一种高压真空断路器的制作方法

本发明涉及高压开关领域，具体是一种高压真空断路器。

背景技术：

高压真空断路器，因其灭弧介质和灭弧触头间隙的绝缘介质都是真空而得名，其具有体积小、重量轻、适用于频繁操作、灭弧不用检修的优点，在配电网中应用较为普及，真空断路器是3～10kV，50Hz三相交流系统中的户内配电装置，可供工矿企业、发电厂、变电站中作为电器设备的保护和控制之用，特别适用于要求无油化、少检修及频繁操作的使用场所，断路器可配置在中置柜、双层柜、固定柜中作为控制和保护高压电气设备用。

高压真空断路器一般包括支架、真空灭弧室、导电回路、传动机构、绝缘支撑以及操动机构，支架用于安装各个功能组件，真空灭弧室用于熄灭触头在关合与开断时产生的电弧，导电回路用于与真空灭弧室的动端及静端连接构成电流通道，传动机构用于把操动机构的运动传输至真空灭弧室，实现合、开闸，绝缘支撑用于将各个功能元件架接起来以满足绝缘要求，操动机构是用于实现断路器分合的动力驱动装置。

目前，无论是分体式还是联体式，一台高压真空断路器多则由数百个机械和电气元件组成，而每一个零部件的加工和工艺缺陷、相互配合链接咬合都将直接影响高压真空断路器的机械特性。比如，现在大部分的高压真空断路器采用连杆作为传动机构，而主拐臂连接的轴头间隙会随着使用时间的增加而变大，当操动机构做出动作后，其动力并不能实时地反映到传动机构上，即真空灭弧室内的触头并不能被带动，进而不能实现断路器的分合闸操作，导致出现拒合、拒分故障，断路器的检修周期及使用寿命相应缩短。

另外，伴随着传动机构出现的传动位移问题，或者机械上的跳动，或者受力的不均，再或者受力方向的偏移，都可能导致触头在相互接触的时候发生跳动，动静触头间的间隙的突然变化势必会造成接触电阻剧烈增大和温度的迅速升高，真空灭弧室的负荷明显提高，不利于断路器长期处于稳定工作状态，同时也会缩短断路器的使用寿命。

还有，高压真空断路器的回路电阻是影响温升的主要热源，而灭弧室的回路电阻通常要占高压真空断路器回路电阻的50％以上。触头间隙接触电阻是真空灭弧室回路电阻的主要组成部分，因为触头系统密封于真空灭弧室内，为了确保真空度，产生的热量只能通过动、静导电杆向外部散热，而动导电杆、静导电杆的导热路径较长，所以散热效率有限，从而导致真空灭弧室内的温度偏高，高温会影响真空灭弧室内波纹管的疲劳强度，导致波纹管的使用寿命缩短，进而影响灭弧室的真空度。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种高压真空断路器，解决目前的高压真空断路器容易出现机械故障，导致断路器的开合闸受影响的问题，另外动静触头在接触时容易发生跳动，导致接触电阻增大，温度升高，真空灭弧室的负荷加大，导致断路器使用寿命缩短的问题。

本发明还能解决真空灭弧室温度偏高，导致波纹管的疲劳强度受影响，进而导致波纹管的使用寿命缩短以及灭弧室的真空度受影响的问题。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种高压真空断路器，包括绝缘筒和传动室，所述绝缘筒内设有真空灭弧室，真空灭弧室的上、下端分别通过上支架、下支架固定于绝缘筒内，所述上支架上设有上出线座，所述下支架上设有下出线座；

所述真空灭弧室内设有静导电杆、静触头、动触头、动导电杆、第一波纹管，所述静导电杆的上端穿出真空灭弧室并固定在上支架上，静导电杆的下端与静触头固定并实现电连接，所述动导电杆的下端穿出真空灭弧室并固定在下支架上，动导电杆的上端与动触头固定并实现电连接，所述动导电杆上穿接有第一波纹管，所述第一波纹管的其中一个端口密封固定在动导电杆上，第一波纹管的另一个端口与真空灭弧室实现密封固定；

还包括绝缘拉杆，所述绝缘拉杆的顶端通过一个第一弹簧与动导电杆的底端连接；

所述传动室内设有带动绝缘拉杆做竖直往返运动的传动机构；

所述静导电杆的下端还设有夹紧装置，所述夹紧装置包括两个夹条、两块支撑板以及两根第三弹簧，两块支撑板对称设置在静导电杆的两侧，两个夹条分别与两块支撑板活动固定，两个夹条的上部分别通过一根第三弹簧与静导电杆连接，第三弹簧始终处于压缩状态，两个夹条的顶端均通过拉绳连接到传动机构，所述静导电杆的两侧还分别设有一个第三波纹管，第三波纹管的其中一个端口与静导电杆密封固定，另一个端口与拉绳固定，拉绳穿过第三波纹管。

在本方案中，本发明解决了两个问题，第一个是传动问题，传统的高压真空断路器基本采用的是连杆传动的方式，这种方式虽然易操作和实现，但是存在明显的问题，连杆传动最后输出的受力方向并不是严格的竖直向上，也就是说，绝缘拉杆受到的力会相对于竖直方向有一个偏移，这样绝缘拉杆通过第一弹簧对动导电杆施加的力也会存在一定的偏移，久而久之会导致绝缘拉杆不能较为到位让动静触头实现较好的接触与分离，尤其是当操作机构(凸轮、电机)出现偏差时，这个时候则容易出现开合闸不到位的情况，使断路器无法实现应有的功能。为此，本方案采用一个传动机构来实现绝缘拉杆做竖直往返运动，而不是近似竖直的运动，这样能够能够确保绝缘拉杆作用在第一弹簧上的力的方向与绝缘拉杆的运动方向是一致的，不存在偏差，从而是动静触头的开合闸操作更到位，很大程度上避免了操作机构(凸轮、电机)即使动作了也没有出现开合闸的情况发生。本方案解决的另一个问题是动静触头接触时出现跳动的问题，由于机械传动的原因，动静触头不可避免地会出现接触的一瞬间出现弹开、跳动的问题，现有的方法只能尽可能地减小那种跳动幅度和趋势，并不能从根本上解决。为此，本方案增加了一个夹紧装置，而且对夹紧装置进行了巧妙地设计，两个夹条始终处于相合的趋势，通过拉绳来实现夹条距离的扩开，夹紧装置有一个巧妙之处在于，动触头在向上进入到两个夹条之间的过程中，不会与夹条碰触，具体的表现形式是，当动触头向上运动的过程中，两个夹条处于逐渐关合的状态，动触头在位于了两个夹条之间到接触到静触头这段时间，结合夹条的形状和开合速度，始终能够保证夹条与动触头不接触，而当动触头与静触头接触的瞬间，夹条也恰好关合完成，刚刚将动静触头卡在两个夹条之间，使动静触头无法弹开、跳动，从而起到了很好的防跳作用。同理，需要分闸时，夹条受拉绳的拉力作用打开，打开的过程中，动触头向下运动并逐渐离开两个夹条，两个夹条的距离能够确保动触头不会碰触到夹条，也就是说，本方案的夹紧装置在防止了动静触头跳动的情况下，并未造成动触头的运动过程中的碰触，很好地避免了动触头受损，确保了动触头良好的工作状态和较长的使用寿命。

进一步地，作为优选技术方案，所述传动机构包括第一传动组件、第二传动组件以及第三传动组件；

所述第一传动组件包括第一传动轴以及设置在第一传动轴上的第一下从动链盘、手动链盘以及机动链盘；

所述第二传动组件包括第二传动轴以及设置在第二传动轴上的第二主动链盘和第二从动链盘，所述第二主动链盘通过链条与第一下从动链盘实现联动；

所述第三传动组件包括第三传动轴以及设置在第三传动轴上的第三主动链盘和主齿轮，所述第三主动链盘通过链条与第二从动链盘实现联动；

所述绝缘拉杆的底端连接有一呈竖直状态的传动齿条，传动齿条与主齿轮相啮合。

本方案设计了一种新的传动方式，替代传动的连杆传动方式，通过各个传动组件之间的配合，实现了相比连杆传动更为稳定的运动，各个传动组件在链盘与链条的作用下，实现了更为精准的传动，规避了传统的连杆传动可能出现的间隙问题、配合问题，本方案的传动机构的使用寿命更长，传动更精准，开合闸更到位。另外，由于绝缘拉杆通过传动齿条与主齿轮的配合作用来实现自身在竖直方向上的运动，运动方向与施力方向高度的一致，从而使动导电杆能够更好地带动动触头与静触头接触、分离。另外，由于本方案采用链盘来控制传动，因此能够更为精准地控制动导电杆的运动位移，且相比连杆传动方式来说，偏差更小。另外，需要说明的是，手动链盘通过外部的转柄或者转杆之类的结构来实现手动控制开合闸，而机动链盘可与步进电机的转动轴联动，从而实现自动控制，这与传统的高压真空断路器的控制方式一样，均由自动控制和手动控制。

进一步地，作为优选技术方案，所述静导电杆沿中心轴线方向设有通孔，通孔的一端由静触头密封，通孔的另一端延伸至真空灭弧室外，该通孔内设有一个散热装置，所述散热装置包括吸热体、散热体、第二弹簧以及拉线，吸热体位于散热体的下方，吸热体与散热体之间通过第二弹簧连接，第二弹簧始终处于压缩状态，散热体位于静导电杆伸出真空灭弧室的一端，拉线的一端固定在吸热体上，拉线的另一端连接到传动机构上。

本方案中，引入了散热装置，这是现有的高压真空断路器不具备的，动静触头在接触的瞬间，不可避免地会产生接触电阻，且该部分电阻要占到高压真空断路器回路电阻的50％以上，动静触头在接触时比如会产生大量的热量，而目前只能通过动导电杆、静导电杆来向外部散热，虽然动导电杆看似有利于散热，但是动导电杆连接环节比较多，且导热路径较长，散热效果也不佳。为此，本方案设计了一种新的散热装置，将吸热体与散热体安装在静导电杆内，动静触头接触的时候，吸热体在第二弹簧的作用下与静触头紧贴，此时，吸热体将动静触头产生的热量吸走，减小了动静触头上的热量，然后吸热体将自身的热量传递给散热体，通过散热体实现了热量的快速散失，从而避免了高压真空断路器温度过高而影响波纹管的疲劳强度，确保波纹管具有较长的使用寿命，同时真空灭弧室具有较好的真空度。

进一步地，作为优选技术方案，所述吸热体为圆台结构，静触头朝向吸热体的一面设有与吸热体的圆台结构相匹配的凹口。在静触头上设置凹口后，使吸热体能够更好地与静触头接触并尽可能多地吸走静触头上的热量，也进一步减小动触头上的热量，从而避免真空灭弧室的温度过高而影响波纹管的使用寿命以及真空灭弧室的真空度。

进一步地，作为优选技术方案，所述散热体沿中心轴线方向设有一盲孔，且盲孔的孔径沿着孔口到孔底方向呈线性减小，盲孔的孔底设有一个供拉线通过的穿孔。由于吸热体为圆台的结构，将盲孔的结构设计来与吸热体的结构相适应之后，能够使吸热体与散热体接触更充分，使散热效率得到进一步提高。

进一步地，作为优选技术方案，所述散热体上设有第二波纹管，所述第二波纹管的其中一个端口与穿孔密封对接，另一个端口与拉线密封固定。增加了第二波纹管之后，能够确保真空灭弧室具有可靠的真空度，即使静触头与静导电杆之间并不是完全密封，也能够确保整个真空灭弧室与外界空气是完全隔开的，确保获得一个高度真空的灭弧条件。

进一步地，作为优选技术方案，所述吸热体采用铜制成，散热体采用铝制成。铜具有较强的吸热能力，而铝具有较强的散热能力，铜质的吸热体能够较为快速地从静触头上吸走大量的热量，然后通过铝质的散热体进行热量散失，从而避免真空灭弧室的温度过高。

进一步地，作为优选技术方案，还包括第一上从动链盘、第四传动组件以及第五传动组件，所述第四传动组件包括第四传动轴以及设置在第四传动轴上的第四主动链盘和第四从动链盘，所述第四主动链盘通过链条与第一上从动链盘实现联动；所述第五传动组件包括第五传动轴以及设置在第五传动轴上的第五主动链盘，所述第五主动链盘通过链条与第四从动链盘实现联动，所述拉线和拉绳均缠绕在第五传动轴上。

本方案中，通过增加第一上从动链盘、第四传动组件以及第五传动组件，能够更好地实现吸热体的运动控制以及夹紧装置的控制，同时只需要通过对第一传动组件进行操作即可同时实现多种操作，比如，合闸时，动触头向上运动、夹紧装置关合、吸热体向下运动来与静触头相贴这三种运动均是同时进行的；而开闸时，动触头向下运动、夹紧装置打开、吸热体向上运动来与散热体接触这三种运动均是同时进行的，也就是说，只需要一步操作，即可获得三个效果，简化操作的同时，能够获得理想的效果。

进一步地，作为优选技术方案，所述两个夹条从下往上的间距先逐渐变小，再逐渐变大，然后再逐渐变小，最后逐渐变大。

本发明具有以下有益效果：

(1)本发明通过设计夹紧装置，使动触头在向上进入到两个夹条之间的过程中，不会与夹条碰触，当动触头与静触头接触的瞬间，夹条也恰好关合完成，刚刚将动静触头卡在两个夹条之间，使其动静触头无法弹开、跳动，从而起到了很好的防跳作用，在防止了动静触头跳动的情况下，并未造成动触头的运动过程中的碰触，很好地避免了动触头受损，确保了动触头良好的工作状态和较长的使用寿命。

(2)本发明通过各个传动组件之间的配合，实现了相比连杆传动更为稳定的运动，各个传动组件在链盘与链条的作用下，实现了更为精准的传动，规避了传统的连杆传动可能出现的间隙问题、配合问题，本方案的传动机构的使用寿命更长，传动更精准，开合闸更到位；另外，由于绝缘拉杆通过传动齿条与主齿轮的配合作用来实现自身在竖直方向上的运动，运动方向与施力方向高度的一致，从而使动导电杆能够更好地带动动触头与静触头接触、分离。

(3)本发明通过增加散热装置，将吸热体与散热体安装在静导电杆内，动静触头接触的时候，吸热体在第二弹簧的作用下与静触头紧贴，此时，吸热体将动静触头产生的热量吸走，减小了动静触头上的热量，然后吸热体将自身的热量传递给散热体，通过散热体实现了热量的快速散失，从而避免了高压真空断路器温度过高而影响波纹管的疲劳强度，确保波纹管具有较长的使用寿命，同时真空灭弧室具有较好的真空度。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的夹紧装置的立体图；

图3为本发明的夹紧装置的正视图；

图4为本发明的夹紧装置在动静触头接触时的结构示意图；

图5为本发明的传动机构的结构示意图图；

图6为本发明的散热装置的结构示意图；

图7为本发明的静导电杆的剖面图。

图中附图标记对应的名称为：1、绝缘筒，2、传动室，3、真空灭弧室，4、上支架，5、下支架，6、静导电杆，7、静触头，8、动触头，9、动导电杆，10、第一波纹管，11、上出线座，12、下出线座，13、绝缘拉杆，14、第一弹簧，15、传动齿条，16、第一传动轴，17、第一下从动链盘，18、第一上从动链盘，19、手动链盘，20、机动链盘，21、步进电机，22、转动手柄，23、第二传动轴，24、第二主动链盘，25、第二从动链盘，26、第三传动轴，27、第三主动链盘，28、主齿轮，29、第四传动轴，30、第四主动链盘，31、第四从动链盘，32、第五传动轴，33、第五主动链盘，34、拉线，35、吸热体，36、散热体，37、第二弹簧，38、盲孔，39、穿孔，40、第二波纹管，41、夹条，42、支撑板，43、第三弹簧，44、第三波纹管，45、拉绳。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此。

实施例：

如图1～7所示，本实施例所述的一种高压真空断路器，包括绝缘筒1和传动室2，绝缘筒1内设有真空灭弧室3，真空灭弧室3的上、下端分别通过上支架4、下支架5固定于绝缘筒1内，上支架4上设有上出线座11，下支架5上设有下出线座12，上支架4、下支架5用于固定真空灭弧室3，上出线座11、下出线座12用于引出导线，实现导线与动静导电杆之间的电连接。

本实施例的真空灭弧室5内设有静导电杆6、静触头7、动触头8、动导电杆9、第一波纹管10，静导电杆6的上端穿出真空灭弧室3并固定在上支架4上，静导电杆6的下端与静触头7固定并实现电连接，动导电杆9的下端穿出真空灭弧室3并固定在下支架5上，动导电杆9的上端与动触头8固定并实现电连接，动导电杆9上穿接有第一波纹管10，第一波纹管10的其中一个端口密封固定在动导电杆9上，第一波纹管10的另一个端口与真空灭弧室3实现密封固定；

本实施例还包括绝缘拉杆13，绝缘拉杆13的顶端通过一个第一弹簧14与动导电杆9的底端连接，第一弹簧14能够对静触头7与动触头8的接触起到一定的缓冲作用。

本实施例的传动室2内设有带动绝缘拉杆13做竖直往返运动的传动机构，具体地，本实施例的传动机构可采用如下结构来实现：传动机构包括第一传动组件、第二传动组件以及第三传动组件；第一传动组件包括第一传动轴16以及设置在第一传动轴16上的第一下从动链盘17、手动链盘19以及机动链盘20；第二传动组件包括第二传动轴23以及设置在第二传动轴23上的第二主动链盘24和第二从动链盘25，所述第二主动链盘24通过链条与第一下从动链盘17实现联动；第三传动组件包括第三传动轴26以及设置在第三传动轴26上的第三主动链盘27和主齿轮28，所述第三主动链盘27通过链条与第二从动链盘25实现联动；绝缘拉杆13的底端连接有一呈竖直状态的传动齿条15，传动齿条15与主齿轮28相啮合。

为了防止静触头7与动触头8在接触的时候发生跳动，本实施例在静导电杆6的下端设置夹紧装置，夹紧装置包括两个夹条41、两块支撑板42以及两根第三弹簧43，两块支撑板42对称设置在静导电杆6的两侧，两个夹条41分别与两块支撑板42活动固定，两个夹条41的上部分别通过一根第三弹簧43与静导电杆6连接，第三弹簧始终处于压缩状态，两个夹条41的顶端均通过拉绳45连接到传动机构，所述静导电杆6的两侧还分别设有一个第三波纹管44，第三波纹管44的其中一个端口与静导电杆6密封固定，另一个端口与拉绳45固定，拉绳45穿过第三波纹管44。具体地，本实施例可将夹条41的结构做如下设计：两个夹条41从下往上的间距先逐渐变小，再逐渐变大，然后再逐渐变小，最后逐渐变大，当动触头8向上运动的过程中，两个夹条41处于逐渐关合的状态，动触头8在位于了两个夹条41之间到接触到静触头7这段时间，结合夹条41的形状和开合速度，始终能够保证夹条41与动触头8不接触，而当动触头8与静触头7接触的瞬间，夹条41也恰好关合完成，刚刚将动静触头卡在两个夹条41之间，使动静触头无法弹开、跳动，从而起到了很好的防跳作用。

为了避免高压真空断路器温度过高而影响波纹管的疲劳强度，确保波纹管具有较长的使用寿命，同时真空灭弧室具有较好的真空度，本实施例中，在静导电杆6沿中心轴线方向设置通孔，通孔的一端由静触头7密封，通孔的另一端延伸至真空灭弧室3外，该通孔内设置一个散热装置，散热装置包括吸热体35、散热体36、第二弹簧37以及拉线34，吸热体35位于散热体36的下方，吸热体35与散热体36之间通过第二弹簧37连接，第二弹簧37始终处于压缩状态，散热体36位于静导电杆6伸出真空灭弧室3的一端，拉线34的一端固定在吸热体35上，拉线34的另一端连接到传动机构上。

为了使吸热体能够更好地与静触头7接触并尽可能多地吸走静触头上的热量，也进一步减小动触头8上的热量，从而避免真空灭弧室3的温度过高而影响波纹管的使用寿命以及真空灭弧室3的真空度，本实施例将吸热体35设计为圆台结构，静触头7朝向吸热体35的一面设有与吸热体35的圆台结构相匹配的凹口。

为了使吸热体与散热体接触更充分，使散热效率得到进一步提高，本实施例在散热体36沿中心轴线方向设置一盲孔38，且盲孔38的孔径沿着孔口到孔底方向呈线性减小，盲孔38的孔底设有一个供拉线34通过的穿孔39。

为了能够确保真空灭弧室具有可靠的真空度，即使静触头与静导电杆之间并不是完全密封，也能够确保整个真空灭弧室与外界空气是完全隔开的，确保获得一个高度真空的灭弧条件，本实施例可在散热体36上设置第二波纹管40，第二波纹管40的其中一个端口与穿孔39密封对接，另一个端口与拉线密封固定。

作为优选，本实施例的吸热体35采用铜制成，散热体36采用铝制成。

为了方便操作，并简化操作，本实施例还包括第一上从动链盘18、第四传动组件以及第五传动组件，第四传动组件包括第四传动轴29以及设置在第四传动轴29上的第四主动链盘30和第四从动链盘31，所述第四主动链盘30通过链条与第一上从动链盘18实现联动；所述第五传动组件包括第五传动轴32以及设置在第五传动轴32上的第五主动链盘33，所述第五主动链盘33通过链条与第四从动链盘31实现联动，拉线34和拉绳45均缠绕在第五传动轴32上。

结合图1～7对本实施例的工作原理进行说明：合闸时，使步进电机21或者转动手柄22逆时针转动，主齿轮28、第五传动轴32均逆时针转动，主齿轮28带动传动齿条15向上运动，进而动导电杆9向上运动并使动触头8与静触头6接触，实现合闸，另一边，第五传动轴32的逆时针转动带动拉线34、拉绳45放线，吸热体35下放到与静触头7相接触的位置，夹条41关合将动触头8夹住；分闸时，使步进电机21或者转动手柄22顺时针转动，主齿轮28、第五传动轴32均顺时针转动，主齿轮28带动传动齿条15向下运动，进而动导电杆9向下运动并使动触头8与静触头6分离，实现分闸，另一边，第五传动轴32的顺时针转动带动拉线34、拉绳45收线，吸热体35与静触头7分离并运动到与散热体36接触的位置，实现快速散热，夹条41扩开，使动触头8能轻松通过。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外，本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。