CN212411935U - 一种灭弧室气流导向结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型一种灭弧室气流导向结构，包括动触头、绝缘喷嘴和辅助喷嘴；所述辅助喷嘴套设在动触头上，辅助喷嘴外侧周向设置绝缘喷嘴，辅助喷嘴的喷口与绝缘喷嘴同轴设置，辅助喷嘴的侧壁和绝缘喷嘴之间的间隙形成气体通道；辅助喷嘴上周向均匀设置有若干气流导向结构，所述气流导向结构的中心线沿流体方向的延长线不通过辅助喷嘴喷口的轴线，用于灭弧气体在气体通道中经过气流导向结构形成气旋。通过在辅助喷嘴上设置气流导向结构，形成旋流通道，使灭弧气体经过旋流通道时可以产生旋流效果，增加旋流速度和灭弧气体的流通速度，抑制了电弧区域速度滞止区的形成，有助于提高电弧区域的灭弧介质恢复强度，提高气吹散热灭弧效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及断路器领域，具体为一种灭弧室气流导向结构。
背景技术
SF6作为一种优良的绝缘和灭弧介质，被广泛应用于电气设备之中。然而，SF6的全球变暖潜能为CO2的23500倍，是一种强温室效应气体，要逐渐削减直至停止使用。C4F7N的全球变暖潜能为2100，而C5F10O的全球变暖潜能小于1。以C4F7N和C5F10O混合物为代表的新型环保气体近年来受到了广泛的关注，成为了非常有潜力的SF6替代气体。
纯度较高的的C4F7N和C5F10O的绝缘强度都在SF6的2倍以上。但由于氟腈、氟酮类气体的液化温度低，必须将其与大量的低液化温度的缓冲气体如CO2、N2、空气、O2混合。在高压电气设备中C4F7N的组分一般不超过10％。由于CO2、N2、空气的绝缘强度是SF6的1/3，灭弧性能也差，由此势必造成混合气体的绝缘强度和灭弧性能低于SF6。
现有的SF6断路器灭弧室的结构不能适用于氟腈、氟酮混合气体等新型环保气体，造成混合气体断路器存在开断能力低，灭弧效果差的问题。
实用新型内容
针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种灭弧室气流导向结构，结构简单，成本低，灭弧气体状态好，气流速度快，气吹散热效果好，灭弧效果明显。
本实用新型是通过以下技术方案来实现：
一种灭弧室气流导向结构，包括动触头、绝缘喷嘴和辅助喷嘴；所述辅助喷嘴套设在动触头上，辅助喷嘴外侧周向设置绝缘喷嘴，辅助喷嘴的喷口与绝缘喷嘴同轴设置，辅助喷嘴的侧壁和绝缘喷嘴之间的间隙形成气体通道；
所述辅助喷嘴上周向均匀设置有若干气流导向结构，所述气流导向结构的中心线沿流体方向的延长线不通过辅助喷嘴喷口的轴线，用于灭弧气体在气体通道中经过气流导向结构形成气旋。
优选的，所述气流导向结构的中心线沿流体方向的延长线与辅助喷嘴轴线的夹角大于0°，小于等于45°。
优选的，所述气流导向结构为导向斜孔、导向斜槽和导向斜板中的至少一种。
进一步的，所述气流导向结构采用导向斜孔、导向斜槽和导向斜板中多种的组合时，组合的气流导向结构依次间隔设置，均匀周向布置。
进一步的，所述辅助喷嘴上周向均匀设置有多个气孔，相邻的两个气孔之间设置气流导向结构。
进一步的，所述的气孔均呈导向斜孔结构设置。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：
本实用新型提出一种灭弧室气流导向结构，通过在辅助喷嘴上设置气流导向结构，形成旋流通道，使灭弧气体经过旋流通道时可以产生旋流效果，增加旋流速度和灭弧气体的流通速度，使得在大电流阶段电弧区域产生的热气通过旋流通道旋转进入膨胀室，加快热气与膨胀室中原有冷态气体的混合过程，降低膨胀室气体温度，避免灭弧气体因温度过高，灭弧性能变差；在电流过零阶段膨胀室贮存的灭弧气体经旋流通道旋转流出，提高了气流速度，湍流变强，抑制了电弧区域速度滞止区的形成，有助于提高电弧区域的灭弧介质恢复强度，提高气吹散热灭弧效果。
进一步的，通过导向斜孔、导向斜槽和导向斜板之间的一个或任意结合，形成多种形式的气流导向结构，增强了气流导向结构的适用性，增加了灭弧气体的旋流通道，提高了灭弧气体的旋流速度。
附图说明
图1为本实用新型灭弧室气流导向结构导向斜孔布置示意图；
图2为本实用新型灭弧室气流导向结构导向斜槽布置示意图；
图3为本实用新型灭弧室气流导向结构导向斜板布置示意图；
图4为本实用新型灭弧室气流导向结构导向斜板布置侧视图；
图5为本实用新型实施例灭弧室气流导向结构导向斜板剖视图；
图中：1为静触头；2为动触头；3为绝缘喷嘴；4为辅助喷嘴；5为膨胀室；6为压气室；7为活塞；8为阀门；9为气孔；10为导向斜板；11为电弧区域；12为气体通道；13为导向斜孔；14为导向斜槽。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，所述是对本实用新型的解释而不是限定。
本实用新型提出了一种灭弧室气流导向结构，包括动触头2、绝缘喷嘴3和辅助喷嘴4；所述辅助喷嘴4套设在动触头2上，绝缘喷嘴3周向设置在辅助喷嘴4外侧；辅助喷嘴4的喷口与绝缘喷嘴3同轴设置，辅助喷嘴4的侧壁和绝缘喷嘴3之间的间隙形成气体通道12；
辅助喷嘴4上周向均匀设置有若干气流导向结构，气流导向结构的中心线沿流体方向的延长线不通过辅助喷嘴4喷口的轴心，用于灭弧气体在气体通道12中经过气流导向结构形成气旋。
通过气流导向结构形成旋流通道，使灭弧气体经过气孔通道12中的旋流通道时可以产生旋流效果，增加旋流速度和灭弧气体的流通速度，使得在大电流阶段电弧区域产生的热气通过气孔旋转进入膨胀室，加快热气与膨胀室中原有冷态气体的混合过程，降低膨胀室气体温度，避免灭弧气体因温度过高，灭弧性能变差；在电流过零阶段膨胀室贮存的灭弧气体经气流导向结构旋转流出，提高了气流速度，湍流变强，抑制了电弧区域速度滞止区的形成，有助于提高电弧区域的灭弧介质恢复强度，提高气吹散热灭弧效果。
实施例1
如图1所示，本实用新型提出了一种灭弧室气流导向结构，包括动触头2、绝缘喷嘴3和辅助喷嘴4；所述辅助喷嘴4套设在动触头2上，绝缘喷嘴3周向设置在辅助喷嘴4外侧；辅助喷嘴4的喷口与绝缘喷嘴3同轴设置，辅助喷嘴4的侧壁和绝缘喷嘴3之间的间隙形成气体通道12；
辅助喷嘴4上周向均匀设置有多个导向斜孔13，导向斜孔13穿过辅助喷嘴4的侧壁连通辅助喷嘴4的喷口端面，导向斜孔13相对于辅助喷嘴4的轴线同向倾斜设置。倾斜设置的导向斜孔13与辅助喷嘴4轴线的夹角大于0°，小于等于45°。导向斜孔13包括小孔端和大孔端，大孔端设置在辅助喷嘴4的外侧面上；小孔端设置在辅助喷嘴4的喷口端面上。灭弧气体在气体通道12中经过导向斜孔13形成气旋。
通过在辅助喷嘴上设置错位倾斜的导向斜孔13，导向斜孔13形成旋流通道，使灭弧气体经过导向斜孔13形成的旋流通道时可以产生旋流效果，增加旋流速度和灭弧气体的流通速度，使得在大电流阶段电弧区域产生的热气通过导向斜孔13旋转进入膨胀室，加快热气与膨胀室中原有冷态气体的混合过程，降低膨胀室气体温度，避免灭弧气体因温度过高，灭弧性能变差；在电流过零阶段膨胀室贮存的灭弧气体经导向斜孔13旋转流出，提高了气流速度，湍流变强，抑制了电弧区域速度滞止区的形成，有助于提高电弧区域的灭弧介质恢复强度，提高气吹散热灭弧效果。
做为优选方案，在两个相邻的导向斜孔13之间设置有导向斜槽14，导向斜槽14固定在辅助喷嘴4的外侧面上，导向斜槽14相对于辅助喷嘴4的轴线与导向斜孔13同向倾斜设置。通过倾斜设置的导向斜槽14形成旋流通道，增加灭弧气体的旋流通道，增加灭弧气体的旋流速度。
做为优选方案，在两个相邻的导向斜孔13之间设置有导向斜板10，导向斜板10固定在辅助喷嘴4的外侧面上，导向斜板10相对于辅助喷嘴4的轴线与导向斜孔13同向倾斜设置。通过设置导向斜板10提高旋流高度，相邻的导向斜板10形成旋流通道，通过旋流通道增加灭弧气体的旋流效果。
做为优选方案，在两个相邻的导向斜孔13之间设置有导向斜板10和导向斜槽14，所述导向斜板10和导向斜槽14固定设置在辅助喷嘴4的外侧面上，所述导向斜板10和导向斜槽14均相对于辅助喷嘴4的轴线同向倾斜设置，所述导向斜板10和导向斜槽14均与导向斜孔13同向倾斜。
实施例2
如图2所示，辅助喷嘴4上周向均匀设置有多个导向斜槽14，辅助喷嘴4上周向设置有多个气孔9，所述导向斜槽14设置在两个相邻的气孔9之间；导向斜槽14设置在辅助喷嘴4的外侧面上，导向斜槽14相对于辅助喷嘴4的轴线同向倾斜设置。通过错位倾斜的设置的导向斜槽14形成的旋流通道，通过旋流通道增加灭弧气体的旋流速度，使灭弧气体经过导向斜槽14时可以产生旋流效果，增加旋流速度。
实施例3
如图5所示，灭弧室气流导向结构包括静触头1、动触头2、绝缘喷嘴3、辅助喷嘴4、膨胀室5、压气室6、与压气室壁面相连的活塞7、处于膨胀室5和压气室6之间的阀门8和多个导向斜板10。
静触头1和动触头2之间形成电弧区域11，辅助喷嘴4套设在动触头2上，绝缘喷嘴3周向设置在辅助喷嘴4外侧，辅助喷嘴4和绝缘喷嘴3之间形成气体通道12，气体通道12连通膨胀室5和电弧区域11。活塞7设置在动触头2的侧壁上形成压气室6，压缩压气室6的灭弧气体经由膨胀室5进入气体通道12。压气室6的气体出口处设置阀门8。
如图3和图4所示，多个导向斜板10周向均匀设置在辅助喷嘴4外侧面的气体通道12内，多个导向斜板10相对于辅助喷嘴4的轴线同向倾斜设置。导向斜板10与绝缘喷嘴3的内侧面相接触。
两个相邻的导向斜板10之间设置有气孔9，气孔9穿过辅助喷嘴4侧壁连通电弧区域11和气体通道12。气孔9包括小孔端和大孔端，大孔端设置在辅助喷嘴4外侧；小孔端设置在辅助喷嘴4内侧。通过设置小孔端和大孔端气孔9增加灭弧气体在出口处的流速，增加气吹散热效果。辅助喷嘴4的喷口设置有向内收缩的斜面引导部，气孔9穿过斜面引导部连通电弧区域11。
多个导向斜板10形式的气流导向结构分布于弯曲的气流通道之中，两个导向斜板10之间形成旋流通道，气流流经导向斜板10后被改变方向，形成旋向分量。导向斜板10起引流作用的表面和辅助喷嘴4的对称轴具有一定的夹角，夹角范围为0°～45°。
大电流期间，电弧区域11的高温高压热气被导向斜板10引导，通过旋流通道旋转进入膨胀室5，推动阀门8关合；电流过零期间，膨胀室5贮存的高压气体被导向斜板10形成的旋流通道引导，旋转流向电弧区域11。
通过在电弧区域11和膨胀室5之间的气体通道12中布置导向斜板10，通过相邻导向斜板10形成的旋流通道使得灭弧气流形成旋向分量，可以在短路电流大电流阶段加快热气旋转进入膨胀室，并在短路电流过零期间使得膨胀室贮存的气体旋转流出，有助于提高电弧区域的介质恢复强度。
做为优选方案，气流导向结构为多个导向斜板10，多个导向斜板10周向设置在气体通道12内辅助喷嘴4的外侧面，导向斜板10相对于辅助喷嘴4的轴线同向倾斜设置；两个相邻的导向斜板10之间设置有导向斜槽14，导向斜槽14与导向斜板10的轴线平行。
做为优选方案，在相邻的导向斜板10和气孔9之间设置有导向斜槽14，导向斜槽14设置在辅助喷嘴4的外侧面上，所述导向斜槽14与导向斜板10平行。增加灭弧气体的旋流通道，增加灭弧气体的旋流速度。
目前高压开关领域替代气体的研究热点为以C4F7N、C5F10O为代表的氟腈、氟酮类气体，其温室效应远低于SF6，绝缘强度可达SF6的2倍以上。但液化温度较高，两种气体在标准环境温度、一个大气压力下已发生液化现象而无法使用，C4F7N液化温度在0.1MPa下约为-4.7℃，C5F10O为26.9℃，必须少量C4F7N或C5F10O加上大量缓冲气体，至少一种低液化温度，通常也是低绝缘强度的气体，作为一种混合气体使用。
通过在电弧区域11和膨胀室5之间的气体通道12中设置一种促使气流旋转的气流导向结构，气流导向结构形成旋流通道，可以使得大电流阶段电弧区域热气旋转进入膨胀室，加快与膨胀室中原有冷态气体的混合过程，降低了膨胀室气体温度，避免灭弧气体因温度过高，灭弧性能变差；电流过零阶段膨胀室贮存的气体旋转流出，抑制了电弧区域速度滞止区的形成，提高了气流速度，湍流变强，因此气吹散热效果好，提高了电流过零后电弧区域介质恢复强度。
气流导向结构为上述导向斜板10、导向斜孔13和/或导向斜槽14等单一或多种相互组合，或与气孔9进行组合等其他多种形式的气流导线形成旋流通道，使灭弧气体经过旋流通道时可以产生旋流效果，气孔9均呈导向斜孔13结构设置。
本实用新型可应用于以SF6或新型环保气体如氟腈、氟酮类混合气体作为灭弧介质的断路器，以提高开断能力。
Claims (6)
1.一种灭弧室气流导向结构，其特征在于，包括动触头(2)、绝缘喷嘴(3)和辅助喷嘴(4)；所述辅助喷嘴(4)套设在动触头(2)上，辅助喷嘴(4)外侧周向设置绝缘喷嘴(3)，辅助喷嘴(4)的喷口与绝缘喷嘴(3)同轴设置，辅助喷嘴(4)的侧壁和绝缘喷嘴(3)之间的间隙形成气体通道(12)；
所述辅助喷嘴(4)上周向均匀设置有若干气流导向结构，所述气流导向结构的中心线沿流体方向的延长线不通过辅助喷嘴(4)喷口的轴线，用于灭弧气体在气体通道(12)中经过气流导向结构形成气旋。
2.根据权利要求1所述的一种灭弧室气流导向结构，其特征在于，所述气流导向结构的中心线沿流体方向的延长线与辅助喷嘴(4)轴线的夹角大于0°，小于等于45°。
3.根据权利要求1所述的一种灭弧室气流导向结构，其特征在于，所述气流导向结构为导向斜孔(13)、导向斜槽(14)和导向斜板(10)中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的一种灭弧室气流导向结构，其特征在于，所述气流导向结构采用导向斜孔(13)、导向斜槽(14)和导向斜板(10)中多种的组合时，组合的气流导向结构依次间隔设置，均匀周向布置。
5.根据权利要求3所述的一种灭弧室气流导向结构，其特征在于，所述辅助喷嘴(4)上周向均匀设置有多个气孔(9)，相邻的两个气孔(9)之间设置气流导向结构。
6.根据权利要求5所述的一种灭弧室气流导向结构，其特征在于，所述的气孔(9)均呈导向斜孔(13)结构设置。
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| CN202021426309.4U CN212411935U (zh) | 2020-07-17 | 2020-07-17 | 一种灭弧室气流导向结构 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN114420517A (zh) * | 2022-03-31 | 2022-04-29 | 晟望电气有限公司 | 六氟化硫气体绝缘开关 |
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2020
- 2020-07-17 CN CN202021426309.4U patent/CN212411935U/zh active Active
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