真空断路器分合闸执行机构的制作方法

1.本发明涉及真空断路器分合闸技术领域。


背景技术：

2.真空断路器主要包含三大部分：真空灭弧室、电磁或弹簧操动机构、支架及其他部件。真空灭弧室是真空断路器的核心器件，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，避免事故和意外的发生。通俗来说，当动触头与静触头接触时，电路关合(合闸)，当动触头与静触头分离时，电路分断(分闸)；电磁或弹簧操动机构正是为了控制灭弧室内的分合闸而设置。
3.为了电路的安全和真空断路器的寿命，真空断路器的分合闸速度一般而言需要做到尽量快。因为在合闸时，如果速度太低，则预击穿时间长，电弧存在的时间长，触头表面电磨损大，甚至使触头熔焊而粘住，降低灭弧室的电寿命；而分闸时，如果速度太低，则首开相不能开断而延续至下一相，原来首开相变为后开相，燃弧时间加长了，增加了开断的难度，甚至使开断失败。但是目前电磁或弹簧操动机构的控制方式决定了其如果想要确保分合闸的速度快，则需要确保操动机构的输出功大、整机的机械强度高，而这会大大增加操动机构的体积和成本，降低了技术经济指标，缩窄了适用范围。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题，是针对上述存在的技术不足，提供一种真空断路器分合闸执行机构，其能够使真空断路器的分合闸速度快，而且体积小，成本低，适用性强，便于推广应用。
5.本发明采用的技术方案是：提供一种真空断路器分合闸执行机构，包括与动触头对应绝缘连接的控制杆；控制杆外同轴设置有执行筒；执行筒沿竖向设置；执行筒侧壁沿竖向开有菱形的排气孔；执行筒内分为上半部的合闸腔和下半部的分闸腔；排气孔上半部与合闸腔对应连通，排气孔下半部与分闸腔对应连通；执行筒内滑动套接有活塞；控制杆滑动贯穿执行筒上端且与活塞上端固定；活塞高度小于排气孔高度的一半；执行筒内上下两端均同轴固定有限位挡套；控制杆从上端的限位挡套内部穿过；上端限位挡套的下端低于排气孔上端，下端限位挡套的上端高于排气孔下端；合闸腔上部和分闸腔下部均固定有电子点火器；合闸腔上部和分闸腔下部均贯穿固定有燃气管路；燃气管路上均安装有电磁阀；燃气管路的出口端与电子点火器一一对应；电子点火器与电磁阀分别对应联动；执行筒内设置有用于使活塞定位在合闸腔上部的合闸自持力装置；执行筒内设置有用于使活塞定位在分闸腔下部的分闸固定装置。
6.进一步优化本技术方案，真空断路器分合闸执行机构的限位挡套为特氟龙材质。
7.进一步优化本技术方案，真空断路器分合闸执行机构的执行筒外套接固定有遮雨罩。
8.进一步优化本技术方案，真空断路器分合闸执行机构的合闸自持力装置为弹簧式合闸自持力装置；弹簧式合闸自持力装置包括设置在分闸腔内的合闸压簧；合闸压簧上端与活塞固定，下端与分闸腔底部固定。
9.进一步优化本技术方案，真空断路器分合闸执行机构的合闸自持力装置为磁吸式合闸自持力装置；磁吸式合闸自持力装置包括固定在上端的限位挡套下端的顶吸磁块；顶吸磁块与活塞上端磁吸连接。
10.进一步优化本技术方案，真空断路器分合闸执行机构的分闸固定装置为卡扣式分闸固定装置；卡扣式分闸固定装置包括沿竖向固定在活塞下端的支撑杆；支撑杆下端固定有销座；销座左部沿左右方向滑动连接有楔形的卡销；卡销与销座之间通过限定压簧连接；分闸腔底部沿竖向固定有承载管；承载管上端低于下端的限位挡套上端；承载管右侧沿竖向分布有定位口；定位口均与卡销扣接对应；定位口内侧均设置有释放推片；释放推片上端分别固定在对应的定位口上方。
11.进一步优化本技术方案，真空断路器分合闸执行机构的分闸固定装置为磁吸式分闸固定装置；磁吸式分闸固定装置包括固定在下端的限位挡套上端的底吸磁块；底吸磁块与活塞下端磁吸连接。
12.本发明的有益效果在于：
13.1、控制杆与动触头对应绝缘连接，通过控制杆的移动即可带动动触头移动，从而实现动触头与静触头的接触或分离，实现灭弧室内的分合闸效果；合闸腔上部和分闸腔下部均固定有电子点火器，合闸腔上部和分闸腔下部均贯穿固定有燃气管路，燃气管路的出口端与电子点火器一一对应，通过电子点火器能够对燃气管路内喷出的燃气点燃，从而能够分别在合闸腔和分闸腔内产生爆燃，利用爆燃产生的推动力能够推动活塞迅速移动，从而带动控制杆移动。
14.执行筒内上下两端均同轴固定有限位挡套，在爆燃效果推动活塞运动时，通过限位挡套能够将活塞有效阻挡，限定活塞可运动的范围；上端限位挡套的下端低于排气孔上端，下端限位挡套的上端高于排气孔下端，使得活塞无论在分闸腔与合闸腔内移动到什么位置，外界空气均能够通过排气孔进入到分闸腔与合闸腔，确保空气与燃气的混合，确保爆燃效果的顺利发生。
15.2、限位挡套为特氟龙材质，具备足够的强度，能够有效防撞，而且能够耐受爆燃产生的高温；执行筒外套接固定有遮雨罩，避免雨水溅入执行筒内，影响分合闸操控。
附图说明
16.图1为本发明的结构示意图；
17.图2为执行筒内部电子点火器处的结构示意图；
18.图3为遮雨罩处的结构示意图；
19.图4为弹簧式合闸自持力装置和卡扣式分闸固定装置处的结构示意图；
20.图5为图4结构下的一种工作状态图；
21.图6为销座内部的结构分解示意图；
22.图7为磁吸式合闸自持力装置和卡扣式分闸固定装置处的结构示意图；
23.图8为磁吸式合闸自持力装置和磁吸式分闸固定装置处的结构示意图；
24.图9为弹簧式合闸自持力装置和磁吸式分闸固定装置处的结构示意图；
25.图10为活塞移动时的速度-距离坐标曲线示意图。
26.图中，1、控制杆；2、执行筒；3、排气孔；4、合闸腔；5、分闸腔；6、活塞；7、限位挡套；8、电子点火器；9、燃气管路；10、电磁阀；11、遮雨罩；12、合闸压簧；13、顶吸磁块；14、支撑杆；15、销座；16、卡销；17、限定压簧；18、承载管；19、定位口；20、释放推片；21、底吸磁块。
具体实施方式
27.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
28.如图1-3所示，真空断路器分合闸执行机构，包括与动触头对应绝缘连接的控制杆1；控制杆1外同轴设置有执行筒2；执行筒2沿竖向设置；执行筒2侧壁沿竖向开有菱形的排气孔3；执行筒2内分为上半部的合闸腔4和下半部的分闸腔5；排气孔3上半部与合闸腔4对应连通，排气孔3下半部与分闸腔5对应连通；执行筒2内滑动套接有活塞6；控制杆1滑动贯穿执行筒2上端且与活塞6上端固定；活塞6高度小于排气孔3高度的一半；执行筒2内上下两端均同轴固定有限位挡套7；控制杆1从上端的限位挡套7内部穿过；上端限位挡套7的下端低于排气孔3上端，下端限位挡套7的上端高于排气孔3下端；合闸腔4上部和分闸腔5下部均固定有电子点火器8；合闸腔4上部和分闸腔5下部均贯穿固定有燃气管路9；燃气管路9上均安装有电磁阀10；燃气管路9的出口端与电子点火器8一一对应；电子点火器8与电磁阀10分别对应联动；执行筒2内设置有用于使活塞6定位在合闸腔4上部的合闸自持力装置；执行筒2内设置有用于使活塞6定位在分闸腔5下部的分闸固定装置；限位挡套7为特氟龙材质；行筒外套接固定有遮雨罩11。
29.如图4所示，所述的合闸自持力装置为弹簧式合闸自持力装置；弹簧式合闸自持力装置包括设置在分闸腔5内的合闸压簧12；合闸压簧12上端与活塞6固定，下端与分闸腔5底部固定。
30.如图7所示，所述的合闸自持力装置为磁吸式合闸自持力装置；磁吸式合闸自持力装置包括固定在上端的限位挡套7下端的顶吸磁块13；顶吸磁块13与活塞6上端磁吸连接。
31.如图5-6所示，所述的分闸固定装置为卡扣式分闸固定装置；卡扣式分闸固定装置包括沿竖向固定在活塞6下端的支撑杆14；支撑杆14下端固定有销座15；销座15左部沿左右方向滑动连接有楔形的卡销16；卡销16与销座15之间通过限定压簧17连接；分闸腔5底部沿竖向固定有承载管18；承载管18上端低于下端的限位挡套7上端；承载管18右侧沿竖向分布有定位口19；定位口19均与卡销16扣接对应；定位口19内侧均设置有释放推片20；释放推片20上端分别固定在对应的定位口19上方。
32.如图8所示，所述的分闸固定装置为磁吸式分闸固定装置；磁吸式分闸固定装置包括固定在下端的限位挡套7上端的底吸磁块21；底吸磁块21与活塞6下端磁吸连接。
33.在合闸状态时，合闸自持力装置发挥作用，活塞6被限定在合闸腔4上部且处于被上端的限位挡套7阻挡的位置，通过合闸自持力装置施加的外力与自闭力相结合(在无外力作用时，动触头在大气压作用下，对内腔产生一个闭合力使其与静触头闭合，称之为自闭力)，确保了动触头与静触头之间有足够的接触压力。
34.在分闸状态时，分闸固定装置发挥作用，活塞6被限定在分闸腔5下部且处于被下端的限位挡套7阻挡的位置，通过分闸固定装置将活塞6固定，保证动触头与静触头之间有
足够的开距，确保分闸效果得以保持。
35.在从合闸状态转变为分闸状态时，合闸腔4内的电子点火器8工作，与之联动的电磁阀10开启，使燃气能够通过对应的燃气管路9进入合闸腔4内的活塞6上方空间，并且由于上端限位挡套7的下端低于排气孔3上端，所以排气孔3的一部分依旧会暴露在活塞6上方的空间，外界空气能够进入活塞6上方空间，通过外界空气与燃气混合，并被电子点火器8点燃，即可产生爆燃效应，产生足够的推动力，将活塞6向分闸腔5内推动，从而使活塞6带动控制杆1移动，控制杆1拉动动触头移动，即可与静触头分离，达成分闸效果。同理，在从分闸状态转变为合闸状态时，分闸腔5内产生爆燃效应，活塞6就能够被推向合闸腔4，控制杆1就能够推动动触头与静触头接触，达成合闸效果。
36.上述过程中，燃气爆燃产生的推动力作用起来足够迅速，能够确保分合闸的速度满足技术要求，而且与传统电磁或弹簧操动机构相比，本技术方案中输出功的方式借助的是燃气的爆燃效应，在小体积、低成本的前提下就能够产生足够强的作用力，并且使结构更精简，对密封的要求也不高(空气进入与燃气混合才能产生爆燃，所以对密封要求低)，从而有效提高使用可靠性和寿命，适用性强，更有利于推广应用。
37.由于排气孔3的菱形结构以及活塞6高度小于排气孔3高度一半的设置，在爆燃效应产生的推动力，使活塞6从执行筒2一端向另一端移动时，爆燃产生推动力的那一侧暴露出来的菱形的排气孔3部分会越来越多(与外界导通部分增多)，这就意味着爆燃产生的推动力会很快下降，且随着移动距离的增加，下降的幅度逐渐增加，而另一侧暴露出来的菱形的排气孔3部分则越来越少(与外界导通部分减少)，这就意味着活塞6受到另一侧内部空气的抵抗效果会逐渐增强(压缩空气产生抵抗力)，且随着移动距离的增加，增强的幅度逐渐增加，从而使得随着活塞6移动距离的增加，其速度下降的幅度也随之增加，体现在速度-距离坐标图上如图10所示，通过这种方式，使活塞6在获得一个很快的初始移动速度以达成迅速分合闸效应的同时，这个速度还能够自行迅速降下，从而减小活塞6对限位挡套7处造成的冲击力，确保使用寿命。
38.实施例1：本实施例中合闸自持力装置采用弹簧式合闸自持力装置，分闸固定装置采用卡扣式分闸固定装置，如图4-6所示。在合闸时，合闸压簧12对活塞6产生的压力与自闭力相结合，确保了动触头与静触头之间有足够的接触压力；在分闸时，爆燃产生的推动力，将活塞6推到分闸腔5下部时，卡销16能够卡在承载管18上的定位口19内，实现对活塞6的定位，当然，如果需要从分闸状态转变为合闸状态时，燃气的爆燃效果也能够顺着承载管18作用于释放推片20，释放推片20能够被向外推动，从而推动卡销16，限定压簧17能够被压缩，卡销16能够缩回销座15，与定位口19的卡接状态即可解除，活塞6即可从固定状态脱离。
39.实施例2：本实施例与实施例1的区别在于，本实施例中的合闸自持力装置采用磁吸式合闸自持力装置，如图7所示。借助顶吸磁块13与活塞6的磁吸力将活塞6定位，同样能够确保动触头与静触头之间有足够的接触压力。
40.实施例3：本实施例与实施例2的区别在于，本实施例中的分闸固定装置采用磁吸式分闸固定装置，如图8所示。借助底吸磁块21与活塞6的磁吸力将活塞6定位在分闸腔5，确保分闸状态的稳定。
41.实施例4：本实施例与实施例3的区别在于，本实施例中的合闸自持力装置采用弹簧式合闸自持力装置，如图9所示。
42.上述实施例中为合闸自持力装置和分闸固定装置提供了几种组合形式，实际设置中可根据需求进行组合。当然，合闸自持力装置和分闸固定装置并不限定于上述实施例中的结构形式，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，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。