CN103441009A - 一种断路器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种断路器，其手动储能接口与伞形齿轮副（31）连接，伞形齿轮副与主动链轮（32）连接；主动链轮与从动链轮（39）连接，从动链轮安装在储能轴承（40）上；储能轴与储能齿轮（36）连接，储能齿轮（36）与储能齿条（37）啮合，储能齿条（37）下端安装有储能压板（65），滑块组件（41）上端连接储能弹簧（45）。本断路器将零部件的数量降低到现有弹簧连杆结构断路器的三分之一，零部件得到大幅减少，降低了断路器发生故障的概率；可以防止断路器的假分、假合、拒分、拒合、分合闸不到位以及自动脱扣等故障现象，提高了断路器的分合闸性能，杜绝了因操纵机构故障引发的各类事故，保障输配电设备安全运行。

Description

一种断路器

技术领域

本发明涉及一种断路器，属于断路器技术领域。

背景技术

断路器是各类电力开关设备的关键部件，断路器操纵机构的动作过程包括储能、合闸和分闸，断路器唯有在储能后才可以合闸，因此，断路器中的储能操纵机构对断路器具有非常重要的作用，若储能操纵机构发生故障，将严重影响断路器的分合闸性能。

目前，各类断路器采用的操纵机构可以归纳为四种，一是最早的电磁操纵机构，其缺点是合闸线圈消耗的功率太大，要求配备价格昂贵的大容量电源屏供电，加上电磁机构的结构笨重，动作时间长，分合闸操纵冲击力大，而逐渐被市场所淘汰；二是气动和液压操纵机构，它需要配备专门的气动、液压系统设备，总体设备笨重，造价较大，开关设备较少采用；三是当前普遍使用的弹簧连杆操纵机构，利用交直流两用电动机对弹簧进行储能并进行分合闸操纵，对电源性能要求低，但弹簧机构的缺点是零件数量过多（约为200个），要求的加工精度高，制造工艺复杂，成本高，容易发生机械故障；四是永磁操纵机构，它所使用的零件比弹簧机构少，动作过程简单，但涉及永磁材料等技术难题尚未彻底解决，暂时难以广泛推广应用。

统计资料表明：断路器设备故障中有70％以上为操纵机构的机械故障所致，机构零部件越多，发生机械故障的概率越大。而断路器易出现的假分、假合、拒分、拒合、分合闸不到位以及自动脱扣等故障现象，均是因断路器的操纵机构出现机械故障所致。综上所述，目前各类开关设备使用的断路器，还有许多不完善的地方，导致电网和输配电设备在运行过程中存在安全隐患。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种断路器，首先能够将零部件的数量降低到现有弹簧连杆断路器的三分之一，零部件的大幅度减少，可以大幅降低操纵机构发生故障的概率；进而同时可以防止断路器的假分、假合、拒分、拒合、分合闸不到位以及自动脱扣等故障现象，提高断路器的分合闸性能，杜绝因操纵机构故障引发的各类事故，保障输配电设备的安全运行。

为了实现上述目的，本断路器操纵机构中的储能机构包括电动储能机构和手动储能机构，分合闸机构包括电动分合闸机构和手动分合闸机构；所述储能机构中的电动储能机构包括安装在壳体底板上的储能齿轮箱和储能电机，储能齿轮箱的输出轴上安装主动链轮；所述储能机构中的手动储能机构包括由手柄驱动的手动储能接口；

所述手动储能接口与由两个相互啮合的伞形齿轮构成的伞形齿轮副连接，伞形齿轮副与所述主动链轮连接；主动链轮通过储能链条与从动链轮连接，从动链轮安装在储能轴的储能轴承上；所述储能轴与储能齿轮连接，储能齿轮与储能齿条相互啮合，储能齿条与滑块组件并列安装在壳体支架的一侧上，所述储能齿条的下端安装有储能压板，上端连接有齿条复位弹簧，所述滑块组件的上端连接储能弹簧，所述储能齿条通过储能压板与滑块组件下端的储能承接压板相互接触。

所述分合闸机构包括与所述滑块组件连接的多功能板，以及安装在所述壳体支架另一侧上的分合闸齿条，所述分合闸齿条与安装在分合闸主轴上的分合闸齿轮相互啮合；

在所述壳体支架上安装合闸电磁铁和推杆支架，以及储能保险销轴和储能保险销轴弹簧，手动合闸按钮与安装在推杆支架中的合闸推杆连接，所述合闸推杆通过合闸连锁片与所述储能保险销轴和合闸电磁铁的主轴配合；

手动分闸按钮与安装在所述推杆支架中的分闸推杆连接，在所述壳体支架上安装的分闸电磁铁通过所述分闸推杆与分闸连锁片连接；

在所述滑块组件中安装有分闸轴，在分闸轴上安装分闸扭簧、分闸棘轮和偏心轮，以及固定连接在所述分闸轴上的分闸拨叉，在所述滑块组件中安装有与所述偏心轮配合的偏心轴套插锁；

所述分闸推杆的端部固定连接有分闸推板，所述分闸连锁片通过所述分闸推杆和分闸推板与所述分闸拨叉配合，所述分闸推杆通过所述分闸连锁片与所述分闸电磁铁的主轴连锁，所述分合闸齿条通过在壳体支架上开设的长形滑孔中的连接板连接有棘齿条，所述分闸扭簧通过所述分闸轴使所述分闸棘轮和偏心轴套插锁紧贴在所述棘齿条上，在所述合闸推杆和分闸推杆上分别安装推杆复位弹簧；

所述分合闸主轴上安装拐臂和缓冲拐臂，所述拐臂通过销轴连接承接拐臂，承接拐臂的上下两端通过同步调节杆连接并固定，所述承接拐臂通过销轴与桥臂连接，桥臂通过销轴与分闸弹簧的下端连接，分闸弹簧的上端与壳体筋板连接，所述桥臂通过桥臂连接孔与断路器触头的推拉杆连接。

所述储能轴承为单向轴承。

在所述多功能板上开设储能销孔，所述储能保险销轴与所述多功能板上开设的储能销孔相互对应。

在所述壳体支架上安装储能上行程开关和齿条行程开关，在壳体面板的内侧安装储能下行程开关，储能下行程开关、储能上行程开关和齿条行程开关与储能电机的电源控制回路连接，在储能上行程开关的下方安装有与之配合的行程开关挡。

所述缓冲拐臂分别与分闸缓冲器和合闸缓冲器配合，合闸时，将缓冲拐臂与合闸缓冲器接触进行缓冲，分闸时，将所述缓冲拐臂与分闸缓冲器接触进行缓冲。

本断路器采用齿轮、齿条驱动模块带动滑块的储能机构，以及用棘轮、棘齿条带动的分合闸机构代替现行普遍使用的曲轴连杆驱动机构；并且在储能、分合闸操纵机构上均加设了保险装置。本断路器结构简单，方便使用和维护，与现有技术相比，具有如下两种有益效果：

1、能够将零部件的数量降低到现有弹簧连杆结构断路器的三分之一，零部件得到大幅度的减少，进而大大降低了断路器操纵机构发生故障的概率；

2、可以防止断路器的假分、假合、拒分、拒合、分合闸不到位以及自动脱扣等故障现象，提高断路器的分合闸性能，继而杜绝因操纵机构故障引发的各类事故，保障输配电设备的安全运行。

附图说明

图1是本发明的前向示意图；

图2是本发明的后向示意图；

图3是本发明的侧向示意图；

图4是本发明的前俯向示意图；

图5是本发明的棘爪局部示意图；

图6是本发明的偏心轮局部示意图；

图7是本发明的分合闸按钮、推杆局部示意图；

图8是本发明的储能销孔部位局部示意图。

图中：1、壳体筋板，2、壳体支架，3、承接拐臂，4、拐臂，5、分闸弹簧，6、同步调节杆，7、桥臂，8、桥臂连接孔，9、壳体底板，10、桥臂轴，11、分合闸主轴，12、储能保险销轴，13、储能保险销轴弹簧，14、合闸连锁片，15、储能销孔，18、分闸轴，19、分闸拨叉，20、分闸扭簧，21、分闸电磁铁，22、壳体面板，23、手动合闸按钮，24、手动分闸按钮，25、计数器窗口，26、计数器，27、储能下行程开关，28、储能状态窗口，29、储能承接压板，30、手动储能接口，31、伞形齿轮副，32、主动链轮，33、储能链条，34、储能齿轮箱，35、储能电机，36、储能齿轮，37、储能齿条，38、储能轴，39、从动链轮，40、储能轴承，41、滑块组件，42、行程开关挡，43、储能上行程开关，44、齿条行程开关，45、储能弹簧，46、齿条复位弹簧，47、壳体顶板，48、缓冲拐臂，49、分闸缓冲器，50、合闸缓冲器，51、分合闸齿条，52、分合闸齿轮，53、合闸电磁铁，54、多功能板，55、合闸推杆，56、分闸推杆，57、分闸连锁片，58、棘齿条，59、偏心轴套插锁，60，分闸棘轮，61、偏心轮，62、分闸推板，63、推杆复位弹簧，64、储能显示板，65、储能压板，66、推杆支架。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1所示，本断路器中的操纵机构包括储能机构和分合闸机构，其中储能机构包括电动储能机构和手动储能机构，分合闸机构包括电动分合闸机构和手动分合闸机构；所述储能机构中的电动储能机构包括安装在壳体底板9上的储能齿轮箱34和储能电机35，储能齿轮箱34的输出轴上安装主动链轮32；所述储能机构中的手动储能机构包括由手柄驱动的手动储能接口30；

所述手动储能接口30与由两个相互啮合的伞形齿轮构成的伞形齿轮副31连接，伞形齿轮副31与所述主动链轮32连接；主动链轮32通过储能链条33与从动链轮39连接，从动链轮39安装在储能轴38的储能轴承40上；所述储能轴38与储能齿轮36连接，储能齿轮36与储能齿条37相互啮合，储能齿条37与滑块组件41并列安装在壳体支架2的一侧上，所述储能齿条37的下端安装有储能压板65，上端连接齿条复位弹簧46，所述滑块组件41的上端连接储能弹簧45，所述储能齿条37通过储能压板65与安装在滑块组件41下端的储能承接压板29相互接触，所述储能弹簧45和齿条复位弹簧46的顶端分别与壳体顶板47固定连接。

在手动储能时，通过手柄插入手动储能接口30驱动伞形齿轮副31带动链条33，链条33带动从动链轮39，即利用单向轴承40通过储能轴38带动储能齿轮36旋转，储能齿轮36带动储能齿条37，通过安装在齿条37下端的储能压板65推动滑块组件41下端的储能承接压板29实现对储能弹簧45的储能；在电动储能时，利用储能电机35通过驱动储能齿轮箱34带动主动链轮32和链条33实现对储能弹簧45的储能，后续过程与手动储能过程一致。

如图2所示，所述分合闸机构包括与所述滑块组件41连接的多功能板54，以及安装在所述壳体支架2另一侧上的分合闸齿条51，所述分合闸齿条51与安装在分合闸主轴11上的分合闸齿轮52相互啮合；

如图3至图8所示，在所述壳体支架2上安装合闸电磁铁53和推杆支架66，以及储能保险销轴12和储能保险销轴弹簧13，手动合闸按钮23与安装在推杆支架66中的合闸推杆55连接，所述合闸推杆55通过合闸连锁片14与所述储能保险销轴12和合闸电磁铁53的主轴配合；

手动分闸按钮24与安装在所述推杆支架66中的分闸推杆56连接，在所述壳体支架2上安装的分闸电磁铁21通过所述分闸推杆56与分闸连锁片57连接；

在所述滑块组件41中安装有分闸轴18，在分闸轴18上安装分闸扭簧20、分闸棘轮60和偏心轮61，以及固定连接在所述分闸轴18上的分闸拨叉19，在所述滑块组件41中安装有与所述偏心轮61配合的偏心轴套插锁59；

所述分闸推杆56的端部固定连接有分闸推板62，所述分闸连锁片57通过所述分闸推杆56和分闸推板62与所述分闸拨叉19配合，所述分闸推杆56通过所述分闸连锁片57与所述分闸电磁铁21的主轴连锁，所述分合闸齿条51通过在壳体支架2上开设的长形滑孔中的连接板连接有棘齿条58，所述分闸扭簧20通过所述分闸轴18使所述分闸棘轮60和偏心轴套插锁59紧贴在所述棘齿条58上，在所述合闸推杆55和分闸推杆56上分别安装推杆复位弹簧63；在储能时，偏心轴套插锁59和分闸棘轮60随滑块组件41沿棘齿条58表面向下滑行，达到储能结束位置时偏心轴套插锁59和分闸棘轮60分别插入棘齿条58的棘齿孔中并锁住，给合闸增加一道安全防线，防止震动等多种原因引起的脱扣跳闸现象；

所述分合闸主轴11上安装拐臂4和缓冲拐臂48，所述拐臂4通过销轴与承接拐臂3连接，承接拐臂3的上下两端通过同步调节杆6连接并固定，所述承接拐臂3通过销轴与桥臂7连接，分闸弹簧5的下端通过销轴与桥臂7连接，分闸弹簧5的上端与壳体筋板1连接，桥臂7通过桥臂连接孔8与断路器触头的推拉杆连接。

进一步，所述储能轴承40为单向轴承，可以使手动储能操作保持连续，不受储能弹簧反向用力的影响而致使在手动过程中出现换手停顿时间而发生的反弹现象。

进一步，在所述多功能板54上开设储能销孔15，所述储能保险销轴12与所述多功能板54上开设的储能销孔15相互对应，当滑块组件41带动多功能板54下滑，储能销孔15达到合闸电磁铁53的主轴和储能保险销轴12的对应位置，由于合闸电磁铁53主轴受弹簧的推动以及储能保险销轴12在储能保险销轴弹簧13的作用下顶入储能销孔15并锁住，在合闸操纵部位加设储能保险销轴12可以提高断路器合闸的稳定性，保障操纵机构的可靠运行。

进一步，为了实现自动储能，在所述壳体支架2上安装储能上行程开关43和齿条行程开关44，在壳体面板22的内侧安装有储能下行程开关27，储能下行程开关27、储能上行程开关43和齿条行程开关44与储能电机35的给电控制器在控制回路中连接，在储能上行程开关43的下方安装有与之配合的行程开关挡42。

进一步，为了防止分合闸弹簧释放能量对机构产生冲击，并防止合闸时触头产生弹震，合闸时，将缓冲拐臂48与合闸缓冲器50接触进行缓冲，分闸时，将所述缓冲拐臂48与分闸缓冲器49接触进行缓冲。

本断路器的合闸过程是：手动合闸，手动合闸按钮23与合闸推杆55固定，按下手动合闸按钮23，通过合闸推杆55推动合闸连锁片14，同时将合闸电磁铁53的主轴和储能保险销轴12推开，解除合闸电磁铁53的主轴和储能保险销轴12对多功能板54上储能销孔15的控制，储能弹簧45释放能量拉动滑块组件41，滑块组件41通过偏心轴套插锁59和分闸棘轮60对棘齿条58的锁定带动棘齿条58上行运动，棘齿条58与分合闸齿条51连接为一体，分合闸齿条51带动分合闸齿轮51旋转，分合闸齿轮51通过分合闸主轴11带动拐臂4扭转，拐臂4通过承接拐臂3、桥臂7，以及桥臂7上的桥臂连接孔8与断路器触头推拉杆连接，推动断路器合闸，同时对分闸弹簧5拉伸并储能；电动合闸通过合闸电磁铁53动作带动合闸连锁片14，其余过程与手动合闸一致。

本断路器的分闸过程是：分闸拨叉19与分闸轴18可靠连接，分闸电磁铁21主轴与分闸推杆56通过分闸连锁片57连锁，分闸推杆56与分闸推板62固定连接，在合闸状态下，按下手动分闸按钮24推动分闸推杆56与分闸推板62，分闸推板62驱动分闸拨叉19扭转，分闸拨叉19通过分闸轴18带动的偏心轴套插锁59和分闸棘轮60与棘齿条58分离解锁，分闸弹簧5释放能量使断路器分闸，并通过分合闸齿轮52带动分合闸齿条51以及棘齿条58下行回归零位，电动分闸，分闸电磁铁21动作，分闸电磁铁21的主轴通过分闸连锁片57推动分闸推杆56，其余过程与手动分闸一致。

本断路器一次储能可以完成断路器合闸、分闸一个周期的动作，由于使用齿轮、齿条配合的储能方式，储能结束点设置为储能齿轮36运行到储能齿条37的光板位置，即便储能电动机35、储能齿轮箱34有惯性或者储能电机35因故障不能停止，也不会对储能机构产生损坏和影响。

本断路器还能够实现自动储能：滑块组件41下端连接有储能承接压板29，储能显示板64通过连接块与储能承接压板29连接，储能下行程开关27、储能上行程开关43和齿条行程开关44接入储能电机35的电源控制回路，储能齿条37通过齿条复位弹簧46的作用将储能齿条37拉到上端顶点零位，当断路器接入电源时，只要断路器处于分闸状态，储能弹簧45处于未储能状态，储能控制回路自动给储能电机35施电，电机35通过储能齿轮箱34、主动链轮32、储能链条37、从动链轮39、储能主轴38带动储能齿轮36旋转，储能齿轮36旋转驱动储能齿条37并通过安装在储能齿条37下端的储能压板65推动滑块组件41下端的储能承接压板29使滑块组件41下滑，滑块组件41下滑使储能弹簧45拉伸储能，当滑块组件41下行，储能显示板64的下缘推开储能下行程开关27的常闭触点，通过控制回路使储能电机35断电，完成自动储能过程。

储能显示板64与储能承接压板29连接，储能显示板上64设置有“未储能”和“储能”图样，当滑块组件41处于上端零位时，储能窗口28对准储能显示板64的“未储能”图样，当滑块组件41处于下端时储能窗口28对准储能显示板64的“储能”图样。

在断路器壳体面板22上设置计数器窗口25，计数器窗口25中安装有计数器26，每次滑块组件41被推动下滑储能时，与储能承接压板29连接的储能显示板64的下缘对计数器26的推杆触动一次，计数器26即可记录储能次数也即断路器分合闸的周期次数。

本断路器将零部件的数量降低到现有连杆弹簧结构断路器的三分之一，零部件得到大幅度的减少，进而大大降低了断路器操纵机构发生故障的概率；本断路器设计的结构还可以防止断路器的假分、假合、拒分、拒合、分合闸不到位以及自动脱扣等故障现象，提高断路器的分合闸性能，继而杜绝因操纵机构故障引发的各类事故，保障输配电设备的安全运行。

Claims (6)

1.一种断路器，其操纵机构包括储能机构和分合闸机构，其中储能机构包括电动储能机构和手动储能机构，分合闸机构包括电动分合闸机构和手动分合闸机构；所述储能机构中的电动储能机构包括安装在壳体底板（9）上的储能齿轮箱（34）和储能电机（35），储能齿轮箱（34）的输出轴上安装主动链轮（32）；所述储能机构中的手动储能机构包括由手柄驱动的手动储能接口（30）；

其特征在于，所述手动储能接口（30）与由两个相互啮合的伞形齿轮构成的伞形齿轮副（31）连接，伞形齿轮副（31）与所述主动链轮（32）连接；主动链轮（32）通过储能链条（33）与从动链轮（39）连接，从动链轮（39）安装在储能轴（38）的储能轴承（40）上；所述储能轴（38）与储能齿轮（36）连接，储能齿轮（36）与储能齿条（37）相互啮合，储能齿条（37）与滑块组件（41）并列安装在壳体支架（2）的一侧上，所述储能齿条（37）的下端安装有储能压板（65），上端连接有齿条复位弹簧（46），所述滑块组件（41）的上端连接储能弹簧（45），所述储能齿条（37）通过储能压板（65）与安装在滑块组件（41）下端的储能承接压板（29）相互接触。

2.根据权利要求1所述的一种断路器，其特征在于，所述分合闸机构包括与所述滑块组件（41）连接的多功能板（54），以及安装在所述壳体支架（2）另一侧上的分合闸齿条（51），所述分合闸齿条（51）与安装在分合闸主轴（11）上的分合闸齿轮（52）相互啮合；

在所述壳体支架（2）上安装合闸电磁铁（53）和推杆支架（66），以及储能保险销轴（12）和储能保险销轴弹簧（13），手动合闸按钮（23）与安装在推杆支架（66）中的合闸推杆（55）连接，所述合闸推杆（55）通过合闸连锁片（14）与所述储能保险销轴（12）和合闸电磁铁（53）的主轴配合；

手动分闸按钮（24）与安装在所述推杆支架（66）中的分闸推杆（56）连接，在所述壳体支架（2）上安装的分闸电磁铁（21）通过所述分闸推杆（56）与分闸连锁片（57）连接；

在所述滑块组件（41）中安装有分闸轴（18），在分闸轴（18）上安装分闸扭簧（20）、分闸棘轮（60）和偏心轮（61），以及固定连接在所述分闸轴（18）上的分闸拨叉（19），在所述滑块组件（41）中安装有与所述偏心轮（61）配合的偏心轴套插锁（59）；

所述分闸推杆（56）的端部固定连接有分闸推板（62），所述分闸连锁片（57）通过所述分闸推杆（56）和分闸推板（62）与所述分闸拨叉（19）配合，所述分闸推杆（56）通过所述分闸连锁片（57）与所述分闸电磁铁（21）的主轴连锁，所述分合闸齿条（51）通过在壳体支架（2）上开设的长形滑孔中的连接板连接有棘齿条（58），所述分闸扭簧（20）通过所述分闸轴（18）使所述分闸棘轮（60）和偏心轴套插锁（59）紧贴在所述棘齿条（58）上，在所述合闸推杆（55）和分闸推杆（56）上分别安装推杆复位弹簧（63）；

所述分合闸主轴（11）上安装拐臂（4）和缓冲拐臂（48），所述拐臂（4）通过销轴连接承接拐臂（3），承接拐臂（3）的上下两端通过同步调节杆（6）连接并固定，所述承接拐臂（3）通过销轴与桥臂（7）连接，桥臂（7）通过销轴与分闸弹簧（5）的下端连接，分闸弹簧（5）的上端与壳体筋板（1）连接，所述桥臂（7）通过桥臂连接孔（8）与断路器触头的推拉杆连接。

3.根据权利要求1所述的一种断路器，其特征在于，所述储能轴承（40）为单向轴承。

4.根据权利要求2所述的一种断路器，其特征在于，在所述多功能板（54）上开设储能销孔（15），所述储能保险销轴（12）与所述多功能板（54）上开设的储能销孔（15）相互对应。

5.根据权利要求1或2所述的一种断路器，其特征在于，在所述壳体支架（2）上安装储能上行程开关（43）和齿条行程开关（44），在壳体面板（22）的内侧安装储能下行程开关（27），储能下行程开关（27）、储能上行程开关（43）和齿条行程开关（44）与储能电机（35）的电源控制回路连接，在储能上行程开关（43）的下方安装有与之配合的行程开关挡（42）。

6.根据权利要求2所述的一种断路器，其特征在于，所述缓冲拐臂（48）分别与分闸缓冲器（49）和合闸缓冲器（50）配合。

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