CN109659191B - 一种开关装置及其传动结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种开关装置及其传动结构。开关装置包括灭弧室、操动机构以及设置在灭弧室和操动机构之间的传动结构，灭弧室内设有动触头，传动结构包括一端穿过灭弧室与动触头相连以驱动动触头分合闸的驱动杆，驱动杆通过同一铰接结构同时铰接有限位杆和用于带动驱动杆动作的动力输入杆，动力输入杆具有与操动机构传动连接的旋转动力输入端，限位杆的另外一端铰接在固定基座上，驱动杆利用限位杆与固定基座之间、驱动杆与灭弧室之间、驱动杆与限位杆之间三组中的至少一组所具有的装配活动余量实现自身的直动输出；传动结构为上述开关装置中的传动结构。上述技术方案解决了现有技术中开关装置可靠性比较低以及对操动机构分合闸功率要求高的问题。

Description

一种开关装置及其传动结构
技术领域
本发明涉及中压开关设备技术领域，具体涉及一种开关装置及其传动结构。
背景技术
中压开关设备技术领域所用的真空开关结构一般由动触头和静触头组成，开关的分合闸通过操作机构驱动动触头运动来实现。真空开关动触头的运动轨迹为直线短行程，而中压开关设备技术领域中用于驱动动触头的操作机构绝大部分为弹簧操作机构，其动力输出轨迹为旋转式，这种弹簧操作机构容易发生以下故障：操作机构拒分、拒合、无响应、分合闸距离不到位以及操作失灵等。因此，需要一种将驱动力由旋转式转换为直动式的开关装置。
现有技术中有一种典型的用于转换驱动力方向的开关装置，如图1和图2所示，包括直动开关1、直动开关驱动杆2、动触头8、静触头9、限位板3和基座7，直动开关驱动杆2的下端设有销轴4，基座7上通过旋转轴6铰接有直杆5，直杆5的另一端和限位板3上均设有长孔，销轴4同时穿入两个长孔中使得直杆5的另一端与限位板3和直动开关驱动杆2连接。该转换装置通过操作机构驱动旋转轴6旋转进而带动直杆5顺时针旋转，直杆5顺时针旋转驱动设置在直动开关驱动杆2上的销轴4沿着限位板3上的长孔向上运动，最终推动动触头8向上运动实现直动开关合闸；通过操作机构反向驱动旋转轴6能实现直动开关分闸。限位板3是为了抵消直动开关在分合闸过程中直动开关驱动杆2受到的侧向力，其上设置的长孔使销轴4只能在长孔的内部上下滑动以避免直动开关驱动杆2受到侧向力而影响直动开关合闸。由于销轴4在直杆5和限位板3上的长孔中滑动，使得销轴4与直杆5和限位板3之间均存在滑动摩擦力，这就消耗掉比较多的操作功，增大了对操作机构的分合闸功率要求；并且长期摩擦后，会造成直杆5和限位板3的磨损，影响分合闸精度，最终使直动开关的可靠性降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种传动结构，以解决现有传动结构中的限位板和销轴之间存在较大滑动摩擦力的问题；本发明的目的还在于提供一种开关装置，以解决现有技术中的开关装置对操作机构的分合闸功率要求比较高且开关装置的可靠性比较低的问题。
为实现上述目的，本发明提供的传动结构技术方案是：一种传动结构，包括一端用于穿过灭弧室与动触头相连以驱动动触头分合闸的驱动杆，驱动杆的另外一端通过同一铰接结构同时铰接有限位杆和用于带动驱动杆动作的动力输入杆，动力输入杆具有用于与操动机构传动连接的旋转动力输入端，限位杆的另外一端铰接在固定基座上；限位杆和驱动杆中的一个上设置有铰接圆孔、另一个上设置有铰接圆轴或者两者上均设置有铰接圆孔，限位杆和固定基座中的一个上设置有铰接圆孔、另一个上设置有铰接圆轴或者两者上均设置有铰接圆孔，驱动杆利用限位杆与固定基座之间、驱动杆与灭弧室之间、驱动杆与限位杆之间三组中的至少一组所具有的装配活动余量实现自身的直动输出。
传动结构的有益效果：本发明提供的传动结构中的驱动杆和限位杆之间、限位杆与固定基座之间均通过铰接圆孔或铰接圆轴直接铰接，动力输入杆和驱动杆、限位杆同时铰接，这样当动力输入杆在操动机构作用下旋转时，可以带动驱动杆运动，而限位杆通过自身的随动可以限制驱动杆的运动轨迹，保证驱动杆可以实现正常的分合闸操作，并且本发明限定了有装配活动余量的存在，该装配活动余量即为铰接圆轴与铰接圆孔之间存在的装配间隙，或者是另设的铰接销轴与两个匹配的铰接圆孔之间的装配间隙，该装配间隙使得限位杆与固定基座之间、驱动杆与限位杆之间在装配完成后，会有一定程度的活动余量，或者驱动杆在穿过灭弧室与动触头相连时，驱动杆和灭弧室之间有一定的装配活动余量，这些活动余量能够使驱动杆、铰接圆轴或者铰接销轴自适应的改变自身位置，最终反应到驱动杆上就可以使驱动杆输出直动动作，避免动力输入杆、驱动杆和限位杆三者出现卡死状况。本发明将现有的限位板改进为限位杆，限位杆上未设置长孔结构，相较于现有技术中的传动结构，减少了铰接圆轴与限位杆之间的滑动摩擦力，进而减少了铰接部位处的磨损，提高了整个传动结构的使用寿命。
进一步地，所述动力输入杆包括一端通过铰接圆轴或铰接圆孔与驱动杆和限位杆同时铰接的第一动力杆、一端通过铰接圆轴或铰接圆孔与第一动力杆的另外一端铰接的第二动力杆，所述旋转动力输入端由第二动力杆的另外一端构成。
有益效果：设置两根动力杆可以避免只采用一根动力杆时需要在其上设置长孔结构，从而避免了铰接圆轴与动力杆之间出现滑动摩擦，减少了铰接部位的磨损。
进一步地，所述第一动力杆和第二动力杆一同设置在驱动杆中心轴线的其中一侧，所述限位杆和固定基座一同设置在驱动杆中心轴线的另一侧。
有益效果：第一动力杆和第二动力杆、限位杆和固定基座分别位于驱动杆中心轴线的两侧，整体结构匀称、分散，避免过于集中，且两侧的结构对驱动杆有支撑作用，避免驱动杆受到侧向力发生左右摇摆。
进一步地，所述限位杆的转动角度范围为6～11度。
有益效果：限位杆的转动范围小，使其转动的轨迹更接近于直线，从而更容易保证驱动杆进行直线运动。
进一步地，所述限位杆的长度大于第一动力杆和第二动力杆的长度。
有益效果：侧面反映了第一、第二动力杆的长度较小，即体积较小，能够实现整个传动结构的小型化；另外，限位杆的长度长也有利于其在小角度范围转动时转动轨迹更接近于直线。
本发明提供的开关装置技术方案是：一种开关装置，包括灭弧室、操动机构以及设置在灭弧室和操动机构之间的传动结构，所述灭弧室内设有动触头，所述传动结构包括一端穿过灭弧室与动触头相连以驱动动触头分合闸的驱动杆，驱动杆的另外一端通过同一铰接结构同时铰接有限位杆和用于带动驱动杆动作的动力输入杆，动力输入杆具有与操动机构传动连接的旋转动力输入端，限位杆的另外一端铰接在固定基座上；限位杆和驱动杆中的一个上设置有铰接圆孔、另一个上设置有铰接圆轴或者两者上均设置有铰接圆孔，限位杆和固定基座中的一个上设置有铰接圆孔、另一个上设置有铰接圆轴或者两者上均设置有铰接圆孔，驱动杆利用限位杆与固定基座之间、驱动杆与灭弧室之间、驱动杆与限位杆之间三组中的至少一组所具有的装配活动余量实现自身的直动输出。
有益效果：开关装置所采用的传动结构的驱动杆和限位杆之间、限位杆与固定基座之间均通过铰接圆孔或铰接圆轴直接铰接，动力输入杆和驱动杆、限位杆同时铰接，这样当动力输入杆在操动机构作用下旋转时，可以带动驱动杆运动，而限位杆通过自身的随动可以限制驱动杆的运动轨迹，保证驱动杆可以实现正常的分合闸操作，并且本发明限定了有装配活动余量的存在，该装配活动余量即为铰接圆轴与铰接圆孔之间存在的装配间隙，或者是另设的铰接销轴与两个匹配的铰接圆孔之间的装配间隙，该装配间隙使得限位杆与固定基座之间、驱动杆与限位杆之间在装配完成后，会有一定程度的活动余量，或者驱动杆在穿过灭弧室与动触头相连时，驱动杆和灭弧室之间有一定的装配活动余量，这些活动余量能够使驱动杆、铰接圆轴或者铰接销轴自适应的改变自身位置，最终反应到驱动杆上就可以使驱动杆输出直动动作，避免动力输入杆、驱动杆和限位杆三者出现卡死状况。本发明将现有的限位板改进为限位杆，限位杆上未设置长孔结构，相较于现有技术中的传动结构，减少了铰接圆轴与限位杆之间的滑动摩擦力，进而减少了铰接部位处的磨损，提高了整个传动结构的使用寿命，使开关装置在其寿命期内的可靠性得到保证；并且减少滑动摩擦使操动机构消耗较少的供就能完成开关装置的分合闸操作，从而相应降低开关装置对操动机构的分合闸功率要求。
进一步地，所述动力输入杆包括一端通过铰接圆轴或铰接圆孔与驱动杆和限位杆同时铰接的第一动力杆、一端通过铰接圆轴或铰接圆孔与第一动力杆的另外一端铰接的第二动力杆，所述旋转动力输入端由第二动力杆的另外一端构成。
有益效果：设置两根动力杆可以避免只采用一根动力杆时需要在其上设置长孔结构，从而避免了铰接圆轴与动力杆之间出现滑动摩擦，减少了铰接部位的磨损。
进一步地，所述第一动力杆和第二动力杆一同设置在驱动杆中心轴线的其中一侧，所述限位杆和固定基座一同设置在驱动杆中心轴线的另一侧。
有益效果：第一动力杆和第二动力杆、限位杆和固定基座分别位于驱动杆中心轴线的两侧，整体结构匀称、分散，避免过于集中，且两侧的结构对驱动杆一种支撑作用，避免驱动杆受到侧向力发生左右摇摆。
进一步地，所述限位杆的转动角度范围为6～11度。
有益效果：限位杆的转动范围小，使其转动的轨迹更接近于直线，从而更容易保证驱动杆进行直线运动。
进一步地，所述限位杆的长度大于第一动力杆和第二动力杆的长度。
有益效果：侧面反映了第一、第二动力杆的长度较小，即体积较小，能够实现整个传动结构的小型化；另外，限位杆的长度长也有利于其在小角度范围转动时转动轨迹更接近于直线。
附图说明
图1为现有技术中的开关装置在分闸时的结构状态示意图；
图2为现有技术中的开关装置在合闸时的结构状态示意图；
图3为本发明提供的开关装置在分闸时的结构状态示意图；
图4为本发明提供的开关装置在合闸时的结构状态示意图。
附图标记说明：1-直动开关，2-直动开关驱动杆，3-限位板，4-销轴，5-直杆，6-旋转轴，7-基座，8-动触头，9-静触头，10-驱动杆，11-限位杆，12-第一固定基座，13-第一销轴，14-第二销轴，15-第三销轴，16-第四销轴，17-第一动力杆，18-第二动力杆，19-动触头，20-静触头，21-第二固定基座。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
本发明的提供的开关装置的具体实施例，如图3和图4所示，开关装置包括灭弧室、操动机构以及设置在灭弧室和操动机构之间的传动结构，灭弧室内设有动触头19和静触头20，传动结构包括与动触头19连接以驱动动触头19与静触头20接触或分离的驱动杆10，驱动杆10的下端设有第二销轴14，驱动杆10通过第二销轴14同时铰接有用于对驱动杆10进行限位的限位杆11和用于带动驱动杆10动作的动力输入杆，限位杆11的另外一端通过第一销轴13铰接在第一固定基座12上。本实施例中，动力输入杆包括一端通过第二销轴14同时与驱动杆10、限位杆11铰接的第一动力杆17和一端通过第三销轴15与第一动力杆17的另一端铰接的第二动力杆18，第二动力杆18的另一端设有第四销轴16，第四销轴16与操动机构连接形成动力输入杆的旋转动力输入端。
为了实现上述铰接关系，第三销轴15为圆轴且固定设置在第一动力杆17上，第二动力杆18设有与之对应的铰接圆孔；第一销轴13为圆轴且固定设置在限位杆11上，第一固定基座12上设有与之对应的铰接圆孔；限位杆11和第一动力杆17上设有与第二销轴14对应的铰接圆孔，第二销轴14也为圆轴。当然，在其他实施例中，第三销轴15也可以设置在第二动力杆18上，第一动力杆17上设有与之对应的铰接圆孔，或者第一动力杆17和第二动力杆18均开设铰接圆孔，然后通过另设的第三销轴15实现两者的铰接；第一销轴13也可以设置在第一固定基座12上，限位杆11上设有与之对应的铰接圆孔，或者第一固定基座12和限位杆11均开设铰接圆孔，然后通过另设的第一销轴13实现两者的铰接等。第一动力杆17和第二动力杆18、限位杆11和第一固定基座12分别设置在驱动杆10的中心轴线两侧，使整体结构看起来更加匀称、分散，避免过于集中。
需要说明的是，限位杆11与第一固定基座12之间、驱动杆10与灭弧室之间、驱动杆10与限位杆11之间三组中的至少一组具有一定的装配活动余量，装配活动余量即为了防止驱动杆10出现卡死而无法进行动作，且装配活动余量所造成的各个销轴与限位杆11、动力输入杆、驱动杆10之间的滑动摩擦力非常小，可忽略不计。
限位杆11的长度大于第一动力杆17和第二动力杆18的长度，且尽可能长，由于限位杆11的另一端绕第一销轴13旋转时形成圆弧轨迹，为保证驱动杆10直线运动，通常使限位杆11的转动角度范围设置在6～11度；由于限位杆11长度较长，在小角度的范围内绕第一销轴13形成的圆弧轨迹很短，圆弧轨迹更接近直线，在工程实际中，可根据开关装置不同的电压等级，在上述转动角度范围内设置限位杆11不同的转动角度。
本实施例中的第四销轴16焊接固定在第二动力杆18的端部，在其他实施例中第四销轴16和第二动力杆18之间也可以是止转装配，在操动机构的作用下，第四销轴16可以带动第二动力杆18转动。另外为了确定第二动力杆18的位置，第四销轴16铰接在第二固定基座21上。
合闸操作时，如图4所示，通过操动机构驱动第四销轴16顺时针旋转，第四销轴16驱动第二动力杆18顺时针旋转，第一动力杆17在第三销轴15的驱动下实现空间的平移和旋转运动，第一动力杆17通过第二销轴14带动驱动杆10向上运动，同时限位杆11通过第二销轴14实现对驱动杆10运动轨迹的限位，使驱动杆10向上做直线运动直至动触头19和静触头20接触实现开关装置的合闸。
分闸操作时，如图3所示，通过操动机构驱动第四销轴16逆时针旋转，第四销轴16驱动第二动力杆18逆时针旋转，第一动力杆17在第三销轴15的驱动下实现空间反方向的平移和旋转运动，第一动力杆17通过第二销轴14带动驱动杆10向下运动，同时限位杆11通过第二销轴14实现对驱动杆10运动轨迹的限位，使驱动杆10向下做直线运动直至动触头19和静触头20分离实现开关装置的分闸。
在上述实施例中，动力输入杆包括第一动力杆和第二动力杆两个杆，在其他实施例中，动力输入杆也可以仅采用一根杆，此时需要在动力输入杆用于和限位杆、驱动杆连接的一端设置长孔结构。
在上述实施例中，第一动力杆、第二动力杆和第二固定基座、限位杆和第一固定基座分别位于驱动杆中心轴线的两侧，在其他实施例中，第一动力杆、第二动力杆和第二固定基座、限位杆和第一固定基座也可以均设置在驱动杆的中心轴线一侧。
在上述实施例中，限位杆的长度大于第一动力杆和第二动力杆的长度，在其他实施例中，若设置空间足够大，第一、第二动力杆的长度也可以做成和限位杆的长度一样长。
本发明提供的传动结构的具体实施例，该传动结构与上述开关装置中的传动结构相同，在此不再一一赘述。

Claims (6)

1.一种传动结构，包括一端用于穿过灭弧室与动触头相连以驱动动触头分合闸的驱动杆，其特征在于：驱动杆的另外一端通过同一铰接结构同时铰接有限位杆和用于带动驱动杆动作的动力输入杆，动力输入杆具有用于与操动机构传动连接的旋转动力输入端，限位杆的另外一端铰接在固定基座上；限位杆和驱动杆中的一个上设置有铰接圆孔、另一个上设置有铰接圆轴或者两者上均设置有铰接圆孔，限位杆和固定基座中的一个上设置有铰接圆孔、另一个上设置有铰接圆轴或者两者上均设置有铰接圆孔，驱动杆利用限位杆与固定基座之间、驱动杆与灭弧室之间、驱动杆与限位杆之间三组中的至少一组所具有的装配活动余量实现自身的直动输出；所述动力输入杆包括一端通过铰接圆轴或铰接圆孔与驱动杆和限位杆同时铰接的第一动力杆、一端通过铰接圆轴或铰接圆孔与第一动力杆的另外一端铰接的第二动力杆，所述旋转动力输入端由第二动力杆的另外一端构成；所述第一动力杆和第二动力杆一同设置在驱动杆中心轴线的其中一侧，所述限位杆和固定基座一同设置在驱动杆中心轴线的另一侧。
2.根据权利要求1所述的传动结构，其特征在于：所述限位杆的转动角度范围为6～11度。
3.根据权利要求1-2任一项所述的传动结构，其特征在于：所述限位杆的长度大于第一动力杆和第二动力杆的长度。
4.一种开关装置，包括灭弧室、操动机构以及设置在灭弧室和操动机构之间的传动结构，所述灭弧室内设有动触头，所述传动结构包括一端穿过灭弧室与动触头相连以驱动动触头分合闸的驱动杆，其特征在于：驱动杆的另外一端通过同一铰接结构同时铰接有限位杆和用于带动驱动杆动作的动力输入杆，动力输入杆具有与操动机构传动连接的旋转动力输入端，限位杆的另外一端铰接在固定基座上；限位杆和驱动杆中的一个上设置有铰接圆孔、另一个上设置有铰接圆轴或者两者上均设置有铰接圆孔，限位杆和固定基座中的一个上设置有铰接圆孔、另一个上设置有铰接圆轴或者两者上均设置有铰接圆孔，驱动杆利用限位杆与固定基座之间、驱动杆与灭弧室之间、驱动杆与限位杆之间三组中的至少一组所具有的装配活动余量实现自身的直动输出；所述动力输入杆包括一端通过铰接圆轴或铰接圆孔与驱动杆和限位杆同时铰接的第一动力杆、一端通过铰接圆轴或铰接圆孔与第一动力杆的另外一端铰接的第二动力杆，所述旋转动力输入端由第二动力杆的另外一端构成；所述第一动力杆和第二动力杆一同设置在驱动杆中心轴线的其中一侧，所述限位杆和固定基座一同设置在驱动杆中心轴线的另一侧。
5.根据权利要求4所述的开关装置，其特征在于：所述限位杆的转动角度范围为6～11度。
6.根据权利要求4-5任一项所述的开关装置，其特征在于：所述限位杆的长度大于第一动力杆和第二动力杆的长度。
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