CN113241269B - 一种gis刀闸传动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种GIS刀闸传动装置，包括驱动轴、传动轴、拐臂和限位件；所述驱动轴与拐臂连接的一端设有驱动轴环形凸槽，所述拐臂设有与驱动轴环形凸槽相适配的第一固定孔环形凹槽，所述驱动轴环形凸槽插入所述第一固定孔环形凹槽，以使所述驱动轴连接拐臂，且带动拐臂移动；所述传动轴与拐臂连接的一端设有传动轴环形凸槽，所述拐臂设有与传动轴环形凸槽相适配的第二固定孔环形凹槽，所述传动轴环形凸槽插入所述第二固定孔环形凹槽，以使所述拐臂连接传动轴，且带动传动轴移动；实现驱动轴或传动轴和拐臂之间能承受力转矩负载能力提高，通过在驱动轴安装行程计数器，记录驱动轴转动角度，换算为动触头移动距离，从而判断刀闸和合闸分闸状态。

Description

一种GIS刀闸传动装置
技术领域
本发明涉及变电设备技术领域，尤其涉及一种GIS刀闸传动装置。
背景技术
近年来，由于气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)具有占地面积小、受气候条件的影响小、使用周期长、维护工作少、装置结构紧凑、便于安装、适用于地形复杂、地势狭小的区域特点，广泛用于电力行业。
GIS刀闸作为GIS设备主要运动部件，其工作原理主要是：外界电机带动快速驱动轴转动，驱动轴带动拐臂运动，最后拐臂推动动触头运动，实现刀闸的快速分合闸。目前拐臂与驱动轴连接方式通常采用四角或六角连接方式，由于电机在快速转动过程中会产生振动，在上百次分合闸过程中容易导致拐臂上夹紧螺栓松动，从而造成拐臂与驱动轴之间配合不牢固，驱动轴空转，使拐臂与驱动轴连接部位产生向外的张力，加之拐臂在六角处存在应力集中，导致在拐臂六角处很容易产生断裂。此外，该结构形式没有考虑动静触头分合闸接触长度以及分开长度，在GIS刀闸内部，如果分闸不到位，容易在气室内产生电弧，击穿放电，反之如果合闸不到位，造成拉弧容易烧损弧触头，这都给电网的安全稳定带来极大影响。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种GIS刀闸传动装置，实现刀闸的合闸和分闸。
为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种GIS刀闸传动装置，包括驱动轴、传动轴、拐臂和限位件；所述驱动轴与拐臂连接的一端设有驱动轴环形凸槽，所述拐臂设有与驱动轴环形凸槽相适配的第一固定孔环形凹槽，所述驱动轴环形凸槽插入所述第一固定孔环形凹槽，以使所述驱动轴连接拐臂，且带动拐臂移动；所述传动轴与拐臂连接的一端设有传动轴环形凸槽，所述拐臂设有与传动轴环形凸槽相适配的第二固定孔环形凹槽，所述传动轴环形凸槽插入所述第二固定孔环形凹槽，以使所述拐臂连接传动轴，且带动传动轴移动；所述限位件包括第一限位件和第二限位件；所述驱动轴与第一限位件连接的一端设有驱动轴固定孔，所述传动轴与第二限位件连接的一端设有传动轴固定孔，所述驱动轴固定孔用于固定驱动轴和拐臂，所述传动轴固定孔用于固定传动轴和拐臂；所述驱动轴设有与驱动轴环形凸槽连接的驱动轴环形限定凸环，所述传动轴设有与传动轴环形凸槽连接的传动轴环形传动凸环。
进一步的，所述驱动轴环形限定凸环使第一固定孔环形凹槽与驱动轴环形凸槽紧密相互完全吻合，限定第一固定孔环形凹槽只能从一个方向移动，所述传动轴环形限定凸环使第二固定孔环形凹槽与传动轴环形凸槽紧密相互完全吻合，限定第二固定孔凹槽只能从一个方向移动。
进一步的，所述第一限位件包括驱动轴固定螺栓，所述驱动轴固定螺栓的螺杆设有外螺纹，所述驱动轴固定螺栓的螺帽面积大于第一固定孔的面积，所述驱动轴固定孔设有与驱动轴固定螺栓的螺杆外螺纹相适配的内螺纹，所述驱动轴固定螺栓的螺杆外螺纹与驱动轴固定孔的内螺纹连接固定，且限定驱动轴环形凸槽与第一固定孔环形凹槽之间不能移动；所述第二限位件包括传动轴固定螺栓，所述传动轴固定螺栓的螺帽面积大于第二固定孔的面积，所述传动轴固定螺栓的螺杆设有外螺纹，所述传动轴固定孔设有与传动轴固定螺栓的螺杆外螺纹相适配的内螺纹，所述传动轴固定螺栓的螺杆外螺纹与传动轴固定孔的内螺纹连接固定，且限定传动轴环形凸槽与第二固定孔环形凹槽之间不能移动。
进一步的，所述驱动轴固定孔的深度大于或等于驱动轴固定螺栓的螺杆长度，所述传动轴固定孔的深度大于或等于传动轴固定螺栓的螺杆长度。
进一步的，所述驱动轴环形凸槽与所述驱动轴环形传动凸环连接，所述传动轴环形凸槽与所述传动轴环形传动凸环连接。
进一步的，所述驱动轴环形凸槽的形状和第一固定孔凹槽的形状为梯形，所述传动轴环形凸槽的形状和第二固定孔凹槽的形状为梯形。
进一步的，所述传动轴安装行程计数器，所述行程计数器记录驱动轴转动角度，换算为动触头移动距离，从而判断GIS刀闸的合闸状态和分闸状态。
进一步的，所述驱动轴转动角度设为θ，GIS刀闸合闸角度设为θ1，GIS刀闸分闸角度设为θ2，GIS刀闸合闸的角度阈值设为A，GIS刀闸分闸的角度阈值设为A，GIS刀闸合闸的角度为θ1-A<θ1<θ1+A,GIS刀闸分闸的角度为θ2-A<θ2<θ2+A。
进一步的，GIS刀闸的运行状态分为4个运行状态，分别为：刀闸合闸状态、刀闸分闸状态，刀闸合闸异常状态、刀闸分闸异常状态。
本发明的有益效果：由于驱动轴或传动轴和拐臂的连接方式是通过凹槽和凸槽之间相互吻合连接固定的，凹槽和凸槽的紧密接触使接触面积大大增大，驱动轴或传动轴和拐臂之间能承受力转矩负载能力提高，防止因局部应力过大使驱动轴或传动轴和拐臂之间造成磨损松动或产生破裂损坏，从而有效防止驱动轴和拐臂之间连接固定松动，通过在驱动轴上安装行程计数器，记录驱动轴转动角度，换算为刀闸动触头移动距离，从而确定刀闸动触头合闸和分闸状态。
附图说明
图1为本发明的拐臂结构示意图；
图2为本发明的GIS刀闸传动装置结构示意图；
图3为本发明的GIS刀闸传动装置结构示意图。
附图标记如下：
1-拐臂、2-第一固定孔、3-第二固定孔、4-第一固定孔环形凹槽、5-第二固定孔环形凹槽、6-驱动轴、7-驱动轴环形凸槽、8-驱动轴固定孔、9-驱动轴固定螺栓、10-驱动轴固定螺杆、11-驱动轴固定螺栓、12-传动轴、13-传动轴环形凸槽、14-传动轴固定孔、15-传动轴固定螺栓、16-传动轴螺杆、17-传动轴螺帽、18-传动轴环形限定凸环、19-驱动轴环形限定凸环。
具体实施方式
下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。
如图1所示，本发明一种GIS刀闸传动装置的拐臂，具有两个固定孔，第一固定孔2为驱动轴6一端和拐臂1一端的连接方式，第一固定孔2有若干第一固定孔环形凹槽4，第二固定孔3为拐臂1另一端和传动轴12一端的连接方式，第二固定孔3有若干第二固定孔环形凹槽5。
如图2所示，本发明一种GIS刀闸传动装置的示意图，驱动轴6一端和拐臂1一端通过第一固定孔2紧密连接固定，第一固定孔环形凹槽4与驱动轴环形凸槽7紧密吻合，第一固定孔环形凹槽4的长度大于或等于驱动轴环形凸槽7的长度；驱动轴环形限定凸环19使驱动轴环形凸槽7与第一固定孔环形凹槽4完全吻合后，限定第一固定孔环形凹槽4只能从一个方向移动；驱动轴固定螺栓9与驱动轴6一端紧密连接固定，驱动轴固定孔8的深度大于或等于驱动轴固定螺杆10的长度，驱动轴固定孔8的内螺纹与驱动轴固定螺杆10的外螺纹相互吻合达到紧密固定，驱动轴固定螺帽11的面积大于第一固定孔2的面积，驱动轴固定螺帽11的表面与拐臂1的表面紧密接触，使驱动轴环形凸槽7与第一固定孔环形凹槽4之间不能移动，从而使驱动轴6和拐臂1达到二次固定的作用。
如图3所示，本发明一种GIS刀闸传动装置的示意图，传动轴12一端和拐臂1另一端通过第二固定孔3紧密连接固定，第二固定孔环形凹槽5与传动轴环形凸槽13紧密吻合，第二固定孔环形凹槽5的长度大于或等于传动轴环形凸槽13的长度；传动轴环形限定凸环18使传动轴环形凸槽13与第二固定孔环形凹槽5完全吻合后，限定第二固定孔环形凹槽5只能从一个方向移动；传动轴固定螺栓15与传动轴12一端紧密连接固定，传动轴固定孔14的深度大于或等于传动轴固定螺杆16的长度，传动轴固定孔14的内螺纹与传动轴固定螺杆16的外螺纹相互吻合达到紧密固定，传动轴固定螺帽17的面积大于第二固定孔3的面积，传动轴固定螺帽17的表面与拐臂1的表面紧密接触，使传动轴环形凸槽13与第二固定孔环形凹槽5之间不能移动，从而使传动轴12和拐臂1达到二次固定的作用。
动力机构驱动驱动轴6，驱动轴6转动带动拐臂1运动。拐臂1具有第一固定孔2和第二固定孔3，第一固定孔2用于驱动轴6与拐臂1之间固定连接，第二固定孔3用于传动轴12与拐臂1之间固定连接。由于第一固定孔2设有若干第一固定孔环形凹槽4，驱动轴6一端设有驱动轴环形凸槽7，第一固定孔环形凹槽4的槽数和驱动轴环形凸槽7的槽数可以根据实际应用情况选择，第一固定孔环形凹槽4的槽数与驱动轴环形凸槽7的槽数一样，由于驱动轴6与拐臂1的连接方式是通过凹槽和凸槽之间相互吻合连接固定的，凹槽和凸槽的紧密接触使接触面积大大增大，从而使驱动轴6和拐臂1之间能承受力转矩负载能力提高，有效防止因局部应力过大使驱动轴6和拐臂1之间造成磨损松动或产生破裂损坏。驱动轴环形凸槽7与驱动轴环形传动凸环19连接，驱动轴环形限定凸环19使驱动轴环形凸槽7与第一固定孔环形凹槽4完全吻合后，由于驱动轴环形限定凸环19的直径大于驱动轴6的直径，限定第一固定孔环形凹槽4只能从远离驱动轴环形限定凸环19的另一个方向移动。驱动轴固定孔8的内螺纹与驱动轴固定螺杆10的外螺纹相互吻合达到紧密连接固定，驱动轴固定孔8的深度大于或等于驱动轴固定螺杆10的长度，使驱动轴固定螺栓9与驱动轴6之间的连接固定更加稳固，减少材质的膨胀因素而引起的松动影响，驱动轴固定螺帽11面积大于第一固定孔2的面积，驱动轴固定螺帽11表面与拐臂1的表面紧密接触，使驱动轴环形凸槽7与第一固定孔环形凹槽4之间不能移动，有效防止驱动轴6和拐臂1之间连接固定松动。
拐臂1带动传动轴12，从而传动轴12带动动触头动作，实现刀闸合闸或分闸。由于第二固定孔3设有若干第二固定孔环形凹槽5，传动轴12一端设有传动轴环形凸槽13，第二固定孔环形凹槽5的槽数和传动轴环形凸槽13的槽数可以根据实际应用情况选择，第二固定孔环形凹槽5的槽数和传动轴环形凸槽13的槽数一样，由于传动轴12与拐臂1的连接方式是通过凹槽和凸槽之间相互吻合连接固定的，凹槽和凸槽的紧密接触使接触面积大大增大，从而使传动轴12和拐臂1之间能承受力转矩负载能力提高，有效防止因局部应力过大使传动轴12和拐臂之间的造成磨损松动或产生破裂损坏。传动轴环形凸槽13与传动轴环形传动凸环18连接，传动轴环形限定凸环18使传动轴环形凸槽13与第二固定孔环形凹槽5完全吻合后，由于传动轴环形限定凸环18的直径大于传动轴12的直径，限定第二固定孔环形凹槽5只能从远离传动轴环形限定凸环18的另一个方向移动。传动轴固定孔14的内螺纹与传动轴固定螺杆16的外螺纹相互吻合达到紧密连接固定，传动轴固定孔14的深度大于或等于传动轴固定螺杆16的长度，使传动轴固定螺栓15与传动轴12之间的连接固定更加稳固，减少材质的膨胀因素而引起的松动影响，传动轴固定螺帽17面积大于第二固定孔3的面积，传动轴固定螺帽17的表面与拐臂1的表面紧密接触，使传动轴环形凸槽13与第二固定孔环形凹槽5之间不能移动，有效防止传动轴12与拐臂1之间连接固定松动。
驱动轴6安装行程计数器，行程计数器记录驱动轴6转动角度，换算为动触头移动距离，动触头移动距离的计算公式如下：
L＝NDb+1/2Dbcosθ0-1/2Dbcos(θ0+θ)；
其中，L：动触头移动距离；Db：第一固定孔2基圆直径；N：驱动轴6转动圈数；θ0：GIS刀闸初始角度；θ：驱动轴6转动角度。
将GIS刀闸合闸角度设为θ1，GIS刀闸分闸角度设为θ2，GIS刀闸合闸的角度阈值设为A，GIS刀闸分闸的角度阈值设为A，GIS刀闸合闸的角度为θ1-A<θ1<θ1+A,GIS刀闸分闸的角度为θ2-A<θ2<θ2+A。
本发明将GIS刀闸的运行状态分为4个运行状态，分别为：刀闸合闸状态、刀闸分闸状态，刀闸合闸异常状态、刀闸分闸异常状态。
当GIS刀闸处于刀闸合闸状态时，电机机构或者人力机构驱动驱动轴6转动，驱动轴6转动的圈数为N，即驱动轴6转动角度为θ(θ＝N*360°)，当转动角度为θ2-A<θ<θ2+A时，动触头移动距离为L，即动触头与静触头分开，GIS刀闸从刀闸合闸状态变为刀闸分闸状态。
当GIS刀闸处于刀闸分闸状态时，电机机构或者人力机构驱动驱动轴6转动，驱动轴6转动的圈数为N，即驱动轴6转动角度为θ(θ＝N*360°)，当转动角度为θ1-A<θ<θ1+A时，动触头移动距离为L，即动触头与静触头接触，GIS刀闸从刀闸分闸闸状态变为刀闸合闸状态。
当GIS刀闸处于刀闸合闸状态时，电机机构或者人力机构驱动驱动轴6转动，驱动轴6转动的圈数为N，即驱动轴6转动角度为θ(θ＝N*360°)，当转动角度为θ<θ2-A或θ>θ2+A时，动触头移动距离为L，即动触头远离静触头，GIS刀闸从刀闸合闸状态变为刀闸分闸异常状态。
当GIS刀闸处于刀闸分闸状态时，电机机构或者人力机构驱动驱动轴6转动，驱动轴6转动的圈数为N，即驱动轴6转动角度为θ(θ＝N*360°)，当转动角度为θ<θ1-A或θ>θ1+A时，动触头移动距离为L，即动触头未与静触头接触或动触头对静触头进行挤压造成损坏，GIS刀闸从刀闸分闸状态变为刀闸合闸异常状态。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”和“第二”仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
以上仅为说明本发明的实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，不经过创造性劳动所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种GIS刀闸传动装置，其特征在于：包括驱动轴、传动轴、拐臂和限位件；所述驱动轴与拐臂连接的一端设有驱动轴环形凸槽，所述拐臂设有与驱动轴环形凸槽相适配的第一固定孔环形凹槽，所述驱动轴环形凸槽插入所述第一固定孔环形凹槽，以使所述驱动轴连接拐臂，且带动拐臂移动；所述传动轴与拐臂连接的一端设有传动轴环形凸槽，所述拐臂设有与传动轴环形凸槽相适配的第二固定孔环形凹槽，所述传动轴环形凸槽插入所述第二固定孔环形凹槽，以使所述拐臂连接传动轴，且带动传动轴移动；所述限位件包括第一限位件和第二限位件；所述驱动轴与第一限位件连接的一端设有驱动轴固定孔，所述传动轴与第二限位件连接的一端设有传动轴固定孔，所述驱动轴固定孔用于固定驱动轴和拐臂，所述传动轴固定孔用于固定传动轴和拐臂；所述驱动轴设有与驱动轴环形凸槽连接的驱动轴环形限定凸环，所述传动轴设有与传动轴环形凸槽连接的传动轴环形传动凸环；
所述驱动轴安装行程计数器，所述行程计数器记录驱动轴转动角度，换算为动触头移动距离，所述动触头移动距离的计算公式如下：
L＝NDb+1/2Dbcosθ0-1/2Dbcos(θ0+θ)；
其中，L：动触头移动距离；Db：第一固定孔基圆直径；N：驱动轴转动圈数；θ0：GIS刀闸初始角度；θ：驱动轴转动角度；
所述GIS刀闸合闸角度设为θ1，所述GIS刀闸分闸角度设为θ2，所述GIS刀闸合闸的角度阈值设为A，所述GIS刀闸分闸的角度阈值设为A，所述GIS刀闸合闸的角度为θ1-A<θ1<θ1+A,所述GIS刀闸分闸的角度为θ2-A<θ2<θ2+A。
2.根据权利要求1所述的GIS刀闸传动装置，其特征在于，所述驱动轴环形限定凸环使第一固定孔环形凹槽与驱动轴环形凸槽紧密相互完全吻合，限定第一固定孔环形凹槽只能从一个方向移动，所述传动轴环形限定凸环使第二固定孔环形凹槽与传动轴环形凸槽紧密相互完全吻合，限定第二固定孔凹槽只能从一个方向移动。
3.根据权利要求1所述的GIS刀闸传动装置，其特征在于，所述第一限位件包括驱动轴固定螺栓，驱动轴固定螺栓的螺帽面积大于第一固定孔的面积，所述驱动轴固定螺栓的螺杆设有外螺纹，所述驱动轴固定孔设有与驱动轴固定螺栓的螺杆外螺纹相适配的内螺纹，所述驱动轴固定螺栓的螺杆外螺纹与驱动轴固定孔的内螺纹连接固定，且限定驱动轴环形凸槽与第一固定孔环形凹槽之间不能移动；所述第二限位件包括传动轴固定螺栓，所述传动轴固定螺栓的螺帽面积大于第二固定孔的面积，所述传动轴固定螺栓的螺杆设有外螺纹，所述传动轴固定孔设有与传动轴固定螺栓的螺杆外螺纹相适配的内螺纹，所述传动轴固定螺栓的螺杆外螺纹与传动轴固定孔的内螺纹连接固定，且限定传动轴环形凸槽与第二固定孔环形凹槽之间不能移动。
4.根据权利要求3所述的GIS刀闸传动装置，其特征在于，所述驱动轴固定孔的深度大于或等于驱动轴固定螺栓的螺杆长度，所述传动轴固定孔的深度大于或等于传动轴固定螺栓的螺杆长度。
5.根据权利要求1所述的GIS刀闸传动装置，其特征在于，所述驱动轴环形凸槽的形状和第一固定孔凹槽的形状为梯形，所述传动轴环形凸槽的形状和第二固定孔凹槽的形状为梯形。
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