CN112002604A - 一种用于真空断路器的分合闸机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于真空断路器的分合闸机构，涉及到分合闸机构领域，包括壳体，所述壳体内设有两个接头，所述壳体的一侧内壁中心位置开设有通孔，所述通孔内转动安装有调节柱，所述调节柱的一端固定安装有调节旋钮，所述调节柱的另一端固定安装有拨动转盘，所述拨动转盘的侧部固定安装有两个扇形块。操作机构有足够大的操作功来克服此电动力，通过压力传感器的设计，能检测出稳定状态下，发条给金属导棒施加的转矩大小，当转矩过小并且偏离规定范围值后，启动伺服电机进行充能，伺服电机带动小齿轮转动，小齿轮带动直齿环转动，直齿环转动过程中，就完成发条的充能，从而实现蓄能产生足够大的操作功。

Description

一种用于真空断路器的分合闸机构

技术领域

本发明涉及分合闸设备技术领域，特别涉及一种用于真空断路器的分合闸机构。

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，真 空断路器是3～10kV，50Hz三相交流系统中的户内配电装置，可供工矿企业、发电厂、变电 站中作为电器设备的保护和控制之用，特别适用于要求无油化、少检修及频繁操作的使用场 所，断路器可配置在中置柜、双层柜以及固定柜中作为控制和保护高压电气设备用。

“分合闸机构”也叫真空断路器的操作机构，分合闸机构的结构性能直接影响真空断路 器的质量和使用寿命，现有技术中，分合闸机构存在以下问题：1.动作不够可靠，制动不够 迅速，断路器操作机构在接到动作命令后，动作必须准确可靠，动作时间和分合闸速度满足 断路器标称的技术指标，2.没有足够的操作能量，满足断路器开断、关合在电网正常运行时， 断路器接通和断开电路比较容易，但在关合有预伏短路故障的电路时，由于电动力过大，断 路器有可能合不到位，从而引起触头严重烧伤，因此要求操作机构必须有足够大的操作功来 克服此电动力，以使断路器迅速、可靠完成合闸任务，3.不能稳定保持合阐，由于合闸过程 中，合闸命令的持续时间很短，而且操作机构的操作力也只在短时内提供，因此操作机构中 必须有保持合闸的部分，以保证在合闸命令和操作力消失后，断路器仍保持在合闸位置。

发明内容

本申请的目的在于提供一种用于真空断路器的分合闸机构，以解决上述背景技术中提出 的问题。

为实现上述目的，本申请提供了一种用于真空断路器的分合闸机构，包括壳体，所述壳 体内设有两个接头，所述壳体的一侧内壁中心位置开设有通孔，所述通孔内转动安装有调节 柱，所述调节柱的一端固定安装有调节旋钮，所述调节柱的另一端固定安装有拨动转盘，所 述拨动转盘的侧部固定安装有两个扇形块，所述壳体的一侧内壁上转动安装有中心轴，所述 中心轴上安装有蓄能组件，所述中心轴的一端固定安装有金属导棒，所述金属导棒的两侧均 固定安装有止动块，所述壳体的内壁上均安装有弹性组件，四个弹性组件的一侧均安装有金 属阻挡块，其中两个相对的所述金属阻挡块的一侧均设置有压力传感器，两个接头分别安装 在两个所述金属阻挡块上，两个所述止动块的一侧分别与其中两个所述金属阻挡块和两个所 述金属导棒相接触，所述金属导棒、两个所述金属阻挡块和两个接头依次连接。

借由上述结构，通过调节旋钮的设计，实现了手动操作分合闸，手动转动调节旋钮，调 节旋钮带动调节柱转动，调节柱带动拨动转盘转动，拨动转盘挤压受力短杆移动，从而受力 短杆带动两个金属阻挡块顺着导向杆移动，此时止动块失去两个金属阻挡块的限位作用，金 属导棒在发条的带动下逆时针旋转，从而实现对线路的分合闸操作。

优选地，所述蓄能组件包括支撑板、伺服电机、小齿轮、直齿环、锯齿环、第二连接块、 第一连接块和发条，所述伺服电机通过所述支撑板固定安装于所述壳体的一侧内壁上，所述 小齿轮固定安装于所述伺服电机的输出轴上，所述锯齿环转动安装于所述壳体的一侧内壁上， 所述直齿环固定安装于所述锯齿环的一侧上且与所述小齿轮相啮合，所述发条的两端分别与 所述第二连接块和所述第一连接块固定连接，所述第二连接块和所述第一连接块分别固定安 装在所述中心轴和所述锯齿环上，所述锯齿环的一侧设有限位组件。

进一步地，由于满足断路器开断、关合在电网正常运行时，断路器接通和断开电路比较 容易，但在关合有预伏短路故障的电路时，由于电动力过大，断路器有可能合不到位，从而 引起触头严重烧伤，因此要求操作机构必须有足够大的操作功来克服此电动力，以使断路器 迅速、可靠完成合闸任务，通过蓄能组件的设置，实现蓄力效果，从而产生较大操作功来克 服此电动力。

优选地，所述限位组件包括限位筒、第二弹簧和卡块，所述限位筒固定安装于所述壳体 的一侧内壁机上，所述卡块滑动安装于所述限位筒且与所述锯齿环的的环齿相接触，所述第 二弹簧位于所述限位筒内且所述第二弹簧的两端分别固定安装在所述限位筒和所述卡块上。

进一步地，通过限位组件的设计，实现了对锯齿环的限制作用，放置锯齿环自动泄能， 从而导致操作功的能量补足。

优选地，所述弹性组件包括固定安装于所述壳体四侧内壁的导向杆、滑动套接于四个所 述导向杆上的所述金属阻挡块、固定安装于四个所述金属阻挡块一侧的方形限位块和受力短 杆和套接于四个导向杆上的第一弹簧，四个所述第一弹簧的两端分别固定安装在四个所述导 向杆和四个所述方形限位块上，其中两个所述受力短杆分别与两个所述扇形块和所述拨动转 盘相接触。

进一步地，通过导向杆的设计，从而实现给金属阻挡块导向和限位的作用，通过第一弹 簧的设计，从而实现了两个所述受力短杆分别与两个所述扇形块和所述拨动转盘始终保持接 触。

优选地，所述壳体的内壁上均固定安装有支撑架，所述支撑架包括固定连接的U形架和 滑动框，所述U形架固定安装于所述壳体的一侧内壁机上，四个所述金属阻挡块分别滑动安 装于四个所述滑动框内。

优选地，其中两个所述金属阻挡块的一侧均固定安装有压力传感器。

优选地，所述中心轴和所述调节柱位于同一中心线。

优选地，所述壳体的内部为真空室，所述壳体的两侧均开设有接线孔，所述接线孔上固 定连接有连接线，所述连接线的一端与接头相连。

优选地，所述壳体的两侧均固定安装有两个固定块，四个固定块的一侧均开设有螺纹孔。

综上，本发明的技术效果和优点：

1.操作机构有足够大的操作功来克服此电动力，以使断路器迅速、可靠完成合闸任务， 通过压力传感器的设计，能检测出稳定状态下，发条给金属导棒施加的转矩大小，当转矩过 小并且偏离规定范围值后，启动伺服电机进行充能，伺服电机带动小齿轮转动，小齿轮带动 直齿环转动，直齿环转动过程中，就完成发条的充能，从而实现蓄能产生足够大的操作功。

2.操作机构结构稳定，保证在合闸命令和操作力消失后，断路器仍保持在合闸位置， 通过手动转动调节旋钮，调节旋钮带动调节柱转动，调节柱带动拨动转盘转动，拨动转盘挤 压受力短杆移动，从而受力短杆带动两个金属阻挡块顺着导向杆移动，此时止动块失去两个 金属阻挡块的限位作用，金属导棒在发条的带动下逆时针旋转，在第一弹簧的作用下，受力 短杆始终贴合拨动转盘，进而导致金属导棒旋转九十度后重新被两个金属阻挡块限位，从而 实现开闸或者合闸。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术 描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本申请的一些 实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获 得其他的附图。

图1为本申请实施例用于真空断路器的分合闸机构的立体结构示意图；

图2为本申请实施例用于真空断路器的分合闸机构的内部结构示意图；

图3为本申请实施例用于真空断路器的分合闸机构的侧视图；

图4为本申请实施例中拨动转盘与受力短杆间的位置关系示意图；

图5为图3中A处截面放大结构示意图；

图6为图3中B处截面放大结构示意图；

图7为图3中C处截面放大结构示意图；

图8为本申请实施例中金属挡块与连接线的位置关系示意图；

附图标记：1、壳体；2、调节柱；3、调节旋钮；4、拨动转盘；5、支撑架；6、滑动 框；7、导向杆；8、金属阻挡块；9、方形限位块；10、受力短杆；11、第一弹簧；12、 中心轴；13、金属导棒；14、止动块；15、压力传感器；16、发条；17、直齿环；18、 锯齿环；19、限位筒；20、第二弹簧；21、卡块；22、支撑板；23、伺服电机；24、 小齿轮；25、接头；26、固定块；27、第二连接块；28、第一连接块；29、螺纹孔； 30、连接线。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中 的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是 本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员 在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

请参阅图1-8

实施例：参考图1和图2所示的一种用于真空断路器的分合闸机构，包括壳体1，壳体1可 以是现有技术中，任意一种密封壳体或带盖壳体，例如金属浇筑成密封壳体。

结合图2-5所示，壳体1的一侧内壁中心位置开设有通孔，通孔内转动安装有调节柱2，调 节柱2的一端固定安装有调节旋钮3。调节柱2可以是是现有技术中的任意一种竖直杆，例如 铁杆。调节旋钮3可以上现有技术中任意一种手动旋转装置，同时也可以是手柄摇杆。调节 柱2的另一端固定安装有拨动转盘4，拨动转盘4的侧部固定安装有两个扇形块。调节柱2通过 现有技术中的连接方式与拨动转盘4连接，例如焊接。

壳体1的一侧内壁上转动安装有中心轴12，中心轴12上安装有蓄能组件。中心轴12的一 端固定安装有金属导棒13，金属导棒13的两侧均固定安装有止动块14。止动块14通过现有技 术中的连接方式与金属导棒13相连接，例如焊接。

壳体1的内壁上均安装有弹性组件，如图5中示出，四个弹性组件的一侧均安装有金属阻 挡块8，其中两个相对的金属阻挡块8的一侧均设置有压力传感器15。压力传感器15可以是现 有技术中的任意一种，其压力检测范围大于分合闸所需压力大。两个接头25分别安装在两个 金属阻挡块8上，两个止动块14的一侧分别与其中两个金属阻挡块8和两个金属导棒13相接触， 金属导棒13、两个金属阻挡块8和两个接头25依次连接。

作为本实施例的一种优选地实施方式，回看图2，蓄能组件包括支撑板22、伺服电机23、 小齿轮24、直齿环17、锯齿环18、第二连接块27、第一连接块28和发条16。伺服电机23的型 号选用为(但不仅限于)80st-m02430，伺服电机23通过支撑板22固定安装于壳体1的一侧内 壁上，小齿轮24固定安装于伺服电机23的输出轴上。锯齿环18转动安装于壳体1的一侧内壁 上，直齿环17固定安装于锯齿环18的一侧上且与小齿轮24相啮合。发条16的两端分别与第二 连接块27和第一连接块28固定连接，第二连接块27和第一连接块28分别固定安装在中心轴12 和锯齿环18上，锯齿环18的一侧设有限位组件。

通过压力传感器15的设计，能检测出稳定状态下，发条16给金属导棒13施加的转矩大小， 当转矩过小并且偏离规定范围值后，启动伺服电机23进行充能，伺服电机23带动小齿轮24转 动，小齿轮24带动直齿环17转动，直齿环17转动过程中，就完成发条16的充能。

本实施例中，参考图7所示，限位组件包括限位筒19、第二弹簧20和卡块21，限位筒19 固定安装于壳体1的一侧内壁机上。卡块21滑动安装于限位筒19且与锯齿环18的的环齿相接 触，第二弹簧20位于限位筒19内且第二弹簧20的两端分别固定安装在限位筒19和卡块21上， 通过卡块21限制锯齿环18的反向转动，从而实现对锯齿环18的限位作用。

本实施例中，弹性组件包括固定安装于壳体1四侧内壁的导向杆7、滑动套接于四个导向 杆7上的金属阻挡块8、固定安装于四个金属阻挡块8一侧的方形限位块9和受力短杆10和套接 于四个导向杆7上的第一弹簧11。四个第一弹簧11的两端分别固定安装在四个导向杆7和四个 方形限位块9，通过四个导向杆7对金属阻挡块8的运动轨迹进行限制，从而达到预定的运动 效果。

本实施例中，壳体1的内壁上均固定安装有支撑架5，支撑架5包括固定连接的U形架和滑 动框6，U形架固定安装于壳体1的一侧内壁机上，四个金属阻挡块8分别滑动安装于四个滑动 框6内。

通过滑动框6的设计，实现了对金属阻挡块8的运动进行限位，从而达到预定运动效果。

本实施例中，参考图8所示，壳体1的内部为真空室，壳体1的两侧均开设有接线孔，两 个接线孔上均固定连接有连接线30，两个连接线30的一端分别固定安装与两个接头25，需要 说明的是接线孔是用于电路连接的，用于需要安装短路器的电连接中，从而让分合闸机构实 现对电路的控制。

本实施例中，壳体1的两侧均固定安装有两个固定块26，四个固定块26的一侧均开设有 螺纹孔29，通过螺纹孔29的设计，实现了对整个真空短路器进行固定定，方便固定和拆卸。

本实施例的用于真空断路器的分合闸机构的工作原理：

本装置是真空断路器的分合闸机构，本实施例中仅介绍手动触发的分合闸方式，但本实 施例的用于真空断路器的分合闸机构不仅限于手动触发。通过手动转动调节旋钮3，调节旋 钮3带动调节柱2转动，调节柱2带动拨动转盘4转动，拨动转盘4挤压受力短杆10移动，从而 受力短杆10带动两个金属阻挡块8顺着导向杆7移动。此时，止动块14失去两个金属阻挡块8 的限位作用，金属导棒13在发条16的带动下逆时针旋转，在第一弹簧11的作用下，受力短杆 10始终贴合拨动转盘4，进而导致金属导棒13旋转九十度后重新被两个金属阻挡块8限位，此 时完成一侧开闸动作，开闸动作通过蓄能组件的影响，有足够的操作能量。

由于发条16在分合闸过程中不断泄能，在充能机构的设置下，通过压力传感器15检测出 稳定状态时发条16给金属导棒13施加的转矩大小，当转矩过小并且偏离规定范围值后，启动 伺服电机23进行充能，伺服电机23带动小齿轮24转动，小齿轮24带动直齿环17转动，直齿环 17转动过程中，就完成发条16的充能。此时，在锯齿环18、限位筒19、第二弹簧20和卡块21 的设置下，充能完成后，有效地防止直齿环17带动小齿轮24反转导致泄能。

最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照 前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各 实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的 精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于真空断路器的分合闸机构，包括壳体(1)，所述壳体(1)内设有两个接头，其特征在于，所述壳体(1)的一侧内壁中心位置开设有通孔，所述通孔内转动安装有调节柱(2)，所述调节柱(2)的一端固定安装有调节旋钮(3)，所述调节柱(2)的另一端固定安装有拨动转盘(4)，所述拨动转盘(4)的侧部固定安装有两个扇形块，所述壳体(1)的一侧内壁上转动安装有中心轴(12)，所述中心轴(12)上安装有蓄能组件，所述中心轴(12)的一端固定安装有金属导棒(13)，所述金属导棒(13)的两侧均固定安装有止动块(14)，所述壳体(1)的内壁上均安装有弹性组件，四个弹性组件的一侧均安装有金属阻挡块(8)，其中两个相对的所述金属阻挡块(8)的一侧均设置有压力传感器(15)，两个接头分别安装与金属阻挡块(8)上，两个所述止动块(14)的一侧分别与其中两个所述金属阻挡块(8)和两个所述金属导棒(13)相接触，所述金属导棒(13)、两个所述金属阻挡块(8)和两个接头依次连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于真空断路器的分合闸机构，其特征在于，所述蓄能组件包括支撑板(22)、伺服电机(23)、小齿轮(24)、直齿环(17)、锯齿环(18)、第二连接块(27)、第一连接块(28)和发条(16)，所述伺服电机(23)通过所述支撑板(22)固定安装于所述壳体(1)的一侧内壁上，所述小齿轮(24)固定安装于所述伺服电机(23)的输出轴上，所述锯齿环(18)转动安装于所述壳体(1)的一侧内壁上，所述直齿环(17)固定安装于所述锯齿环(18)的一侧上且与所述小齿轮(24)相啮合，所述发条(16)的两端分别与所述第二连接块(27)和所述第一连接块(28)固定连接，所述第二连接块(27)和所述第一连接块(28)分别固定安装在所述中心轴(12)和所述锯齿环(18)上，所述锯齿环(18)的一侧设有限位组件。

3.根据权利要求2所述的一种用于真空断路器的分合闸机构，其特征在于，所述限位组件包括限位筒(19)、第二弹簧(20)和卡块(21)，所述限位筒(19)固定安装于所述壳体(1)的一侧内壁机上，所述卡块(21)滑动安装于所述限位筒(19)且与所述锯齿环(18)的的环齿相接触，所述第二弹簧(20)位于所述限位筒(19)内且所述第二弹簧(20)的两端分别固定安装在所述限位筒(19)和所述卡块(21)上。

4.根据权利要求3所述的一种用于真空断路器的分合闸机构，其特征在于，所述弹性组件包括固定安装于所述壳体(1)四侧内壁的导向杆(7)、滑动套接于四个所述导向杆(7)上的所述金属阻挡块(8)、固定安装于四个所述金属阻挡块(8)一侧的方形限位块(9)和受力短杆(10)和套接于四个导向杆(7)上的第一弹簧(11)，四个所述第一弹簧(11)的两端分别固定安装在四个所述导向杆(7)和四个所述方形限位块(9)上，其中两个所述受力短杆(10)分别与两个所述扇形块和所述拨动转盘(4)相接触。

5.根据权利要求1所述的一种用于真空断路器的分合闸机构，其特征在于，所述壳体(1)的内壁上均固定安装有支撑架(5)，所述支撑架(5)包括固定连接的U形架和滑动框(6)，所述U形架固定安装于所述壳体(1)的一侧内壁机上，四个所述金属阻挡块(8)分别滑动安装于四个所述滑动框(6)内。

6.根据权利要求1所述的一种用于真空断路器的分合闸机构，其特征在于，其中两个所述金属阻挡块(8)的一侧均固定安装有压力传感器(15)。

7.根据权利要求6所述的一种用于真空断路器的分合闸机构，其特征在于，所述中心轴(12)和所述调节柱(2)位于同一中心线。

8.根据权利要求1所述的一种用于真空断路器的分合闸机构，其特征在于，所述壳体(1)的内部为真空室，所述壳体(1)的两侧均开设有接线孔，所述接线孔上固定连接有连接线(30)，所述连接线(30)的一端与接头(25)相连。

9.根据权利要求1所述的一种用于真空断路器的分合闸机构，其特征在于，所述壳体(1)的两侧均固定安装有两个固定块(26)，四个固定块(26)的一侧均开设有螺纹孔(29)。

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