一种真空灭弧室及柱上开关的制作方法

本申请涉及电力系统的真空开关领域，尤其涉及一种真空灭弧室及柱上开关。

背景技术：

真空灭弧室是真空开关的核心部件，采用真空钎焊工艺将相应的零部件封接成密闭的真空腔室，借助真空优良的绝缘性能与熄弧性能，在切断电源后能迅速熄弧并抑制电流。

真空灭弧室通过位于真空灭弧室外的操动机构使真空灭弧室内的一对对置触头闭合或分离来完成的。其外壳由陶瓷等无机绝缘材料制成，呈圆筒状，两端用金属盖板封接组成一个密闭容器；内部有一对动静触头，静触头固定在静导电杆上，动触头固定在动导电杆上。

真空开关的触头通常承载着很大的电流，如果真空触头的接触不佳，首先表现出来的是接触电阻的增大，进而导致触头温升，此时若能及时发现异常，进行有计划的降低负载，进行真空开关的维护，会极大的降低电路故障带来的损失。但是由于导电杆本身携带有高压电，接触式的温度传感器难以设置在导电杆上进行测量，而触头处在真空的屏蔽筒内，真空不导热，所以触头的温升也不会传递到屏蔽筒上，所以从外侧测量屏蔽筒的温度也难以发现触头的温升现象。

技术实现要素：

本申请提供了一种真空灭弧室，用于解决现有技术中存在的由于真空触头接触不佳，引发的真空触头升温，导致电路产生故障的技术问题。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种真空灭弧室，所述真空灭弧室包括壳体、第一电杆和第二电杆，所述第一电杆的第一端设有第一触头盘，所述第二电杆的第一端设有第二触头盘，所述第一触头盘和第二触头盘均置于壳体内，所述第一触头盘和第二触头盘可相对移动接触或反向移动分开，所述壳体内设有测温元件，所述测温元件用于检测第一触头盘或第二触头盘的温度变化。

优选地，所述真空灭弧室还包括第一波纹管和第二波纹管，所述第一波纹管安装在壳体的第一端，并贯穿壳体的第一端进入到壳体内，所述第二波纹管安装在壳体的第二端，并贯穿壳体的第二端进入壳体内，在所述第一电杆和第二电杆均为动导电杆，所述第一电杆可移动的安装在第一波纹管上，所述第二电杆可移动的安装在第二波纹管上。

优选地，所述第一次触头盘的和第二触头盘的端面上均设有若干个凹槽和若干个凸起，所述第一电杆上的凹槽与所述第二电杆上的凸起相适配，所述第一电杆上的凸起与所述第二电杆上的凹槽相适配。

优选地，所述第一触头盘的和所述第二触头盘的凸起为同心圆环状的凸起，所述第一触头盘的和所述第二触头盘的凹槽均形成于相邻两个凸起之间。

优选地，第一触头盘沿轴向剖面轮廓呈凹弧形，第二触头盘沿轴向剖面轮廓呈凸弧形。

优选地，所述壳体包括绝缘外壳和屏蔽筒，所述测温元件设于所述屏蔽筒的端，且朝向所述第一触头盘和第二触头盘方向；

所述屏蔽筒内还设有图像采集装置，所述屏蔽筒的内壁为镜面，所述图像采集装置设在屏蔽筒的端，所述图像采集装置用于采集第一触头盘和第二触头盘的图像。

优选地，真空灭弧室还包括弹簧安装架，所述弹簧安装架安装在绝缘外壳上，所述第一电杆和第二电杆的第一端设在所述屏蔽筒的内部，所述第二电杆的第二端穿过绝缘外壳位于弹簧安装架外，所述第二电杆的第二端上设有凸台，所述凸台与弹簧安装架之间设有弹簧，所述弹簧套设在第二电杆上。

优选地，所述绝缘外壳上设有限位块，所述弹簧安装架上设有限位凸起，所述限位块与所述限位凸起适配，所述弹簧安装架通过所述限位块与所述限位凸起安装在绝缘外壳上。

优选地，所述真空灭弧室还包括第一导向套和第二导向套，所述第一导向套与绝缘外壳的第一端相连接，所述第一导杆可移动的安装在第一导向套上，所述第二导向套与绝缘外壳的第二端相连接，所述第二导杆可移动的安装在第二导向套上。

本申请的实施例还提供了一种柱上开关，包括三套如上述的一种真空灭弧室，每套真空灭弧室对应一对绝缘拉杆，所述一对绝缘拉杆用于操纵真空灭弧室的第一电杆和第二电杆，所述一对绝缘拉杆的一端通过销轴固定在相互啮合的齿盘上。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：

本申请中提供了一种真空灭弧室，所述真空灭弧室包括壳体、第一电杆和第二电杆，所述第一电杆的第一端设有第一触头盘，所述第二电杆的第一端设有第二触头盘，第一触头盘和第二触头盘通过接触或分离来进行工作，其中，由于真空灭弧室内是真空，不导热，所以若第一触头盘和第二触头盘之间接触不良导致异常温升，真空灭弧室外部是感知不到的，且第一电杆和第二电杆本身带有很高的电压，接触式的测温元件也难以设置在导电杆上，本申请实施例提供的真空灭弧室通过在壳体内设置测温元件测量第一触头盘和第二触头盘之间接触不良导致异常升温的情况，当测温元件检测第一触头盘的或第二触头盘的温度发生变化的时候，向外界发出报警信号，提高了真空断路器的运行稳定性。解决了现有技术中存在的由于真空触头接触不佳，引发的真空触头升温，导致电路产生故障的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为实施例1的一种真空灭弧室的结构示意图；

图2为实施例1的一种真空灭弧室的另一结构示意图；

图3为实施例1中第二触头盘的三维结构示意图；

图4为实施例1中第二触头盘的顶视图；

图5为图4的a-a面剖视图；

图6为第一触头盘和第二触头盘分离状态示意图；

图7为第一触头盘和第二触头盘接触状态示意图；

图8为实施例1中近似计算第一触头盘或第二触头盘表面积示意图；

图9为实施例2中第一触头盘和第二触头盘的结构示意图；

图10为实施例3的柱上开关示意图。

在附图中，各标号所表示的部件名称列表如下：

1、绝缘外壳；1-1、限位块；2、屏蔽筒；2-1、红外温度传感器；2-2、图像采集装置；3-1、第一电杆；3-1-1、第一触头盘；3-2、第二电杆；3-2-1、第二触头盘；3-2-2、凸台；4-1、第一波纹管；4-2、第二波纹管；5-1、第一导向套；5-2、第二导向套；6、弹簧；7、弹簧安装架；7-1、限位凸起；a、真空灭弧室；b、绝缘操作拉杆。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

为了便于理解，请参阅图1-8，本申请提供的一种真空灭弧室的实施例1。

请参照图1和图2所示，图1为实施例1的一种真空灭弧室的结构示意图；图2为实施例1的一种真空灭弧的另一结构示意图。

本申请实施例1提供了一种真空灭弧室，包括绝缘外壳1、屏蔽筒2、红外温度传感器2-1、图像采集装置2-2和弹簧安装架7；所述弹簧安装架7安装在绝缘外壳1上，所述第一电杆3-1的端设有第一触头盘3-1-1，第二电杆3-2的端设有第二触头盘3-2-1，所述第一触头盘3-1-1和第二触头盘3-2-1均置于所述屏蔽筒2内，所述屏蔽筒内侧端部设有红外温度传感器2-1，且所述红外温度传感器2-1朝向所述第一触头盘3-1-1和第二触头盘3-2-1方向，所述第一电杆3-1的和第二电杆3-2的第一端可相对移动接触或反向移动分离，即所述第一触头盘3-1-1和第二触头盘3-2-1可相对移动接触或反向移动分离，第一电杆3-1的和第二电杆3-2的第二端均分别连接外部设备，第一触头盘3-1-1和第二触头盘3-2-1相接触的时候，电流可以在第一触头盘3-1-1和第二触头盘3-2-1上流过，当发生故障需要跳闸的时候，第一触头盘3-1-1和第二触头盘3-2-1相对反向移动，使得第一触头盘3-1-1和第二触头盘3-2-1分开；所述红外温度传感器用于检测第一触头盘3-1-1或第二触头盘的温度变化。所述绝缘外壳1和屏蔽筒2可以为一体的壳体。所述红外温度传感器2-1还可以使用其他能够起到测温作用的测温元件替代。所述红外温度传感器也可以不设置在屏蔽筒2内侧端部上，可以设置在屏蔽筒2内的其他地方，将所述红外温度传感器2-1设置在屏蔽筒内侧端的目的在于避免在第一触头盘3-1-1和第二触头盘3-2-1接触或者分开的时候，产生的电弧损坏红外温度传感器2-1。

本申请中提供了一种真空灭弧室，由于灭弧室内是真空，不导热，所以若第一触头盘3-1-1或第二触头盘3-2-1之间接触不良导致异常温升，真空灭弧室外部是感知不到的，且导电杆本身带有很高的电压，接触式的测温元件也难以设置在导电杆上，本申请实施例提供的真空灭弧室通过在屏蔽筒2内设置红外温度传感器2-1测量第一触头盘3-1-1或第二触头盘3-2-1之间接触不良导致异常升温的情况，当红外温度传感器2-1检测第一触头盘3-1-1的或第二触头盘3-2-1的温度发生变化的时候，向外界发出报警信号，提高了真空断路器的运行稳定性。解决了现有技术中存在的由于真空触头接触不佳，引发的真空触头升温，导致电路产生故障的技术问题。

请参照图2-图6所示，所述第一触头盘3-1-1和第二触头盘3-2-1上设有若干同心的凹槽和凸起，所述凹槽和凸起的横截面轮廓均为圆弧形，所述凹槽和凸起交替布局、圆滑过渡，所述第一电杆3-1上的凹槽与所述第二电杆3-2上的凸起相适配，所述第一电杆3-1上的凸起与所述第二电杆上的凹槽相适配，所述第一电杆3-1和第二电杆3-2之间通过第一触头盘3-1-1和第二触头盘3-2-1相接触。

其中，所述第一触头盘3-1-1的和第二触头盘3-2-1的凸起为同心圆环状的凸起，所述第一触头盘3-1-1的和第二触头盘3-2-1的凹槽均形成于相邻两个凸起之间，所述第一触头盘3-1-1的和第二触头盘3-2-1的凹槽沿轴向剖面轮廓呈凹弧形，所述第一触头盘3-1-1的和第二触头盘3-2-1凸起沿轴向剖面轮廓呈凸弧形。

真空灭弧室的触头通常承载着很大的电流，理论上讲触头的接触面积越大，接触面上接触电阻越小，越有利于降低接触温度，进而提高触头寿命，但实际上受空间等影响，触头的接触面总是承载着较大的电流密度，在有限的空间和通过改变触头直径增大接触面积并不是提高真空灭弧室寿命的一个很好途径。

在本实施例中一是在第一触头盘3-1-1和第二触头盘3-2-1通过相适配的凹槽和凸起相接触，使得接触面积增大，有利于减小接触电阻，进而降低接触部位的温度；二是当第一触头盘3-1-1和第二触头盘3-2-1通过相适配的凹槽和凸起相接触，使得接触面积增大时，对于同样的合闸冲击力而言，降低了单位接触面积的冲击力，进而提高了寿命，并降低了噪音。三是相互适配的凹槽与凸起的设置使得第一触头盘3-1-1和第二触头盘3-2-1在接触之后具有自动导向功能，确保了第一触头盘3-1-1和第二触头盘3-2-1的同心性，另外相互适配的凹槽和凸起也增加了第一触头盘3-1-1和第二触头盘3-2-1的接触面积，提高了触头承接大电流的能力。

其中，如图6所示，设有2圈凹槽和2圈凸起，凹槽和凸起的数量不能设置过多，要确保相邻凹槽和凸起的螺距大于第一电杆3-1和第二电杆3-2的最大偏心量，避免造成电杆接触时凸起对凸起的情况发生。

所述屏蔽筒2的内壁为镜面，还设有图像采集装置2-2，所述图像采集装置2-2设于所述屏蔽筒2内的端，朝向所述屏蔽筒2的内侧面，所述图像采集装置用于采集第一触头盘3-1-1和第二触头盘3-2-1的图像。即可以采集屏蔽筒2的内侧面的影像及第一触头盘3-1-1、第二触头盘3-2-1经屏蔽筒2的内侧反射的影像。

随着真空灭弧室的多次运作，电极间不断的产生电弧，即便当前电极触头是特殊加工的，但仍然会在电极触头上形成很多被电弧的痕迹，若能观测到第一触头盘3-1-1和第二触头盘3-2-1上被电弧烧灼痕迹的情况，也可以有效的判断当前真空灭弧室的工作状态，预判其工作寿命。

由于屏蔽筒内空间有限，若将图像采集装置2-2设于第一触头盘3-1-1或第二触头盘3-2-1附近，会影响第一触头盘3-1-1和第二触头盘3-2-1之间切断电源的能力，也容易使图像采集装置2-2本身被高能电弧击毁，而将图像采集装置2-2设于屏蔽筒内部的端，远离触头盘的位置，将屏蔽筒的内壁设置为镜面，则第一触头盘3-1-1和第二触头盘3-2-1的情况可以通过屏蔽筒的侧壁反射到达图像采集装置2-2处，从而可以在第一触头盘3-1-1和第二触头盘3-2-1分离的状态下，采集第一触头盘3-1-1和第二触头盘3-2-1的影像信息，为判断真空灭弧室的工作状态提供依据。当然，由于屏蔽筒为全封闭状态，为了采集到第一触头盘3-1-1和第二触头盘3-2-1的图像信息，图像采集装置2-2本身需要自带光源。另外随着真空灭弧室的动作，电弧不断的烧灼第一触头盘3-1-1和第二触头盘3-2-1，第一触头盘3-1-1和第二触头盘3-2-1上的金属材料会有一部分蒸发成金属蒸汽，然后吸附在屏蔽筒内壁上，这会影响屏蔽筒内壁的镜面效果，由于图像采集装置2-2是朝向屏蔽筒内壁采集，所以当屏蔽筒内壁被金属蒸汽污染后，将难以采集到第一触头盘3-1-1和第二触头盘3-2-1的影像，然而，屏蔽筒内壁被污染的程度也变相的反映了第一触头盘3-1-1和第二触头盘3-2-1被烧灼的情况，所以采集到的图像仍然可以用来为判断真空灭弧室内的工作状态提供数据支撑。所述图像采集装置2-2可为摄像头。

所述第一电杆3-1和第二电杆3-2均为动导电杆，所述真空灭弧室还包括第一波纹管4-1和第二波纹管4-2，所述第一波纹管4-1安装在壳体的第一端，并贯穿壳体的第一端进入到壳体内，即所述第一波纹管4-1安装在绝缘外壳1的和屏蔽筒2的第一端，且穿过绝缘外壳1的和屏蔽筒2的第一端进入到屏蔽筒2内；所述第二波纹管4-2安装在壳体的第二端，并贯穿壳体的第二端进入壳体内，即所述第二波纹管4-2安装在绝缘外壳1的和屏蔽筒2的第二端，且穿过绝缘外壳1的和屏蔽筒2的第二端进入到屏蔽筒2内；在所述第一电杆和第二电杆均为动导电杆，所述第一电杆可移动的安装在第一波纹管4-1上，所述第二电杆可移动的安装在第二波纹管4-2上。

所述真空灭弧室的第一电杆3-1和第二电杆3-2均为动导电杆，在执行通断的过程中，第一电杆3-1和第二电杆3-2双向同时以相当的动能相向运动，实现通断，由于第一电杆3-1和第二电杆3-2以完全相反的方向，相当的动能碰撞或者分离，所以对于整个真空灭弧室而言，两个方向的冲击力相互抵消，使真空灭弧室关整体的振动得到大幅的降低。

所述真空灭弧室还包括第一导向套5-1和第二导向套5-2，所述第一导向套5-1与绝缘外壳1的第一端相连接，所述第一导杆3-1可移动的安装在第一导向套5-1上，所述第二导向套5-2与绝缘外壳1的第二端相连接，所述第二导杆3-2可移动的安装在第二导向套5-2上。

由于扭伤是影响波纹管寿命的一大因素，使所述第一导杆3-1在第一导向套5-1上移动和所述第二导杆3-2在第二导向套5-2上移动，可以有效防止第一导杆3-1或第二导杆3-2在移动的过程中发生扭转，避免了影响第一波纹管4-1或第二波纹管4-2的寿命。

所述第二电杆3-2的第二端穿过绝缘外壳1位于弹簧安装架7外，所述第二电杆3-2位于绝缘外壳1位于弹簧安装架7之间的位置上设有凸台3-2-2，所述凸台3-2-2与弹簧安装架7之间设有弹簧6，所述弹簧6套设在第二电杆3-2上。所述弹簧6设于绝缘弹簧安装架7内，弹簧6一端抵在凸台3-2-2上，另一端抵在弹簧安装架室7的壳体上，弹簧安装架7上设有限位凸起7-1，绝缘外壳1与所述弹簧安装架7适配的位置设有限位块1-1，所述限位块1-1与所述限位凸起7-1适配，所述弹簧安装架7通过所述限位块1-1与所述限位凸起7-1安装在绝缘外壳上。

在执行接通工作时，第一电杆3-1和第二电杆3-2相撞瞬间，弹簧可以延长冲击的吸收时间，降低了第一触头盘3-1-1和第二触头盘3-2-1瞬间承受的冲击力，降低了冲击导致的真空灭弧室的振动，同时，延长对冲击的吸收时间，可以适当加大第一触头盘3-1-1和第二触头盘3-2-1之间稳定后的静压力，提高第一触头盘3-1-1和第二触头盘3-2-1的接触质量。

如图7所示，第一触头盘3-1-1和第二触头盘3-2-1上相邻所述凹槽或凸起的高差为0.5毫米至5毫米。在第一触头盘3-1-1和第二触头盘3-2-1均为直径d＝100mm的圆盘、相邻凸起与凹槽的高差h为5mm的情况下，现有技术的一触头盘3-1-1的和第二触头盘的面积均为πr2＝7850mm²，将凸起和凹槽近似看成三角形进行计算，即将弧线ab、bc、cd、de近似看成直线段ab、bc、cd、de，对直线段bc、cd、de进行平移和/或镜像后，获得等效的直线段ae’，故在第一触头盘3-1-1和第二触头盘3-2-1上设凸起和凹槽后，第一触头盘3-1-1和第二触头盘3-2-1表面积近似为一个高度为4h，底部直径为100mm的圆锥体的侧面积，其具体面积经计算为8454mm²，相比于平面触头相接触，接触面积增大了7.8％，如果环槽增多则面积增加率更高。

根据不同容量和尺度的电杆选取较适合凹凸差，除过上述效果外，还具有接触中自动导向作用，可以有效确保第一电杆3-1和第二电杆3-2的同心性。

实施例2：

如图9所示，图9为实施例2中第一触头盘和第二触头盘的结构示意图；

第一触头盘3-1-1沿轴向剖面轮廓呈凹弧形，第二触头盘3-2-1沿轴向剖面轮廓呈凸弧形。这种结构相对于实施例1而言，可以进一步增大第一触头盘3-1-1和第二触头盘3-2-1的接触面积。

实施例3

请参照图10所示，本申请的实施例3提供的一种柱上开关，包括三套上述的真空灭弧室，每套真空灭弧室对应一对绝缘拉杆，即第一绝缘拉杆b-1和第二绝缘拉杆b-2，第一绝缘拉杆b-1用于操纵真空灭弧室的第一电杆3-1，第二绝缘拉杆b-2用于操纵真空灭弧室的第二电杆3-2，第一绝缘拉杆b-1的另一端通过销轴固定在第一齿盘c-1上，第二绝缘拉杆b-2的另一端通过销轴固定在第二齿盘c-2上，第一齿盘c-1与第二齿盘c-2相互啮合，保证了第一绝缘拉杆b-1和第二绝缘拉杆b-2动作的一致性。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。