本发明涉及一种固封极柱及使用该固封极柱的断路器。
背景技术:
目前,真空断路器以其稳定的性能受到了市场的认可,得到了广泛的应用。固封极柱是将真空灭弧室和断路器相关的导电零件同时嵌入到固体绝缘材料中形成极柱,使固封极柱成为一个整体的部件。作为真空断路器的单极,固封极柱的需求量非常庞大。固封极柱由上出线座、真空灭弧室、下出线座及其它配件由环氧树脂或其他热塑性材料浇注而成。环氧树脂具有优越的电气性能和机械性能,但是其导热性能非常差。在额定电流2000a以下时,产品发热量有限,对散热要求不是很高,一般的固封结构都可以满足散热要求;在额定电流2500a及以上时,产品发热大,对产品的散热能力有更高的要求,市场上一般仅采用上出线座加装散热片提高极柱的散热能力。由于散热能力有限,一般需要在配套的柜体上增加风扇,提高散热效果,但产品的可靠性也受到了一定影响。
授权公告日为2015年1月28日、授权公告号为cn204130435u的一篇实用新型专利公开了一种大电流自冷式真空断路器固封极柱,该固封极柱包括固封筒,固封筒的内腔中从上往下依次浇筑成型有上出线座、真空泡、导电柱和下出线座,下出线座包括与真空泡(即真空灭弧室)动端连接的连接部和带有出线端的出线部,在靠近热源处的下出线座的连接部上开设散热孔,固封筒上也开设有与散热孔位置相对应且相互连通的散热通道。该大电流自冷式真空断路器固封极柱,可以在大电流的工作环境中实现快速散热,制造成本低。下出线座连接真空泡的动端而成为动端出线座。
上述的大电流自冷式真空断路器固封极柱在固封筒和动端出线座上开设散热通道,而动端出线座自身在使用时需要有足够的通流能力,在动端出线座上开设轴向的贯通散热孔会影响动端出线座的通流能力,同时开设轴向贯通散热孔也使动端出线座的结构变得复杂,也会造成导电材料的浪费。
技术实现要素:
本发明的目的在于提供一种固封极柱,以解决现有的固封极柱中由于开设散热孔而造成动端出线座结构复杂的问题;目的还在于提供一种使用该固封极柱的断路器。
为实现上述目的,本发明固封极柱的技术方案是:一种固封极柱,包括设置有灭弧室、动端出线座和散热出口的固封极柱本体,动端出线座包括出线部和与灭弧室动端移动电连接的连接部,连接部的外侧固定贴设有散热器,所述散热器具有多个间隔布置的散热翅片,相邻散热翅片形成了与所述散热出口相通的散热通道。
散热器包括对称布置于出线部左右两侧的左散热器和右散热器,散热出口包括与左散热器上的散热通道对应导通的左散热出口和与右散热器上的散热通道对应导通的右散热出口。
固封极柱本体包括浇注于灭弧室外围的灭弧室浇注体以及固定于散热器外侧的绝缘盖,绝缘盖内周设有与散热器的散热翅片外周面接触的导电涂层,灭弧室浇注体的端部与绝缘盖之间形成所述散热出口。
固封极柱竖向布置,动端出线座位于灭弧室的下侧,散热出口由下至上延伸并朝远离灭弧室的方向倾斜设置。
灭弧室动端包括动触头和固定于动触头上的外周与所述连接部电连的导电块,导电块内设置有沿上下方向贯穿导电块的与所述散热出口相通的散热孔。
动端出线座的上端面与灭弧室支撑配合,动端出线座上设置有连通所述散热孔的上端口与所述散热出口的径向通孔。
导电块的上端为上小下大的阶梯轴结构,散热孔的上端口沿径向横跨阶梯轴结构的大径段和小径段。
所述连接部内安装有与导电块移动电联的弹簧触指和位于连接部上端和/或下端的导向套,所述导电块的下端为与导向套导向配合的薄壁结构。
本发明断路器的技术方案是:一种断路器,包括固封极柱,固封极柱包括设置有灭弧室、动端出线座和散热出口的固封极柱本体,动端出线座包括出线部和与灭弧室动端移动电连接的连接部,连接部的外侧固定贴设有散热器,所述散热器具有多个间隔布置的散热翅片,相邻散热翅片形成了与所述散热出口相通的散热通道。
散热器包括对称布置于出线部左右两侧的左散热器和右散热器,散热出口包括与左散热器上的散热通道对应导通的左散热出口和与右散热器上的散热通道对应导通的右散热出口。
固封极柱本体包括浇注于灭弧室外围的灭弧室浇注体以及固定于散热器外侧的绝缘盖,绝缘盖内周设有与散热器的散热翅片外周面接触的导电涂层,灭弧室浇注体的端部与绝缘盖之间形成所述散热出口。
固封极柱竖向布置,动端出线座位于灭弧室的下侧,散热出口由下至上延伸并朝远离灭弧室的方向倾斜设置。
灭弧室动端包括动触头和固定于动触头上的外周与所述连接部电连的导电块,导电块内设置有沿上下方向贯穿导电块的与所述散热出口相通的散热孔。
动端出线座的上端面与灭弧室支撑配合,动端出线座上设置有连通所述散热孔的上端口与所述散热出口的径向通孔。
导电块的上端为上小下大的阶梯轴结构,散热孔的上端口沿径向横跨阶梯轴结构的大径段和小径段。
所述连接部内安装有与导电块移动电联的弹簧触指和位于连接部上端和/或下端的导向套,所述导电块的下端为与导向套导向配合的薄壁结构。
本发明的有益效果是:在动端出线座的连接部的外侧固定贴设有散热器,动端出线座的连接部的热量能够传递至散热器上,散热器中相邻两个散热翅片形成了散热通道,散热通道与散热出口相通,能够将连接部上产生的热量快速释放至固封极柱的外部,与现有技术相比,在实现对动端出线座散热的前提下,不需要在动端出线座自身的结构进行开孔,避免了导电材料的浪费,也保证了动端出线座的通流能力,解决了动端出线座结构复杂的问题。
附图说明
图1为本发明固封极柱实施例的整体结构图;
图2为图1的分解示意图;
图3为本发明固封极柱实施例中导电块的示意图;
图4为图3的半剖图;
图5为本发明固封极柱实施例中下出线座的示意图;
图6为图5的半剖图;
图7为本发明固封极柱实施例中散热器的外侧示意图;
图8为本发明固封极柱实施例中散热器的内侧示意图;
图9为本发明固封极柱实施例中硅橡胶盖的外侧示意图;
图10为本发明固封极柱实施例中硅橡胶盖的内侧示意图;
图11为本发明固封极柱实施例中气流方向的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
本发明的固封极柱的具体实施例,如图1至图11所示,其中,1为真空灭弧室,2为灭弧室环氧树脂伞裙,3为导电块,4为下出线座,5为散热器,6为硅橡胶盖,7为绝缘拉杆。
图1和图2示出了本发明固封极柱的整体结构,真空灭弧室1的动触头12上固定连接有导电块3,导电块3和动触头12组成了真空灭弧室1的动端。导电块3可以在下出线座4的竖直圆柱体的空腔内滑动,滑动的同时挤压竖直圆柱体空腔侧壁上的弹簧触指,实现导电块3与下出线座4的导通。导电块3滑动的过程中,下出线座4的位置保持不变。导电块3的下方设有绝缘拉杆7。在竖直圆柱体的外部固定有散热器5,散热器5的外部固定有硅橡胶盖6,硅橡胶盖6与真空灭弧室1外围的灭弧室环氧树脂伞裙2之间有一定的间隙。
图3和图4示出了本发明固封极柱的导电块,其中31为外部导电面,32为散热孔,33为内部导电面。外部导电面31用来挤压下出线座4竖直圆柱体内的弹簧触指实现导电,导电块3是由铜棒机械加工而成的,导电块3的下端外形为圆柱体而成为大径段,圆柱体的顶部为一个小的圆柱凸台34而成为小径段,导电块3的上端为上大下小的阶梯轴结构,圆柱凸台34可以增加导电块3和下出线座4之间的空间,利于通风散热。在导电块3的中心加工有圆形盲孔,圆形盲孔孔壁即为内部导电面33,内部导电面33用来与动触头12接触导电。圆形盲孔底面的中心开设有通孔,供螺栓穿过,螺栓的上端连接在动触头12上,另一端伸出导电块3并在导电块3的外部用螺母等结构紧固,导电块3和动触头12依靠螺栓固定在一起。
导电块3的下端是薄壁结构35,薄壁结构35的外侧面能够与下出线座4中的导向套导向配合,对导电块和真空灭弧室的运动进行导向,薄壁结构35减轻了导电块3的整体质量,在满足机械强度的前提下,节省铜质材料用量。在导电块3上设有沿平行于导电块轴向贯穿导电块3的散热孔32,散热孔32的数量为多个且沿导电块3的周向均匀布置。散热孔32的上端口径向横跨导电块的下方外径较大的大径段和上方外径较小的小径段。
图5和图6示出了下出线座4的结构。下出线座4是铜质铸件,由一个竖直圆柱体41和一个水平圆柱体44构成,水平圆柱体44一端是规则的圆形端面,用来连接出线侧一次回路,另一端与竖直圆柱体41相交,竖直圆柱体41的内部为同轴的通孔,导电块3可以在通孔内滑行,通孔侧壁上开设有弹簧触指安装槽45,通孔下端的侧壁上还开设有导向套安装槽48,弹簧触指安装槽45的数量为多个且沿竖直圆柱体41的轴向间隔分布。在竖直圆柱体41上部的侧壁上还开设有水平贯穿竖直圆柱体41的径向穿孔42。竖直圆柱体41的上端面为真空灭弧室支撑面46,真空灭弧室支撑面46为平面,用来与真空灭弧室1支撑配合。在竖直圆柱体41的上部还设有圆环薄壁结构47,安装时,圆柱薄壁结构47与真空灭弧室1的侧壁硅胶过盈配合,在环氧树脂浇注时起到密封的作用。在竖直圆柱体41的外周面上还开设有螺纹孔43,用来安装散热器5。
图7和图8示出了散热器5的结构。散热器5为铝制铸件。散热器5由圆弧基座和圆弧基座上的散热翅片54组成的。圆弧基座为圆弧形状的薄片,薄片内侧与下出线座4的竖直圆柱体41的外侧接触,用于传递热量,在圆弧基座的外部安装有多个散热翅片54,散热翅片54的轴向长度大于圆弧基座的轴向长度而形成了多个通气栅格55。散热翅片54沿散热器5轴向延伸,散热翅片54的数量为多个且沿真空灭弧室1的周向间隔布置,相邻两个散热翅片54之间形成了散热通道。在散热器5还设有水平贯穿圆弧基座和散热翅片54的散热器散热孔51。在散热器5的圆弧基座上还设有螺钉安装孔53。在散热器5的散热翅片54上固定有硅橡胶盖安装板52,硅橡胶盖安装板52向两侧伸出,用于安装硅橡胶盖。本实施例中,散热器5的数量为两个,分别为左散热器和右散热器,左散热器和右散热器对称设于水平圆柱体44的两侧。
图9和图10示出了硅橡胶盖6的结构。硅橡胶盖6为圆弧曲面状结构,圆弧半径与散热器5一致以保证安装时硅橡胶盖6的内面62与散热翅片54的外周面接触。在硅橡胶盖6的两端固定有挂钩63,安装时,将硅橡胶盖安装板52卡入挂钩63的凹槽内使硅橡胶盖6固定在散热器5上。硅橡胶盖6的内面62涂覆有导电涂层,与散热器5接触后实现散热器5、下出线座4和硅橡胶盖6内面处于相同电位。61为硅橡胶盖6的外面。
安装时,首先将下出线座4与真空灭弧室1及其他的浇筑嵌件用环氧树脂浇注在一起,浇注之前留出硅橡胶盖6的安装位置,然后将弹簧触指(图中未画出)安装在弹簧触指安装槽45内,将导向套(图中未画出)安装在导向套安装槽48内,使导电块3的内部导电面33与动触头12形成导电静连接,导电块3的外部导电面31与下出线座形成导电动连接。安装后,散热孔32和径向穿孔42连通。将散热器5固定在下出线座4的竖直圆柱体41的外部,安装时,使径向穿孔42和散热器散热孔51处于同一高度并对应安装。在散热器5的外部固定硅橡胶盖6使内面62与散热翅片54接触。安装后,硅橡胶盖6和灭弧室环氧树脂伞裙2之间有一定的间隙,该间隙与散热孔32、径向穿孔42和散热器散热孔51相通,同时该间隙与散热翅片54之间的散热通道也相通。间隙是由灭弧室环氧树脂伞裙2的裙褶的下表面和硅橡胶盖6构成的,裙褶的下表面倾斜向上设置,能够对由间隙通过的气流进行导向,使气流向上流动,加快气体流动,达到更好的散热效果。本实施例中,间隙即为散热出口11,由图可以看出,散热出口11由下至上延伸并朝远离真空灭弧室1的方向倾斜设置。
图11示出了本发明固封极柱气流方向,其中,第一气流通道8是绝缘拉杆7和下出线座下部腔体之间的间隙,第二气流通道9是固封极柱浇注时预留的通气孔,第三气流通道10为散热翅片之间的散热通道,即散热器的散热通道,散热出口11为硅橡胶盖和灭弧室环氧树脂伞裙之间的间隙。散热出口11包括左散热出口和右散热出口,左散热出口与左散热器的散热通道导通,右散热出口与右散热器的散热通道导通。第一散热路径包括散热孔32、径向穿孔42和散热器散热孔51,第二散热路径包括第三气流通道10,第一散热路径和第二散热路径均连通固封极柱下部腔体和固封极柱外部,第一散热路径和第二散热路径共用散热出口11。实际工况下,温度较低的气体从固封极柱的底部进入经过导电块和散热翅片后升温,形成高温气体,从散热出口11排出,散热完成。
本实施例中,硅橡胶盖即为绝缘盖,下出线座即为动端出线座,下出线座的竖直圆柱体即为连接部,水平圆柱体即为出线部,第三气流通道10即为相邻的散热翅片形成的散热通道。灭弧室环氧树脂伞裙即为浇注于灭弧室外围的灭弧室浇注体。本实施例中,真空灭弧室即为灭弧室。本实施例中,固封极柱本体包括灭弧室、动端出线座、散热出口、灭弧室浇注体和绝缘盖。
本实施例中,导向套安装在下出线座的下端,在其他实施例中,导向套可以安装在下出线座的上端或同时安装在上端和下端。
在其他实施例中,可以只保留散热器的散热通道,取消导电块的散热孔、下出线座的径向穿孔和散热器的散热器散热孔。
在其他实施例中,散热孔、径向穿孔、散热器散热孔的形状可以根据实际情况进行改变,如为了能够加长温度较低的气体的流动行程而将散热孔做成互相连通的多段。
在其他实施例中,可以用环氧树脂代替硅橡胶盖,同时在下出线座竖直圆柱体和真空灭弧室的交汇处的环氧树脂开设通孔形成散热出口。
本发明断路器的具体实施例,断路器包括固封极柱,所述固封极柱的结构与上述固封极柱实施例的结构一致,其内容在此不再赘述。