专利名称：一种高压电气设备箱压力释放装置及其方法
技术领域：
本发明涉及高速轨道交通装备领域，尤其是涉及一种应用于城市轨道交通高压电气设备箱(如带高速断路器、接触器的高压电器箱、母线断路器箱等设备的箱体)的压力释放装置及其方法。
背景技术：
在地铁列车设计中，高压电气设备箱均安装于车体之下，运行环境恶劣，且均需适应风、雨、雪等气候条件，满足防腐、防霉、防虫和防尘等要求。因此，高压电气设备箱均采用密封等级为IPM以上的箱体式结构设计。由于采用此种设计方式，在目前国内地铁车辆运营过程中，均不同程度出现高压电气设备箱中的高压电气设备因开关动作造成的箱体内外气压不平衡及因器件拉弧造成的箱体内部气压急剧膨胀，从而导致气压无法释放而将高压电气设备箱的门盖板冲出的事故发生，这不仅会给城市轨道交通线路轨旁设备带来极大的安全隐患，更严重者甚至会导致列车出轨等事故的发生。因此，如何避免上述现象的发生和高压电气设备箱内的压力释放，已成为目前城市轨道交通高压电气设备设计值得关注的技术问题。目前存在的高压电气设备箱压力释放方法比较粗糙，只是简单地采取在箱体受到气体膨胀将门盖板冲开后的防御措施，并没有实质性地解决压力释放的问题，无法适应现代城市轨道交通领域技术不断发展的要求。一种现有技术为德国西门子使用在城轨地铁列车上的一种防止高压电气设备箱因箱体内气体突然膨胀将门盖板冲开的一种方法。这种防止门盖板被突然膨胀的气体冲开的设计方法由四个部分组成，分别是两个固定在柜体上的门拴和两个固定在门盖板上的门扣。其中，一个门拴通过链条与柜体相连接，另一个门拴焊接在柜体上。两个门扣则均由螺栓固定在门盖板上，这样两个门拴与两个门扣之间就互相形成两个高强度的门锁。当高压电气设备内部发生接触器带电拉弧产生急剧膨胀的气体时，门盖板受到的巨大冲击力可通过这两把门锁将门挡住，不至于掉下车体，造成次生灾害事故。上述高压电气设备的设计方法，虽然能够达到防止门盖板掉落的效果，但没有实质性解决箱体内外气压平衡及压力释放的实质性问题，如果采用上述方法来设计高压电气设备，所达到的效果也仅仅是能防止箱体门盖板的掉落。由于箱体内膨胀的气体无释放通道，最终将导致箱体严重变形或箱体内其它电气设备器件的损伤，给自身设备带来更为严重的损失。因此，西门子的这种高压电气设备箱的设计方法是不适合长期在繁忙、高速运营的城市轨道地铁列车上使用。因此，研发一种新的高压电气设备箱压力释放方法的技术经济价值及紧迫性已日益凸显。
发明内容
本发明提供一种高压电气设备箱压力释放装置及其方法，该装置及其安装方法解决了高压电气设备箱体内外气压平衡，以及因高压开关器件在分合过程中拉弧所造成的急剧膨胀气体释放的设计方法，而且能有效的保护门盖板不被气体挤压损坏、不掉落车体，从而有效地保证了城市轨道交通地铁列车的正常运营。为了实现上述发明目的，本发明提供一种高压电气设备箱压力释放装置的技术实现方案，一种高压电气设备箱压力释放装置，包括压力平衡装置和压力泄放装置，压力平衡装置包括压力释放孔、压力释放罩和遮挡部件，压力释放孔设置在高压电气设备箱的箱体上，用于平衡箱体的内外气压差，在箱体的压力释放孔上方设置有压力释放罩，在压力释放罩与压力释放孔之间设置有遮挡部件；压力泄放装置设置在箱体与高压电气设备箱的门盖板的邻接处，压力泄放装置包括挡板、卡扣和连杆，连杆的一端固定在箱体上，连杆的另一端与卡扣连接，挡板的一端开口，连杆穿过挡板的开口端，挡板的开口端位于卡扣与箱体之间，挡板的另一端固定在高压电气设备箱的门盖板上，用于挡住被冲开的门盖板。作为本发明一种高压电气设备箱压力释放装置技术方案的进一步改进，遮挡部件采用海绵。作为本发明一种高压电气设备箱压力释放装置技术方案的进一步改进，卡扣与连杆之间采用固定连接方式或通过销进行连接，卡扣接近挡板的一边与挡板之间保持有间隙 H，H为4-6mm。作为一种较佳的实施方式，卡扣接近挡板的一边与挡板之间保持有间隙H，H 为 5mm0作为本发明一种高压电气设备箱压力释放装置技术方案的进一步改进，高压电气设备箱包括一个以上的门盖板，高压电气设备箱压力释放装置包括至少两个压力泄放装置，在一个门盖板与箱体的邻接处设置有至少两个压力泄放装置。作为本发明一种高压电气设备箱压力释放装置技术方案的进一步改进，高压电气设备箱压力释放装置包括一个以上的压力平衡装置，压力释放孔位于箱体的底部，压力释放孔为直径为12-18mm的孔。作为一种较佳的实施方式，压力释放孔进一步为直径为15mm 的孔。本发明还提供一种利用上述高压电气设备箱压力释放装置进行设备压力释放的方法的技术实现方案，该方法包括以下步骤
A.在高压电气设备处于正常工作状态时，正常的气压透过遮挡部件通过下方的压力释放孔排出，压力释放罩将遮挡部件固定在压力释放孔的上方，保持高压电气设备箱的箱体内外气压的平衡；
B.在高压电气设备处于故障工作状态时，遮挡部件被高压气体冲开，一部分高压气体通过压力释放孔排出；
C.在高压电气设备处于故障工作状态时，高压电气设备箱的门盖板被高压气体冲开缝隙，由挡板、卡扣和连杆组成的压力泄放装置阻挡门盖板被高压气体进一步冲开，一部分高压气体通过箱体和门盖板之间的缝隙迅速释放。作为本发明一种高压电气设备箱压力释放方法技术方案的进一步改进，在卡扣接近挡板的一边与挡板之间保持有间隙H，H为4-6mm，以保持门盖板被高压气体冲开一定的缝隙，使一部分高压气体通过缝隙迅速释放。作为本发明一种高压电气设备箱压力释放方法技术方案的进一步改进，通过开在箱体底部，直径为12-18mm的压力释放孔平衡箱体内外的气压差，压力释放孔的直径根据箱体内部的大小来进行调整。通过应用上述本发明所描述的一种高压电气设备箱压力释放装置及其方法的技术方案，有效地避免了城市轨道交通地铁列车在运营过程中，由于高压电气设备内开关器件动作造成的箱体内外气压不平衡及由于器件拉弧造成的箱体内部气压急剧膨胀而导致门盖板被冲开的事故，并为城市轨道交通地铁列车用具有IPM密封等级以上的、具有拉弧、高热可能性的高压开关电气设备提供了一种可靠、有效的压力释放方法，有效地保证了城市轨道交通地铁列车的正常运营。
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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明高压电气设备箱压力释放装置应用于轨道交通高压电气设备箱一种具体实施方式
的结构示意图2为图1中高压电气设备箱压力释放装置I部分的放大结构示意图； 图3为图1中高压电气设备箱压力释放装置II部分的放大结构示意图； 图4为本发明高压电气设备箱压力释放装置一种具体实施方式
所描述的压力平衡装置的结构示意图5为本发明高压电气设备箱压力释放装置一种具体实施方式
所描述的压力泄放装置的结构示意图6为本发明高压电气设备箱压力释放装置一种具体实施方式
所描述的压力平衡装置处于正常状态的过程示意图7为本发明高压电气设备箱压力释放装置一种具体实施方式
所描述的压力平衡装置处于压力释放状态的过程示意图8为本发明高压电气设备箱压力释放装置一种具体实施方式
所描述的压力泄放装置部分的装配关系结构示意其中，1-压力释放孔，2-压力释放罩，3-遮挡部件，4-挡板，5-卡扣，6-连杆，7-销， 8-箱体，9-门盖板。
具体实施例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的一部分实施例，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作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。如附图1至附图8所示，给出了本发明一种高压电气设备箱压力释放装置及其方法应用于高速城市轨道交通地铁列车高压电气设备箱压力释放的具体实施例，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。高压电气设备箱一般吊装在地铁列车底下，由箱体8、门盖板9和内部设备等部分组成，其内部设备通常包括高速断路器、接触器的高压电器箱和母线断路器箱等。其中，如图1所示的高压电气设备箱压力释放装置包括六个部分，分别为压力释放孔1、压力释放罩2、遮挡部件3、挡板4、卡扣5和连杆6。其中，压力释放孔1、压力释放罩2和遮挡部件3 组成压力平衡装置，挡板4、卡扣5和连杆6组成压力泄放装置。作为一种典型的实施方式， 压力释放孔1直径为15mm左右，开在箱体8的底部，用于平衡箱体8的内外气压差，可根据箱体8内部的大小来调整压力释放孔1的大小。压力释放罩2用于将遮挡部件3固定在压力释放孔1的上方。遮挡部件3采用能够满足透气性和防尘性能要求的海绵或其他类似材料，遮挡部件3用于遮挡通过压力释放孔1进来的灰尘及雨水，保持箱体8内部的清洁。挡板4和卡扣5相互配合用于挡住被冲开的门盖板9，防止门盖板9的脱落。挡板4的一端开口，挡板4的另一端固定在门盖板9上，固定方式包括两种，一种是焊接固定，一种是铆接固定，图中所示的是通过焊接方式进行固定。连杆6的一端固定在箱体8与门盖板9相邻的边缘处，连杆6的另一端开有长槽，卡扣5与连杆6开有长槽的一端之间通过焊接方式直接焊死或是通过圆销进行固定或活动连接。连杆6穿过挡板4的开口端，挡板4的开口端位于卡扣5与箱体8之间，挡板4的另一端固定在高压电气设备箱的门盖板9上，用于挡住被冲开的门盖板9，挡板4的开口端在锁闭状态下被卡扣5锁在其下。作为一种典型的实施方式， 如图2和图8中所示，卡扣5上开有腰形孔，卡扣5与连杆6之间通过销7进行连接。销7 为圆销，通过销7可以打开或锁死卡扣5，从而打开或锁闭门盖板9。当卡扣5与连杆6之间采用焊接方式直接焊死时，虽然不能方便地打开门盖板9，但也能实现本发明的目的。作为一种较佳的实施方式，如图1所示的高压电气设备箱的压力释放装置包括有多个压力平衡装置和压力泄放装置，在箱体8的底部设置有多个压力平衡装置。高压电气设备箱包括至少一个门盖板9和至少两个压力泄放装置，在一个门盖板9与箱体8的邻接处设置有至少两个压力泄放装置。这样的设计能够进一步增强本发明有效平衡箱体内外气压的作用， 避免因内部气压急剧膨胀而导致门盖板被冲开的事故，确保轨道交通装备运行安全。在城市轨道交通地铁列车高速运营的过程中，正常情况下，高压电气设备箱内的开关器件由列车控制系统控制分合，在分合过程中由于带电器件拉弧产生的热量，对箱体8 中的气体会产生一定的膨胀形成气压。而在故障情况下，由于高压电气设备箱内的开关器件可能是带着大电流进行分断，造成器件触头之间拉弧严重，在这种情况下拉弧产生的热量会比正常情况时大很多，且在瞬间引起箱体8内气压的急剧膨胀，从而引发事故。压力释放孔1、压力释放罩2和遮挡部件3形成一个组合，即压力平衡装置，主要作用保证高压电气设备箱在正常情况下平衡箱体8内外的气压差，即当高压电气内部由于开关的分合产生一定气压时，可通过遮挡部件3和压力释放孔1排出去。由于遮挡部件3 是透气的，在正常情况下的气压差是可以透过海绵通过压力释放孔1排出。在故障情况下， 由于箱体8内部产生的气体压力比正常情况下要大很多，在特别短的时间内产生如此大的气压需要及时地排出。如图7所示，在故障情况下气体会选择箱体8最薄弱的部位释放出去，这时候海绵会被急剧的气体冲开，一部分气体会通压力释放孔1排出，但其无法在短时间内释放巨大的能量。这时候门盖板9会被冲开，在被冲开的同时，由挡板4、卡扣5和连杆 6组成的压力泄放装置就起到了阻止门盖板9完全被冲开的作用。门盖板9会被冲开一定的缝隙，可用于及时排出剩余部分的气压。如图5所示，卡扣5接近挡板4的一边与挡板4 之间保持有间隙H，H为5mm左右。这样不仅确保了高压电气设备箱的门盖板9不会掉落车体，也保证了箱体8内部其它器件的安全，从而控制了灾害影响面。一种利用上述高压电气设备箱压力释放装置进行设备压力释放的方法的具体实施方式
，包括以下步骤
A.在高压电气设备处于正常工作状态时，正常的气压透过遮挡部件3通过下方的压力释放孔1排出，压力释放罩2将遮挡部件3固定在压力释放孔1的上方，保持高压电气设备箱的箱体8内外气压的平衡，如图6所示；
B.在高压电气设备处于故障工作状态时，遮挡部件3被高压气体冲开，一部分高压气体通过压力释放孔1排出，如图7所示；
C.在高压电气设备处于故障工作状态时，高压电气设备箱的门盖板9被高压气体冲开缝隙，由挡板4、卡扣5和连杆6组成的压力泄放装置阻挡门盖板9被高压气体进一步冲开，一部分高压气体通过箱体8与门盖板9之间的缝隙迅速释放。在卡扣5接近挡板4的一边与挡板4之间保持有间隙H，H为4_6mm，以保持门盖板9被高压气体冲开一定的缝隙，使一部分高压气体通过缝隙迅速释放。通过开在箱体8 的底部，直径为12-18mm的压力释放孔1平衡箱体8内外的气压差，压力释放孔1的直径根据箱体8的内部大小来进行调整。本发明具体实施方式
所描述的技术方案很好地平衡了处于正常工作状态时箱体8 内外的气压差，以及在故障情况下对箱体8内部巨大气压的有效释放。可实现地铁列车高压电气设备在正常和故障情况下的压力释放，并在故障情况下可实现双重缓冲高压电气设备箱内急剧产生的气压，从而保护了箱体8内部的器件正常工作，保证了列车的正常运营。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
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权利要求
1.一种高压电气设备箱压力释放装置，其特征在于包括压力平衡装置和压力泄放装置，所述的压力平衡装置包括压力释放孔(1)、压力释放罩(2)和遮挡部件(3)，压力释放孔 (1)设置在高压电气设备箱的箱体(8)上，用于平衡箱体(8)的内外气压差，在箱体(8)的压力释放孔(1)上方设置有压力释放罩(2)，在压力释放罩(2)与压力释放孔(1)之间设置有遮挡部件(3);所述的压力泄放装置设置在箱体(8)与高压电气设备箱的门盖板(9)的邻接处，压力泄放装置包括挡板(4)、卡扣(5)和连杆(6)，连杆(6)的一端固定在箱体(8)上， 连杆(6)的另一端与卡扣(5)连接，挡板(4)的一端开口，连杆(6)穿过挡板(4)的开口端， 挡板(4)的开口端位于卡扣(5)与箱体(8)之间，挡板(4)的另一端固定在高压电气设备箱的门盖板(9)上，用于挡住被冲开的门盖板(9)。
2.根据权利要求1所述的一种高压电气设备箱压力释放装置，其特征在于所述的遮挡部件(3)采用海绵。
3.根据权利要求1或2所述的一种高压电气设备箱压力释放装置，其特征在于所述的卡扣(5)与连杆(6)之间采用固定连接方式或通过销(7)进行连接，卡扣(5)接近挡板(4) 的一边与挡板(4)之间保持有间隙H，H为4-6mm。
4.根据权利要求3所述的一种高压电气设备箱压力释放装置，其特征在于所述的卡扣(5)接近挡板(4)的一边与挡板(4)之间保持有间隙H，H为5mm。
5.根据权利要求4所述的一种高压电气设备箱压力释放装置，其特征在于高压电气设备箱包括一个以上的门盖板(9)，所述的高压电气设备箱压力释放装置包括至少两个压力泄放装置，在一个门盖板(9)与箱体(8)的邻接处设置有至少两个压力泄放装置。
6.根据权利要求5所述的一种高压电气设备箱压力释放装置，其特征在于所述的高压电气设备箱压力释放装置包括一个以上的压力平衡装置，所述的压力释放孔(1)位于箱体(8)的底部，压力释放孔(1)为直径为12-18mm的孔。
7.根据权利要求6所述的一种高压电气设备箱压力释放装置，其特征在于所述的压力释放孔(1)为直径为15mm的孔。
8.一种利用权利要求1所述的高压电气设备箱压力释放装置进行高压电气设备箱压力释放的方法，其特征在于包括以下步骤A.在高压电气设备处于正常工作状态时，正常的气压透过遮挡部件(3)通过下方的压力释放孔(1)排出，压力释放罩(2)将遮挡部件(3)固定在压力释放孔(1)的上方，保持高压电气设备箱的箱体(8)内外气压的平衡；B.在高压电气设备处于故障工作状态时，遮挡部件(3)被高压气体冲开，一部分高压气体通过压力释放孔(1)排出；C.在高压电气设备处于故障工作状态时，高压电气设备箱的门盖板(9)被高压气体冲开缝隙，由挡板(4)、卡扣(5)和连杆(6)组成的压力泄放装置阻挡门盖板(9)被高压气体进一步冲开，一部分高压气体通过箱体(8)和门盖板(9)之间的缝隙迅速释放。
9.根据权利要求8所述的一种高压电气设备箱压力释放方法，其特征在于在卡扣(5) 接近挡板(4)的一边与挡板(4)之间保持有间隙H，H为4-6mm，以保持门盖板(9)被高压气体冲开一定的缝隙，使一部分高压气体通过缝隙迅速释放。
10.根据权利要求9所述的一种高压电气设备箱压力释放方法，其特征在于通过开在箱体(8)的底部，直径为12-18mm的压力释放孔(1)平衡箱体(8)内外的气压差，所述压力释放孔(1)的直径根据箱体(8)的内部大小来进行调整。
全文摘要
本发明公开了一种高压电气设备箱压力释放装置及其方法，该装置包括压力平衡和泄放装置，压力平衡装置包括压力释放孔、压力释放罩和遮挡部件，箱体上设置压力释放孔，压力释放孔上方设置压力释放罩，压力释放罩与压力释放孔之间设置遮挡部件；压力泄放装置设置在箱体与门盖板的邻接处，压力泄放装置包括挡板、卡扣和连杆，连杆一端固定在箱体上，另一端与卡扣连接，挡板的开口端位于卡扣与箱体之间，挡板的另一端固定在门盖板上。设备发生故障时，一部分高压气体通过压力释放孔释放，另一部分通过门盖板与箱体间的缝隙释放。本发明不仅能有效解决箱体内急剧膨胀气体的释放，而且能有效保护门盖板不被气体挤压损坏，保证了城市轨道列车的正常运营。
文档编号H02B13/025GK102427208SQ20111031135
公开日2012年4月25日 申请日期2011年10月14日 优先权日2011年10月14日
发明者周华, 徐景秋, 林浩, 赵清良 申请人:株洲南车时代电气股份有限公司