CN106449266A - 高压真空断路器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高压真空断路器,包括开关管安装盒、分合闸控制盒、联动杆、三个连杆、驱动舵机、分合闸手柄、拉簧以及三个真空开关管。该高压真空断路器的真空开关管采用的是一个旋转驱动的机构来实现定触头和动触头的分合闸控制,且在分合闸过程在不会对真空开关管内部的真空气压状态,具有较好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种断路器,尤其是一种高压真空断路器。
背景技术
目前,户外的高压真空断路器主要用于开断、关合电力系统中的负荷电流、过载电流及短路电流;适用于电力系统(包括发电厂、变电站、输配电线路和工矿企业等用户)的控制和保护,在城市配电网及农网应用最为广泛,高压真空断路器设备近年发展趋势为加大节能环保、加强小型化、高可靠性少(免)维护开关设备的研究和开发;其中核心部分真空开关管的安全、可靠运行对电力系统的安全、有效运行具有十分重要的意义。
现有的高压真空断路器一般由真空开关管和分合闸系统构成。其中,真空开关管内的动触头都是通过拉杆来回抽插来实现与定触头的分合,但是在这种拉杆抽插过程中必然会改变真空开关管内的真空气压状态,而且在抽插分合闸过程中也比较容易出现磨损而漏气,使用寿命较短。
发明内容
本发明要解决的技术问题是现有真空开关管采用的抽插式分合闸会改变真空气压状态,且容易造成磨损漏气。
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种高压真空断路器,包括开关管安装盒、分合闸控制盒、联动杆、三个连杆、驱动舵机、分合闸手柄、拉簧以及三个真空开关管;
所述的三个真空开关管并排设置在开关管安装盒内;
所述的真空开关管包括真空管壳、定触头机构以及动触头机构;
所述的定触头机构包括定触头导电杆、定触头压簧、挤压环、密封绝缘环塞以及隔挡圈;
所述的定触头导电杆通过密封绝缘环塞密封安装在真空管壳的一端,且定触头导电杆的接线端伸出真空管壳外;
所述的隔挡圈固定在定触头导电杆上;
所述的挤压环滑动式套装在定触头导电杆上;
所述的定触头导电杆上沿其轴向设有导向滑槽;
所述的挤压环上设有嵌于导向滑槽内的滑块,使得挤压环沿定触头导电杆的轴向滑动;
所述的定触头压簧套设在定触头导电杆上,且位于隔挡圈和挤压环之间;
所述的定触头压簧、挤压环以及隔挡圈均位于真空管壳内;
所述的定触头导电杆位于真空管壳内的触头端设有定触头锥面;
所述的挤压环上且靠近定触头导电杆触头端的一侧设有压环锥面;
所述的定触头导电杆的接线端上旋合设置有一个用于接线的固定螺栓;
所述的动触头机构包括动触头导电杆、限位圈、密封绝缘环塞、滑套机构、传动轴、传动齿轮以及齿条;
所述的限位圈、滑套机构、传动齿轮以及齿条均位于真空管壳内;
所述的动触头导电杆通过密封绝缘环塞密封安装在真空管壳的另一端,且动触头导电杆的接线端伸出真空管壳外;
所述的限位圈固定安装在动触头导电杆上,且靠近密封绝缘环塞;
所述的滑套机构包括套管、接触柱以及压簧;
所述的套管两端分别设有定触头插孔和动触头插孔,且定触头插孔和动触头插孔之间设有中间隔板;
所述的接触柱活动式插装在定触头插孔内,并在定触头插孔的内壁上沿其轴向设有压缩滑槽,在接触柱上设有嵌于压缩滑槽内的导向块,使得接触柱沿定触头插孔的轴向滑动;
所述的定触头插孔的孔口处设有与压环锥面相对应的锥形坡面;
所述的接触柱上且靠近定触头插孔孔口处设有与定触头锥面相对应的锥形凹陷;
所述的压簧位于接触柱与中间隔板之间;
所述的动触头插孔从孔口向孔底部依次由小直径段、锥形过渡段以及大直径段构成,且大直径段的直径大于小直径段的直径;
所述的动触头导电杆的触头端插入动触头插孔内,并在动触头导电杆的触头端上设有与锥形过渡段相对应的锥形头;
所述的动触头导电杆的接线端上旋合设置有一个用于接线的固定螺栓;
所述的定触头导电杆和动触头导电杆的轴心线与定触头插孔、小直径段、大直径段的中心线位于直线上;
所述的传动齿轮固定安装在传动轴上;
所述的齿条沿套管的轴向安装在套管上;
所述的齿条与传动齿轮相啮合;
所述的套管上设有沿其轴向设有限位槽;
所述的传动轴的一端穿过传动齿轮后嵌于限位槽内;
所述的传动轴的另一端穿过真空管壳后与连杆的一端相连;
所述的套管上相对其轴心线对称设有两块侧板;
所述的侧板的边缘上设有滑条;
所述的滑条嵌于真空管壳内的T形滑槽内;
所述的T形滑槽沿真空管壳的轴向设置;
所述的三根连杆的另一端均摆动式安装在联动杆上,且三根连杆相互平行;
所述的驱动舵机安装在分合闸控制盒内,驱动舵机的驱动臂摆动式安装在联动杆上,且驱动臂与连杆相平行;
所述的分合闸手柄一端摆动式安装在联动杆上,且与连杆相平行,另一端伸出分合闸控制盒外;
所述的分合闸手柄中间支点通过销轴固定在分合闸控制盒的顶盖上;
所述的拉簧一端固定在分合闸控制盒上,另一端固定在分合闸手柄与联动杆的连接点上;
所述的分合闸手柄与联动杆相垂直时,拉簧与联动杆也相垂直,且此时拉簧经过分合闸手柄的中间支点下方。
采用传动轴、传动齿轮以及齿条构成一个转动式的驱动机构,在分合闸过程中不会改变真空开关管内部真空气压状态,也不会出现抽插磨损,避免出现漏气;采用定触头机构和动触头机构实现了在转动式的驱动机构条件下进行分合闸控制,接触稳定可靠;采用联动杆和三个连杆能够实现三个真空开关管的同步性;采用驱动舵机能够方便实现远程电驱动分合闸;采用分合闸手柄能够方便实现现场手动分合闸;采用拉簧便于保持分闸或合闸的状态。
作为本发明的进一步限定方案,所述的传动轴的轴心线与侧板的板面相垂直。该设计能够在转动式驱动过程中确保套管滑动过程中的稳定性。
本发明的有益效果在于:(1)采用传动轴、传动齿轮以及齿条构成一个转动式的驱动机构,在分合闸过程中不会改变真空开关管内部真空气压状态,也不会出现抽插磨损,避免出现漏气;(2)采用定触头机构和动触头机构实现了在转动式的驱动机构条件下进行分合闸控制,接触稳定可靠;(3)采用联动杆和三个连杆能够实现三个真空开关管的同步性;(4)采用驱动舵机能够方便实现远程电驱动分合闸;(5)采用分合闸手柄能够方便实现现场手动分合闸;(6)采用拉簧便于保持分闸或合闸的状态。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图;
图2为本发明的定触头机构结构示意图;
图3为本发明的动触头机构结构示意图;
图4为图3中A-A处剖视结构示意图。
图中:1、开关管安装盒,2、分合闸控制盒,3、真空管壳,4、联动杆,5、连杆,6、驱动舵机,7、驱动臂,8、分合闸手柄,9、销轴,10、拉簧,11、传动轴,12、固定螺栓,13、密封绝缘环塞,14、隔挡圈,15、定触头导电杆,16、定触头锥面,17、挤压环,18、定触头压簧,19、导向滑槽,20、套管,21、齿条,22、传动齿轮,23、限位槽,24、侧板,25、滑条,26、动触头导电杆,27、限位圈,28、定触头插孔,29、锥形坡面,30、接触柱,31、压缩滑槽,32、导向块,33、锥形凹陷,34、压簧,35、动触头插孔,36、锥形头,37、压环锥面。
具体实施方式
如图1-4所示,本发明公开的高压真空断路器包括:开关管安装盒1、分合闸控制盒2、联动杆4、三个连杆5、驱动舵机6、分合闸手柄8、拉簧10以及三个真空开关管;
所述的三个真空开关管并排设置在开关管安装盒1内;
所述的真空开关管包括真空管壳3、定触头机构以及动触头机构;
所述的定触头机构包括定触头导电杆15、定触头压簧18、挤压环17、密封绝缘环塞13以及隔挡圈14;
所述的定触头导电杆15通过密封绝缘环塞13密封安装在真空管壳3的一端,且定触头导电杆15的接线端伸出真空管壳3外;采用密封绝缘环塞13既能够起到密封的作用,又能够起到绝缘的作用,确保密封性的同时又不会使真空管壳3带电;
所述的隔挡圈14固定在定触头导电杆15上;采用隔挡圈14能够对定触头压簧18进行支撑,防止对密封绝缘环塞13造成损坏,同时也将定触头压簧18与真空管壳3内壁进行隔离,防止真空管壳3带电,提高使用安全性;
所述的挤压环17滑动式套装在定触头导电杆15上;
所述的定触头导电杆15上沿其轴向设有导向滑槽19;
所述的挤压环17上设有嵌于导向滑槽19内的滑块,使得挤压环17沿定触头导电杆15的轴向滑动;采用滑块和导向滑槽19的配合,使得挤压环17滑动稳定,且不会从定触头导电杆15上脱落,也增大了挤压环17与定触头导电杆15之间的接触面,增强导电性能;
所述的定触头压簧18套设在定触头导电杆15上,且位于隔挡圈14和挤压环17之间;采用定触头压簧18能够使得挤压环17与真空管壳3接触紧密,增强导电性能;
所述的定触头压簧18、挤压环17以及隔挡圈14均位于真空管壳3内;
所述的定触头导电杆15位于真空管壳3内的触头端设有定触头锥面16;采用定触头锥面16能够增大接触面,增强导电性能,也能具有一定的导向性,确保能够准确对接实现合闸;
所述的挤压环17上且靠近定触头导电杆15触头端的一侧设有压环锥面37;采用压环锥面37能够增大接触面,增强导电性能,也能具有一定的导向性,确保能够准确对接实现合闸;
所述的定触头导电杆15的接线端上旋合设置有一个用于接线的固定螺栓12;
所述的动触头机构包括动触头导电杆26、限位圈27、密封绝缘环塞13、滑套机构、传动轴11、传动齿轮22以及齿条21;
所述的限位圈27、滑套机构、传动齿轮22以及齿条21均位于真空管壳3内;
所述的动触头导电杆26通过密封绝缘环塞13密封安装在真空管壳3的另一端,且动触头导电杆26的接线端伸出真空管壳3外;
所述的限位圈27固定安装在动触头导电杆26上,且靠近密封绝缘环塞13;采用限位圈27能够防止套管20对密封绝缘环塞13造成冲击损坏,同时也将套管20与真空管壳3内壁进行隔离,防止真空管壳3带电,提高使用安全性;
所述的滑套机构包括套管20、接触柱30以及压簧34;
所述的套管20两端分别设有定触头插孔28和动触头插孔35,且定触头插孔28和动触头插孔35之间设有中间隔板;利用中间隔板能够对压簧34进行支撑,同时也能够确保压簧34与套管20之间具有良好的导电性能;
所述的接触柱30活动式插装在定触头插孔28内,并在定触头插孔28的内壁上沿其轴向设有压缩滑槽31,在接触柱30上设有嵌于压缩滑槽31内的导向块32,使得接触柱30沿定触头插孔28的轴向滑动;采用压缩滑槽31和导向块32的配合,能够使得接触柱30滑动稳定,且不会从套管20内脱落,也增大了接触柱30与套管20之间的接触面,增强导电性能;
所述的定触头插孔28的孔口处设有与压环锥面37相对应的锥形坡面29;利用锥形坡面29与压环锥面37的配合有效增强接触的稳定性和导电性能;
所述的接触柱30上且靠近定触头插孔28孔口处设有与定触头锥面16相对应的锥形凹陷33;采用锥形凹陷33和定触头锥面16的配合有效增强接触的稳定性和导电性能;
所述的压簧34位于接触柱30与中间隔板之间;
所述的动触头插孔35从孔口向孔底部依次由小直径段、锥形过渡段以及大直径段构成,且大直径段的直径大于小直径段的直径;采用小直径段能够与动触头导电杆26进行滑动配合,具有较好的滑动稳定性;采用大直径段能够方便锥形头36在内部来回滑动;采用锥形过渡段能够与锥形头36进行配合,既能够防止动触头导电杆26从套管20内脱落,又能够增大接触面,增强导电性能;
所述的动触头导电杆26的触头端插入动触头插孔35内,并在动触头导电杆26的触头端上设有与锥形过渡段相对应的锥形头36;
所述的动触头导电杆26的接线端上旋合设置有一个用于接线的固定螺栓12;
所述的定触头导电杆15和动触头导电杆26的轴心线与定触头插孔28、小直径段、大直径段的中心线位于直线上;该设计能够确保分合闸的精确性;
所述的传动齿轮22固定安装在传动轴11上;
所述的齿条21沿套管20的轴向安装在套管20上;
所述的齿条21与传动齿轮22相啮合;采用传动轴11、传动齿轮22以及齿条21构成一个转动式的驱动机构,在分合闸过程中不会改变真空开关管内部真空气压状态,也不会出现抽插磨损,避免出现漏气;
所述的套管20上设有沿其轴向设有限位槽23;
所述的传动轴11的一端穿过传动齿轮22后嵌于限位槽23内;采用限位槽23能够在不影响套管20来回滑动的前提下对传动轴11的轴头进行稳定支撑,有效防止传动齿轮22跳齿,也能够对套管20的侧面进行限位,防止出现旋转;
所述的传动轴11的另一端穿过真空管壳3后与连杆5的一端相连;传动轴11在穿过真空管壳3处需要进行绝缘转动密封,采用常规的真空管硅胶密封圈即可;
所述的套管20上相对其轴心线对称设有两块侧板24;
所述的侧板24的边缘上设有滑条25;采用侧板24和滑条25的作用能够确保套管20滑动的线性度,也能够进一步防止旋转,确保传动齿轮22和齿条21的啮合度;
所述的滑条25嵌于真空管壳3内的T形滑槽内;
所述的T形滑槽沿真空管壳3的轴向设置,并与限位槽23相平行;
所述的三根连杆5的另一端均摆动式安装在联动杆4上,且三根连杆5相互平行;利用三根连杆5相互平行设置,能够确保三个真空开关管分合闸的一致性;
所述的驱动舵机6安装在分合闸控制盒2内,驱动舵机6的驱动臂7摆动式安装在联动杆4上,且驱动臂7与连杆5相平行;
所述的分合闸手柄8一端摆动式安装在联动杆4上,且与连杆5相平行,另一端伸出分合闸控制盒2外;
所述的分合闸手柄8中间支点通过销轴9固定在分合闸控制盒2的顶盖上;将销轴9安装在分合闸控制盒2的顶盖上,从而与下方的拉簧10错开,方便拉簧10来回水平摆动;
所述的拉簧10一端固定在分合闸控制盒2上,另一端固定在分合闸手柄8与联动杆4的连接点上;
所述的分合闸手柄8与联动杆4相垂直时,拉簧10与联动杆4也相垂直,且拉簧10经过分合闸手柄8的中间支点处;从而使得拉簧10在与联动杆4相垂直时为长拉伸状态,拉力较大,而在左右倾斜位置(即分合闸状态时)为短拉伸状态,拉力较小;
所述的传动轴11的轴心线与侧板24的板面相垂直;该设计能够在转动式驱动过程中确保套管滑动过程中的稳定性。
本发明的高压真空断路器中的密封绝缘环塞13为三层结构,外环面和内环面均为密封绝缘层,中间层为绝缘加固层;密封绝缘层可为具备绝缘性能的橡胶、硅胶或塑料等;绝缘加固层由组合物烧结而成的环状固体,组合物包括粘土、石英砂、长石、碳化硅、云母粉以及氧化钙;其中,各组分的质量配比为:粘土75~86份、石英砂38~43份、长石45~56份、碳化硅34~37份、云母粉23~29份以及氧化钙2~3份。
本发明的绝缘加固层的原料的质量配比非常重要,如果质量比不在本发明权利要求书所述的范围之内,那么实际效果会很差。
实施例:绝缘加固层的原料质量配比为粘土81份、石英砂39份、长石49份、碳化硅36份、云母粉25份以及氧化钙2份。
对比实验:绝缘加固层的原料质量配比为粘土81份、石英砂41份、长石80份、碳化硅35份、云母粉27份以及氧化钙8份。
表1为对比实验结果表
绝缘加固层硬度(莫氏硬度) | |
实施例1 | 6.6 |
对比实验1 | 3.2 |
如表1所示,当长石和氧化钙的组分不在本发明权利要求的限定范围内时,实验的效果比较差,造成绝缘加固层的强度较差,所以本发明绝缘加固层的原料的质量配比非常重要,只有在此范围内才会具有较好的结构强度和较好的热防护性能。另外为了进一步增加绝缘加固层的结构强度,还可以在绝缘加固层内侧增加钢套管。
Claims (2)
1.高压真空断路器,其特征在于:包括开关管安装盒(1)、分合闸控制盒(2)、联动杆(4)、三个连杆(5)、驱动舵机(6)、分合闸手柄(8)、拉簧(10)以及三个真空开关管;
所述的三个真空开关管并排设置在开关管安装盒(1)内;
所述的真空开关管包括真空管壳(3)、定触头机构以及动触头机构;
所述的定触头机构包括定触头导电杆(15)、定触头压簧(18)、挤压环(17)、密封绝缘环塞(13)以及隔挡圈(14);
所述的定触头导电杆(15)通过密封绝缘环塞(13)密封安装在真空管壳(3)的一端,且定触头导电杆(15)的接线端伸出真空管壳(3)外;
所述的隔挡圈(14)固定在定触头导电杆(15)上;
所述的挤压环(17)滑动式套装在定触头导电杆(15)上;
所述的定触头导电杆(15)上沿其轴向设有导向滑槽(19);
所述的挤压环(17)上设有嵌于导向滑槽(19)内的滑块,使得挤压环(17)沿定触头导电杆(15)的轴向滑动;
所述的定触头压簧(18)套设在定触头导电杆(15)上,且位于隔挡圈(14)和挤压环(17)之间;
所述的定触头压簧(18)、挤压环(17)以及隔挡圈(14)均位于真空管壳(3)内;
所述的定触头导电杆(15)位于真空管壳(3)内的触头端设有定触头锥面(16);
所述的挤压环(17)上且靠近定触头导电杆(15)触头端的一侧设有压环锥面(37);
所述的定触头导电杆(15)的接线端上旋合设置有一个用于接线的固定螺栓(12);
所述的动触头机构包括动触头导电杆(26)、限位圈(27)、密封绝缘环塞(13)、滑套机构、传动轴(11)、传动齿轮(22)以及齿条(21);
所述的限位圈(27)、滑套机构、传动齿轮(22)以及齿条(21)均位于真空管壳(3)内;
所述的动触头导电杆(26)通过密封绝缘环塞(13)密封安装在真空管壳(3)的另一端,且动触头导电杆(26)的接线端伸出真空管壳(3)外;
所述的限位圈(27)固定安装在动触头导电杆(26)上,且靠近密封绝缘环塞(13);
所述的滑套机构包括套管(20)、接触柱(30)以及压簧(34);
所述的套管(20)两端分别设有定触头插孔(28)和动触头插孔(35),且定触头插孔(28)和动触头插孔(35)之间设有中间隔板;
所述的接触柱(30)活动式插装在定触头插孔(28)内,并在定触头插孔(28)的内壁上沿其轴向设有压缩滑槽(31),在接触柱(30)上设有嵌于压缩滑槽(31)内的导向块(32),使得接触柱(30)沿定触头插孔(28)的轴向滑动;
所述的定触头插孔(28)的孔口处设有与压环锥面(37)相对应的锥形坡面(29);
所述的接触柱(30)上且靠近定触头插孔(28)孔口处设有与定触头锥面(16)相对应的锥形凹陷(33);
所述的压簧(34)位于接触柱(30)与中间隔板之间;
所述的动触头插孔(35)从孔口向孔底部依次由小直径段、锥形过渡段以及大直径段构成,且大直径段的直径大于小直径段的直径;
所述的动触头导电杆(26)的触头端插入动触头插孔(35)内,并在动触头导电杆(26)的触头端上设有与锥形过渡段相对应的锥形头(36);
所述的动触头导电杆(26)的接线端上旋合设置有一个用于接线的固定螺栓(12);
所述的定触头导电杆(15)和动触头导电杆(26)的轴心线与定触头插孔(28)、小直径段、大直径段的中心线位于直线上;
所述的传动齿轮(22)固定安装在传动轴(11)上;
所述的齿条(21)沿套管(20)的轴向安装在套管(20)上;
所述的齿条(21)与传动齿轮(22)相啮合;
所述的套管(20)上设有沿其轴向设有限位槽(23);
所述的传动轴(11)的一端穿过传动齿轮(22)后嵌于限位槽(23)内;
所述的传动轴(11)的另一端穿过真空管壳(3)后与连杆(5)的一端相连;
所述的套管(20)上相对其轴心线对称设有两块侧板(24);
所述的侧板(24)的边缘上设有滑条(25);
所述的滑条(25)嵌于真空管壳(3)内的T形滑槽内;
所述的T形滑槽沿真空管壳(3)的轴向设置;
所述的三根摆动连杆(5)的另一端均摆动式安装在联动杆(4)上,且三根摆动连杆(5)相互平行;
所述的驱动舵机(6)安装在分合闸控制盒(2)内,驱动舵机(6)的驱动臂(7)摆动式安装在联动杆(4)上,且驱动臂(7)与连杆(5)相平行;
所述的分合闸手柄(8)一端摆动式安装在联动杆(4)上,且与连杆(5)相平行,另一端伸出分合闸控制盒(2)外;
所述的分合闸手柄(8)中间支点通过销轴(9)固定在分合闸控制盒(2)的顶盖上;
所述的拉簧(10)一端固定在分合闸控制盒(2)上,另一端固定在分合闸手柄(8)与联动杆(4)的连接点上;
所述的分合闸手柄(8)与联动杆(4)相垂直时,拉簧(10)与联动杆(4)也相垂直,且拉簧(10)经过分合闸手柄(8)的中间支点。
2.根据权利要求1所述的真空断路器,其特征在于:所述的传动轴(11)的轴心线与侧板(24)的板面相垂直。
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