CN105304401B - 一种齿轮齿条转向传动真空断路器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种齿轮齿条转向传动真空断路器，真空断路器内设有动触头座和绝缘拉杆，绝缘拉杆与动触头座之间设有齿轮齿条转向传动机构。齿轮齿条转向传动机构包括通过齿轮轴固定在断路器法兰上长齿轮，绝缘拉杆的上端装有竖直齿条槽，竖直齿条槽的上端与竖直导向杆装配，动触头座的外端装有水平齿条槽，水平齿条槽的另一端与水平导向杆装配，水平齿条槽和竖直齿条槽中分别装有齿条，齿条与长齿轮啮合装配。规避了连杆传动的缺陷，为真空包动触头提供稳定的操作力及位移，提高了真空断路器的可靠性。

Description

一种齿轮齿条转向传动真空断路器

技术领域

本发明涉及一种用于25kV电气化铁道车载气动真空断路器，尤其涉及一种齿轮齿条转向传动真空断路器。

背景技术

真空断路器适用于干线交流25kV各类型电力机车及动车，它安装在机车或动车顶盖上，是整车与接触网之间电气连通、分断的总开关，是机车及动车上最重要的保护设备。当车辆发生各种严重故障时真空断路器能迅速、可靠、安全地切断车辆总电源，从而保护车辆电气设备。真空断路器结构特点为单断口气缸传动，电空控制，它以真空作为绝缘介质和灭弧介质，利用真空状态下的高绝缘强度和电弧扩散能力形成的去游离作用进行灭弧。真空断路器的主要组成结构包括上绝缘子，下绝缘子，支撑绝缘子，真空包，基座，绝缘拉杆，压力开关，电磁阀，调压阀，储气缸等部件。断路器下绝缘子安装在基座上，上绝缘子通过法兰与下绝缘子装配，支柱绝缘子安装在基座上，另一端与上绝缘子通过法兰装配，作为主电路连接器的真空包安装在上绝缘子中。法兰为铜铬合金，浇注在上绝缘子上，用以连接母线与断路器之间的电流。传动杆位于下绝缘子的内腔，当电磁阀得电时，断路器闭合，当电磁阀失电时，与真空包安装在一起的分断机构使断路器断开，断路器动触头与压紧环连接，电流通过柔性分流器从动触点连接到下部端子。断路器控制和监测设备安装在基座内部。

目前广泛使用的真空断路器从结构形态上分上绝缘子直立式与上绝缘子横置式，上绝缘子直立式真空断路器内部真空包触头动作方向与绝缘拉杆动作方向相同，整体高度高，重心高，在列车高速运行下，风阻大，容易出现绝缘子断裂等故障，影响行车安全；上绝缘子横置式真空断路器相比直立式断路器重心降低1/3以上，安全性大大提高，但内部真空包触头动作方向与绝缘拉杆动作方向垂直，即绝缘拉杆需经过连杆机构转向才能带动真空包动触头动作实现开断，连杆转向机构存在行程不对等，操作力偏心，传动损耗大等机械缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种操作力及位移稳定、运行的可靠性高的齿轮齿条转向传动真空断路器。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的齿轮齿条转向传动真空断路器，真空断路器内设有动触头座和绝缘拉杆，所述绝缘拉杆与动触头座之间设有齿轮齿条转向传动机构。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的齿轮齿条转向传动真空断路器，由于绝缘拉杆与动触头座之间通过齿轮齿条转向传动机构传动转向位移，克服现有真空断路器通过连杆转向传动技术中行程不对等，操作力偏心，传动损耗大等机械缺陷，规避了连杆传动的缺陷，为真空包动触头提供稳定的操作力及位移，提高了产品运行的可靠性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的齿轮齿条转向传动真空断路器的结构示意图；

图2是本发明实施例中的真空断路器断开位齿轮齿条转向传动机构图；

图3是本发明实施例中的真空断路器闭合位齿轮齿条转向传动机构图；

图4是本发明实施例中的齿轮齿条装配结构立体图；

图中：

1、基座，2、上绝缘子，3、下绝缘子，4、支撑绝缘子，5、真空包，6、绝缘拉杆，7、水平齿条槽，8、竖直齿条槽，9、长齿轮一，10、长齿轮二，11、水平导向杆，12、竖直导向杆，13、线性轴承，14、齿条一，15、齿条二，16、齿条三，17、齿条四，18、动触头座。

具体实施方式

下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。

本发明的齿轮齿条转向传动真空断路器，其较佳的具体实施方式是：

真空断路器内设有动触头座和绝缘拉杆，所述绝缘拉杆与动触头座之间设有齿轮齿条转向传动机构。

所述齿轮齿条转向传动机构包括通过齿轮轴固定在断路器法兰上长齿轮，所述绝缘拉杆的上端装有竖直齿条槽，所述竖直齿条槽的上端与竖直导向杆装配，所述动触头座的外端装有水平齿条槽，所述水平齿条槽的另一端与水平导向杆装配，所述水平齿条槽和竖直齿条槽中分别装有齿条，所述齿条与长齿轮啮合装配。

所述水平齿条槽和竖直齿条槽中分别装有两根齿条，所述长齿轮有两个，其中一个长齿轮分别与所述水平齿条槽和竖直齿条槽中的一根齿条啮合装配，另一个长齿轮分别与所述水平齿条槽和竖直齿条槽中的另一根齿条啮合装配。

所述水平齿条槽和竖直齿条槽中的两根齿条在轴向上交错布置，在径向上背靠背布置。

本发明继承上绝缘子横置式真空断路器重心低的优点，在断路器动触头与绝缘拉杆间装配齿轮齿条转向传动机构，实现水平及竖直方向之间绝缘拉杆输出力及位移的换向。同时采用齿轮齿条转向传动方式，规避了连杆传动的缺陷，为真空包动触头提供稳定的操作力及位移，提高了真空断路器的可靠性。

具体实施例的齿轮齿条转向传动真空断路器，采用双齿轮四齿条结构，克服现有真空断路器通过连杆转向传动技术中行程不对等，操作力偏心，传动损耗大等机械缺陷，提高了产品可靠性。

本发明的技动作原理是：

真空断路器收到断路器闭合信号后，活塞竖直向上运动，进而推动绝缘拉杆竖直向上移动，与绝缘拉杆固定的竖直齿条槽随之竖直向上移动，安装在竖直齿条槽上的两个齿条也竖直向上移动，与两齿条啮合的长齿轮一和长齿轮二分别以顺时针和逆时针旋转，这样带动安装在水平齿条槽上的齿条向水平左向移动，水平齿条槽随之被带动，与水平齿条槽固定在一起的真空包动触头座左向水平移动，真空包动触头左向移动，真空断路器实现闭合。两长齿轮通过齿轮转轴被安装在上绝缘子及下绝缘子之间的法兰上，可以顺时针及逆时针自由转动。水平齿条槽一端装配固定在触头座上，另一端和水平导向杆通过线性轴承衔接装配，实现活塞式水平移动。竖直齿条槽一端装配固定在绝缘拉杆上，另一端和竖直导向杆通过线性轴承衔接装配，实现活塞式竖直移动。

本发明采用齿轮齿条转向传动方式，将绝缘拉杆输出力及位移通过齿轮齿条输出给真空包动触头，实现操作力及位移的平稳换向，绝缘拉杆驱动的齿条座在限位杆和齿轮的作用下始终竖直运动，驱动动触头分合闸的齿条座在限位杆和齿轮作用下动作方向始终水平，这种转向传动方式有效减少了机械损耗，延长了断路器的使用寿命。本发明实施例所述用于电力机车及动车的真空断路器，绝缘拉杆输出力及输出位移在换向前后几乎等值，降低了现有断路器传动方式中因连杆机构操作力不均衡导致的卡滞及分合闸速度不稳定等风险，同时力矩及位移计算简便，整体结构装配简单，应用前景非常广阔。

具体实施例：

如图1所示，上绝缘子横置式真空断路器整体结构包括：基座1、支撑绝缘子4、上绝缘子2、下绝缘子3、转向操作机构等。本发明设计了全套转向操作机构，包括零部件及其装配布局。

如图2及图3所示，转向操作机构的组成部件包括：绝缘拉杆6、水平齿条槽7、竖直齿条槽8、长齿轮一9、长齿轮二10、水平导向杆11、竖直导向杆12、线性轴承13、齿条一14、齿条二15、齿条三16、齿条四17、动触头座18等。

如图4所示，两个长齿轮通过齿轮轴固定在断路器法兰上，竖直齿条槽下端与绝缘拉杆装配连接，上端通过线性轴承与竖直导向杆装配，水平齿条槽一端与动触头座装配连接，另一端通过线性轴承与水平导向杆装配，四个齿条两个一组安装在水平齿条槽及竖直齿条槽上，齿条与齿轮啮合装配。

真空断路器内部绝缘拉杆与真空包动触头之间依靠齿轮齿条结构传导位移及力。机构采用双长齿轮、四齿条、双齿条槽，且双齿条槽垂直分布，且双齿条槽前后空间错位通过装配其上的齿条与长齿轮啮合。竖直齿条槽的在竖直方向上的位移大小与速度大小，与水平齿条槽的在水平方向上的位移大小与速度大小相同，且两齿条槽同时运动，同时停止，实现位移和推力的同时同值传输。下面结合真空断路器断开及闭合过程对本齿轮齿条式转向机构进行详述。

如图2所示，真空断路器初始状态为主断口断开状态，依靠真空包动触头座上安装的复位弹簧保持此断开状态，当真空断路器基座内部控制装置即电磁阀接收到真空断路器闭合信号后，电磁阀阀口打开，高压气源进入断路器气缸，推动绝缘拉杆竖直向上移动，进而推动绝缘拉杆竖直向上移动，与绝缘拉杆固定的竖直齿条槽随之竖直向上移动，安装在竖直齿条槽上的两个齿条也竖直向上移动，与两齿条啮合的长齿轮一和长齿轮二在齿条一和齿条三的带动下，分别以顺时针和逆时针旋转，这样带动安装在水平齿条槽上的齿条二和齿条四向水平左向移动，水平齿条槽随之被带动向左，与水平齿条槽固定在一起的真空包动触头座水平左向移动，转向传递过来的推力远大于动触头座上复位弹簧保持力，此时真空包动触头左向移动，真空断路器实现闭合。

如图3所示，真空断路器处于主断口闭合状态时，当真空断路器基座内部控制装置即电磁阀接收到真空断路器闭合信号后，电磁阀阀口闭合，高压气源无法进入断路器气缸，原有气体从排气口排出。断路器真空包动触头座依靠复位弹簧右向移动，与真空包动触头座固定在一起的水平齿条槽向右移动，带动安装其上的齿条二和齿条四水平右向移动，与齿条二和齿条四啮合的长齿轮一和长齿轮二分别逆时针和顺时针旋转，带动安装在竖直齿条槽上的齿条一和齿条三竖直向下移动，竖直齿条槽随之向下移动，绝缘拉杆向下移动，气缸随之复位，真空断路器实现断开。

本发明设计采用一种新型齿轮齿条转向传动机构，克服现有真空断路器通过连杆转向传动技术中行程不对等，操作力偏心，传动损耗大等机械缺陷，规避了连杆传动的缺陷，为真空包动触头提供稳定的操作力及位移，提高了产品运行的可靠性。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种齿轮齿条转向传动真空断路器，真空断路器内设有动触头座和绝缘拉杆，其特征在于，所述绝缘拉杆与动触头座之间设有齿轮齿条转向传动机构；

所述齿轮齿条转向传动机构包括通过齿轮轴固定在断路器法兰上长齿轮，所述绝缘拉杆的上端装有竖直齿条槽，所述竖直齿条槽的上端与竖直导向杆装配，所述动触头座的外端装有水平齿条槽，所述水平齿条槽的另一端与水平导向杆装配，所述水平齿条槽和竖直齿条槽中分别装有齿条，所述齿条与长齿轮啮合装配。

2.根据权利要求1所述的齿轮齿条转向传动真空断路器，其特征在于，所述水平齿条槽和竖直齿条槽中分别装有两根齿条，所述长齿轮有两个，其中一个长齿轮分别与所述水平齿条槽和竖直齿条槽中的一根齿条啮合装配，另一个长齿轮分别与所述水平齿条槽和竖直齿条槽中的另一根齿条啮合装配。

3.根据权利要求2所述的齿轮齿条转向传动真空断路器，其特征在于，所述水平齿条槽和竖直齿条槽中的两根齿条在轴向上交错布置，在径向上背靠背布置。