CN101326602B - 用于传递旋转运动的设备及其应用 - Google Patents

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Abstract

一种用于传递转换开关中的旋转运动的设备，该设备包括运动传递构件，该运动传递构件用于将驱动轴(1a)的交替旋转运动转变为绕从动轴(2a)从动的从动体(2)的单向旋转运动。该运动传递构件包括可绕中间轴(3a)旋转的中间体(3)。机械能蓄能构件(17)连接到所述从动体。用于将驱动轴(1a)的交替旋转运动转变为从动轴(2a)的单向旋转运动的所述运动传递构件包括连接到曲柄机构(100)的中间运动构件。该运动构件设有接合装置(102)，用于经由驱动构件(103)将线性运动转变为中间轴(3a)的单向旋转运动。

Description

用于传递旋转运动的设备及其应用
技术领域
本发明涉及一种用于传递旋转运动的设备，所述设备包括运动传递构件，该运动传递构件用于将能绕旋转轴线旋转的驱动体转变为绕旋转轴从动的主体的旋转运动。
本发明还涉及本发明的设备的应用，在该应用中从动体适于操控转换开关的接触。
背景技术
在某些场合中，需要实现沿确定方向的短促有力的旋转运动。在某些情况下，如果可用的驱动源具有相应的运动特性，这会完全没有问题。然而，情况并非总是如此。可能出现可用的驱动源属于这样的类型，即其沿一个方向并且沿另一个方向进行旋转运动。
还存在如下情况，即所包括的驱动源不能立即将所需的有力转矩实现必要的较短时长。就所关心的可用驱动源而言，以上这些缺陷还可能同时出现。
这种情况的一个示例是当操控用于控制变压器电压的带负载抽头变换装置中的转换开关时。在这种情况下，操作运动总是沿相同方向发生可能是有利的，并且应当出现相对较短的一段时期。通常，用于这种转换开关的驱动源是操作选择器开关——即在电压即将发生变化时设置到变压器绕组的新接入点的连接的机构——的驱动轴的形式。转换开关的驱动轴根据变压器的电压是升高还是降低而沿不同的方向旋转。
从WO 89/08924中已知一种运动传递机构，该运动传递机构能够将沿一个或另一个方向的旋转运动转变为单向运动，同时就时间而言将旋转运动集中起来。单向运动是通过特殊设计的弹簧以及与该弹簧直接协作的单元而发生的，该弹簧和单元聚集能量并将旋转运动集中起来。
从SE 0401712-5中已知一种运动传递机构，该运动传递机构将沿一个或另一个方向的旋转运动转变为单向运动，该单向运动通过齿轮机构和轴及其它机构将旋转运动传递到弹簧单元形式的储能系统中。当具有锁定设备的弹簧单元被释放时，运动被传递到最后的轴。转换选择器开关和整个驱动组件用变压器油包围。
该机构依附于旋转脉冲从弹簧单元到齿轮的保持棘爪的机械返回，以确保它们相互啮合。在极端温度条件下，例如在非常低的油温(-40℃)下，油的粘度相对较高，并且返回的旋转脉冲可能变得太弱而不能确保棘轮传动装置会进入锁定位置中。
本发明试图提供一种用于传递旋转运动的改进设备，其中在极端温度条件下也确保了传递功能。
发明内容
根据本发明一个方面，提供了一种如权利要求1中所述的用于传递转换开关中的旋转运动的设备。
另外，本发明基于如下实现，即通过线性平移运动发生交替的旋转运动转变成单向的旋转运动。
根据该第一方面的本发明的适当实施方式将从后续的从属权利要求2到10中变得清楚。
根据本发明一个方面，提供了一种如权利要求11所述的设备的应用。
将参照附图，通过本发明有利实施方式的下述详细描述而仅以示例的方式来更详细地说明本发明的实施方式。
附图说明
图1是根据SE-0401712-5的设备的纵向剖视图。
图2示出了用于制动图1中的部件16的设备。
图3示出了根据本发明实施方式的机械式单向设备的一部分。
图4示出了其上安装了托架的图3设备的一部分。
图5详细地示出了托架的一部分。
图6a至6f示意性地示出了运动的顺序。
具体实施方式
图1示出了根据SE-0401712-5、专利SE-527506的设备。这里，驱动体1包括输入驱动轴1a、连接到输入驱动轴1a的驱动滑轮1b、圆柱齿轮4、驱动销1c以及刚性连接到齿轮4的轴1d。圆柱齿轮4通过驱动销1c与驱动滑轮1b啮合。中间体3包括中间轴3a和支承单元15。从动体2包括从动轴2a和圆筒16。
齿轮4与齿轮5啮合，齿轮5又与齿轮6啮合。齿轮5经由具有保持棘爪14的棘轮传动装置12连接到轴10，齿轮6经由相应的棘轮传动装置13连接到轴11，轴10刚性地连接到齿轮7，轴11刚性地连接到齿轮8。各棘轮传动装置12、13布置成将顺时针方向上的旋转运动从下齿轮传递到各上齿轮，并传递到空转轮，即，允许在旋转运动的情况下在各下齿轮逆时针方向上的相对旋转。两个上齿轮7、8中每一个与齿轮9驱动连接，用以将旋转运动传递到中间轴3。
因此，无论输入驱动轴1a在顺时针方向还是在逆时针方向上旋转，中间轴3a总是在一个相同的方向上旋转。
将中间轴3a连接到从动轴2a的蓄能器包括扁平螺旋弹簧类型的扭转弹簧17。该弹簧在一端处由保持装置支撑在刚性地连接到从动轴2a的圆筒16上。该螺旋弹簧的另一端与刚性地连接到中间轴3a的支承单元15接触。挡杆19设计成紧固圆筒16并因此也紧固从动轴2a，使它们不能旋转。挡杆设计成通过释放机构20而被释放，从而允许圆筒16和从动轴旋转。
在操作中，当中间轴3a顺时针旋转时，支承单元15伴随该轴一起运动，并且支承单元15通过与弹簧17接触而将拉紧弹簧，以实现必需的能量聚集。蓄能器中的螺旋弹簧总是在一个相同的旋转方向上张紧。释放机构设计成在预定的旋转运动——一般小于360°，优选大约310°——之后释放挡杆。弹簧机构产生很强的时间比。尽管用于旋转轴3s的时间一 般可能总共达到约5秒，但是从动轴的旋转发生大约0.2秒的时长。
连接到从动轴2a的圆筒16设有用于在结束位置——即在大约一周后——制动圆筒的旋转的设备，由此制动力被传递到连接于中间轴3a的支承单元15。在图2中示意性地示出了该设备，图2示出了在挡杆即将被释放以允许圆筒16旋转之前的该设备。圆筒16设有布置在外侧的外凸起24和布置在内侧的内凸起25。在图中，外凸起与挡杆19接触。在支承单元15中安装有制动弹簧26。支承单元15呈现出扇形凹部27，该扇形凹部27允许制动弹簧26向外弯曲并因此被拉紧。
当圆筒16通过释放挡杆19而被释放以旋转时，圆筒将沿图中的顺时针方向高速旋转，直至圆筒16的内凸起撞到制动弹簧26。
当凸起25撞到制动弹簧26时，导致制动弹簧沿图中的顺时针方向弯曲，并导致旋转运动被传递到支承单元15。当支承单元一起旋转时，这导致螺旋弹簧17(见图1)再次张紧。这使得来自圆筒16的剩余能量被转移给螺旋弹簧17，以供下一个工作冲程使用。
这样，圆筒16使支承单元15与其一起旋转直至已经完成360°，由此圆筒的外凸起24撞到挡杆19。当如上所述经由制动弹簧通过弹性停止而将旋转运动传递到支承单元15时，运动脉冲也被传送到支承单元，该脉冲在驱动系统中向后分别传播到驱动轴10和11，并分别传播到相应的齿轮5和6。根据该操作，动力矩将旋转脉冲传送到最后的从动齿轮，该脉冲确保各棘爪14、13再次分别紧固夹持在棘轮传动装置12和13中。
在极端的操作条件下，当油温非常低例如-40℃并因此具有相对较高的粘度时，已经证实，所述旋转脉冲可能会变得太弱而不能确保棘轮传动装置中的接合。
本发明的一个目的是提供一种用于使来自输入驱动轴的运动单向化并传递到中间轴3的改进系统，其中，其功能之一是该系统脱离随后序列的事件并因此不受极端操作条件的影响。
图3示出了根据本发明实施方式的驱动系统的一部分的视图，其中转换开关的驱动轴1a根据变压器的电压是增大还是减小而在不同的方向上旋转。输出中间轴3a连接到未示出的中间体3(见图1)、相关联的蓄能构件以及具有从动轴2a的从动体2(见图1)。
为了将驱动轴1a的交替旋转运动转变为从动轴2a的单向旋转运动，将中间运动构件101(图3和图4)经由曲柄机构100连接到驱动轴1a。驱动轴1a的交替旋转运动因此转变成运动构件101的交替直线运动。该构件又设有干涉装置102，该干涉装置用于经由驱动构件103将直线运动转变为中间轴(3a)的单向旋转运动。
曲柄机构100由连接到驱动轴1a的曲柄盘100a组成，所述曲柄盘连接到曲柄销107。该曲柄销经由轴销112连接到中间运动构件101，所述构件101包括设有接合装置102的可移动托架104。
接合装置102包括第一棘爪114和第二棘爪115，所述棘爪设计成通过交替地接合驱动构件103而将托架104的直线运动转变为驱动构件103的单向旋转运动。该构件包括设有钩盘105、106的轴108以及紧固到该轴的齿轮109a，所述齿轮109a与设置于中间轴3a的齿轮109b有条件地驱动连接。
根据本发明的实施方式，来自驱动轴1a的旋转运动因此经由布置在上钩盘105和下钩盘106之间的可移动托架4(图4)被传递到驱动构件103的输出轴108。钩盘105和106各分别设有沿对角设置的突出钩105a、105b和106a、106b(在图中被遮住了)。如从图3中清楚看到的，钩盘紧固到轴108，但它们相互错开90°。轴108紧固到与齿轮109b，齿轮109a与齿轮109b啮合。如从图3中清楚看到的，这些齿轮相互直接啮合的，但它们也可以通过链机构(未示出)而有条件地相互驱动连接。
图5详细地示出了托架104的一部分。该托架设有平行布置的上盖板和下盖板110，在图中上盖板被移走了。连杆107在一端处设有与曲柄销100b配合的圆形套管111，并在其另一端处活动地轴颈连接到轴销112，轴销112设置在盖板110之间。盖板110设计有狭缝113，狭缝113的宽度适于轴108的直径。
在该狭缝的每侧，在盖板之间与狭缝平行地布置第一棘爪114和第二棘爪115。每个棘爪分别绕销114a和115a轴颈连接，销114a和115a布置在盖板之间，其不同之处在于，第一棘爪的销114a布置在狭缝113的开口处，而第二棘爪的销115a布置在狭缝113的内端处，这能从图5中清楚地看到。在棘爪的轴颈连接的内端处，棘爪分别设有滑件114b和115b，滑件114b和115b分别绕轴销114c和115c(115c未示出)滑动， 轴销114c和115c与各盖板平面垂直地布置，其中滑件114b布置在上盖板110外，而滑件115b布置在下盖板110外。在上盖板和下盖板110中设有凹部116和117，以使得各棘爪能够绕各销114a和115a平行于盖板平面并且沿从狭缝113出来的方向旋转。片簧118和119布置成沿朝向狭缝113的向内方向弹性地压按各棘爪114、115。
由于棘爪114、115在托架104中对称地布置，所以实现了它们可以在保持功能的情况下改变位置，使得如果下棘爪115设置成其销115a位于狭缝的开口处，则上棘爪114设置成其销114a位于狭缝的内端处。齿轮109a和109b具有这样的齿轮齿数比，以使得当齿轮109a运动一周时，齿轮109b和输出中间轴3a运动4周。
以机械方式连接到马达装置(未示出)的驱动轴1a在每次操作中进行沿任一方向的半周(180°)运动。通过驱动轴1a的旋转，支撑滚子120a、120b、120c、120d之间的线性往复运动在曲柄机构100的帮助下被传送到托架104。在向前或向后的往复运动中，取决于哪个钩位于适当的位置，滑件114b或115b与上钩盘的一个钩114a或114b接合，或者替代地，与下钩盘的钩115a或115b接合。相对侧上的不进行接合的相对钩就将相应的滑件压到凹部116或117中。
一旦驱动轴1a完成每个半周，不管驱动轴1a旋转方向如何，轴108与齿轮109a都始终在相同的方向上一起旋转90°。由于齿轮109b的齿轮齿数比，因此一个整周(360°)的旋转被传送到输出中间轴3a。
现在将参照图6a至6f简要地描述操作模式，图6a至6f示意性地示出了运动的顺序。
在图6a至6f中，上钩盘105以整体示出，而下钩盘106仅示出了轮廓。
在图6a中，曲柄机构位于其后部位置，棘爪115与下钩盘106中的滑件115b接合。
在图6b中，曲柄机构已经顺时针旋转，并且第一棘爪114与其滑件114b一起与钩105a接合，并将沿逆时针的旋转运动传送给钩盘105(和轴108)。
在图6c中，曲柄机构已经沿顺时针方向进一步旋转，并且棘爪115 与其滑件115b一起已经到达了极限位置，在这里棘爪115处于被压入的过程，与片簧119一起，抵靠钩盘106以与其钩106a接合。
在图6d中，曲柄机构已经沿顺时针方向进一步旋转，并且棘爪115已经沿朝狭缝113的方向被压到它最里面的位置中。
在图6e中，曲柄机构已经沿顺时针方向进一步旋转到它的远端位置(距最初位置108°)，并且棘爪114已经停止在钩105a处驱动钩盘105。
在图6f中，曲柄机构已经开始其逆时针方向的旋转，并且是棘爪115通过钩106a驱动下钩盘106(到图中的右侧)，并因此将持续的逆时针旋转传送给轴108。
当曲柄机构已经到达其最初位置(根据图6a)时，当驱动轴1a沿任一方向再次旋转180°时重复如上循环。
实现了不管驱动轴1a的方向如何，都能将单向的旋转运动经由齿轮109a和109b传送到轴108并且传送到连接到轴108的中间轴3a。此外，与轴108的驱动运动有关的超程被传送到运动构件101的托架104，所述超程在图中用图6a至6b中托架的中间位置表示，其中在根据图6b的位置中棘爪114仅仅通过钩105a与上钩盘105驱动接合。当托架离开根据图6e的位置、直至第二棘爪通过钩106a与下钩盘106接合时，出现托架的相应超程。由于该超程，确保了驱动轴1a的旋转运动总是转变为中间轴3a和蓄能构件的必要旋转运动，并然后经由从动轴2a被传递到从动体2。根据蓄能构件的操作模式，可在驱动系统中从驱动构件103到驱动轴2a处布置空转轮(未示出)，以仅仅允许沿一个方向的旋转，从而确保驱动运动不会逆转。
根据蓄能构件的组成，在本发明的范围内，中间轴3a和相关联的中间体可形成集成单元。
根据本发明的方面，还涉及一种用于传递转换开关中的旋转运动的设备在控制变压器、电抗器或电容器中的应用。

Claims (11)

1.一种用于传递转换开关中的旋转运动的设备，所述设备包括运动传递构件，该运动传递构件用于将驱动轴(1a)的交替旋转运动转变为绕从动轴(2a)从动的从动体(2)的单向旋转运动，其中所述运动传递构件包括：可绕中间轴(3a)旋转的中间体(3)；连接到从动体(2)的机械能蓄能构件(17)，所述蓄能构件(17)适于接收来自中间轴(3a)的能量；以及用于将聚集在所述蓄能构件中的机械能传递到从动体(2)的装置，其特征在于，用于将所述驱动轴(1a)的交替旋转运动转变为所述从动轴(2a)的单向旋转运动的所述运动传递构件包括中间运动构件(101)，该中间运动构件(101)通过曲柄机构(100)连接到所述驱动轴(1a)，以用于将所述交替的旋转运动转变为交替的线性运动，所述运动构件(101)设有接合装置(102)，该接合装置(102)用于经由驱动构件(103)将所述线性运动转变为所述中间轴(3a)的单向旋转运动，并且所述运动构件(101)被设计成表现出与所述被传递的旋转运动相关的超程。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述驱动构件(103)包括轴(108)，该轴(108)经由齿轮(109a、109b)与所述中间轴(3a)驱动连接。
3.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述中间运动构件(101)包括托架(104)，并且所述接合装置(102)包括第一保持棘爪(114)和第二保持棘爪(115)，所述第一和第二棘爪适于在所述托架的往复运动期间交替地与紧固到所述轴(108)的钩盘(105、106)接合，从而将所述单向旋转运动传送给所述轴(108)。
4.如权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，所述曲柄机构(100)包括紧固到所述驱动轴(1a)的曲柄盘(100a)，并且连杆(107)通过曲柄销(100b)偏心地轴颈连接，所述连杆(107)轴颈连接到所述托架(104)。
5.如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述托架(104)布置在上钩盘(105)和下钩盘(106)之间。
6.如权利要求3所述的设备，其特征在于，上钩盘(105)和下钩盘(106)分别设有分别沿直径设置的钩(105a、105b)和钩(106a、106b)，并且所述上钩盘(105)和所述下钩盘(106)及其钩以90°彼此错开。
7.如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述托架(104)的第一棘爪(114)和第二棘爪(115)在它们的一端处通过销(114a、115a)轴颈连接在所述托架(104)上，而在它们的另一端处设有滑件(114c、115b)。
8.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述驱动轴(1a)的旋转运动的至少10％适于引起所述运动构件的线性超程。
9.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述中间体(103)构成所述蓄能构件(17)的整体部分。
10.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述驱动轴(1a)和所述从动轴(2a)是平行的。
11.一种如权利要求1至10所述的用于传递转换开关中的旋转运动的设备在控制变压器、电抗器或电容器中的应用。
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