CN102789921A

CN102789921A - 一种高效的大直径主触头传动机构

Info

Publication number: CN102789921A
Application number: CN2012102847988A
Authority: CN
Inventors: 朱琦琦; 刘琨; 程立; 吕军玲; 雷肖; 徐刚; 马冲
Original assignee: China Three Gorges Corp; China XD Electric Co Ltd
Current assignee: China Three Gorges Corp; China XD Electric Co Ltd
Priority date: 2012-08-10
Filing date: 2012-08-10
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2032-08-10
Also published as: CN102789921B

Abstract

本发明提供一种高效的大直径主触头传动机构，包括输入轴、拐臂、连杆、传动架、第一活塞杆、第二活塞杆、气缸座、汽缸盖、活塞、动主触头环、第一静止主触头环和第二静止主触头环；拐臂一端连接输入轴，另一端连接连杆；连杆一端连接拐臂，另一端连接传动架；传动架、第一活塞杆、活塞、第二活塞杆以及动主触头环通过机械联接的方式，联接成一个整体；气缸座上设有第一导向环，汽缸盖上设有第二导向环，第一活塞杆穿过第一导向环，第二活塞杆穿过第二导向环；第一静止主触头环和第二静止主触头环同轴间隔排布。本发明合理布置输入轴、拐臂、连杆、活塞杆、活塞以及主触头，减少机构运动过程中的摩擦，提高传动效率。

Description

一种高效的大直径主触头传动机构

【技术领域】

本发明涉及高压断路器领域，特别涉及一种主触头传动机构。

【背景技术】

传统的压气式高压断路器主触头直径相对较小，活塞位于灭弧室中间位置，该结构通常只有一根活塞杆（或拉杆）和一根连杆，且这根活塞杆（或拉杆）位于活塞、主触头中心位置，由连杆驱动活塞杆（或拉杆）推/拉活塞和主触头。对于主触头直径>400mm的情况，如采用传统结构，活塞位于中间，为保证开断性能，将需要较大操作功，而且由于主触头直径大，如果用一根位于主触头圆心位置的活塞杆（或拉杆）推/拉主触头，难以保证主触头受力平稳均匀，可能使主触头发生歪偏，从而增加系统的阻力。

另外，为实现断路器三相机械联动，在断路器中要设置输入轴及拐臂。现有技术中，由于输入轴、拐臂、连杆的尺寸与空间位置未能最优化配置，传动连杆与主触头运动方向成一定角度，因此在机构运动过程中，传动连杆上传递的力将在垂直于主触头运动方向上产生较大的分力，增大了机构支座、关节以及导向位置的受力，从而增大了摩擦，降低了传动效率。

因此，有必要合理布置输入轴、拐臂、连杆、活塞杆、活塞以及主触头，减少机构运动过程中的摩擦，提高传动效率。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种高效的大直径主触头传动机构，合理布置输入轴、拐臂、连杆、活塞杆、活塞以及主触头，减少机构运动过程中的摩擦，提高传动效率。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高效的大直径主触头传动机构，包括输入轴、拐臂、连杆、传动架、第一活塞杆、第二活塞杆、气缸座、汽缸盖、活塞、动主触头环、第一静止主触头环和第二静止主触头环；拐臂一端连接输入轴，另一端连接连杆；连杆一端连接拐臂，另一端连接传动架；传动架、第一活塞杆、活塞、第二活塞杆以及动主触头环通过机械联接的方式，联接成一个整体；汽缸盖安装于气缸座上，汽缸盖与气缸座之间形成气缸；活塞位于气缸内，活塞外壁上设有密封圈；气缸座上设有第一导向环，汽缸盖上设有第二导向环，第一活塞杆穿过第一导向环，第二活塞杆穿过第二导向环；第一静止主触头环和第二静止主触头环同轴间隔排布。

本发明进一步的改进在于：传动架、动主触头环与第一静止主触头环和第二静止主触头环同轴排布，动主触头环排布于第一静止主触头环和第二静止主触头环外周。

本发明进一步的改进在于：第一活塞杆与第二活塞杆的中心同轴。

本发明进一步的改进在于：第一导向环和第二导向环之间的距离大于第一活塞杆长度和第二活塞杆长度之和的0.4倍。

本发明进一步的改进在于：所述高效的大直径主触头传动机构包括两个拐臂、两个连杆、三个或以上的第一活塞杆以及三个以上的第二活塞杆，连杆、第一活塞杆、第二活塞杆在传动架圆周方向上均布。

本发明进一步的改进在于：连杆与动主触头环中心线所成夹角小于5度。

本发明进一步的改进在于：输入轴中心点与动主触头环中心轴线距离为拐臂长度的0.7至1.5倍拐臂。

本发明进一步的改进在于：连杆的长度大于4倍拐臂长度。

本发明进一步的改进在于：活塞以及气缸盖上分别设有第一气孔和第二气孔，在活塞远离气缸盖的一侧设有单向阀。

本发明进一步的改进在于：采用在半径方向上有0.2mm以上弹性量的密封圈。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

（1）连杆3与x轴成极小夹角，使导向环5和14受到极小的y轴方向的力。现有的三相联动大电流开断用断路器中，传动连杆3大都与x轴成一定的角度，因此机构运动过程中，传动连杆3给传动架4的力在y轴方向上将产生较大的分力，输入轴1所受的扭矩较大，输入连杆2受力较大；本机构中传动连杆3与x轴成极小夹角，因此传动连杆3给传动架4的力极大部分是有效的，这可以较好地改善机构运动部件的受力，提高机构的传动效率。

（2）第一活塞杆6与第二活塞杆15除了起到推拉活塞10以及触头环17的作用外，还起到导向的作用，实现了推拉活塞10、推拉触头环17以及导向三个功能的合一，这使得传动机构的结构更加简单，从而机构机械寿命的提高提供了支持。现有的传动机构这三个功能是分开的，结构相对复杂，而复杂的结构容易产生故障。

（3）活塞杆采用双点导向（导向环5和14），且导向环5和14分别位于气缸的两侧，二者之间有较长的距离，因此，与单点导向以及距离较近的双点导向相比，本机构的导向性能更好。

（4）在传动架圆周上均布有三个或以上的活塞杆，提高了装置的刚度，确保了可移动的触头环17与固定的触头环16、18之间的同轴度，减少了机构内部的变形，消减了机构内部的过约束，从而确保滑移顺畅。

（5）活塞10与气缸内壁之间设置有密封圈9，由于密封圈具有弹性，因此避免了活塞10对第一活塞杆6和第二活塞杆15导向的过定位。

【附图说明】

图1为断路器主触头传动机构合闸状态时剖面图；

图2为断路器主触头传动机构分闸状态时剖面图；

图3为沿图1中A-A线的剖视图；

图4为沿图1中B-B线的剖视图；

图5为沿图1中C向示意图；

图6为图1中I部的局部放大图。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明做进一步详细描述。

请参阅图1至图6所示，本发明针对断路器中直径400mm以上的环形主触头滑移开合问题，设计了一种高效的大尺寸主触头滑移传动机构，至少包括一个输入轴1，两个拐臂2，两个连杆3，一个传动架4，三个以上的第一活塞杆6，三个以上的第二活塞杆15，一个气缸座7，一个汽缸盖12，一个活塞10，一个可移动的主触头环17（外径400mm以上），以及两个静止的主触头环16和18。传动架4、第一活塞杆6、密封圈9、活塞10、第二活塞杆15以及主触头环17通过机械联接的方式，联接成一个整体，在气缸座7以及气缸盖12上分别设置导向环5和14，分别对第一活塞杆6和第二活塞杆15进行导向。该传动机构具有如下特征。

（1）合理布置输入轴1、拐臂2、连杆3的空间位置及尺寸，减少输入轴1、拐臂2和连杆3的受力，并减少传动架4在y轴方向的受力，提高传动效率；

（2）使第一活塞杆6和第二活塞杆15实现推拉活塞10、推拉触头环17以及导向三个功能的合一，从而简化结构并避免因结构复杂而造成的过约束；

（3）在气缸19两端布置导向环5和14，使这两个导向环之间的距离大于0.4倍活塞杆全长，从而提高导向效率；

（4）活塞10与气缸19内壁之间设置有密封圈9，可在压气时起到密封的作用，由于密封圈具有弹性，因此避免了活塞10对第一活塞杆6和第二活塞杆15导向的过定位。

基于上述四方面的特征，最终达到减少传动摩擦，减少过约束，提高传动效率，提高机械寿命的目的。

基于上述工作原理，并为了达到减少摩擦和过约束、提高传动效率和寿命的目的，采取了如下技术方案。

（1）将导向5和14的连线方向设置为x轴，则主触头环17运动方向与x轴平行，在此基础上，通过合理布置输入轴1、拐臂2、连杆3的空间位置及尺寸，提高传动效率。

首先，尽量减小拐臂2的长度，则可增大拐臂2运动过程中的旋转角度，从而可减少输入轴1的扭矩，提高了输入轴1的可靠性。

其次，使输入轴1的中心与中心线22的距离为0.7至1.5倍拐臂2的长度，并增大传动连杆3的长度使之大于4倍拐臂2长度，确保传动连杆3与主触头环17运动方向始终成较小的夹角(<5°)，使传动连杆3上的拉/推力全部转化为第一活塞杆6的推/拉力，从而提高传动效率，另一方面还可以减少导向环5和14处的摩擦。另外，设置两个以上的拐臂2和传动连杆3，并使传动连杆3在传动架4的圆周方向上均布，确保运动过程中传动架4受力均匀平稳。

（2）传动架4、第一活塞杆6、密封圈9、活塞10、第二活塞杆15以及主触头环17通过机械联接的方式联接成一个整体，且确保第一活塞杆6、第二活塞杆15同轴，确保传动架4、主触头环17、固定触头环16和18同轴。断路器分/合闸操作时，输入轴1顺/逆时针旋转带动拐臂2顺/逆时针旋转，拐臂2拉/推连杆3，连杆3拉/推传动架4，传动架4拉/推第一活塞杆6，第一活塞杆6拉/推活塞10，活塞10拉/推第二活塞杆15，第二活塞杆15拉/推主触头环17，与此同时，第一活塞杆6和第二活塞杆15在导向环5和14作用下，使传动架4、第一活塞杆6、密封圈9、活塞10、第二活塞杆15以及主触头环17运动方向与x轴平行。这样，第一活塞杆6和第二活塞杆15实现了推拉活塞10、推拉触头环17以及导向三个功能的合一，从而简化了传动结构。

除此之外，在传动架4圆周方向上，均布有三个以上的第一活塞杆6和第二活塞杆15，提高了导向的刚度，确保活塞10与气缸19、可移动的主触头环17与静止触头环16和18始终保持极高的同轴度，从而使活塞10和主触头环17受力均匀平稳。

（3）在气缸19两端布置导向环5和14，其中导向环5位于气缸座7上，对第一活塞杆6进行导向；导向环14位于气缸座12上，对第二活塞杆15进行导向。使这两个导向环之间的距离大于第一活塞杆6长度与第二活塞杆15长度之和的0.4倍，减小活塞杆伸出气缸19的长度与导向长度的比值，从而进一步减小导向处的摩擦，提高导向效率。

（4）活塞10与气缸19内壁之间设置具有弹性的密封圈9，密封圈9与活塞10以相同的速度一起运动（二者相对静止）。在断路器分闸过程中，密封圈9起到气封的作用，使气缸19内的气体能顺利通过气道20，压入灭弧室21中。另一方面，在活塞与气缸19内壁留有间隙，并采用在半径方向上有0.2mm以上弹性量的密封圈9填充间隙，因此密封圈9避免了活塞10对导向5和14的过定位。

本发明传动机构合闸状态和分闸状态分别如图1和2所示，设置了两个拐臂2、两个连杆3、四个第一活塞杆6以及四个第二活塞杆15，且连杆3、第一活塞杆6、第二活塞杆15在传动架4圆周方向上均布，相应地设置了四个导向环5以及四个导向环14。现对分闸的具体实施方式作详细说明，合闸的实施方式与分闸正好相反，因此这里不做赘述。

分闸时，输入轴1顺时针旋转，带动拐臂2绕输入轴1作顺时针旋转，拐臂2带动连杆3拉传动架4移动，由于在传动架4上均布了两个连杆3，因此分闸操作时可使传动架受力均匀；另外由于连杆3与x轴成极小的夹角(<5°)，因此连杆3给传动架4的拉力在y方向的分力极小。

传动架4、第一活塞杆6、密封圈9、活塞10、第二活塞杆15以及主触头环17通过机械联接的方式，联接成一个整体；导向环5和14分别对第一活塞杆6和第二活塞杆15进行导向，此时第一活塞杆6和第二活塞杆15起到了导向的作用。

在活塞10以及气缸盖12上分别设有气孔11和13，在活塞10的左侧设有一个单向阀8。当外部气压比气缸19内气压高时，气体经孔13、11，推开单向阀8，进入气缸19；在断路器分闸时，四个第一活塞杆6同时拉活塞10向x轴负方向移动，确保了活塞10受力均匀平稳，活塞10运动过程中单向阀8关闭，从而压缩气体经气道20，进入灭弧室21，为灭弧提供帮助。这里，第一活塞杆起到了拉活塞10压气进入灭弧室21的作用。

分闸时，四个第一活塞杆6拉活塞10，活塞10再拉四个第二活塞杆15，最后四个第二活塞杆15同时拉可移动的触头环17在固定的触头环16和18上向x负方向滑移，由于有四个均布的活塞杆，且每个活塞杆上施加的拉力相同，因此主触头环17运动过程中受力均匀平稳。当主触头环17脱开主触头环18并达到一定的开断距离后，断路器进入分闸状态。

Claims

1.一种高效的大直径主触头传动机构，其特征在于，包括输入轴（1）、拐臂（2）、连杆（3）、传动架（4）、第一活塞杆（6）、第二活塞杆（15）、气缸座（7）、汽缸盖（12）、活塞（10）、动主触头环（17）、第一静止主触头环（16）和第二静止主触头环（18）；拐臂（2）一端连接输入轴（1），另一端连接连杆（3）；连杆（3）一端连接拐臂（2），另一端连接传动架（4）；传动架（4）、第一活塞杆（6）、活塞（10）、第二活塞杆（15）以及动主触头环（17）通过机械联接的方式，联接成一个整体；汽缸盖（12）安装于气缸座（7）上，汽缸盖（12）与气缸座（7）之间形成气缸（19）；活塞（10）位于气缸（19）内，活塞（10）外壁上设有密封圈（9）；气缸座（7）上设有第一导向环（5），汽缸盖（12）上设有第二导向环（14），第一活塞杆（6）穿过第一导向环（5），第二活塞杆（15）穿过第二导向环（14）；第一静止主触头环（16）和第二静止主触头环（18）同轴间隔排布。

2.根据权利要求1所述的一种高效的大直径主触头传动机构，其特征在于，第一活塞杆（6）与第二活塞杆（15）的中心同轴。

3.根据权利要求1所述的一种高效的大直径主触头传动机构，其特征在于，第一活塞杆（6）与第一导向环（5）相配合，第二活塞杆（15）与第二导向环（14）相配合，对传动架（4）、活塞（10）、动主触头（17）进行导向。

4.根据权利要求1所述的一种高效的大直径主触头传动机构，其特征在于，在传动架（4）圆周方向上，均布有三个或以上的第一活塞杆（6）和第二活塞杆（15）。

5.根据权利要求1所述的一种高效的大直径主触头传动机构，其特征在于，第一导向环（5）和第二导向环（14）之间的距离大于第一活塞杆（6）长度和第二活塞杆（15）长度之和的0.4倍。

6.根据权利要求1所述的一种高效的大直径主触头传动机构，其特征在于，连杆（3）的长度大于4倍拐臂（2）长度。

7.根据权利要求1所述的一种高效的大直径主触头传动机构，其特征在于，连杆（3）与动主触头环（17）的中心线（22）所成夹角小于5度。

8.根据权利要求1所述的一种高效的大直径主触头传动机构，其特征在于，输入轴（1）的中心与中心线（22）的距离为0.7至1.5倍拐臂（2）的长度。

9.根据权利要求1所述的一种高效的大直径主触头传动机构，其特征在于，活塞（10）以及气缸盖（12）上分别设有第一气孔（11）和第二气孔（13），在活塞（10）远离气缸盖（12）的一侧设有单向阀（8）。

10.根据权利要求1所述的一种高效的大直径主触头传动机构，其特征在于，密封圈（9）安装在活塞（10）上后，在它的半径方向上可以有0.2mm以上的弹性量。