一种可调节真空度的真空灭弧室的制作方法

本发明涉及断路器技术领域，尤其涉及一种可调节真空度的真空灭弧室。

背景技术：

真空断路器因其灭弧介质和灭弧后触头间隙的绝缘介质都是高真空而得名；其具有体积小、重量轻、适用于频繁操作的优点，在配电网中应用较为普及。

真空灭弧室也叫真空开关管或真空泡，是真空开关的核心器件。它是用一对密封在真空中的电极（触头）和其它零件，借助真空优良的绝缘和熄弧性能，实现电路的关合或分断，在切断电源后能迅速熄弧并抑止电流的真空器件。

在真空环境中，气体非常稀薄，真空度高于1.33x10^-2pa时气体分子极少。在1.33x10^-2pa的真空中，每立方厘米空间中含有的气体分子数仅为标准大气压环境下的千万分之一。在这样稀薄的气体中即使真空间隙中存在电子，它们从一个电极飞向另一个电极时，也很少有机会与气体分子碰撞造成真空间隙的电击穿。

真空中电极间电弧是这样产生的：当触头行将分离前，触头上原先施加的接触压力开始减弱，动静触头间的接触电阻开始增大，由于负荷电流的作用，发热量增加。在触头刚要分离瞬间，动静触头之间仅靠几个尖峰联系着，此时负荷电流将密集收缩到这几个尖峰桥上，接触电阻急剧增大，同时电流密度又剧增，导致发热温度迅速提高，致使触头表面金属产生蒸发。同时微小的触头距离下也会形成极高的电场强度，造成强烈的场致发射，间隙击穿，继而形成真空电弧。真空电弧一旦形成，就会出现电流密度在10⁴a/cm²以上的阴极斑点，使阴极表面局部区域的金属不断熔化和蒸发，以维持真空电弧。在电弧熄灭后，电极之间与电极周围的金属蒸气迅速扩散，密度快速下降直到零，触头间恢复高真空绝缘状态。

真空断路器在运行过程中其真空灭弧室会有不同程度的泄漏，有的甚至在预期使用寿命范围内就可能泄漏到无法正常工作的地步，在这种情况下进行操纵就会造成严重的后果，真空断路器事故大多是由此原因引起。

真空灭弧室漏气的故障可分为两种类型，一种为“硬故障”即外壳破裂、波纹管破损而进气，使灭弧室失往真空度，与四周大气相通；另一种为"软故障"即灭弧室并未与大气相通，而是由于制造工艺、运输、安装及使用维护等原因，使灭弧室内的气体压力高于答应值，灭弧室不能满足正常开断容量，存在潜伏性故障。

对于第一种故障，只能通过更换真空灭弧室来解决，对于第二种故障，理论上则可选择二次抽真空的方法解决。

目前市场上还没有能够提供可二次抽真空或者可调节真空度的真空灭弧室。

申请公布号为cn103871775a的中国专利文献公布了一种真空灭弧室，包括：外壳；容纳在所述外壳中的静触头；容纳在所述外壳中的动触头，该动触头配置成可移动以与所述静触头接合或脱开：固定安装在所述外壳中的导电座，所述导电座配置成与所述动触头保持电连接：容纳在所述外壳中且用于连接所述动触头与所述导电座的柔性电连接结构：操作所述动触头以使其移动的操作机构。本发明还提供包括上述真空灭弧室的真空断路器。该真空灭弧室无法二次调节真空度，只能一次性更换，增大运营成本。

申请公布号为cn104576182a的中国专利文献公布了一种真空灭弧室的真空度检测装置。检测装置中磁控线圈用于在待测灭弧室的外围产生脉冲磁场，托架在持测灭弧室的下方起到撑托作用，而定位机构用于将待测灭弧室的管体压紧在托架上、以实现待测灭弧室的定位，拉开机构可在定位机构将待测灭弧室的管体压紧定位后，将待测灭弧室的动拉杆夹紧并向上抽拉，以拉开待测灭弧室内动、静触头，因此本发明中检测装置通过托架、定位机构和拉开机构的相互配合，实现了对待测灭弧室的定位和拉开距，这样就可以在磁控线圈通电后，对待测灭弧室内的真空度进行检测，检测装置将依靠各个机构和架体之间的配合来实现对待测灭弧室内的真空度进行检测，提高了待测灭弧室的真空度检测效率。本发明只是对真空灭弧室进行检测，也无法对真空度降低的真空灭弧室二次调节真空度。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种可调节真空度的真空灭弧室，解决传统真空灭弧室真空度降低后无法检修和维护，只能更换的问题。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种可调节真空度的真空灭弧室，包括绝缘外壳,所述外壳腔体内设置静触头、动触头、屏蔽罩和波纹管，所述静触头通过静导电杆与设置在外壳一端的静盖板连接，所述动触头与动导电杆连接，所述动导电杆穿过设置于外壳另一端的波纹管和动盖板，波纹管穿过动盖板且与动盖板气密性连接，所述外壳与动盖板、静盖板之间固定密封连接，所述外壳上设置调节管，调节管上设置密封装置。

作为本发明的一种优选结构，所述调节管设置在静触头一端的外壳上，与外壳一体成型。

作为本发明的一种优选结构，所述调节管为直角形，沿灭弧室的长轴方向，向静触头一侧折弯。

作为本发明的一种优选结构，所述调节管设置在波纹管与动触头之间的外壳上，与外壳一体成型。

作为本发明的一种优选结构，所述调节管为直角形，沿灭弧室的长轴方向，向动触头一侧折弯。

作为本发明的一种优选结构，所述密封装置为单向密封装置。

作为本发明的一种优选结构，所述密封装置包括与调节管固定连接的密封碗，密封碗内设置与其内表面配合的密封球，密封碗的碗口向内收缩，碗口与密封球之间设置弹簧，弹簧直径大于碗口直径而小于密封球直径。

作为本发明的一种优选结构，密封碗外部设置与其螺纹密封连接的保护帽，保护帽为绝缘材料制成。

作为本发明的一种优选结构，所述调节管端部膨大形成检测室，检测室中固定设置真空计（972冷阴极/皮拉尼复合真空传感器），真空计的测量范围是1×10^-8torr至大气压，真空计从检测室侧壁穿出并与检测室侧壁密封连接，真空计的显示及操作部分位于检测室外。

作为本发明的一种优选结构，所述调节管为直管，与外壳相交，调节管长轴与通过相交点的外壳截面圆半径之间的夹角为30-90度，优选为90度。

作为本发明的一种优选结构，所述密封装置为反向设置的气门芯结构。

作为本发明的一种优选结构，所述调节管上设置多个串联的密封装置，相邻的两个密封装置之间设置球阀。

本发明的有益效果是：

1、真空灭弧室上设置具有密封装置的调节管，连接真空泵之后可以对发生软故障而真空度降低的真空灭弧室进行二次抽真空修复，保证真空灭弧室安全使用。

2、调节管设置在静触头一端的外壳上或波纹管与动触头之间的外壳上，与外壳一体成型，减少连接处，减少漏气的风险。

3、调节管为直角形，沿灭弧室的长轴方向，向远离灭弧室一侧直角折弯。直角折弯设计可防止触头在燃弧过程中产生的金属蒸汽和液滴喷溅对位于调节管上的密封装置产生污染；调节管向远离灭弧室一侧直角折弯，减少调节管及密封装置对灭弧室内电磁场的分布的影响，真空度检测数据的准确度高。

4、密封装置为单向密封装置，方便通过调节管和密封装置抽真空，且具有保压和自动闭锁功能。

5、密封装置包括与调节管固定连接的密封碗，密封碗内设置与其内表面配合的密封球，密封碗的碗口向内收缩，碗口与密封球之间设置弹簧，弹簧直径大于碗口直径而小于密封球直径。

密封碗和密封球配合的密封装置可实现完美配合，密封效果好。密封碗的碗口向内收缩，碗口与密封球之间设置弹簧，弹簧对密封球提供压力，将密封圈压在密封碗内，对调节管实现密封，配合向内收缩的碗口，使密封装置具有单向密封功能。

6、密封碗外部设置与其螺纹密封连接的保护帽，保护帽为绝缘材料制成，保护帽进一步隔绝外部空气，在无需抽真空时为真空灭弧室增加一层防护，保护帽还有防尘、防雨雪的作用。

7、调节管端部膨大形成检测室，检测室中固定设置真空计，真空计从检测室侧壁穿出并与检测室侧壁密封连接，真空计的显示及操作控制部分位于检测室外。设置真空计可随时监测真空灭弧室内的真空情况，检测室与真空灭弧室相通，与真空灭弧室内真空度相同。

8、调节管与外壳相交，调节管长轴与通过相交点的外壳截面圆半径之间的夹角为30-90度，优选为90度，90度时即为直角折弯，防止触头在燃弧过程中产生的金属蒸汽和液滴喷溅对位于调节管上的密封装置产生污染，防护效果最好。

9、密封装置使用气门芯，为高压区在调节管外，低压区在调节管内的反向设置的气门芯结构，气门芯与调节管气密性连接。传统气门芯结构简单成本低，方便维护和更换。

10、调节管上设置多个串联的密封装置，相邻的两个密封装置之间设置球阀，抽真空时，从真空泵向真空灭弧室方向依次打开球阀，关闭真空泵之前反向依次关闭球阀，彻底避免空气回流进入真空灭弧室。多个串联的密封装置和多个球阀的设置，相当于增加了真空密封的多重保障措施，无论是抽真空时球阀的逐级保护和密封装置的逐个打开和密封，还是真空灭弧室使用时多重密封保压，都大大提高了真空灭弧室的安全性和可靠性。

本发明的一种可调节真空度的真空灭弧室在使用时如经检测发现真空度降低后，将真空泵连接到调节管的密封装置上进行二次抽真空，直至压力达到7.5×10^-4pa以下为止。

附图说明

图1为本发明实施例一整体结构示意图；

图2为本发明中密封装置放大图；

图3为本发明实施例二整体结构示意图；

图4为本发明实施例四整体结构示意图。

图中标号：1-外壳，2-静触头，3-动触头，4-屏蔽罩，5-波纹管，6-静导电杆，7-静盖板，8-动导电杆，9-动盖板，10-调节管，11-密封装置，12-密封碗，13-密封球，14-弹簧，15-保护帽，16-检测室，17-真空计，18-球阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1、图2所示，一种可调节真空度的真空灭弧室，包括绝缘外壳1,所述外壳1腔体内设置静触头2、动触头3、屏蔽罩4和波纹管5，所述静触头2通过静导电杆6与设置在外壳1一端的静盖板7连接，所述动触头3与动导电杆8连接，所述动导电杆8穿过设置于外壳1另一端的波纹管5，波纹管5穿过动盖板9且与动盖板9气密性连接，所述外壳1与动盖板9、静盖板7之间固定密封连接，所述外壳1上设置调节管10，调节管10上设置密封装置11。

真空灭弧室工作灭弧原理如下：真空灭弧室的动导电杆8与波纹管5密封一起，是一可动部件，通过与操动机构连接，在操动机构带动下，可以沿真空灭弧室轴向运动从而带动灭弧室动触头3完成合、分动作。

当动导电杆8在操动机构带动下合闸时，动触头3和静触头2闭合，电源与负载接通。当动导电杆8在操动机构带动下带电分闹时，动触头3和静触头2间产生真空电弧。

当真空灭弧室的动触头3和静触头2在真空中带电分离时，电接触表面积迅速减小，动触头3和静触头2在分离的瞬间，电流收缩到触头刚分离的某一点或某几点上，电极间电阻剧烈增大，温度也迅速提高，最后金属桥熔化并蒸发出大量的金属蒸汽，同时形成极高的电场强度，导致剧烈的场致发射和间隙的击穿，产生了真空电弧，真空电弧不是靠电极间气体分子电离来维持的，而是依靠触头材料蒸发所形成的金属蒸汽来维持。

当工作电流接近零时，触头间距增大，真空电弧的等离子体很快向四周扩散，电弧电流过零后，触头间隙的介质迅速由导电体变为绝缘体，于是电流被分断，开断结束。

所述调节管10设置在静触头2一端的外壳1上，与外壳1一体成型，减少连接处，减少漏气的风险。所述调节管10为直角形，沿灭弧室的长轴方向，向静触头2一侧折弯。直角折弯设计可防止触头在燃弧过程中产生的金属蒸汽和液滴喷溅对位于调节管10上的密封装置11产生污染；调节管10向远离灭弧室一侧直角折弯，减少调节管10及密封装置11对灭弧室内电磁场的分布的影响，真空度检测数据的准确度高。

所述密封装置11为单向密封装置，方便通过调节管10和密封装置11抽真空，且具有保压和自动闭锁功能。所述密封装置11包括与调节管10固定连接的密封碗12，密封碗12内设置密封球13，密封球13的球形外表面与密封碗12的半球形内表面紧密贴合，密封碗12的碗口向内收缩，碗口与密封球13之间设置弹簧14，弹簧14直径大于碗口直径而小于密封球13直径。密封碗12和密封球13配合的密封装置11可实现完美配合，密封效果好。密封碗12的碗口向内收缩，碗口与密封球13之间设置弹簧14，弹簧14对密封球13提供压力，将密封圈压在密封碗12内，对调节管10实现密封，配合向内收缩的碗口，使密封装置11具有单向密封功能。

密封碗12外部设置与其螺纹密封连接的保护帽15，保护帽15为绝缘材料制成，保护帽15进一步隔绝外部空气，在无需抽真空时为真空灭弧室增加一层防护，保护帽15还有防尘、防雨雪的作用。真空灭弧室一般每6个月检测一次，或在运行出现异常时检测，若本发明在使用过程中经检测（目前常采用工频耐压法或磁控放电法）后发现真空度下降，压力大于0.6pa时，将真空泵连接到调节管的密封装置上进行二次抽真空，直至压力重新降到7.5×10^-4pa以下为止。二次抽真空时首先将保护帽15从密封碗12上拧下，然后将真空泵的进气管连接到保护帽上并确定密封，最后开启真空泵抽真空即可。

真空灭弧室上设置具有密封装置11的调节管10，连接真空泵之后可以对发生软故障而真空度降低的真空灭弧室进行二次抽真空修复，保证真空灭弧室安全使用。

实施例二

如图3所示，本实施例和实施例一的结构基本相同，其区别在于：所述调节管10设置在波纹管5与动触头3之间的外壳1上，与外壳1一体成型。所述调节管10为直角形，沿灭弧室的轴向向动触头3一侧折弯。所述调节管10端部膨大形成检测室16，检测室16中固定设置真空计17，本实施例采用的真空计为美国mks972冷阴极/皮拉尼复合真空传感器，真空计17的测量范围是1×10^-8torr至大气压，真空计17从检测室16侧壁穿出并与检测室16侧壁密封连接，真空计17的显示及操作部分位于检测室16外。设置真空计17可随时监测真空灭弧室内的真空情况，无需额外单独配置真空检测仪器，检测室16与真空灭弧室相通，与真空灭弧室内真空度相同，保证检测真实准确。

实施例三

本实施例和实施例一的结构基本相同，其区别在于：所述密封装置11为反向设置的气门芯结构。密封装置11使用气门芯，高压区在调节管10外，低压区在调节管10内的反向设置的气门芯结构，气门芯与调节管10气密性连接。气门芯结构简单成本低，方便维护和更换。

实施例四

如图4所示，本实施例和实施例一的结构基本相同，其区别在于：所述调节管10上设置多个串联的密封装置11，相邻的两个密封装置11之间设置球阀18。调节管10上设置多个串联的密封装置11，相邻的两个密封装置11之间设置球阀18，抽真空时，从真空泵向真空灭弧室方向依次打开球阀18，关闭真空泵之前反向依次关闭球阀18，彻底避免空气回流进入真空灭弧室。多个串联的密封装置和多个球阀的设置，相当于增加了真空密封的多重保障措施，无论是抽真空时球阀的逐级保护和密封装置的逐个打开和密封，还是真空灭弧室使用时多重密封保压，都大大提高了真空灭弧室的安全性和可靠性。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。