CN104392867A - 断路器操动机构中的分合闸脱扣装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种断路器操动机构中的分合闸脱扣装置，设于基座上，包括拐臂体以及电磁铁，所述拐臂体以及电磁铁之间通过杠杆组相连，所述杠杆组由若干级依次排列的减力杠杆组成，还包括闭锁安全销，其采用插拔的结构设于基座的安装孔内，用于限制与电磁铁相连的最后一级减力杠杆转动；所述杠杆组由四级具有减力特性的减力杠杆组成，每级减力杠杆均设有杠杆复位弹簧。本发明具有以下的有益技术效果：(1)自带有机械防脱扣闭锁功能，除可实现传统的分、合闸脱扣功能外，可以实现脱扣装置的安全闭锁；(2)通过四级具有减力特性的杠杆组合，可以实现大功率操动机构的分、合闸锁扣与释放；(3)本发明装置结构简单，功能可靠，且成本低廉。

Description

断路器操动机构中的分合闸脱扣装置

技术领域

本发明涉及断路器操动机构的传动技术，更具体地说，是涉及一种断路器操动机构中的分合闸脱扣装置。

背景技术

断路器是电力系统中一种重要的开关设备，用来实现电网电流传输的切断(开断)与导通(闭合)。操动机构是断路器的动力部件，当断路器接收到系统开断与闭合信号时，操动机构驱动断路器本体进行分闸或合闸操作从而实现电流的开断与闭合。

断路器本体要实现电流的安全开断与闭合通常需要达到较高的运动速度，需要操动机构可以在极短的时间内提供较高的能量输出。这就需要操动机构在之初需具有足够的势能以供瞬间释放，这些势能通常由压缩弹簧或液压装置来提供。

脱扣装置是断路器操动机构的核心部件，用来实现断路器分合闸势能锁扣与释放。脱扣装置通常由一级或几级具有减力特性的杠杆组成，可以实现由较小的作用力(通常由电磁铁提供)来实现较大势能的锁扣与释放。

但是，现有传统的分合闸脱扣装置只能简单的实现操作势能的锁扣与释放，但并不具有防脱扣功能。当断路器操动机构出现异常或有外界干扰(电磁铁意外得电动作、振动、工作人员误操作等)的条件下，会出现非预期的能量释放即分合闸脱扣装置发生误脱扣动作。另外，操动机构在厂内调试过程中，特别是在挂载慢分慢合工装进行慢分慢合操作时(根据国家电网操作标准需求)，以及在运行过程中，工作人员的定期巡检及阶段性检修，工作人员不可避免的需要近距离接触操动机构甚至需要更换内部零件。如果工作人员在操作过程中，操动机构分合闸脱扣装置被异常触发发生误动，巨大势能的瞬间释放，将给工作人员带来严重的安全隐患。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种断路器操动机构中的分合闸脱扣装置。

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种断路器操动机构中的分合闸脱扣装置，设于基座上，包括拐臂体以及电磁铁，所述拐臂体以及电磁铁之间通过杠杆组相连，所述杠杆组由若干级依次排列的减力杠杆组成，还包括：

闭锁安全销，其采用插拔的结构设于基座的安装孔内，用于限制与电磁铁相连的最后一级减力杠杆转动；

所述杠杆组由四级具有减力特性的减力杠杆组成，每级减力杠杆均设有杠杆复位弹簧。

所述第一级减力杠杆呈倾斜放置的“6”字形，所述“6”字形第一级减力杠杆中的顶端的一级杠杆轴承与所述拐臂体中的制动杠杆的下端位置相对，所述“6”字形第一级减力杠杆中的圆孔与第一支撑轴的外端固定连接，所述第一支撑轴的内端与所述基座活动连接；所述第一支撑轴的轴线为第一级减力杠杆的支点；所述“6”字形第一级减力杠杆的外端与所述第二级减力杠杆的上端的位置相对。

所述第二级减力杠杆呈垂直放置的“八”字形，所述“八”字形第二级减力杠杆中的上端与第一级减力杠杆的外端位置相对，所述“八”字形第二级减力杠杆还与第二支撑轴的外端固定连接，所述第二支撑轴的内端与所述基座活动连接；所述第二支撑轴的轴线为第二级减力杠杆的支点，所述“八”字形第二级减力杠杆中的下端与所述第三级减力杠杆位置相对。

所述第三级减力杠杆呈倾斜放置的类“个”字形，所述类“个”字形第三级减力杠杆中的下端与第二级减力杠杆的下端位置相对，所述类“个”字形第三级减力杠杆还与第三支撑轴的外端固定连接，所述第三支撑轴的内端与所述基座活动连接；所述第三支撑轴的轴线为第三级减力杠杆的支点，所述类“个”字形第三级减力杠杆的外端与所述第四级减力杠杆位置相对。

所述第四级减力杠杆呈“L”形，所述“L”形第四级减力杠杆中的垂直边与所述电磁铁中的推杆的外端位置相对；所述闭锁安全销设于“L”形第四级减力杠杆中的水平边的下方并与该水平边相抵；所述“L”形第四级减力杠杆中的两条边的交点处与第四支撑轴的外端固定连接，所述第四支撑轴的内端与所述基座活动连接；所述“L”形第四级减力杠杆中的水平边的外端与所述第三级减力杠杆的外端位置相对。

所述拐臂体包括拐臂、输出轴、制动杠杆、支撑销、限位销以及制动杠杆复位弹簧，所述拐臂与所述输出轴的外端通过花键相连，所述输出轴的内端与所述基座活动连接；所述制动杠杆设于拐臂的下端，所述制动杠杆的下端与所述杠杆组相扣，所述制动杠杆的上端与支撑销的外端活动连接，所述支撑销的内端与所述拐臂固定连接；所述制动杠杆上开设限位孔，所述限位销设于限位孔内，所述限位销的内端与所述拐臂固定连接，所述限位销直径小于所述限位孔的直径；

所述制动杠杆复位弹簧用于限制制动杠杆未与杠杆组接触时的摆动。

与现有技术相比，采用本发明的一种断路器操动机构中的分合闸脱扣装置具有以下的有益技术效果：

(1)本发明装置自带有机械防脱扣闭锁功能，除可实现传统的分、合闸脱扣功能外，可以实现脱扣装置的安全闭锁。当工作人员检修或有其它需求时，只需将闭锁安全销插入闭锁孔中，脱扣装置即可闭锁。此时，电磁铁得电动作、机构振动、误触碰(机构不发生结构功能破坏)条件下，脱扣装置均无法脱扣，保证了操作人员的人身安全。当检修完成或需要正常脱扣时，只需取下闭锁安全销，即可恢复正常脱扣；

(2)通过四级具有减力特性的杠杆组合，可以实现大功率操动机构的分、合闸锁扣与释放；

(3)本发明装置结构简单，功能可靠，且成本低廉。

附图说明

图1为本发明的实施例的结构示意图；

图2为图1中的拐臂体、杠杆组以及电磁铁的结构示意图；

图3为图1中的拐臂体的内视图；

图4为图1中的杠杆组的后视图；

图5为图1的实施例的分闸脱扣部分受力关系示意图；

图6为图1的实施例在合闸过程(分闸未扣接状态)的状态示意图；

图7为图1的实施例在分闸脱扣(杠杆未复位状态)的状态示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

请参阅图1至图7所示的一种断路器操动机构中的分合闸脱扣装置

包括杠杆组1、拐臂体5、电磁铁6、闭锁安全销7、凸轮8以及基座(图中未示出)。

拐臂体5安装于基座的上部，与输出轴53通过花键固定连接；通过与基座之间设有的轴承(图中未表示)，拐臂51带动输出轴53可以绕其轴线转动。杠杆组1位于拐臂体5的下方，由四级具有减力特性的杠杆组成；杠杆组1中的各杠杆(第一级减力杠杆11、第二级减力杠杆21、第三级减力杠杆31、第四级减力杠杆41)可以绕其相应的支撑轴(第一支撑轴16、第二支撑轴25、第三支撑轴33、第四支撑轴42)转动，并通过相应的限位销(第一限位销14、限位销23、第四限位销43，)限制其运动位置；分闸完成后，通过相应的杠杆复位弹簧15、24、34、44使其复位，保持分闸位置。电磁铁6安装于杠杆组1的末端，与L型杠杆41垂直；可以推动L型杠杆41顺时针转动，实现分闸动作。闭锁安全销7安装于L型杠杆41的下侧，与L型杠杆41相切，限制L型杠杆41的顺时针转动(见图1)；当闭锁安全销7插入时，脱口装置实现自锁，无法脱扣分闸。

再请参阅图3所示的拐臂体5，由拐臂51、制动杠杆52、输出轴53、支撑销54、限位销55、制动杠杆复位扭簧56等组成，拐臂51通过花键与输出轴53实现固定连接；制动杠杆52通过支撑销54与拐臂51相连，可绕其转动；制动杠杆内部开有限位圆孔，通过限位销54可以限制其转动，并通过制动杠杆复位扭簧56使其保持在复位状态。

再请参阅图5所示的杠杆组1，由四级减力杠杆组成，每级减力杠杆的输入力臂(第一级减力杠杆的输入力臂l1、第二级减力杠杆的输入力臂l2、第三级减力杠杆的输入力臂l3、第四级减力杠杆的输入力臂l4)小于输出力臂(第一级减力杠杆的输出力臂la、第二级减力杠杆的输出力臂lb、第三级减力杠杆的输出力臂lc、第四级减力杠杆的输出力臂ld)，以实现用较小的作用力驱动较大的作用力。第一级减力杠杆11在制动杠杆52的第一扣接力F1作用下绕第一支撑轴16旋转，通过一级杠杆轴承13与第二级减力杠杆21相扣；第二级减力杠杆21在第一级减力杠杆对其的第二扣接力F2作用下绕第二支撑轴25旋转，通过二级杠杆轴承22与第三级减力杠杆31相扣；第三级减力杠杆31在第二级减力杠杆对其的第三扣接力F3作用下绕第三支撑轴33旋转，通过三级杠杆轴承32与第四级减力杠杆41相扣；第四级减力杠杆41在第三级减力杠杆对其的第四扣接力F4作用下与第四限位销43相扣，通过第四限位销43限制其转动；第四限位销43与基座之间通过螺纹固定连接。

如图5，在不计转动摩擦、扭簧复位力偶条件下，其力学特性满足：F1×l1＝F2×la、F2×l2＝F3×lb、F3×l3＝F4×lc、F4×l4＝F5×ld。

需要说明的是，杠杆组1不限于采用四级杠杆组成，具体级数可根据分闸势能大小、各级力臂变比大小进行调整，例如可采用二到五级，只需保证电磁铁的推力可以推动末级杠杆即可。

下面结合断路器操动机构具体操作过程对脱扣装置工作原理作进一步说明。

合闸操作：如图6，操动机构合闸时(进行分闸储能)输出拐臂在合闸凸轮8作用下(与现有技术相同)带动输出轴53绕基座逆时针转动，转动到最大位置后凸轮与拐臂分离(如图1)；如图5，输出拐臂51在分闸作用力F作用下，顺时针转动；输出拐臂51带动制动杠杆52撞击第一级减力杠杆11，杠杆组在扣接力作用下，实现闭合；杠杆组末级L型杠杆41撞击第四限位销43，由于第四限位销43限制了L型杠杆41逆时针转动，脱扣装置各零件停止运动；拐臂体5、杠杆组1在分闸作用力的作用下，保持闭合状态(见图5)。

所述的杠杆组闭合：当制动杠杆52撞击第一级减力杠杆的顶端的一级杠杆轴承12后，第一级减力杠杆11在扣接力作用下，顺时针转动；第一级减力杠杆的外端的一级杠杆轴承13撞击第二级减力杠杆21圆弧面，推动第二级减力杠杆21顺时针转动；之后第二级减力杠杆下端的二级杠杆轴承22撞击第三级减力杠杆31圆弧面，推动第三级减力杠杆31顺时针转动；最后第三级减力杠杆中的三级杠杆轴承32撞击L型杠杆41，L型杠杆41受到第四限位销43限位，无法转动，杠杆组1闭合。

闭锁：将闭锁安全销7插入基座安装孔内，此时闭锁安全销7与L型杠杆41相切，限制了L型杠杆41的转动。电磁铁6或外力均无法使得L型杠杆41转动，脱扣装置在分闸力作用下，实现自锁，无法脱扣分闸。

分闸操作：如图7，将闭锁安全销7从基座中拔出，解除闭锁。操动机构得到分闸指令后，通过电磁铁6或手动装置(与现有技术相同)推动L型杠杆41顺时针转动，杠杆组1杠杆相继脱扣，实现分闸脱扣。

所述的杠杆组脱扣：当L型杠杆41转过一定角度后，首先，三级杠杆轴承32滚动越过L型杠杆41圆弧面与L型杠杆41脱离，在扣接力作用下顺时针转动；而后，二级杠杆轴承22滚动越过第三级减力杠杆31的圆弧接触面脱离；一级杠杆轴承13滚动越过第二级减力杠杆21的圆弧接触面脱离；最后，制动杠杆52越过一级杠杆轴承12脱离；拐臂51在分闸作用力作用下顺时针转动，操动机构实现分闸操作。脱扣完成后，第一级减力杠杆11顺时针转动受到第一限位销14作用，停止转动，在杠杆复位扭簧15作用下逆时针转动，回到未扣接状态；第二级减力杠杆21、第三级减力杠杆31共用一个限位销23，并在其作用下停止转动；同样，第二级减力杠杆21、第三级减力杠杆31、L型杠杆41在各自杠杆复位扭簧(24、34、44)作用下，依次复位回到初始未扣接状态，如图6。

需要说明的是，本发明未涉及部分与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明的目的，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求的范围内。

Claims (6)

1.一种断路器操动机构中的分合闸脱扣装置，设于基座上，包括拐臂体以及电磁铁，所述拐臂体以及电磁铁之间通过杠杆组相连，所述杠杆组由若干级依次排列的减力杠杆组成，其特征在于，还包括：

闭锁安全销，其采用插拔的结构设于基座的安装孔内，用于限制与电磁铁相连的最后一级减力杠杆转动；

所述杠杆组由四级具有减力特性的减力杠杆组成，每级减力杠杆均设有杠杆复位弹簧。

2.根据权利要求1所述的分合闸脱扣装置，其特征在于，

所述第一级减力杠杆呈倾斜放置的“6”字形，所述“6”字形第一级减力杠杆中的顶端的一级杠杆轴承与所述拐臂体中的制动杠杆的下端位置相对，所述“6”字形第一级减力杠杆中的圆孔与第一支撑轴的外端固定连接，所述第一支撑轴的内端与所述基座活动连接；所述第一支撑轴的轴线为第一级减力杠杆的支点；所述“6”字形第一级减力杠杆的外端与所述第二级减力杠杆的上端的位置相对。

3.根据权利要求1所述的分合闸脱扣装置，其特征在于，

所述第二级减力杠杆呈垂直放置的“八”字形，所述“八”字形第二级减力杠杆中的上端与第一级减力杠杆的外端位置相对，所述“八”字形第二级减力杠杆还与第二支撑轴的外端固定连接，所述第二支撑轴的内端与所述基座活动连接；所述第二支撑轴的轴线为第二级减力杠杆的支点，所述“八”字形第二级减力杠杆中的下端与所述第三级减力杠杆位置相对。

4.根据权利要求1所述的分合闸脱扣装置，其特征在于，

所述第三级减力杠杆呈倾斜放置的类“个”字形，所述类“个”字形第三级减力杠杆中的下端与第二级减力杠杆的下端位置相对，所述类“个”字形第三级减力杠杆还与第三支撑轴的外端固定连接，所述第三支撑轴的内端与所述基座活动连接；所述第三支撑轴的轴线为第三级减力杠杆的支点，所述类“个”字形第三级减力杠杆的外端与所述第四级减力杠杆位置相对。

5.根据权利要求1所述的分合闸脱扣装置，其特征在于，

所述第四级减力杠杆呈“L”形，所述“L”形第四级减力杠杆中的垂直边与所述电磁铁中的推杆的外端位置相对；所述闭锁安全销设于“L”形第四级减力杠杆中的水平边的下方并与该水平边相抵；所述L”形第四级减力杠杆中的两条边的交点处与第四支撑轴的外端固定连接，所述第四支撑轴的内端与所述基座活动连接；所述“L”形第四级减力杠杆中的水平边的外端与所述第三级减力杠杆的外端位置相对。

6.根据权利要求1所述的分合闸脱扣装置，其特征在于，

所述拐臂体包括拐臂、输出轴、制动杠杆、支撑销、限位销以及制动杠杆复位弹簧，所述拐臂与所述输出轴的外端通过花键相连，所述输出轴的内端与所述基座活动连接；所述制动杠杆设于拐臂的下端，所述制动杠杆的下端与所述杠杆组相扣，所述制动杠杆的上端与支撑销的外端活动连接，所述支撑销的内端与所述拐臂固定连接；所述制动杠杆上开设限位孔，所述限位销设于限位孔内，所述限位销的内端与所述拐臂固定连接，所述限位销直径小于所述限位孔的直径；

所述制动杠杆复位弹簧用于限制制动杠杆未与杠杆组接触时的摆动。