一种断路器及其静端结构的制作方法

1.本发明涉及高压开关技术领域，具体涉及一种断路器及其静端结构。


背景技术：

2.高压sf6断路器主要用于关合、承载、开断回路电流，对超高压以及特高压输电线路的安全运行至关重要。高压sf6断路器在短路电流的开断过程中，热击穿现象时有发生，其中灭弧室内温度过高是造成介质绝缘性能降低的主要原因，为避免灭弧室内温度过高，需要将断口间电弧导致sf6气密度降低的热气迅速排出，不断加强弧后开断位置气体的冷却。为了将热气流排出，在断路器的静端设有相应的排气通道，以供断口处的高温高压气体顺着排气通道排出。
3.断路器的静端结构包括静支座、静主触头、静弧触头，静支座和静主触头均为筒体且相对中央轴线同轴设置，静弧触头为杆体且布置在中央轴线上，静主触头的筒底一端与静支座相接，静主触头的筒底设有穿装孔，静弧触头穿设在穿装孔内，静主触头的筒底作为静弧触头的承载体，静主触头的筒底上于穿装孔的旁侧开设有圆孔，圆孔形成气流过孔，在高压断路器开断大容量短路电流过程中，当静弧触头脱离喷口喉部后，高温高速高压气流由喷口吹向静侧，热气流进入静主触头内腔后，再经气流过孔进入到静支座内腔中，然后从静支座排出到断路器的壳体内，其中，静主触头内腔、气流过孔、静支座内腔用于形成静侧气流排气通道。
4.静侧气流排气通道设计不合理会严重影响产品性能，对于现有的采用在静主触头的筒底上的穿装孔的一旁设置气流过孔的方案，在实际应用时，这种气流过孔并不能很好地导通气流，排气通道不够顺畅，高温气体容易积聚在动静触头之间，影响气体介质恢复特性的建立。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种断路器的静端结构，以解决现有断路器的静侧气流排气通道不够顺畅而影响开断性能的问题；本发明的目的还在于提供一种断路器，以解决断路器的静侧气流排气通道不够顺畅而影响开断性能的问题。
6.本发明的断路器的静端结构的技术方案是：
7.一种断路器的静端结构，包括静主触头、静弧触头、静支座，静主触头和静支座均为筒体结构并相对于中央轴线同轴设置，静弧触头穿设在静主触头的内腔中，中央轴线沿前后方向延伸，静主触头的前后两端分别设有前筒口和后筒口，后筒口朝向静支座，静主触头的后端设有横跨后筒口的中间梁，中间梁沿静主触头的径向延伸且两端与静主触头的筒体内壁相接，中间梁上设有供静弧触头穿装的穿装孔，中间梁与静主触头的筒体内壁围成气流过孔，中间梁为直线型结构，气流过孔为弓形孔，气流过孔有两个，对称布置在中间梁的左右两侧，气流过孔供断路器的断口产生的热气流从静主触头的内腔流入静支座的内腔。
8.有益效果：将静主触头设置成两端均有筒口的结构，并在与静支座相通的后筒口处设置横跨后筒口的中间梁，这样可以利用中间梁设置供静弧触头穿装的穿装孔，以中间梁取代筒底作为支撑静弧触头的承载体，中间梁所占用后筒口的面积有限，从而使得中间梁能够与静主触头的后筒口处内壁围成开口面积较大的气流过孔，并且后筒口的位于中间梁两侧的部分均能够形成气流过孔，静主触头内腔与静支座内腔之间具有较大的导通面积，提高了静侧气流排气通道的顺畅性，有利于保证断路器的开断性能。
9.进一步地，静支座的前端与静主触头的后端相接，静支座的后端设有导气锥，导气锥的锥形部伸入静支座的内腔中，锥形部的尖端朝前并与中间梁前后对应。
10.有益效果：通过设置导气锥以对进入静支座内腔的热气流进行引导，有利于气体流通顺畅。
11.进一步地，静支座后端的外周面上设有两处过流口，两过流口关于中央轴线左右对称布置，过流口与导气锥的锥形部位置对应以供热气流从静支座的内腔流出。
12.有益效果：基于左右对称布置的两气流过孔，使静支座上的两过流口也左右对称布置，便于气体流通。
13.进一步地，导气锥的后侧设有金属压板，静支座上设有朝后的支撑面，导气锥的后端设有固定部，金属压板与静支座固定连接以将导气锥的固定部压紧在支撑面上。
14.有益效果：通过设置金属压板将导气锥压紧固定在静支座上，避免导气锥材质较软而影响安装的稳固性。
15.进一步地，静支座的外周面上设有径向贯通的过流口，静支座的外围套设有内导流罩，内导流罩沿前后方向延伸并覆盖过流口，过流口供热气流从静支座的内腔流入内导流罩，内导流罩的后端与静支座固定，内导流罩的前端与静支座的外周面之间形成有朝前的内通过口，内通过口供热气流从内导流罩流出。
16.有益效果：通过设置内导流罩能够引导热气流从后向前流动，有利于带走静支座上的热量。
17.进一步地，静支座的前端的外围套设有外导流罩，外导流罩的前端与静支座固定，内导流罩的前端伸入外导流罩与静支座的外周面之间的环形间隙内以供热气流经内通过口进入到外导流罩，外导流罩的后端与内导流罩的外周面之间形成有朝后的外通过口，外通过口供热气流从外导流罩流出。
18.有益效果：内导流罩与外导流罩相配合使气流形成一个转折，防止断路器开断后，污染气体再吹至动静触头之间而影响绝缘性。
19.进一步地，外导流罩的内周面与内导流罩的外周面之间的间隙大于内导流罩的内周面与静支座的外周面之间的间隙。
20.有益效果：能够使排气通道的通流面积逐级增大，有利于排气顺畅。
21.进一步地，内导流罩的后端与静支座通过螺栓连接结构相固定，静支座上设有用于对螺栓连接结构进行屏蔽的屏蔽结构。
22.有益效果：内导流罩与静支座螺栓连接，方便连接操作，同时，通过屏蔽结构对螺栓连接处进行屏蔽，优化电场分布。
23.进一步地，静主触头前端的内壁上沿周向安装有静主触指，静主触头的前筒口处设有屏蔽罩，屏蔽罩套设在静主触头的前端，屏蔽罩具有伸入静主触头的前筒口的内翻沿，
内翻沿与静主触指前后相对。
24.有益效果：在静主触头的前端套设屏蔽罩，利用屏蔽罩的内翻沿包围在各个静主触指的前侧，从而起到屏蔽作用，优化电场分布。
25.本发明的断路器的技术方案是：
26.一种断路器，包括壳体以及设置在壳体内的静端结构，静端结构包括静主触头、静弧触头、静支座，静主触头和静支座均为筒体结构并相对于中央轴线同轴设置，静弧触头穿设在静主触头的内腔中，中央轴线沿前后方向延伸，静主触头的前后两端分别设有前筒口和后筒口，后筒口朝向静支座，静主触头的后端设有横跨后筒口的中间梁，中间梁沿静主触头的径向延伸且两端与静主触头的筒体内壁相接，中间梁上设有供静弧触头穿装的穿装孔，中间梁与静主触头的筒体内壁围成气流过孔，中间梁为直线型结构，气流过孔为弓形孔，气流过孔有两个，对称布置在中间梁的左右两侧，气流过孔供断路器的断口产生的热气流从静主触头的内腔流入静支座的内腔。
27.有益效果：将静主触头设置成两端均有筒口的结构，并在与静支座相通的后筒口处设置横跨后筒口的中间梁，这样可以利用中间梁设置供静弧触头穿装的穿装孔，以中间梁替代筒底作为支撑静弧触头的承载体，中间梁所占用后筒口的面积有限，从而使得中间梁能够与静主触头的后筒口处内壁围成开口面积较大的气流过孔，并且后筒口的位于中间梁两侧的部分均能够形成气流过孔，静主触头内腔与静支座内腔之间具有较大的导通面积，提高了静侧气流排气通道的顺畅性，有利于保证断路器的开断性能。
28.进一步地，静支座的前端与静主触头的后端相接，静支座的后端设有导气锥，导气锥的锥形部伸入静支座的内腔中，锥形部的尖端朝前并与中间梁前后对应。
29.有益效果：通过设置导气锥以对进入静支座内腔的热气流进行引导，有利于气体流通顺畅。
30.进一步地，静支座后端的外周面上设有两处过流口，两过流口关于中央轴线左右对称布置，过流口与导气锥的锥形部位置对应以供热气流从静支座的内腔流出。
31.有益效果：基于左右对称布置的两气流过孔，使静支座上的两过流口也左右对称布置，便于气体流通。
32.进一步地，导气锥的后侧设有金属压板，静支座上设有朝后的支撑面，导气锥的后端设有固定部，金属压板与静支座固定连接以将导气锥的固定部压紧在支撑面上。
33.有益效果：通过设置金属压板将导气锥压紧固定在静支座上，避免导气锥材质较软而影响安装的稳固性。
34.进一步地，静支座的外周面上设有径向贯通的过流口，静支座的外围套设有内导流罩，内导流罩沿前后方向延伸并覆盖过流口，过流口供热气流从静支座的内腔流入内导流罩，内导流罩的后端与静支座固定，内导流罩的前端与静支座的外周面之间形成有朝前的内通过口，内通过口供热气流从内导流罩流出。
35.有益效果：通过设置内导流罩能够引导热气流从后向前流动，有利于带走静支座上的热量。
36.进一步地，静支座的前端的外围套设有外导流罩，外导流罩的前端与静支座固定，内导流罩的前端伸入外导流罩与静支座的外周面之间的环形间隙内以供热气流经内通过口进入到外导流罩，外导流罩的后端与内导流罩的外周面之间形成有朝后的外通过口，外
通过口供热气流从外导流罩流出。
37.有益效果：内导流罩与外导流罩相配合使气流形成一个转折，防止断路器开断后，污染气体再吹至动静触头之间而影响绝缘性。
38.进一步地，外导流罩的内周面与内导流罩的外周面之间的间隙大于内导流罩的内周面与静支座的外周面之间的间隙。
39.有益效果：使排气通道的通流面积逐渐增大，有利于排气顺畅。
40.进一步地，内导流罩的后端与静支座通过螺栓连接结构相固定，静支座上设有用于对螺栓连接结构进行屏蔽的屏蔽结构。
41.有益效果：内导流罩与静支座螺栓连接，方便连接操作，同时，通过屏蔽结构对螺栓连接处进行屏蔽，优化电场分布。
42.进一步地，静主触头前端的内壁上沿周向安装有静主触指，静主触头的前筒口处设有屏蔽罩，屏蔽罩套设在静主触头的前端，屏蔽罩具有伸入静主触头的前筒口的内翻沿，内翻沿与静主触指前后相对。
43.有益效果：在静主触头的前端套设屏蔽罩，利用屏蔽罩的内翻沿包围在各个静主触指的前侧，从而起到屏蔽作用，优化电场分布。
附图说明
44.图1为本发明的断路器的静端结构的示意图；
45.图2为图1中的静主触头的后筒口处结构示意图。
46.图中：1、静支座；2、压板；3、导气锥；4、内导流罩；5、外导流罩；6、静主触头；61、气流过孔；62、穿装孔；63、中间梁；7、静弧触头；8、屏蔽罩；9、弹簧；10、静主触指。
具体实施方式
47.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
48.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。
49.需要说明的是，本发明的具体实施方式中可能出现的术语如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，可能出现的术语如“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由可能出现的语句“包括一个
……”
等限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
50.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“安装”、“相
连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
51.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“设有”应做广义理解，例如，“设有”的对象可以是本体的一部分，也可以是与本体分体布置并连接在本体上，该连接可以是可拆连接，也可以是不可拆连接。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
52.以下结合实施例对本发明作进一步地详细描述。
53.本发明的断路器的静端结构的实施例1：
54.如图1、图2所示，断路器的静端结构包括静主触头6、静弧触头7、静支座1、导气锥3、内导流罩4、外导流罩5，静主触头6、静支座1、导气锥3相对于中央轴线同轴设置，中央轴线沿前后方向延伸，静弧触头7位于中央轴线上，静主触头6和静支座1均为筒体结构且均具有内腔，静主触头6的内腔和静支座1的内腔相通，静弧触头7穿设在静主触头6的内腔中，内导流罩4、外导流罩5套设在静支座1的外围，且内导流罩4位于外导流罩5的内侧，静弧触头7的前端朝向断路器的动静触头之间的喷口，断口燃弧产生的热气流进入静主触头6的内腔，向后流动进入静支座1的内腔，经导气锥3引导后从静支座1的内腔流出并进入内导流罩4，然后再进入外导流罩5，最终排出到断路器的壳体内。
55.静主触头6为圆筒状，静主触头6的前后两端分别设有前筒口和后筒口，后筒口朝向静支座1，静主触头6的后端设有横跨后筒口的中间梁63，中间梁63沿静主触头6的径向延伸且两端与静主触头6的筒体内壁相接，静主触头6的筒体内壁即为静主触头6的内周面所在的周向侧壁。中间梁63为直线型结构，位于后筒口的中间，中间梁63的轴线沿上下方向延伸并与中央轴线相交，中间梁63与静主触头6的筒体内壁围成气流过孔61，气流过孔61供断路器的断口产生的热气流从静主触头6的内腔流入静支座1的内腔。由于中间梁63横跨在后筒口的中部，上下延伸的中间梁63把后筒口分隔为左右两部分，从而形成了两个气流过孔61，两气流过孔61对称布置在中间梁63的左右两侧，并且，气流过孔61为弓形孔，中间梁63两侧对称分布的弓形孔能够充分利用后筒口的开口面积，有效疏通扩散气流。
56.中间梁63上设有供静弧触头7穿装的穿装孔62，穿装孔62位于中间梁63上下方向的中部，静弧触头7沿前后方向延伸，静弧触头7的后端穿装在穿装孔62内。中间梁63左右方向上宽度满足穿装孔62的设置，并且略大于穿装孔62的孔径，以保证最大程度地利用敞口的后筒口。
57.静支座1的内腔沿前后方向延伸，静支座1具有前开口和后开口，静支座1的前端与静主触头6的后端相接，静支座1的前开口通过气流过孔61与静主触头6的内腔相通。静支座1的后端设有导气锥3，导气锥3封堵在静支座1的后开口处，导气锥3包括固定部和锥形部，锥形部位于固定部的前侧，导气锥3的锥形部伸入静支座1的内腔中，锥形部是以中央轴线为回转轴线的回转体，锥形部的尖端朝前并与中间梁63上的穿装孔62前后对应，有利于引导气流。
58.导气锥3的材质为耐高温烧蚀材料，本实施例中采用聚四氟乙烯，加工工艺可为由聚四氟乙烯棒机加工完成或由聚四氟乙烯粉末压制形成。
59.导气锥3的固定部的后端设有法兰，法兰上设有法兰孔，静支座1的后开口的口沿处设有螺纹孔，导气锥3的后侧设有金属压板2，金属压板2上设有螺栓孔，利用螺栓依次穿过金属压板2上的螺栓孔、导气锥3上的法兰孔螺纹连接在静支座1的后开口口沿处的螺纹孔内，使得金属压板2与静支座1固定连接，并将导气锥3的固定部压紧在静支座1的后端面上，静支座1的后端面的位于后开口周围的部分构成静支座1上朝后的支撑面。由于导气锥3材质较软，直接用螺栓紧固时不易满足预紧力的要求，因此采用金属材质的金属压板2进行过渡，通过金属压板2将导气锥3压紧固定在静支座1上，保证螺栓的预紧力，避免影响安装的稳固性。
60.内导流罩4沿前后方向延伸，内导流罩4的后端设有外翻沿，静支座1的后端设有环形凸台，环形凸台的外边缘设有向前凸出的前环形屏蔽凸起，环形凸台具有朝前侧面，内导流罩4的后端的外翻沿抵接在环形凸台的朝前侧面上，且位于前环形屏蔽凸起的内侧，内导流罩4的后端的外翻沿通过螺栓固定在环形凸台的朝前侧面上，前环形屏蔽凸起构成屏蔽结构，前环形屏蔽凸起向前凸出于螺栓头部，以对内侧的螺栓连接部位进行屏蔽，优化电场分布。环形凸台的外边缘设有向后凸出的后环形屏蔽凸起，金属压板2位于后环形屏蔽凸起围成的凹槽内，后环形屏蔽凸起用于对金属压板2、导气锥3与静支座1的螺栓连接结构进行屏蔽，以优化电场分布。
61.静支座1的外周面上设有径向贯通的过流口，过流口为开设在静支座1后端的长孔，过流口有两处，两过流口关于中央轴线左右对称布置，内导流罩4覆盖过流口，过流口与导气锥3的锥形部位置对应以供热气流从静支座1的内腔流到内导流罩4，内导流罩4的前端与静支座1的外周面之间形成有朝前的内通过口，内通过口供热气流从内导流罩4流出。
62.外导流罩5套设在静支座1的前端，外导流罩5为筒口朝后的筒形结构，其筒底设有套装口，套装口处设有向前延伸的环形翻沿，环形翻沿与静支座1的外周面接触并通过螺栓固定连接，此处螺栓采用圆头螺栓，以优化电场分布。外导流罩5的环形翻沿的一端为其前端。
63.内导流罩4的前端经外导流罩5的朝后的筒口伸入外导流罩5的内周面与静支座1的外周面之间的环形间隙内，以供热气流经内通过口进入到外导流罩5，外导流罩5的筒口一端为其后端，外导流罩5的后端与内导流罩4的外周面之间形成有朝后的外通过口，外通过口供热气流从外导流罩5流出。内导流罩4与外导流罩5相配合，热气流在内导流罩4内由后向前流动到外导流罩5后，在外导流罩5内由前向后流出，这样使气流形成一个转折，防止断路器开断后，污染气体再吹至前方的动静触头之间而影响绝缘性，动静触头之间是绝缘结构的薄弱环节。
64.内导流罩4的内周面与静支座1的外周面之间的环形间隙的横截面的面积大于两过流口的面积，外导流罩5的内周面与内导流罩4的外周面之间的间隙大于内导流罩4的内周面与静支座1的外周面之间的间隙，从而使排气通道的通流面积逐级增大，有利于排气顺畅。
65.静主触头6前端的内壁面为台阶面，该台阶面具有朝前的环形面，环形面上设有触指插槽，静主触头6的前端安装有静主触指10，静主触指10有多个，沿周向均布，静主触指10的后端插入触指插槽中。静主触头6的前筒口处设有屏蔽罩8，屏蔽罩8套设在静主触头6前端的外周面上，屏蔽罩8与静支座1通过螺栓固定连接，屏蔽罩8的前端设有伸入静主触头6
的前筒口的内翻沿，内翻沿与静主触指10前后相对，内翻沿的后侧面上设有限位插槽，静主触指10的前端插入限位插槽中，通过静支座上的触指插槽和屏蔽罩8上的限位插槽，实现对静主触指10的限位安装，各静主触指10与静支座1的内壁之间设有前后两个弹簧9，弹簧9的一端顶压在静支座1的内壁上，另一端顶压在静主触指10上。利用屏蔽罩8的内翻沿包围在各个静主触指10的前侧，在静主触指10的外围起到屏蔽作用，有效优化电场分布。
66.在断路器开断大容量短路电流过程中，当静弧触头7脱离喷口喉部后，高温高速高压气流由喷口吹向静侧，静侧的气流路径如下：静主触头内腔
→
气流过孔61
→
静支座内腔
→
导气锥3
→
过流口
→
内导流罩4
→
外导流罩5
→
壳体，该路径也即形成了静侧气流排气通道。
67.由于利用了横跨静主触头6后筒口的中间梁63来供静弧触头7穿装，中间梁63所占用后筒口的面积有限，从而使得中间梁63能够与静主触头内壁围成开口面积较大的气流过孔61，并且后筒口的位于中间梁63两侧的部分均能够形成气流过孔61，静主触头内腔与静支座1内腔之间具有较大的导通面积，提高了静侧气流排气通道的顺畅性，有利于保证断路器的开断性能，增强断路器的电气可靠性。而且，还能够利用长度较长的内导流罩，使高温气体进入壳体区域前能够有效降温，防止排出气体温度过高。适用于各电压等级的高压断路器，尤其额定短路开断电流高、时间常数长的断路器。
68.本发明的断路器的静端结构的实施例2：
69.本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中，环形凸台的外边缘设有向前凸出的前环形屏蔽凸起，前环形屏蔽凸起用于对内侧的内屏蔽罩与静支座之间的螺栓连接结构进行屏蔽，前环形屏蔽凸起构成屏蔽结构。而本实施例中，静支座上于螺栓连接结构的外围安装有屏蔽罩，屏蔽罩构成用于对螺栓连接结构进行屏蔽的屏蔽结构。
70.本发明的断路器的静端结构的实施例3：
71.本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中，导气锥的后侧设有金属压板，静支座上设有朝后的支撑面，导气锥的后端设有固定部，金属压板与静支座固定连接以将导气锥的固定部压紧在支撑面上。而本实施例中，导气锥的固定部直接通过螺栓固定在静支座上，通过在螺栓头部与导气锥之间加装金属垫片来保证螺栓的预紧力。
72.本发明的断路器的实施例：
73.断路器包括壳体以及设置在壳体内的静端结构，本实施例中的静端结构与上述断路器的静端结构的实施例1-3任一实施例中记载的断路器的静端结构相同，此处不再赘述。
74.最后需要说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细地说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行不需付出创造性劳动地修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。