CN112563071A - 一种真空断路器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种真空断路器，包括支撑绝缘子和绝缘推杆，支撑绝缘子的内腔包括上内腔和下内腔，上内腔和下内腔之间设有绝缘分隔单元，绝缘分隔单元密封套设在绝缘推杆上与上内腔和下内腔分别密封连接；绝缘分隔单元包括安装结构和绝缘分隔体，安装结构设置在支撑绝缘子的内腔的侧壁上，绝缘分隔体分别与安装结构和绝缘推杆连接。本发明将支撑绝缘子的内腔分隔为上下独立的上内腔和下内腔，同时，绝缘分隔单元套设在绝缘推杆上，也与绝缘推杆密封连接，因此，不论是外部杂质进入支撑绝缘子的内腔，或是磨损物落入支撑绝缘子的内腔，都只会进入上内腔中，不会形成对地放电，这样就保证了真空断路器具有良好的高压绝缘性能和工作可靠性能。
Description
技术领域
本发明属于电路开关设备技术领域，具体地说，涉及一种真空断路器。
背景技术
真空断路器适用于各类型电力机车及动车列车组，它安装在机车及动车顶盖上或高压箱内部，是机车及动车上最重要的开关器件和保护设备，其绝缘性能至关重要，直接影响列车的可靠运行。当车辆发生各种严重故障时真空断路器能迅速、可靠、安全地切断车辆总电源，从而保护车辆电气设备。真空断路器结构特点为单断口气缸传动，电控控制，它以真空作为绝缘介质和灭弧介质，利用真空状态下的高绝缘强度和电弧扩散能力形成的去游离作用进行灭弧。
现有技术中，安装于轨道车辆车顶的户外式结构真空断路器，受外部运行环境影响较大。阴雨潮湿天气，当真空断路器的灭弧室绝缘子与内腔绝缘子之间密封不良时，外部水汽或杂质会进入绝缘子内腔，降低设备的高压绝缘性能，严重时甚至会引起高压对地击穿放电，影响列车正常运营，进而导致列车停车事故。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种真空断路器，旨在将绝缘子内腔隔离成两个独立的腔，使上内腔完全与地隔离，从而避免由于密封不良，水汽、杂物进入下内腔，保证VCB具有良好的绝缘性能。
为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：
一种真空断路器，包括支撑绝缘子和绝缘推杆，支撑绝缘子的内腔包括上内腔和下内腔，上内腔和下内腔之间设有绝缘分隔单元，绝缘分隔单元密封套设在绝缘推杆上与上内腔和下内腔分别密封连接。
上述方案中，将支撑绝缘子的内腔分隔为上下独立的上内腔和下内腔，同时，绝缘分隔单元套设在绝缘推杆上，也与绝缘推杆密封连接，因此，不论是外部杂质进入支撑绝缘子的内腔，或是磨损物落入支撑绝缘子的内腔，都只会进入上内腔中，不会形成对地放电，这样就保证了真空断路器具有良好的高压绝缘性能和工作可靠性能。
进一步的，
绝缘分隔单元包括安装结构和绝缘分隔体，安装结构设置在支撑绝缘子的内腔的侧壁上，绝缘分隔体分别与安装结构和绝缘推杆连接。
进一步的，
安装结构包括环形凸台，环形凸台沿径向凸出于支撑绝缘子的内腔的侧壁，环形凸台的凸出一侧的端面设有安装凹槽，绝缘分隔体一端的周向边缘嵌入安装凹槽。
进一步的，
周向边缘嵌入安装凹槽处在上内腔侧和下内腔侧分别填充有胶粘剂。
进一步的，
环形凸台与支撑绝缘子的内腔的侧壁一体成型。
上述方案中，支撑绝缘子的内腔采用“凹”型槽结构，使波纹套状的绝缘分隔体嵌入安装凹槽内并在周向全接触面胶粘，确保绝缘分隔体不会脱落，同时有效提高上内腔与下内腔之间的密封性能。
进一步的，
绝缘分隔体为柔性绝缘体；
优选的，绝缘分隔体为硅橡胶材质。
进一步的，
绝缘分隔体为波纹套状结构，绝缘分隔体与绝缘推杆固定连接。
上述方案中，绝缘分隔体为波纹套状结构，绝缘分隔体与绝缘推杆固定连接。当绝缘推杆在传动气缸的驱动下往复运动时，波纹套状结构使绝缘分隔体的长度可伸长或缩短，使得绝缘分隔体的一端也随着绝缘推杆往复运动，采用硅橡胶材质波纹套，利用材料本身具有良好的绝缘性能，并通过30万次的动作疲劳试验，确保真空断路器运行的可靠性。
进一步的，
绝缘分隔体与绝缘推杆固定连接的边缘填充有胶粘剂。
进一步的，还包括具有灭弧室内腔的灭弧室绝缘子，灭弧室绝缘子与支撑绝缘子密封连接，绝缘推杆自下向上依次穿过下内腔、上内腔和灭弧室内腔。
进一步的，
灭弧室内腔中设有静触头，绝缘推杆的上端设有动触头，静触头与动触头之间具有两种状态，包括静触头与动触头闭合状态和静触头与动触头分开状态。
采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果。
1、本发明将支撑绝缘子的内腔分隔为上下独立的上内腔和下内腔，同时，绝缘分隔单元套设在绝缘推杆上，也与绝缘推杆密封连接，因此，不论是外部杂质进入支撑绝缘子的内腔，或是磨损物落入支撑绝缘子的内腔，都只会进入上内腔中，不会形成对地放电，这样就保证了真空断路器具有良好的高压绝缘性能和工作可靠性能。
2、本发明支撑绝缘子的内腔采用“凹”型槽结构，使波纹套状的绝缘分隔体嵌入安装凹槽内并在周向全接触面胶粘，确保绝缘分隔体不会脱落，同时有效提高上内腔与下内腔之间的密封性能。
3、本发明的绝缘分隔体为波纹套状结构，绝缘分隔体与绝缘推杆固定连接。当绝缘推杆在传动气缸的驱动下往复运动时，波纹套状结构使绝缘分隔体的长度可伸长或缩短，使得绝缘分隔体的一端也随着绝缘推杆往复运动，采用硅橡胶材质波纹套，利用材料本身具有良好的绝缘性能，并通过30万次的动作疲劳试验，确保真空断路器运行的可靠性。
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
附图说明
附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，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附图。在附图中：
图1是本发明真空断路器的结构示意图；
图2是本发明真空断路器的工作原理的示意图；
图3是本发明绝缘分隔单元的结构示意图；
图中：1、支撑绝缘子；2、绝缘推杆；3、上内腔；4、下内腔；5、绝缘分隔单元；6、灭弧室绝缘子；7、真空管；8、传动气缸；9、高压出线端；10、高压进线端；11、环形凸台；12、安装凹槽；13、胶粘剂；14、尼龙扎带；15、基座；16、第一法兰；17、第二法兰；18、水汽。
需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
具体实施方式
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，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”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，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。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1至图3所示，本发明提供一种真空断路器，包括支撑绝缘子1和绝缘推杆2，支撑绝缘子1的内腔包括上内腔3和下内腔4，上内腔3和下内腔4之间设有绝缘分隔单元5，绝缘分隔单元5密封套设在绝缘推杆2上与上内腔3和下内腔4分别密封连接。
详细的，如图1所示，真空断路器的主要组成结构包括灭弧室绝缘子6、支撑绝缘子1、真空管7、绝缘推杆2、基座15、传动气缸8等部件。传动气缸8设置在基座15内，支撑绝缘子1与气缸密封连接，优选的，支撑绝缘子1与传动气缸8通过第一法兰16装配。支撑绝缘子1的上端与灭弧室绝缘子6密封连接，优选的，支撑绝缘子1的上端与灭弧室绝缘子6之间通过第二法兰17结构装配，该法兰结构用于与高压出线端9连接。作为主电路连接器的真空管7安装在灭弧室绝缘子6中，灭弧室绝缘子6的上端也设置有法兰结构，该法兰结构用于与高压进线端10连接。绝缘推杆2的一端与气缸连接，另一端穿过支撑绝缘子1的内腔伸入位于灭弧室绝缘子6中的真空管7中，绝缘推杆2位于真空管7中的一端设有动触头，真空管7中还设有静触头。静触头保持不动，绝缘推杆2传动在气缸的作用下做上下往复运动，带动动触头上下往复运动，与静触头接触或分开，实现真空断路器的通断功能。
当车辆侧电磁阀线圈得电，使电磁阀供气气路正向导通，压缩空气快速进入传动气缸8，驱动活塞运动，通过绝缘推杆2带动动触头向上运动与静触头闭合，完成合闸过程。
当车辆侧电磁阀线圈失得电，使电磁阀侧排气路导通，传动气缸8内压缩空气快速排空，绝缘推杆2回缩，带动动触头向下运动与静触头快速分开，完成分闸过程。
然而，由于真空断路器安装于轨道车辆车顶的外部，属户外式结构的电路开关，受外部运行环境的影响较大，如遇阴雨潮湿天气时，灭弧室绝缘子6与支撑绝缘子1之间的第二法兰17结构密封不良时，外部水汽18或杂质会进入支撑绝缘子1的内腔，如图2所示。由于第二法兰17结构处设有高压出线端9，其上具有高压电，水汽18或杂质进入支撑绝缘子1的内腔时就会因接触到高压出线端9而带有高压电，一旦带有高压电的水汽18或杂质落入位于支撑绝缘子1下方的低压部分，就会造成对地放电。此外，位于上端的灭弧室绝缘子6内腔中的机构动作时产生的磨损物也会落入支撑绝缘子1的内腔的底部表面。因此，不论是外部水汽18或杂质进入支撑绝缘子1的内腔，或是磨损物落入支撑绝缘子1的内腔，都会降低设备的高压绝缘性能，严重时甚至会引起高压对地击穿放电，影响列车正常运营。
本发明在支撑绝缘子1的内腔中设置绝缘分隔单元5，将支撑绝缘子1的内腔分隔为上下独立的上内腔3和下内腔4，同时，绝缘分隔单元5套设在绝缘推杆2上，也与绝缘推杆2密封连接，这样，上内腔3实质上处于一个“悬空”的状态，不论是外部杂质进入支撑绝缘子1的内腔时，或是磨损物落入支撑绝缘子1的内腔时，都只会进入上内腔3中，由于上内腔3悬空与地隔离，因此不会形成对地放电，这样就保证了真空断路器具有良好的高压绝缘性能和工作可靠性能。
具体的，如图3所示，绝缘分隔单元5包括安装结构和绝缘分隔体，安装结构设置在支撑绝缘子1的内腔的侧壁上，绝缘分隔体分别与安装结构和绝缘推杆2连接。
上述方案中，绝缘分隔体在隔离上内腔3和下内腔4中起主要的作用。为了增强绝缘分隔体的绝缘性能，绝缘分隔体设置为柔性绝缘体；优选的，绝缘分隔体为硅橡胶材质。
进一步的，绝缘分隔体为波纹套状结构，绝缘分隔体与绝缘推杆2固定连接。当绝缘推杆2在传动气缸8的驱动下往复运动时，波纹套状结构使绝缘分隔体的长度可伸长或缩短，使得绝缘分隔体的一端也随着绝缘推杆2往复运动。
采用硅橡胶材质波纹套，利用材料本身具有良好的绝缘性能，并通过30万次的动作疲劳试验，确保真空断路器运行的可靠性。
但是，由于支撑绝缘子1的内腔的侧壁的材料与绝缘分隔体的材料不同，因此，绝缘分隔体通过一安装结构安装在支撑绝缘子1的内腔中，保证绝缘分隔体安装在支撑绝缘子1的内腔中使上内腔3和下内腔4完全密封。
详细的，安装结构包括环形凸台11，环形凸台11沿径向凸出于支撑绝缘子1的内腔的侧壁，环形凸台11的凸出一侧的端面设有安装凹槽12，绝缘分隔体一端的周向边缘嵌入安装凹槽12。
采用了硅橡胶材质波纹套状结构的绝缘分隔体的下端呈圆盘状结构，圆盘状结构的周向边缘嵌入安装凹槽12中，有效提高绝缘分隔体在支撑绝缘子1的内腔的稳固性。
进一步的，周向边缘嵌入安装凹槽12处在上内腔3侧和下内腔4侧分别填充有胶粘剂13。
进一步的，环形凸台11与支撑绝缘子1的内腔的侧壁一体成型。
上述方案中，支撑绝缘子1的内腔采用“凹”型槽结构，使波纹套状的绝缘分隔体嵌入安装凹槽12内并在周向全接触面胶粘，确保绝缘分隔体不会脱落。
进一步的，绝缘分隔体与绝缘推杆2固定连接的边缘填充有胶粘剂13。
上述方案中，波纹套状的绝缘分隔体套设在绝缘推杆2上，上端部通过尼龙扎带14锁紧固定，并用胶粘剂13胶粘牢固，进一步，确保绝缘分隔体不会脱落，同时有效提高上内腔3与下内腔4之间的密封性能，使外部杂质进入支撑绝缘子1的内腔时，以及磨损物落入支撑绝缘子1的内腔时，都只会进入上内腔3中，而不会落入下内腔4中，影响真空断路器的高压绝缘性能。
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，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但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作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。
Claims (10)
1.一种真空断路器，包括支撑绝缘子和绝缘推杆，其特征在于：所述支撑绝缘子的内腔包括上内腔和下内腔，所述上内腔和所述下内腔之间设有绝缘分隔单元，所述绝缘分隔单元密封套设在所述绝缘推杆上与所述上内腔和所述下内腔分别密封连接。
2.根据权利要求1所述的一种真空断路器，其特征在于：
所述绝缘分隔单元包括安装结构和绝缘分隔体，所述安装结构设置在所述支撑绝缘子的内腔的侧壁上，所述绝缘分隔体分别与所述安装结构和所述绝缘推杆连接。
3.根据权利要求2所述的一种真空断路器，其特征在于：
所述安装结构包括环形凸台，所述环形凸台沿径向凸出于所述支撑绝缘子的内腔的侧壁，所述环形凸台的凸出一侧的端面设有安装凹槽，所述绝缘分隔体一端的周向边缘嵌入所述安装凹槽。
4.根据权利要求3所述的一种真空断路器，其特征在于：
所述绝缘分隔体的所述周向边缘嵌入所述安装凹槽处在所述上内腔侧和所述下内腔侧分别填充有胶粘剂。
5.根据权利要求2或3所述的一种真空断路器，其特征在于：
所述环形凸台与所述支撑绝缘子的内腔的侧壁一体成型。
6.根据权利要求2-5任一所述的一种真空断路器，其特征在于：
所述绝缘分隔体为柔性绝缘体；
优选的，绝缘分隔体为硅橡胶材质。
7.根据权利要求6所述的一种真空断路器，其特征在于：
所述绝缘分隔体为波纹套状结构，所述绝缘分隔体与所述绝缘推杆固定连接。
8.根据权利要求6所述的一种真空断路器，其特征在于：
所述绝缘分隔体与所述绝缘推杆固定连接的边缘填充有胶粘剂。
9.根据权利要求1-8任一所述的一种真空断路器，其特征在于：还包括具有灭弧室内腔的灭弧室绝缘子，所述灭弧室绝缘子与所述支撑绝缘子密封连接，所述绝缘推杆自下向上依次穿过所述下内腔、所述上内腔和所述灭弧室内腔。
10.根据权利要求9所述的一种真空断路器，其特征在于：
所述灭弧室内腔中设有静触头，所述绝缘推杆的上端设有动触头，所述静触头与所述动触头之间具有两种状态，包括静触头与动触头闭合状态和静触头与动触头分开状态。
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