CN109637885B - 一种开关主轴传动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电气控制领域，公开了一种开关主轴传动装置，包括开关主轴、合闸机构、主轴支撑结构、灭弧室和支架，所述支架包括有三相灭弧室支架，所述开关主轴和三相所述主轴支撑结构枢接，所述主轴支撑结构和所述灭弧室支架固定连接；所述开关主轴、合闸机构、灭弧室和支架通过主轴支撑结构结合成一体，开关主轴旋转牵引合闸机构实现灭弧室的动触头和静触头的导电连接和绝缘隔离。本发明的开关主轴传动装置形成一个整体，其中的开关主轴的支撑不再依赖于箱体，本开关主轴传动装置可以作为一个标准组件，应用于多种开关柜中，提高了开关柜的模块化和标准化程度，同时提高了开关柜的装配效率。

Description

一种开关主轴传动装置

技术领域

本发明涉及电气控制领域，尤其涉及一种开关主轴传动装置。

背景技术

真空灭弧室，又名真空开关管，是中高压电力开关的核心部件，其主要作用是，通过管内真空优良的绝缘性使中高压电路切断电源后能迅速熄弧并抑制电流，避免事故和意外的发生，主要应用于电力的输配电控制系统，还应用于冶金、矿山、石油、化工、铁路、广播、通讯、工业高频加热等配电系统。

真空灭弧室从用途上又分为断路器用灭弧室和负荷开关用灭弧室，断路器用灭弧室主要用于电力部门中的变电站和电网设施，负荷开关用灭弧室主要用于电网的终端用户。

原有真空灭弧室传动机构，和真空灭弧室的动触点的导电端是硬连接，在牵引真空灭弧室断开时，若通过弹簧回弹，则对传动机构的作用力大，影响传动机构的使用寿命，若不通过弹簧回弹则断开时间长，影响系统的稳定性。

高压开关的导电体上存在高的相间电动势，容易产生飞弧，三相开关的相间绝缘，若直接通过空气进行相间隔离，则需要较宽的相间间距。为提高相间绝缘的强度，一般通过在相间设置大块的绝缘隔板进行隔离，尺寸大，安装不便。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种开关主轴传动装置，应用于三相真空灭弧室，优化传动机构，以解决现有技术中结构复杂、尺寸大，及反弹冲击力度大影响使用寿命的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种开关主轴传动装置，包括开关主轴、合闸机构、主轴支撑结构、灭弧室和支架；

所述支架包括有三相灭弧室支架，所述灭弧室安装在灭弧室支架内，所述灭弧室包括静触头和动触头；

所述开关主轴和三组所述主轴支撑结构枢接，所述主轴支撑结构和所述灭弧室支架固定连接；

所述合闸机构包括合闸凸轮、导向杆和合闸弹簧；

所述合闸凸轮固定在所述开关主轴上，并在所述开关主轴带动下旋转；

所述合闸凸轮和导向杆的上端活动连接，所述活动连接被配置为所述导向杆能够相对所述合闸凸轮具有小范围的不受约束区域；

所述导向杆的下端和软连接、所述灭弧室动触头的导电端连接，所述软连接和所述灭弧室动触头的导电端导电连接；

所述合闸弹簧套接在所述导向杆上，并设置在所述合闸凸轮和所述灭弧室动触头的导电端之间；

通过所述合闸凸轮与所述合闸弹簧的弹性抵触配合或者通过所述合闸凸轮和导向杆的上端活动连接配合，带动所述动触头沿直线朝向或远离所述静触头的方向运动。

进一步的，所述导向杆包括中段的中间部和下端的螺纹部，所述螺纹部的直径小于所述中间部的直径，所述螺纹部和所述中间部的连接处形成限位面；所述合闸弹簧和所述软连接之间设有弹簧垫片，所述导向杆贯穿所述合闸弹簧、弹簧垫片、软连接，和所述灭弧室动触头的导电端螺纹连接；通过所述限位面和所述弹簧垫片的配合，所述软连接和灭弧室动触头的导电端抵触，实现可靠电连接；

在合闸时，所述合闸凸轮旋转，合闸凸轮的曲面顶压合闸弹簧，进而带动导向杆向下移动，并使所述灭弧室内的动触头和静触头电连接。

进一步的，所述合闸弹簧包括弹簧上端盖、弹簧本体和弹簧下端盖，所述弹簧上端盖用于和所述合闸凸轮的曲面抵触；所述弹簧下端盖夹在所述限位面和弹簧垫片之间，实现合闸弹簧的单端固定。

进一步的，所述导向杆的上端设有通孔，所述合闸凸轮上设有传动销，所述传动销贯穿所述导向杆的通孔，所述通孔的尺寸大于所述传动销的直径，所述传动销能够在所述通孔内做小范围活动而不受其约束，所述合闸凸轮和导向杆通过传动销和通孔的配合连接构成联动机构；

在分闸时，所述合闸凸轮旋转，通过所述联动机构带动所述导向杆向上移动，并使所述灭弧室内的动触头和静触头绝缘隔离。

进一步的，所述通孔的上沿为一呈水平设置的平面，当合闸凸轮带动导向杆向上运动时，不会对导向杆产生一个水平方向的应力。

进一步的，所述主轴支撑结构包括主轴前支撑板、主轴后支撑板，分别设置于合闸凸轮的两侧。

进一步的，所述主轴前支撑板和所述主轴后支撑板上设置有轴承，通过所述轴承，所述主轴前支撑板、所述主轴后支撑板和所述开关主轴枢接。

进一步的，所述主轴前支撑板和所述主轴后支撑板和灭弧室支架卡接，在所述主轴前支撑板和所述主轴后支撑板上设有卡槽部，在灭弧室支架的两侧边设有凸起部，所述卡槽部和凸起部配合，限定所述主轴前支撑板和所述主轴后支撑板沿所述开关主轴和所述灭弧室支架的连线方向移动。

进一步的，所述主轴支撑结构还包括螺钉和隔套，所述主轴前支撑板、主轴后支撑板通过隔套和螺钉连接固定。

进一步的，在主轴支撑板和灭弧室支架连接处，还设有均压罩，均压罩为金属导体，外表面为弧面，所述均压罩覆盖所述主轴支撑板的凹槽部的尖端凸起，可防止主轴支撑板的凹槽部的尖端凸起发生尖端放电，防止相间短路。

进一步的，所述均压罩包括连接部及连接于连接部两端的两个半球体，可覆盖同侧的主轴前支撑板和主轴后支撑板的凹槽部。

本发明实现了如下技术效果：

本发明提供的一种开关主轴传动机构，应用于三相真空灭弧室，通过合闸凸轮优化了主轴传动机构，解决了现有技术中结构复杂、尺寸大，及反弹冲击力度大影响使用寿命的问题。

本发明的开关主轴传动装置形成一个整体，其中的开关主轴的支撑不再依赖于箱体，本开关主轴传动装置可以作为一个标准组件，应用于多种开关柜中，提高了开关柜的模块化和标准化程度，同时提高了开关柜的装配效率。

本发明还提供了一种均压罩或绝缘罩，用于进一步改善开关主轴传动装置的相间绝缘。

附图说明

图1是本发明的一个较佳实施例的开关主轴传动装置结构示意图；

图2是本发明的开关主轴传动装置的合闸状态示意图；

图3是本发明的开关主轴传动装置的分闸状态示意图；

图4是本发明的主轴前支撑板的正面图；

图5是本发明的主轴前支撑板的侧面图；

图6是本发明的均压罩的立体图的第一视角；

图7是本发明的均压罩的立体图的第二视角；

图8是本发明的开关主轴传动装置的均压罩示意图；

图9是本发明的开关主轴传动装置加绝缘罩示意图。

其中:

1-开关主轴；2-合闸机构；21-合闸凸轮；211-传动销；212-弹性销；22-导向杆；221-通孔；222-中间部；223-螺纹部；23-合闸弹簧；231-弹簧上端盖；232-弹簧本体；233-弹簧下端盖；24-弹簧垫片；25-软连接；3-主轴支撑结构；31-主轴前支撑板；311a、311b-凹槽部；312-轴承孔；313-主轴通孔；32-主轴后支持板；33-隔套；4-支架；41-灭弧室支架；411a、411b-凸起部；5-灭弧室；51-动触头导电端；52-静触头导电端；6-绝缘罩；61-前绝缘罩；62-后绝缘罩；7-均压罩；71-连接部；72-半球体；73-内凹槽；74-沉孔。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

实施例1——开关主轴传动装置

本开关主轴传动装置，用于控制真空灭弧室的关断或闭合。

如图1至图5所示，所述开关主轴传动装置包括开关主轴1、合闸机构2、主轴支撑结构3、支架4和灭弧室5，其中，所述支架4上包括三相的灭弧室支架41，每个灭弧室支架41内设有灭弧室5，灭弧室5中设有动触头和静触头，并形成与外部连接的动触头导电端51和静触头导电端52；开关主轴1上连接有三相的合闸机构2，每相合闸结构2包括合闸凸轮21、导向杆22和合闸弹簧23；合闸凸轮21固定在开关主轴1上，并在开关主轴1带动下旋转。导向杆22的上端设有通孔221，合闸凸轮21上固定有传动销211，合闸凸轮21的传动销211和导向杆22的通孔221活动连接构成联动机构，因合闸凸轮21是旋转运动，导向杆22是上下运动，通孔221的尺寸大于传动销211的直径，传动销211可在通孔221内做小范围不受约束的活动，以拟合二者的运动轨迹。合闸凸轮21转动，使合闸凸轮21的曲面和合闸弹簧23抵触，并通过合闸弹簧23作用于导向杆22，带动导向杆22向下运动，在灭弧室5内实现动触头和静触头的导电连接；合闸凸轮21转动，使合闸凸轮21的曲面和合闸弹簧23脱离，通过联动机构，带动导向杆22向上运动，在灭弧室5内实现动触头和静触头的绝缘隔离。优选的，通孔221的上沿为一呈水平设置的平面，当合闸凸轮21带动导向杆22向上运动时，不会对导向杆22产生一个水平方向的应力。

合闸弹簧23包括弹簧上端盖231、弹簧本体232和弹簧下端盖233，弹簧上端盖231和弹簧下端盖233的设置，为合闸弹簧23和其它部件的活动连接提供抵触面，弹簧上端盖231和弹簧下端盖233设有中心通孔，弹簧上端盖231的中心通孔的直径大于中间部222的直径，弹簧下端盖233的中心通孔的直径小于中间部222的直径，并大于导向杆22的螺纹部223的直径。导向杆22的下端设有螺纹部，该螺纹部的直径小于弹簧下端盖233的中心通孔的直径，导向杆22的螺纹部223穿过合闸弹簧23的弹簧下端盖233、弹簧垫片24、软连接25，和灭弧室5的动触头导电端51螺纹连接；中间部222抵触合闸弹簧23的弹簧下端盖233实现软连接25和灭弧室5的动触头导电端51的可靠电连接，并实现合闸弹簧23的单端固定。弹簧垫片24用于提高软连接25和灭弧室5的动触头导电端51的电连接的可靠性。

在合闸时，合闸凸轮21旋转，合闸凸轮21的凸轮曲面抵触合闸弹簧23的弹簧上端盖231，通过压力传导到弹簧垫片24，进而带动导向杆22向下移动。合闸弹簧23为压缩弹簧，在受压状态提供很大的弹性作用力，保证灭弧室5的动触头和静触头的导电连接的持久稳定可靠，同时对合闸凸轮21施加了很大的反作用力。在合闸弹簧23的作用下，在合闸和分闸动作时，均需要在开关主轴1上施加较大的力，才能推动合闸凸轮21克服合闸弹簧23的反作用力完成合闸动作或分闸动作。

在分闸过程，释放合闸凸轮21的凸轮曲面抵触在弹簧上端盖231的作用力，并通过传动销211和通孔221的配合，牵拉导向杆22向上带动灭弧室5的动触点和静触点的分断。

主轴支撑结构3和支架4固定连接，并和开关主轴1枢接。主轴支撑结构3包括主轴前支撑板31、主轴后支撑板32和隔套33，隔套33设置在主轴前支撑板31、主轴后支撑板32之间，隔套33设有通孔，主轴前支撑板31、主轴后支撑板32分别设有通孔和螺孔，并通过螺钉将主轴前支撑板31、主轴后支撑板32、隔套33固定连接。结合主轴前支撑板31、主轴后支撑板32和开关主轴1的连接，主轴前支撑板31、主轴后支撑板32和灭弧室支架41的连接，主轴支撑结构3构成一稳定整体。

主轴前支撑板31、主轴后支撑板32和灭弧室支架41的连接，可以通过卡接、螺钉紧固连接等方式连接。为简化操作，并提高连接的可靠性，在本实施例中，主轴前支撑板31、主轴后支撑板32和灭弧室支架41采用卡接的方式连接。如在主轴前支撑板31设有卡槽部311a、311b，在灭弧室支架41的两侧边设有凸起部411a、411b，通过卡槽部311a、311b和凸起部411a、411b配合，主轴前支撑板31和灭弧室支架41固定连接。主轴后支撑板32设有相同的卡槽部从另一侧和灭弧室支架41的凸起部411a、411b固定连接。

优选的，主轴前支撑板31和主轴后支撑板32上设置有轴承，通过轴承，主轴前支撑板31、主轴后支撑板32和开关主轴1枢接，可独立支撑开关主轴1的旋转。通过轴承的设置，可减少开关主轴1和主轴前支撑板31和主轴后支撑板32的接触摩擦，避免开关主轴1的转动磨损。主轴前支撑板31上设有轴承孔312和同轴的主轴通孔313，轴承孔312为半沉孔，开口朝向合闸凸轮21，轴承从单侧装入并固定。通过该结构，可降低轴承和轴承孔的配合要求，并防止轴承从主轴前支撑板31或主轴后支撑板上32脱出。

开关主轴1的截面优选为正六面形。合闸凸轮21的设有与之相应的轴孔，保证合闸凸轮21和开关主轴1啮合，开关主轴1可以带动合闸凸轮21旋转，同时开关主轴1为六边形，可方便通过扳手等工具或连接联动机构进行旋转操作。合闸凸轮21、开关主轴1的侧面设有贯穿的销孔，在对应的销孔中穿入弹性销212实现合闸凸轮21和开关主轴1的连接固定。合闸凸轮21和开关主轴1由于安装的需要，合闸凸轮21的轴孔和开关主轴1的侧面配合存在配合间隙，需要通过销钉予以固定，避免合闸凸轮21的轴孔和开关主轴1的侧面在旋转时错位产生磨损。弹性销212具有自锁定功能，保证合闸凸轮21和开关主轴1的连接稳定可靠。

在具体应用中，本开关主轴传动装置形成一个整体，其中的开关主轴1的支撑不再依赖于箱体，本开关主轴传动装置可以作为一个标准组件，应用于多种开关柜中，提高了开关柜的模块化和标准化程度，同时提高了开关柜的装配效率。

为在产品小型化的同时，保证相间绝缘，防止相间短路，在三相灭弧室5的动触头导电端51周围可采用均压罩或绝缘罩进行加强绝缘。

实施例2——带均压罩的开关主轴传动装置

如图6至图7所示的一种均压罩，均压罩7为金属导体，用于遮蔽高压电气设备的尖端凸起，均衡尖端凸起处的电场，以降低尖端放电的可能。如图8所示的是一种将图6和图7所示的均压罩安装于实施例1而形成的带均压罩的开关主轴传动装置。在主轴前支撑板31、主轴后支撑板32和灭弧室支架41连接处，均设有均压罩7。

均压罩7可遮蔽主轴前支撑板31和主轴后支撑板32的凹槽部的尖端凸起，可以均衡灭弧室5的动触点导电端51周围的电压分布，防止主轴前支撑板31或主轴后支撑板32的凹槽部的尖端凸起发生尖端放电，导致相间短路。

优选的，均压罩7包括连接部71及连接于连接部两端的两个半球体72，均压罩7的内表面设有内凹槽73，可覆盖同侧的主轴前支撑板31和主轴后支撑板32的凹槽部311。具体的，每相主轴支撑结构3上设有两个均压罩7。均压罩的连接部71中部设有沉孔74，可通过螺钉紧固在灭弧室支架41上。

均压罩7结构简单，便于安装固定，对改善相间绝缘具有有益的效果。

实施例3——一种带绝缘罩的开关主轴传动装置

如图9所示，该实施例3是将绝缘罩安装于实施例1而形成的带绝缘罩的开关主轴传动装置，通过在每相主轴支撑结构3两侧的主轴前支撑板31和主轴后支撑板32外侧贴附有绝缘罩6，绝缘罩6包括前绝缘罩61和后绝缘罩62，分别贴附在主轴前支撑板31和主轴后支撑板32的外侧面，大大加长了相间的爬电距离，可防止相间短路。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种开关主轴传动装置，其特征在于：包括开关主轴、合闸机构、主轴支撑结构、灭弧室和支架；

所述支架包括有三相灭弧室支架，所述灭弧室安装在灭弧室支架内，所述灭弧室包括静触头和动触头；

所述开关主轴和三相所述主轴支撑结构枢接，所述主轴支撑结构和所述灭弧室支架固定连接；

所述合闸机构包括合闸凸轮、导向杆和合闸弹簧；

所述合闸凸轮固定在所述开关主轴上，并在所述开关主轴带动下旋转；

所述合闸凸轮和导向杆的上端活动连接，所述活动连接被配置为所述导向杆能够相对所述合闸凸轮具有小范围的不受约束区域；

所述导向杆的下端和软连接、所述灭弧室动触头的导电端连接，所述软连接和所述灭弧室动触头的导电端导电连接；

所述合闸弹簧套接在所述导向杆上，并设置在所述合闸凸轮和所述灭弧室动触头的导电端之间；

通过所述合闸凸轮与所述合闸弹簧的弹簧配合或者通过所述合闸凸轮和导向杆的上端活动连接配合，带动所述动触头沿直线朝向或远离所述静触头的方向运动；

在合闸时，所述合闸凸轮旋转，合闸凸轮的曲面顶压合闸弹簧的弹簧上端盖，导向杆向下移动，并使所述灭弧室内的动触头和静触头电连接；

所述导向杆的上端设有通孔，所述合闸凸轮上设有传动销，所述传动销贯穿所述导向杆的通孔，所述通孔的尺寸大于所述传动销的直径，所述传动销能够在所述通孔内做小范围活动而不受其约束，所述合闸凸轮和导向杆通过传动销和通孔的配合连接构成联动机构；

在分闸时，所述合闸凸轮旋转到第二位置，在所述第二位置，所述联动机构带动所述导向杆向上移动，并使所述灭弧室内的动触头和静触头绝缘隔离。

2.如权利要求1所述的开关主轴传动装置，其特征在于：所述导向杆包括中段的中间部和下端的螺纹部，所述螺纹部的直径小于所述中间部的直径，所述螺纹部和所述中间部的连接处形成限位面；所述合闸弹簧和所述软连接之间设有弹簧垫片，所述导向杆贯穿所述合闸弹簧、弹簧垫片、软连接，和所述灭弧室动触头的导电端螺纹连接；通过所述限位面和所述弹簧垫片的配合，所述软连接和所述灭弧室动触头的导电端抵触，实现可靠电连接。

3.如权利要求2所述的开关主轴传动装置，其特征在于：所述合闸弹簧包括弹簧上端盖、弹簧本体和弹簧下端盖，所述弹簧上端盖用于和所述合闸凸轮的曲面抵触；所述弹簧下端盖夹在所述限位面和弹簧垫片之间，实现合闸弹簧的单端固定。

4.如权利要求1所述的开关主轴传动装置，其特征在于：所述通孔的上沿为一呈水平设置的平面。

5.如权利要求1所述的开关主轴传动装置，其特征在于：所述主轴支撑结构包括主轴前支撑板、主轴后支撑板，分别设置于合闸凸轮的两侧。

6.如权利要求5所述的开关主轴传动装置，其特征在于：所述主轴支撑结构还包括螺钉和隔套，所述主轴前支撑板、主轴后支撑板通过隔套和螺钉连接固定。

7.如权利要求5所述的开关主轴传动装置，其特征在于：所述主轴前支撑板和所述主轴后支撑板和灭弧室支架卡接，在所述主轴前支撑板和所述主轴后支撑板上设有卡槽部，在灭弧室支架的两侧边设有凸起部，所述卡槽部和凸起部配合，限定所述主轴前支撑板和所述主轴后支撑板沿所述开关主轴和所述灭弧室支架的连线方向移动。

8.如权利要求7所述的开关主轴传动装置，其特征在于：在主轴支撑板和灭弧室支架连接处，还设有均压罩，均压罩为金属导体，外表面为弧面，所述均压罩覆盖所述主轴支撑板的凹槽部的尖端凸起，可防止主轴支撑板的凹槽部的尖端凸起发生尖端放电，防止相间短路。

9.如权利要求8所述的开关主轴传动装置，其特征在于：所述均压罩包括连接部及连接于连接部两端的两个半球体，所述半球体分别覆盖同侧的主轴前支撑板和主轴后支撑板的凹槽部。