[发明专利]一种功能梯度型灭弧喷口及其制备方法

说明书

本发明涉及一种功能梯度型灭弧喷口及其制备方法，属于高压断路器技术领域。本发明的功能梯度型灭弧喷口，包括沿轴向依次设置的第一功能层、第二功能层、第三功能层，所述第二功能层由聚四氟乙烯和无机填料组成；第一功能层和第三功能层中的至少一个功能层为聚四氟乙烯。本发明的功能梯度型灭弧喷口，采用三种功能层，可以实现灭弧喷口不同部位的不同功能，使灭弧喷口每个部位的性能最优化，以达到同时兼顾耐烧蚀性、机械韧性、产气性能均较优，确保断路器开断、运动、烧蚀等各项性能良好，同时满足高压开关断路器安装和开断的使用要求。

技术领域

本发明涉及一种功能梯度型灭弧喷口及其制备方法，属于高压断路器技术领域。

背景技术

灭弧喷口，主要应用于高压开关断路器的灭弧室中，在断路器开合过程中承担吹灭电弧的作用，要求该灭弧喷口具备耐烧蚀、产气、机械韧性等功能。现有技术中的灭弧喷口的结构如图1所示，包括第一区1、第二区2、第三区3，其中第一区可以为安装区、产气区，要求为机械性能高或产气性能好的材料。第二区为耐烧蚀区，要求为耐烧蚀材料。

灭弧喷口是SF₆断路器灭弧室中的重要零件之一。在断路器开断故障电流的过程中，与动触头仪器作高速运动的喷口，承受着4×10³K以上高温电弧的烧蚀及压气缸中被压缩气体的反力作用；是高速度、高压力SF₆气体的通道管壁。这就要求灭弧喷口两端安装部位对拉伸韧性要求较高、中间部位对耐烧蚀性能要求较高。

目前国内外高压开关设备使用的灭弧喷口各部位为同一配方体系，无法兼顾各项使用要求。在保证耐烧蚀性能的同时，无法保证机械韧性或产气性能；或者满足机械韧性时，又无法满足耐烧蚀性能；导致耐烧蚀性能、拉伸强度和韧性方面无法兼顾。如何使一件灭弧喷口可同时满足断路器开断时对灭弧喷口的各项性能要求，成为需要解决的问题。

申请公布号为CN 105470019A的中国发明专利公开了一种高压断路器灭弧喷口致密化烧结方法以及高压断路器灭弧喷口，该专利公开的高压断路器灭弧喷口毛坯由如下质量百分比的组分制成：氧化铝3％～20％，氮化硼3～20％，二硫化钼0.1％～1％，余量为聚四氟乙烯。该专利公开的高压断路器灭弧喷口致密化烧结方法，包括以下步骤：1)将高压断路器灭弧喷口毛坯升温至300～330℃，保温8h～12h；2)升温至350～370℃，保温5～8h；3)降温至300℃～330℃保温8h～12h，冷却即得；步骤1)～3)均在真空条件下进行。该专利公开的高压断路器灭弧喷口力学性能优异，但是其各部位均为同一配方体系，无法兼顾各项使用要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种同时兼顾机械性能与耐烧蚀性能的功能梯度型灭弧喷口。

本发明的第二个目的在于提供一种功能梯度型灭弧喷口的制备方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种功能梯度型灭弧喷口，所述灭弧喷口包括沿轴向依次设置的第一功能层、第二功能层、第三功能层，所述第二功能层由聚四氟乙烯和无机填料组成；第一功能层和第三功能层中的至少一个功能层为聚四氟乙烯。

所述无机填料为氮化硼、二硫化钼、氧化铝中的任意一种。

所述第二功能层中聚四氟乙烯与无机填料的质量比为90～99.7：0.3～10。进一步优选为95～99.7：0.3～5。

本发明的功能梯度型灭弧喷口，按照灭弧喷口在断路器灭弧室内的使用功能要求，包括第一功能层、第二功能层、第三功能层三段，第二功能层由聚四氟乙烯和无机填料组成，满足灭弧喷口中间部位的耐烧蚀或促进烧蚀性能。

在高压开关设备上，灭弧喷口的作用是吸收开关开断瞬间产生的高温电弧，实现成功开断。在开断前，需要在喷口内部空腔内积聚一定的气体，便于在开断时实现快速吹拂，熄灭电弧。而聚四氟乙烯在烧蚀过程中会产生气体，因此需要先促进聚四氟乙烯烧蚀。