CN102360964A - 开关设备用电动操动机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种开关设备用电动操动机构，机箱a内安装有机芯，机芯包括驱动装置、手动联锁装置、辅助开关组件和电器元件；电机通过齿轮副/蜗杆蜗轮副/双向超越离合器/输出轴，与隔离/接地开关连接实现合分闸操作。输出轴链轮，侧、正面指示链轮用一条链条连接，传递运动，手动联锁装置可实现电磁联锁，手电联锁，挂锁，合分到位方可插拔操作手柄。本发明结构简单，系统惯性大小都对输出角度和位置无影响，有机械到位保护，避免了行程开关坏或触头未完全切换造成的机构电机烧毁、零件损坏或主开关设备的损坏；联锁完备，简单、可靠、体积小、成本低，手动操作力矩小，可快速合分闸操作。

Description

开关设备用电动操动机构

技术领域

本发明涉及电动操动机构领域，特别是气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)中隔离开关，接地开关电动操动机构。

背景技术

近年来，随着高压开关设备技术不断进步，气体绝缘金属封闭开关设备向小型化、复合化、元件的多功能化、智能化方向发展。要求操作隔离开关，接地开关的电动机构动作可靠、结构简单、机械电气联锁完备、体积小、操作方便、安全。

现开关设备，特别是气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)中隔离/接地开关合分操作所用电动机构，从机械原理上区分，有这么几种：电机/圆柱齿轮副/蜗杆蜗轮副/输出轴，电机/圆柱齿轮副/丝杠螺母副/拨叉副/输出轴，电机/蜗轮蜗杆副/蜗轮蜗杆副/输出轴，电机/齿轮副/蜗杆蜗轮副/槽轮副/输出轴，电机/齿轮副/齿轮副/槽轮副/输出轴，电机/齿轮副/不完全齿轮副+凸轮槽板/输出轴；考虑到系统惯性和行程开关切换时差对输出轴角度大小和位置的影响，采用在蜗杆端，丝杠端，电机输出端，齿轮副件间增加双向直线螺旋机械离合器、螺母脱离丝杠空转离合器、电磁离合器、安全钢球安全离合器，牙嵌离合器和到位机械电气制动、到位输入轴空转一定角度，但都不理想，存在这样或那样的问题。如：电机转速高低+传动系统质量大小所产生的系统惯性对输出轴转角和位置影响很大，特别在启动和停止时；螺母脱离丝扣离合，要求加工精度高和磨损，经常出现打滑失效；电磁离合器体积大，成本高，传递力矩受电压波动影响，电制动加速碳刷磨损，降低机构寿命，安全钢球离合器体积大，结构复杂；槽轮传动效率低，手动合分重，传动系统不自锁，手动操作联锁不完备，行程开关损坏或不起作用造成电机烧毁、机构零件和主开关设备损，造成人身设备安全事故。

发明内容

本发明的目的是提供一种能解决上述技术问题，性能稳定，结构简单，联锁功能齐全，动作可靠，输出角度精准并有机械保护的开关设备用电动操动机构。

为达到以上目的，本发明是采用如下技术方案予以实现的：

一种开关设备用电动操动机构由机箱a和安装在内部的机芯b构成。箱体a9和箱盖a8用搭扣a10连接，机箱外表面布置有顶、侧、正面的三面指示窗，正面有手动操作孔，在孔上面铰接活门，用蝶形螺母拧紧在箱体螺柱上，旁边挂锁，右侧有机构铭牌a7，左右两侧面有：拉手，通风窗，开关设备标识牌，在后面有二个矩形工业连接器。在手动操作活门上有手动操作规程。机芯由驱动装置，手动联锁装置，辅助开关组件和电器元件组成。电机输出轴安装一个齿轮，在前边接一个手动操作轴，通过伞齿轮副/蜗杆蜗轮副，传动至输出轴，主要特征是：电机通过一对伞齿轮传动到蜗杆上，蜗轮内连接有双向超越离合器，一根销轴伸出二侧，套有滚子和轴承，在底板1和上夹板2轴滚16与限位销17或13接触，在驱动力作用下，机械分离，电机空转，同时输出轴上方的凸轮22上固定有17限位销，13限位销，在电机驱动输出轴转动到合闸位置或分闸位置时，轴滚16与限位销17或13接触，在驱动力作用下，机械分离，电机空转，同时输出轴上方的凸轮22作用行程开关23、24，切断电源。链轮18连接在输出轴15上，用链条20连接链轮18，19，21，使辅助开关联动，切换触头位置，使正，侧面指示球转动，指示开关所处的正确位置，轴53上固联凸轮49，推动锁板46锁住操作手柄孔，中间不可以插入，到位置才可以插入。手动联锁装置由前后夹板41、47用紧固杆55连接并固定在底板上，前夹板41上固定行程开关40，连接有滑板42、三角板43及弹簧44，操作手柄插入，滑板42滑动，推动行程开关40动作，切断控制回路电源，在后夹板47上安装电磁铁45，用于与其它相关开关元件的联锁，防止误操作。

本发明与现有技术相比优点是：在合，分位置同步机械限位和离合，定位准确；输出角度误差很小；电机启动，停止，转速高低和负载轻重造成的系统惯性大小及行程开关切换早晚或不起作用对输出轴位置和角度都无影响，由于有机械离合保护，也不会造成机构电机烧毁和机构、开关设备的损坏。新设计的手动联锁装置，结构简单，可靠；由于蜗轮蜗杆机构的自锁，消除了反力，变形对输出角度和位置的影响。

附图说明

图1为本发明机构总体布置示意图

图2为本发明机箱内机芯总体布置示意图.图3为驱动装置在分位置示意图

图3为驱动装置在分位置示意图

图4为驱动装置的合位置示意图

图5为机箱正面手动操作侧示意图

图6为手动操作手柄示意图

图7为机箱侧面示意图

图8为机箱侧面示意图

图9为机箱后面示意图

图10为辅助开关组件示意图

图11为侧面指示球传动机构图

图12为手电联锁组件示意图

图13为操作手柄联锁示意图

图14为正面指示传动示意图

图中：a机箱，b机芯，a1顶面指示，a2侧面指示，a3正面指示，a4工业矩形连接器，a5手动操作活门，a6电力挂锁，a7机构铭牌，a8箱盖，a9箱体，a10搭扣，a11通风窗，a12拉手，a13标识牌，1底板，2上夹板，3紧固杆，4电机，5支架，6第一伞齿轮，7手动操作轴，8第二伞齿轮，9蜗杆，10支架，11蜗轮，12双向超越离合器，13合到位限位销，14接触器，15输出轴，16轴滚，17分到位限位销，18链轮，19链轮，20链条，21链轮，22凸轮，23、24行程开关，25计数器，26板，27、28辅助开关，29加热器，30操作手柄，31轴，32支架，33指示球，34轴，35伞齿轮，36圆柱齿轮，37伞齿轮，38隔套，39圆柱齿轮，40行程开关，41前夹板，42滑板，43三角板，44弹簧，45电磁铁，46锁板，47后夹板，48弹簧，49凸轮，50轴，51伞齿轮，52伞齿轮，53轴，54指示球，55紧固杆，c驱动装置，d手动联锁装置，e辅助开关组件，f电器元件，56闭锁杆。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本实施例中机构输出轴转向，设定手动操作面板为正视方向，输出轴在机箱下方，从上向下俯视：逆时针为分，顺时针为合；也可反之。

如图1-图9所示，开关设备用电动操动机构由机箱a和机芯b构成，机芯b装在机箱a内，机芯b内有：驱动装置c、手动联锁装置d、辅助开关组件e、电器元件f、底板1和上夹板2。

机箱a由a8箱盖和a9箱体用搭扣a10连接，用螺钉固定于底板1上，在外侧面有，顶面指示a1，侧面指示a2，正面指示a3，手动操作孔上铰接手动操作活门a5，表面印制有手动操作规程，用蝶形螺母旋紧在箱体a9上，旁边挂电力锁a6，在右面有用不锈钢制作的机构铭牌a7，在它的右侧面有侧面指示a2，拉手a12，在左侧面有拉手a12，和标识牌a13，在后面安装二个工业矩形连接器a4。

驱动装置：电机4安装在支架5，蜗杆9安装在支架10，都用螺钉连接于底板1上，输出轴15上连接蜗轮双向超越离合器组件11，12，凸轮22，链轮18，顶面指示a1；轴50上连接有链轮21，伞齿轮51；两个轴部件安装在上夹板2和底板1上，用紧固杆3连接，伞齿轮51，52啮合带动连接轴上的凸轮49，指示球54，在底板1和上夹板2固联有限位销13，17，双向超越离合器12有轴滚16，链条20将链轮18、19、21连接构成链传动，链轮19，伞齿轮37，圆柱齿轮36连接在轴31、37、35伞齿轮啮合，转动连接在轴上的指示球33，都安装在支架32上，支架32固定在板26成为部件，板26中间夹隔套38，用螺钉连接在底板1上，上夹板表面固定行程开关23、24。手动联锁装置d：前夹板41和后夹板47用紧固杆55连接为一体并用螺钉固定于底板1上，前夹板41内侧固定行程开关40，三角板43固联在滑板42上，连接前夹板41上，可以左右移动，弹簧44连接滑板42与前夹板41，后夹板47的外侧连接有锁板46，弹簧48，电磁铁45，凸轮49与轴53连接一体，转动，推动锁板移动，锁住操作手柄。

辅助开关组件e：辅助开关27、28固联在板26上，动触头的方轴，伸出板26向下，连接圆柱齿轮39，二个圆柱齿轮39和36圆柱齿轮啮合，在输出轴链轮驱动下转动，实现辅助开关切换。

电气元件f：采用交直流二用串激电机驱动，二个接触器14、一个计数器25固定在底板1上，加热器29，行程开关23、24固定在上夹板2的上面，行程开关40安装在前夹板41的内侧，电磁铁45固定在后夹板47外侧。

所有电器元件按二次控制原理和安装图的要求连接在一起，实现电动操动机构的程序和保护、检测的要求。

电动操动机构的动作原理：

如图3机构处于分闸位置，顺时针为合闸。

合闸操作：电机4通电，驱动伞齿轮6、8/蜗杆蜗轮9、11/双向超越离合器12使输出轴15顺时针转动，当轴滚16接触限位销13，在电机驱动力矩作用下机械分离，电机空转，同时，输出轴凸轮22接触行程开关24，使其动作，切断电源，合闸到位，运动结束；在输出轴转动时，输出轴15驱动链轮18，带动链条20驱动链轮19、21转动，带动侧面指示球33，正面指示球54，顶面指示a1旋转，正确显示开关所处状态；带动辅助开关27、28动触头转动，实现电路的切换；使凸轮49转动，实现操作手柄的联锁。

分闸操作：与之相反，电机4通电，传动系统输出轴逆时针转动，当轴滚16与限位销17接触，在驱动力作用下，同步限位机械离合，凸轮22作用行程开关23，动作，电源切断。同时，经传动系统使顶、侧、正面指示牌或球转动，显示开关状态，凸轮49转动，锁板移动，实现操作手柄联锁。

手动操作：将电力挂锁a6打开，卸下，松开蝶形螺母，打开手动操作活门a5(在打开之前认真阅读手动操作规程)，将操作手柄30用力插到底，此时，它推动滑板42向右移动，作用行程开关40动作，控制回路电源切断。顺时针为合闸，逆时针为分闸，合分到位后，机械分离合，手动操作很轻松。

在电站检修需要闭锁本机构时，手动操作孔内插入闭锁杆56，并加电力挂锁a6，与插入操作手柄30程序相似，插入时闭锁电磁铁45带电，动静铁心吸合，手动操作孔敞开，插入闭锁杆56时行程开关40动作，将机构控制回路和电机电源切断，同时将联锁电磁铁回路切断，实现闭锁。机构闭锁后，可防止他人在不知情时操作本机构，造成人员和设备的损害。

如图13，在手动联锁装置后夹板47的外侧固定有联锁电磁铁45，在联锁条件不满足时，电磁铁处于无电状态，动铁心在复位弹簧作用下，横在隔离和接地开关操作孔前面，手动操作手柄不能插入，在联锁条件成立时，联锁电磁铁带电，动静铁心吸合，将隔离和接地操作孔让开。机构的控制回路及联锁电磁铁回路都要经过一个“外部联锁回路”再接至电源，外部联锁回路由电站中与本机构操作的开关相关的所有开关设备的辅助开关触头串联组成，只有相关的所有开关设备所处的位置或状态都允许本开关动作，外部联锁回路才能接通本机构控制回路及电磁铁回路才能接通电源，电磁铁才可通电，动铁芯吸合，操作手柄才可插入进行手动操作。通过上述方式，实现了机构的手动操作与电动操作之间，本机构手动操作(以及电动操作)与相关开关设备状态之间的电气联锁，防止了误操作。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种开关设备用电动操动机构，其特征在于，所述机构包括由机箱(a)和机芯(b)，所述机芯(b)内包括：驱动装置(c)、手动联锁装置(d)、辅助开关组件(e)和电器元件(f)；电机(4)通过第一伞齿轮(6)、第二伞齿轮(8)、蜗杆(9)、蜗轮(11)、双向超越离合器(12)，驱动输出轴(15)转动，同时，通过传动装置使辅助开关、顶面指示牌、侧面指示球、正面指示球转动，带动凸轮(49)推动锁板(46)移动，联锁操作手柄。

2.根据权利要求1所述开关设备用电动操动机构，其特征在于，所述第一伞齿轮(6)和第二伞齿轮(8)是一对啮合的伞齿轮；所述蜗轮(11)内连接有双向超越离合器(12)。

3.根据权利要求2所述开关设备用电动机构，其特征在于，所述双向超越离合器(12)两侧有轴滚(16)，在底板(1)和上夹板(2)内侧固联有合到位限位销(13)、分到位限位销(17)。

4.根据权利要求1所述开关设备用电动操动机构，其特征在于，所述机箱(a)有正面指示窗、侧面指示窗、顶面指示窗；手动操作孔铰接手动操作活门(a5)，所述机箱(a)上有电力挂锁(a6)，在所述机箱(a)两侧有拉手(a12)，所述机箱(a)的箱体和盖用搭扣连接。

5.根据权利要求1所述开关设备用电动操动机构，其特征在于，输出轴上链轮(18)与辅助开关组件链轮(19)和正面指示组件链轮(21)用链条(20)连接，呈三角形布置。

6.根据权利要求1所述开关设备用电动操动机构，其特征在于，辅助开关间是传动比1∶1的圆柱齿轮。

7.根据权利要求1所述开关设备用电动操动机构，其特征在于，手动联锁装置(d)由前后二块夹板用紧杆连接而成，凸轮(49)驱动锁板(46)移动，联锁操动手柄；在后夹板(47)上固定电磁铁(45)，动铁心失电挡住操作孔，带电让开。

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