CN110211848A - 一种开关电器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种开关电器。开关电器包括传动轴，传动轴上设有拐臂，拐臂上铰接有连接头，连接头上连接有绝缘拉杆，拐臂具有正向极限位置和反向极限位置，连接头上设有在拐臂处于正向极限位置时与传动轴顶压挡止配合的正向挡止部，连接头上还设有在拐臂处于反向极限位置时与传动轴顶压挡止配合的反向挡止部，正向挡止部和反向挡止部中的至少一个为凹部结构。本发明不需要在开关电器内设置额外的零部件就能将拐臂分别限制在正向极限位置与反向极限位置，在保证开关电器不会因拐臂转动角度大于设定值而带来安全隐患的同时，使开关电器的加工工序简单，缩小了拐臂盒的体积。

Description

一种开关电器

技术领域

本发明涉及一种开关电器。

背景技术

高压断路器在分合闸时需要保证动触头具有足够的合分闸速度以满足使用要求。现有技术中，设置与高压断路器的传动轴传动连接的操动机构，操动机构对传动轴输出操动力矩，传动轴通过内拐臂和绝缘拉杆驱动动触头往复移动，保证动触头具有符合要求的分合闸速度。

高压断路器断开后，动触头和静触座之间的距离称为断口距离，断口距离又叫开距。高压断路器必须具有足够长度的断口距离,以防止高压断路器处于断开状态时因动触头与静触座之间的距离较近而导致高压电击穿空气，使高压断路器短路，对电器元件和工作人员的安全造成威胁。

现有的断路器中，内拐臂的旋转角度大多为60°左右，这种情况需要一个很长的内拐臂才能使高压断路器断开，使动触头和静触座之间具有足够的断口距离。较长的内拐臂就需要操动机构输出较大的操动力矩，操动力矩过大会使高压断路器在分合闸时对传动轴和内拐臂等运动件产生较大的冲击；导致运动件容易损坏，使用寿命减短。同时，较长的内拐臂需要设置与之相匹配的大体积拐臂盒。大体积拐臂盒不仅会过多的占用高压断路器的内部空间，还会增加高压断路器的生产成本。

高压断路器在完成合闸或者分闸后，需要对内拐臂进行限位，防止内拐臂在完成设定动作后在操动机构的带动或惯性作用下继续运动，通过绝缘拉杆带动动触头移动，影响高压断路器的分合闸状态，对电器元件和工作人员的安全造成威胁。现有技术中，通常在操动机构内部设置限位机构，通过限位机构限制传动轴的转动角度，使动触头精准的停到合闸位置或者分闸位置。但是在操动机构内部设置限位结构，结构复杂，传动轴反弹角度较大，严重影响了高压断路器的开断性能。

申请公布号为CN106683919A、申请公布日为2017.05.17的中国发明专利申请公开了一种操动机构及使用该操动机构的开关装置，开关装置中在两个内拐臂之间夹设有镰刀型连杆，内拐臂通过镰刀型连杆与绝缘拉杆传动连接，镰刀型连杆具有凹型结构，在传动轴带动镰刀型连杆动作时，镰刀型连杆的凹型结构可以避让传动轴，使内拐臂具有更大的旋转角度。在满足相同断口距离的情况下，采用具有凹型结构的镰刀型连杆可以减小内拐臂的长度，从而减小操动机构的操动力矩，缩小拐臂盒的体积。

该开关装置的拐臂盒上靠近内拐臂的位置处设有挡块，挡块为与传动轴同轴的圆弧形结构。开关装置还包括沿绝缘拉杆的轴向间隔分布的分闸弹簧和合闸弹簧。内拐臂在随传动轴的转动路径上具有合闸死点位置和分闸死点位置，当内拐臂在合闸死点位置时，高压断路器的动触头合闸到位，当内拐臂在分闸死点位置时，高压断路器的动触头分闸到位。拐臂在其往复摆动行程上具有与动触头部分合闸完成相对应的正向极限位置和与动触头部分分闸完成相对应的反向极限位置，当传动轴逆时针转动直至内拐臂超过合闸死点位置到达正向极限位置时，内拐臂与挡块的上侧挡止配合，防止传动轴继续逆时针旋转影响高压断路器的合闸状态，合闸弹簧作用在拐臂上的力的方向与拐臂此时逆时针转动的方向相同，即拐臂在合闸弹簧的弹力的作用下无法因外力的作用顺时针转动，防止传动轴顺时针旋转影响高压断路器的合闸状态，此时动触头部分合闸完成。当传动轴顺时针转动直至内拐臂低于分闸死点位置到达反向极限位置时，内拐臂与挡块的下侧挡止配合，防止传动轴继续顺时针旋转影响高压断路器的分闸状态，分闸弹簧作用在拐臂上的力的方向与拐臂此时顺时针转动的方向相同，即拐臂在分闸弹簧的弹力的作用下无法因外力的作用逆时针转动，防止传动轴逆时针旋转影响高压断路器的分闸状态，此时动触头部分分闸完成。该开关装置在拐臂盒内设置与内拐臂挡止配合的挡块，解决了限位结构设置在操动机构内部导致的传动轴反弹角度较大，结构复杂的问题。

但是该开关结构需要在拐臂盒内增加挡块，导致开关结构中的零部件数量增多，使开关结构的加工及装配工艺复杂化，需要在拐臂盒中预留出布置挡块的空间，会额外增大拐臂盒的体积，不利于拐臂盒的小型化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种开关电器，用以解决现有技术中在拐臂盒内设置挡止拐臂轴的挡块时零部件数量多的技术问题。

为实现上述目的，本发明的开关电器的技术方案是：开关电器包括传动轴，传动轴上设有拐臂，拐臂上铰接有连接头，连接头上连接有用于与开关电器的动触头部分传动连接以在传动轴带着拐臂往复摆动过程中实现合闸、分闸操作的绝缘拉杆，拐臂在其正反向往复摆动行程上具有与动触头部分合闸完成相对应的正向极限位置和与动触头部分分闸完成相对应的反向极限位置，所述连接头上设有在拐臂处于正向极限位置时与所述传动轴顶压挡止配合以将拐臂限位在正向极限位置处的正向挡止部，连接头上还设有在拐臂处于反向极限位置时与所述传动轴顶压挡止配合以将拐臂限位在反向极限位置处的反向挡止部，正向挡止部和反向挡止部中的至少一个为凹部结构。

本发明的开关电器的有益效果是：在连接头上加工在拐臂转动到位时对拐臂进行挡止的正向挡止部与反向挡止部，不需要在开关电器内设置额外的零部件就能将拐臂分别限制在正向极限位置与反向极限位置，在保证开关电器不会因拐臂转动角度大于设定值而带来安全隐患的同时，使开关电器的加工工序简单，缩小了拐臂盒的体积。正向挡止部和反向挡止部中的至少一个为凹部结构，凹部结构可以在拐臂往复摆动过程中避开传动轴，使内拐臂在其摆动行程上具有更大的摆动角度，从而缩短内拐臂的长度。

进一步的，所述开关电器包括所述动触头部分，拐臂通过拐臂铰接轴与连接头铰接，绝缘拉杆通过拉杆铰接轴与动触头部分铰接，绝缘拉杆在其延伸方向上位于连接头和动触头部分之间，拐臂在其正向摆动行程中具有使传动轴轴线、拐臂铰接轴轴线及拉杆铰接轴轴线共面的合闸死点位置，拐臂的正向极限位置在拐臂的正向摆动行程上越过所述合闸死点位置。

其有益之处在于，拐臂正向摆动至合闸死点位置时动触头合闸到位，操动机构继续动作带动拐臂继续正向摆动到达正向极限位置，此时正向挡止部与传动轴挡止配合限制拐臂继续正向摆动。若此时开关电器受到振动，拐臂在外力的作用下仅能做反向摆动，拐臂在正向极限位置时做反向摆动较为困难，所以拐臂仅在外力的作用下很难从正向极限位置反向摆动至合闸死点位置。拐臂的正向极限位置在拐臂的正向摆动行程上越过所述合闸死点位置，保证动触头在合闸状态下，拐臂无法正向摆动且很难反向摆动，实现了开关电器的合闸自锁，使动触头部分与静触座之间具有可靠的配合。

进一步的，所述拐臂在其反向摆动行程中具有使传动轴轴线、拐臂铰接轴轴线及拉杆铰接轴轴线共面的分闸死点位置，拐臂的反向极限位置在拐臂的反向摆动行程上越过所述分闸死点位置。

其有益之处在于，拐臂反向摆动至分闸死点位置时动触头分闸到位，操动机构继续动作带动拐臂继续反向摆动到达反向极限位置，此时反向挡止部与传动轴挡止配合限制拐臂继续反向摆动。若此时开关电器受到振动，拐臂在外力的作用下仅能做正向摆动，拐臂在反向极限位置时做正向摆动较为困难，所以拐臂仅在外力的作用下很难从反向极限位置正向摆动至分闸死点位置。拐臂的反向极限位置在拐臂的反向摆动行程上越过所述分闸死点位置，保证动触头在分闸状态下，拐臂无法反向摆动且很难正向摆动，实现了开关电器的分闸自锁，使动触头部分与静触座之间具有可靠的断口距离。

进一步的，所述正向挡止部和反向挡止部中的其中一个为所述凹部结构，另一个为挡止平面。其有益之处在于，设置挡止平面能够提高传动轴对连接头的挡止的稳定性。

进一步的，所述传动轴上设有与所述挡止平面对应的止推平面，挡止平面与止推平面挡止配合以在拐臂的正向摆动行程上将拐臂限制在所述正向极限位置。其有益之处在于，止推平面增大了传动轴与挡止平面的接触面积，减小了传动轴与挡止平面接触位置的压强，防止传动轴与挡止平面在压强过大的情况下发生变形，延长了开关电器的使用寿命。

进一步的，所述连接头下部为勾头结构，勾头结构的内侧形成所述凹部结构，勾头结构的外侧具有所述的挡止平面。其有益之处在于，能够较轻易的在连接头上加工出凹部结构与挡止平面，降低了生产成本。

进一步的，所述连接头上部与绝缘拉杆为轴孔插配结构，连接头上部和绝缘拉杆均设有贯通的销轴孔，在销轴孔中穿装销轴以实现连接头与绝缘拉杆的连接。其有益之处在于，连接头上部与绝缘拉杆之间采用这种连接方式，便于实现绝缘拉杆与连接头之间的装配。

进一步的，所述拐臂具有间隔布置的两个连接臂，所述勾头结构位于两个连接臂之间并通过所述拐臂铰接轴与两连接臂铰接。其有益之处在于，连接头夹设在两个连接臂之间，保证了连接头与拐臂之间的连接强度，便于平衡布置勾头结构，保证稳定传力。

进一步的，在拐臂的正向摆动行程上拐臂从所述合闸死点位置转动至正向极限位置时转动的角度，与在拐臂的反向摆动行程上拐臂从所述分闸死点位置转动至反向极限位置时转动的角度相等。

进一步的，所述拐臂与传动轴之间的连接方式为一体成型或焊接连接。其有益之处在于，通过一体成型或分体焊接的方法连接传动轴与拐臂，不需要在拐臂和传动轴上加工出其他的连接结构，传动轴与拐臂的结构简单，便于制造。

附图说明

图1为本发明的开关电器的具体实施例的部分结构示意图；

图2为本发明的开关电器的具体实施例中的传动轴与连接头的连接结构示意图；

图3为本发明的开关电器的具体实施例在合闸完成时的部分结构示意图；

图4为本发明的开关电器的具体实施例在分闸完成时的部分结构示意图；

图中：1、传动轴，2、拐臂，3、连接头，31、连接头下部，311、挡止平面，312、凹部结构，32、连接头上部，321，连接头销轴孔，4、拐臂铰接轴，5、拐臂盒，6、传动轴轴承，7、绝缘拉杆。

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。

本发明的开关电器的具体实施例：如图1所示，开关电器包括绝缘拉杆7、拐臂盒5、设置在拐臂盒中的传动轴1、拐臂2和连接头3。

如图2所示，连接头3包括连接头下部31和连接头上部32，连接头下部31为勾头结构，勾头结构的内侧形成凹部结构312，凹部结构312为反向挡止部。在勾头结构的外侧加工出挡止平面311，挡止平面311为正向挡止部。以图3与图4中的拐臂2以传动轴1的中心轴线为摆动轴线的逆时针旋转称为拐臂2的正向摆动，拐臂2由反向极限位置正向摆动至正向极限位置的行程称为拐臂2的正向摆动行程。拐臂2以传动轴1的中心轴线为摆动轴线的顺时针旋转称为拐臂2的反向摆动，拐臂2由正向极限位置反向同摆动至反向极限位置的行程称为拐臂2的反向摆动行程。当开关电器进行分闸操作时，拐臂2在其的反向摆动行程上摆动，直至拐臂2处于如图4所示的反向极限位置，凹部结构312对拐臂2进行挡止，防止拐臂2继续反向摆动，带动动触头移动影响动触头的分闸状态，对电器元件和工作人员的安全造成威胁。此时拐臂2与动触头部分分闸完成。当开关电器进行合闸操作时，拐臂2在其正向摆动行程上摆动，直至拐臂2处于如图3所示的正向极限位置，挡止平面311对拐臂2进行挡止，防止拐臂2继续正向摆动，带动动触头移动影响动触头的合闸状态，对电器元件和工作人员的安全造成威胁。此时拐臂2与动触头部分合闸完成。凹部结构312可以在拐臂2顺时针摆动时使连接头3避开传动轴1，以实现拐臂2的摆动角度大于180°。

在其他实施例中，在连接头上设置用于在拐臂摆动至反向极限位置时对拐臂进行挡止的其他结构，例如，第二凹部结构等。

连接头上部32为圆柱状结构，连接头上部32与绝缘拉杆7之间为轴孔插配，连接头上部32设有径向贯通的连接头销轴孔321，绝缘拉杆7上设有与连接头销轴孔321对应的拉杆销轴孔，连接销轴穿装于连接头销轴孔321和拉杆销轴孔中将绝缘拉杆7与连接头3固定连接。其他实施例中，连接头可以整体为勾头结构，连接头销轴孔位于勾头结构的上部，在绝缘拉杆上加工出与勾头结构上部适配的形状，连接销轴穿装于连接头销轴孔和拉杆销轴孔中将绝缘拉杆与连接头固定连接。在其他实施例中，连接头也可以通过其他方式实现与绝缘拉杆的连接，例如，螺栓连接等。

开关电器还包括动触头部分，绝缘拉杆7在其延伸方向上位于连接头3和动触头部分之间，拐臂2通过拐臂铰接轴4与连接头3铰接，绝缘拉杆7通过拉杆铰接轴与动触头部分铰接，拉杆铰接轴与动触头部分在图中未示出。

拐臂2在其正向摆动行程中具有使传动轴轴线、拐臂铰接轴轴线及拉杆铰接轴轴线共面的合闸死点位置，拐臂2在其反向摆动过程中具有使传动轴轴线、拐臂铰接轴轴线及拉杆铰接轴轴线共面的分闸死点位置，拐臂2的合闸死点位置与分闸死点位置关于传动轴1的中心轴线对称布置。拐臂2的正向极限位置在拐臂2的正向摆动行程上越过合闸死点位置，拐臂2的反向极限位置在拐臂2的反向摆动行程上越过分闸死点位置。

拐臂2正向摆动至合闸死点位置时，动触头部分伸入静触座的距离最长，操动机构继续动作带动拐臂2继续正向摆动到达正向极限位置，挡止平面311与传动轴1挡止配合限制拐臂2继续正向摆动。若此时开关电器受到振动，拐臂2仅能做反向摆动运动，此时合闸弹簧作用在拐臂2上的力的方向与拐臂2的正向摆动的方向相同，拐臂2做反向摆动需要克服合闸弹簧的弹力，所以拐臂2仅在外力的作用下很难从正向极限位置反向摆动至合闸死点位置。当振动较为剧烈时，拐臂2在外力的作用下反向摆动至正向极限位置与合闸死点位置之间，拐臂2会在合闸弹簧的作用下正向摆动至正向极限位置并压紧。拐臂2的正向极限位置在拐臂的正向摆动行程上越过合闸死点位置，保证动触头部分在合闸状态下，拐臂2在受到外力作用时仅能在正向极限位置与合闸死点位置之间摆动并最终压紧在正向极限位置，实现了开关电器的合闸自锁，保证了动触头部分与静触座之间具有可靠的配合。当然在其他实施例中，正向极限位置也可以与合闸死点位置重合，挡止平面在拐臂处于合闸死点位置时对拐臂进行挡止。

拐臂2反向摆动至分闸死点位置时，动触头部分距离静触座的距离最远，操动机构继续动作带动拐臂2继续反向摆动到达反向极限位置，拐臂2凹部结构312与传动轴1挡止配合限制拐臂2继续反向摆动。若此时开关电器受到振动，拐臂2仅能做正向摆动运动，此时分闸弹簧作用在拐臂2上的力的方向与拐臂2的反向摆动的方向相同，拐臂2做正向摆动运动需要克服分闸弹簧的弹力，所以拐臂2仅在外力的作用下很难从反向极限位置正向摆动至分闸死点位置。当振动较为剧烈时，当拐臂2在外力作用下正向摆动至反向极限位置与分闸死点位置之间，拐臂2会在分闸弹簧的作用下反向摆动至反向极限位置并压紧。拐臂2的反向极限位置在拐臂2的反向摆动行程上越过所述分闸死点位置，保证动触头部分在分闸状态下，拐臂2在受到外力作用时仅能在反向极限位置与分闸死点位置之间摆动并最终压紧在反向极限位置，实现了开关电器的分闸自锁，保证了动触头部分与静触座之间具有可靠的断口距离。当然在其他实施例中，反向极限位置也可以与分闸死点位置重合，凹部结构在拐臂处于分闸死点位置时对拐臂进行挡止。

在传动轴1上加工出与挡止平面311对应挡止配合的止推平面。止推平面增大了传动轴1与挡止平面311挡止配合的面积，减小了传动轴1与挡止平面311接触位置处的压强，防止传动轴1与挡止平面311在压强过大的情况下发生变形，延长了开关电器的使用寿命。在其他实施例中，也可以不在传动轴上加工止推平面，依靠传动轴的弧形面与挡止平面挡止配合。

拐臂2具有间隔布置的两个连接臂，勾头结构位于两个连接臂之间并通过所述拐臂铰接轴与两连接臂铰接。拐臂2采用这种结构，能够保证连接头3与拐臂2之间的连接稳固性，还便于平衡布置勾头结构，保证稳定传力。在其他实施例中，拐臂也可以只有一个连接臂，连接头固连在该连接臂上。

为了保证拐臂2与传动轴1的连接稳定性，拐臂2与传动轴1一体设置，其他实施例中，拐臂也可以与传动轴通过焊接连接或设置花键装配在一起。

如图1所示，传动轴1穿过拐臂盒5并通过拐臂盒5两侧的传动轴轴承6支撑在拐臂盒5中，设置传动轴轴承6既可以保证传动轴3正常旋转，也可以避免传动轴3在旋转过程中触碰到拐臂盒5的内壁，影响传动效果，损伤拐臂盒5。在其他实施例中，拐臂盒上也可以不设置传动轴轴承，传动轴通过操动机构对它的支撑保持位置，使传动轴在旋转过程中不会触碰到拐臂内壁。

本发明的开关电器的工作过程：

将开关电器设置在输电线路中合适的位置，将传动轴1与合适的操动机构进传动连接。

当开关电器合闸时，操动机构动作带动传动轴1正向旋转，与传动轴1固定连接的拐臂2做正向摆动，连接头3在拐臂2的作用下动作，通过绝缘拉杆7带动动触头部分做直线运动，拐臂2由反向极限位置正向摆动，越过合闸死点位置，到达正向极限位置，开关电器合闸完成。拐臂处于正向极限位置时，挡止平面311挡止连接头3，防止拐臂2继续正向摆动，合闸弹簧的弹力防止拐臂2反向摆动，保证动触头部分与静触座之间具有可靠的配合。

当开关电器分闸时，操动机构动作带动传动轴1反向旋转，与传动轴1固定连接的拐臂2做反向摆动，连接头3在拐臂2的作用下动作，通过绝缘拉杆7带动动触头部分做直线运动，拐臂2由正向极限位置反向摆动，越过分闸死点位置，到达反向极限位置，开关电器分闸完成。拐臂2处于反向极限位置时，凹部结构312对拐臂2进行挡止，防止拐臂2继续反向摆动，分闸弹簧的弹力防止拐臂2正向摆动，保证动触头部分与静触座之间具有可靠的断口距离。

本发明的开关电器可以设置在输电线路中作为断路器使用，也可以多个一组设置在多工位选择开关中，用于分别控制多工位选择开关中的各条线路的通断。

Claims (10)

1.开关电器，包括传动轴，传动轴上设有拐臂，拐臂上铰接有连接头，连接头上连接有用于与开关电器的动触头部分传动连接以在传动轴带着拐臂往复摆动过程中实现合闸、分闸操作的绝缘拉杆，拐臂在其正反向往复摆动行程上具有与动触头部分合闸完成相对应的正向极限位置和与动触头部分分闸完成相对应的反向极限位置，其特征在于：所述连接头上设有在拐臂处于正向极限位置时与所述传动轴顶压挡止配合以将拐臂限位在正向极限位置处的正向挡止部，连接头上还设有在拐臂处于反向极限位置时与所述传动轴顶压挡止配合以将拐臂限位在反向极限位置处的反向挡止部，正向挡止部和反向挡止部中的至少一个为凹部结构。

2.根据权利要求1所述的开关电器，其特征在于：所述开关电器包括所述动触头部分，拐臂通过拐臂铰接轴与连接头铰接，绝缘拉杆通过拉杆铰接轴与动触头部分铰接，绝缘拉杆在其延伸方向上位于连接头和动触头部分之间，拐臂在其正向摆动行程中具有使传动轴轴线、拐臂铰接轴轴线及拉杆铰接轴轴线共面的合闸死点位置，拐臂的正向极限位置在拐臂的正向摆动行程上越过所述合闸死点位置。

3.根据权利要求2所述的开关电器，其特征在于：所述拐臂在其反向摆动行程中具有使传动轴轴线、拐臂铰接轴轴线及拉杆铰接轴轴线共面的分闸死点位置，拐臂的反向极限位置在拐臂的反向摆动行程上越过所述分闸死点位置。

4.根据权利要求3所述的开关电器，其特征在于：所述正向挡止部和反向挡止部中的其中一个为所述凹部结构，另一个为挡止平面。

5.根据权利要求4所述的开关电器，其特征在于：所述传动轴上设有与所述挡止平面对应的止推平面，挡止平面与止推平面挡止配合以在拐臂的正向摆动行程上将拐臂限制在所述正向极限位置。

6.根据权利要求4所述的开关电器，其特征在于：所述连接头下部为勾头结构，勾头结构的内侧形成所述凹部结构，勾头结构的外侧具有所述的挡止平面。

7.根据权利要求6所述的开关电器，其特征在于：所述连接头上部与绝缘拉杆为轴孔插配结构，连接头上部和绝缘拉杆均设有贯通的销轴孔，在销轴孔中穿装销轴以实现连接头与绝缘拉杆的连接。

8.根据权利要求6所述的开关电器，其特征在于：所述拐臂具有间隔布置的两个连接臂，所述勾头结构位于两个连接臂之间并通过所述拐臂铰接轴与两连接臂铰接。

9.根据权利要求1至8任意一项所述的开关电器，其特征在于：在拐臂的正向摆动行程上拐臂从所述合闸死点位置转动至正向极限位置时转动的角度，与在拐臂的反向摆动行程上拐臂从所述分闸死点位置转动至反向极限位置时转动的角度相等。

10.根据权利要求1至8任意一项所述的开关电器，其特征在于：所述拐臂与传动轴之间的连接方式为一体成型或焊接连接。