專利名稱：用于高壓斷路器的操作機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于高壓斷路器的操作機構(gòu)，該操作機構(gòu)在電動機和操作機構(gòu)的觸發(fā)軸之間具有一自由輪型耦合裝置，所述耦合裝置包括沿著副軸同軸安裝的第一和第二摩擦件，所述副軸被旋轉(zhuǎn)地安裝，以便當(dāng)作用在該裝置上的彈簧加載機構(gòu)松馳時，所述副軸在預(yù)定方向上旋轉(zhuǎn)，所述第二摩擦件可以低于副軸旋轉(zhuǎn)速度的速度在所述預(yù)定方向上圍繞所述副軸空轉(zhuǎn)，所述第二摩擦件還可以在所述預(yù)定方向上由電動機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，并且強制為與第一摩擦件一起旋轉(zhuǎn)，以使所述彈簧加載機構(gòu)準(zhǔn)備再彈回(recock)。
在此操作機構(gòu)中，觸發(fā)軸通過一封閉彈簧移動，并且它通過凸輪移動作為主軸的該軸。這樣，在打開彈簧拉伸的同時，斷路器閉合。
在工作時，在彈簧松弛之后，當(dāng)被電動機驅(qū)動以及被彈簧加載機構(gòu)驅(qū)動時，通過電動機和觸發(fā)軸在預(yù)定方向上旋轉(zhuǎn)，彈簧加載系統(tǒng)準(zhǔn)備再彈回。自由輪型耦合裝置被設(shè)計成這樣，即彈簧加載機構(gòu)的松弛并且由此旋轉(zhuǎn)觸發(fā)軸不會旋轉(zhuǎn)電動機，這將減緩觸發(fā)軸的速度，并且由此降低操作機構(gòu)的效應(yīng)。
背景技術(shù)：
在公知的操作機構(gòu)中，耦合裝置一般配有傳統(tǒng)的自由輪，例如美國專利申請US 4,762,971中所描述的。在該專利申請中，兩個摩擦件是由兩個其間有球的同軸環(huán)形成的。更具體地說，第一摩擦件是一個以固定方式安裝在軸上的小直徑環(huán)，第二摩擦件是一個環(huán)繞第一環(huán)的較大直徑的環(huán)，其與傳統(tǒng)球軸承的總體結(jié)構(gòu)相同。每一球都為橢圓形，并且由一彈簧保持在某一個角位置，以使其持續(xù)地與兩個摩擦件鄰接。根據(jù)由環(huán)形成的摩擦件的相對旋轉(zhuǎn)方向，球趨向于被支撐在兩環(huán)之間以將裝置耦合，或者是使得環(huán)滑動，以使裝置去耦。
使用這種結(jié)構(gòu)，操作結(jié)構(gòu)的日常維護對于其適當(dāng)?shù)毓ぷ魇欠浅１匾?。該裝置的適當(dāng)工作在很大程度上取決于潤滑作用潤滑不夠能夠?qū)е履p和裝置粘合，其將延緩斷路器的閉合操作，但是過潤滑則會減小通過裝置傳送的轉(zhuǎn)矩，這將防礙電動機充分地拉伸閉合彈簧。此外，球以及其軌道所承受的高壓力使得使用具有高質(zhì)量以及高精度制造的元件是非常重要的，但是這將導(dǎo)致費用的提高。那些元件對于過負(fù)荷，甚至是短時間的過負(fù)荷都是非常敏感的。
發(fā)明概述本發(fā)明的一個目的是，通過提供不需要對電動機和觸發(fā)軸之間進行維護的自由輪型耦合裝置而改進現(xiàn)有的操作機構(gòu)。
為此目的，本發(fā)明提供一種如權(quán)利要求1所限定的用于高壓斷路器的操作機構(gòu)。


以下將參照以非限制性的方式示出本發(fā)明一個實施例的附圖，對本發(fā)明進行詳細(xì)的描述。
圖1是本發(fā)明的自由輪型耦合裝置的一個實施例的截面圖；圖2是本發(fā)明的自由輪型耦合裝置的另一個實施例的截面圖。
具體實施例方式
在圖1所示的實施例中，自由輪型耦合裝置A包括軸1，它被安裝成通過兩個球軸承3和4在彈簧加載操作機構(gòu)框架2上旋轉(zhuǎn)。軸1的一個端設(shè)置有一輪齒1′，該輪齒被限制為與一操作機構(gòu)觸發(fā)軸(未示出)一起運動。第一和第二摩擦件5和6安裝在軸1上，以使其同軸地圍繞軸1，同時沿著所述軸彼此鄰接。第二摩擦件6被強制為與電動機(未示出)一起運動，用以靠通過耦合裝置A旋轉(zhuǎn)觸發(fā)軸而操作機構(gòu)準(zhǔn)備再翹起。更具體地說，第一摩擦件5擰緊在形成在軸1上的螺紋F上，并且第二摩擦件6安裝在第一摩擦件和軸上的軸向鄰接部之間，同時相對于軸可自由轉(zhuǎn)動。在圖中所示實施例中，兩個摩擦件5和6基本上在接觸表面5′和6′處彼此鄰接，在該實施例中，接觸表面5′和6′具有互補的圓錐形形狀。軸向鄰接部包括環(huán)繞軸1的球軸承鄰接部7且與設(shè)置在所述軸上的肩部8鄰接。球軸承鄰接部7用于減小第二摩擦件6與軸1之間的摩擦，以當(dāng)裝置處于去耦狀態(tài)(或“空轉(zhuǎn)”狀態(tài))時，減小裝置的抵抗轉(zhuǎn)矩。從現(xiàn)有技術(shù)可知，此鄰接部包括兩個直徑基本相同、環(huán)繞軸1并且被球7b沿著該鄰接部分隔開的環(huán)7a，7c。例如，環(huán)7c可以壓配合在軸上，另一個環(huán)7a可以繞軸自由轉(zhuǎn)動，即使對其施加一個較大的軸向力。在圖示實施例中，所示的球軸承鄰接部7也可以是一個壓配合在軸上的、由具有較低摩擦系數(shù)的材料制成的環(huán)，以使得盡管鄰接部7在環(huán)上施加了軸向接觸壓力，第二摩擦件6仍能自由地繞軸旋轉(zhuǎn)。
在本發(fā)明中，將這兩個摩擦件5和6與軸1的聯(lián)接形成自由輪型耦合裝置根據(jù)其是被所述第二摩擦件旋轉(zhuǎn)以便耦合至軸，或是當(dāng)所述第二摩擦件具有相對于軸的抵抗轉(zhuǎn)矩時與軸去耦，通過沿著軸被擰緊或是被松開，第一摩擦件沿著軸1運動通過一較短的行程。
從裝置的去耦狀態(tài)開始，當(dāng)?shù)诙Σ良?在由圖中D所示的預(yù)定方向上旋轉(zhuǎn)時，它靠摩擦作用旋轉(zhuǎn)第一摩擦件5。這時第一摩擦件5沿著軸被擰緊，以便在處于和軸向鄰接部鄰接的第二摩擦件6上施加軸向壓力。從而第二摩擦件防止第一摩擦件5運動，由此增加接觸壓力以及兩個摩擦件之間的摩擦，這樣在某一時刻，所述摩擦件被強制一起旋轉(zhuǎn)。在這種情況下，第二摩擦件通過第一摩擦件使軸1旋轉(zhuǎn)，這對應(yīng)于裝置處于耦合狀態(tài)。
當(dāng)裝置處于耦合狀態(tài)時，第二摩擦件6通過被一驅(qū)動件(未示出)旋轉(zhuǎn)而在軸1上施加驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，由此，軸在預(yù)定方向D上被第二摩擦件旋轉(zhuǎn)。從此狀態(tài)開始，如果第二摩擦件6停止施加驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，并且施加抵抗軸旋轉(zhuǎn)的抵抗轉(zhuǎn)矩，則通過摩擦使所述第二摩擦件趨向于沿著軸松開第一摩擦件5。這使得第二摩擦件軸向地與第一摩擦件分開一些距離，由此減小兩個摩擦件之間的接觸壓力，這樣它們不再被強制為一起旋轉(zhuǎn)。這對應(yīng)于裝置處于去耦狀態(tài)，在該狀態(tài)中第二摩擦件圍繞軸1空轉(zhuǎn)。
更具體地說，裝置被構(gòu)成為使得第一摩擦件5沿著軸1的行程盡可能地短，以使得第一摩擦件5持續(xù)地基本上保持與第二摩擦件6相鄰接。這樣，通過兩個摩擦件之間的少量摩擦轉(zhuǎn)矩的持續(xù)出現(xiàn)，促進了耦合狀態(tài)和去耦狀態(tài)。當(dāng)處于去耦狀態(tài)時，裝置使得第二摩擦件以比軸的旋轉(zhuǎn)速度低的旋轉(zhuǎn)速度在所述預(yù)定方向D上圍繞所述軸自由轉(zhuǎn)動。
與現(xiàn)有的自由輪機構(gòu)，例如球軸承自由輪不同，由于耦合作用是由期望具有高摩擦系數(shù)的摩擦件執(zhí)行的，因此潤滑不是必需的。有利的是，第一和第二摩擦件具有由適于具有足夠高的摩擦系數(shù)的材料制成的接觸表面5′和6′。如現(xiàn)有技術(shù)所知的那樣，所選擇的材料對可以是，例如鋼對鋼或鋼對塑料。
例如，這兩個摩擦件的接觸表面5′和6′可以被選擇成垂直延伸至軸的盤，如在離合器中那樣，或它們也可以具有其它形狀。在圖中所示的實施例中，摩擦表面5’和6’具有互補的錐形表面，這使得可以根據(jù)兩個摩擦表面5’和6’的摩擦系數(shù)調(diào)節(jié)錐形錐度的值。更具體地說，對于任何給定的摩擦系數(shù)，更陡的錐度更能夠促進由本發(fā)明的裝置傳遞的高轉(zhuǎn)矩。
如圖1所示，摩擦件5具有一為凸起的錐形的整體形狀，帶有一螺紋中心孔，該中心孔被擰在軸上的螺紋F上。第二摩擦件6具有一形成接觸表面6’的中心錐形孔。由互補的錐形接觸表面5′和6′產(chǎn)生的附加的好處是，組件構(gòu)造為第二摩擦件基本上圍繞第一摩擦件。這樣，通過第一摩擦件，第二摩擦件定心在軸上，從而使得不必提供一個球軸承或是定心裝置，由此顯著地降低了本發(fā)明操作機構(gòu)的成本。更具體地說，當(dāng)裝置A被耦合時，第二摩擦件6被壓在第一摩擦件5的錐形表面5′和軸向鄰接部7之間，使其相對于軸1精確地定心。當(dāng)裝置去耦時，第一摩擦件5與軸向鄰接部7分開一些距離，這使得第二摩擦件6以少量軸向工作間隙保持在軸向鄰接部7和錐形表面5’之間。在該情形下，借助于所述少量軸向工作間隙，通過在錐形表面5’上滑動，第二摩擦件6可自由旋轉(zhuǎn)。第一摩擦件的外周表面可以有利地設(shè)置有外圍槽5”，該外圍槽5”用于吸收由兩個摩擦件5和6的接觸表面5′和6′一起摩擦而生成的任何粉塵。
在本發(fā)明中，擰在軸1上的第一摩擦件5具有由軸1上的另一軸向鄰接部9限制的軸向行程，使得當(dāng)裝置處于去耦狀態(tài)時，可以減小摩擦件5沿著軸的行程。有利的是，在第一摩擦件5和所述另一鄰接部9之間安裝有螺旋簧10，使得即使在去耦時也可以保持第一摩擦件5和第二摩擦件6總是基本上處于彼此鄰接。由此，第二摩擦件的軸向工作間隙被盡可能減小，這樣裝置就能夠很快地再耦合，由此提高了裝置的工作可靠性。更具體地說，在圖示實施例中，另一個軸向鄰接部9由圍繞軸1的外圍槽安裝的彈簧夾構(gòu)成，該彈簧10被安裝在包圍軸1的兩個襯套11上，同時放置在第一摩擦件5和彈簧夾之間。
為了進一步提高操作的可靠性，螺紋F形成有一個很大的螺距。有利的是，螺紋F的螺距足夠大，以致于能夠形成一個可反轉(zhuǎn)的螺旋狀耦合，使得彈簧可以持續(xù)地壓第一摩擦件使之第二摩擦件基本上鄰接。螺距的值可以選擇成接近螺紋處的軸1的直徑的值，可選擇性地得帶有多個起點。更具體地說，試驗表明，利用每圈20毫米螺距的具有四個起點的螺紋F，則裝置在最佳條件下耦合。
在圖1所示實施例中，第二摩擦件6設(shè)置有一組外圍的齒12，通過該齒與驅(qū)動軸輪齒(未示出)嚙合，這樣使得所述第二摩擦件被強制為直接與電動機一起運動。在該例子中，通過安裝在軸1的端部的輪齒1′，耦合裝置A被強制與觸發(fā)軸(未示出)一起運動。第一摩擦件5還可以設(shè)置有被強制與觸發(fā)軸一起運動的一組外圍齒，以便像圖1所示實施例中的輪齒1′那樣直接作用。
在圖2中，自由輪型耦合裝置包括設(shè)置在兩個摩擦件5和6的接觸表面5’和6’之間的錐形環(huán)13。該錐形環(huán)13由具有良好的用于吸收發(fā)生在圖中由方框M表示的電動機軸和由AC表示的觸發(fā)軸之間的耦合裝置內(nèi)的機械振動的材料制成，如用玻璃纖維增強的聚酰胺。由此，相對于其中兩個摩擦件的互補錐形接觸表面5’和6’彼此直接接觸的圖1所示的操作裝置，該錐形環(huán)13有助于減少耦合裝置的工作噪音。如圖2所示，與摩擦件5的錐形摩擦表面5′(具有或不具有外圍槽5″)相接觸的錐形環(huán)13的內(nèi)表面和與摩擦件6的錐形摩擦表面6′相接觸的錐形環(huán)13的外表面被傾斜，這樣通過由摩擦件5和6施加的軸向力的作用，錐形環(huán)13被保持在兩個錐形表面5’和6’之間。
權(quán)利要求
1.一種用于高壓斷路器的操作機構(gòu)，包括位于操作機構(gòu)的觸發(fā)軸(AC)和電動機(M)之間的自由輪型耦合裝置(A)，該耦合裝置包括與觸發(fā)軸運動連接的第一摩擦件(5)和與電動機運動連接的第二摩擦件(6)，所述摩擦件同軸地安裝在副軸(1)上，使得當(dāng)作用在裝置上的彈簧加載機構(gòu)松弛時，當(dāng)所述副軸在預(yù)定方向(D)上旋轉(zhuǎn)時，第二摩擦件(6)可以以低于副軸(1)的旋轉(zhuǎn)速度的旋轉(zhuǎn)速度在所述預(yù)定方向(D)上圍繞所述副軸(1)空轉(zhuǎn)，也使得所述第二摩擦件(6)也可以在所述預(yù)定方向上由電動機旋轉(zhuǎn)，并且被強制為與第一摩擦件(5)一起旋轉(zhuǎn)，以使所述彈簧加載機構(gòu)準(zhǔn)備再彈回，其特征在于，所述第一摩擦件(5)具有錐形的外表面(5’)，并且包括擰在所述副軸(1)上的中心孔，所述第二摩擦件(6)包括一組與電動機驅(qū)動軸相嚙合的外圍齒(12)，和一具有內(nèi)錐形表面(6′)的中心孔，該內(nèi)錐形表面(6′)基本上圍繞所述第一摩擦件的外錐形表面(5′)，所述第一和第二摩擦件設(shè)計成使所述第一摩擦件適于在被強迫與第二摩擦件(6)一起旋轉(zhuǎn)時通過被擰緊，或是當(dāng)所述摩擦件圍繞所述副軸(1)空轉(zhuǎn)時通過被松開，而沿著所述副軸運動通過一較短的軸向行程，所述第一和第二摩擦件(5，6)沿著所述副軸(1)持續(xù)保持基本上彼此相鄰接，所述第一摩擦件(5)適于在被擰緊以在所述第二摩擦件(6)上施加壓力時發(fā)生作用，所述第二摩擦件(6)適于在所述壓力作用下發(fā)生作用以壓靠所述副軸(1)上的軸向鄰接部件(8)，以便通過擰緊而停止所述第一摩擦件(5)運動，并且由此通過強制其與所述第一摩擦件(5)一起旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)所述副軸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的操作機構(gòu)，其中所述第一摩擦件(5)通過彈簧(10)而基本上保持與所述第二摩擦件(6)相互鄰接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的操作機構(gòu)，其中所述第一摩擦件被擰在形成在軸(1)上的螺紋(F)上，所述螺紋是可逆轉(zhuǎn)的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中的任一項的操作機構(gòu)，其中所述軸向鄰接部是球軸承鄰接部(7)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項的操作機構(gòu)，其中所述第一摩擦件(5)具有一組與所述觸發(fā)軸相嚙合的外圍齒(12)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項的操作機構(gòu)，其中在所述摩擦件(5，6)的兩個錐形表面之間放置有一個錐形環(huán)(13)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項的操作機構(gòu)，其中所述第一摩擦件(5)具有外部錐形表面(5’)，該錐形表面設(shè)置有用于吸收粉塵的外圍槽(5)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的操作機構(gòu)，其中錐形環(huán)(13)由用玻璃纖維增強的聚酰胺制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求3的操作機構(gòu)，其中所述螺紋(F)具有四個起點，其螺距為每圈20mm，且副軸具有約24mm的直徑。
全文摘要
用于高壓斷路器的彈簧加載操作機構(gòu)，該操作機構(gòu)包括位于電動機和觸發(fā)軸之間的自由輪型耦合裝置，該耦合裝置包括同軸安裝在副軸(1)上的第一和第二摩擦件(5，6)。第一摩擦件(5)擰在副軸(1)上且第二摩擦件能夠圍繞副軸(1)空轉(zhuǎn)，同時第二摩擦件(6)被放置在軸向鄰接部(8)和第一摩擦件之間。兩個摩擦件(5，6)基本上沿副軸(1)彼此鄰接，第一摩擦件根據(jù)它是被軸旋轉(zhuǎn)還是被第二摩擦件旋轉(zhuǎn)而被沿著副軸擰緊或松開。該裝置不需要任何潤滑；也不需要維護就可以工作。此外，由一個摩擦件施加在另一個摩擦件上的力較低，由此提高了操作機構(gòu)的可靠性。
文檔編號F16D41/00GK1514454SQ20031011839
公開日2004年7月21日 申請日期2003年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月9日
發(fā)明者P·馮阿爾芒, P 馮阿爾芒 申請人:阿爾斯通T&D股份有限公司