CN113113270B - 一种合闸保持分闸脱扣系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种合闸保持分闸脱扣系统，包括转轴A和转轴B，转轴B上的第三凸轮的外周面设有台阶凸起，第五凸轮的外周面设有圆弧段；转轴B套装有扭簧；还包括：动作弹簧，拐臂，分闸弹簧；合闸状态时，分闸弹簧施加给拐臂顺时针转动的力，拐臂的上转轮与第五凸轮的圆弧段相接触；转轴B和第三凸轮仅承受来自扭簧逆时针旋转的扭矩；而铁芯位于台阶凸起的台阶侧，能够限制第三凸轮的逆时针转动。上述系统，合闸状态时，转轴B及第三凸轮仅承受来自扭簧的逆时针旋转的扭矩，并在铁芯的限位下停止转动；第五凸轮的圆弧段与拐臂的上转轮相接触，并承受朝向第五转轴的力，即不存在使第五凸轮转动的扭矩，实现机械自锁。

Description

一种合闸保持分闸脱扣系统

技术领域

本发明涉及断路器技术领域，更具体地说，涉及一种合闸保持分闸脱扣系统。

背景技术

现阶段，高压输变电电网中的断路器不同程度地存在“合后即分”的现象，严重影响到电网运行的安全性。

就现有技术而言，合闸保持机构就原理可以分为单掣子结构和双掣子结构两种；但是，上述两种结构所涉及的部件较多，且需要各部件间相互配合完成操作，一旦某个部件发生故障，则整个合闸保持结构均无法工作，结构的可靠性较差。同时，由于空间限制，分闸电磁铁的体积不能过大，即分闸的电磁力有限；为了实现分闸动作，合闸保持机构需要进行多级传动，以使分闸脱扣掣子最终触发力小于分闸电磁力，但该过程易导致分闸时间超出规定时长。

因此，如何避免断路器“合后即分”现象，是现阶段该领域亟待解决的难题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种合闸保持分闸脱扣系统，该系统能够避免断路器“合后即分”现象，解决了现阶段该领域的难题。

一种合闸保持分闸脱扣系统，包括转轴A和转轴B，所述转轴A上固定有第一凸轮和第二凸轮，所述转轴B上固定有第三凸轮、第四凸轮和第五凸轮；所述第三凸轮的外周面设有台阶凸起；所述第五凸轮的外周面设有圆弧段；所述转轴B套装有扭簧；

还包括：

动作弹簧，所述动作弹簧的一端固定，另一端与置于所述导向槽的铁芯相连接；

拐臂，所述拐臂的弯折处与固定台转动连接，且拐臂的上臂和下臂的端部分别设有上转轮和下转轮；所述上转轮与所述第五凸轮的圆弧段相匹配；

分闸弹簧，所述分闸弹簧的一端固定，另一端与所述下转轮转动连接；

合闸状态时，所述分闸弹簧施加给所述拐臂顺时针转动的力，所述拐臂的上转轮与所述第五凸轮的圆弧段相接触、并仅施加给所述第五凸轮朝向第五转轴的力，即所述第五凸轮不受来自所述分闸弹簧的扭矩；所述转轴B和所述第三凸轮仅承受来自所述扭簧逆时针旋转的扭矩，而所述铁芯位于所述台阶凸起的台阶侧，能够限制所述第三凸轮的逆时针转动，实现合闸保持。

优选的，所述的合闸保持分闸脱扣系统，合闸过程初始时，所述台阶凸起位于所述铁芯的左侧，所述第三凸轮和所述第五凸轮在所述第四凸轮在带动下顺时针转动。

优选的，所述的合闸保持分闸脱扣系统，合闸过程初始时，所述第四凸轮与所述第二凸轮接触，并在所述第二凸轮的带动下顺时针转动。

优选的，所述的合闸保持分闸脱扣系统，合闸过程初始时，所述第二凸轮在所述第一凸轮的带动下顺时针转动。

优选的，所述的合闸保持分闸脱扣系统，还包括合闸弹簧，所述合闸弹簧的一端固定，另一端与所述第一凸轮相连接；

合闸过程初始时，所述第一凸轮在所述合闸弹簧的驱动下顺时针转动，并与所述拐臂的下转轮接触；同时驱动所述拐臂逆时针转动并使分闸弹簧压缩；所述第五凸轮在所述第四凸轮的带动下顺时针转动，所述拐臂下转轮与所述第一凸轮分离后，所述拐臂在所述分闸弹簧的作用下顺时针转动，直至所述拐臂上转轮与所述第五凸轮相接触实现自锁，并完成合闸过程。

优选的，所述的合闸保持分闸脱扣系统，还包括限位销，合闸状态时，所述限位销用于限制所述第五凸轮顺时针转动。

优选的，所述的合闸保持分闸脱扣系统，还包括驱动件，合闸弹簧储能过程中，所述驱动件带动所述转轴A顺时针转动，所述第二凸轮与所述第四凸轮脱离，所述第一凸轮顺时针转动，合闸弹簧因压缩而储能。

优选的，所述的合闸保持分闸脱扣系统，还包括电磁铁，所述电磁铁用于驱动所述铁芯向上移动；

分闸过程中，所述电磁铁的磁力克服所述动作弹簧的弹力，并驱动所述铁芯向上运动，所述转轴B在所述扭簧的作用下逆时针转动，并带动所述第三凸轮、所述第四凸轮和所述第五凸轮逆时针转动；所述拐臂的上转轮与所述第五凸轮脱离，并在所述分闸弹簧的作用下顺时针转动，并回到所述合闸过程初始时的状态。

优选的，所述的合闸保持分闸脱扣系统，所述铁芯的端部设有动作转轮。

优选的，所述的合闸保持分闸脱扣系统，所述驱动件为电机。

本发明提出的合闸保持分闸脱扣系统，包括转轴A和转轴B，转轴A上固定有第一凸轮和第二凸轮，转轴B上固定有第三凸轮、第四凸轮和第五凸轮；第三凸轮的外周面设有台阶凸起；第五凸轮的外周面设有圆弧段；转轴B套装有扭簧；还包括：动作弹簧，拐臂，分闸弹簧；其中，动作弹簧的一端固定，另一端与置于导向槽的铁芯相连接；拐臂的弯折处与固定台转动连接，且拐臂的上臂和下臂的端部分别设有上转轮和下转轮；分闸弹簧的一端固定，另一端与下转轮转动连接；合闸状态时，分闸弹簧给予拐臂顺时针转动的力，拐臂的上转轮与第五凸轮的圆弧段相接触、并给予第五凸轮朝向第五转轴的力，即第五凸轮不受来自分闸弹簧的扭矩；转轴B和第三凸轮仅承受来自扭簧逆时针旋转的扭矩；而铁芯位于台阶凸起的台阶侧，能够限制第三凸轮的逆时针转动，实现合闸保持。上述合闸保持分闸脱扣系统，处于合闸状态时，第五凸轮的圆弧段与拐臂的上转轮相接触，实现机械自锁；第三凸轮仅承受来自扭簧的逆时针旋转的扭矩，并在铁芯的限位下停止转动，从而避免了“合后即分”现象的发生。因此，本发明提出的合闸保持分闸脱扣系统，能够避免断路器“合后即分”现象，解决了现阶段该领域的难题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为本发明具体实施方式中系统处于合闸状态时(合闸弹簧未储能)的示意图；

图2为本发明具体实施方式中系统处于合闸状态时(合闸弹簧已储能)的示意图；

图3为本发明具体实施方式中系统处于分闸状态时(合闸弹簧已储能)的示意图。

图1-图3中：

第一凸轮-1；第二凸轮-2；第三凸轮-3；第四凸轮-4；第五凸轮-5；台阶凸起-6；扭簧-7；动作弹簧-8；导向槽-9；铁芯-10；固定台-11；上臂-12；下臂-13；上转轮-14；下转轮-15；分闸弹簧-16；合闸弹簧-17；限位销-18；动作转轮-19；第五转轴-20。

具体实施方式

本具体实施方式的核心在于提供一种合闸保持分闸脱扣系统，该系统能够避免断路器“合后即分”现象，解决了现阶段该领域的难题。

以下，参照附图对实施例进行说明。此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的发明内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的发明的解决方案所必需的。

本具体实施方式提供的合闸保持分闸脱扣系统，包括转轴A和转轴B，转轴A上固定有第一凸轮1和第二凸轮2，转轴B上固定有第三凸轮3、第四凸轮4和第五凸轮5；第三凸轮3的外周面设有台阶凸起6；第五凸轮5的外周面设有圆弧段；转轴B套装有扭簧7；还包括：动作弹簧8，拐臂，分闸弹簧16；其中，动作弹簧8的一端固定，另一端与置于导向槽9的铁芯10相连接；拐臂的弯折处与固定台11转动连接，且拐臂的上臂12和下臂13的端部分别设有上转轮14和下转轮15；上转轮14与第五凸轮5的圆弧段相匹配；分闸弹簧16的一端固定，另一端与下转轮15转动连接；合闸状态时，分闸弹簧16施加给拐臂顺时针转动的力，拐臂的上转轮14与第五凸轮5的圆弧段相接触、并仅施加给第五凸轮5朝向第五转轴20的力，即第五凸轮5不受来自分闸弹簧16的扭矩；转轴B和第三凸轮3仅承受来自扭簧7逆时针旋转的扭矩；而铁芯10位于台阶凸起6的台阶侧，能够限制第三凸轮3的逆时针转动，实现合闸保持。

上述合闸保持分闸脱扣系统，处于合闸状态时，第五凸轮5的圆弧段与拐臂的上转轮14相接触，实现机械自锁；第三凸轮3仅承受来自扭簧7的逆时针旋转的扭矩，并在铁芯10的限位下停止转动，从而避免了“合后即分”现象的发生。

因此，本发明提出的合闸保持分闸脱扣系统，能够避免断路器“合后即分”现象，解决了现阶段该领域的难题。具体请参见图1-图3。

本具体实施方式提供的合闸保持分闸脱扣系统，还可以包括合闸弹簧17，合闸弹簧17的一端固定，另一端与第一凸轮1相连接。

合闸整个过程如下：

合闸过程初始时，台阶凸起6位于铁芯10的左侧，合闸弹簧17处于压缩状态，第一凸轮1在合闸弹簧17的驱动下顺时针转动，并与拐臂端部的下转轮15接触并带动拐臂逆时针转动；同时第一凸轮1带动转轴A和第二凸轮2顺时针转动，当第二凸轮2与第四凸轮4接触后，会带动第四凸轮4和转轴B顺时针转动，同时带动第三凸轮3顺时针转动，且转轴B上套装的扭簧7因转轴B的顺时针转动而产生逆时针的扭矩。

随着第三凸轮3的顺时针转动，第三凸轮3的台阶凸起6会与铁芯10的端部接触，并克服动作弹簧8的弹力将铁芯10顶起；同时，第五凸轮5会在转轴B的带动下顺时针转动，随着转动的进行，第五凸轮5外周面的圆弧段与拐臂的上转轮14接触，进而使第五凸轮5停止转动。即分闸弹簧16被压缩并给予拐臂顺时针转动的力，第五凸轮5在第四凸轮4的带动下顺时针转动，拐臂下转轮15与第一凸轮1分离后，拐臂13在分闸弹簧16的作用下顺时针转动，直至拐臂上转轮14与第五凸轮5相接触实现机械自锁；此时，拐臂的上转轮14给予第五凸轮5朝向第五转轴20的力，即第五凸轮5不受来自拐臂的扭矩，即第五凸轮5不受来自分闸弹簧16的扭矩；也就是说，此时的转轴B和第三凸轮3仅承受来自扭簧7逆时针旋转的扭矩。

而将铁芯10顶起的第三凸轮3继续转动，当第三凸轮3的台阶凸起6置于铁芯10的右侧时，铁芯10在动作弹簧8的作用下复位，即铁芯10位于台阶凸起6的台阶侧，故铁芯10能够限制第三凸轮3的逆时针转动、并与来自扭簧7的逆时针转动的扭矩形成对抗，从而能够实现“合闸保持”的状态，完成了合闸过程。

本具体实施方式提供的合闸保持分闸脱扣系统，还可以包括限位销18，如图1-2所示，限位销18可以位于第五凸轮5的左侧；合闸状态时，限位销18的存在能够限制第五凸轮5顺时针转动，从而进一步保证合闸状态的稳定性，避免出现脱扣现象的发生。

本具体实施方式提供的合闸保持分闸脱扣系统，还可以包括驱动件，在合闸过程结束之后，合闸弹簧17需要进行储能；此时，“合闸保持”状态继续维持，驱动件带动转轴A顺时针转动，同时第二凸轮2与第四凸轮4脱离，第一凸轮1顺时针转动，进而使合闸弹簧17因压缩而储能，即图2的状态。

本具体实施方式提供的合闸保持分闸脱扣系统，还可以包括电磁铁，电磁铁用于驱动铁芯10向上移动。

分闸过程如下：

当电磁铁接到分闸操作的指令时，电磁铁的磁力会克服动作弹簧8的弹力，以驱动铁芯10向上运动；因此时转轴B受到来自扭簧7的逆时针转动的转矩，故转轴B会逆时针转动并带动第三凸轮3、第四凸轮4和第五凸轮5逆时针转动；进而使第三凸轮3的台阶凸起6转至铁芯10的左侧，同时拐臂的上转轮14与第五凸轮5脱离，且拐臂在分闸弹簧16的作用下顺时针转动，整个系统实现分闸脱扣状态，即回到合闸过程初始时的状态。请参见图3。

本具体实施方式提供的合闸保持分闸脱扣系统，铁芯10的端部可以设有动作转轮19，进而更好的使铁芯10的端部与第三凸轮3的外周面产生相对滑动，以更好的实现第三凸轮3的转动。

上述合闸保持分闸脱扣系统，驱动件可以为电机、气缸，或者其他能够起到同等作用的其他驱动元件。

需要说明的是，为了便于凸轮间关系的展示，图1-3中将凸轮以正视图的方式展示，并象征性的画出了转轴A和转轴B与各凸轮间关系的示意图。

需要说明的是，本具体实施方式中提到的第五凸轮5的“圆弧段”指的是该弧段上的各点到第五转轴20的距离均相等，拐臂的上转轮15与第五凸轮5的圆弧段相接触时，施加给该接触点的力朝向第五转轴20，同时转轴B被铁芯10限位进而停止转动，即此时第五凸轮5不受转动的扭矩，故上转轮15与第五凸轮5的圆弧段的配合能够实现机械自锁。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种合闸保持分闸脱扣系统，其特征在于，包括转轴A和转轴B，所述转轴A上固定有第一凸轮(1)和第二凸轮(2)，所述转轴B上固定有第三凸轮(3)、第四凸轮(4)和第五凸轮(5)；所述第三凸轮(3)的外周面设有台阶凸起(6)；所述第五凸轮(5)的外周面设有圆弧段；所述转轴B套装有扭簧(7)；

还包括：

动作弹簧(8)，所述动作弹簧(8)的一端固定，另一端与置于导向槽(9)的铁芯(10)相连接；

拐臂，所述拐臂的弯折处与固定台(11)转动连接，且拐臂的上臂(12)的端部设有上转轮(14)，拐臂的下臂(13)的端部设有下转轮(15)；

分闸弹簧(16)，所述分闸弹簧(16)的一端固定，另一端与所述下转轮(15)转动连接；

合闸状态时，所述分闸弹簧(16)施加给所述拐臂顺时针转动的力，所述拐臂的上转轮(14)与所述第五凸轮(5)的圆弧段相接触、并仅施加给所述第五凸轮(5)朝向第五转轴(20)的力，即所述第五凸轮(5)不受来自所述分闸弹簧(16)的扭矩；所述转轴B和所述第三凸轮(3)仅承受来自所述扭簧(7)逆时针旋转的扭矩，而所述铁芯(10)位于所述台阶凸起(6)的台阶侧，能够限制所述第三凸轮(3)的逆时针转动，实现合闸保持。

2.根据权利要求1所述的合闸保持分闸脱扣系统，其特征在于，合闸过程初始时，所述台阶凸起(6)位于所述铁芯(10)的左侧，所述第三凸轮(3)和所述第五凸轮(5)在所述第四凸轮(4)在带动下顺时针转动。

3.根据权利要求2所述的合闸保持分闸脱扣系统，其特征在于，合闸过程初始时，所述第四凸轮(4)与所述第二凸轮(2)接触，并在所述第二凸轮(2)的带动下顺时针转动。

4.根据权利要求3所述的合闸保持分闸脱扣系统，其特征在于，合闸过程初始时，所述第二凸轮(2)在所述第一凸轮(1)的带动下顺时针转动。

5.根据权利要求4所述的合闸保持分闸脱扣系统，其特征在于，还包括合闸弹簧(17)，所述合闸弹簧(17)的一端固定，另一端与所述第一凸轮(1)相连接；

合闸过程初始时，所述第一凸轮(1)在所述合闸弹簧(17)的驱动下顺时针转动，并与所述拐臂的下转轮(15)接触；同时驱动所述拐臂逆时针转动并使分闸弹簧(16)压缩；所述第五凸轮(5)在所述第四凸轮(4)的带动下顺时针转动，所述拐臂下转轮(15)与所述第一凸轮(1)分离后，所述拐臂在所述分闸弹簧(16)的作用下顺时针转动，直至所述拐臂上转轮(14)与所述第五凸轮(5)相接触实现自锁，并完成合闸过程。

6.根据权利要求1所述的合闸保持分闸脱扣系统，其特征在于，还包括限位销(18)，合闸状态时，所述限位销(18)用于限制所述第五凸轮(5)顺时针转动。

7.根据权利要求5所述的合闸保持分闸脱扣系统，其特征在于，还包括驱动件，合闸弹簧(17)储能过程中，所述驱动件带动所述转轴A顺时针转动，所述第二凸轮(2)与所述第四凸轮(4)脱离，所述第一凸轮(1)顺时针转动，合闸弹簧(17)因压缩而储能。

8.根据权利要求7所述的合闸保持分闸脱扣系统，其特征在于，还包括电磁铁，所述电磁铁用于驱动所述铁芯(10)向上移动；

分闸过程中，所述电磁铁的磁力克服所述动作弹簧(8)的弹力，并驱动所述铁芯(10)向上运动，所述转轴B在所述扭簧(7)的作用下逆时针转动，并带动所述第三凸轮(3)、所述第四凸轮(4)和所述第五凸轮(5)逆时针转动；所述拐臂的上转轮(14)与所述第五凸轮(5)脱离，并在所述分闸弹簧(16)的作用下顺时针转动，并回到所述合闸过程初始时的状态。

9.根据权利要求1所述的合闸保持分闸脱扣系统，其特征在于，所述铁芯(10)的端部设有动作转轮(19)。

10.根据权利要求7所述的合闸保持分闸脱扣系统，其特征在于，所述驱动件为电机。

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