CN103839723B - 一种交、直流大功率隔离开关 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种交、直流两用大功率隔离开关。包括机座部件、导电部件和驱动部件，本发明隔离开关的导电闸刀采用两组两列平行结构，并通过固定块和两组螺杆连接，螺杆与导电闸刀固定面设置结构数量相同的碟形弹簧，该结构使导电闸刀与导电端子结合力更均衡稳定，减少了因接触不均匀出现的安全事故；导电闸刀银触头采用压合嵌入，银触头底部开有气孔，避免了铆合不合理造成安全事故；配合导电闸刀和碟形弹簧设计，银触头在合闸过程中有自清洁功能，增加了导电安全性，延长使用寿命；本发明各转动结构采用不同轴承连接配合，减少磨损；采用双限位结构，进一步增加了隔离开关操作的准确性和稳定性。

Description

一种交、直流大功率隔离开关

技术领域

本发明属于输送电设备设计与制造技术领域，尤其涉及一种大功率交、直流隔离开关的设计与制造，其主要应用于地铁和轻轨的输配电系统，以及大功率交流市电网络。

背景技术

目前我国大功率隔离开关普遍存在技术和质量上的不足，特别是应用于地铁和轻轨输配电系统、交流市电网络的大功率隔离开关，其稳定性和安全性不能满足要求。

现有隔离开关的导电接触端子，用单一螺钉紧固，在使用过程中容易旋动和移位，导电接触不稳定；导电部件中，活动闸刀与其上固定的导电银触头，铆合不合理容易造成松动、分离；隔离开关的关键部件由于没有经过热处理，不能发挥材料应有的高强度和高耐磨性能，使用寿命短；隔离开关的机械转动均采用干摩擦滑动配合，如未经过热处理的中碳钢主轴与机座的轴孔直接组成运动副，以干摩擦方式转动配合，使用极其不方便；活动闸刀“开”或“合”的终点定位机构设计不合理，使主轴与机座等部件碰坏或磨损。对于应用于高压、大电流环境的大功率隔离开关上述问题均影响其稳定性和安全性，需要系统的解决方案。

鉴于上述现状，研发一种全部国产化、高质量的大功率隔离开关满足地铁和轻轨的输配电系统，以及大功率交流市电网络的需求意义尤为重要。

发明内容

本发明目的是提供一种全部国产化、低电耗、低磨耗、安全性能好、轻巧精致、稳定、可实施远距离直流电动机操纵，又可以实施远距离手控操作的交、直流两用大功率隔离开关。

本发明通过以下技术方案实现：

交、直流大功率隔离开关，包括机座部件、导电部件和驱动部件，其特征是：

所述机座部件包括底部的基座、基座两侧分别固定的绝缘安装座和基座本体上设置的驱动部件安装孔；

所述导电部件包括导电闸刀和两组固定安装在绝缘安装座上的导电端子，导电闸刀一端与一侧的导电端子可转动铰接、另一端与另一侧的导电端子可分合；

所述驱动部件包括安装在基座安装孔中的主轴、与主轴连接的中间摆杆和与中间摆杆铰接的绝缘牵引杆构成的连杆驱动结构；绝缘牵引杆与导电闸刀铰接，主轴一端设置由电机或人工驱动的锥齿轮组，主轴另一端设置转动限位装置。

所述导电闸刀端部、与导电端子结合部有银触头；银触头固定在导电闸刀端部的凹槽中并与导电闸刀过盈紧配合，凹槽底部有连通大气的气孔。

所述隔离开关每相电路并联设置导电闸刀两组，每组分两列，每列三排，每组两列之间有固定块，导电闸刀通过中部间隔设置的两组螺杆连接并配合固定块定位固定，螺杆与导电闸刀固定面均设置相同的碟形弹簧。

所述固定块的厚度与导电端子厚度相同。

进一步上述转动限位装置包括行程开关装置和机械限位装置；行程开关装置包括安装在主轴一端顶部的开关碰块和安装在基座上并与开关碰块配合的行程开关；机械限位装置包括随主轴转动的限位凸起和固定在基座上的伞形凹槽。

上述锥齿轮组包括驱动主轴转动的大锥齿、电机或人工驱动的小锥齿。

上述主轴通过深沟球轴承与基座滚动连接；所述中间摆杆与绝缘牵引杆通过滚针轴承铰接。

上述结构描述是对单相大功率隔离开关的说明，实际上将其进行组合，可以设计为两极两相或三极三相等结构，可以提供大功率直流电的多路分流输出，又可以应用于大功率市电、单相、双相、三相交流电输出的隔离开关。这些多相、多路大功率隔离开关可以手动操作、电动操作，也可以利用一气缸，实施气动操作，操作安全、敏捷、可靠。

本发明可以采取直流力矩电动机为动力源驱动大功率隔离开关，直流力矩电动机通过其输出轴上小锥齿与隔离开关主轴右端的大锥齿啮合，构成增大力矩的锥齿轮组。启动直流力矩电动机即可使电动机电枢输入正向直流电流，使电动机输出轴转动，带动大锥齿顺时针旋转，通过隔离开关主轴、中间的摆杆、绝缘牵引杆拉动导电闸刀下行与导电端子合拢，完成“合闸”动作；反之向电动机电枢输入反向直流电流完成“分闸”动作。电动机的正转或反转，或空位可以用一个三位转换开关完成，操作既方便、简练、有安全。主轴左端行程开关装置的开关碰块，在导电闸刀“分闸”或“合闸”终点位置时，配合相关的行程开关，切断直流力矩电动机电源，起终点限位作用。

远程控制直流力矩电动机可实施中心控制室集中控制，以及微机智能监控。

本发明还可以通过手摇手柄人工操作大功率隔离开关。在直流力矩电动机的尾部设置有手摇机构，将手摇手柄插入直流力矩电机尾部的手摇机构孔中，转动手摇手柄，即可以手摇操作实施大功率隔离开关“合闸”或“分闸”，简练又安全。

本发明有益性：本发明隔离开关的导电闸刀采用两组两列平行结构，并通过固定块和两组螺杆连接，螺杆与导电闸刀固定面设置结构数量相同的碟形弹簧，该结构使导电闸刀与导电端子结合力更均衡，结合更稳定，减少了大电流通过时隔离开关因接触不均匀出现的安全事故；导电部件中，导电闸刀银触头采用压合嵌入，通常由于固定凹槽因密闭会余留气体形成对外压力，在导电闸刀送电过程中可能升温进一步增大压力，分闸后出现银触头松动、分离，本发明导电闸刀银触头底部开有气孔，避免了铆合不合理造成安全事故；配合导电闸刀和碟形弹簧设计，银触头在合闸过程中有自清洁功能，增加了导电安全性，延长使用寿命；本发明各转动结构采用不同轴承连接配合，减少磨损，增加了隔离开关的使用寿命，方便操作；本发明采用双限位结构，并将机械限位装置的限位凸起和伞形凹槽设置在主轴端部，进一步增加了隔离开关操作的准确性和稳定性。

本发明完全遵循了国际电工委员会IEC—3—2001，以及国标GB14048.3—2002中关于隔离开关产品标准及规范，并遵循了国标GB/T1800.1—4尺寸公差标准以及GB/T1182、T4249、T16671形状和位置公差标准。产品的所有零部件均已达到互换标准。通过国家指定检测和验证单位—上海电器设备检测所检验，各项技术指标均以优异的成绩完美通过，并优于同类产品。

附图说明

图1是本发明隔离开关正面结构示意图；

图2是本发明隔离开关俯视结构示意图；

图3是本发明隔离开关导电部件正面结构示意图；

图4是本发明隔离开关导电部件俯视结构示意图；

图5是本发明导电闸刀与导电端子接触部和银触头放大结构示意图，即图3BB面放大示意图。

图6是本发明导电闸刀连接螺杆与碟形弹簧固定结构放大示意图；

图7是本发明隔离开关机座部件结构示意图；

图8是本发明隔离开关驱动部件剖视结构示意图；

图9是本发明机械限位装置结构示意图，即图8AA面示意图。

图中，1是导电部件，11是导电端子，12是导电闸刀，121是闸刀开启状态，13是银触头，14是螺杆，151是闸刀与牵引杆铰接位，152是闸刀与端子铰接位，16是固定块，17是碟形弹簧，18是气孔，2是驱动部件，21是主轴，22是开关碰块，23是锥齿轮组，24是深沟球轴承，25是中间摆杆，26是滚针轴承，27是绝缘牵引杆，28是机械限位装置，281是伞形凹槽，282是限位凸起，3是机座部件，31是绝缘安装座，32是基座，33是安装孔，4是行程开关。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体的描述，实施例只用于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据上述本发明的内容作出的一些非本质的改进和调整也属于本发明保护的范围。

结合图1至图9。

如图所示，交、直流大功率隔离开关，包括机座部件3、导电部件1和驱动部件2，机座部件3包括底部的基座32、基座32两侧分别固定的绝缘安装座31和基座32本体上设置驱动部件2的安装孔33；导电部件1包括导电闸刀12和两组固定安装在绝缘安装座31上的导电端子11，导电闸刀12一端与一侧的导电端子11可转动铰接、另一端与另一侧的导电端子11可分合；驱动部件2包括安装在基座安装孔33中的主轴21、与主轴21连接的中间摆杆25和与中间摆杆25铰接的绝缘牵引杆27构成的连杆驱动结构；绝缘牵引杆27与导电闸刀12铰接，主轴21一端设置由电机或人工驱动的锥齿轮组23，主轴21另一端设置转动限位装置。

如图3、图4和图5所示，导电闸刀12端部、与导电端子11结合部有银触头13；银触头13固定在导电闸刀12端部的凹槽中并与导电闸刀12过盈紧配合，凹槽底部有连通大气的气孔18。导电闸刀12银触头13采用压合嵌入，通常由于固定凹槽密闭结构在压合嵌入银触头13会余留气体形成对外压力，在导电闸刀12送电过程中可能升温进一步增大压力，分闸后出现银触头13松动、分离，本发明导电闸刀12的银触头13底部开有气孔18，避免了铆合不合理造成的安全事故。

如图1至图6所示，隔离开关每相电路并联设置导电闸刀12两组，每组分两列，每列三排，每组两列之间有固定块16，导电闸刀12通过中部间隔设置的两组螺杆14连接并配合固定块16定位固定，螺杆14与导电闸刀12固定面均设置相同的碟形弹簧17。固定块16的厚度与导电端子11厚度相同。该结构通过固定块16和螺杆14将两组之间，两列及其各排导电闸刀12组合固定；在螺杆14与导电闸刀12固定面设置相同的碟形弹簧17、采用和厚度相同的固定块16和导电端子11，可以增加导电闸刀12分合闸时的弹性和受力均衡性能，增加接触稳定性，使各导电闸刀12与导电端子11结合均衡、稳定、牢固，防止安全事故。

如图3、图4所示，各导电闸刀12两端部、与导电端子11结合部均设置有银触头13。

本例仅仅以单相隔离开关为例进行了说明，实际上将其进行组合，可以进一步设计为两极两相或三极三相等结构，提供大功率直流电的多路分流输出，又可以应用于大功率市电、单相、双相、三相交流电输出的隔离开关。在多相隔离开关结构中，导电部件1各相分离设计，驱动部件2可以通过在同一主轴21上分别连接多个中间摆杆25和绝缘牵引杆27构成的连杆驱动结构同时分别驱动各相导电部件1实现。

如图8、图9所示，本发明在驱动部件2的主轴一端设置转动限位装置，包括行程开关装置和机械限位装置28；行程开关装置包括安装在主轴21一端顶部的开关碰块22和安装在基座32上并与开关碰块22配合的行程开关4；机械限位装置28包括随主轴21转动的限位凸起282和固定在基座32上的伞形凹槽281。本发明采用双限位结构，进一步增加了隔离开关操作的准确性和稳定性，保证在限位开关失灵时，电动机也不越程，以保护开关在任何情况下都能安全运行及设备、人身的安全。

如图8所示，本发明在驱动部件2的主轴一端设置传动锥齿轮组23，包括驱动主轴21转动的大锥齿、电机或人工驱动的小锥齿。并且主轴21通过深沟球轴承24与基座32滚动连接；所述中间摆杆25与绝缘牵引杆27通过滚针轴承26铰接。本发明各转动结构采用不同轴承连接配合，减少磨损，增加了隔离开关的使用寿命，方便操作。

本发明可以采取直流力矩电动机为动力源驱动大功率隔离开关，直流力矩电动机通过其输出轴上小锥齿与隔离开关主轴右端的大锥齿啮合，构成增大力矩的锥齿轮副。启动直流力矩电动机即可使电动机电枢输入正向直流电流，使电动机输出轴转动，带动大锥齿顺时针旋转，通过隔离开关主轴21、中间的摆杆25、绝缘牵引杆27拉动导电闸刀12下行与导电端子11合拢，完成“合闸”动作；反之向电动机电枢输入反向直流电流完成“分闸”动作。电动机的正转或反转，或空位可以用一个三位转换开关完成，操作既方便、简练、有安全。主轴21左端行程开关装置的开关碰块22，在导电闸刀“分闸”或“合闸”终点位置时，配合相关的行程开关4，切断直流力矩电动机电源，起终点限位作用。

远程控制直流力矩电动机可实施中心控制室集中控制，以及微机智能监控。

本发明还可以通过手摇手柄人工操作大功率隔离开关。在直流力矩电动机的尾部设置有手摇机构，将手摇手柄插入直流力矩电机尾部的手摇机构孔中，转动手摇手柄，即可以手摇操作实施大功率隔离开关“合闸”或“分闸”，简练又安全。

Claims (9)

1.一种交、直流大功率隔离开关，包括机座部件（3）、导电部件（1）和驱动部件（2），其特征是：

所述机座部件（3）包括底部的基座（32）、基座（32）两侧分别固定的绝缘安装座（31）和基座（32）本体上设置的驱动部件（2）安装孔（33）；

所述导电部件（1）包括导电闸刀（12）和两组固定安装在绝缘安装座（31）上的导电端子（11），导电闸刀（12）一端与一侧的导电端子（11）可转动铰接、另一端与另一侧的导电端子（11）可分合；

所述驱动部件（2）包括安装在基座安装孔（33）中的主轴（21）、与主轴（21）连接的中间摆杆（25）和与中间摆杆（25）铰接的绝缘牵引杆（27）构成的连杆驱动结构；绝缘牵引杆（27）与导电闸刀（12）铰接，主轴（21）一端设置由电机或人工驱动的锥齿轮组（23），主轴（21）另一端设置转动限位装置。

2.根据权利要求1所述的一种交、直流大功率隔离开关，其特征是：所述导电闸刀（12）端部、与导电端子（11）结合部有银触头（13）；银触头（13）固定在导电闸刀（12）端部的凹槽中并与导电闸刀（12）过盈紧配合，凹槽底部有连通大气的气孔（18）。

3.根据权利要求2所述的一种交、直流大功率隔离开关，其特征是：所述隔离开关每相电路并联设置导电闸刀（12）两组，每组分两列，每列三排，每组两列之间有固定块（16），导电闸刀（12）通过中部间隔设置的两组螺杆（14）连接并配合固定块（16）定位固定，螺杆（14）与导电闸刀（12）固定面均设置相同的碟形弹簧（17）。

4.根据权利要求3所述的一种交、直流大功率隔离开关，其特征是：所述固定块（16）的厚度与导电端子（11）厚度相同。

5.根据权利要求1至4任一项所述的一种交、直流大功率隔离开关，其特征是：所述转动限位装置包括行程开关装置和机械限位装置（28）。

6.根据权利要求5所述的一种交、直流大功率隔离开关，其特征是：所述行程开关装置包括安装在主轴（21）一端顶部的开关碰块（22）和安装在基座（32）上并与开关碰块（22）配合的行程开关（4）。

7.根据权利要求5所述的一种交、直流大功率隔离开关，其特征是：所述机械限位装置（28）包括随主轴（21）转动的限位凸起（282）和固定在基座（32）上的伞形凹槽（281）。

8.根据权利要求5所述的一种交、直流大功率隔离开关，其特征是：所述锥齿轮组（23）包括驱动主轴（21）转动的大锥齿、电机或人工驱动的小锥齿。

9.根据权利要求5所述的一种交、直流大功率隔离开关，其特征是：所述主轴（21）通过深沟球轴承（24）与基座（32）滚动连接；所述中间摆杆（25）与绝缘牵引杆（27）通过滚针轴承（26）铰接。