CN109036952B - 一种真空断路器的开合闸加速机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种真空断路器的开合闸加速机构，属于高压开关设备技术领域。它解决了现有的真空断路器开合闸时灭弧效果差的问题。本开合闸加速机构，真空断路器包括座体、驱动机构、绝缘拉杆和真空灭弧室，开合闸加速机构包括连接轴、连杆和弹性单元，连接轴的两端分别与绝缘拉杆和驱动杆连接，连杆的两端分别与连接轴和弹性单元铰接，弹性单元能够沿连接轴径向受力变形储能并使连杆始终具有向连接轴一侧的推力，开闸或合闸时，连杆能够绕连杆与弹性单元铰接的一端上下摆动，合闸后，连杆与连接轴铰接的一端向上倾斜，开闸后，连杆与连接轴铰接的一端向下倾斜。本发明既能够提高灭弧室的开合闸速度，又能够在合闸后保持动触头与静触头的稳定连接。

Description

一种真空断路器的开合闸加速机构

技术领域

本发明属于高压开关设备技术领域，涉及一种真空断路器，特别是一种真空断路器的开合闸加速机构。

背景技术

真空断路器因其灭弧介质和灭弧后触头间隙的绝缘介质都是高真空而得名；其具有体积小、重量轻、适用于频繁操作、灭弧不用检修的优点，在配电网中应用较为普及。在真空断路器的使用过程中，其动触头和静触头接近时容易产生电弧，因此真空断路器的分合闸速度越来越好，以减少电弧的产生，降低对设备的损伤。

目前，市场上的真空断路器大多仅关注分闸速度，而忽略合闸速度，如中国专利申请(申请号：200420109710.X)公开了一种126KV单断口户外高压真空断路器，包括安装在低架上的三支单极，每支单极包括真空灭弧室和永磁操动机构，永磁操动机构驱动绝缘拉杆上下移动来控制真空断路器的开合，并在驱动杆下部套设分闸加速弹簧以提高分闸速度。然而，由于其分闸加速弹簧直接套设在驱动杆上，其在分闸时提供的弹力需要在合闸的过程中储存，也就是说，分闸加速弹簧在合闸过程中是反向做功的，这导致了真空断路器合闸较为困难，真空灭弧室内动触头与静触头靠近时速度较慢，延长了电弧存在的时间。而且为了保证动触头与静触头在合闸时保持接触，绝缘拉杆的上端还设置超行程弹簧组合器，这样，合闸后，超行程弹簧组合器和分闸加速弹簧始终会对驱动杆施加向下的作用力，为了保证合闸的稳定性，永磁操动机构需要始终施加一个大于超行程弹簧组合器加分闸加速弹簧两个弹力之和的推力，这导致了真空灭弧室和永磁操动机构之间的各部件和弹簧始终处于高受力状态，对各部件的强度要求较高，且弹簧易发生永久变形导致弹性降低，使分闸速度降低或动触头和静触头之间不易保持稳定接触。

又如中国专利申请(申请号：201510914752.3)公开的一种基于涡流驱动的高速真空断路器，其操动机构包括固设在连接杆上的金属盘，金属盘的上方和下方分别设置合闸线圈和分闸线圈，其合闸和开闸分别通过使合闸线圈和分闸线圈通电以产生磁通，使金属盘产生反向感应磁场，形成涡流斥力以驱动连接杆运动。由于斥力的大小与物体之间距离的平方成反比，因此，连接杆的初始受力较大并随着连接杆的移动迅速减小，使连接杆瞬时受力较大而后续乏力，连接杆受力不稳定，合闸和分闸的后期速度较低，不利于灭弧。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种真空断路器的开合闸加速机构，本发明所要解决的技术问题是：如何提高真空断路器的开合闸速度。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种真空断路器的开合闸加速机构，真空断路器包括沿竖直方向依次连接的座体、驱动机构、绝缘拉杆和真空灭弧室，所述驱动机构能够通过驱动杆驱动绝缘拉杆沿绝缘拉杆的轴向来回移动使真空灭弧室开闸或合闸，其特征在于，开合闸加速机构包括连接轴、连杆和弹性单元，所述连接轴的两端分别与绝缘拉杆和驱动杆连接，所述连杆的两端分别与连接轴和弹性单元铰接，所述弹性单元能够沿连接轴径向受力变形储能并使连杆始终具有向连接轴一侧的推力，开闸或合闸时，所述连杆能够绕连杆与弹性单元铰接的一端上下摆动，且合闸后，所述连杆与连接轴铰接的一端向上倾斜，开闸后，所述连杆与连接轴铰接的一端向下倾斜。

本开合闸加速机构位于真空断路器的驱动机构和灭弧室之间，连接轴的两端分别与驱动杆和绝缘拉杆连接，使驱动杆能够驱动绝缘拉杆上下移动以开合真空断路器。处于开闸状态时，驱动杆、绝缘拉杆和连接轴处于最低点，连杆与连接轴铰接的一端低于连杆与弹性单元铰接的一端，呈向下倾斜状，使弹性单元作用到连杆的推力沿连杆的轴向倾斜向下。当驱动机构驱动绝缘拉杆向上移动以合闸时，连杆与连接轴铰接的一端随连接轴向上移动，连杆的倾斜角度逐渐变小，使弹性单元与连接轴的间距增大，弹性单元受压变形进行储能，当连杆与连接轴铰接的一端高于连杆的另一端时，连杆受到弹性单元的推力方向变成倾斜向上，弹性单元开始释放势能，推动连接轴继续向上移动，从而提高合闸速度，而且合闸后，弹性单元依然能够持续向连接轴提供向上的推力，使真空灭弧室内的动触头与静触头紧密贴靠，提高了两者之间导电的稳定性；同理，分闸时，连接轴向下移动，弹性单元也先受力变形储能，当连杆与连接轴铰接的一端低于另一端时，弹性单元释放势能，加速绝缘拉杆的下移，使动触头与静触头更快得分离。而且，目前驱动机构通常采用永磁操动机构或采用涡流驱动的斥力机构，当驱动杆位于上下两电磁线圈或涡流线圈的中间位置时，操动机构对驱动杆的作用力较弱，此时弹性单元刚好开始释放势能对连接轴加速，以避免连接轴后续运动乏力，使真空断路器平均开合闸速度更快。

在上述的真空断路器的开合闸加速机构中，所述弹性元件和连杆均为多个且数量相同，所述弹性单元和连杆环绕连接轴的周向均匀分布，每个所述连杆的两端分别与连接轴和一个弹性单元铰接。这样，各弹性单元通过连杆对连接轴施加的沿径向方向的作用力能够相互抵消，其合力直接作用于连接轴的轴向，且各弹性单元对连接轴径向方向形成限位，避免连接轴在径向发生位移或变形的同时起到导向作用，使连接轴的直线度更高，连接轴沿轴向运动更精准更顺畅，加速效果更好。

在上述的真空断路器的开合闸加速机构中，所述弹性单元包括沿连接轴径向开有导向孔的导向座、与导向孔滑动配合的滑块和使滑块始终具有向连接轴一侧移动趋势的弹簧，所述滑块与上述连杆铰接。滑块与导向座通过导向孔滑动配合，使滑块滑动更精确，而且导向孔与连接轴相垂直，使开合闸加速机构在开闸和合闸过程中的加速效果相同。

在上述的真空断路器的开合闸加速机构中，所述连杆呈长条状，所述连杆和连接轴之间的夹角不小于30°且不大于150°。这样，在合闸或开闸初期，连杆指向导向孔的轴向的分力更大，连杆更易在连接轴的带动下驱动滑块运动并使弹簧压缩。

在上述的真空断路器的开合闸加速机构中，所述导向孔内还设有调节座，所述弹簧的两端分别与调节座和滑块抵靠，所述导向孔的底壁上螺纹连接有若干调节螺栓，所述调节螺栓的前端伸入导向孔内与调节座抵靠。通过调节调节螺栓伸入导向孔内的长度，能够调节弹簧的预紧力，使本开合闸加速机构能够达到最好的加速效果。

在上述的真空断路器的开合闸加速机构中，每个导向孔内的弹簧均为同轴设置的两个。每个导向孔内的弹簧均为并联的两个，使弹簧的弹性更强，能够储存并释放更多的能量，加速效果更好，而且弹簧的同轴设置使滑块受力更均匀，滑动更顺畅。

在上述的真空断路器的开合闸加速机构中，所述滑块包括滑动部，所述滑动部呈与导向孔相配适的圆柱状，所述滑动部的一端具有用于和连杆铰接的第一铰接耳，所述滑动部的另一端开有用于固定弹簧的环形固定槽。这样，滑块与弹簧的连接更稳定。

在上述的真空断路器的开合闸加速机构中，所述滑动部的侧壁上开有沿滑动部周向环形设置的储油槽。润滑油或润滑脂能够预先添加到储油槽内，使滑块沿导向孔滑动更顺畅，弹簧的能量损耗更小，对开合闸的加速效果更好。

在上述的真空断路器的开合闸加速机构中，所述连接轴上还设有调节杆，所述调节杆的两端分别开有螺旋方向相反的螺纹，所述调节杆的一端与连接轴螺纹连接，另一端用于和驱动杆或绝缘拉杆螺纹连接。通过调节调节杆能够调节连接轴与绝缘拉杆或驱动杆之间的位置，使开合闸加速机构能够更好地对绝缘拉杆进行加速。

在上述的真空断路器的开合闸加速机构中，所述连接轴、绝缘拉杆和驱动杆的轴心线均位于同一直线上。这样，绝缘拉杆在开合闸加速机构和驱动杆的作用下运动更顺畅，开合闸速度更快。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明能够在真空断路器开合闸过程中均起到先储能蓄力，再释放势能对绝缘拉杆加速的效果，使绝缘拉杆的受力连续性更好，真空断路器开合闸的平均速度更快。

2、本发明能够在合闸后能够始终对绝缘拉杆施加压力，使真空灭弧室内的动触头与静触头保持紧密贴靠，提高真空断路器的导电稳定性。

3、本发明的弹性单元环绕连接轴均匀分布，使连接轴在径向上受力更均衡，使连接轴沿轴向运动更精准更顺畅。

附图说明

图1是真空断路器的立体图；

图2是真空断路器的结构示意图；

图3是真空断路器的驱动机构的结构示意图；

图4是图3中a部的放大图；

图5是开合闸加速机构开闸时的示意图；

图6是开合闸加速机构合闸过程的示意图；

图7是开合闸加速机构合闸后的示意图；

图8是滑块的结构示意图。

图中，1、座体；2、立柱单元；21、罐体、22、真空灭弧室；23、驱动机构；231、驱动杆；24、绝缘拉杆；25、接线端子；26、连接管；27、出线导电杆；3、连接轴；31、第二铰接耳；4、弹性单元；5、导向座；51、导向孔；52、调节座；53、调节螺栓；6、滑块；61、滑动部；62、第一铰接耳；63、固定槽；64、储油槽；65、隔板；7、弹簧；8、连杆；9、调节杆。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

一种真空断路器的开合闸加速机构，如图1、图2所示，真空断路器为363KV超高压双断口真空断路器，本真空断路器包括座体1、间隔设置在座体1上的两个立柱单元2，每个立柱单元2均包括罐体21、真空灭弧室22、驱动机构23和开合闸加速机构，两个罐体21均为中空结构并通过连接管26连通，真空灭弧室22、驱动机构23和开合闸加速机构均位于罐体21内，罐体21的上端设置有用于和电路连接的接线端子25，接线端子25与真空灭弧室22的上端连接，两个真空灭弧室22的下端通过穿设在连接管26内的出线导电杆27连接，每个真空灭弧室22的下端还均通过竖直设置的绝缘拉杆24与驱动机构23连接，两个驱动机构23通过控制装置的控制能够同时驱动两个绝缘拉杆24上下移动，使两个真空灭弧室22内的静触头和动触头同时贴靠或分离，即实现真空断路器的合闸或开闸。

如图3、图4所示，本实施例中驱动机构23采用涡流驱动的斥力机构，当然也可以采用永磁操动机构。本开合闸加速机构位于真空断路器与驱动机构23之间，包括连接轴3和若干环绕连接轴3周向均匀分布的弹性单元4和连杆8，每个连杆8的两端分别与连接轴3和一个弹性单元4铰接，弹性单元4能够沿连接轴3径向受力变形储能并使连杆8始终具有向连接轴3一侧的推力。连接轴3的两端分别与绝缘拉杆24和驱动机构23的驱动杆231固连，且绝缘拉杆24、连接轴3和驱动杆231位于同一轴心线上。本实施例中弹性单元4为四个，每个弹性单元4包括导向座5、弹簧7和滑块6，导向座5呈圆柱状，导向座5沿连接轴3的径向设置并相对座体1固定，导向座5朝向连接轴的一端沿轴向开有导向孔51，滑块6位于导向孔51内并与导向孔51滑动连接，使滑块6能够沿导向孔51的轴向滑动，且弹簧7也位于导向孔51内，使滑块6始终具有向连接轴3一侧移动的趋势，滑块6远离弹簧7的一端与连杆8的一端铰接，连杆8的另一端与连接轴3侧壁上的第二铰接耳31铰接，使弹簧7能够通过连杆8对连接轴3施加一定的压力。

如图5、图6、图7所示，真空断路器处于开闸状态时，驱动杆231、绝缘拉杆24和连接轴3处于最低点，此时连杆8与连接轴3铰接的一端低于连杆8与滑块6铰接的一端，此时连杆8与连接轴3之间的夹角不小于30°，优选45°；当驱动机构23驱动绝缘拉杆24向上移动以合闸时，连杆8与连接轴3铰接的一端随连接轴3向上移动，与滑块6铰接的一端的高度保持不变，连杆8会推动滑块6沿导向孔51的轴向朝远离连接轴3的一端滑动，使弹簧7压缩储能，同时连杆8与连接轴3之间的夹角逐渐增大，当连杆8与连接轴3铰接的一端高于连杆8的另一端时，即连杆8与连接轴3之间的夹角大于90°时，弹簧7开始释放势能，推动连接轴3向上移动，使绝缘拉杆24加速，从而提高合闸速度，而且合闸后，连杆8与连接轴3之间的夹角小于或等于150°，优选135°，弹簧7依然能够持续提供弹力，使真空灭弧室22内的动触头与静触头紧密贴靠，提高了两者之间导电的稳定性；同理，分闸时，驱动机构23驱动绝缘拉杆24向下移动，弹簧7也先受压变形储能，当连杆8与连接轴3铰接的一端低于另一端时，弹簧7释放势能，加速绝缘拉杆24的下移，使动触头与静触头更快得分离。

如图4所示，导向孔51内还设有调节座52，调节座52位于导向孔51的底部，弹簧7的两端分别与调节座52和滑块6抵靠，导向孔51的底壁上螺纹连接有若干均匀分布的调节螺栓53，调节螺栓53均与调节座52抵靠，通过调节调节螺栓53伸入导向孔511的长度，即可调节弹簧7的预紧力。

如图8所示，滑块6包括滑动部61，滑动部61呈圆柱状，其大小与导向孔51相配适，以保证滑块6沿导向孔51滑动的精度，滑动部61的一端具有用于和连杆8铰接的第一铰接耳62，滑动部61的另一端开有用于固定弹簧7的环形固定槽63。本实施例中，为提高弹性单元4的弹性系数，使开合闸的加速效果更稳定，每个导向孔51内的弹簧7均为同轴且并联的两个。本实施例中，滑动部61上的固定槽63也为同圆心的两个，两个固定槽63之间通过环形的隔板65分隔开来，使两个弹簧7能够分别嵌入一个固定槽63。滑动部61的侧壁上还沿滑动部61的周向开有环形的储油槽64，储油槽64内存储有润滑油或润滑脂，使滑块6沿导向孔51滑动时起到润滑作用。

进一步的，连接轴3的端部还设有调节杆9，调节杆9的两端分别具有旋向相反的螺纹，调节杆9的一端与连接轴3的一端螺纹连接，另一端与驱动杆231或绝缘拉杆24螺纹连接，通过调节调节杆9，能够调节连接轴3的高度，使本开合闸加速机构达到最佳的加速效果。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了座体1、驱动机构23、驱动杆231、绝缘拉杆24、连接轴3、第二铰接耳31、弹性单元4、导向座5、、导向孔51、调节座52、调节螺栓53、滑块6、滑动部61、第一铰接耳62、固定槽63、储油槽64、隔板65、弹簧7、连杆8、调节杆9等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (9)

1.一种真空断路器的开合闸加速机构，真空断路器包括沿竖直方向依次连接的座体(1)、驱动机构(23)、绝缘拉杆(24)和真空灭弧室(22)，所述驱动机构(23)能够通过驱动杆(231)驱动绝缘拉杆(24)沿绝缘拉杆(24)的轴向来回移动使真空灭弧室(22)开闸或合闸，其特征在于，开合闸加速机构包括连接轴(3)、连杆(8)和弹性单元(4)，所述连接轴(3)的两端分别与绝缘拉杆(24)和驱动杆(231)连接，所述连接轴(3)上还设有调节杆(9)，所述调节杆(9)的两端分别开有螺旋方向相反的螺纹，所述调节杆(9)的一端与连接轴(3)螺纹连接，另一端用于和驱动杆(231)或绝缘拉杆(24)螺纹连接，所述连杆(8)的两端分别与连接轴(3)和弹性单元(4)铰接，所述弹性单元(4)能够沿连接轴(3)径向受力变形储能并使连杆(8)始终具有向连接轴(3)一侧的推力，开闸或合闸时，所述连杆(8)能够绕连杆(8)与弹性单元(4)铰接的一端上下摆动，且合闸后，所述连杆(8)与连接轴(3)铰接的一端向上倾斜，开闸后，所述连杆(8)与连接轴(3)铰接的一端向下倾斜。

2.根据权利要求1所述的真空断路器的开合闸加速机构，其特征在于，所述弹性单元(4)和连杆(8)均为多个且数量相同，所述弹性单元(4)和连杆(8)环绕连接轴(3)的周向均匀分布，每个所述连杆(8)的两端分别与连接轴(3)和一个弹性单元(4)铰接。

3.根据权利要求1或2所述的真空断路器的开合闸加速机构，其特征在于，所述弹性单元(4)包括沿连接轴(3)径向开有导向孔(51)的导向座(5)、与导向孔(51)滑动配合的滑块(6)和使滑块(6)始终具有向连接轴(3)一侧移动趋势的弹簧(7)，所述滑块(6)与上述连杆(8)铰接。

4.根据权利要求3所述的真空断路器的开合闸加速机构，其特征在于，所述连杆(8)呈长条状，所述连杆(8)和连接轴(3)之间的夹角不小于30°且不大于150°。

5.根据权利要求3所述的真空断路器的开合闸加速机构，其特征在于，所述导向孔(51)内还设有调节座(52)，所述弹簧(7)的两端分别与调节座(52)和滑块(6)抵靠，所述导向孔(51)的底壁上螺纹连接有若干调节螺栓(53)，所述调节螺栓(53)的前端伸入导向孔(51)内与调节座(52)抵靠。

6.根据权利要求5所述的真空断路器的开合闸加速机构，其特征在于，每个导向孔(51)内的弹簧(7)均为同轴设置的两个。

7.根据权利要求5所述的真空断路器的开合闸加速机构，其特征在于，所述滑块(6)包括滑动部(61)，所述滑动部(61)呈与导向孔(51)相配适的圆柱状，所述滑动部(61)的一端具有用于和连杆(8)铰接的第一铰接耳(62)，所述滑动部(61)的另一端开有用于固定弹簧(7)的环形固定槽(63)。

8.根据权利要求7所述的真空断路器的开合闸加速机构，其特征在于，所述滑动部(61)的侧壁上开有沿滑动部(61)周向环形设置的储油槽(64)。

9.根据权利要求8所述的真空断路器的开合闸加速机构，其特征在于，所述连接轴(3)、绝缘拉杆(24)和驱动杆(231)均位于同一轴心线上。