CN104798159A - 用于断路器的弹簧控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明的控制装置能够被用于非常快速地致动断路器的断开，该断路器用在中压和高压网中。用于控制装置中的弹簧为弯曲的C形或Ω形复合弹簧。所述弹簧(1)具有第一固定端(2)和第二移动端(3)，所述第二移动端(3)被枢转地连接到杠杆装置(7)的端部，所述杠杆装置(7)的端部本身被约束为随控制装置的驱动轴(6)旋转。本发明的控制装置应用于中压和高压断路器中。

Description

用于断路器的弹簧控制装置

技术领域

本发明涉及中压和高压配电网领域，且特别涉及用于断路器的弹簧控制装置。

背景技术

通常，用在变电站中的断路器与控制装置耦接。所述控制装置经一扭矩获得用于闭合和断开断路器的可动触点的能量。那些控制装置可以是液压的、气动的，或弹簧控制类型的。

在开发弹簧类型的控制系统时，要考虑几个方面或者标准：操作、性能、尽可能的降低成本、可靠性、安全性和可及性(accessibility)。

特别地认为需要适用于两周期断路持续时间的断路器的有效的弹簧控制装置。用于60赫兹电网中的高压断路器必须在短时间内反应，该短时间限制为33.3毫秒。为了防止故障的发生，在60赫兹的频率下，需要对断路器触点的移动速度进行优化。因此，近期开发的弹簧控制装置应该显示出断路器内部的可动触点运动速度的提高，而不需要使用要求更大能量类型的弹簧。此外，期望开发这样的弹簧控制装置，该弹簧控制装置应显示具有40年的寿命，或大约10000次的断开/闭合操作。

Max Sardou的题为“轻质、低成本、复合圈形弹簧成为现实”的文献(SAE2005)描述了不同类型复合弹簧的使用，如螺旋弹簧和C形或Ω形弯曲弹簧。这样的C形或Ω形弹簧已在耐久试验中进行过测试。

能够注意到该类型弹簧的优点包括：

·最小的蠕变；

·高谐振频率；和

·在或多或少腐蚀的或污染的环境中使用的可能性。

此外，欧洲专利文献EP-0 658 909和法国专利文献FR-2 840 726描述了用于中压或高压断路器的机械弹簧控制器。在该类型的机构中，弹簧通过例如链条的张紧装置连接至驱动轴。这种链条通过杠杆系统紧固至该驱动轴。为了使每条链条将扭矩施加给驱动轴，皮带轮被用来改变链条的方向。弹簧的一个端部被安装在装置的壳体上。弹簧的另一端因此可以通过链条被压缩。使用带齿的轮和与带齿的轮协作的齿轮，所述带齿的轮由弹簧从第一角度位置向第二角度位置驱动旋转。用于此机构的弹簧是螺旋类型的弹簧。然而，这种类型的弹簧比较重且昂贵。

最后，美国专利文献No.7 311 124描述了弹簧丝的生产方法，包括压缩弹簧的生产方法。该弹簧是用于弹簧控制装置中的类型的弹簧。

因此，存在这种需求，即，使得用于中压和高压断路器的弹簧控制装置适合于所述类型弹簧以外的弹簧。

发明内容

为此，本发明主要提供一种用于在高压和中压网中的断路器操作的弹簧控制装置，该装置包括用于使得断路器的至少一个可动触点能够非常快速地致动的驱动轴。

根据本发明，该弹簧为C形或Ω形弯曲弹簧的复合弯曲弹簧。

在本发明的主要实施例中，弹簧包括：

·钩形的第一端，第一端被紧固至所述控制装置的外壳；和

·钩形的第二端，第二端是可移动的，且被枢转地紧固至杠杆系统的远端，杠杆系统的远端被约束为通过其另一端随驱动轴旋转。

在本发明的优选实施例中，控制装置具有由两个平行板构成的外壳，在两个平行板之间被紧固有固定杆，该固定杆被紧固至弹簧的第一端，弹簧的第二端始终被放置于构成装置的外壳的两个板之间。

附图说明

本发明及其各种技术特征通过阅读下面的说明并结合两幅图可以更好地理解，两幅图分别为：

图1为用于本发明的控制装置中的弹簧的等比例视图；和

图2为本发明的控制装置的实施例的等比例视图。

具体实施方式

图1示出了呈字母C形或者呈希腊字母欧米加(Ω)形的弹簧1。根据本发明，所述弹簧是复合类型的弹簧。能够用于构成弹簧的复合材料为包含玻璃纤维和环氧树脂基体的材料。弹簧1的每个端部2和3为钩形。弹簧1为弯曲叶片的形式。

第一端2被紧固到固定杆5上，固定杆5相对于控制装置的外壳是固定的。第二钩形端3是可移动的，即其位置相对于固定杆5能够变化。因此，弹簧1的第一端2保持在固定的位置。

同样呈钩形的弹簧1的第二端3关于可动杆4被紧固，可动杆4位置是可移动的。这一可动杆4被放置在杠杆系统7的端部，即被放置在平行的两个杠杆7A和7B的两个远端。这两个杠杆7A和7B的其他端以这样一种方式被紧固至开了缺口或凹槽的驱动轴6上，该方式使得这两个杠杆7A和7B的其他端能够被约束为随所述驱动轴旋转。

弹簧1以压缩方式被加载。在这个阶段，弹簧1的第二端3具有第一位置，该位置相对于弹簧1的第一端2被确定。当弹簧1被突然卸载时，即弹簧1松弛时，第二端3从弹簧1的第一端2移开一点。换言之，弹簧1的曲率半径略微增加。为了更好的描述这种变形，可以说，弹簧1的中心部分8向一个平面移动，该平面为由两个杆的轴线限定的平面，即由固定杆5和可动杆4的轴线限定的平面。

作为这一松弛的结果，可动杆4改变位置且使杠杆系统7略微转动，从而使驱动轴6转动。两个箭头示出了弹簧1的中心部分8的向下运动和驱动轴6的转动。该驱动轴通过缺口系统和/或通过凹槽固定至杠杆系统7。

参考图2，弹簧1被插入弹簧驱动装置，用于操作高压断路器。也可参考描述了这种控制装置的欧洲专利文献EP-0 658 909。在这个例子中，弹簧1被合并到装置的外壳的两个平行放置的板10A和10B之间。弹簧1因此部分地并入控制装置的内部。

图2示出了紧固至弹簧1的第二端2的固定杆5，弹簧1以固定的方式相对于控制装置的外壳的两个板10A和10B被放置。固定杆5因此在弹簧1的操作期间保持固定。

杠杆系统7像可动杆4那样从两个板10A和10B突出，可动杆4被紧固至弹簧1的第二端3。杠杆装置7的位置因此依赖于弹簧1是否被加载。

因为没有设想增加板10A和10B的高度，所以弹簧和杠杆装置从控制装置的外壳向上突出。可以设想增加这两个板10A和10B的高度以便两个板完全包围弹簧1和杠杆装置7。

因此，弹簧1被用于断路器的断开操作，这需要非常高速的干预。

关于断路器的闭合操作，普通的弹簧以已知的方式被使用，并且被放置在盒子11的内部，盒子11被紧固至所述外壳的侧面上。闭合弹簧通常是普通的螺旋弹簧。

发明的优点

本发明的弯曲的C形或Ω形复合弹簧使得有可能减少组件10％的质量。

由于这种质量的减少，则增加了弹簧的谐振频率。考虑如下公式：

$f\∞\frac{1}{\sqrt{m}}$

其中，f为弹簧的谐振频率，并且m为弹簧的质量。设计弹簧控制装置时，这会具有重要意义。

“复合”类型弹簧的使用使得可能增加控制装置的寿命。应当回想起呈C形或Ω形类型且呈“复合”类型的“弯曲”弹簧能够耐受6 000 000周期的加载试验。

这种类型的弹簧随着时间的推移显示优异的耐蠕变性能。

相比于文献EP-0 658 909所提出的方案，在本发明的控制装置中没有使用链条来将所使用的弹簧连接至驱动轴。这使得组件的潜在故障率最小化。

这种类型的控制装置被设计为装配到气体绝缘开关(GIS)类型的断路器，但它也可以被装配到空气绝缘断路器、油绝缘断路器或低油断路器。

所有这些实施例的应用是相对多样的，因为它们即涉及室外安装又涉及室内安装。

Claims (2)

1.一种用于高压或中压电网中断路器的弹簧控制装置，所述装置包括驱动轴(6)，所述驱动轴(6)用于使得断路器的至少一个可动触点能够非常快速地致动。

所述控制装置的特征在于，所述弹簧为C形或Ω形类型的复合“弯曲”弹簧，并且所述弹簧具有：

·钩形的第一端(2)，所述第一端(2)被紧固至所述控制装置的外壳(10A，10B)；和

·钩形的第二端(3)，所述第二端(3)是可移动的，且被枢转地紧固至杠杆系统(7)的远端，所述杠杆系统的远端被约束为通过其另一端随所述驱动轴(6)旋转。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述外壳由两个平行的板(10A，10B)构成，在所述两个平行的板(10A，10B)之间被紧固有固定杆(5)，所述固定杆(5)被紧固至所述弹簧(1)的所述第一端(2)，所述弹簧(1)的所述第二端(3)在所述两个板(10A，10B)之间是能够移动的。