本申请属于高压电气设备技术领域,更具体地说,涉及一种减小电弧伤害的电性开关。
背景技术:
电弧是一种气体放电现象,电流通过某些绝缘介质(例如空气)所产生的瞬间火花。电弧会引发爆炸,通常持续时间不到1秒钟,但能释放出巨大的辐射能量,能点燃或日常的服装。电弧温度非常高,核心温度最高可以达到20000℃(二万摄氏度),电弧可能引发许多次级危险,如高温气体、熔融的金属飞溅物、压力波等。还可以产生高分贝的噪音和点击危险。
每一天都会有许多电力公司的员工暴露在电弧的危险中,例如电工、电线修护检测员、电厂工人、变电所与变压器的操作员,以及故障检修员等。
工人在靠近变压器或高压开关等设备时需要穿戴防电弧的专业服装,耗时耗力,成本较高。
设备长期受到电弧的灼烧,导致使用寿命大大缩短。
现有的防电弧开关大部分仍使用固体导体,仍存在导体被电弧击穿的可能,使用安全性不高。
申请内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题,本申请的目的在于提供一种减小电弧伤害的电性开关,它可以实现减小对导体本身的影响,延长开关及导体的使用寿命,它可以实现降低电弧的发生率,它可以实现正负极之间无接触通断电,它可以实现正负极之间保持正常通路,它可以实现有效避免正负极之间自动断路,它可以实现有效避免气体受液体重力挤压回流造成无法通电的问题。
2.技术方案
为解决上述问题,本申请采用如下的技术方案。
一种减小电弧伤害的电性开关,包括回路导管、正极、负极、金属挡板和磁力部。
回路导管管体材质为非导电固体。
回路导管内设有惰性气体和导电液。
惰性气体为不易被电离的气体,气体中离子与电子数较少,降低电弧的发生率。
导电液可导通正极与负极产生电流。
正极可拆卸于回路导管右端,正极与回路导管内部连通。
正极所在回路导管内壁固设有滞留挡板,滞留挡板与正极左端围合成滞留槽,滞留槽开口朝上,滞留槽内储存有部分导电液,滞留槽内的部分导电液覆盖满正极左端,正极始终与导电液接触,正极始终与惰性气体隔离,正极通断电时,电弧将作用于导电液上,减小电弧危害。
负极可拆卸于回路导管左端,负极与回路导管内部连通。
金属挡板位于回路导管内,金属挡板与回路导管内壁滑动连接,金属挡板与回路导管内壁之间具有动密封。
磁力部位于回路导管外侧,磁力部与金属挡板之间具有磁性连接,磁力部与金属挡板同步运动,金属挡板移动时,压迫导电液,使导电液的液面位置发生变化,导电液移动可压迫惰性气体移动,使正极与负极之间导通状态发生改变。
进一步的,回路导管为圆环导管,便于制造,模具设计及加工方便,降低制作成本。
进一步的,回路导管内固设有呼吸膜,呼吸膜为透气不透水膜,呼吸膜位于正极上侧,呼吸膜将金属挡板与正极隔离,金属挡板无法移动至滞留槽处对滞留槽造成破坏,呼吸膜使导电液体无法从呼吸膜上侧转移至下侧,可作为金属挡板的一个移动极限端。
进一步的,磁力部包括转动轴、摆臂和磁铁,转动轴位于回路导管内侧,摆臂一端固连于转动轴侧壁,摆臂另一端与磁铁固定连接,转动轴与导管圆环同轴,转动轴转动时,摆臂带动磁铁绕转动轴轴心转动,磁铁吸引金属挡板在回路导管内绕导管轴心运动。
进一步的,回路导管内侧外壁固设有限位部,限位部可限制摆臂的摆动角度,有效避免金属挡板对呼吸膜的撞击,导致呼吸膜的破损。
进一步的,限位部与摆臂之间可拆卸连接,当磁铁带动金属挡板移动,至惰性气体完全转移至呼吸膜另一侧,正负极之间保持通路时,限位部与摆臂之间连接,使金属挡板始终压迫导电液,使导电液始终具有挤压惰性气体的趋势,有效避免惰性气体因自身密度小于导电液而上升回流,间接导致磁铁回位,造成正负极之间自动断路。
进一步的,导电液为饱和的氯化钠水溶液,溶液中离子浓度高,且原料易获取,成本较低。
进一步的,惰性气体为六氟化硫气体,六氟化硫分子结构呈八面体排布,键合距离小、键合能高,因此其稳定性很高,是新一代超高压绝缘介质材料,是一种良好的气体绝缘体。
进一步的,回路导管材质为耐热塑料,有效避免因电弧放热导致管体内温度升高,破坏管体导致泄露。
进一步的,磁力部包括转动轴、多个摆臂和多个磁铁,转动轴位于回路导管内侧,摆臂数量与磁铁数量一致,多个摆臂一端均固连于转动轴侧壁,多个摆臂呈周向分布,多个摆臂另一端均与磁铁固定连接,多个磁铁可保证导电液的顺利移动,有效避免因其中一个金属挡板密封性丧失而导致导电液液面位移升降失效。
3.有益效果
相比于现有技术,本申请的优点在于:
(1)本方案提出了一种新的技术思路,将正负极之间导体设为液态,当电弧击穿液态导体后,导体汽化经过降温后仍恢复为液态,减小对导体本身的影响,延长开关及导体的使用寿命。
(2)本方案断电采用惰性非导电气体,当正负极之间任意一处导电液流被惰性气体断流后立即断电,由于惰性气体难以被电离的特性,气体中离子与电子数较少,降低电弧的发生率。
(3)本方案回路导管内金属挡板与回路导管外的磁力部之间具有磁性连接,磁力部带动金属挡板在回路导管内运动,金属挡板与回路导管内壁之间具有动密封,当金属挡板移动时,压迫金属挡板前侧的导电液,使导电液液面位置移动,导电液液面位置变化,使正负极之间被导电液连通,正负极之间无接触通断电。
(4)本方案回路导管中固设有呼吸膜,呼吸膜透气不透水,导电液液面变化时,迫使惰性气体移动,惰性气体可通过呼吸膜移动,当惰性气体从呼吸膜一侧转移至另一侧,导电液体浸没滞留槽时,正负极之间完全导通,此时金属挡板继续移动,导电液液面也无法变化,惰性气体始终被挤压在呼吸膜另一侧,无法回流,使正负极之间保持正常通路。
(5)本方案限位部与摆臂之间可拆卸连接,当摆臂带动磁铁并带动金属挡板移动,至惰性气体完全转移至呼吸膜另一侧,正负极之间保持通路时,限位部与摆臂之间连接,使金属挡板始终压迫导电液,使导电液始终具有挤压惰性气体的趋势,有效避免惰性气体受到导电液体重力挤压而回流,间接导致磁铁回位,造成正负极之间自动断路。
(6)本方案由于导电液会压迫惰性气体移动,整体装置可相对水平面任意角度摆放,有效避免气体密度小于液体密度,使气体始终位于上端,使正极与导电液隔离,造成无法通电的问题。
附图说明
图1为本申请的具体实施例一的立体剖视结构示意图,
图2为本申请的具体实施例一的磁力部的立体结构示意图,
图3为本申请的具体实施例一的正负极导通平面结构示意图,
图4为本申请的具体实施例二的正负极导通平面结构示意图。
图中标号说明:
回路导管1、正极2、负极3、惰性气体4、导电液5、金属挡板6、呼吸膜7、磁力部8、转动轴801、摆臂802、磁铁803、限位部9。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例,基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中,需要说明的是,术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”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申请和简化描述,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申请的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等,应做广义理解,例如“连接”,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,可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
具体实施例一:请参阅图1-3的一种减小电弧伤害的电性开关,它包括回路导管1、正极2、负极3、金属挡板6和磁力部8。
回路导管1材质为耐热塑料,有效避免因电弧放热导致管体内温度升高,破坏管体导致泄露,耐热塑料无法导电,有效保证正负极之间的断路。
回路导管1为圆环导管,便于制造,模具设计及加工方便,降低制作成本。
回路导管1内设有惰性气体4和导电液5。
惰性气体4为六氟化硫气体,六氟化硫是不易被电离的气体,体中离子与电子数较少,降低电弧的发生率,六氟化硫分子结构呈八面体排布,键合距离小、键合能高,因此其稳定性很高,是新一代超高压绝缘介质材料,是一种良好的气体绝缘体。
导电液5为饱和的氯化钠水溶液,溶液中离子浓度高,且原料易获取,成本较低。
导电液5可导通正极2与负极3产生电流。
正极2可拆卸于回路导管1右端,正极2与回路导管1内部连通。
正极2所在回路导管1内壁固设有滞留挡板,滞留挡板与正极2左端围合成滞留槽201,滞留槽201开口朝上,滞留槽201内储存有部分导电液5,滞留槽201内的部分导电液5覆盖满正极2左端,正极2始终与导电液5接触,正极2始终与惰性气体4隔离,正极2通断电时,电弧将作用于导电液5上,减小电弧危害。
负极3可拆卸于回路导管1左端,负极3与回路导管1内部连通。
金属挡板6位于回路导管1内,金属挡板6与回路导管1内壁滑动连接,金属挡板6与回路导管1内壁之间具有动密封。
回路导管1内固设有呼吸膜7,呼吸膜7为透气不透水膜,呼吸膜7位于正极2上侧,呼吸膜7将金属挡板6与正极2隔离,金属挡板6无法移动至滞留槽201处对滞留槽201造成破坏,呼吸膜7使导电液体5无法从呼吸膜7上侧转移至下侧,可作为金属挡板6的一个移动极限端。
呼吸膜7与金属挡板6贴合时,正极2所在回路导管1内充满惰性气体4,滞留槽201内始终滞留有导电液体5,此时正极2与负极3导电液体5断流,电路回路断路。
呼吸膜7与金属挡板6分离时,惰性气体4被压迫至呼吸膜7与金属挡板6之间,导电液体5浸没滞留槽201,此时正极2与负极3导电液体5流通,电路回路通路。
磁力部8包括转动轴801、摆臂802和磁铁803,转动轴801位于回路导管1内侧,摆臂802一端固连于转动轴801侧壁,摆臂802另一端与磁铁803固定连接,转动轴801与导管圆环同轴,转动轴801转动时,摆臂802带动磁铁803绕转动轴801轴心转动,磁铁803与金属挡板6之间具有磁性连接,磁铁803与金属挡板6同步运动,磁铁803吸引金属挡板6在回路导管1内绕导管轴心运动,金属挡板6移动时,压迫导电液5,使导电液5的液面位置发生变化,导电液5移动可压迫惰性气体4移动,使正极2与负极3之间导通状态发生改变。
回路导管1内侧外壁固设有限位部9,限位部9可限制摆臂802的摆动角度,有效避免金属挡板6对呼吸膜7的撞击,导致呼吸膜7的破损。
限位部9与摆臂802之间可拆卸连接,当磁铁803带动金属挡板6移动,至惰性气体4完全转移至呼吸膜7另一侧,导电液体5浸没滞留槽201,此时正极2与负极3导电液体5流通,电路回路通路,限位部9与摆臂802之间连接,使金属挡板6始终压迫导电液5,使导电液5始终具有挤压惰性气体4的趋势,有效避免惰性气体受到导电液体重力挤压而回流,间接导致磁铁803回位,造成正负极之间自动断路。
具体实施例二:与具体实施例一不同的是,请参阅图4的一种减小电弧伤害的电性开关,磁力部8包括转动轴801、多个摆臂802和多个磁铁803,转动轴801位于回路导管1内侧,摆臂802数量与磁铁803数量一致,多个摆臂802一端均固连于转动轴801侧壁,多个摆臂802呈周向分布,多个摆臂802另一端均与磁铁803固定连接,多个磁铁可保证导电液5的顺利移动,有效避免因其中一个金属挡板6密封性丧失而导致导电液5液面位移升降失效。
具体实施例三:与具体实施例一不同的是,呼吸膜7与金属挡板6之间始终保持间隙,有效避免磁铁803吸引金属挡板6移动时,因呼吸膜7与金属挡板6之间产生真空吸力,阻碍金属挡板6的移动。
工作原理:当正负极断路时,惰性气体4位于圆环状回路导管1右端,将滞留槽201中的导电液体5与回路导管1内的导电液5断开,转动摆臂802,磁铁803吸引金属挡板6移动,压迫导电液5逆时针移动,导电液5压迫惰性气体4向呼吸膜7另一侧过渡,因呼吸膜7只透气不透水,当导电液5液面移动至呼吸膜7处时,导电液5无法过渡至呼吸膜7另一侧,惰性气体4此时位于呼吸膜7与金属挡板6之间,无法下探至负极3形成断路,当回路导管1内的导电液体5浸没回路导管1内时,正极2与负极3之间被导电液5连通,形成通路,在回路导管1内导电液5开始接触回路导管1内的导电液5时,有电弧产生的可能,电弧作用于导电液5上,导电液5会汽化,当自然降温后,导电液5重新恢复液态,对导电液5损害不大,惰性气体4具有稳定的电性分子结构,可降低电弧的发生率。
限位部9与磁力部8卡接,当惰性气体4完全过渡至呼吸膜7另一侧时,金属挡板6下端至正极2间充满导电液5,而导电液5无法过渡至呼吸膜7另一侧,导电液5无法被压缩,金属挡板6无法再向下移动,此时将限位部9与磁力部8卡接,使导电液5始终处于被压缩状态,导电液5对呼吸膜7始终具有压迫趋势,使呼吸膜7另一侧的惰性气体4无法因惰性气体4上侧的导电液体重力压迫问题,穿过呼吸膜7上升至回路导管1的上端,将导电液体5与滞留槽201断开,有效避免电流回路断路。
当电流回路需要断路时,打开限位部9与磁力部8之间的卡接,转动磁力部8,惰性气体4回流至呼吸膜7下侧,惰性气体4将回路导管1内的导电液体5与滞留槽201内的导电液体5断流,使正极2与负极3之间断开连接,此时正极2处易发生电弧,电弧会击穿导电液5,导电液5会汽化,当自然降温后,导电液5重新恢复液态,对导电液5损害不大,惰性气体4具有稳定的电性分子结构,可降低电弧的发生率。
本申请提出了一种新的技术思路,将正负极之间导体设为液态,当电弧击穿液态导体后,导体汽化经过降温后仍恢复为液态,减小对导体本身的影响,延长开关及导体的使用寿命。
断电采用惰性非导电气体,当正负极之间任意一端完全接触惰性气体后立即断电,由于惰性气体4难以被电离的特性,气体中离子与电子数较少,降低电弧的发生率。
回路导管1内金属挡板6与回路导管1外的磁力部8之间具有磁性连接,磁力部8带动金属挡板6在回路导管1内运动,金属挡板6与回路导管1内壁之间具有动密封,当金属挡板6移动时,压迫金属挡板6前侧的导电液5,使导电液5液面位置移动,导电液5液面位置变化,使正负极之间被导电液5连通,正负极之间无接触通断电。
回路导管1中固设有呼吸膜7,呼吸膜7透气不透水,导电液5液面变化时,迫使惰性气体4移动,惰性气体4可通过呼吸膜7移动,当惰性气体4从呼吸膜7一侧完全转移至另一侧,导电液体5浸没滞留槽201时,正负极之间完全导通,此时金属挡板6继续移动,导电液5液面也无法变化,惰性气体4始终被挤压在呼吸膜7另一侧,无法回流,使正负极之间保持正常通路。
限位部9与摆臂802之间可拆卸连接,当摆臂802带动磁铁803并带动金属挡板6移动,至惰性气体4完全转移至呼吸膜7另一侧,正负极之间保持通路时,限位部9与摆臂802之间连接,使金属挡板6始终压迫导电液5,使导电液5始终具有挤压惰性气体4的趋势,有效避免惰性气体4受到导电液体5重力挤压而回流,间接导致磁铁803回位,造成正负极之间自动断路。
由于导电液5会压迫惰性气体4移动,整体装置可相对水平面任意角度摆放,有效避免气体密度小于液体密度,使气体始终位于上端,使正极2与导电液5隔离,造成无法通电的问题
以上所述,仅为本申请较佳的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,根据本申请的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本申请的保护范围内。
1.一种减小电弧伤害的电性开关,其特征在于:包括回路导管(1)、正极(2)、负极(3)、金属挡板(6)和磁力部(8),
回路导管(1)管体材质为非导电固体,
回路导管(1)内设有惰性气体(4)和导电液(5),
惰性气体(4)为不易被电离的气体,
导电液(5)可导通正极(2)与负极(3)产生电流,
正极(2)可拆卸于回路导管(1)右端,正极(2)与回路导管(1)内部连通,
正极(2)所在回路导管(1)内壁固设有滞留挡板,滞留挡板与正极(2)左端围合成滞留槽(201),滞留槽(201)开口朝上,滞留槽(201)内储存有部分导电液(5),
负极(3)可拆卸于回路导管(1)左端,负极(3)与回路导管(1)内部连通,
金属挡板(6)位于回路导管(1)内,金属挡板(6)与回路导管(1)内壁滑动连接,金属挡板(6)与回路导管(1)内壁之间具有动密封,
磁力部(8)位于回路导管(1)外侧,磁力部(8)与金属挡板(6)之间具有磁性连接,磁力部(8)与金属挡板(6)同步运动。
2.根据权利要求1所述的一种减小电弧伤害的电性开关,其特征在于:回路导管(1)为圆环导管。
3.根据权利要求1所述的一种减小电弧伤害的电性开关,其特征在于:回路导管(1)内固设有呼吸膜(7),呼吸膜(7)为透气不透水膜。
4.根据权利要求1所述的一种减小电弧伤害的电性开关,其特征在于:磁力部(8)包括转动轴(801)、摆臂(802)和磁铁(803),转动轴(801)位于回路导管(1)内侧,摆臂(802)一端固连于转动轴(801)侧壁,摆臂(802)另一端与磁铁(803)固定连接。
5.根据权利要求3所述的一种减小电弧伤害的电性开关,其特征在于:回路导管(1)内侧固设有限位部(9),限位部(9)可限制摆臂(802)的摆动角度。
6.根据权利要求4所述的一种减小电弧伤害的电性开关,其特征在于:限位部(9)与摆臂(802)之间可拆卸连接。
7.根据权利要求1所述的一种减小电弧伤害的电性开关,其特征在于:导电液(5)为饱和的氯化钠水溶液。
8.根据权利要求1所述的一种减小电弧伤害的电性开关,其特征在于:惰性气体(4)为六氟化硫气体。
9.根据权利要求1所述的一种减小电弧伤害的电性开关,其特征在于:回路导管(1)材质为耐热塑料。
10.根据权利要求1所述的一种减小电弧伤害的电性开关,其特征在于:磁力部(8)包括转动轴(801)、多个摆臂(802)和多个磁铁(803),转动轴(801)位于回路导管(1)内侧,摆臂(802)数量与磁铁(803)数量一致,多个摆臂(802)一端均固连于转动轴(801)侧壁,多个摆臂(802)呈周向分布,多个摆臂(802)另一端均与磁铁(803)固定连接。
技术总结