CN108648932B - 一种断路器储能操纵装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电气设备技术领域，具体涉及一种断路器储能操纵装置，包括设置在机箱内的用以驱动断路器机构运动的中心轴和连接在中心轴上的储能装置、合闸装置、分闸装置、复位装置和中心轴单向转动装置；所述储能装置包括储能电机、大链轮、小链轮、储能盘、离合装置、储能辅助开关和储能弹簧，所述储能盘的周向上缠绕有链条或皮带，所述链条或皮带的一端连接储能盘，另一端连接储能弹簧。本发明有益效果在于：通过驱动储能盘通过链条或皮带拉动储能弹簧压缩储能，其储能弹簧的作用力有效角度可以一直处于最大水平，一方面提高储能弹簧有效功；另一方面减少无效功对机构本身的冲击，提高机构寿命。

Description

一种断路器储能操纵装置

技术领域

本发明涉及电气设备技术领域，具体涉及一种断路器储能操纵装置。

背景技术

断路器是高压输变电领域的主要设备，而断路器操纵机构是高压断路器的重要组成部分，高压断路器的合、分闸操作是通过断路器的操纵机构来实现的。而断路器的储能、离合是整台断路器机构动作的最重要的组成部份之一，是高压断路器进行合、分闸操作的先决条件。高压断路器的操纵机构主要分为液压和弹簧两种操纵机构，液压操作机构具有分、合闸时间短并且稳定等优点，但是结构复杂、成本高、技术实现难度高、易漏油；弹簧操纵机构成本低、结构简单、使用时间长、基本免维护等特点，适合在高压断路器上广泛使用。

申请号为201220353046.8的中国实用新型专利公开了一种断路器储能、离合机构，其公开的储能弹簧拐臂直接拉伸储能弹簧，作用力有效角度会随储能弹簧拐臂的转动变化，多做无用功，造成对断路器机构支撑件的冲击，影响寿命等性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种提高储能弹簧有效功、高寿命的断路器储能操纵装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种断路器储能操纵装置，包括设置在机箱内的用以驱动断路器机构运动的中心轴和连接在中心轴上的储能装置、合闸装置、分闸装置、复位装置和中心轴单向转动装置；

所述储能装置包括储能电机、大链轮、小链轮、储能盘、离合装置、储能辅助开关和储能弹簧，所述储能电机的转轴通过链条或皮带带动大链轮顺时针转动，所述小链轮与大链轮设置在同一输出轴上，所述大链轮与输出轴联动带动输出轴顺时针转动，所述小链轮套设在输出轴上随输出轴顺时针转动，所述小链轮通过链条或皮带带动储能盘顺时针转动，所述储能盘通过单向轴承套设在中心轴上，此时储能盘不与中心轴联动且中心轴在中心轴单向转动装置作用下保持在储能保持位置；

所述储能盘的周向上缠绕有链条或皮带，所述链条或皮带的一端连接储能盘，另一端连接储能弹簧；所述储能盘上设有储能拐臂；所述储能拐臂随储能盘联动驱动离合装置动作，所述储能拐臂用于顶动储能辅助开关切换储能电机电源回路并推动大链轮与输出轴离合，脱离联动状态；

所述合闸装置包括凸轮和合闸脱扣器，所述凸轮固定在中心轴上，所述合闸脱扣器用于卡住或脱离凸轮；

所述分闸装置包括从动拐臂、联动推臂、连杆、转动臂、分闸弹簧和分闸脱扣器，所述从动拐臂与联动推臂套接固定在铰接轴上并联动，所述转动臂的中部固定在铰接轴上，所述分闸脱扣器用于卡住或脱离从动拐臂，所述连杆一端与联动推臂连接，另一端与转动臂连接，所述转动臂一端与连杆连接，另一端与分闸弹簧连接，所述凸轮转动驱动从动拐臂转动，从动拐臂与联动推臂通过铰接轴联动，联动推臂带动与其铰接的连杆联动，连杆带动转动臂转动拉伸分闸弹簧并且驱动断路器机构运动；

所述复位装置包括复位电机、复位轮、复位拐臂和复位辅助开关，所述复位轮套设在中心轴上并与其单向联动，所述复位电机通过链条或皮带带动复位轮转动使中心轴转动，所述中心轴逆时针转动带动其套合的凸轮和复位拐臂逆时针转动至储能保持位置，此时所述复位拐臂顶动复位辅助开关，复位电机电源切断，储能电机电源接通，所述凸轮上的滚轮接触合闸脱扣器。

本发明有益效果在于：现有技术中的断路器的储能结构，使用拐臂式结构，通过拐臂转动时的最近点和最远点的行程差拉动储能弹簧进行储能，其能量释放时，由于储能弹簧拉动拐臂转动时，其受力夹角一直在变化，只有在某一时刻，其作用力有效角度达到最大水平。而在本发明的断路器储能操纵装置中，其储能弹簧储能时，通过驱动储能盘转动再以链条或皮带缠绕的方式拉动储能弹簧压缩储能，合闸操作释放能量时，其储能弹簧的作用力有效角度可以一直处于最大水平，一方面提高储能弹簧有效功，可在满足使用条件的情况下，降低弹簧设计力值，另一方面减少无效功对机构本身的冲击，大大提高弹簧操作机构的机械寿命。

附图说明

图1为本发明具体实施方式的断路器储能操纵装置在储能保持位置的中心轴轴向结构示意图；

图2为本发明具体实施方式的断路器储能操纵装置的断路器真空开关相关部分结构示意图；

图3为本发明具体实施方式的断路器储能操纵装置的部分结构的放大示意图；

图4为本发明具体实施方式的断路器储能操纵装置的中心轴径向结构示意图；

标号说明：

1、中心轴；

21、储能电机；22、大链轮；23、小链轮；

24、储能盘；241、储能拐臂；

25、离合装置；251、异型拐臂；

26、储能辅助开关；27、储能弹簧；

31、凸轮；32、合闸脱扣器；

41、从动拐臂；411、联动推臂；42、连杆；43、转动臂；44、分闸弹簧；45、分闸脱扣器；46、触头压力弹簧；47、主拐臂；48、绝缘拉杆；49、断路器真空开关；

51、复位电机；52、复位轮；53、复位拐臂；54、复位辅助开关；

6、中心轴单向转动装置。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

断路器的储能主要指将弹簧进行拉伸或压缩，使之具有相应的势能，并通过中心轴驱动机构内部结构件合闸运动，一方面使断路器开关本体合闸，提供开关所需的合闸速度、触头保持压力等合格的性能参数，另一方面机构的合闸运动过程也对分闸所需的能量进行存储，为后续的分闸运动做准备，保证了断路器的合闸和分闸所需的运动和力学性能参数需求。

本发明最关键的构思在于：本发明的断路器储能操纵装置中，其储能弹簧储能时，通过驱动储能盘转动再以链条或皮带缠绕的方式拉动储能弹簧压缩储能，合闸操作释放能量时，其储能弹簧的作用力有效角度可以一直处于最大水平，一方面提高储能弹簧有效功，可在满足使用条件的情况下，降低弹簧设计力值，另一方面减少无效功对机构本身的冲击，大大提高弹簧操作机构的机械寿命。

请参照图1、图2、图3以及图4，一种断路器储能操纵装置，包括设置在机箱内的用以驱动断路器机构运动的中心轴1和连接在中心轴1上的储能装置、合闸装置、分闸装置、复位装置和中心轴单向转动装置6；

所述储能装置包括储能电机21、大链轮22、小链轮23、储能盘24、离合装置25、储能辅助开关26和储能弹簧27，所述储能电机21的转轴通过链条或皮带带动大链轮22顺时针转动，所述小链轮23与大链轮22设置在同一输出轴上，所述大链轮22与输出轴联动带动输出轴顺时针转动，所述小链轮23套设在输出轴上随输出轴顺时针转动，所述小链轮23通过链条或皮带带动储能盘24顺时针转动，所述储能盘24通过单向轴承套设在中心轴1上，此时储能盘24不与中心轴1联动且中心轴1在中心轴单向转动装置6作用下保持在储能保持位置；

所述储能盘24的周向上缠绕有链条或皮带，所述链条或皮带的一端连接储能盘24，另一端连接储能弹簧27；所述储能盘24上设有储能拐臂241；所述储能拐臂241随储能盘24联动驱动离合装置25动作，所述储能拐臂241用于顶动储能辅助开关26切换储能电机21电源回路并推动大链轮22与输出轴离合，脱离联动状态；

所述合闸装置包括凸轮31和合闸脱扣器32，所述凸轮31固定在中心轴1上，所述合闸脱扣器32用于卡住或脱离凸轮31；

所述分闸装置包括从动拐臂41、联动推臂411、连杆42、转动臂43、分闸弹簧44和分闸脱扣器45，所述从动拐臂41与联动推臂411套接固定在铰接轴上并联动，所述转动臂43的中部固定在铰接轴上，所述分闸脱扣器45用于卡住或脱离从动拐臂41，所述连杆一端与联动推臂411连接，另一端与转动臂43连接，所述转动臂43一端与连杆42连接，另一端与分闸弹簧44连接，所述凸轮31转动驱动从动拐臂41转动，从动拐臂41与联动推臂411通过铰接轴联动，联动推臂411带动与其铰接的连杆42联动，连杆42带动转动臂43转动拉伸分闸弹簧44并且驱动断路器机构运动；

所述复位装置包括复位电机51、复位轮52、复位拐臂53和复位辅助开关54，所述复位轮52套设在中心轴1上并与其单向联动，所述复位电机51通过链条或皮带带动复位轮52转动使中心轴1转动，所述中心轴1逆时针转动带动其套合的凸轮31和复位拐臂53逆时针转动至储能保持位置，此时所述复位拐臂53顶动复位辅助开关54，复位电机51电源切断，储能电机21电源接通，所述凸轮31上的滚轮接触合闸脱扣器32。

上述断路器储能操纵装置的储能过程包括如下两个步骤：

1、复位电机51的转轴通过链条或皮带带动复位轮52转动，所述复位轮52与中心轴1单向联动带动中心轴1转动，所述中心轴1逆时针转动带动其套合的凸轮31和复位拐臂53逆时针转动至储能保持位置，复位拐臂53顶动复位辅助开关54的切换，进行电机断电，完成复位。

2、复位完成后，复位电机51电源切断，储能电机21电源接通，所述凸轮31上的滚轮接触合闸脱扣器32，储能电机21工作通过链条或皮带带动大链轮22顺时针转动，所述小链轮23与大链轮22设置在同一输出轴上，所述大链轮22与输出轴联动，带动输出轴顺时针转动，所述小链轮23套设在输出轴上随输出轴顺时针转动，所述小链轮23通过链条或皮带带动储能盘24顺时针转动(所述储能盘24内部套设有单向轴承，此时不与中心轴1联动，所述中心轴1在中心轴单向转动装置6作用下始终保持在储能保持位置)；

所述储能盘24的周向上缠绕有链条或皮带，所述链条或皮带的一端连接储能盘24，另一端连接储能弹簧27；储能盘24拉动储能弹簧27压缩储能，储能结束由储能盘24上的储能拐臂241驱动离合装置25进行机械离合(驱动推动大链轮22与输出轴离合，脱离联动状态)，储能拐臂241顶动储能辅助开关26进行电气切断。整个过程由中心轴单向转动装置6控制中心轴1只能单向转动。

合闸动作过程：合闸脱扣器32收到合闸指令，脱扣动作，凸轮31运动趋势不再受限，储能弹簧27释放能量，拉动储能盘24转动，带动中心轴1转动，凸轮31转动并接触从动拐臂41上的滚轮驱动从动拐臂41顺时针转动，从动拐臂41联动的从动轴顺时针转动，其上套设的联动推臂411顺时针转动推动连杆42向下运动，使转动臂43转动；

此时分闸弹簧44被拉伸，触头压力弹簧46被压缩，带动主拐臂47一端向下，另一端向上顶动绝缘拉杆48使断路器真空开关管49完成合闸，此时，分闸弹簧44拉伸储能，合闸到位时，分闸脱扣器45对合闸状态进行保持。此时复位拐臂53运动离开复位辅助开关54，离合装置25回位，进行新一轮的储能过程。

分闸动作过程：分闸脱扣器45收到分闸指令，脱扣动作，分闸弹簧44释放能量，转动臂43传动经连杆42驱动联动推臂411，最终使从动拐臂41复位至分闸状态，同时带动主拐臂47转动，拉动绝缘拉杆48，使断路器真空开关管49完成分闸。

上述过程中，中心轴1从始至终只能逆时针转动，不管是复位还是受储能盘24带动合闸过程，储能盘24是往复运动的，在储能时，顺时针储能，合闸脱扣时，逆时针释能，其联动需求就是通过单向轴承实现，单向轴承(也叫超越离合器)，只有当储能盘24逆时针转动时，此时单向轴承才会使储能盘24和中心轴1联动，带动中心轴1逆时针转动，当储能盘24顺时针转动或者中心轴1自己逆时针转动时，单向轴承是离合的，储能盘24与中心轴1不联动。

上述离合装置25可包括异型拐臂251、离合连杆、离合拐臂和钢珠，所述异型拐臂251直接驱动储能辅助开关26进行储能电气切换，异型拐臂251和离合连杆推动离合拐臂，离合拐臂转动时，在固定的钢珠作用下，对大链轮22和输出轴进行机械离合切换。其包含两个功能：一个是储能到位时，储能盘24上的储能拐臂241顶动离合装置25的异型拐臂251转动，驱动储能辅助开关26的动作，进行储能电机21电源的切换，储能到位时，从电气上切断，不再储能，同时异型拐臂251转动带动离合连杆，驱动套合在输出轴上的离合拐臂转动，离合拐臂上有开槽装设钢珠，钢珠是固定的，转动时离合拐臂会由开槽与钢珠接触变成平面与钢珠接触，这一过程会使离合拐臂前后运动，然后顶动大链轮22，使其脱离与输出轴联动，进行储能的机械离合切换，这是考虑储能过程力矩较大，电气切断失效会造成整个机构损坏的附加保护，离合装置在现有技术中有成熟应用，在此不过多陈述。

进一步的，上述的断路器储能操纵装置中，所述单中心轴单向转动装置6包括固定座和单向轴承，所述固定座固定在机箱上，所述单向轴承外圈固定在固定座内，所述单向轴承内圈与中心轴接触用于限制中心轴转动方向。

进一步的，上述的断路器储能操纵装置中，所述复位轮52与中心轴之间设有单向轴承。

进一步的，上述的断路器储能操纵装置中，所述分闸脱扣器45上设有合闸凸起，所述从动拐臂41上设有与合闸凸起配合的合闸凹槽。

进一步的，上述的断路器储能操纵装置中，所述分闸脱扣器45旁侧还设有驱动合闸脱扣器32转动的合闸电磁铁。

实施例一

一种断路器储能操纵装置，包括设置在机箱内的用以驱动断路器机构运动的中心轴和连接在中心轴上的储能装置、合闸装置、分闸装置、复位装置和中心轴单向转动装置；

所述储能装置包括储能电机、大链轮、小链轮、储能盘、离合装置、储能辅助开关和储能弹簧，所述储能电机的转轴通过链条或皮带带动大链轮顺时针转动，所述小链轮与大链轮设置在同一输出轴上，所述大链轮与输出轴联动带动输出轴顺时针转动，所述小链轮套设在输出轴上随输出轴顺时针转动，所述小链轮通过链条或皮带带动储能盘顺时针转动，所述储能盘通过单向轴承套设在中心轴上，此时储能盘不与中心轴联动且中心轴在中心轴单向转动装置作用下保持在储能保持位置；

所述储能盘的周向上缠绕有链条或皮带，所述链条或皮带的一端连接储能盘，另一端连接储能弹簧；所述储能盘上设有储能拐臂；所述储能拐臂随储能盘联动驱动离合装置动作，所述储能拐臂用于顶动储能辅助开关切换储能电机电源回路并推动大链轮与输出轴离合，脱离联动状态；

所述合闸装置包括凸轮和合闸脱扣器，所述凸轮固定在中心轴上，所述合闸脱扣器用于卡住或脱离凸轮；

所述分闸装置包括从动拐臂、联动推臂、连杆、转动臂、分闸弹簧和分闸脱扣器，所述从动拐臂与联动推臂套接固定在铰接轴上并联动，所述转动臂的中部固定在铰接轴上，所述分闸脱扣器用于卡住或脱离从动拐臂，所述连杆一端与联动推臂连接，另一端与转动臂连接，所述转动臂一端与连杆连接，另一端与分闸弹簧连接，所述凸轮转动驱动从动拐臂转动，从动拐臂与联动推臂通过铰接轴联动，联动推臂带动与其铰接的连杆联动，连杆带动转动臂转动拉伸分闸弹簧并且驱动断路器机构运动；

所述复位装置包括复位电机、复位轮、复位拐臂和复位辅助开关，所述复位轮套设在中心轴上并与其单向联动，所述复位电机通过链条或皮带带动复位轮转动使中心轴转动，所述中心轴逆时针转动带动其套合的凸轮和复位拐臂逆时针转动至储能保持位置，此时所述复位拐臂顶动复位辅助开关，复位电机电源切断，储能电机电源接通，所述凸轮上的滚轮接触合闸脱扣器。

本发明有益效果在于：1、现有技术中的断路器的储能结构，使用拐臂式结构，通过拐臂转动时的最近点和最远点的行程差拉动储能弹簧进行储能，其能量释放时，由于储能弹簧拉动拐臂转动时，其受力夹角一直在变化，只有在某一时刻，其作用力有效角度达到最大水平。而在本发明的断路器储能操纵装置中，其储能弹簧储能时，通过驱动储能盘转动再以链条或皮带缠绕的方式拉动储能弹簧压缩储能，合闸操作释放能量时，其储能弹簧的作用力有效角度可以一直处于最大水平，一方面提高储能弹簧有效功，可在满足使用条件的情况下，降低弹簧设计力值，另一方面减少无效功对机构本身的冲击，大大提高弹簧操作机构的机械寿命。2、本发明的储能盘与中心轴是单向联动结构，增加了复位装置，保证合闸后，凸轮在复位装置作用下复位至储能保持位置。现有技术中的断路器的储能结构的储能拐臂与中心轴为刚性连接，合闸后，再次储能时，储能拐臂直接带动中心轴上的凸轮转动至储能保持位置，不存在该结构。3、设计单向转动装置，保证中心轴始终只能朝一个方向转动，避免在特殊情况下中心轴反转，造成机构卡死，现有技术中的断路器的储能装置无此结构。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (3)

1.一种断路器储能操纵装置，其特征在于，包括设置在机箱内的用以驱动断路器机构运动的中心轴和连接在中心轴上的储能装置、合闸装置、分闸装置、复位装置和中心轴单向转动装置；

所述储能装置包括储能电机、大链轮、小链轮、储能盘、离合装置、储能辅助开关和储能弹簧，所述储能电机的转轴通过链条或皮带带动大链轮顺时针转动，所述小链轮与大链轮设置在同一输出轴上，所述大链轮与输出轴联动带动输出轴顺时针转动，所述小链轮套设在输出轴上随输出轴顺时针转动，所述小链轮通过链条或皮带带动储能盘顺时针转动，所述储能盘通过单向轴承套设在中心轴上，此时储能盘不与中心轴联动且中心轴在中心轴单向转动装置作用下保持在储能保持位置；

所述储能盘的周向上缠绕有链条或皮带，所述链条或皮带的一端连接储能盘，另一端连接储能弹簧；所述储能盘上设有储能拐臂；所述储能拐臂随储能盘联动驱动离合装置动作，所述储能拐臂用于顶动储能辅助开关切换储能电机电源回路并推动大链轮与输出轴离合，脱离联动状态；

所述合闸装置包括凸轮和合闸脱扣器，所述凸轮固定在中心轴上，所述合闸脱扣器用于卡住或脱离凸轮；

所述分闸装置包括从动拐臂、联动推臂、连杆、转动臂、分闸弹簧和分闸脱扣器，所述从动拐臂与联动推臂套接固定在铰接轴上并联动，所述转动臂的中部固定在铰接轴上，所述分闸脱扣器用于卡住或脱离从动拐臂，所述连杆一端与联动推臂连接，另一端与转动臂连接，所述转动臂一端与连杆连接，另一端与分闸弹簧连接，所述凸轮转动驱动从动拐臂转动，从动拐臂与联动推臂通过铰接轴联动，联动推臂带动与其铰接的连杆联动，连杆带动转动臂转动拉伸分闸弹簧并且驱动断路器机构运动；

所述复位装置包括复位电机、复位轮、复位拐臂和复位辅助开关，所述复位轮套设在中心轴上并与其单向联动，所述复位电机通过链条或皮带带动复位轮转动使中心轴转动，所述中心轴逆时针转动带动其套合的凸轮和复位拐臂逆时针转动至储能保持位置，此时所述复位拐臂顶动复位辅助开关，复位电机电源切断，储能电机电源接通，所述凸轮上的滚轮接触合闸脱扣器；

所述复位轮与中心轴之间设有单向轴承；

所述分闸脱扣器上设有合闸凸起，所述从动拐臂上设有与合闸凸起配合的合闸凹槽。

2.根据权利要求1所述的断路器储能操纵装置，其特征在于，所述中心轴单向转动装置包括固定座和单向轴承，所述固定座固定在机箱上，所述单向轴承外圈固定在固定座内，所述单向轴承内圈与中心轴接触用于限制中心轴转动方向。

3.根据权利要求1所述的断路器储能操纵装置，其特征在于，所述分闸脱扣器旁侧还设有驱动合闸脱扣器转动的合闸电磁铁。