一种带有辅助活塞的弧触头及使用方法与流程

本发明属于高压开关技术领域，尤其是涉及一种带有辅助活塞的弧触头及使用方法，尤其适合于在高压自能式sf6断路器适用。

背景技术：

众所周知，自能式断路器仅仅依靠电弧自身能量来熄弧在小电流开断情况下无法实现。在过去几十年中，各大开关厂商一直采用自能式与压气式相结合的原理来研制、开发新型自能式断路器。这种自能灭弧式断路器采用额外的热膨胀室与压气缸并存的方式，俗称“双缸”式，配合合适的阀门即可大幅度降低机构所需操作功。膨胀室利用电弧的热作用提高气体压力并将其储存，在电流零点将高压气体吹向电弧。同油断路器相似，热膨胀式断路器的开断性能很大程度上受制于开断电流的大小，电流越大，产生的压力越高，熄弧性能越强。

随着市场竞争加剧，开关行业不断向紧凑型、小型化、低能耗的方向发展。而“双缸”式断路器占据空间并且成本高，因此，如何能够精简自能式断路器的结构并且达到较好的熄弧效果，成为行业的发展趋势。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提出一种带有辅助活塞的弧触头及其使用方法，本发明正是依托传统自能式断路器存在的不足，将静弧触头支持件上增加一个辅助活塞，并且合理设计触头与辅助活塞内部的结构，使其具有利用电弧产生的高压气体的能力，起到压气缸的作用，提高开断能力。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种带有辅助活塞的弧触头，包括弧触头触极、连接臂和辅助活塞，弧触头触极固定在连接臂的一侧，辅助活塞同轴固定在连接臂上，弧触头触极与连接臂均设有气道，连接臂的侧面设有气口，辅助活塞设有从活塞轴心贯穿至侧表面的气孔，上述气道、气口以及气孔连通形成导气通道。

弧触头触极与连接臂均为空心结构且两者的端部通过螺纹连接固定。

辅助活塞与连接臂螺纹连接，辅助活塞通过锁紧装置固定在连接臂上。

连接臂气道内设置堵气塞。

所述辅助活塞靠近弧触头触极的一端为圆台状，所述辅助活塞设有多个从活塞轴心贯穿至圆台锥面的气孔。

弧触头与灭弧喷口配合使用，所述灭弧喷口与辅助活塞同轴设置，灭弧喷口的内壁与辅助活塞的外壁轮廓相匹配并形成间隙，当辅助活塞与灭弧喷口背向运动时，产生吸气效果，电弧产生的高温高压气体一部分经弧触头内部导气通道流入至辅助活塞与灭弧喷口形成的辅助气室，当辅助活塞离开灭弧喷口时，辅助气室内的气体排出，起到灭弧的效果。

本发明获得的有益效果：

1、本发明采用辅助活塞和与之相匹配的灭弧喷口相结合的结构，通过在弧触头内部设置导气通道，能够将电弧产生的高温高压气体，部分引入辅助气室当中，能够充分利用电弧加热作用产生的高温气体作为灭弧气压。在辅助活塞与灭弧喷口的背向运动过程中，产生一定的吸气效果，电弧产生的高温高压气体一部分经弧触头内部导气通道流入至辅助活塞与灭弧喷口形成的辅助气室，加快弧隙散热过程，有利于成功熄弧。

2、在开断短路电流的情况下，高气压热气体贯穿于膨胀室、弧触头端部与下游区“辅助气室”，该区域压强持续升高，有利于产生强烈的吹弧效果，相当于提高了膨胀室容积，进而可以减小开关本体的尺寸，某种程度上也可以减少充气量，精简了断路器的结构，减少了成本。

3、触头分离的数毫秒时间内，由辅助活塞与灭弧喷口形成的封闭区域压强增大，当辅助活塞离开灭弧喷口时，能够产生较强的气吹效果，起到灭弧的作用。

4、连接臂空心区域位于气口远离弧触头触极的一侧设置堵气塞，堵气塞可以根据需要调整在连接臂中的位置，从而起到调节气压的作用。

说明书附图

图1.一种带有辅助活塞的弧触头的结构示意图；

图2.一种带有辅助活塞的弧触头与灭弧喷口结构示意图；

图3.一种带有辅助活塞的弧触头相对灭弧喷口背向运动时状态示意图；

其中，其中，1-弧触头触极，2-连接臂，3-辅助活塞，4-堵气塞，5-气道，6-气口，7-气孔，8-左旋螺母，9-灭弧喷口，10-辅助气室，11-间隙。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明不受实施例的限制。

如图1所示的一种带有辅助活塞3的弧触头，包括弧触头触极1、连接臂2和辅助活塞3。连接臂2的两端和中部设有螺纹，连接臂2通过前端螺纹与弧触头触极1连接固定，通过末端螺纹连接动力机构，通过中部螺纹与辅助活塞3同轴连接，辅助活塞通过垫圈和左旋螺母8锁紧在连接臂2上。

弧触头触极1和连接臂2均为空心结构且其空心区域连通形成用来传输高压气体的气道5，连接臂2中部的外表面每隔90度开一个气口6并与气道5相通；辅助活塞3外形为圆台结构，圆台端与弧触头触极1同侧设置；辅助活塞3设有多个从活塞轴心贯穿至圆台锥面的气孔7，气孔与轴线呈一定夹角并呈圆周4等分分布；上述气道5、气口6和气孔7连通形成导气通道。

辅助活塞3可以调节其在连接臂2上的位置，使气口6和气孔7的对接面积根据需要进行设置。

气道5中设置堵气塞4，堵气塞4设置于气口6远离弧触头触极1的一侧，所述堵气塞一端为锥面结构，另一端为平面结构，整体结构为实心柱状，堵气塞4可以根据需要调整在连接臂2中的位置，从而起到调节气压的作用。

结合图2、图3，在辅助活塞3外侧，与辅助活塞3配合使用的为灭弧喷口9，灭弧喷口9与辅助活塞3同轴设置，灭弧喷口9的内壁与辅助活塞3的外壁轮廓相匹配并形成间隙11，当辅助活塞3与灭弧喷口9背向运动时，产生吸气效果，电弧产生的高温高压气体一部分经弧触头内部导气通道流入至辅助活塞与灭弧喷口形成的辅助气室10，当辅助活塞3离开灭弧喷口9时，辅助气室10内的气体排出，起到灭弧的效果。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种带有辅助活塞的弧触头及使用方法，属于高压开关技术领域。该弧触头包括弧触头触极、连接臂和辅助活塞，弧触头触极固定在连接臂的一侧，辅助活塞同轴固定在连接臂上，弧触头触极与连接臂均设有气道，连接臂的侧面设有气口，辅助活塞设有从活塞轴心贯穿至侧表面的气孔，上述气道、气口以及气孔连通形成导气通道。本发明尤其适用于自能式断路器，通过在弧触头内部设置导气通道，合理的结构设置能够将电弧产生的高温高压气体引入辅助气室，相当于提高膨胀室容积，进而提高熄弧所需的气压，精简断路器结构，减小占地面积，节约成本。

技术研发人员：庚振新;李瑞嵩;林莘;宋宇;徐建源;张佳;刘鹏飞;朱莹
受保护的技术使用者：沈阳工业大学
技术研发日：2019.05.08
技术公布日：2019.08.09