压气室2机械压缩后，其内部气体受体积缩小而增加压力，该压力通过第二气体流通通道8和单向阀9给第一压气室1中气体增压，第一压气室1中的气体被第二压气室2和本身机械运动联合压缩，被联合压缩的气体通过排气孔24，对喷口27的喉道内(即第一气体流通通道25)电弧12进行冷却。结构示意见图6。

由第一压气室1和第二压气室2压缩产生的气体在通过电弧12后，变成高温气体，该高温气体再通过喷口27和活塞杆5的排气通道13排走，从而对电弧进行气吹冷却。结构示意见图7。

分闸操作过程中，由于动静主触头的接触圆弧和动静弧触头的接触圆弧尺寸差异，主触头先脱离，而弧触头还未脱离，此时电流由主触头的连接导电回路转移到弧触头的连接回路上。继续分闸下，弧触头脱离，断口形成电压，在弧触头上形成电弧12。如图8所示。

分闸操作过程中，第二压气室2内的活塞阀片6向后运动，压缩第二压气室2的气室体积，第二压气室2压力升高，反向阀9向内压气缸3内侧打开，安装在安装端面上的反向阀40关闭，第二压气室2内的气体通过反向阀9进入第一压气室1内，同时第一压气室1在分闸动作下，体积也随之降低，第一压气室1在机械和第二压气室2的气体压力的双重作用下气体通过排气孔24吹向喷口。同时环境气体通过第二气体流通通道42流入平衡气室41，来防止出现额外气压阻尼机械功。如图9所示。

合闸操作过程中，第一压气室1和第二压气室2同时扩大，反向阀9向第二压气室2侧运动关闭，反向阀40向第二压气室气缸2侧运动打开，环境气体通过喷口喉道和第二气体流通通道42进入第一压气室1和第二压气室2。平衡气室41的气体通过排气孔24向外流动，降低气体对机械操作的阻力。

活塞阀片6为两片或两片以上的活塞片装配组成，活塞阀片和装配面32为止扣定位，同时用螺钉32固定。结构见图10至图11。

动侧装配顺序为活塞系统先装配完成，活塞系统装入活塞4中，半分状态安装活塞阀片6，再将安装完成的结构用螺钉固定在安装面上，然后推入外压气缸7，外压气缸7用螺钉固定在安装端面上。外压气缸7装配完成后，装入屏蔽45，屏蔽45用螺钉固定在外压气缸7的装配法兰面上。如图12所示。