CN106710959A - 一种断路器及其主轴传动结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种断路器及其主轴传动结构，主轴传动结构包括安装框架，安装框架上转动设置有用于与操动机构的输出轴传动连接的主轴，主轴上设置有与主轴同步转动的第一拐臂，第一拐臂上连接有触头压力簧组件，触头压力簧组件的远离第一拐臂的另一端与呈V形的第二拐臂的一端相连，安装框架上固定有导向安装座，第二拐臂的折弯部转动装配在导向安装座上，第二拐臂的另一端与用于伸入固封极柱绝缘壳体中的并与真空灭弧室中的动触杆相连的绝缘拉杆相连以使绝缘拉杆在第二拐臂的转动作用下上下移动并带动动触杆实现分合闸，导向安装座上设置有用于对绝缘拉杆进行上下导向移动的导向孔。本发明提高了传动结构的使用安全性，保证了操作人员的人身安全。

Description

一种断路器及其主轴传动结构

技术领域

本发明涉及一种断路器及其主轴传动结构。

背景技术

侧装式真空断路器是将操动机构和三相灭弧室均沿纵向布置的一种断路器，如授权公告号为CN2427884Y，授权公告日为2001.04.25的中国实用新型专利公开的一种户内高压真空断路器，该断路器包括机壳、设置在机壳内的转轴、设置在机壳侧壁的并带动转轴转动的操动机构、设置在机壳内的三个真空灭弧室和绝缘拉杆，其中操动机构和真空灭弧室呈纵向排列，绝缘拉杆由触头弹簧和绝缘杆组成，转轴上固定有三根第一拐臂，绝缘拉杆的一端与第一拐臂铰接、另一端与可带动真空灭弧室动触头的触杆上下运动的拉动件（即第二拐臂）铰接，第二拐臂为折杆，其弯折部转动装配在真空灭弧室上方的支架上，支架上设置有触杆导向孔。

这种断路器的工作原理是：合闸时，由操动机构带动转轴转动，转轴带动绝缘拉杆移动并压缩触头弹簧，绝缘拉杆进一步带动第二拐臂转动，最终由第二拐臂带动触杆向下移动实现合闸。该断路器的绝缘拉杆为横向布置，而绝缘拉杆为了保证一定的绝缘净距一般都比较长，尤其是电压等级较高时会更长，因此整个断路器的横向尺寸势必会比较大，不利于产品的小型化。同时，绝缘拉杆没有直接与触杆相连，而是通过第二拐臂与触杆相连，而触杆和动触头必定是直接相连的，因此在真空灭弧室外部裸露的部件如支架、触杆、第二拐臂、绝缘拉杆一端的接头等都是带电的，这样的断路器在运行时具有一定的危险性，无法保证操作人员的人身安全。

发明内容

本发明的目的在于提供一种使用安全性比较高的主轴传动结构；本发明的目的还在于提供一种使用该主轴传动结构的断路器。

为了解决上述技术问题，本发明中主轴传动结构的技术方案为：

一种主轴传动结构，包括安装框架，安装框架上转动设置有用于与操动机构的输出轴传动连接的主轴，主轴上设置有与主轴同步转动的第一拐臂，第一拐臂上连接有触头压力簧组件，触头压力簧组件的远离第一拐臂的另一端与呈V形的第二拐臂的一端相连，安装框架上固定有导向安装座，所述第二拐臂的折弯部转动装配在导向安装座上，第二拐臂的另一端与用于伸入固封极柱绝缘壳体中的并与真空灭弧室中的动触杆相连的绝缘拉杆相连以使绝缘拉杆在第二拐臂的转动作用下上下移动并带动动触杆实现分合闸，所述导向安装座上设置有用于对绝缘拉杆进行上下导向移动的导向孔。

主轴传动结构还包括设置在主轴上的与主轴同步转动的并与第一拐臂呈固定夹角设置的主拐臂，主拐臂的另一端与沿上下方向延伸的可调螺杆的底端铰接，可调螺杆的上端铰接有过渡拐臂，过渡拐臂与可调螺杆的铰接点沿可调螺杆上下可调，所述过渡拐臂的另一端用于与操动机构的输出轴传动连接。

所述触头压力簧组件包括与第一拐臂铰接相连的输入销轴、与第二拐臂铰接相连的输出销轴、用于穿设输入销轴和输出销轴的导杆，导杆上于输入销轴和输出销轴之间套设有触头压力簧，导杆上开设有用于穿设所述输入销轴的长孔，所述输入销轴的两端设置有用于顶压触头压力簧的顶推轴承。

所述导向安装座呈U形板状结构，导向安装座的U形腔中用于容纳第二拐臂以及绝缘拉杆的下接头，导向安装座的相对两侧板上开设有用于转动装配第二拐臂的折弯部的安装孔，导向安装座的相对两侧板上还开设有用于对第二拐臂与绝缘拉杆的铰接轴进行导向移动的导向腰孔。

所述第一拐臂与主轴为焊接固定，主轴的与安装框架相连接的两端均设置有支撑轴承，安装框架上还设置有用于对主轴的其他部位进行支撑的支撑横梁，所述主轴与支撑横梁之间为转动支撑配合。

本发明中断路器的技术方案为：

一种断路器，包括操动机构、固封极柱、设置在操动机构和固封极柱之间的主轴传动结构，主轴传动结构包括安装框架，安装框架上转动设置有与操动机构的输出轴传动连接的主轴，主轴上设置有与主轴同步转动的第一拐臂，第一拐臂上连接有触头压力簧组件，触头压力簧组件的远离第一拐臂的另一端与呈V形的第二拐臂的一端相连，安装框架上固定有导向安装座，所述第二拐臂的折弯部转动装配在导向安装座上，第二拐臂的另一端与用于伸入固封极柱绝缘壳体中的并与真空灭弧室中的动触杆相连的绝缘拉杆相连以使绝缘拉杆在第二拐臂的转动作用下上下移动并带动动触杆实现分合闸，所述导向安装座上设置有用于对绝缘拉杆进行上下导向移动的导向孔。

主轴传动结构还包括设置在主轴上的与主轴同步转动的并与第一拐臂呈固定夹角设置的主拐臂，主拐臂的另一端与沿上下方向延伸的可调螺杆的底端铰接，可调螺杆的上端铰接有过渡拐臂，过渡拐臂与可调螺杆的铰接点沿可调螺杆上下可调，所述过渡拐臂的另一端与操动机构的输出轴传动连接。

所述触头压力簧组件包括与第一拐臂铰接相连的输入销轴、与第二拐臂铰接相连的输出销轴、用于穿设输入销轴和输出销轴的导杆，导杆上于输入销轴和输出销轴之间套设有触头压力簧，导杆上开设有用于穿设所述输入销轴的长孔，所述输入销轴的两端设置有用于顶压触头压力簧的顶推轴承。

所述导向安装座呈U形板状结构，导向安装座的U形腔中用于容纳第二拐臂以及绝缘拉杆的下接头，导向安装座的相对两侧板上开设有用于转动装配第二拐臂的折弯部的安装孔，导向安装座的相对两侧板上还开设有用于对第二拐臂与绝缘拉杆的铰接轴进行导向移动的导向腰孔。

所述第一拐臂与主轴为焊接固定，主轴的与安装框架相连接的两端均设置有支撑轴承，安装框架上还设置有用于对主轴的其他部位进行支撑的支撑横梁，所述主轴与支撑横梁之间为转动支撑配合。

本发明的有益效果在于：由于第一拐臂和主轴为同步转动，因此在操动机构的作用下，主轴可以带动第一拐臂转动，从而带动触头压力簧组件移动，由于触头压力簧组件的另一端与第二拐臂相连，第二拐臂的另一端与绝缘拉杆相连，因此触头压力簧组件会带动第二拐臂转动，最终由第二拐臂带动绝缘拉杆移动，导向安装座上设置的导向孔避免了绝缘拉杆的摆动，使其准确上下移动，实现分合闸。由于触头压力簧组件的另一端是与第二拐臂相连的，第二拐臂又转动装配在导向安装座上，第二拐臂的另一端才与绝缘拉杆相连，绝缘拉杆是上下移动，这样绝缘拉杆就可以伸入到固封极柱的绝缘壳体中并与真空灭弧室中的动触杆相连，也就是说，所有裸露在真空灭弧室外部的绝缘拉杆以下的传动链中的零部件都是不带电的，因此提高了传动结构的使用安全性，保证了操作人员的人身安全。

附图说明

图1为本发明中断路器的一个实施例中的主轴传动结构的立体图；

图2为图1中主轴与拐臂焊装组件的结构图；

图3为图2的部分结构主视图；

图4为图1中触头压力簧组件的结构图；

图5为图4的剖切结构图；

图6为图1中驱动及导向组件的结构图；

图7为图6中去掉导向安装座后的结构图；

图8为导向安装座的结构图；

图9为主轴传动结构的传动原理图。

图中：1.绝缘拉杆；2.安装框架；21.上支撑梁；22.下支撑梁；23.纵梁；3.主轴及拐臂焊装组件；31.主轴；32.主拐臂；33.第一拐臂；34.支撑轴承；4.触头压力簧组件；40.螺母；41.输入销轴；42.顶推轴承；43.调整垫片；44.触头压力簧；45.导杆；46.弹簧护套；47.螺杆；48.接头；49.输出销轴；5.驱动及导向组件；51.V形拐臂；52.铜套；53.支撑销轴；54.导向销轴；55.转动轴承；56.导向安装座；561.导向腰孔；562.安装孔；6.过渡拐臂；7.可调螺杆；8.操动机构输出轴。

具体实施方式

断路器的一个实施例如图1~图9所示，包括操动机构（图中未示出）、固封极柱（图中未示出）、设置在操动机构和固封极柱之间的主轴传动结构，所述主轴传动结构包括绝缘拉杆1、安装框架2、主轴与拐臂焊装组件3、触头压力簧组件4、驱动及导向组件5、过渡拐臂6、可调螺杆7。

其中安装框架2的外轮廓呈长方形，是由两个平行纵梁23和两个平行横梁组合构成的，其中一端的端部横梁是分体式的，包括上支撑梁21和下支撑梁22，另外一端的横梁是一体式的。除此之外，两个纵梁23之间还设置有三个支撑横梁，三个支撑横梁也均是由分体式的上、下支撑梁构成的，这三个支撑横梁相当于将安装框架2分成了四个安装格，其中右侧三个安装格分别对应的是三相固封极柱，左端的安装格用于安装操动机构。

主轴与拐臂焊装组件3包括沿纵向延伸的主轴31，主轴31的两端转动装配在端部横梁以及端部支撑横梁上，主轴31的两端均设置有支撑轴承34，端部横梁和端部支撑横梁上设置有用于固定支撑轴承34的固定孔。除此之外，另外两个位于中间的支撑横梁也与主轴31相连接，主轴31相当于纵跨三个安装格，同样的，主轴31上设置有支撑轴承34，支撑横梁上设置有用于固定支撑轴承34的固定孔。由于操动机构和三相固封极柱为纵向布置，因此主轴31的长度会比较长，这种中间增加辅助支撑横梁的布置方式，能够有效减少主轴31在触头压力簧组件4的反作用力下产生的弯曲变形，保证传动精度。同时，四个支撑轴承34能够有效减少转动卡滞，从而充分利用操动机构的输出功。

主轴与拐臂焊装组件3还包括焊接固定在主轴31上的三个相互平行的第一拐臂33，每一个第一拐臂33位于一个安装格内，且各第一拐臂33均是由两块相同的拐臂板组合构成，拐臂板的下端设置有铰接孔。

主轴与拐臂焊装组件3还包括焊接固定在主轴31的左端的主拐臂32，主拐臂32与第一拐臂33呈固定夹角设置，主拐臂32也是由两块相同的拐臂板组合构成，其另一端朝向安装格内部，当主拐臂32转动时，由于主拐臂32、第一拐臂33都固定在主轴31上，因此主拐臂32可以带动主轴31和第一拐臂33转动，在这里，第一拐臂相当于是从动拐臂。主拐臂32、主轴31、第一拐臂33采用焊接的方式组装成一体，可以有效减少三相拐臂之间的角度误差和传动间隙，实现了同步转动，保证了传动精度。

主拐臂32的另外一端铰接有沿上下方向延伸的可调螺杆7，可调螺杆7的顶端与过渡拐臂6铰接，过渡拐臂6的另外一端与操动机构输出轴8固定相连。可调螺杆7的上部设置有螺纹段（图中未示出），螺纹段的外部设置有螺母（图中未示出），螺纹段上还开设有用于与过渡拐臂6铰接相连的铰接孔（图中未示出），通过调整螺母的位置，即可改变可调螺杆7与过渡拐臂6的铰接位置，从而适应不同高度输出轴的操动机构，同时还可以适应操动机构不同的初始安装角度。

触头压力簧组件4包括与第一拐臂33铰接相连的输入销轴41，输入销轴41穿设在导杆45中，导杆45上开设有供输入销轴41穿过和水平移动的长孔，输入销轴41的两端均设置有顶推轴承42，第一拐臂33的两个拐臂板铰接在输入销轴41的位于顶推轴承42和导杆45之间的部分。导杆45上于输入销轴41的后侧依次套设有两个调整垫片43、弹簧护套46、触头压力簧44、弹簧护套46，导杆45的后端连接有螺杆47，螺杆47穿过后端的弹簧护套46，螺杆47的另外一端连接有接头48，接头48上穿装有输出销轴49。其中，调整垫片43用于调节触头压力簧组件的总体长度，调整垫片43与顶推轴承42顶推配合。弹簧护套46的作用是对触头压力簧44进行导向和保护，螺杆47上于后端弹簧护套46的后侧设置有螺母40，这样后端弹簧护套46的位置就是固定的，前端弹簧护套46可以移动并压缩触头压力簧44，另外通过调整螺母40的位置，还可以对触头压力簧44的预压力进行调整，从而得到需要的触头初压力。

驱动及导向组件5包括与输出销轴49铰接相连的呈V形的第二拐臂51，第二拐臂51具有折弯部，其折弯部中穿装有支撑销轴53，第二拐臂51在输出销轴49的驱动下，绕支撑销轴53转动，为了减小转动卡滞，支撑销轴53外部套设有铜套52。支撑销轴53上于折弯部的两端分别设置有转动轴承55，转动轴承55安装在一个导向安装座56上，导向安装座56呈U形板状结构，导向安装座56的U形腔中用于容纳第二拐臂51以及绝缘拉杆1的下接头，导向安装座56的相对两侧板上开设有用于安装转动轴承55的安装孔562，从而实现了第二拐臂51的折弯部与导向安装座56的转动装配。

第二拐臂51的两端均呈叉形，包括有两个铰接板，两个铰接板上开设有铰接孔，接头48位于两个铰接板中间，输出销轴49穿过两个铰接板和接头48。第二拐臂51的另外一端也有两个铰接板，两个铰接板上开设有铰接长孔，绝缘拉杆1的下接头位于两个铰接板中间，导向销轴54穿过两个铰接板和绝缘拉杆1的下接头，当第二拐臂51转动时，导向销轴54在铰接长孔中移动并带动绝缘拉杆1上下移动。为了避免绝缘拉杆1的摆动，使其准确上下移动，在导向安装座56的相对两侧板上还开设有用于对导向销轴54进行导向移动的导向腰孔561。

固封极柱安装在绝缘拉杆1的正上方，绝缘拉杆1伸入固封极柱绝缘壳体中并与真空灭弧室中的动触杆相连，因此绝缘拉杆1可以带动动触杆上下移动，实现分合闸。

主轴传动结构的工作原理是：当操动机构输出轴8顺时针转动时，将带动过渡拐臂6顺时针转动，从而使可调螺杆7向上移动，主拐臂32、主轴31、第一拐臂33同步顺时针转动，当第一拐臂33顺时针转动时，由第一拐臂33带动输入销轴41在导杆45上的长孔中移动，从而带动顶推轴承42向后移动并顶推调整垫片43，调整垫片43顶压在弹簧护套46上，随后顶推力传递到接头48上，使输出销轴49向后移动，从而使第二拐臂51顺时针转动，在导向腰孔561的约束下，绝缘拉杆1向上移动并带动动触杆实现合闸，此时动、静触头处于刚合状态。

此后，绝缘拉杆1不再移动，但是随着操动机构输出轴8继续顺时针转动，顶推轴承42继续向后顶推调整垫片43，调整垫片43带动弹簧护套46压缩触头压力簧44，直至操动机构完成合闸操作，触头压力簧44吸收了机构操作功，使动、静触头之间保持一定的合闸压力，提高了合闸性能。反之在分闸时，触头压力簧44将释放机构操作功，使动触头获得一个初始分闸动能，从而提高分闸速度。

主轴传动结构的传动原理如图9所示，图9中的a、b、c分别对应分闸位置、刚合点位置和合闸位置，其中d是真空灭弧室的开距，O、M、N分别相当于操动机构输出轴8、主轴31、支撑销轴53，OA相当于过渡拐臂6，AB相当于可调螺杆7，MB相当于主拐臂32，MC相当于第一拐臂33，CD相当于触头压力簧组件，END相当于第二拐臂。其中，O、M在同一竖直线上，M、N在同一水平线上，且OA=MB，也就是说，OABM是平行四边形连杆机构，而MCDN是近似的平行四边形连杆机构。

主轴传动结构充分利用了平行四边形连杆机构传力性能好的特点，而且拐臂和螺杆的长度可以根据机构输出角度和真空灭弧室的开距进行变比设计，通过合理设计各连杆的长度和初始位置能够有效提高机构在合闸和分闸过程中的传动角，从而提高传动效率。整个分合闸过程中传动系统的压力角均控制在15°以内，机械效率高，传动输出灵活，可实现最小操作功的目标。

该主轴传动结构可以通过更改传动件的关键尺寸来适用于不同电压等级条件下的开距和超程不同的真空断路器，且主轴和第二拐臂上均设置有轴承，有效避免了四连杆机构因装配原因不处于一个传动平面内而导致运动卡滞的情况。

由于绝缘拉杆为竖向布置，因此断路器的横向尺寸不会很大，有利于产品小型化，整个主轴传动系统即充分利用了横向宽度，又在尽可能小的高度尺寸范围内进行布置，实现了传动结构的小型化，该传动结构尤其适用于触头压力簧外置的断路器，简单紧凑，充分降低了传动链阻力，传动效率高，整体刚度好，运动灵活，能有效减少主轴弯曲变形，充分利用操动机构的操作功，保证灭弧室动端导电杆合分到位，且三相合闸不同期性满足要求。

另外，该主轴传动结构相对于现有技术来说，绝缘拉杆是伸入固封极柱的绝缘壳体中的，也就是说，所有裸露在真空灭弧室外部的绝缘拉杆以下的传动链中的零部件都是不带电的，使用安全性高，保证了操作人员的人身安全。

在断路器的其他实施例中：可调螺杆的上部外侧也可以螺纹连接一个螺套，过渡拐臂可以与螺套的上端铰接，此时当螺套在可调螺杆上上下移动时，即可改变过渡拐臂与可调螺杆的铰接点相对高度；第一拐臂、主拐臂与主轴之间也可以是花键连接；安装框架上也可以不设置辅助的支撑横梁；导向安装座也可以是盒状结构，此时对绝缘拉杆进行上下导向移动的导向孔可以是开设在导向安装座顶面上的孔，通过该孔可以直接对绝缘拉杆本身进行上下导向移动；触头压力簧组件的输入销轴上可以不设置顶推轴承，比如可以直接由输入销轴实现顶推；操动机构输出轴也可以直接与主轴传动连接，此时操动机构输出轴的位置需与主轴位置对应。

主轴传动结构的实施例如图1~图9所示，主轴传动结构的具体结构与上述断路器实施例中所述的主轴传动结构相同，在此不再详述。

Claims (10)

1.一种主轴传动结构，包括安装框架，安装框架上转动设置有用于与操动机构的输出轴传动连接的主轴，主轴上设置有与主轴同步转动的第一拐臂，第一拐臂上连接有触头压力簧组件，其特征在于：触头压力簧组件的远离第一拐臂的另一端与呈V形的第二拐臂的一端相连，安装框架上固定有导向安装座，所述第二拐臂的折弯部转动装配在导向安装座上，第二拐臂的另一端与用于伸入固封极柱绝缘壳体中的并与真空灭弧室中的动触杆相连的绝缘拉杆相连以使绝缘拉杆在第二拐臂的转动作用下上下移动并带动动触杆实现分合闸，所述导向安装座上设置有用于对绝缘拉杆进行上下导向移动的导向孔。

2.根据权利要求1所述的主轴传动结构，其特征在于：主轴传动结构还包括设置在主轴上的与主轴同步转动的并与第一拐臂呈固定夹角设置的主拐臂，主拐臂的另一端与沿上下方向延伸的可调螺杆的底端铰接，可调螺杆的上端铰接有过渡拐臂，过渡拐臂与可调螺杆的铰接点沿可调螺杆上下可调，所述过渡拐臂的另一端用于与操动机构的输出轴传动连接。

3.根据权利要求1所述的主轴传动结构，其特征在于：所述触头压力簧组件包括与第一拐臂铰接相连的输入销轴、与第二拐臂铰接相连的输出销轴、用于穿设输入销轴和输出销轴的导杆，导杆上于输入销轴和输出销轴之间套设有触头压力簧，导杆上开设有用于穿设所述输入销轴的长孔，所述输入销轴的两端设置有用于顶压触头压力簧的顶推轴承。

4.根据权利要求1所述的主轴传动结构，其特征在于：所述导向安装座呈U形板状结构，导向安装座的U形腔中用于容纳第二拐臂以及绝缘拉杆的下接头，导向安装座的相对两侧板上开设有用于转动装配第二拐臂的折弯部的安装孔，导向安装座的相对两侧板上还开设有用于对第二拐臂与绝缘拉杆的铰接轴进行导向移动的导向腰孔。

5.根据权利要求1~4任意一项所述的主轴传动结构，其特征在于：所述第一拐臂与主轴为焊接固定，主轴的与安装框架相连接的两端均设置有支撑轴承，安装框架上还设置有用于对主轴的其他部位进行支撑的支撑横梁，所述主轴与支撑横梁之间为转动支撑配合。

6.一种断路器，包括操动机构、固封极柱、设置在操动机构和固封极柱之间的主轴传动结构，主轴传动结构包括安装框架，安装框架上转动设置有与操动机构的输出轴传动连接的主轴，主轴上设置有与主轴同步转动的第一拐臂，第一拐臂上连接有触头压力簧组件，其特征在于：触头压力簧组件的远离第一拐臂的另一端与呈V形的第二拐臂的一端相连，安装框架上固定有导向安装座，所述第二拐臂的折弯部转动装配在导向安装座上，第二拐臂的另一端与用于伸入固封极柱绝缘壳体中的并与真空灭弧室中的动触杆相连的绝缘拉杆相连以使绝缘拉杆在第二拐臂的转动作用下上下移动并带动动触杆实现分合闸，所述导向安装座上设置有用于对绝缘拉杆进行上下导向移动的导向孔。

7.根据权利要求6所述的断路器，其特征在于：主轴传动结构还包括设置在主轴上的与主轴同步转动的并与第一拐臂呈固定夹角设置的主拐臂，主拐臂的另一端与沿上下方向延伸的可调螺杆的底端铰接，可调螺杆的上端铰接有过渡拐臂，过渡拐臂与可调螺杆的铰接点沿可调螺杆上下可调，所述过渡拐臂的另一端与操动机构的输出轴传动连接。

8.根据权利要求6所述的断路器，其特征在于：所述触头压力簧组件包括与第一拐臂铰接相连的输入销轴、与第二拐臂铰接相连的输出销轴、用于穿设输入销轴和输出销轴的导杆，导杆上于输入销轴和输出销轴之间套设有触头压力簧，导杆上开设有用于穿设所述输入销轴的长孔，所述输入销轴的两端设置有用于顶压触头压力簧的顶推轴承。

9.根据权利要求6所述的断路器，其特征在于：所述导向安装座呈U形板状结构，导向安装座的U形腔中用于容纳第二拐臂以及绝缘拉杆的下接头，导向安装座的相对两侧板上开设有用于转动装配第二拐臂的折弯部的安装孔，导向安装座的相对两侧板上还开设有用于对第二拐臂与绝缘拉杆的铰接轴进行导向移动的导向腰孔。

10.根据权利要求6~9任意一项所述的断路器，其特征在于：所述第一拐臂与主轴为焊接固定，主轴的与安装框架相连接的两端均设置有支撑轴承，安装框架上还设置有用于对主轴的其他部位进行支撑的支撑横梁，所述主轴与支撑横梁之间为转动支撑配合。