CN104810195B - 一种高气体压力下真空灭弧室波纹管的保护结构及应用 - Google Patents
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Abstract
一种高气体压力下真空灭弧室波纹管的保护结构及应用，该保护结构包括设置在真空灭弧室动导电杆位于真空灭弧室动端盖外部的端部处的中空金属圆筒，一端设置在真空灭弧室动端盖下部，另一端设置在中空金属圆筒周圈外的波纹管外部密封装置，所述中空金属圆筒与真空灭弧室动导电杆间采用焊接密封，中空金属圆筒与波纹管外部密封装置间采用直动往复式密封，所述波纹管外部密封装置与真空灭弧室动端盖间采用固定式气体密封；本发明采用磁流体直动往复密封技术可以使真空灭弧室波纹管内部、真空灭弧室动端盖下部以及动导电杆之间形成密闭空间，上述密闭空间内部没有高压力的气体，从而降低波纹管内外的气压差，可有效降低波纹管的断裂失效概率。
Description
技术领域
本发明属于真空灭弧室技术领域，具体涉及一种高气体压力下真空灭弧室波纹管的保护结构及应用，适用于输电等级真空开关设备中高气压力下的真空灭弧室波纹管密封保护。
背景技术
高压真空断路器是电力系统中重要的开关设备，因其具有体积小、结构简单、灭弧介质环境友好等优点，已成为国内外研究的热点。目前，在高电压等级真空断路器中通常采用高压气体(如干燥空气、SF6、CO2、N2等)作为真空灭弧室的外部绝缘。波纹管是真空灭弧室与外部绝缘气体之间的运动密封部件。波纹管通常焊接在动导电杆的外部和动端盖板的内口，在真空开关进行分合闸运动时压缩和复原，是真空灭弧室中唯一需要大幅往复运动的机械形变部件，通常它决定了真空灭弧室的机械寿命。在采用高压力气体做为真空灭弧室的外绝缘介质时，由于波纹管内外两侧存在较大压力差，加速了波纹管的机械疲劳损坏，可能导致真空灭弧室漏气失效。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种高气体压力下真空灭弧室波纹管的保护结构及应用，对高气体压力下真空灭弧室波纹管进行密封保护，使得真空灭弧室波纹管受到保护后在高气体压力下也不会漏气失效。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种高气体压力下真空灭弧室波纹管的保护结构，包括设置在真空灭弧室动导电杆4位于真空灭弧室动端盖6外部的端部处的中空金属圆筒11，一端设置在真空灭弧室动端盖6下部，另一端设置在中空金属圆筒11周圈外的波纹管外部密封装置9，所述中空金属圆筒11与真空灭弧室动导电杆4间采用焊接密封8，中空金属圆筒11与波纹管外部密封装置9间采用直动往复式密封10，所述波纹管外部密封装置9与真空灭弧室动端盖6间采用固定式气体密封7。
所述直动往复式密封10包括通过非磁性密封底座13固定在波纹管外部密封装置9上的极靴14，处于极靴14与中空金属圆筒11之间的间隙中的磁性液体15，位于极靴14之间的永磁体16；永磁体16会在极靴14和真空灭弧室动导电杆4中形成闭合导磁回路，磁性液体15由于受到磁场的控制被限制在极靴14与中空金属圆筒11之间的间隙中，当磁性液体15受到磁流体密封腔和外部高压气体产生的压力差作用时，磁性液体15会在非均匀的磁场中移动，这时非均匀磁场就会使磁性液体15产生对抗压力差的磁力进而达到新的平衡，起到了密封作用。
所述焊接密封8为氩弧焊密封。
上述所述一种高气体压力下真空灭弧室波纹管的保护结构用于瓷柱式真空断路器、落地罐式真空断路器和气体绝缘开关设备GIS以及真空开关设备中。
本发明和现有技术相比，具有如下优点：
(1)采用磁流体直动往复密封技术可以使真空灭弧室波纹管内部、真空灭弧室动端盖下部以及动导电杆之间形成密闭空间，上述密闭空间内部没有高压力的气体，从而降低波纹管内外的气压差，可有效降低波纹管的断裂失效概率。
(2)中空金属圆筒与动导电杆之间采用氩弧焊进行密封，可以保证焊接处的机械强度能达到抵抗真空断路器运动时产生的冲击力而不发生松动的要求，机械性能好；同时氩弧焊密封能降低焊接处的回路电阻，有利于降低焊接处的温升。
(3)波纹管外部密封装置与灭弧室动端盖之间的密封采用固定式气体密封，能有效保证密封处不发生漏气，确保了密封空间内的气压不致过高而损坏波纹管。
附图说明
图1为本发明保护结构示意图。
图2为本发明保护结构详细示意图。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步的详细描述。
如图1所示，真空灭弧室1内为真空环境，静触头2与真空灭弧室1固定连接，波纹管5的一端与动导电杆4焊接，另一端与真空灭弧室动端盖6焊接。当真空断路器进行分合闸操作时，波纹管5压缩或复原，起到了密封作用。本发明一种高气体压力下真空灭弧室波纹管的保护结构为图1中虚线所示的流体直动往复式密封区域12，包括设置在真空灭弧室动导电杆4位于真空灭弧室动端盖6外部的端部处的中空金属圆筒11，一端设置在真空灭弧室动端盖6下部，另一端设置在中空金属圆筒11周圈外的波纹管外部密封装置9，所述中空金属圆筒11与真空灭弧室动导电杆4间采用焊接密封8，使得中空金属圆筒11与真空灭弧室动导电杆4上下同时做直线运动且运动状态完全相同。中空金属圆筒11与波纹管外部密封装置9间采用直动往复式密封10，保证波纹管外部密封装置9与中空金属圆筒11之间相对运动时，磁流体密封10的密封间隙始终能提供有效密封，直动往复式密封10的摩擦力极小，避免了波纹管外部密封装置9与中空金属圆筒11之间的机械磨损，提高了波纹管外部密封装置9和中空金属圆筒11的机械寿命，实现了真空灭弧室动导电杆4进行往复式直线运动时的可靠密封。所述波纹管外部密封装置9与真空灭弧室动端盖6间采用固定式气体密封7。密封可靠。
如图2所示，真空灭弧室中波纹管5的外部为真空环境，磁流体密封腔体内为低气压环境，真空灭弧室动端盖6外部为高压SF6气体环境。中空金属圆筒11与波纹管外部密封装置9间采用直动往复式密封10，所述直动往复式密封10包括通过非磁性密封底座13固定在波纹管外部密封装置9上的极靴14，处于极靴14与中空金属圆筒11之间的间隙中的磁性液体15，位于极靴14之间的永磁体16；永磁体16会在极靴14和真空灭弧室动导电杆4中形成闭合导磁回路，如图2中的虚线所示。磁性液体15由于受到磁场的控制被限制在极靴14与中空金属圆筒11之间的间隙中，当磁性液体15受到磁流体密封腔和外部高压气体产生的压力差作用时，磁性液体15会在非均匀的磁场中移动，这时非均匀磁场就会使磁性液体15产生对抗压力差的磁力进而达到新的平衡，起到了密封作用。采用磁流体直动往复式密封的高电压等级真空断路器中，磁流体密封腔内的气压与大气压相近，避免波纹管5在反复运动过程中受到高压力气体的破坏而失效。与此同时，磁性液体15的粘性摩擦小，避免了极靴14与中空金属圆筒11之间的机械磨损，实现了动导电杆4进行往复式直线运动时的可靠密封，提高了高电压等级真空断路器的机械寿命和机械可靠性。
作为本发明的优选实施方式，所述焊接密封8为氩弧焊密封。氩弧焊密封的机械强度高，力学性能好。
本发明所述一种高气体压力下真空灭弧室波纹管的保护结构可以应用于瓷柱式真空断路器、落地罐式真空断路器和气体绝缘开关设备GIS以及真空开关设备中，其真空灭弧室外部的绝缘介质可以为气体或液体。
Claims (4)
1.一种高气体压力下真空灭弧室波纹管的保护结构，其特征在于：包括设置在真空灭弧室动导电杆(4)端部处的中空金属圆筒(11)，所述端部为位于真空灭弧室动端盖(6)外部的端部；一端设置在真空灭弧室动端盖(6)下部，另一端设置在中空金属圆筒(11)周圈外的波纹管外部密封装置(9)，所述中空金属圆筒(11)与真空灭弧室动导电杆(4)间采用焊接密封(8)，中空金属圆筒(11)与波纹管外部密封装置(9)间采用直动往复式密封(10)，所述波纹管外部密封装置(9)与真空灭弧室动端盖(6)间采用固定式气体密封(7)。
2.根据权利要求1所述的一种高气体压力下真空灭弧室波纹管的保护结构，其特征在于：所述直动往复式密封(10)包括通过非磁性密封底座(13)固定在波纹管外部密封装置(9)上的极靴(14)，处于极靴(14)与中空金属圆筒(11)之间的间隙中的磁性液体(15)，位于极靴(14)之间的永磁体(16)；永磁体(16)会在极靴(14)和真空灭弧室动导电杆(4)中形成闭合导磁回路，磁性液体(15)由于受到磁场的控制被限制在极靴(14)与中空金属圆筒(11)之间的间隙中，当磁性液体(15)受到磁流体密封腔和外部高压气体产生的压力差作用时，磁性液体(15)会在非均匀的磁场中移动，这时非均匀磁场就会使磁性液体(15)产生对抗压力差的磁力进而达到新的平衡，起到了密封作用。
3.根据权利要求1所述的一种高气体压力下真空灭弧室波纹管的保护结构，其特征在于：所述焊接密封(8)为氩弧焊密封。
4.权利要求1所述一种高气体压力下真空灭弧室波纹管的保护结构用于瓷柱式真空断路器、落地罐式真空断路器和气体绝缘开关设备GIS以及真空开关设备中，所述瓷柱式真空断路器、落地罐式真空断路器和气体绝缘开关设备GIS以及真空开关设备中的真空灭弧室外部的绝缘介质为气体或液体。
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