CN105261502B - 一种直流断路器灭弧室 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种直流断路器灭弧室，包括具有安装内腔的壳体，和并排安装在安装内腔内部的若干个金属栅片，任意相邻两个金属栅片之间形成两端通透的灭弧空间；壳体还具有适于容置直流断路器动静触头的容置内腔，容置内腔与灭弧空间的一端连通；并且，在形成容置内腔的壳体侧壁上，还设置有用于屏蔽磁场的第一磁屏蔽板。当直流断路器的动静触头分断产生电弧时，第一磁屏蔽板能够保护电弧不受来自外界磁场的干扰，并使产生在动静触头位置的磁场在容置内腔内部得以聚集，使电弧在由动静触头位置产生的磁场作用下，被稳定、迅速的驱动移向金属栅片灭弧，从而提高了灭弧的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及断路器灭弧装置技术领域，具体涉及一种直流断路器灭弧室。
背景技术
随着国民经济的不断发展，电力系统中的直流输配电系统也得到迅速的发展，如城市轨道交通、太阳能、高铁等领域都采用了直流供电系统，对于用于保护和控制直流供电系统的直流断路器的安全性能和工作可靠性，更是提出了更高的要求。
众所周知，直流断路器的动静触头在分断故障电流、正常工作电流和临界电流时均产生电弧，特别是在分断大的短路电流的情况下，如果不能可靠熄灭电弧，不仅会造成断路器本身损坏，还会由于大的电动力和热能造成大面积的供电设备的损坏。因此如何提高直流断路器的灭弧能力，加快灭弧速度，正成为本领域技术人员亟待解决的问题。
中国专利文献CN102592909A公开了一种直流断路器磁吹灭弧装置，如图1所示，包括静触头01，动触头02，静引弧道03，动引弧道04，灭弧室07，静出线端08及动出线端09，其中，在静引弧道03和动引弧道04的靠近灭弧室07入口的折弯处分别设有用于增强局部磁场强度的静引弧圈05和动引弧圈06。在静触头01和动触头02分断产生电弧时，电弧不仅受到来自动静触头01、02位置处磁场的磁吹力，还会受到来自静引弧圈05和动引弧圈06位置磁场的磁吹力，从而使得电弧能够以更快的速度向灭弧室07移动，加速灭弧速度。
上述专利文献中公开的磁吹灭弧装置，虽然能够使电弧以更快的速度向灭弧室运动加速灭弧，然而在静引弧道03，动引弧道04上增设静引弧圈05和动引弧圈06却导致灭弧室结构复杂，给生产制作带来不便且成本较高；另外，发明人发现，在一些电气连接关系复杂的场合，经常会出现多个直流断路器串联且并排设置的情况，在一个直流断路器灭弧室入口处设置的动静引弧线圈所产生的磁场容易干扰与其相邻的另外一个直流断路器灭弧室内部的磁场强度，导致另外一个直流断路器灭弧室内部的磁场强度降低，进而造成灭弧速度慢、效果差。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的直流断路器磁吹灭弧装置结构复杂,且外界磁场容易对灭弧室造成干扰,导致磁场减弱，进而使灭弧不稳定，灭弧速度变慢的技术缺陷，从而提供一种结构简单、且不会受到外界磁场干扰，因而灭弧稳定迅速的直流断路器灭弧室。
为此，本发明提供一种直流断路器灭弧室，包括：
壳体，具有用于安装金属栅片的安装内腔；
金属栅片，具有若干个，并排安装在所述安装内腔内部，且任意相邻两个所述金属栅片之间形成两端通透的灭弧空间；
所述壳体还具有适于容置直流断路器动静触头的容置内腔，所述容置内腔与所述灭弧空间的一端连通；并且，在形成所述容置内腔的所述壳体侧壁上，还设置有用于屏蔽磁场的第一磁屏蔽板。
作为一种优选方案，所述壳体具有相对设置的第一壳体和第二壳体，所述第一壳体具有第一部分，所述第二壳体具有与所述第一部分相对以形成所述容置内腔的第二部分，所述第一磁屏蔽板设置在所述第一部分和所述第二部分上。
作为一种优选方案，所述第一磁屏蔽板设置在所述第一部分的外壁或中间位置上，所述第一磁屏蔽板设置在所述第二部分的外壁或中间位置上。
作为一种优选方案，在形成所述安装内腔的所述壳体侧壁上，还设置有用于屏蔽磁场的第二磁屏蔽板。
作为一种优选方案，所述第一壳体具有与所述第一部分连接的第三部分，所述第二壳体具有与所述第二部分连接的第四部分，所述第三部分与所述第四部分扣合形成所述安装内腔；所述第二磁屏蔽板设置在所述第三部分和所述第四部分上。
作为一种优选方案，所述第二磁屏蔽板设置在所述第三部分的外壁或中间位置上，所述第二磁屏蔽板设置在所述第四部分的外壁或中间位置上。
作为一种优选方案，所述壳体的材质为受热后能够产生气体的绝缘材质。
作为一种优选方案，还包括设置在所述壳体内侧壁上的若干绝缘凸起，所述绝缘凸起与远离所述容置内腔的所述金属栅片一端靠近或接触连接，并且相邻两个所述绝缘凸起之间形成与所述灭弧空间的另一端连通的连通空间。
作为一种优选方案，所述壳体上还设有具有前后开口的灭弧内腔，所述灭弧内腔的一侧壁上开设有通过连接空间与所述连通空间连通的多个第一连通口，另一侧开设有与多个所述第一连通口分别相对的多个第二连通口。
作为一种优选方案，所述第三部分和/或所述第四部分上还设有与所述连接空间连通以向外排气的排气口。
本发明提供的直流断路器灭弧室，具有以下优点：
1.本发明的直流断路器灭弧室，壳体上设有用于容置直流断路器动静触头的容置内腔，并在形成容置内腔的壳体侧壁上设置有用于屏蔽磁场的第一磁屏蔽板，当直流断路器的动静触头分断产生电弧时，第一磁屏蔽板能够保护电弧不受来自外界磁场的干扰，并使产生在动静触头位置的磁场在容置内腔内部得以聚集，使电弧在由动静触头位置产生的磁场作用下，被稳定、迅速的驱动移向金属栅片灭弧，从而提高了灭弧的稳定性。
2.本发明的直流断路器灭弧室，容置内腔位于第一壳体的第一部分和第二壳体的第二部分之间，在前后方向上均留有与容置内腔连通的开口，便于直流断路器的动静触头的安装进入。
3.本发明的直流断路器灭弧室，第一磁屏蔽板设置在第一部分的外壁或中间位置上，第一磁屏蔽板设置在第二部分的外壁或中间位置上，由于具有屏蔽磁场作用的磁屏蔽板一般为导磁材质，将第一磁屏蔽板设置在第一部分和第二部分的外壁或中间位置上，可以避免第一磁屏蔽板对电弧的吸引，使电弧能够在磁吹力和金属栅片的吸引作用下迅速进入由金属栅片形成的灭弧空间内升压灭弧。
4.本发明的直流断路器灭弧室，在形成安装内腔的壳体侧壁上，还设置有用于屏蔽磁场的第二磁屏蔽板，当电弧在磁吹力的作用下进入到安装内腔时，第二磁屏蔽板能够屏蔽外界磁场，使位于安装内腔内部的电弧免受外界磁场的反吹作用，进而使电弧在由金属栅片形成的灭弧空间内逐渐远离动静触头，从而进一步拉长电弧，使电弧加速熄灭。
5.本发明的直流断路器灭弧室，安装内腔由第三部分和第四部分扣合形成，便于在安装内腔内部设置用于安装金属栅片的结构，便于生产制作。
6.本发明的直流断路器灭弧室，第二磁屏蔽板设置在第三部分的外壁或中间位置上，第二磁屏蔽板设置在第四部分的外壁或中间位置上，使得第二磁屏蔽板在提供磁屏蔽作用的时候，不与电弧直接接触，还能使电弧能够在灭弧空间内迅速移动拉长，快速熄灭。
7.本发明的直流断路器灭弧室，壳体的材质为受热后能够产生气体的绝缘材质，由于电弧的温度很高，壳体材质受热后产生的大量气体，不仅能够驱动电弧迅速向金属栅片移动，加速电弧拉长速度，使电弧迅速升压，还能为电弧降温，使电弧电阻增加，电流减小，从而有利于加速电弧熄灭。
8.本发明的直流断路器灭弧室，在壳体内部还设有若干绝缘凸起，其与壳体为同样材质，绝缘凸起与金属栅片的一端靠近或接触连接，并且相邻两个绝缘凸起之间形成与灭弧空间的另一端连通的连通空间，电弧进入由金属栅片形成的灭弧空间后被分割成一段一段的小电弧，如果一部分小电弧没有在灭弧空间熄灭，则会进入到由绝缘凸起形成的连通空间内部，由于绝缘凸起与壳体属于同样材质，小电弧进入到连通空间后，绝缘凸起受热产生气体，这些气体不仅驱动小电弧继续向外移动，拉长电弧，还能为电弧降温，提高电弧电阻，减小电弧电流，促使电弧尽快熄灭。
9.本发明的直流断路器灭弧室，壳体上还设有具有前后开口的灭弧内腔，通过灭弧空间和连通空间后仍未熄灭的部分电弧经第一连通口进入到灭弧内腔内部后，由于灭弧内腔通过前后开口与外界连通，电弧进入到此处后便会最终熄灭，与多个第一连通口相对的多个第二连通口，用于为灭弧内腔快速排气降温。
10.本发明的直流断路器灭弧室，在第三部分和/或第四部分上还设有与连接空间连通的排气口，排气口能够将壳体因受热而产生的大量气体迅速排出，为壳体降压防止涨破，并且能够有利于壳体的温度快速降低。
附图说明
为了更清楚地说明现有技术或本发明具体实施方式中的技术方案，下面对现有技术或具体实施方式描述中所使用的附图作简单介绍，显而易见地，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是现有技术中直流断路器磁吹灭弧装置的结构示意图。
图2是本发明实施例中直流断路器灭弧室的立体图。
图3是图2中第一磁屏蔽板和第二磁屏蔽板部分的结构爆炸图。
图4是图2去除第二壳体和设置在上面的磁屏蔽板后的结构图。
图5是图2的结构爆炸图。
图6是图5的另一视图。
图7是图6中金属栅片的部分结构爆炸图。
附图标记：01-静触头，02-动触头，03-静引弧道，04-动引弧道，05-静引弧圈，06-动引弧圈，07-灭弧室，08-静出线端，09-动出线端；
1-壳体，101-安装内腔，102-容置内腔，11-第一壳体，111-第一部分，112-第三部分，12-第二壳体，121-第二部分，122-第四部分，2-金属栅片，21-灭弧空间,31-第一磁屏蔽板，32-第二磁屏蔽板，4-绝缘凸起，5-灭弧内腔，51-第一连通口，52-第二连通口，6-连接空间，61-排气口。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明的技术方案进行描述，显然，下述的实施例不是本发明全部的实施例。基于本发明所描述的实施例，本领域普通技术人员在没有做出其他创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例
本实施例提供一种直流断路器灭弧室，如图1-7所示，包括具有安装内腔101的壳体1，若干个金属栅片2并排交错安装在所述安装内腔101内部，且任意相邻两个所述金属栅片2之间形成两端通透的灭弧空间21；壳体1还具有适于容置直流断路器动静触头的容置内腔102，容置内腔102与灭弧空间21的一端连通；并且，在形成所述容置内腔102的所述壳体1侧壁上，还设置有用于屏蔽磁场的第一磁屏蔽板31。
当位于容置内腔102内部的直流断路器的动静触头分断产生电弧时，第一磁屏蔽板31能够保护电弧不受来自外界磁场的干扰，并使产生在动静触头位置的磁场在容置内腔102内部得以聚集，使电弧在由动静触头位置产生的磁场作用下，被稳定、迅速的驱动移向金属栅片灭弧，从而提高了灭弧的稳定性。
如图5-图6所示，壳体1具有相对设置的第一壳体11和第二壳体12，第一壳体11具有第一部分111，第二壳体12具有与第一部分111相对以形成所述容置内腔102的第二部分121，第一磁屏蔽板31设置在所述第一部分111和所述第二部分121上。
具体在本实施中，如图2-4和图5-6所示,第一部分111的外壁上设有安装凹槽，第二部分121的外壁上也设有安装凹槽，第一磁屏蔽板31固定装在安装凹槽内部，固定方式均为粘接。作为变形，第一磁屏蔽板31也可以设置在第一部分111的中间位置上，和/或设置在第二部分121的中间位置上，具体的固定方式可以是常规的螺栓连接，挤压连接等。
本实施例中的第一磁屏蔽板31为铁板，将第一磁屏蔽板31设置在第一部分111和第二部分121的外壁或中间位置上，可以避免第一磁屏蔽板31对电弧的直接接触，使电弧能够在磁吹力和金属栅片2的吸引作用下迅速进入由金属栅片2形成的灭弧空间21内升压灭弧。
本实施中，容置内腔102位于第一壳体11的第一部分111和第二壳体12的第二部分121之间，在前后方向上均留有与容置内腔102连通的开口，便于直流断路器的动静触头的安装进入。
在形成安装内腔101的壳体1侧壁上，还设置有用于屏蔽磁场的第二磁屏蔽板32。如图2、图3和图5-图6所示，第一壳体11具有与第一部分111连接的第三部分112，第二壳体12具有与第二部分121连接的第四部分122，所述第三部分112与所述第四部分122扣合形成安装内腔101；第二磁屏蔽板32设置在第三部分112和第四部分122上。
具体在本实施例中，第三部分112的外壁上设有安装凹槽，第四部分122的外壁上也设有安装凹槽，第二磁屏蔽板32固定装在安装凹槽内部，固定方式均为粘接。作为变形，第二磁屏蔽板32也可以设置在第三部分112的中间位置上，和/或设置在第四部分122的中间位置上，具体的固定方式可以是常规的螺栓连接，挤压连接等。
当电弧在磁吹力的作用下进入到安装内腔101时，第二磁屏蔽板32能够屏蔽外界磁场，使位于安装内腔101内部的电弧免受外界磁场的反吹作用，进而使电弧在由金属栅片2形成的灭弧空间21内逐渐远离动静触头，从而进一步拉长电弧，使电弧加速熄灭。
本实施例中的第二磁屏蔽板32同样为铁板，将第二磁屏蔽板32设置在第三部分112和第四部分122的外壁或中间位置上，可以避免第二磁屏蔽板32对电弧的直接接触，使电弧能够在磁吹力的作用下迅速在灭弧空间21内拉长、升压灭弧。
本实施中的壳体1由带玻璃纤维的三聚氰胺的绝缘材料压制而成，其受热后能够产生气体，这些气体不仅能够驱动电弧迅速向金属栅片2移动，快速进入到灭弧空间21内部，加速电弧拉长速度，使电弧迅速升压，还能为电弧降温，使电弧电阻增加，电流减小，从而有利于加速电弧熄灭。
事实上，壳体1的材质只要为受热后能产生气体的绝缘材质均能使用。
如图4-6所示，形成安装内腔101的第一壳体11和第二壳体12内侧壁上均设有用于安装金属栅片2的插槽，金属栅片2通过将其两侧的部分侧壁插入插槽内部而安装在安装内腔101内部。如图7所示，金属栅片2具有若干片，位于两端的两个金属栅片2中的一个具有向着容置内腔102延伸的引弧部分，位于中间部分的金属栅板2的朝向容置内腔102的底面为斜面板，且相邻两个金属栅板2的斜面板的倾斜方向相反(即相互交错叠装)，引弧部分能够将电弧引入灭弧空间迅速灭弧，斜面板的设置利于降低电弧进入灭弧空间的阻力。
如图4所示，第一壳体11和第二壳体12内部还设有若干绝缘凸起4，这两个壳体内的绝缘凸起4是相互交错等距离叠装在一起的。绝缘凸起4的延伸方向与第一壳体11和第二壳体12的分布方向相同，其材质与壳体1的材质相同，绝缘凸起4与远离容置内腔102的金属栅片2一端靠近连接(接触连接也是可以的)，并且相邻两个绝缘凸起4之间形成与灭弧空间21的另一端连通的连通空间。
产生在动静触头之间的电弧受到磁吹力和气体吹动力的驱动后，进入由金属栅片2形成的灭弧空间21内被分割成一段一段的小电弧，如果一部分小电弧没有在灭弧空间21熄灭，则会进入到由绝缘凸起4形成的连通空间内部，由于绝缘凸起4与壳体1属于同样材质，小电弧进入到连通空间后，绝缘凸起4受热产生气体，这些气体不仅驱动小电弧继续向外移动，拉长电弧，还能为电弧降温，提高电弧电阻，减小电弧电流，促使电弧尽快熄灭。
如图4-6所示，绝缘凸起4分别设置在第一壳体11和第二壳体12的内侧，当第一壳体11和第二壳体12扣合形成壳体1时，分设在第一壳体11和第二壳体12内侧的绝缘凸起4相互交错叠装在一起，并在相邻的两个绝缘凸起4之间形成与灭弧空间21的另一端连通的连通空间。
作为变形，绝缘凸起4可以是全部设置在第一壳体11的内侧壁上，可以是全部设置在第二壳体12的内侧壁上，也可以是一部分设置在第一壳体11的内侧壁上，另一部分设置在第二壳体12的内侧壁上，还可以是设置一个绝缘凸起4的一部分位于第一壳体11的内侧壁上，另一部分位于第二壳体12的内侧壁上，当第一壳体11和第二壳体12扣合时，两部分绝缘凸起对接成为一个绝缘凸起4。
如图2和图4所示，壳体1上还设有具有前后开口的灭弧内腔5，灭弧内腔5的一侧壁上开设有通过连接空间6与连通空间连通的多个第一连通口51，另一侧开设有与多个第一连通口51分别相对的多个第二连通口52。
当通过灭弧空间21和连通空间后仍未熄灭的部分电弧经第一连通口51进入到灭弧内腔5内部后，由于灭弧内腔5通过前后开口与外界连通，电弧进入到此处后便会最终熄灭，与多个第一连通口51相对的多个第二连通口52，用于为灭弧内腔5快速排气降温。
如图4-6所示，第三部分112和第四部分122上还设有与连接空间6连通以向外排气的排气口61。排气口61能够将壳体1因受热而产生的大量气体迅速排出，为壳体1降压防止涨破，并且能够有利于壳体1的温度快速降低。
本实施例中直流断路器灭弧室的灭弧过程如下：
当位于容置内腔102内部的动静触头分断产生电弧时，壳体1受热产生气体，动静触头位置产生的磁场，气体和磁场一起驱动电弧向金属栅片2移动，此时第一磁屏蔽板31保护位于容置内腔102位置的电弧不受外界磁场干扰，使电弧稳定迅速地向金属栅片2移动；
电弧到达金属栅片2后，进入由金属栅片2形成的灭弧空间21，电弧被金属栅片2分割成多段小电弧，使每一段小电弧的电弧电压迅速升高，并且金属栅片2能够为电弧降温，使电弧电阻增加，进而使电弧电流减小，促使每一段小电弧尽快熄灭；此时第二磁屏蔽板32保护位于灭弧空间21内部的电弧不受外界干扰，能够迅速向着远离容置内腔102的方向移动，拉长电弧，使电弧电压升高；
如果有部分小电弧通过灭弧空间21后仍未熄灭，其会进入到由绝缘凸起4形成的连通空间内，绝缘凸起4与电弧接触后受热产生气体，进一步向连接空间6驱动电弧，使电弧进一步拉长，并使电弧温度进一步降低，使电弧电压进一步升高，促使电弧快速熄灭；在连通空间6位置，积聚的大量气体从出气口61位置排出，为壳体1降压降温；
如果仍有一小部分电弧尚未熄灭，其在气体的驱动作用下，会通过第一连通口51进入到灭弧内腔5内，灭弧内腔5通过前后开口与外界连通，能够使电弧彻底熄灭，第二连通口52能够为灭弧内腔5排气降温，并防止电弧喷出灭弧内腔5过远距离，避免出现意外。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (8)
1.一种直流断路器灭弧室，包括：
壳体(1)，具有用于安装金属栅片(2)的安装内腔(101)；
金属栅片(2)，具有若干个，并排安装在所述安装内腔(101)内部，且任意相邻两个所述金属栅片(2)之间形成两端通透的灭弧空间(21)；
其特征在于：
所述壳体(1)还具有适于容置直流断路器动静触头的容置内腔(102)，所述容置内腔(102)与所述灭弧空间(21)的一端连通；并且，在形成所述容置内腔(102)的所述壳体(1)侧壁上，还设置有用于屏蔽磁场的第一磁屏蔽板(31)；
所述壳体(1)具有相对设置的第一壳体(11)和第二壳体(12)，所述第一壳体(11)具有第一部分(111)，所述第二壳体(12)具有与所述第一部分(111)相对以形成所述容置内腔(102)的第二部分(121)，所述第一磁屏蔽板(31)设置在所述第一部分(111)和所述第二部分(121)上；
所述第一磁屏蔽板(31)设置在所述第一部分(111)的外壁或中间位置上，所述第一磁屏蔽板(31)设置在所述第二部分(121)的外壁或中间位置上；
所述第一磁屏蔽板(31)为导磁材质。
2.根据权利要求1所述的直流断路器灭弧室，其特征在于：在形成所述安装内腔(101)的所述壳体(1)侧壁上，还设置有用于屏蔽磁场的第二磁屏蔽板(32)。
3.根据权利要求2所述的直流断路器灭弧室，其特征在于：所述第一壳体(11)具有与所述第一部分(111)连接的第三部分(112)，所述第二壳体(12)具有与所述第二部分(121)连接的第四部分(122)，所述第三部分(112)与所述第四部分(122)扣合形成所述安装内腔(101)；所述第二磁屏蔽板(32)设置在所述第三部分(112)和所述第四部分(122)上。
4.根据权利要求3所述的直流断路器灭弧室，其特征在于：所述第二磁屏蔽板(32)设置在所述第三部分(112)的外壁或中间位置上，所述第二磁屏蔽板(32)设置在所述第四部分(122)的外壁或中间位置上。
5.根据权利要求3或4所述的直流断路器灭弧室，其特征在于：所述壳体(1)的材质为受热后能够产生气体的绝缘材质。
6.根据权利要求5所述的直流断路器灭弧室，其特征在于：还包括设置在所述壳体(1)内侧壁上的若干绝缘凸起(4)，所述绝缘凸起(4)与远离所述容置内腔(102)的所述金属栅片(2)一端靠近或接触连接，并且相邻两个所述绝缘凸起(4)之间形成与所述灭弧空间(21)的另一端连通的连通空间。
7.根据权利要求6所述的直流断路器灭弧室，其特征在于：所述壳体(1)上还设有具有前后开口的灭弧内腔(5)，所述灭弧内腔(5)的一侧壁上开设有通过连接空间(6)与所述连通空间连通的多个第一连通口(51)，其另一侧开设有与多个所述第一连通口(51)分别相对的多个第二连通口(52)。
8.根据权利要求7所述的直流断路器灭弧室，其特征在于：所述第三部分(112)和/或所述第四部分(122)上还设有与所述连接空间(6)连通以向外排气的排气口(61)。
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