CN105225900B - 断路器及其弹簧操动机构和链条储能装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及断路器及其弹簧操动机构和链条储能装置，链条储能装置包括动力输入轴、储能轴、第一滑轮架和第二滑轮架，输入轴上设置有输入轴链轮，储能轴上设置有储能轴链轮，第一滑轮架上设置有第一动滑轮，第二滑轮架上设置有第二动滑轮，输入轴链轮、储能轴链轮、第一动滑轮和第二动滑轮上绕有闭环链条，链条储能装置还包括合闸缓冲器，合闸缓冲器与装置架之间的连接结构或合闸缓冲器与第一滑轮架之间的连接结构为轴、长孔连接结构，轴、长孔连接结构包括长度沿上下方向延伸的第一长孔和与第一长孔导向移动配合的滑轴。本发明提供了一种具有合闸缓冲功能的链条储能装置及使用该链条储能装置的弹簧操动机构和断路器。

Description

断路器及其弹簧操动机构和链条储能装置

技术领域

本发明涉及断路器及其弹簧操动机构和链条储能装置。

背景技术

断路器未变电站中比较常用的电器设备，其作用是在电力系统正常运行情况下，用来合上和断开电路，以及故障时把故障设备和线路断开或自动重合闸。弹簧操动机构是断路器中的重要部件，其性能的好坏是决定一个断路器性能好坏的关键。

现有的断路器如中国专利CN201417705Y公开的“252kV户外高压断路器”，该断路器包括动、静触头及与动触头传动相连的弹簧操动机构，弹簧操动机构包括链条储能装置合闸弹簧，链条储能装置包括闭环链条和平衡链条，链条储能装置还包括轴线相互平行的储能轴和用于与相应动力装置相连的动力输入轴，动力输入轴上设置有输入轴链轮，储能轴上设置有储能轴链轮，链条储能装置还包括轴线与动力输入轴轴线平行设置的第一动滑轮和第二动滑轮，第一动滑轮设置于第一滑轮架上，第二动滑轮设置于第二滑轮架上，闭环链条就绕在输入轴链轮、储能轴链轮、第一动滑轮和第二动滑轮上，平衡链条连接于第一滑轮架与第二滑轮架之间，而第二滑轮架与合闸弹簧的弹簧座相连。储能轴上设置有小拐臂即储能掣子和合闸凸轮，储能轴旁设置有合闸脱扣器和释放输出拐臂即传动拐臂，合闸脱扣器包括储能脱扣器和合闸保持脱扣器，弹簧操动机构还包括与储能轴平行设置的输出主轴，输出主轴上设置有传动箱外拐臂即主轴拐臂，主轴拐臂的一端通过水平拉杆与传动拐臂相连，主轴拐臂的另一端连接有分闸弹簧和用于与动触头相连的绝缘拉杆。

当需要储能时，动力装置带动动力输入轴转动，动力输入轴带着输入轴链轮和闭环链条逆时针转动，储能掣子顺时针转动，当储能掣子转到一定角度时，储能掣子被合闸脱扣器扣住而不能继续顺时针转动，此时储能轴链轮和合闸凸轮也都保持不动，于是闭环链条带着合闸弹簧的弹簧座上移而使合闸弹簧储能，当达到储能行程时，行程开关切断动力装置电源，合闸弹簧储能过程完成。合闸操作时，操动机构接到合闸信号，合闸线圈受电，合闸电磁铁的动铁心动作，合闸脱扣器释放储能掣子，合闸弹簧带动储能轴链轮快速顺时针旋转，合闸凸轮也顺时针旋转并推动传动拐臂转动，传动拐臂通过水平拉杆带动主轴拐臂转动，输出主轴通过绝缘拉杆带动灭弧室的动触头快速合闸，同时传动拐臂被合闸保持脱扣器锁定，使弹簧操动机构保持在合闸位置同时，与主轴拐臂相连的分闸弹簧被压缩储能，以备分闸操作。现有的这种链条储能装置具有机械防过储能、过死点、可以设置多个合闸弹簧等优点，但是其由于自身结构的限制也存在以下问题：1、现有的这种链条储能装置未设置合闸缓冲器，断路器的合闸速度较快且合闸行程较短，要使高速运动的动触头在短行程内停止，如果未设置能够吸收运动部件动能的合闸缓冲器，断路器中的零部件很有可能会受到巨大冲击而损坏；2、合闸凸轮通过传动拐臂向主轴拐臂传动，传动路径较长，传动效率低，且导致整个操动机构的尺寸较大，另外由于设置于主轴拐臂与水平拐臂之间需通过水平拉杆连接，水平拉杆占用了主轴拐臂的右侧空间，导致绝缘拉杆只能朝上方向延伸设置或朝左方向延伸设置，这样也会导致整个弹簧操动机构的尺寸较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有合闸缓冲功能的链条储能装置；本发明的目的还在于提供一种使用该链条储能装置的弹簧操动机构和断路器。

为了解决上述问题，本发明中链条储能装置的技术方案为：

链条储能装置，包括装置架及设置于装置架上的轴线沿前后方向延伸的动力输入轴和储能轴，还包括第一滑轮架和用于与合闸弹簧的合闸弹簧座相连的第二滑轮架，输入轴上设置有输入轴链轮，储能轴上设置有储能轴链轮，第一滑轮架上设置有第一动滑轮，第二滑轮架上设置有第二动滑轮，输入轴链轮、储能轴链轮、第一动滑轮和第二动滑轮上绕有闭环链条，第一滑轮架与第二滑轮架通过平衡链条连接，链条储能装置还包括设置于所述第一滑轮架与装置架之间的合闸缓冲器，合闸缓冲器与装置架之间的连接结构和/或合闸缓冲器与第一动滑轮之间的连接结构为轴、长孔连接结构，轴、长孔连接结构包括长度沿上下方向延伸的第一长孔和与第一长孔导向移动配合的滑轴。

平衡链条连接于所述第一滑轮架的下端，所述合闸缓冲器沿竖向设置于所述第一动滑轮的上侧。

本发明中弹簧操动机构的技术方案为：

弹簧操动机构，包括设置有合闸弹簧的合闸弹簧座和链条储能装置，链条储能装置包括装置架及设置于装置架上的轴线沿前后方向延伸的动力输入轴和储能轴，链条储能装置还包括第一滑轮架和与所述合闸弹簧的合闸弹簧座相连的第二滑轮架，输入轴上设置有输入轴链轮，储能轴上设置有储能轴链轮，第一滑轮架上设置有第一动滑轮，第二滑轮架上设置有第二动滑轮，输入轴链轮、储能轴链轮、第一动滑轮和第二动滑轮上绕有闭环链条，第一滑轮架与第二滑轮架通过平衡链条连接，链条储能装置还包括设置于所述第一滑轮架与装置架之间的合闸缓冲器，合闸缓冲器与装置架之间的连接结构和/或合闸缓冲器与第一动滑轮之间的连接结构为轴、长孔连接结构，轴、长孔连接结构包括长度沿上下方向延伸的第一长孔和与第一长孔导向移动配合的滑轴。

平衡链条连接于所述第一滑轮架的下端，所述合闸缓冲器沿竖向设置于所述第一动滑轮的上侧。

所述储能轴上设置有合闸掣子和储能轴凸轮，储能轴旁设置有用于与合闸掣子配合的储能脱扣器，弹簧操动机构还包括与储能轴平行设置的输出主轴，输出主轴上设置有用于被所述储能轴凸轮顶推而转动的主轴拐臂，主轴拐臂的一端连接有分闸弹簧，主轴拐臂的另一端连接有用于与相应动触头相连的输出拉杆。

所述主轴拐臂与装置架之间设置有分闸缓冲器，分闸缓冲器上开设有第二长孔，装置架上设置有与第二长孔导向移动配合的第二滑轴。

分闸缓冲器和分闸弹簧通过同一铰接轴与所述主轴拐臂相连。

所述主轴拐臂上设置有与输出主轴平行设置的辅助开关传动杆，辅助开关传动杆通过连杆机构连接有辅助开关，连杆机构包括辅助开关传动拉杆和与辅助开关传动拉杆相连的辅助开关转动拐臂。

辅助开关通过辅助开关安装弯板安装于装置架上，辅助开关弯板上于所述辅助开关相背的一侧设置有行程开关，合闸弹簧的合闸弹簧座上设置有用于触发所述行程开关的行程开关控制杆。

本发明中断路器的技术方案为：

断路器，包括弹簧操动机构，弹簧操动机构包括设置有合闸弹簧的合闸弹簧座和链条储能装置，链条储能装置包括装置架及设置于装置架上的轴线沿前后方向延伸的动力输入轴和储能轴，链条储能装置还包括第一滑轮架和与所述合闸弹簧的合闸弹簧座相连的第二滑轮架，输入轴上设置有输入轴链轮，储能轴上设置有储能轴链轮，第一滑轮架上设置有第一动滑轮，第二滑轮架上设置有第二动滑轮，输入轴链轮、储能轴链轮、第一动滑轮和第二动滑轮上绕有闭环链条，第一滑轮架与第二滑轮架通过平衡链条连接，链条储能装置还包括设置于所述第一滑轮架与装置架之间的合闸缓冲器，合闸缓冲器与装置架之间的连接结构和/或合闸缓冲器与第一动滑轮之间的连接结构为轴、长孔连接结构，轴、长孔连接结构包括长度沿上下方向延伸的第一长孔和与第一长孔导向移动配合的滑轴。

平衡链条连接于所述第一滑轮架的下端，所述合闸缓冲器沿竖向设置于所述第一动滑轮的上侧。

所述储能轴上设置有合闸掣子和储能轴凸轮，储能轴旁设置有用于与合闸掣子配合的储能脱扣器，弹簧操动机构还包括与储能轴平行设置的输出主轴，输出主轴上设置有用于被所述储能轴凸轮顶推而转动的主轴拐臂，主轴拐臂的一端连接有分闸弹簧，主轴拐臂的另一端连接有用于与相应动触头相连的输出拉杆。

所述主轴拐臂与装置架之间设置有分闸缓冲器，分闸缓冲器上开设有第二长孔，装置架上设置有与第二长孔导向移动配合的第二滑轴。

分闸缓冲器和分闸弹簧通过同一铰接轴与所述主轴拐臂相连。

所述主轴拐臂上设置有与输出主轴平行设置的辅助开关传动杆，辅助开关传动杆通过连杆机构连接有辅助开关，连杆机构包括辅助开关传动拉杆和与辅助开关传动拉杆相连的辅助开关转动拐臂。

辅助开关通过辅助开关安装弯板安装于装置架上，辅助开关弯板上于所述辅助开关相背的一侧设置有行程开关，合闸弹簧的合闸弹簧座上设置有用于触发所述行程开关的行程开关控制杆。

本发明的有益效果为：本发明通过在第一滑轮架与装置架之间设置合闸缓冲器，合闸缓冲器可以吸收合闸过程中运动部件的动能，从而对断路器进行保护，轴、长孔连接结构的设置使得闭环链条在带动合闸弹簧储能的过程中，第一滑轴在第一长孔中滑动，也就是说合闸缓冲器是不会影响合闸弹簧的储能过程的，合闸缓冲器只有在分闸过程中才起作用，保证了合闸弹簧的顺利储能。

附图说明

图1是本发明中断路器的一个实施例中弹簧操动机构的结构示意图；

图2是图1的另一个视角的视图；

图3是图1中链条储能装置的结构示意图；

图4是图1中动力装置的结构示意图；

图5是图1中装置架的结构示意图；

图6是图1中分闸弹簧与分闸弹簧座的配合示意图；

图7是图1中分闸弹簧、分闸缓冲器、主轴拐臂和合闸凸轮的配合示意图；

图8是图1中主轴拐臂与辅助开关的配合示意图；

图9是图1中合闸弹簧座与辅助开关安装弯板的配合示意图；

图10是图1中合闸缓冲器与装置架和第一动滑轮的配合示意图。

具体实施方式

断路器的实施例如图1~10所示：断路器包括动触头、静触头及驱动动触头动作的弹簧操动机构，弹簧操动机构包括动力装置2、链条储能装置、合闸弹簧8和分闸弹簧40，合闸弹簧8设置于合闸弹簧座15上，分闸弹簧40设置于分闸弹簧座上，链条储能装置包括装置架1及设置于装置架上的轴线沿前后方向延伸的动力输入轴3和储能轴20，动力输入轴3上设置有输入轴链轮25，储能轴20上设置有储能轴链轮24，动力装置与动力输入轴3传动连接。链条储能装置还包括第一滑轮架30和第二滑轮架，第一滑轮架与第二滑轮架通过平衡链条27连接，平衡链条27绕在平衡链条定滑轮29上，第一滑轮架30上设置有轴线沿前后方向延伸的第一动滑轮26，第二滑轮架上设置有轴线沿前后方向延伸的第二动滑轮28，第二滑轮架与合闸弹簧座15相连，输入轴链轮25、储能轴链轮24、第一动滑轮26和第二动滑轮28上绕有闭环链条5，为保证传动强度，本实施例中闭环链条有四根。第一滑轮架与装置架之间设置有合闸缓冲器4，合闸缓冲器竖向布置于第一动滑轮26的上侧，平衡链条27连接于第一滑轮架的下端，本实施例中合闸缓冲器与装置架之间的连接结构及第一动滑轮与合闸缓冲器之间的连接结构均为轴、长孔连接结构，轴、长孔连接结构包括长度沿上下方向延伸的第一长孔和与第一长孔导向移动配合的第一滑轴，图中项32表示合闸缓冲器与装置架之间的轴长孔连接结构中的第一长孔，项21表示合闸缓冲器与装置架之间的轴长孔连接结构中的第一滑轴；项52表示合闸缓冲器与第一动滑轮之间的轴长孔连接结构中的第一长孔，项51表示合闸缓冲器与第一动滑轮之间的轴长孔连接结构中的第一滑轴；项50表示合闸缓冲器上接头。

储能轴20上设置有合闸掣子22和储能轴凸轮21，储能轴20旁设置有用于与合闸掣子22配合的储能脱扣器23，储能脱扣器23为电磁式脱扣器，电磁式脱扣器属于现有技术其具体结构不再详述。弹簧操动机构还包括与储能轴20平行设置的输出主轴18，输出主轴18上设置有用于被储能轴凸轮21顶推而转动的主轴拐臂12，主轴拐臂12的一端通过同一铰接轴连接有分闸弹簧40和分闸缓冲器13，分闸弹簧40和分闸缓冲器13均竖向布置，分闸缓冲器13位于分闸弹簧40的上侧，分闸缓冲器上开设有长度沿上下方向延伸的第二长孔，装置架上设置有与第二长孔导向移动配合的第二滑轴，主轴拐臂的另一端连接有用于与相应动触头相连的输出拉杆19，水平拉杆位于主轴拐臂12的右侧，主轴拐臂旁设置有用于对主轴拐臂进行挡止的分闸脱扣器17。分闸弹簧40和分闸弹簧座设置于分闸簧框架43中，分闸簧框架固定于装置架上。图6中项41表示调节螺杆，项42表示夹叉接头。

主轴拐臂12上设置有与输出主轴平行设置的辅助开关传动杆45，辅助开关传动杆42通过连杆机构连接有辅助开关48，辅助开关48通过辅助开关安装弯板49安装于装置架上，连杆机构包括辅助开关传动拉杆46和与辅助开关传动拉杆46相连的辅助开关转动拐臂47，辅助开关通过辅助开关安装弯板安装于装置架上，辅助开关弯板上于辅助开关相背的一侧设置有行程开关52，辅助开关弯板上转动设置有用于顶推行程开关的行程开关压板50，合闸弹簧的合闸弹簧座上设置有与行程开关压板50相连以通过行程开关压板50触发行程开关的行程开关控制杆10。图8中项44表示接头。

本发明中的装置架包括上机架37、下机架38、底座29及设置于底座与下机架间的支撑导向杆11，合闸弹簧座导向移动装配于支撑导向杆11上。动力装置包括支座及设置于支座上的电机2，支座包括两块对装在一起的安装板34，两个安装板之间转动设置有涡轮33，电机的输出端上设置有与涡轮啮合传动的蜗杆35，动力输入轴止转插装于涡轮中，支座上还设置有手动储能-释放装置36和单向轴承。

本断路器中弹簧操动机构的使用过程为：以电动操作为例，当需要合闸弹簧储存能量时，电机通过蜗杆带动涡轮转动，涡轮带动动力输入轴逆时针转动，闭环链条带动输出轴链轮、合闸掣子和合闸凸轮顺时针转动，当转动一定角度后，合闸掣子被储能脱扣器挡止而不能继续顺时针转动，整个储能轴都不能继续顺时针转动，此时电机继续带着动力输入轴逆时针转动，第二滑轮架带着合闸弹簧座上移而压缩合闸弹簧，合闸弹簧开始储能，此时第一滑轮架带着合闸缓冲器向下运动，第一长孔相对第一滑轴移动，合闸缓冲器不工作，不会影响合闸弹簧的正常储能，即不需因设置合闸缓冲器而增加电机功率需求，当行程开关控制杆通过行程开关压板触发行程开关时，合闸弹簧储能结束，此时行程开关切断电机电源，由于动力装置中安装了单向轴承，动力输入轴只能固定一个旋向，因此实现储能保持；当需要合闸时，储能脱扣器让开合闸掣子，合闸弹簧释放能量，在合闸弹簧的作用下，合闸弹簧带动第二动滑轮向下运动，第一滑轮架向上移动，合闸之初时，由于第一滑轴与第一长孔的配合作用，合闸之初合闸缓冲器不起作用，保证合闸之初有足够的合闸速度，在合闸弹簧释放能量的末期，缓冲器开始起作用，实现断路器的缓冲和止位，断路器合闸结束后，整个弹簧操动机构恢复初始状态，此时电机带电可继续储能，形成循环，之所以在合闸缓冲器与装置架及合闸缓冲器与第一动滑轮之间均采用轴、长孔连接结构，是因为合闸缓冲器上接头处的空间有限，不能将该处的长孔做的很长，做长了，合闸末期，合闸缓冲器的上接头就会与相应链轮造成干涉，因此在合闸缓冲器的上下两端均设置轴、长孔连接结构，工作时，储能阶段，链条拉着第一动滑轮向下运动，从合闸缓冲器下侧的长孔下端运动到长孔下端，然后拉着合闸缓冲器向下运动，合闸缓冲器上侧的第一滑轴走完第一长孔后，才会拉着合闸缓冲器的活塞杆运动；合闸阶段，链条拉着第一动滑轮向上运动，从合闸缓冲器下侧的长孔下端运动到长孔上端，然后推着缓冲器向上运动，合闸缓冲器上侧的第一滑轴走完第一长孔后，合闸缓冲器的活塞杆才开始动作，进行合闸缓冲，在合闸缓冲器的上下两端均设置轴、长孔连接结构还可以起到避免缓冲器自重在合闸初始对合闸速度的影响。合闸弹簧释放能量过程中，储能轴带动合闸凸轮转动，合闸凸轮顶推主轴拐臂，主轴拐臂带动输出轴转动实现各动触头的合闸，同时分闸弹簧储能，在合闸结束后，分闸脱扣器限制主轴拐臂转动，使分闸弹簧保持能量，为分闸过程做好准备，第二滑轴和第二长孔的设置可以保证分闸过程之初具有较高的分闸速度。合闸缓冲器设置于第一动滑轮的上侧，有利于节省空间，使整个链条储能装置更加紧凑；合闸凸轮直接顶推主轴拐臂，一方面缩短了传动路径，提高了传动效率，另外也为主轴拐臂预留出空间，可以设置输出拉杆，这样就为分闸缓冲器的设置提供了方便，整个弹簧操动机构的结构紧凑、占用空间较小。

在本发明的其它实施例中：合闸弹簧的个数及闭环链条的个数均可以根据需要进行选择，比如说一个、两个或其它个数；轴、长孔结构中的长孔和轴的位置还可以替换，比如说在合闸缓冲器上设置滑轴，将长孔设置于装置架上；第一动滑轮相对第一滑轮架也可以不能相对移动；合闸缓冲器与装置架及合闸缓冲器与第一动滑轮之间也可以仅设置一处轴、长孔连接结构；合闸缓冲器也可以设置于第一动滑轮的下侧；分闸缓冲器、分闸弹簧还可以分别通过各自独立的铰轴与主轴拐臂相连；行程开关压板还可以不设，此时行程开关控制杆可以直接触发行程开关；辅助开关安装弯板还可以不设，此时辅助开关可以直接安装于装置架上；合闸缓冲器、分闸缓冲器可以为油缓冲器也可以为气缓冲器。

弹簧操动机构的实施例如图1~9所示：弹簧操动机构的具体结构与上述各断路器实施例中所述的弹簧操动机构相同，在此不再详述。

链条储能装置的实施例如图1~9所示：链条储能装置的具体结构与上述各断路器实施例中所述的链条储能装置相同，在此不再详述。

Claims (10)

1.链条储能装置，包括装置架及设置于装置架上的轴线沿前后方向延伸的动力输入轴和储能轴，还包括第一滑轮架和用于与合闸弹簧的合闸弹簧座相连的第二滑轮架，输入轴上设置有输入轴链轮，储能轴上设置有储能轴链轮，第一滑轮架上设置有第一动滑轮，第二滑轮架上设置有第二动滑轮，输入轴链轮、储能轴链轮、第一动滑轮和第二动滑轮上绕有闭环链条，第一滑轮架与第二滑轮架通过平衡链条连接，其特征在于：链条储能装置还包括设置于所述第一滑轮架与装置架之间的合闸缓冲器，合闸缓冲器与装置架之间的连接结构和/或合闸缓冲器与第一动滑轮之间的连接结构为轴、长孔连接结构，轴、长孔连接结构包括长度沿上下方向延伸的第一长孔和与第一长孔导向移动配合的滑轴。

2.根据权利要求1所述的链条储能装置，其特征在于：平衡链条连接于所述第一滑轮架的下端，所述合闸缓冲器沿竖向设置于所述第一动滑轮的上侧。

3.弹簧操动机构，包括设置有合闸弹簧的合闸弹簧座和链条储能装置，链条储能装置包括装置架及设置于装置架上的轴线沿前后方向延伸的动力输入轴和储能轴，链条储能装置还包括第一滑轮架和与所述合闸弹簧的合闸弹簧座相连的第二滑轮架，输入轴上设置有输入轴链轮，储能轴上设置有储能轴链轮，第一滑轮架上设置有第一动滑轮，第二滑轮架上设置有第二动滑轮，输入轴链轮、储能轴链轮、第一动滑轮和第二动滑轮上绕有闭环链条，第一滑轮架与第二滑轮架通过平衡链条连接，其特征在于：链条储能装置还包括设置于所述第一滑轮架与装置架之间的合闸缓冲器，合闸缓冲器与装置架之间的连接结构和/或合闸缓冲器与第一动滑轮之间的连接结构为轴、长孔连接结构，轴、长孔连接结构包括长度沿上下方向延伸的第一长孔和与第一长孔导向移动配合的滑轴。

4.根据权利要求3所述的弹簧操动机构，其特征在于：平衡链条连接于所述第一滑轮架的下端，所述合闸缓冲器沿竖向设置于所述第一动滑轮的上侧。

5.根据权利要求要求3 所述的弹簧操动机构，其特征在于：所述储能轴上设置有合闸掣子和储能轴凸轮，储能轴旁设置有用于与合闸掣子配合的储能脱扣器，弹簧操动机构还包括与储能轴平行设置的输出主轴，输出主轴上设置有用于被所述储能轴凸轮顶推而转动的主轴拐臂，主轴拐臂的一端连接有分闸弹簧，主轴拐臂的另一端连接有用于与相应动触头相连的输出拉杆。

6.根据权利要求5所述的弹簧操动机构，其特征在于：所述主轴拐臂与装置架之间设置有分闸缓冲器，分闸缓冲器上开设有第二长孔，装置架上设置有与第二长孔导向移动配合的第二滑轴。

7.根据权利要求6所述的弹簧操动机构，其特征在于：分闸缓冲器和分闸弹簧通过同一铰接轴与所述主轴拐臂相连。

8.根据权利要求5所述的弹簧操动机构，其特征在于：所述主轴拐臂上设置有与输出主轴平行设置的辅助开关传动杆，辅助开关传动杆通过连杆机构连接有辅助开关，连杆机构包括辅助开关传动拉杆和与辅助开关传动拉杆相连的辅助开关转动拐臂。

9.根据权利要求8所述的弹簧操动机构，其特征在于：辅助开关通过辅助开关安装弯板安装于装置架上，辅助开关弯板上于所述辅助开关相背的一侧设置有行程开关，合闸弹簧的合闸弹簧座上设置有用于触发所述行程开关的行程开关控制杆。

10.断路器，其特征在于：包括如权利要求3~9任意一项所述的弹簧操动机构。