CN110634717A - 一种高可靠高寿命充气柜断路器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高可靠高寿命充气柜断路器，齿轮箱固定在壳体上，齿轮箱输入轴与电机连接由电机驱动，储能主动轴与齿轮箱输出轴同轴连接，储能从动轴转动设置在壳体内并且储能主动轴和储能从动轴上设置有相互啮合的齿轮，储能弹簧机构包含储能弹簧和储能拐臂，储能弹簧的一端固定在壳体上端，储能弹簧另一端与储能拐臂一端铰接，储能拐臂另一端固定在储能从动轴上，分合闸传动机构两端分别与储能从动轴和分闸弹簧机构连接用于两者之间的传动。本发明对断路器个机构的传动结构进行改进设计，解决了现有技术不合理阻尼过大的问题，从而实现了断路器机构机械寿命试验15000次以上。

Description

一种高可靠高寿命充气柜断路器
技术领域
本发明涉及一种断路器，特别是一种高可靠高寿命充气柜断路器，属于电力领域。
背景技术
随着我国能源互联网发展变革需求，聚焦配用电领域，智能电力开关柜(一二次融合)扮演的角色也越来越重要。对环网柜的机械特性、机械寿命（不小于10000次）及局部放电（≤100pC）提出更高的要求，为智能电网系统更可靠运行。目前大部分充气环网柜的机构特性及机械寿命不能达标M2级（GB/T1984-2014）。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高可靠高寿命充气柜断路器。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种高可靠高寿命充气柜断路器，其特征在于：包含壳体、电机、齿轮箱、储能主动轴、储能从动轴、储能弹簧机构、分合闸传动机构和分闸弹簧机构，齿轮箱固定在壳体上，齿轮箱输入轴与电机连接由电机驱动，储能主动轴与齿轮箱输出轴同轴连接，储能从动轴转动设置在壳体内并且储能主动轴和储能从动轴上设置有相互啮合的齿轮，储能弹簧机构包含储能弹簧和储能拐臂，储能弹簧的一端固定在壳体上端，储能弹簧另一端与储能拐臂一端铰接，储能拐臂另一端固定在储能从动轴上，分合闸传动机构两端分别与储能从动轴和分闸弹簧机构连接用于两者之间的传动。
进一步地，所述储能弹簧为双弹簧结构，储能弹簧包含外侧主弹簧、内侧副弹簧、上端固定部、下端固定部，外侧主弹簧套设在内侧副弹簧外侧，并且外侧主弹簧和内侧副弹簧的两端分别固定在上端固定部和下端固定部上。
进一步地，所述分闸弹簧机构包含分闸弹簧、分闸弹簧拐臂和分闸弹簧转轴，分闸弹簧一端固定在壳体上，分闸弹簧另一端与分闸弹簧拐臂的一端铰接，分闸弹簧拐臂另一端固定在分闸弹簧转轴上，分闸弹簧转轴转动设置在壳体上。
进一步地，所述分合闸传动机构包含分合闸第一拐臂、分合闸连杆和分合闸第二拐臂，分合闸第一拐臂为三角形结构并且分合闸第一拐臂通过转轴转动设置在壳体内，分合闸第一拐臂的第一个角上转动设置有一个滑轮，储能从动轴上固定有一个凸轮并且凸轮与分合闸第一拐臂的滑轮相抵靠，分合闸第一拐臂第二个角与分合闸连杆一端铰接，分合闸连杆另一端与分合闸第二拐臂一端铰接，分合闸第二拐臂固定在分闸弹簧转轴上。
进一步地，所述储能从动轴上固定有一个棘轮，棘轮上设置有一个凸起于棘轮外圈的棘齿，棘轮上转动设置有一个滚轮，滚轮一侧设置有一个V型储能扣，V型储能扣为V字形并且V型储能扣拐角部位通过一根转动转动设置在壳体内，V型储能扣的一侧侧边与棘轮上的滚轮抵靠，V型储能扣的另一侧端部与棘轮的棘齿位置对应，当棘轮沿顺时针转动至一定位置时，棘齿与V型储能扣另一端端部抵靠。
进一步地，还包含合闸半轴组件，合闸半轴组件包含合闸半轴和合闸旋钮，合闸半轴转动设置在壳体内，合闸半轴上开有一个与V型储能扣匹配的合闸凹口，当合闸半轴转动到一定位置时，V型储能扣的另一端端部从合闸凹口穿过，合闸旋钮固定在合闸半轴上端端部。
进一步地，所述合闸半轴上设置有一片合闸铁片，合闸铁片整体沿竖直方向设置，合闸铁片一侧固定在合闸半轴侧面并且合闸铁片沿合闸半轴的径向设置，合闸线圈固定在壳体上并且位于合闸铁片的一侧。
进一步地，还包含分闸半轴组件和分闸传动组件，分闸半轴组件包含分闸半轴和分闸旋钮，分闸半轴转动设置在壳体内，分闸旋钮固定在分闸半轴上端，分闸传动组件包含分闸传动拐臂、分闸传动转轴和分闸传动连杆，分闸传动转轴转动设置在壳体内，分闸传动拐臂一端固定在分闸传动转轴上，分闸半轴上开有与分闸传动拐臂端部匹配的分闸凹口，当分闸半轴转动到一定位置时，分闸传动拐臂的另一端端部从分闸凹口穿过，分闸传动连杆一端铰接在分闸传动拐臂上，分闸传动连杆另一端铰接在分合闸第一拐臂的第三个角上。
进一步地，所述分闸半轴上设置有一片分闸铁片，分闸铁片整体沿竖直方向设置，分闸铁片一侧固定在分闸半轴侧面并且分闸铁片沿分闸半轴的径向设置，分闸线圈固定在壳体上并且位于分闸铁片的一侧。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：
1、本发明通过对断路器个机构的传动结构进行改进设计，解决了现有技术不合理阻尼过大的问题，从而实现了断路器机构机械寿命试验15000次以上；
2、本发明的储能弹簧采用双弹簧结构设计，首先加大了整体的结构强度，延长了使用寿命，其次主弹簧断裂后副弹簧依然能够使用，减少弹簧断裂带来的风险问题；同时现有断路器机构分闸弹簧机构压缩进行储能且单端固定，可靠性不高，此款机构采用分闸弹簧机构拉升进行储能且双端固定，可靠性高。
附图说明
图1是本发明的一种高可靠高寿命充气柜断路器的分解示意图。
图2是本发明的一种高可靠高寿命充气柜断路器的局部示意图1。
图3是本发明的一种高可靠高寿命充气柜断路器的局部示意图2。
图4是本发明的一种高可靠高寿命充气柜断路器的局部示意图3。
图5是本发明的一种高可靠高寿命充气柜断路器的局部示意图4。
图6是本发明的一种高可靠高寿命充气柜断路器的局部示意图5。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
如图所示，本发明的一种高可靠高寿命充气柜断路器，包含壳体1、电机2、齿轮箱3、储能主动轴4、储能从动轴5、储能弹簧机构6、分合闸传动机构7和分闸弹簧机构8，齿轮箱3固定在壳体1上，齿轮箱3输入轴与电机2连接由电机2驱动，储能主动轴4与齿轮箱3输出轴同轴连接，储能从动轴5转动设置在壳体1内并且储能主动轴4和储能从动轴5上设置有相互啮合的齿轮9，储能弹簧机构6包含储能弹簧和储能拐臂10，储能弹簧的一端固定在壳体1上端，储能弹簧另一端与储能拐臂10一端铰接，储能拐臂10另一端固定在储能从动轴5上，分合闸传动机构7两端分别与储能从动轴5和分闸弹簧机构8连接用于两者之间的传动。
储能弹簧为双弹簧结构，储能弹簧包含外侧主弹簧11、内侧副弹簧12、上端固定部13、下端固定部14，外侧主弹簧11套设在内侧副弹簧12外侧，并且外侧主弹簧11和内侧副弹簧12的两端分别固定在上端固定部13和下端固定部14上。
分闸弹簧机构8包含分闸弹簧15、分闸弹簧拐臂16和分闸弹簧转轴17，分闸弹簧15一端固定在壳体1上，分闸弹簧15另一端与分闸弹簧拐臂16的一端铰接，分闸弹簧拐臂16另一端固定在分闸弹簧转轴17上，分闸弹簧转轴17转动设置在壳体1上。
分合闸传动机构7包含分合闸第一拐臂18、分合闸连杆19和分合闸第二拐臂20，分合闸第一拐臂18为三角形结构并且分合闸第一拐臂18通过转轴转动设置在壳体1内，分合闸第一拐臂18的第一个角上转动设置有一个滑轮21，储能从动轴5上固定有一个凸轮22并且凸轮22与分合闸第一拐臂18的滑轮21相抵靠，分合闸第一拐臂18第二个角与分合闸连杆19一端铰接，分合闸连杆19另一端与分合闸第二拐臂20一端铰接，分合闸第二拐臂20固定在分闸弹簧转轴17上。
储能从动轴5上固定有一个棘轮23，棘轮23上设置有一个凸起于棘轮23外圈的棘齿，棘轮23上转动设置有一个滚轮24，滚轮24一侧设置有一个V型储能扣25，V型储能扣25为V字形并且V型储能扣25拐角部位通过一根转动转动设置在壳体1内，V型储能扣25的一侧侧边与棘轮23上的滚轮24抵靠，V型储能扣25的另一侧端部与棘轮23的棘齿位置对应，当棘轮23沿顺时针转动至一定位置时，棘齿与V型储能扣25另一端端部抵靠。
一种高可靠高寿命充气柜断路器还包含合闸半轴组件，合闸半轴组件包含合闸半轴26和合闸旋钮27，合闸半轴26转动设置在壳体1内，合闸半轴26上开有一个与V型储能扣25匹配的合闸凹口28，当合闸半轴26转动到一定位置时，V型储能扣25的另一端端部从合闸凹口28穿过，合闸旋钮27固定在合闸半轴26上端端部。合闸半轴26上设置有一片合闸铁片29，合闸铁片29整体沿竖直方向设置，合闸铁片29一侧固定在合闸半轴26侧面并且合闸铁片29沿合闸半轴26的径向设置，合闸线圈30固定在壳体1上并且位于合闸铁片29的一侧，合闸线圈30用于对合闸半轴26进行自动的旋转控制。
一种高可靠高寿命充气柜断路器还包含分闸半轴组件和分闸传动组件，分闸半轴组件包含分闸半轴31和分闸旋钮32，分闸半轴31转动设置在壳体1内，分闸旋钮32固定在分闸半轴31上端，分闸传动组件包含分闸传动拐臂33、分闸传动转轴34和分闸传动连杆35，分闸传动转轴34转动设置在壳体1内，分闸传动拐臂33一端固定在分闸传动转轴34上，分闸半轴31上开有与分闸传动拐臂33端部匹配的分闸凹口36，当分闸半轴31转动到一定位置时，分闸传动拐臂33的另一端端部从分闸凹口36穿过，分闸传动连杆35一端铰接在分闸传动拐臂33上，分闸传动连杆35另一端铰接在分合闸第一拐臂18的第三个角上。
分闸半轴31上设置有一片分闸铁片37，分闸铁片37整体沿竖直方向设置，分闸铁片37一侧固定在分闸半轴31侧面并且分闸铁片37沿分闸半轴31的径向设置，分闸线圈38固定在壳体1上并且位于分闸铁片37的一侧，分闸线圈38用于对分闸半轴31进行自动的旋转控制。
本发明的一种高可靠高寿命充气柜断路器的工作原理为：电机或手动储能驱动储能动力机构（齿轮传动比Z1/Z2=21/45），通过动力机构的储能从动轴拉开储能弹簧机构进行储能。储能完成后，可以通过机械分合闸（即手动旋转分闸半轴组件和合闸半轴组件）及分合闸线圈分合闸。先进行合闸动作，让合闸半轴组件转过一定角度，让合闸楔子脱扣（即V型储能扣从合闸凹口穿过），把储能弹簧部分能量传递给分合闸传动机构，让分合闸传动机构驱动断路器开关主轴转动，实现合闸；并能部分能量传递给分闸弹簧机构，使弹簧拉开并为分闸储能；同时储能弹簧可以进行预储能。再进行分闸动作，让分闸半轴组件转过一定角度，让分闸楔子脱扣（即分闸传动拐臂从分闸凹口穿过），将分闸弹簧的能量传递给分合闸传动机构，让分合闸传动机构驱动断路器开关主轴回位，实现分闸。完成一个循环过程。
本发明通过对断路器个机构的传动结构进行改进设计，并对断路器机构的分合闸的传动机构输入轴拐臂及输出主轴拐臂的外形轮廓进行改进和结构强度优化，解决了现有技术不合理阻尼过大的问题，从而实现了断路器机构机械寿命试验15000次以上；本发明的储能弹簧采用双弹簧结构设计，首先加大了整体的结构强度，延长了使用寿命，其次主弹簧断裂后副弹簧依然能够使用，减少弹簧断裂带来的风险问题；现有断路器机构分闸弹簧机构压缩进行储能且单端固定，可靠性不高，本发明采用分闸弹簧机构拉升进行储能且双端固定，提高可靠性。
本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明所作的举例说明。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修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种高可靠高寿命充气柜断路器，其特征在于：包含壳体、电机、齿轮箱、储能主动轴、储能从动轴、储能弹簧机构、分合闸传动机构和分闸弹簧机构，齿轮箱固定在壳体上，齿轮箱输入轴与电机连接由电机驱动，储能主动轴与齿轮箱输出轴同轴连接，储能从动轴转动设置在壳体内并且储能主动轴和储能从动轴上设置有相互啮合的齿轮，储能弹簧机构包含储能弹簧和储能拐臂，储能弹簧的一端固定在壳体上端，储能弹簧另一端与储能拐臂一端铰接，储能拐臂另一端固定在储能从动轴上，分合闸传动机构两端分别与储能从动轴和分闸弹簧机构连接用于两者之间的传动。
2.按照权利要求1所述的一种高可靠高寿命充气柜断路器，其特征在于：所述储能弹簧为双弹簧结构，储能弹簧包含外侧主弹簧、内侧副弹簧、上端固定部、下端固定部，外侧主弹簧套设在内侧副弹簧外侧，并且外侧主弹簧和内侧副弹簧的两端分别固定在上端固定部和下端固定部上。
3.按照权利要求1所述的一种高可靠高寿命充气柜断路器，其特征在于：所述分闸弹簧机构包含分闸弹簧、分闸弹簧拐臂和分闸弹簧转轴，分闸弹簧一端固定在壳体上，分闸弹簧另一端与分闸弹簧拐臂的一端铰接，分闸弹簧拐臂另一端固定在分闸弹簧转轴上，分闸弹簧转轴转动设置在壳体上。
4.按照权利要求3所述的一种高可靠高寿命充气柜断路器，其特征在于：所述分合闸传动机构包含分合闸第一拐臂、分合闸连杆和分合闸第二拐臂，分合闸第一拐臂为三角形结构并且分合闸第一拐臂通过转轴转动设置在壳体内，分合闸第一拐臂的第一个角上转动设置有一个滑轮，储能从动轴上固定有一个凸轮并且凸轮与分合闸第一拐臂的滑轮相抵靠，分合闸第一拐臂第二个角与分合闸连杆一端铰接，分合闸连杆另一端与分合闸第二拐臂一端铰接，分合闸第二拐臂固定在分闸弹簧转轴上。
5.按照权利要求4所述的一种高可靠高寿命充气柜断路器，其特征在于：所述储能从动轴上固定有一个棘轮，棘轮上设置有一个凸起于棘轮外圈的棘齿，棘轮上转动设置有一个滚轮，滚轮一侧设置有一个V型储能扣，V型储能扣为V字形并且V型储能扣拐角部位通过一根转动转动设置在壳体内，V型储能扣的一侧侧边与棘轮上的滚轮抵靠，V型储能扣的另一侧端部与棘轮的棘齿位置对应，当棘轮沿顺时针转动至一定位置时，棘齿与V型储能扣另一端端部抵靠。
6.按照权利要求5所述的一种高可靠高寿命充气柜断路器，其特征在于：还包含合闸半轴组件，合闸半轴组件包含合闸半轴和合闸旋钮，合闸半轴转动设置在壳体内，合闸半轴上开有一个与V型储能扣匹配的合闸凹口，当合闸半轴转动到一定位置时，V型储能扣的另一端端部从合闸凹口穿过，合闸旋钮固定在合闸半轴上端端部。
7.按照权利要求6所述的一种高可靠高寿命充气柜断路器，其特征在于：所述合闸半轴上设置有一片合闸铁片，合闸铁片整体沿竖直方向设置，合闸铁片一侧固定在合闸半轴侧面并且合闸铁片沿合闸半轴的径向设置，合闸线圈固定在壳体上并且位于合闸铁片的一侧。
8.按照权利要求4所述的一种高可靠高寿命充气柜断路器，其特征在于：还包含分闸半轴组件和分闸传动组件，分闸半轴组件包含分闸半轴和分闸旋钮，分闸半轴转动设置在壳体内，分闸旋钮固定在分闸半轴上端，分闸传动组件包含分闸传动拐臂、分闸传动转轴和分闸传动连杆，分闸传动转轴转动设置在壳体内，分闸传动拐臂一端固定在分闸传动转轴上，分闸半轴上开有与分闸传动拐臂端部匹配的分闸凹口，当分闸半轴转动到一定位置时，分闸传动拐臂的另一端端部从分闸凹口穿过，分闸传动连杆一端铰接在分闸传动拐臂上，分闸传动连杆另一端铰接在分合闸第一拐臂的第三个角上。
9.按照权利要求8所述的一种高可靠高寿命充气柜断路器，其特征在于：所述分闸半轴上设置有一片分闸铁片，分闸铁片整体沿竖直方向设置，分闸铁片一侧固定在分闸半轴侧面并且分闸铁片沿分闸半轴的径向设置，分闸线圈固定在壳体上并且位于分闸铁片的一侧。
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