CN120108971B 一种gis断路器喷口结构 （江苏沃能电气科技有限公司）

(19)国家知识产权局(12)发明专利惠政西路2889号专利权人江苏沃能高压电气有限公司公司16009本发明涉及气体绝缘开关设备技术领域中流通道，所述导流通道的一端与所述出气段连喉部处的气体通过导流通道导出。该GIS断路器一方面能够减少混合气体中的杂质对静弧触头c21.一种GIS断路器喷口结构，包括一端为进气段(101)、另一端为出气段(103)的喷管(100),所述喷管(100)内设有比进气段(101)和出气段(103)窄的喉部(102),所述喉部(102)为凸设在喷管(100)内壁上的环形的缩颈台阶，其特征在于：所述缩颈台阶内部设有圆周均布的多个导流通道，所述导流通道的一端与所述出气段(103)连通，另一端连通在缩颈台阶内壁面，用于将位于喉部(102)处的气体通过导流通道导出。2.根据权利要求1所述的GIS断路器喷口结构，其特征在于：所述导流通道连接缩颈台阶的一端具有多个进气口，多个所述进气口均处于缩颈台阶的内壁面上，并沿喷管(100)的轴向分布。3.根据权利要求2所述的GIS断路器喷口结构，其特征在于：多个所述进气口的内径均小于导流通道的内径。4.根据权利要求3所述的GIS断路器喷口结构，其特征在于：所述导流通道包括设置在喷管(100)内外壁之间的泄流通道(110),所述泄流通道(110)的一端延伸至出气段(103)内、另一端延伸至喉部(102)处并连通有多个设置在缩颈台阶内的吸气通道(120),所述吸气通道(120)的一端贯穿缩颈台阶的内壁面。5.根据权利要求4所述的GIS断路器喷口结构，其特征在于：多个所述吸气通道(120)沿喷管(100)的轴向分布，且吸气通道(120)的内径小于泄流通道(110)的内径。6.根据权利要求4所述的GIS断路器喷口结构，其特征在于：所述泄流通道(110)的一端连通有泄流口(111),所述泄流口(111)的一端贯穿缩颈台阶的侧壁，以与进气段(101)连所述泄流口(111)的内径小于泄流通道(110)的内径。7.根据权利要求4所述的GIS断路器喷口结构，其特征在于：所述喷管(100)的内外壁之间设置有回流通道(130).所述回流通道(130)的一端与出气段(103)连通.且连通处位于泄流通道(110)的排气路径上；所述回流通道(130)的另一端连通在喉部(102)和出气段(103)之间的连接处。8.根据权利要求7所述的GIS断路器喷口结构，其特征在于：所述回流通道(130)的进气端和泄流通道(110)的排气端处于同一轴线上。9.根据权利要求4所述的GIS断路器喷口结构，其特征在于：所述喉部(102)的内壁设置有用于引导气体进行旋转运动的导流槽(104),以使混合气体中的杂质在离心力的作用下进入至吸气通道(120)内。10.根据权利要求9所述的GIS断路器喷口结构，其特征在于：所述导流槽(104)为螺旋状结构。3技术领域[0001]本发明涉及气体绝缘开关设备技术领域中的喷口结构，具体地说，涉及一种GIS断路器喷口结构。背景技术[0002]气体绝缘开关设备(简称GIS)由断路器、隔离开关、接地开关、电流互感器、避雷器、母线、连接件和出线终端等组成，这些设备或部件全部封闭在金属接地的外壳中，在其内部充有一定压力的SF6绝缘气体，故也称SF6全封闭组合电器。[0003]目前，高压断路器主要的灭弧方式为六氟化硫气体吹弧的方式，随着高压断路器的动、静端分合闸动作，在动弧触头和静弧触头之间会产生高压电弧，而这部分高压电弧将处于动端装配的喷嘴中，也就是处于喷口中，此时将通过动端向喷口中喷放的高压气体来进行吹气灭弧。但在吹气灭弧的同时，静弧触头和喷嘴会在轴向上相对的相向运动，尤其在静弧触头通过喷嘴的喉部时，会面临着如下问题：[0004]一、当静弧触头的外径等于或者接近喷嘴喉部的内径时，静弧触头与喷嘴喉部之[0005]二、当静弧触头的外径小于喷嘴喉部的内径时，静弧触头和喷嘴喉部之间虽然产生了供气体通过的缝隙，但是吹气灭弧中产生的金属粉末和电离分解物等杂质容易卡在缝隙内，以致喷嘴喉部内出现气流不畅的现象，影响正常的吹气灭弧效率，也致使高压断路器的通流能力降低。发明内容[0006]本发明的目的在于提供一种GIS断路器喷口结构，其通过对喉部内的气体进行分流引导，利用分流来提高气体的流动性，从而解决上述背景技术中提出的问题，即静弧触头处于喷嘴的喉部内，导致气体难以通过喉部排出的问题。[0007]为实现上述目的，该喷口结构包括一端为进气段、另一端为出气段的喷管，所述喷管内设有比进气段和出气段窄的喉部，所述喉部为凸设在喷管内壁上的环形的缩颈台阶，所述缩颈台阶内部设有圆周均布的多个导流通道，所述导流通道的一端与所述出气段连通，另一端连通在缩颈台阶内壁面，用于将位于喉部处的气体通过导流通道导出。[0008]所述导流通道连接缩颈台阶的一端具有多个进气口，多个所述进气口均处于缩颈台阶的内壁面上，并沿喷管的轴向分布。多个所述进气口的内径均小于导流通道的内径。[0009]上述技术方案中，导流通道来将喉部与出气段连通，这样一来，当喉部与静弧触头之间的缝隙出现堵塞现象时，导流通道通过对喉部内的气体进行分流，并在分流过程中，一部分气体对杂质进行正面吹动，另一部分气体对杂质进行背面吸动，提高杂质脱离缝隙的效率。[0010]在此基础上，所述导流通道包括设置在喷管内外壁之间的泄流通道，所述泄流通道的一端延伸至出气段内、另一端延伸至喉部处并连通有多个设置在缩颈台阶内的吸气通4道，所述吸气通道的一端贯穿缩颈台阶的内壁面。多个所述吸气通道沿喷管的轴向分布，且吸气通道的内径小于泄流通道的内径。当位于前方的吸气通道被打开时，气体通过前方的吸气通道进入到吸气通道内，以使其余的吸气通道内产生负压，这样即可实现上述中提到的对杂质进行背面吸动。[0011]在另一个技术方案中，所述喷管的内外壁之间设置有回流通道，所述回流通道的一端与出气段连通，且连通处位于泄流通道的排气路径上；所述回流通道的另一端连通在喉部和出气段之间的连接处。[0012]此技术方案，回流通道利用喉部和出气段之间存在负压来将通过泄流通道排出的气体进行吸入，并配合杂质流动过程中的惯性来对杂质进行过滤。这样，不但实现了泄流通道内气体的回流利用，还在回流过程中对杂质进行过滤。[0013]在另一个技术方案中，所述喉部的内壁设置有用于引导气体进行旋转运动的导流槽，以使混合气体中的杂质在离心力的作用下进入至吸气通道内。所述导流槽为螺旋状结[0014]此技术方案，螺旋状结构的导流槽能够在气体通过时改变气体的运动状态，使气体旋转产生离心力，从而通过离心力将杂质引导至靠近吸气通道处，使杂质直接通过吸气通道和泄流通道排出。[0016]1、该GIS断路器喷口结构中，通过设置的吸气通道和泄流通道来对喉部处的部分气体进行分流，相比于现有技术中直接通过缝隙排出气体的方式，吸气通道的分流一方面能够减少混合气体中的杂质对静弧触头外周面的刮擦，另一方面能在缝隙堵塞时提高气体的流动效率以及起到加快杂质脱离缝隙的作用。[0017]2、该GIS断路器喷口结构中，泄流通道将一部分混合气体直接引导至出气段处，并且不与静弧触头接触，然后通过回流通道将从泄流通道排出的气体再次引导回流，并且在回流过程中会混合气体中的杂质进行过滤，使回流的气体的杂质降低，从而减少杂质撞击静弧触头造成的损伤。[0018]3、该GIS断路器喷口结构中，通过导流槽与吸气通道的配合，使混合气体在经过喉部时产生旋转运动，迫使混合气体中的杂质在离心力的作用下被用至吸气通道内，然后直接通过泄流通道排出，减少了杂质与静弧触头的接触，也就降低了杂质对静弧触头外周面造成的损伤。附图说明[0019]图1为本发明的整体结构示意图；[0020]图2为本发明的吸气通道内的气流状态示意图一；[0021]图3为本发明的图2的A处结构放大示意图；[0022]图4为本发明的吸气通道内的气流状态示意图二；[0023]图5为本发明的泄流口的结构示意图；[0024]图6为本发明的回流通道的结构示意图一；[0025]图7为本发明的回流通道的结构示意图二；[0026]图8为本发明的导流槽的结构示意图。3/5页3/5页5[0027]图中各个标号意义为：具体实施方式[0029]下面将结合本发明中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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[0030]上述中提到的金属粉末和电离分解物等杂质是在如下过程中产生的。当静弧触头200还处于喷嘴的进气段101的状态下时，从动触头内喷出的灭弧气体会将动弧触头和静弧触头200之间的高压电弧吹灭，同时会从动弧触头和静弧触头200上吹下一些金属粉末和电离分解物，这些物质混合在灭弧气体中而形成混合气体，该混合气体在从开阔的进气段101进入喉部102时将加压，而夹杂在混合气体中的固体杂质会在喉部102的内壁面和静弧触头200的外周面之间的缝隙形成堵塞。[0031]针对静弧触头200处于喷嘴的喉部102内，导致气体难以通过喉部102排出的问题，本发明提供了一种GIS断路器喷口结构，如图1所示，喷口结构主要由管套状的喷管100组成，以图1中的喷管100的状态为准，喷管100的左端为进气段101、右端为出气段103,并在喷管100内设有比进气段101和出气段103窄的喉部102,进气段101和出气段103均为一端细、另一端粗的喇叭状，并且，进气段101和出气段103细端均与喉部102连接。喉部102为凸设在喷管100内壁上的环形的缩颈台阶，缩颈台阶内部设有圆周均布的多个导流通道，导流通道的一端与出气段103连通，另一端连通在缩颈台阶内壁面，导流通道连接缩颈台阶的一端具有多个进气口，多个进气口均处于缩颈台阶的内壁面上，并沿喷管100的轴向分布，多个进气口的内径小于导流通道的内径，用于将位于喉部102处的气体通过导流通道导出。[0032]实施例1,如图1所示，导流通道包括设置在喷管100内外壁之间的泄流通道110,泄流通道110的左端延伸至出气段103内、右端延伸至喉部102处并连通有多个设置在缩颈台阶内的吸气通道120,吸气通道120的一端贯穿缩颈台阶的内壁面，多个吸气通道120沿喷管100的轴向分布，且吸气通道120的内径小于泄流通道110的内径。[0033]接下来，将通过不同直径的静弧触头200来对本发明的喷口结构的原理进行详述。[0034]一、当静弧触头200的直径小于喉部102的内径时，如图2和图3所示，静弧触头200的外周面与喉部102的内壁面之间会产生缝隙，当含有金属粉末和电离分解物等杂质混合气体通过该缝隙时，部分杂质可能卡在缝隙内，从而影响气体的通过。为方便理解，图3中的两个填充有黑色的方形区域为杂质所处的部位。由于杂质的阻挡，使得大部分气体只能通过第一个吸气通道120(靠近进气段101处的吸气通道120)流入到泄流通道110内。此时，进入到吸气通道120内的气体受到吸气通道120内径的限制，使得气体流速急剧增加，又由于泄流通道110的空间变大，因此第一个吸气通道120内的气体排出到泄流通道110内时形成高速射流，这种高速射流具有卷吸作用，能够持续不断地将泄流通道110内的空气吸走，而其余两个吸气通道120则处于高速射流的作用范围内，因此其余两个吸气通道120内部也会产生负压。此时可以发现，区域a处于正压区域，气体对杂质进行吹动，而区域b处于负压区6域，气体对杂质进行吸动，从而在正压和负压的共同作用下驱动杂质脱离缝隙。[0035]当杂质没有将缝隙阻挡时，一部分气体通过缝隙流入到出气段103处，另一部分气体通过吸气通道120和泄流通道110流入到出气段103处，这里，吸气通道120和泄流通道110起到分流的作用，这样也可以加快气体的通过性。[0036]二、当静弧触头200的直径等于喉部102的内径时，如图4所示，喷管100和静弧触头200在相对移动的过程中，静弧触头200逐渐脱离喉部102,此时沿轴向分布的多个吸气通道120会被逐个打开，这样一来，进气段101内的气体便可通过被打开的吸气通道120流入到泄流通道110内，然后通过泄流通道110流入出气段103处，最后排出。[0037]实施例2,在本实施例中，将泄流通道110的一端与进气段101进行直接连通，通过该设计，可在静弧触头200处于喉部102内时，进一步对缝隙内的混合气体进行引导，减少混合气体中的杂质对静弧触头200外周面的刮擦。[0038]具体来说，如图5所示，泄流通道110的左端连通有泄流口111,泄流口111的内径小于泄流通道110的内径。并且泄流口111的一端贯穿缩颈台阶的侧壁，从而与进气段101连通。[0039]这样一来，进气段101处的高压气体可以直接通过泄流口111排出，由于泄流口111的内径较小，因此气体在从泄流口111流入到泄流通道110内时，会在泄流通道110和泄流口111连通的周围产生吸力，因此吸气通道120内也就会产生吸力。同时，缝隙内的气体本身就处于高压状态，这样就进一步的提高了缝隙内的气体进入到泄流通道110内的流量。[0040]也就是说，通过设置的吸气通道120和泄流通道110来对喉部102处的部分气体进行分流，相比于现有技术中直接通过缝隙排出气体的方式，吸气通道120的分流一方面能够减少混合气体中的杂质对静弧触头200外周面的刮擦，另一方面能在缝隙堵塞时提高气体的流动效率以及起到加快杂质脱离缝隙的作用。[0041]实施例3,本实施例在喷管100的内外壁之间设置了一个回流通道130,如图6所示，回流通道130的左端与出气段103连通，且连通处位于泄流通道110的排气路径上，回流通道130的右端连通在喉部102和出气段103之间的连接处。[0042]实施时，如图7所示，回流通道130的左端比泄流通道110的左端更靠近喷管100的左端，同时.将回流通道130的左端和泄流通道110的左端设置在同一轴线上.以实现回流通道130左端处于泄流通道110的排气路径上。而回流通道130的右端则只需要贯穿喷管100内壁即可，且贯穿的部位处于喉部102和出气段103之间的连接处。[0043]这样一来，如图6所示，图中黑色虚线箭头表示混合气体的流动状态，白色虚线箭头表示干净气体(不存在杂质的气体)的流动状态。混合气体从进气段101向喉部102处(即区域d)流动时为压缩状态，当混合气体通过喉部102排出时，由于喉部102内径的限制，气体会在喉部102内形成高速射流，当混合气体通过喉部102喷出时，会在喉部102与出气段103的连接处(即区域e)产生卷吸作用，从而迫使回流通道130的右端(即区域c)产生负压，此时回流通道130内产生吸力，由于回流通道130的左端位于泄流通道110的排气路径上，因此回流通道130会将部分从泄流通道110内排出的气体吸入。在此过程中，由于混合气体从泄流通道110排出后，杂质的惯性力大于气体的惯性力，因此杂质在经过区域c使通过自身的惯性力克服回流通道130的吸力，也就是说回流通道130难以将杂质吸入，这样一来，回流通道130只会吸入气体以及少部分杂质，吸入的气体通过回流通道130的右端排出，并跟随喉部7102内流动的气体向静弧触头20