CN104134568B - 一种用于储能装置的离合机构及其气体绝缘断路器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于储能装置的离合机构，包括一个加载齿轮、一个驱动齿轮、一个单向轴承、一个套筒以及一个包括齿轮部和离合部的齿轮轴。所述齿轮轴包括数个球体以及位于所述齿轮轴的空腔内的一个推杆和一个弹性元件。所述推杆包括一个槽并可朝所述齿轮轴的轴向滑动。所述驱动齿轮固定有一个压块，所述压块可推动所述推杆朝所述齿轮轴的轴向滑动，进而解锁或锁紧所述套筒和所述齿轮轴。本发明还涉及采用这种离合机构的气体绝缘断路器。本发明离合机构及其气体绝缘断路器以较低的成本实现了在储能完成时动力装置与储能装置之间简便且可靠的机械分离。

Description

一种用于储能装置的离合机构及其气体绝缘断路器
技术领域
本发明涉及一种离合机构，特别是涉及一种用于储能装置的离合机构。此外，本发明还涉及采用这种离合机构的气体绝缘断路器。
背景技术
多种储能装置均须与离合机构配合以积聚能量并在需要时释放能量。这些储能装置例如可以是利用弹簧来积聚势能，且当能量积聚完成时使离合机构处于解锁状态以释放能量。
多种现有用于高压输电的气体绝缘断路器均采用储能装置和与其配合的离合机构，在锁紧状态下的离合机构使得储能装置能够积聚和储存能量。当离合机构处于解锁状态下时，动力装置将与储能装置机械分离，进而使储能装置中所积聚的能量得以释放，从而将储能装置中所储存的势能转化为动能，进而推动气体绝缘断路器中的操动机构来断开或闭合连接有气体绝缘断路器的电路。一种现有的离合机构采用棘轮机构的形式，其中棘轮与棘爪相互配合，在锁紧状态下棘轮随着能量的积聚只能单向转动，故所积聚的能量不会流失。当储能装置完成能量积聚时，棘爪将与棘轮上的一圆弧面实现动力装置与储能装置的机械分离，从而释放所积聚的能量。
韩国专利KR100841649B1公开了一种用于中压配电的开关柜手车，其中为了能在手动操作手车和电动操作手车两种不同模式间进行切换，采用了一种离合机构。该离合机构包括主动齿轮、被动齿轮和丝杆，其中切换单元可将被动齿轮的扭矩传递到丝杆或者隔离被动齿轮的扭矩向丝杆的传递。切换单元包括一个设在手柄插入口中的离合杆和设在球插入口中的离合球以及弹性部件。
发明内容
本发明提供一种用于储能装置的离合机构，包括一个加载齿轮、一个驱动齿轮、一个单向轴承、一个套筒以及一个包括齿轮部和离合部的齿轮轴，其中所述加载齿轮通过所述单向轴承与所述套筒可单向转动地同轴连接，所述套筒与所述离合部可双向转动地同轴连接，而所述驱动齿轮与所述齿轮部外啮合。所述齿轮轴包括数个球体以及位于所述齿轮轴的空腔内的一个推杆和一个弹性元件，其中所述离合部具有与所述球体对应的数个孔，所述球体位于所述孔中。所述推杆包括一个槽并可朝所述齿轮轴的轴向滑动，其中所述弹性元件接合所述推杆的一端并挤压所述推杆，所述槽的底部深度小于所述球体的直径且所述槽的底部具有一个坡。所述驱动齿轮固定有一个压块，所述压块可接触所述推杆的另一端并推动所述推杆朝所述齿轮轴的轴向滑动，进而解锁或锁紧所述套筒和所述齿轮轴。本发明离合机构以较低的成本实现了在储能完成时动力装置与储能装置之间简便且可靠的机械分离。
依据本发明的一个方面，所述坡朝所述弹性元件所施加的挤压力的方向由浅及深，当所述压块推动所述推杆时，所述球体沿所述坡落入所述槽的底部。
依据本发明的另一方面，所述坡朝所述弹性元件所施加的挤压力的方向由深及浅，当所述压块推动所述推杆时，所述球体沿所述坡离开所述槽的底部。
依据本发明的再一方面，所述套筒通过滚动轴承或滑动轴承与所述离合部可双向转动地同轴连接。
依据本发明的又一方面，所述弹性元件为一弹簧。
依据本发明的又一方面，所述坡为弧形。弧形的坡有助于实现离合机构的快速锁紧或解锁。
依据本发明的又一方面，所述压块包括一可与所述推杆接触的斜面。斜面有利于压块推杆的顺畅接触。
依据本发明的又一方面，所述槽的底部深度小于或等于所述球体的半径。槽的底部深度小于或等于球体的半径有利于防止球体卡在槽内。
依据本发明的又一方面，所述推杆包括两道所述槽，且每两道所述槽的间距大于或等于所述球体的直径。
本发明还提供一种气体绝缘断路器，包括动力装置、操动装置、储能装置以及上述任一权利要求所述的离合机构，其中所述加载齿轮与动力装置连接，所述驱动齿轮与储能装置连接，而所述齿轮轴与操动装置连接。本发明的气体绝缘断路器因采用上述离合机构而以较低的成本实现了在储能完成时动力装置与储能装置之间简便且可靠的机械分离。
下文将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施例，对本发明的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中，
图1示意性地展示了储能装置释放之后本发明离合机构的立体图；
图2示意性地展示了储能装置释放瞬间本发明离合机构的立体图；
图3示意性地展示了相互连接的加载齿轮和齿轮轴的立体图；
图4示意性地展示了图3的加载齿轮和齿轮轴处于图1的锁紧状态下的轴向剖面图；
图5示意性地展示了图3的加载齿轮和齿轮轴处于图2的解锁状态下的轴向剖面图；
图6示意性地展示了图3的齿轮轴、推杆和衬套的立体图；
图7示意性地展示了图4状态下推杆、齿轮轴和轴套的径向剖面图；
图8示意性地展示了图5状态下推杆、齿轮轴和轴套的径向剖面图；
图9示意性地展示了带有斜面的压块。
主要装置符号说明
21 推杆 25 加载齿轮
22 驱动齿轮 26 压块
23 单向轴承 261 斜面
24 齿轮轴 27 球体
241 齿轮部 28 套筒
242 离合部 29 弹性元件
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。在图中相同的标号表示相同或结构相似但功能相同的部件，且其中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地描绘了其中的一个，或仅标出了其中的一个。为使图面简洁，图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。本文中“连接”表示直接的“连接”，或是经由第三者的“连接”。
如图1所示，一种用于储能装置的离合机构包括一个加载齿轮25、一个驱动齿轮22、一个单向轴承23、一个套筒28以及一个包括齿轮部241和离合部242（如图6所示）的齿轮轴24，其中加载齿轮25通过单向轴承23与套筒28可单向转动地同轴连接，而套筒28与离合部242可双向转动地同轴连接。驱动齿轮22与齿轮部241外啮合。齿轮轴24包括数个球体27以及位于齿轮轴24的空腔内的一个推杆21和一个弹性元件29，其中离合部242具有与球体27对应的数个孔，而球体27位于孔（如图6所示）中。
推杆21包括一个槽并可朝齿轮轴24的轴向滑动，其中弹性元件29接合推杆21的一端并挤压推杆21。槽的底部深度小于球体27的直径且槽的底部具有一个朝弹性元件29所施加的挤压力方向由浅及深的坡。驱动齿轮22固定有一个压块26，而压块26可接触推杆21的另一端并推动推杆21朝齿轮轴24的轴向滑动。当压块26推动推杆21时，球体27沿坡落入槽的底部，进而解锁套筒28和齿轮轴24。
本领域技术人员将理解，在一种未示出的实施方式中，坡也可设置为朝弹性元件29所施加的挤压力的方向由深及浅。当压块26推动推杆21时，球体27沿坡离开槽的底部，进而锁紧套筒28和齿轮轴24，而当压块26释放推杆21时，球体27沿坡落入槽的底部，进而解锁套筒28和齿轮轴24。在这种实施方式中，压块的形状也要相应地变化，例如为一个具有缺口的环形，而缺口的大小可与图示实施方式中压块26的大小相当。本领域技术人员还将理解，驱动齿轮22与齿轮部241的传动比可根据动力装置、操动装置和储能装置的各种实际参数相应地进行选择。
本领域技术人员将理解，虽然在图1至8中套筒28通过滚动轴承与离合部242可双向转动地同轴连接，但是套筒28也可以通过滑动轴承或者不通过轴承直接连接。图示的加载齿轮25通过单向轴承23与一个套筒28可单向转动地同轴连接。弹性元件29优选为一弹簧，但也可为其他能够接合并挤压推杆21的元件（如图4和5所示）。槽的坡优选为弧形，可以是凸起的弧形或者是凹下的弧形，也可以为不具有弧度的坡。
如图9所示，压块26包括一可与推杆21接触的斜面261。推杆21上槽的底部深度小于或等于球体27的半径有利于防止球体27卡在槽内。本领域技术人员将理解，虽然在图1至6中推杆21包括两道槽，但也可以具有一道槽或者多于两道的槽。每两道槽的间距大于或等于球体27的直径，但也可以小于球体27的直径，只要推杆21在每两道槽之间的部分具有足够的强度来支撑球体且相邻两道槽中的球体互不干涉。
根据未示出的一种实施方式，本发明的气体绝缘断路器包括动力装置、操动装置、储能装置以及上述离合机构，其中加载齿轮25与动力装置连接，驱动齿轮22与储能装置连接，而齿轮轴24与操作装置连接。当储能装置释放之后离合机构处于图1、图4和图7所示位置，弹性元件29接合推杆21的一端并挤压推杆21，推杆21如图4所示抵靠在齿轮轴24的空腔的内壁上，且球体27如图7所示同时接触套筒28的内侧和推杆21的外侧，从而将套筒28和齿轮轴24锁紧，使得二者无法相对转动。这时，使用例如电动机的动力源来转动加载齿轮25将带动齿轮轴24同步转动，进而将动能转化为与驱动齿轮22连接的储能装置内的势能，其中单向轴承23保证了储存的能量在加载过程中不会被释放。同时，驱动齿轮22因与齿轮部241啮合也将同步转动，而压块26由于固定在驱动齿轮22上也将同步转动。当储存能量完成时，压块26转动到图2、图5和图8所示位置时，斜面261将推动推杆21，推杆21如图5所示挤压弹性元件29使球体27落入推杆21上的槽内，从而使得球体27如图8所示脱离与套筒28的接触，进而使储能装置能够与加载齿轮25实现机械分离。此时，储存的能量可以进行释放操作。在能量释放过程中，驱动齿轮22与压块26同步转动，驱动齿轮22将带动齿轮轴24转动。当固定在驱动齿轮22上的压块26转过适当角度，压块26将离开推杆21，此时推杆21在弹性元件29、球体27以及套筒28的共同作用下在适当位置复位。复位后，齿轮轴24继续转动将带动单向轴承23同轴转动，直到整个能量释放完成，并最终促使操动装置闭合电路。本领域技术人员将理解，压块26固定在驱动齿轮22上的位置及其尺寸可根据设计参数的需要进行选择。
应当理解，虽然本说明书是按照各个实施方式描述的，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种用于储能装置的离合机构，包括一个加载齿轮(25)、一个驱动齿轮(22)、一个单向轴承(23)、一个套筒(28)以及一个包括齿轮部(241)和离合部(242)的齿轮轴(24)，其中所述加载齿轮(25)通过所述单向轴承(23)与所述套筒(28)可单向转动地同轴连接，所述套筒(28)与所述离合部(242)可双向转动地同轴连接，而所述驱动齿轮(22)与所述齿轮部(241)外啮合；
所述齿轮轴(24)包括数个球体(27)以及位于所述齿轮轴(24)的空腔内的一个推杆(21)和一个弹性元件(29)，其中所述离合部(242)具有与所述球体(27)对应的数个孔，所述球体(27)位于所述孔中；
所述推杆(21)包括一个槽并可朝所述齿轮轴(24)的轴向滑动，其中所述弹性元件(29)接合所述推杆(21)的一端并挤压所述推杆(21)，所述槽的底部深度小于所述球体(27)的直径且所述槽的底部具有一个坡；
所述驱动齿轮(22)固定有一个压块(26)，所述压块(26)可接触所述推杆(21)的另一端并推动所述推杆(21)朝所述齿轮轴(24)的轴向滑动，进而解锁所述套筒(28)和所述齿轮轴(24)，或锁紧所述套筒(28)和所述齿轮轴(24)。
2.如权利要求1所述的离合机构，其中所述坡朝所述弹性元件(29)所施加的挤压力的方向由浅及深，当所述压块(26)推动所述推杆(21)时，所述球体(27)沿所述坡落入所述槽的底部。
3.如权利要求1所述的离合机构，其中所述坡朝所述弹性元件(29)所施加的挤压力的方向由深及浅，当所述压块(26)推动所述推杆(21)时，所述球体(27)沿所述坡离开所述槽的底部。
4.如权利要求2或3所述的离合机构，其中所述套筒(28)通过滚动轴承或滑动轴承与所述离合部(242)可双向转动地同轴连接。
5.如权利要求4所述的离合机构，其中所述弹性元件(29)为一弹簧。
6.如权利要求4所述的离合机构，其中所述坡为弧形。
7.如权利要求4所述的离合机构，其中所述压块(26)包括一可与所述推杆(21)接触的斜面(261)。
8.如权利要求4所述的离合机构，其中所述槽的底部深度小于或等于所述球体(27)的半径。
9.如权利要求1所述的离合机构，其中所述推杆(21)包括两道所述槽，且每两道所述槽的间距大于或等于所述球体(27)的直径。
10.一种气体绝缘断路器，包括动力装置、操动装置、储能装置以及上述任一权利要求所述的离合机构，其中所述加载齿轮(25)与动力装置连接，所述驱动齿轮(22)与储能装置连接，而所述齿轮轴(24)与操动装置连接。
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