CN103545149B - 一种断路器分合闸操纵装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种断路器分合闸操纵装置，属于断路器技术领域，电机（22）得电通过齿轮箱（21）的输出轴带动伞形齿轮副（36），伞形齿轮副驱动滚珠螺杆轴旋转并带动滚珠螺母组件（7）向下直线运动，将现有技术中的旋转运动转变为直线运动，滚珠螺母组件带动滑块组合体（39）的进行储能；以及由棘轮（41）、分合闸挡块（46）和推杆轴（10）相配合的分合闸机构代替普遍使用的曲轴连杆驱动机构；将零部件的数量降低到现有曲轴连杆机构断路器的四分之一，有效降低操纵机构发生故障的概率；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。

Description

一种断路器分合闸操纵装置

技术领域

本发明涉及一种断路器，具体是一种断路器分合闸操纵装置，属于断路器技术领域。

背景技术

断路器分合闸操纵机构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进行合闸操作，因此，断路器中的储能及分合闸操纵机构对电力开关设备有非常重要的作用，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。

当前，在各类断路器中普遍使用的弹簧曲轴连杆操纵机构，利用曲轴连杆操纵机构进行分合闸操纵。但曲轴连杆操纵机构的缺点是零件过多，零件数量达200多个，零部件的加工精度要求高，制造工艺复杂，并且容易发生机械故障。

目前，断路器设备故障中有70％以上为操纵机构的故障所致，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分合闸操纵机构，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分合闸操纵装置，将零部件的数量降低到现有曲轴连杆机构断路器的四分之一，有效降低操纵机构发生故障的概率；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。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种断路器分合闸操纵装置，包括模块支架1、齿轮箱21、电机22、滚珠螺杆轴2、导向轴3、推挡轴4、储能轴5和推杆轴套筒6；齿轮箱21和电机22设置在模块支架1内，电机22与齿轮箱21传动连接；滚珠螺杆轴2的上端与模块支架1的顶部转动连接；导向轴3的上端、推挡轴4的上端、储能轴5上端和推杆轴套筒6上端与模块支架1的顶部固定连接；

齿轮箱21的输出轴上设有伞形齿轮；滚珠螺杆轴2上装有滚珠螺母复位弹簧23，滚轴螺母组件7设置在滚珠螺母复位弹簧23上并与滚珠螺杆轴2上螺纹中的滚珠连接，滚珠螺杆轴2的下端装有伞形齿轮与齿轮箱21输出轴上的伞形齿轮相互啮合构成伞形齿轮副36；滚珠螺母组件7上开设的滑孔与导向轴3滑动连接，储能锁支架38固定在滚轴螺母组件7上，储能锁支架38中开设有锁芯导向槽，锁芯导向槽中安装有储能锁芯37和锁簧50，储能锁芯37和锁簧50固定连接；储能锁推杆47固定在储能锁芯37上并与推挡轴4接触，推挡48装在推挡轴4的圆周面上并与储能锁推杆47对应；

在储能轴5上安装有滑块组合体39和储能弹簧45，滑块组合体39上开设的滑孔与导向轴3滑动连接；滑块组合体39上分别安装有合闸电磁铁8、分闸电磁铁9和棘轮支架40，棘轮41固定安装在棘轮支架40中的分闸电磁铁9的主轴上，连杆42安装在棘轮支架40外侧的分闸电磁铁9的主轴上，棘轮弹簧43的一端与连杆42连接，棘轮弹簧43的另一端固定在滑块组合体39上，在储能轴5的外圆周面上与合闸电磁铁8的主轴对应位置开设有储能插孔44，储能显示连杆13与滑块组合体39固定连接；储能显示连接杆13通过储能滑槽17与储能显示板16连接；

在推杆轴套筒6的外圆周面上开设有滑槽，推杆轴套筒6内安装有推杆轴10，推杆轴10上固定安装有分合闸挡块46，分合闸挡块46与推杆轴套筒6的外圆周面上的滑槽滑动连接，分合闸挡块46与棘轮41位置相对应；推杆轴10的下端设有执行机构连接口11，分合闸显示连接杆12与执行机构连接口11固定连接；分合闸显示连接杆12与分合闸显示板15连接；

在模块支架1的后侧及下侧分别安装有第一行程开关24、第二行程开关25和第三行程开关26，第一行程开关24与滚珠螺母组件7的凸台面接触，第二行程开关25与滑块组合体39接触，第三行程开关26与储能显示连接杆13对应。

进一步，在合闸电磁铁8主轴的尾端设有合闸扭轴孔28，合闸扭轴29与合闸扭轴孔28配合，合闸扭臂31的一端与合闸扭轴29的下端与固定连接，合闸扭臂31的另一端通过轴销与合闸推杆30连接，合闸扭臂31的中支点通过轴销与扭臂支架49连接，扭臂支架49与模块支架1的前板固定。

进一步，在分闸电磁铁9主轴的尾端设有分闸扭轴孔32，分闸扭轴孔32为内弧面条形孔，适合分闸扭轴33在分闸扭轴孔32中旋转，分闸扭轴33与分闸扭轴孔32配合，分闸扭臂35的一端与分闸扭轴33的下端与固定连接，分闸扭臂35的另一端通过轴销与分闸推杆34连接，分闸扭臂35的中支点通过轴销与扭臂支架49连接，扭臂支架49与模块支架1的前板固定。

进一步，还包括手动储能接口19，手动储能接口19位于齿轮箱21的另一侧并与齿轮箱21的输出轴连接。

与现有技术相比，本发明采用滚珠螺杆、螺母的驱动模块将旋转运动转变为直线运动，滚珠螺母组件带动滑块组件的进行储能，以及用棘轮驱动的分合闸机构代替现行普遍使用的曲轴连杆驱动机构；其优点是：

1、能够将零部件的数量降低到现有曲轴连杆结构断路器操纵装置的四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；

3、模块化设计，便于断路器的安装及维护，安装时，将本断路器分合闸操纵装置安装于断路器壳体中并固定，执行机构的连接件与执行机构连接口连接即可；维护时，将执行机构的连接件与执行机构连接口分离，将本断路器分合闸操纵装置拖出断路器壳体外进行维护操作，十分方便。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的右向整体示意图；

图3是本发明的前向整体示意图；

图4是本发明的储能轴纵向剖面示意图；

图5是本发明的储能轴横向剖面示意图；

图6是本发明的分合闸驱动轴剖面示意图；

图7是本发明的储能分离推挡局部结构示意图；

图8是本发明的分合闸操纵部位结构示意图；

图9是本发明的棘轮部位局部结构示意图。

图中：1、模块支架，2、滚珠螺杆轴，3、导向轴，4、推挡轴，5、储能轴，6、推杆轴套筒,7、滚珠螺母组件，8、合闸电磁铁，9、分闸电磁铁，10、推杆轴，11、执行机构连接口，12、分合闸显示连接杆，13、储能显示连接杆,14、分合闸滑槽，15、分合闸显示板，16、储能显示板，17、储能滑槽，18、分闸按钮，19、手动储能接口，20、合闸按钮，21、齿轮箱，22、电机，23、滚珠螺母复位弹簧，24、第一行程开关,25、第二行程开关，26、第三行程开关，27、电磁铁弹簧,28、合闸扭轴孔，29、合闸扭轴,30、合闸推杆,31、合闸扭臂，32、分闸扭轴孔，33、分闸扭轴，34、分闸推杆，35、分闸扭臂,36、伞形齿轮副，37、储能锁芯，38、储能锁支架，39、滑块组合体，40、棘轮支架，41、棘轮，42、连杆，43、棘轮弹簧,44、储能插孔，45、储能弹簧，46、分合闸挡块，47、储能锁推杆,48、推挡，49、扭臂支架，50、锁簧。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

将图1中的左侧、右侧、面向侧和背向侧，分别作为本专利描述的左侧、右侧、前侧和后侧；如图1至图9所示，本发明包括模块支架1、齿轮箱21、电机22、滚珠螺杆轴2、导向轴3、推挡轴4、储能轴5和推杆轴套筒6；齿轮箱21和电机22设置在模块支架1内，电机22与齿轮箱21传动连接；滚珠螺杆轴2与模块支架1的顶部转动连接；导向轴3的上端、推挡轴4的上端、储能轴5上端和推杆轴套筒6上端与模块支架1的顶部固定连接；

齿轮箱21的输出轴上设有伞形齿轮；滚珠螺杆轴2上装有滚珠螺母复位弹簧23，滚轴螺母组件7设置在滚珠螺母复位弹簧23上并与滚珠螺杆轴2上螺纹中的滚珠连接，滚珠螺杆轴2的下端装有伞形齿轮与齿轮箱21输出轴上的伞形齿轮相互啮合构成伞形齿轮副36；滚珠螺母组件7上开设的滑孔与导向轴3滑动连接，储能锁支架38固定在滚轴螺母组件7上，储能锁支架38中开设有锁芯导向槽，锁芯导向槽中安装有储能锁芯37和锁簧50，储能锁芯37和锁簧50固定连接；储能锁推杆47固定在储能锁芯37上并与推挡轴4接触，推挡48装在推挡轴4的圆周面上并与储能锁推杆47对应；

在储能轴5上安装有滑块组合体39和储能弹簧45，滑块组合体39上开设的滑孔与导向轴3滑动连接；滑块组合体39上分别安装有合闸电磁铁8、分闸电磁铁9和棘轮支架40，棘轮41固定安装在棘轮支架40中的分闸电磁铁9的主轴上，连杆42安装在棘轮支架40外侧的分闸电磁铁9的主轴上，棘轮弹簧43的一端与连杆42连接，棘轮弹簧43的另一端固定在滑块组合体39上，在储能轴5的外圆周面上与合闸电磁铁8的主轴对应位置开设有储能插孔44，储能显示连杆13与滑块组合体39固定连接；储能显示连接杆13通过储能滑槽17与储能显示板16连接；

在推杆轴套筒6的外圆周面上开设有滑槽，推杆轴套筒6内安装有推杆轴10，推杆轴10上固定安装有分合闸挡块46，分合闸挡块46与推杆轴套筒6的外圆周面上的滑槽滑动连接，分合闸挡块46与棘轮41位置相对应；推杆轴10的下端设有执行机构连接口11，分合闸显示连接杆12与执行机构连接口11固定连接；分合闸显示连接杆12与分合闸显示板15连接；

在模块支架1的后侧及下侧分别安装有第一行程开关24、第二行程开关25和第三行程开关26，第一行程开关24与滚珠螺母组件7的凸台面接触，第二行程开关25与滑块组合体39接触，第三行程开关26与储能显示连接杆13对应。

作为本发明的一种改进，在合闸电磁铁8主轴的尾端设有合闸扭轴孔28，合闸扭轴29与合闸扭轴孔28配合，合闸扭臂31的一端与合闸扭轴29的下端与固定连接，合闸扭臂31的另一端通过轴销与合闸推杆30连接，合闸扭臂31的中支点通过轴销与扭臂支架49连接，扭臂支架49与模块支架1的前板固定；增加手动合闸机构，能使本发明在供电源发生断电时，能继续保持断路器的合闸操作。

作为本发明的一种改进，在分闸电磁铁9主轴的尾端设有分闸扭轴孔32，分闸扭轴孔32为内弧面条形孔，适合分闸扭轴33在分闸扭轴孔32中旋转，分闸扭轴33与分闸扭轴孔32配合，分闸扭臂35的一端与分闸扭轴33的下端与固定连接，分闸扭臂35的另一端通过轴销与分闸推杆34连接，分闸扭臂35的中支点通过轴销与扭臂支架49连接，扭臂支架49与模块支架1的前板固定；增加手动分闸机构，能使本发明在供电源发生断电时，能继续保持断路器的分闸操作。

作为本发明的另一种改进，还包括手动储能接口19，手动储能接口19位于齿轮箱21的另一侧并与齿轮箱21的输出轴连接；增加手动驱动储能机构，能在本发明的电机22发生故障时，保证储能操作的正常进行。

使用时，将本断路器分合闸操纵装置安装于断路器壳体中并固定，将执行机构连接口11与执行机构的连接件连接，将电机22、电磁铁、行程开关接入断路器的电源线及控制回路即可。

储能过程：控制回路接通电源时，电机22得电通过齿轮箱21的输出主轴驱动伞形齿轮转动，齿轮箱21主轴上伞形齿轮带动与之啮合的安装在滚珠螺杆轴2上的伞形齿构成伞形齿轮副36，伞形齿副36驱动滚珠螺杆轴2旋转并带动滚珠螺母组件7向下直线运动，通过安装在滚珠螺母组件7上的储能锁芯37推动滑块组合体39，滑块组合体39向下滑行至合闸电磁铁8的主轴对应的储能插孔44的位置由于电磁铁弹簧27的推动使合闸电磁铁8的主轴插入储能插孔44中，可以听到“咔嗒声”；同时，由于受推挡轴10上安装的推挡48对储能锁推杆47的推动，储能锁推杆47推动储能锁芯37脱离对滑块组合体39的控制，在储能结束时，由储能显示连接杆13的下缘触动第三行程开关丙27使电机失电，滚珠螺母组件7受滚珠螺母复位弹簧23的作用恢复到上部零位，电动储能结束；

手动储能过程：在电机22发生故障时，用手动摇柄与手动储能接口19连接，转动手动摇柄驱动齿轮箱主轴连接的伞形齿轮，储能过程同电动储能一致，在储能结束时，停止转动手柄，滚珠螺母组件7受滚珠螺母复位弹簧23的作用恢复到上部零位，手动储能结束；

下一步，分闸电磁铁9、棘轮支架40分别安装在滑块组合体39上，棘轮41安装于棘轮支架40中的分闸电磁铁9主轴上，在储能时，滑块组合体39带动棘轮41向下滑行，储能的推力使棘轮41越过分合闸挡块46并单向锁定。

合闸过程：电动合闸，合闸电磁铁8得电，克服电磁铁弹簧27的阻力使合闸电磁铁8主轴脱离对储能轴5上储能插孔44的控制，储能弹簧45释能，由棘轮41通过分合闸挡块46推动推杆轴10向上滑行，推杆轴10通过执行机构连接口使断路器合闸并对执行机构中的分闸弹簧进行储能，完成电动合闸过程；

手动合闸，按下合闸按钮20，通过与合闸按钮20连接的合闸推杆30、合闸扭臂31、合闸扭轴29拉动合闸电磁铁8的主轴，使合闸电磁铁主轴脱离储能插孔44，其余过程与电动合闸一致，完成手动合闸过程。

分闸过程：电动分闸，分闸电磁铁9得电，克服电磁铁弹簧27的阻力使与分闸电磁铁9主轴上固定连接的棘轮41脱离对分合闸挡块46的约束，执行机构中的分闸弹簧释能，推动推杆轴10向下滑行至下零位，电动分闸结束；

手动分闸，按下分闸按钮18，通过与分闸按钮18连接的分闸推杆34、分闸扭臂35、分闸扭轴33拉动分闸电磁铁9的主轴，使与分闸电磁铁9主轴上固定连接的棘轮41脱离对分合闸挡块46的约束，执行机构中的分闸弹簧释能，推动推杆轴10向下滑行至下零位，手动分闸结束。

Claims (4)

1.一种断路器分合闸操纵装置，其特征在于，包括模块支架（1）、齿轮箱（21）、电机（22）、滚珠螺杆轴（2）、导向轴（3）、推挡轴（4）、储能轴（5）和推杆轴套筒（6）；齿轮箱（21）和电机（22）设置在模块支架（1）内，电机（22）与齿轮箱（21）传动连接；滚珠螺杆轴（2）的上端与模块支架（1）的顶部转动连接；导向轴（3）的上端、推挡轴（4）的上端、储能轴（5）上端和推杆轴套筒（6）上端与模块支架（1）的顶部固定连接；

齿轮箱（21）的输出轴上设有伞形齿轮；滚珠螺杆轴（2）上装有滚珠螺母复位弹簧（23），滚轴螺母组件（7）设置在滚珠螺母复位弹簧（23）上并与滚珠螺杆轴（2）上螺纹中的滚珠连接，滚珠螺杆轴（2）的下端装有伞形齿轮与齿轮箱（21）输出轴上的伞形齿轮相互啮合构成伞形齿轮副（36）；滚珠螺母组件（7）上开设的滑孔与导向轴（3）滑动连接，储能锁支架（38）固定在滚轴螺母组件（7）上，储能锁支架（38）中开设有锁芯导向槽，锁芯导向槽中安装有储能锁芯（37）和锁簧（50），储能锁芯（37）和锁簧（50）固定连接；储能锁推杆（47）固定在储能锁芯（37）上并与推挡轴（4）接触，推挡（48）装在推挡轴（4）的圆周面上并与储能锁推杆（47）对应；

在储能轴（5）上安装有滑块组合体（39）和储能弹簧（45），滑块组合体（39）上开设的滑孔与导向轴（3）滑动连接；滑块组合体（39）上分别安装有合闸电磁铁（8）、分闸电磁铁（9）和棘轮支架（40），棘轮（41）固定安装在棘轮支架（40）中的分闸电磁铁（9）的主轴上，连杆（42）安装在棘轮支架（40）外侧的分闸电磁铁（9）的主轴上，棘轮弹簧（43）的一端与连杆（42）连接，棘轮弹簧（43）的另一端固定在滑块组合体（39）上，在储能轴（5）的外圆周面上与合闸电磁铁（8）的主轴对应位置开设有储能插孔（44），储能显示连杆（13）与滑块组合体（39）固定连接；储能显示连接杆（13）通过储能滑槽（17）与储能显示板（16）连接；

在推杆轴套筒（6）的外圆周面上开设有滑槽，推杆轴套筒（6）内安装有推杆轴（10），推杆轴（10）上固定安装有分合闸挡块（46），分合闸挡块（46）与推杆轴套筒（6）的外圆周面上的滑槽滑动连接，分合闸挡块（46）与棘轮（41）位置相对应；推杆轴（10）的下端设有执行机构连接口（11），分合闸显示连接杆（12）与执行机构连接口（11）固定连接；分合闸显示连接杆（12）与分合闸显示板（15）连接；

在模块支架（1）的后侧及下侧分别安装有第一行程开关（24）、第二行程开关（25）和第三行程开关（26），第一行程开关（24）与滚珠螺母组件（7）的凸台面接触，第二行程开关（25）与滑块组合体（39）接触，第三行程开关（26）与储能显示连接杆（13）对应。

2.根据权利要求1所述的一种断路器分合闸操纵装置，其特征在于，在合闸电磁铁（8）主轴的尾端设有合闸扭轴孔（28），合闸扭轴（29）与合闸扭轴孔（28）配合，合闸扭臂（31）的一端与合闸扭轴（29）的下端与固定连接，合闸扭臂（31）的另一端通过轴销与合闸推杆（30）连接，合闸扭臂（31）的中支点通过轴销与扭臂支架（49）连接，扭臂支架（49）与模块支架（1）的前板固定。

3.根据权利要求1或2所述的一种断路器分合闸操纵装置，其特征在于，在分闸电磁铁（9）主轴的尾端设有分闸扭轴孔（32），分闸扭轴孔（32）为内弧面条形孔，分闸扭轴（33）与分闸扭轴孔（32）配合，分闸扭臂（35）的一端与分闸扭轴（33）的下端与固定连接，分闸扭臂（35）的另一端通过轴销与分闸推杆（34）连接，分闸扭臂（35）的中支点通过轴销与扭臂支架（49）连接，扭臂支架（49）与模块支架（1）的前板固定。

4.根据权利要求1或2所述的一种断路器分合闸操纵装置，其特征在于，还包括手动储能接口（19），手动储能接口（19）位于齿轮箱（21）的另一侧并与齿轮箱（21）的输出轴连接。