專利名稱：傳動及脫扣裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于一種電力機(jī)械，特別是一種高壓斷路器彈簧操動機(jī)構(gòu)中傳遞能量并控制分、合閘動作的傳動和脫扣裝置。
對于大功率(8000J以上)的高壓斷路器的彈簧操動機(jī)構(gòu)中傳動裝置的設(shè)計(jì)和使用的問題一直沒有得到有效的解決。由于大功率的SF6高壓斷路器的動觸頭總行程在200mm以上，其運(yùn)動的速度是以毫秒計(jì)算的。在操動機(jī)構(gòu)驟起驟停的運(yùn)動過程中，其加速度近于無窮大。而凸輪式的傳動裝置由于其質(zhì)量大，以如此高的速度運(yùn)行，所產(chǎn)生的慣性力是很大的。經(jīng)過有關(guān)的運(yùn)動副最終傳遞到機(jī)架上，形成巨大的振動，使機(jī)構(gòu)工作不穩(wěn)定、各運(yùn)動部件磨損加劇，甚至造成機(jī)械部件的損壞和誤動作等嚴(yán)重后果。另外，由于平面盤形凸輪機(jī)構(gòu)的特性決定了它在高副接觸處難以保證良好的潤滑，其比壓又較大，故易磨損。為了保證操動機(jī)構(gòu)具有必要的使用壽命，使得凸輪式彈簧操動機(jī)構(gòu)的傳遞動力也不能過大，所以它不適合在大功率的高壓斷路器的操動機(jī)構(gòu)中使用。
另外，在現(xiàn)有彈簧操動機(jī)構(gòu)的傳動裝置中，為了盡量的減小脫扣力而普遍采用三級減力的脫扣方式。這使得脫扣機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，脫扣的響應(yīng)時(shí)間拉長(一般在30ms以上)，對脫扣的靈敏度產(chǎn)生不利的影響。
綜上所述，現(xiàn)有的彈簧操動機(jī)構(gòu)都還限制在小操作功的范圍內(nèi)。具有優(yōu)良滅弧功能的壓氣滅弧式SF6高壓斷路器的操作功較大(8000J以上)，目前還沒有與之配套使用的彈簧操動機(jī)構(gòu)，也未見過內(nèi)外研制成果的報(bào)告。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的它由傳動裝置和脫扣裝置組成，其特征在于在傳動裝置中拐臂29通過軸承安裝在固定于機(jī)體上的主軸10上，拐臂29的上端鉸接于合閘儲能器上，下端通過一組連板與掣子36的中部鉸接，掣子36的一端鉸接在固定軸上，另一端為自由端，由分閘脫扣裝置支承；拐臂18固定安裝在輸出軸上，輸出軸上還安裝有與高壓斷路器拉桿相連接的拐臂14，拐臂18的一端與分閘儲能器相連接，連桿17和承壓桿30通過鎖止軸16相互鉸接，連桿17的端部鉸接在拐臂18上，而承壓桿30的端部通過滑槽安裝在拐臂29上的銷軸上，鎖止軸16上還裝有連桿21，連桿21的另一端鉸接在V形掣子20上，V形掣子的底部支承在合閘脫扣裝置上，其頂部一側(cè)鉸接在固定軸上、另一側(cè)與彈簧4固連；帶有鎖止軸滑道的鎖止器位于鎖止軸的下面，它一端鉸接在機(jī)架上，另一端通過彈簧連接到拐臂18上，鎖止器上帶有鎖止滑道、其頂部有鎖止弧面。
本實(shí)用新型的脫扣裝置包括合閘電磁鐵及分閘電磁鐵，在每個(gè)電磁鐵的動鐵芯上連接一個(gè)撞桿，在電磁鐵的下面固接有定位塊，鉸接于機(jī)體上的L形分閘掣子和合閘掣子分別位于分閘電磁鐵和合閘電磁鐵的下面，其水平桿的端部與電磁鐵通過拉簧連接。
為了進(jìn)一步減小振動及部件運(yùn)動時(shí)的慣性力，本實(shí)用新型傳動裝置中的平面連桿采用對稱式的夾板結(jié)構(gòu)。
在保證高壓斷路器運(yùn)動速度的前提下，使傳動元件的運(yùn)動速度得到降低，以減小沖擊值，本實(shí)用新型的傳力桿件(拐臂18、29)和執(zhí)行元件(拐臂14)的長度取1∶2-3。
本實(shí)用新型從整體角度出發(fā)，合理地處理各分功能之間的關(guān)系。傳動機(jī)構(gòu)的任務(wù)是把儲能器的能量高效率地傳遞給SF6高壓斷路器的拉桿，使其做出分合閘的動作。本實(shí)用新型的合閘動作只用一個(gè)帶活節(jié)的連桿(連桿17與30)來傳力，分閘動作則由分閘儲能器直接拉動輸出軸上的拐臂18實(shí)現(xiàn)，使高速運(yùn)動的零件數(shù)量達(dá)到最少，振動和沖擊也響應(yīng)地減小到最小的程度，這是本實(shí)用新型能夠使用于大功率的高壓斷路器、并且性能可靠的重要原因之一。為達(dá)到最佳的使用效果，本實(shí)用新型還采取了下列技術(shù)措施，其中包括1、通過調(diào)整平面連桿機(jī)構(gòu)的質(zhì)量分布來實(shí)現(xiàn)其慣性力近于平衡，同時(shí)對動力元件的設(shè)置進(jìn)行慣性力的綜合優(yōu)化平衡，使其引起的震動得到進(jìn)一步減小。2、器運(yùn)動速度的前提下，使傳動元件的運(yùn)動速度得到降低，以減小沖擊值，傳力桿件(拐臂18、29)和執(zhí)行元件(拐臂14)的長度取適當(dāng)?shù)谋壤?、將主軸與機(jī)體固連，而在主軸與拐臂18之間安裝軸承，這樣可以使大質(zhì)量的主軸無旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，從而不產(chǎn)生慣性力矩。4、脫扣技術(shù)對于高壓斷路器的操動機(jī)構(gòu)的性能有重要的影響，其靈敏度和可靠性至關(guān)重要。本實(shí)用新型的脫扣裝置利用桿件增力特性中兩桿夾角件平角時(shí)合力極小的特性來布置桿件的特定關(guān)系，使脫扣力只有360N，脫扣的響應(yīng)時(shí)間比原來縮短了一半，且有反向自鎖的能力，任何振動都不會使其誤脫扣，具有較高的靈敏度和可靠性。另外，由于本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)簡單，工作時(shí)產(chǎn)生的振動小，所以可以使對設(shè)備的維護(hù)工作量大大減少，設(shè)備的故障率也得到降低。
圖2a是

圖1中的A向視圖。
圖2b是圖2a中的B向視圖。
圖3a是圖1中的分閘組件的正面視圖。
圖3b是圖3a的側(cè)視圖。
圖3c是圖3a中的A-A剖視圖。
圖3d是圖3a中的B-B剖視圖。
圖3e是圖3a中的C-C剖視圖。
圖4a是圖1中的合閘組件的正面視圖。
圖4b是圖4a的側(cè)視圖。
圖4c是圖4a中的A-A剖視圖。
圖4d是圖4a中的B-B剖視圖。
圖5中的a、b、c是圖1中的鎖止器12的三視圖。
圖5d是鎖止器的安裝示意圖。
圖6a和圖6b分別是分閘掣子和合閘掣子的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7本實(shí)用新型在分閘狀態(tài)時(shí)各部件之間的位置關(guān)系示意圖。
圖8是進(jìn)行分閘操作時(shí)各部件之間位置關(guān)系示意圖。
圖9是合閘操作時(shí)各部件之間的位置關(guān)系示意圖。
圖10是本實(shí)用新型在正常運(yùn)行時(shí)各部件的狀態(tài)圖。
由圖1所示，本實(shí)施例的傳動裝置中的平面連桿機(jī)構(gòu)由合閘組件11和分閘組件2構(gòu)成。分閘組件2的詳細(xì)結(jié)構(gòu)由圖1、圖2和圖3所示，拐臂18安裝在輸出軸3上，輸出軸3為六邊形，拐臂18與輸出軸固定連接。在輸出軸3上還同時(shí)固裝有拐臂14，拐臂14通過銷軸15與斷路器的連桿相連接。拐臂18上端的銷孔通過銷軸19與分閘儲能器F相連接。其下端的銷孔通過銷軸連接有連板17，連板21的左端銷孔與連板17下端的銷孔用鎖止軸16鉸接，其右端與V形掣子20鉸接。V形掣子20的一端用銷軸25鉸接在機(jī)體上，另一端安裝有拉簧短軸26(圖3c)，短軸26的兩端均開有槽口，每個(gè)槽口內(nèi)各安裝一個(gè)用于復(fù)位和平衡慣性力的拉簧4，兩個(gè)拉簧4的另一端分別固接在機(jī)體上。V形掣子的底部通過滾輪軸22安裝有滾輪23，在滾輪軸22與滾輪23之間裝有滾針24(圖3b)。在拐臂18的下部安裝有如圖3d所示的拉簧短軸27，在拉簧短軸兩端的槽中各安裝有一個(gè)拉簧13。拉簧13的下端固接在鎖止器12兩側(cè)的軸孔k中，鎖止器12的另一側(cè)通過半軸Z安裝在機(jī)體1的側(cè)板上(如圖5所示)。鎖止器上帶有斜面滑道d，上端帶有弧形鎖止弧面m。合閘組件11的具體結(jié)構(gòu)如圖4所示。主軸10固定安裝在機(jī)架1上，拐臂29套裝在主軸10上，之間裝有滾針軸承9。拐臂29的上端以銷軸28與合閘儲能器H相鉸接，其下端與一個(gè)橋形連板32的一端用銷軸37鉸接，橋形連板32的另一端通過銷軸34同時(shí)鉸接有兩個(gè)連板33和35，連板33的另一端與固定于機(jī)架1上的軸43轉(zhuǎn)動連接，而連板35的另一端用銷軸41鉸接于掣子36的中部，掣子36的一角與固定軸42轉(zhuǎn)動連接，另一個(gè)角為自由端。在掣子36的自由端安裝有滾輪軸38，滾輪39安裝在滾輪軸上，在滾輪與滾輪軸之間裝有滾針40。在拐臂29的中部固接有銷軸31。承壓桿30的下部開有滑槽，套裝在銷軸31上，使承壓桿30可沿銷軸31上下移動。承壓桿30的上端鉸接在鎖止軸16上。承壓桿30和連桿17是合閘時(shí)的傳力桿。脫扣裝置如圖1所示，其中5是分閘電磁鐵，6是分閘掣子，7是合閘電磁鐵，8是合閘掣子。脫扣裝置的具體結(jié)構(gòu)由圖6可見。在分閘電磁鐵5及合閘電磁鐵7的動鐵芯上分別固連一個(gè)撞針45，在電磁鐵的下面固定有一個(gè)定位塊46，L形的分閘掣子6和合閘掣子8鉸接在機(jī)體上，分別位于兩個(gè)電磁鐵的下面，其水平桿的上平面定位于定位塊46的平面上。水平桿的端部通過一個(gè)拉簧47與電磁鐵相連，合閘掣子及分閘掣子的立桿端部帶有凸弧形的工作面，用于在工作過程中分別支承掣子20及掣子36自由端上的滾輪23和39。當(dāng)分、合閘電磁鐵得電后，連接于動鐵芯上的撞桿45向下打擊掣子的水平桿，使其順時(shí)針轉(zhuǎn)動，掣子立桿的圓弧工作面帶動滾輪轉(zhuǎn)動并脫離滾輪使掣子20和36脫離限制，實(shí)現(xiàn)分、合閘的動作。
由附圖可以看到，本實(shí)用新型的傳動裝置中為了使各桿件之間的質(zhì)量平衡、減小運(yùn)動慣性和產(chǎn)生的振動，各桿件(如拐臂29、18、連桿17、33、掣子20、36等許多桿件)采用了對稱的夾板式的結(jié)構(gòu)。并且把傳力桿件(如拐臂18)的力臂與執(zhí)行桿件(如拐臂14)的力臂之比定為1∶2-3。
本實(shí)用新型的工作原理1、非工作狀態(tài)(如圖7所示)當(dāng)分閘儲能器F及合閘儲能器H均為釋放狀態(tài)時(shí)，斷路器D為分閘狀態(tài)。連板17、承壓桿30兩元件的中心連線成小于90°夾角，鎖止軸16與鎖止器12脫離。掣子20受連板21的制約，處于脫離分閘掣子6的狀態(tài)，同時(shí)彈簧4被拉長而儲能。橋形連板32和連板33受銷軸37和42的制約，成折疊狀態(tài)，掣子36與合閘掣子8處于脫離狀態(tài)。
2、合閘準(zhǔn)備過程(如圖8所示)當(dāng)合閘儲能器H接受動力倉(本圖中未給出)提供的動力，開始儲能、向上運(yùn)動時(shí)，銷軸28帶動拐臂29以主軸10為中心，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)44.03°，由于銷軸37的運(yùn)動而帶動橋形連桿32由與支承連板33的折疊狀態(tài)而逐漸打開，使兩連板的銷軸中心連線近于平角，由銷軸34通過連板35帶動掣子36以軸42為中心逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，掣子36上的滾輪39上升，貼在合閘掣子8的立桿上，而被鎖住。此時(shí)動力倉中的控制元件會自動終止合閘儲能器的儲能。與此同時(shí)，由于拐臂29順時(shí)針轉(zhuǎn)動，銷軸31向下運(yùn)動，解放了對承壓桿30的限制而使其可以向下移動，使連桿17與承壓桿30的中心連線近于直線。由彈簧4的拉力作用，帶動掣子20以軸25為中心逆時(shí)針轉(zhuǎn)動，使?jié)L輪23上升，最終在分閘掣子6的支承弧面上而被鎖止。此時(shí)各元件均為合閘動作做好了準(zhǔn)備。
3、合閘操作(如圖9所示)當(dāng)合閘電磁鐵7得電后，動鐵芯帶動下端的撞桿45打擊合閘掣子8的水平桿，使其順時(shí)針轉(zhuǎn)動4°角，釋放掣子36，拐臂29被合閘儲能器拉動而迅速逆時(shí)針轉(zhuǎn)動44.03°角，承壓桿30、連板17被銷軸31推動迅速上移，帶動拐臂18順時(shí)針轉(zhuǎn)動60°角，與其同在輸出軸上的拐臂14也轉(zhuǎn)過60°角，通過銷軸15帶動斷路器拉桿上移，使斷路器合閘。鎖止軸16此時(shí)已經(jīng)沿鎖止器12的滑道上升至鎖止弧面被鎖住，完成合閘操作。在完成合閘操作的同時(shí)，銷軸19帶動分閘儲能器F完成了儲能過程，為分閘操作做好了準(zhǔn)備。在完成合閘操作之后，動力倉的控制元件會立即對合閘儲能器進(jìn)行儲能，使本實(shí)用新型的傳動裝置處于圖10所示的正常運(yùn)行狀態(tài)，為分閘操作做好準(zhǔn)備。
4、分閘操作(圖8所示)當(dāng)分閘電磁鐵5得電后，撞桿45打擊分閘掣子6的水平桿，使其順時(shí)針轉(zhuǎn)動4°而解放掣子20，拐臂18在分閘儲能器的拉力作用下逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，通過與其同軸的拐臂14帶動斷路器拉桿，使斷路器分閘。此時(shí)連板17上的鎖止軸16帶動鎖止器12以半軸為中心，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動45°后脫離鎖止器12的鎖止弧面，完成分閘的操作。同時(shí)在彈簧4的拉力作用下，掣子20上升，其上的滾輪23又壓在分閘掣子6的立桿上，為合閘操作做好了準(zhǔn)備。
權(quán)利要求1.傳動及脫扣裝置，它由傳動裝置和脫扣裝置組成，其特征在于在傳動裝置中拐臂29通過軸承安裝在固定于機(jī)體上的主軸10上，拐臂29的上端鉸接于合閘儲能器上，下端通過一組連板與掣子36的中部鉸接，掣子36的一端鉸接在固定軸上，另一端為自由端，由分閘脫扣裝置支承；拐臂18固定安裝在輸出軸上，輸出軸上還安裝有與高壓斷路器拉桿相連接的拐臂14，拐臂18的一端與分閘儲能器相連接，連桿17和承壓桿30通過鎖止軸16相互鉸接，連桿17的端部鉸接在拐臂18上，而承壓桿30的端部通過滑槽安裝在拐臂29上的銷軸上，鎖止軸16上還裝有連桿21，連桿21的另一端鉸接在V形掣子20上，V形掣子的底部支承在合閘脫扣裝置上，其頂部一側(cè)鉸接在固定軸上、另一側(cè)與彈簧4固連；帶有鎖止軸滑道的鎖止器位于鎖止軸的下面，它一端鉸接在機(jī)架上，另一端通過彈簧連接到拐臂18上，鎖止器上帶有鎖止滑道、其頂部有鎖止弧面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說的傳動及脫扣裝置，其特征在于脫扣裝置包括合閘電磁鐵及分閘電磁鐵，在每個(gè)電磁鐵的動鐵芯上連接一個(gè)撞桿，在電磁鐵的下面固接有定位塊，鉸接于機(jī)體上的L形分閘掣子和合閘掣子分別位于分閘電磁鐵和合閘電磁鐵的下面，其水平桿的端部與電磁鐵通過拉簧連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所說的傳動及脫扣裝置，其特征在于傳動裝置中的平面連桿采用對稱式的夾板結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所說的傳動及脫扣裝置，其特征在于傳動裝置中的傳力桿件(拐臂18、29)和執(zhí)行元件(拐臂14)的長度比取1∶2-3。
專利摘要傳動及脫扣裝置，它使用于大功率的SF6高壓斷路器的彈簧操動機(jī)構(gòu)中。其中傳動裝置由一套平面連桿機(jī)構(gòu)組成，它包括兩個(gè)分閘掣子和合閘掣子，支承在脫扣裝置上，由電磁鐵控制合閘及分閘的動作。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)構(gòu)簡單，布置合理，動作過程中產(chǎn)生的振動較小，所以它可以使用于大功率的SF6高壓斷路器，具有較好的工作性能及較高的可靠性。
文檔編號H01H33/40GK2540679SQ02275098
公開日2003年3月19日 申請日期2002年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月3日
發(fā)明者黃倫 申請人:沈陽亞泰高壓電力設(shè)備制造有限公司