一种气流通道结构、自能灭弧室及方法与流程

1.本发明属于断路器领域，具体涉及一种气流通道结构、自能灭弧室及方法。


背景技术：

2.在开关产品中，断路器在开断过程中，电弧被熄灭几十毫秒后又出现电弧重燃问题。主要原因是短路电流开断过程中，电弧产生巨大热量，使气体受热膨胀，沿气流通道流动，向灭弧室固定容器流动，并携带大量能量，当固定容器的气体压力大于气流通道压力，单向阀封闭，热气体就淤积在气流通道中。当电弧熄灭后，断口间压力降低，气流通道的压力大于断口间气体压力，气流通道中的高温高压气体就会返回断口间，导致断口间气体温度升高，气体绝缘性能下降，使断口间击穿，电弧复燃，使开断失败。


技术实现要素：

3.为了克服上述技术缺陷，本发明提供了一种气流通道结构、自能灭弧室及方法，能够解决现有技术在电弧熄灭后，气流通道的高温气体倒流回断口间，导致电弧复燃，造成断口间被击穿的技术问题。
4.为了达到上述目的，本发明采用如下技术内容：
5.一种气流通道结构，包括与断路器断口连通的气流释放通道以及与固定容器连通的气流通道；
6.所述气流释放通道与所述气流通道之间通过阻逆流通道连通；
7.所述阻逆流通道包括呈交错设置的两排凸起结构，两排凸起结构形成有能够使气体通过的折线形气道；
8.其中，所述两排凸起结构均由水平坡面以及倾斜坡面连接而成。
9.进一步地，其中，一排凸起结构包括多个依次相连的第一凸起；另一排凸起结构包括多个依次相连的第二凸起；所述第一凸起与所述第二凸起之间呈对向交错排布；
10.所述第一凸起包括相连的第一正向坡面和第一反向面；所述第一反向面呈水平设置，所述第一正向坡面与所述第一反向面呈锐角设置。
11.进一步地，所述第二凸起包括相连的第二正向坡面和第二反向面；所述第二反向面呈水平设置，所述第二正向坡面与所述第二反向面呈锐角设置。
12.进一步地，所述第一正向坡面与竖直方向夹角为α，所述第二正向坡面与竖直方向夹角为β；其中，α与β均小于45
°
，且α＞β。
13.进一步地，所述第一正向坡面与所述第二正向坡面之间的夹角为γ；其中45
°
＜γ＜75
°
。
14.进一步地，所述第一凸起与所述第二凸起之间的交错距离为θ，其中，θ大小为3—8mm。
15.进一步地，所述气流释放通道与所述气流通道之间呈平行设置。
16.进一步地，所述阻逆流通道分别与所述气流释放通道和所述气流通道呈垂直设
置。
17.一种气流通道结构的工作方法，基于上述气流通道结构，包括：
18.气流正向流动时，气流由气流释放通道流向阻逆流通道，在阻逆流通道的两排凸起结构作用下，使得气流加速进入气流通道；
19.气流反向流动时，气流由气流通道流向阻逆流通道，在阻逆流通道的两排凸起结构作用下，使得气流减速进入气流释放通道。
20.一种自能灭弧室，包括灭弧室本体以及上述气流通道结构。
21.相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
22.本发明提供一种气流通道结构，本气流通道结构采用与断路器断口的气流释放通道、阻逆流通道和与固定容器连通的气流通道；当气流正向流动时，气流由气流释放通道流向阻逆流通道，在阻逆流通道的两排凸起结构作用下，加快气流进入气流通道，使得高温高压气体顺利流入固定容器，达到补充膨胀室能量，建立更高气压目的；当气流反向流动时，气流由气流通道流向阻逆流通道，在阻逆流通道的两排凸起结构作用下，阻碍气流进入气流释放通道，阻止高温高压其气体反向流动，使能量尽可能的滞留在阻逆流通道中，从而保证返回断口的气流温度较低，不会出现复燃；本气流通道结构简单,便于实施，具有良好的推广应用价值。
23.优选地，本发明的阻逆流通道的第一凸起和第二凸起分别采用了水平设置的反向面以及呈倾角设置的正向坡面；这样，呈倾角设置的正向坡面有利于使得正向气流迅速通过，水平设置的反向面起到反向气流的滞留作用，能够有效阻碍反向气流的通过。
24.进一步优选地，第一正向坡面与竖直方向夹角为α，第二正向坡面与竖直方向夹角为β；其中，α与β均小于45
°
，且α＞β，采用此设计，提升气流正向流动的通畅效果以及提升正向流动的阻碍效果。
25.进一步优选地，将第一正向坡面与第二正向坡面之间的夹角设置小于75
°
，这样，更好地保证了正向流动气流顺畅性。
26.进一步优选地，将第一凸起与第二凸起之间的交错距离设置在3—8mm，这样，交错距离过小，凸起的顶端会被烧蚀，失去顶端交错的功能，交错距离过大，凸起的顶端会影响气流正向流动顺畅性，失去顶端交错的功能。
27.本发明还提供一种气流控制方法，基于上述气流通道结构，本方法通过在气流释放通道与气流通道之间设置的阻逆流通道，实现气流正向流动时的加速流动以及气流反向流动时的缓慢流动，使得倒流回断口间的气体温度降低，解决了在电弧熄灭后，气流通道的高温气体倒流回断口间，导致电弧复燃，造成断口间被击穿的问题。
28.本发明还提供一种自能灭弧室，包括灭弧室本体和上述气流通道结构，本自能灭弧室由于采用气流通道结构，本自能灭弧室由能够有效防止气流通道的高温气体倒流回断口间，导致电弧复燃的现象发生，提高了断路器灭弧的可靠性以及高压开关的安全性。
附图说明
29.图1为本发明实施例提供的一种气流通道结构的结构示意图；
30.图2为本发明实施例提供的一种气流通道结构的阻逆流结构的正向流动图；
31.图3为本发明实施例提供的一种气流通道结构的阻逆流结构的逆向流动图。
32.附图标记：
33.1-固定容器；2-单向阀；3-气流通道；4-断路器断口；5-阻逆流通道；6-动触头；7-静触头；8-电弧；9-气流释放通道；10-正向气流方向；11-反向气流方向；
34.51-第一凸起；511-第一正向坡面；512-第一反向面；52-第二凸起；521-第二正向坡面；522-第二反向面。
具体实施方式
35.为了使本发明所解决的技术问题，技术方案及有益效果更加清楚明白，以下具体实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
36.本发明提供一种气流通道结构，包括与断路器断口4连通的气流释放通道9以及与固定容器1连通的气流通道3；气流释放通道9与气流通道3之间通过阻逆流通道5连通；阻逆流通道5包括呈交错设置的两排凸起结构，两排凸起结构形成有能够使气体通过的折线形气道；其中，所述两排凸起结构均由水平坡面以及倾斜坡面连接而成。
37.具体的，其中一排凸起结构包括多个依次相连的第一凸起51；另一排凸起结构包括多个依次相连的第二凸起52；第一凸起51与第二凸起52之间呈对向交错排布；第一凸起51与第二凸起52分别包括用于加快气流正向通过的正向坡面以及用于阻碍气流反向通过的反向坡面，这里，气流释放通道9与气流通道3之间呈平行设置，阻逆流通道5分别与气流释放通道9和气流通道3呈垂直设置。
38.其中，第一凸起51包括相连的第一正向坡面511和第一反向面512；第一反向面512呈水平设置，第一正向坡面511与第一反向面512呈锐角设置。
39.第二凸起52包括相连的第二正向坡面521和第二反向面522；第二反向面522呈水平设置，第二正向坡面521与第二反向面522呈锐角设置。
40.为了提升气流正向流动的通畅效果以及提升正向流动的阻碍效果，采用如下设计：第一正向坡面511与竖直方向夹角为α，第二正向坡面521与竖直方向夹角为β；其中，α与β均小于45
°
，且α＞β。
41.为了更好地保证了正向流动气流顺畅性，第一正向坡面511与第二正向坡面521之间的夹角为γ；其中γ的取值范围为45
°
—75
°
。
42.此外，第一凸起51与第二凸起52之间的交错距离为θ，其中，θ大小为3—8mm，这样，交错距离θ过小，凸起的顶端会被烧蚀，失去顶端交错的功能，交错距离θ过大，凸起的顶端会影响气流正向流动顺畅性，失去顶端交错的功能。
43.一种气流通道结构的工作方法，基于上述气流通道结构，其特征在于，包括：
44.气流正向流动时，气流由气流释放通道9流向阻逆流通道5，在阻逆流通道5的两排凸起结构作用下，加快气流进入气流通道3；
45.气流反向流动时，气流由气流通道3流向阻逆流通道5，在阻逆流通道5的两排凸起结构作用下，阻碍气流进入气流释放通道9。
46.本发明还提供一种自能灭弧室，包括灭弧室本体以及上述气流通道结构，其中，灭弧室本体包括固定容器1、设置在固定容器1上的单向阀2，单向阀2位于固定容器1和气流通道3之间，用于控制气流的流通；用于分合闸的动触头6与静触头7，动触头6与静触头7分离
过程中，动触头6与静触头7之间为断路器断口4。
47.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
49.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
50.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
51.此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
52.在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
53.下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
54.实施例
55.结合背景技术中提到的，断路器在开断过程中，电弧被熄灭几十毫秒后又出现电弧重燃问题，由于短路电流开断过程中，电弧产生巨大热量，使气体受热膨胀，沿气流通道流动，向灭弧室固定容器流动，并携带大量能量，当固定容器的气体压力大于气流通道压力，单向阀封闭，热气体就淤积在气流通道中。当电弧熄灭后，断口间压力降低，气流通道的压力大于断口间气体压力，气流通道中的高温高压气体就会返回断口间，导致断口间气体温度升高，气体绝缘性能下降，使断口间击穿，电弧复燃，使开断失败。为了解决上述技术问题，本实施例提供了一种气流通道结构，主要的原理在于，使高温高压气体在气流通道中往固定容器方向流动顺畅，如果反向倒流通过在气流通道上的阻逆流通道，使气流反向流动比较困难，从而防止高温气体返回到断口间，从而保证断口间不会电弧复燃。
56.气流通道的阻逆流通道是在气流通道中设计适合气体单向流动凸起，使气体正向流动时，气流顺畅阻力小，对气体流动速度影响不大，气体与通道壁接触时间少，交换能量少，能够更多的将能量带入固定容器中，为固定容器内压力提升提供能量，若固定容器内压力大于气流通道压力，单向阀关闭，气流通道中的压力就淤积在通道中。当电弧熄灭后，气
流通道的压力就会大于断口间气体压力，气流通道中的高温气体就有回流的趋势，但由于阻逆流通道阻挡，气体就无法顺畅返回，气流速度较小，气体与通道壁接触时间长，能量就会被通道壁吸收，气体温度下降，压力减小，就不会有大量的热源带到断口间。
57.下面结合附图对本实施例的具体结构作进一步描述：
58.如图1所示，固定容器1、单向阀2、气流通道3、断路器断口4、动触头6和静触头7构成自能灭弧室结构。该自能灭弧室在动触头6分闸的过程中，与静触头7之间产生电弧8；在分闸过程中，依靠电弧8释放的能量加热，使固定容器1中形成高压气体，当动触头6退出气流释放通道9，依靠固定容器1、和气流释放通道9之外的压力差；将电弧8吹灭，达到熄灭电弧目的；为了有效地使用电弧8的电弧能量，在灭弧室的静触头7一侧设计了气流通道3，在开断过程中的电弧能量加热的形成的高温高压气体从气流通道3返回到固定容器1中，进一步提高固定容器1中的气体压力。
59.此外，如图1所示，这里还设置有传动装置，与动触头6相连，用于带动动触头6轴向移动，实现与静触头7的分合。
60.在固定容器1和气流通道3连接处设计单向阀2，当固定容器1中压力小于气流通道3中的压力时，固定容器1打开，高温高压气体由气流通道3进入固定容器1；固定容器1大于气流通道3中压力时，单向阀2关闭，高温高压气体便淤积在气流通道3中，当电流开断后，断路器断口4压力降低，淤积在气流通道3中的高温高压气体返回断口间(断路器断口4)，导致断路器断口电弧复燃；因此，在气流通道3中设计了阻逆流通道5。
61.在本发明实例中，如图2所示，阻逆流通道5具有相互交错的第一凸起51和第二凸起52；每个第一凸起51的第一正向坡面包括511和第一反向面512，每个第二凸起52的包括第二正向坡面521和第二反向面522。气流正向流动时，气流沿正向气流方向10的方向，气流沿第一正向坡面511和第二正向坡面521流动，由于两个坡面较缓，对气流阻力小，气流能够顺利的通过阻逆流通道5经过气流通道3进入固定容器1。
62.如图3所示，在断路器吹弧的过程中，固定容器1压力大于气流通道3，单向阀2关闭，当电弧8熄灭后，断路器断口4气压降低，3内的压力大于断路器断口4，气流沿着逆向气流方向11趋势，但由于第一反向面512和第二反向面522为水平方向，阻止了气流流动，延长了气流在阻逆流通道5中的保持时间，使气流中所携带能量释放在阻逆流通道5中，即使有部分气流返回到断路器断口4，但温度较低，断口也不会发生电弧8的复燃。
63.第一正向坡面511与竖直方向夹角为
ɑ
，第二正向坡面521与竖直方向夹角为β，
ɑ
的角度大于β，
ɑ
和β的角度小于45度；第一反向面512和第二反向面522为水平方向。第一凸起51和第二凸起52的交错距离的尺寸为θ，θ的大小为3-8mm。这是由于，θ过小，凸起的顶端会被烧蚀，失去顶端交错的功能，θ过大，凸起的顶端会影响气流正向流动顺畅性，失去顶端交错的功能，第一正向坡面511和第二正向坡面521之间的夹角为γ，γ值大于45度且小于75度，以保证正向流动气流顺畅性。
64.需要注意的是，本气流通道整体结构为三维回转体结构，也就是说，第一正向坡面511、第二正向坡面521、第二正向坡面521和第二反向面522仅为阻逆流通道5上的一个切面，因此，从三维角度来看，
ɑ
也可以看成是第一正向坡面511与阻逆流通道5的径向线之间的夹角；β也可以看成是第二正向坡面521与阻逆流通道5的径向线之间的夹角；同理，第一反向面512和第二反向面522的设置方向分别与阻逆流通道5的轴线始终保持平行。
65.本实施例提供了一种气流通道结构，采用了特殊的阻逆流通道设计，气体正向流动方向，第一凸起和第二凸起的正向坡面较缓，正向流动气体所受阻力较小，气流会迅速通过。在阻逆流通道上损失热量较少，主要用于固定容器内气体建压。气体反向流动方向，第一凸起和第二凸起的反向坡面为直面，反向流动气体所受阻力较大，气流会反向坡面滞留。将气体携带能量释放在气流通道上，当气流返回断口间时，气体温度和压力降低至无法使断口间重燃的程度。
66.通过本实施例的结构设计，可以降低高温高压气体回流，解决了断路器开断后不会出现电弧复燃的问题。
67.基于上述结构设计，本实施例提供的一种气流通道结构，具有如下优势：
68.本气流通道结构采用了阻逆流通道单向流动，可让高温高压气体顺利流入固定容器，达到补充膨胀室能量，建立更高气压目的；阻止高温高压其气体反向流动，使能量尽可能的释放在气流通道中，从而保证返回断口气体，不会出现复燃问题；当气流正向流动时，气流由气流释放通道流向阻逆流通道，在阻逆流通道的第一凸起和第二凸起作用下，加快气流进入气流通道，使得高温高压气体顺利流入固定容器，达到补充膨胀室能量，建立更高气压目的；当气流反向流动时，气流由气流通道流向阻逆流通道，在阻逆流通道的第一凸起和第二凸起作用下，阻碍气流进入气流释放通道，阻止高温高压其气体反向流动，使能量尽可能的滞留在阻逆流通道中，从而保证返回断口的气流温度较低，不会出现复燃；本气流通道结构简单,便于实施，具有良好的推广应用价值。
69.上述实施例仅仅是能够实现本发明技术方案的实施方式之一，本发明所要求保护的范围并不仅仅受本实施例的限制，还包括在本发明所公开的技术范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员所容易想到的变化、替换及其他实施方式。

技术特征：
1.一种气流通道结构，其特征在于，包括与断路器断口(4)连通的气流释放通道(9)以及与固定容器(1)连通的气流通道(3)；所述气流释放通道(9)与所述气流通道(3)之间通过阻逆流通道(5)连通；所述阻逆流通道(5)包括呈交错设置的两排凸起结构，两排凸起结构形成有能够使气体通过的折线形气道；其中，所述两排凸起结构均由水平坡面以及倾斜坡面连接而成。2.根据权利要求1所述的一种气流通道结构，其特征在于，其中，一排凸起结构包括多个依次相连的第一凸起(51)；另一排凸起结构包括多个依次相连的第二凸起(52)；所述第一凸起(51)与所述第二凸起(52)之间呈对向交错排布；所述第一凸起(51)包括相连的第一正向坡面(511)和第一反向面(512)；所述第一反向面(512)呈水平设置，所述第一正向坡面(511)与所述第一反向面(512)呈锐角设置。3.根据权利要求2所述的一种气流通道结构，其特征在于，所述第二凸起(52)包括相连的第二正向坡面(521)和第二反向面(522)；所述第二反向面(522)呈水平设置，所述第二正向坡面(521)与所述第二反向面(522)呈锐角设置。4.根据权利要求3所述的一种气流通道结构，其特征在于，所述第一正向坡面(511)与竖直方向夹角为α，所述第二正向坡面(521)与竖直方向夹角为β；其中，α与β均小于45
°
，且α＞β。5.根据权利要求3所述的一种气流通道结构，其特征在于，所述第一正向坡面(511)与所述第二正向坡面(521)之间的夹角为γ；其中45
°
＜γ＜75
°
。6.根据权利要求1所述的一种气流通道结构，其特征在于，所述第一凸起(51)与所述第二凸起(52)之间的交错距离为θ，其中，θ大小为3—8mm。7.根据权利要求1所述的一种气流通道结构，其特征在于，所述气流释放通道(9)与所述气流通道(3)之间呈平行设置。8.根据权利要求1所述的一种气流通道结构，其特征在于，所述阻逆流通道(5)分别与所述气流释放通道(9)和所述气流通道(3)呈垂直设置。9.一种气流通道结构的工作方法，基于权利要求1-8任一项所述的气流通道结构，其特征在于，包括：气流正向流动时，气流由气流释放通道(9)流向阻逆流通道(5)，在阻逆流通道(5)的两排凸起结构作用下，使得气流加速进入气流通道(3)；气流反向流动时，气流由气流通道(3)流向阻逆流通道(5)，在阻逆流通道(5)的两排凸起结构作用下，使得气流减速进入气流释放通道(9)。10.一种自能灭弧室，其特征在于，包括灭弧室本体以及权利要求1-8任一项所述的气流通道结构。

技术总结
本发明公开了一种气流通道结构、自能灭弧室及方法，属于断路器领域，本气流通道结构采用与断路器断口的气流释放通道、阻逆流通道和与固定容器连通的气流通道；当气流正向流动时，气流由气流释放通道流向阻逆流通道，在阻逆流通道的两排凸起结构作用下，加快气流进入气流通道，使得高温高压气体顺利流入固定容器，达到补充膨胀室能量，建立更高气压目的；当气流反向流动时，气流由气流通道流向阻逆流通道，在阻逆流通道的两排凸起结构作用下，阻碍气流进入气流释放通道，阻止高温高压其气体反向流动，使能量尽可能的滞留在阻逆流通道中，从而保证返回断口的气流温度较低，不会出现复燃；本气流通道结构简单,便于实施，具有良好的推广应用价值。推广应用价值。


技术研发人员：吕军玲 盖斐 马占峰 罗代军 严旭 周扬
受保护的技术使用者：西安西电开关电气有限公司
技术研发日：2023.07.24
技术公布日：2023/9/14