CN113272926B - 弹簧单元和分流器开关 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及弹簧单元,包括具有弹簧方向且位于第一弹簧支撑件(2)与第二弹簧支撑件(3)之间的机械弹簧装置(1),第一弹簧支撑件(2)和第二弹簧支撑件(3)能够在弹簧方向上相对彼此运动。弹簧单元还包括朝向第一弹簧支撑件(2)的后侧(22)的第一致动构件(4)和朝向第二弹簧支撑件(3)的后侧(32)的第二致动构件(5),第一致动构件(4)和第二致动构件(5)能够相对于彼此并且相对于第一弹簧支撑件(2)和第二弹簧支撑件(3)在弹簧方向上运动。根据本发明,第一致动构件(4)被布置为能够向第一弹簧支撑件(2)施加推力,并且包括被布置为能够向第二弹簧支撑件(3)施加拉力的第一牵引装置(6),并且第二致动构件(5)被相应地布置。因此,第一致动构件(4)和第二致动构件(5)朝向彼此的相对运动以及第一致动构件(4)和第二致动构件(5)远离彼此的相对运动导致弹簧装置(1)的压缩。
Description
技术领域
本发明涉及一种弹簧单元,包括具有弹簧方向且位于第一弹簧支撑件和第二弹簧支撑件之间的机械弹簧装置,第一弹簧支撑件具有邻接弹簧装置的第一端部的前侧和与前侧相对的后侧,第二弹簧支撑件具有邻接弹簧装置的第二端部的前侧和与前侧相对的后侧,第一弹簧支撑件和第二弹簧支撑件能够在弹簧方向上相对运动,弹簧单元还包括朝向第一弹簧支撑件的后侧的第一致动构件和朝向第二弹簧支撑件的后侧的第二致动构件,第一致动构件和第二致动构件能够相对于彼此并且相对于第一弹簧支撑件和第二弹簧支撑件架在弹簧方向上运动。
本发明还涉及一种分流器开关、抽头换接开关和变压器。
背景技术
所述类型的弹簧单元通常用在变压器中的抽头换接开关的分流器开关中。例如,在US 3811022、US 6841744和WO 2012171773中公开了此类弹簧单元的代表性示例。
本发明的弹簧单元主要用于驱动抽头换接开关中的分流器开关。抽头换接开关与变压器一起工作,以改变变压器的变换率。在带有抽头换接开关的变压器中,变压器的一个绕组具有固定数量的匝数与电路相连。另一个绕组具有一个固定的连接点,而另一个连接点可以从多个点中选择以获得所需的电压。可选择的点可以沿着绕组的一部分顺序排列。
当连接到变压器的负载发生变化时或由于其他影响,可能需要改变连接点。改变抽头点的需要通常是响应于感测到的参数自动触发的。抽头改变包括多个操作,这些操作包括打开和闭合分流器开关中的开关以及将选择器臂运动到新的连接点。这些操作必须按一定的顺序和时间关系进行。
开关的打开和闭合将快速进行,因此通常通过弹簧加载的蓄能器进行,并且可以包括机械弹簧单元。当打开或闭合时,弹簧单元迅速释放其能量以提供驱动,并达到中性状态。然后,重新加载弹簧单元,以便为随后的驱动做好准备。
期望使抽头换接开关的体积最小化。抽头换接开关的体积在很大程度上取决于其分流器开关的体积。通过保持分流器开关在一个小的物理体积,能够制作紧凑的抽头换接开关的条件会变得更好。分流器开关的物理体积取决于用于驱动开关的弹簧单元的大小。
在分流器开关的顺序操作中,定义各操作的相应轴线的致动构件将交替地快速朝向彼此或远离彼此运动。远离彼此的运动在弹簧从被压缩时的加载阶段膨胀到推动一个致动构件的中性释放阶段时实现。
当驱动单元朝向彼此运动时,弹簧从膨胀时的加载阶段收缩至推动一个致动单元的中性释放阶段。
如上所述,每次开关操作之后,都会对弹簧进行充能,在第一种情况下这意味着弹簧从其中性阶段压缩,在第二种情况下这意味着弹簧从其中性阶段膨胀。
通过上述操作(这是分流器开关中的传统弹簧单元的典型操作),弹簧单元的体积将由弹簧处于相对于中性阶段的膨胀阶段时容纳弹簧所需的空间来确定。这会导致弹簧单元有点庞大,这在试图实现体积尽可能小的抽头换接开关器时会出现问题。
发明内容
本发明的目的是解决上述问题,并且更精确地说是获得比通常用在分流器开关中的弹簧单元尺寸更小的弹簧单元。
这个目的的实现在于,权利要求1的前序部分中规定的类型的弹簧单元包括该权利要求的特征部分中规定的具体特征。因此,弹簧单元是这样的弹簧单元,其中:第一致动构件被布置为能够向第一弹簧支撑件施加推力,并且包括被布置为能够向第二弹簧支撑件施加拉力的第一牵引装置,第二致动构件被布置为能够向第二弹簧支撑件施加推力,并且包括被布置为能够向第一弹簧支撑件施加拉力的第二牵引装置,使得第一致动构件和第二致动构件朝向彼此的相对运动导致弹簧装置的压缩,并且第一致动构件和第二致动构件的远离彼此的相对运动导致弹簧装置的压缩。
由于驱动构件在朝向彼此运动时和远离彼此运动时的运动都是通过压缩的弹簧的膨胀实现的,所以弹簧从来不必处于膨胀的阶段。这减少了弹簧单元的空间需求,从而使得获得体积更小的抽头换接开关成为可能。
根据弹簧单元的优选实施例,至少第一牵引装置包括沿弹簧方向延伸且具有被布置为与第二弹簧支撑件配合的承载装置的至少一个杆。
这是用于向第二弹簧支撑件施加拉力的机械方便的解决方案。它产生了简单且可靠的功能。
根据另一优选实施例,至少一个杆延伸穿过第二弹簧支撑件中的相应的通孔。
通过布置杆使其穿过远的弹簧支撑件,将特别容易获得拉力。优选地但不是必须的,杆具有圆形横截面。优选地但不是必须的,孔的横截面对应于杆的横截面。
根据另一优选实施例,每个杆设置有径向地延伸到相关通孔外部的径向延伸部,该延伸部形成承载装置。
由于径向延伸部达到孔外部,它将以一种简单的方式执行任务,作为能够在牵引运动期间作用于弹簧支撑件的承载装置。术语“径向”并不一定意味着杆是圆形的,而仅仅意味着在垂直于杆的纵向的平面上延伸。
根据另一优选实施例,至少一个杆具有周向槽,该周向槽容纳建立延伸部的环形部件。
这提供了弹簧单元的简单的组装。可以将杆无障碍地推过孔中,然后可以将环形部件卡入槽中。优选地,环形部件具有狭缝以允许其容易地卡入槽中。
根据另一优选实施例,至少一个杆延伸穿过第一弹簧支撑件中的相应的通孔。
这进一步有助于弹簧单元的简单的构造。此外,该通孔优选地具有与杆的形状相对应的形状。优选地,孔尺寸是这样的,即它与杆相适应,具有足够的间隙以避免过多的摩擦,但足够紧以提供导向和稳定性。
根据另一优选实施例,第二牵引装置也包括沿弹簧方向延伸且具有被布置为与第一弹簧支撑件配合的承载装置的至少一个杆。
这种对称的设计进一步有助于简单、可靠和紧凑的单元。
根据另一优选实施例,第二牵引装置包括与根据上述优选实施例的第一牵引装置的特征相对应的特征。
根据另一优选实施例,每个牵引装置的杆的数量是两个。
通过两个杆形成牵引装置,与每个牵引装置仅使用一个杆相比,将有可能获得有利的力平衡。两个以上的杆使结构变得不必要的复杂。优选地将两个杆置于弹簧装置的相对侧,以优化力的平衡。
根据另一优选实施例,四个杆的轴线位于矩形的相应的角,并且第一牵引装置和第二牵引装置的杆分别斜对地位于矩形中。
因此,两个牵引装置的完整受力模式将以不平衡的力进行优化,并且结构将是对称的。这进一步有助于简化和可靠性。
根据另一优选实施例,弹簧装置包括一个单螺旋弹簧。
尽管当弹簧装置包括多个弹簧和/或各种配置的弹簧时,本发明的一般概念也适用,但是使用单个螺旋弹簧有助于获得紧凑且简单的弹簧单元。
根据另一优选实施例,弹簧单元适于驱动分流器开关的触点。
本发明的弹簧单元的优点在分流器开关的应用中特别重要。
本发明还涉及至少包括根据本发明的弹簧单元的分流器开关,特别是包括本发明的优选实施例之一的分流器开关。此外,本发明涉及包括本发明的分流器开关的抽头换接开关和包括本发明的抽头换接开关的变压器。
本发明的分流器开关、抽头换接开关、和变压器分别具有与本发明的弹簧单元及其优选实施例相似的优点,并且已经在上面描述了这些优点。
本发明的上述优选实施例在从属权利要求中阐述。进一步的优选实施例可以由所描述的优选实施例中的特征的任何可能的组合以及这些特征与下面的示例的描述中提到的特征的任何可能的组合构成。
附图说明
图1是本发明的弹簧单元适合的类型的抽头换接开关的示意图。
图2是处于中性阶段的根据本发明的弹簧单元的透视图。
图3是图2中的弹簧单元的分割视图。
图4是处于中性阶段的图2中的弹簧单元的示意性侧视图。
图5是处于压缩阶段的图2中的弹簧单元的示意性侧视图,其中通过推动实现压缩。
图6是处于压缩阶段的图2中的弹簧单元的示意性侧视图,其中通过拉动实现压缩。
具体实施方式
为了说明本发明的上下文,图1示意性地示出了本发明的弹簧单元适合的类型的抽头换接开关100。抽头换接开关100连接到变压器的调节绕组105并且具有一组不同的抽头110。图1的抽头换接开关是分流器开关类型的,并且包括分流器开关115和抽头选择器120。
图1的抽头选择器120包括两个集电器125、形成两个可运动触点130的两个选择器臂,并且还包括一组固定触点135,其中,每个固定触点135被布置为连接到调节绕组的抽头110之一。图示的抽头换接开关具有15个不同的固定触点135,并且调节绕组具有15个抽头。图1的抽头换接开关在机械上是线性的,即集电器125被实施为线性杆,并且固定触点被以线性方式实施。两个集电器125一起形成集电器部件。
分流器开关115包括主触点140和过渡触点145的两个串联连接,过渡电阻器150与过渡触点145并联连接。触点通常是真空断续器。每个串联连接器的一端连接到两个集电器125中相应的一个,另一端连接到抽头换接开关100的外部触点155。
可运动触点130的一端与相应的一个集电器125电接触。选择器臂130可以沿着其连接到的集电器125运动,以便到达可运动触点130的另一端与固定触点之一电接触的不同位置。可运动触点130例如可以是滑动触点,其被布置为沿着集电器125和不同的固定触点135滑动。可运动触点130的驱动被布置为,如果可运动触点130之一与连接到第一抽头的固定触点135接触,则另一可运动触点130与连接到与第一抽头110相邻的抽头110的固定触点135接触。
通过以常规方式切换主触点140和过渡触点145,可运动触点130中的一个或另一个将与外部触点155电接触,从而提供通过抽头换接开关100的电气路径。类似地,两个集电器125将轮流作为抽头换接开关100的电气路径的一部分。通过抽头换接开关100的电气路径一端在外部触点155处结束,另一端在当前连接的固定触点135处结束。EP0116748中描述了分流器开关的示例。分流器开关115只是一个示例,可以使用任何合适类型的分流器开关。
如上所述,调节绕组105具有一组抽头110,抽头110被图示为经由电缆160连接到抽头换接开关100的固定触点1355。调节绕组105的另一端设置有外部触点165。取决于哪个抽头110当前连接到固定触点135,外部触点155和165之间的电气路径将包括不同数量的调节绕组匝。
当需要从一个抽头切换到另一个抽头时,触点140和触点145的真空断续器以及另一个集电器上的真空断续器将分别按一定顺序闭合和打开。这使得具有可运动触点130的选择器臂运动以与相邻的一个固定触点135接触。分流器开关115中的真空断续器的闭合和打开以及抽头选择器170中的可运动触点的运动必须在彼此的特定时间关系中进行。真空灭弧室的启动需要快速而强大的驱动力,这通常是由蓄能器获得的,该蓄能器具有可以充能和快速放能的弹簧。
本发明的弹簧单元具有提供此类蓄能器的功能,以实现分流器开关中的断续器的驱动。
图2和图3分别在透视图和透视分割图中示出了本发明的弹簧单元的示例。弹簧单元具有螺旋压缩弹簧1。弹簧1的第一端部11邻接图中左侧的第一弹簧支撑件2的前侧21。弹簧1的第二端部12相应地邻接第二弹簧支撑件3的前侧31。
第一致动构件4位于第一弹簧支撑件2的轴向外侧,并限定了分流器开关的第一致动轴线A1。类似地,第二致动构件5位于第二弹簧支撑件3的轴向外侧,并限定了分流器开关的第二致动轴线A2。
第一致动构件4具有刚性连接到致动构件4并平行于弹簧1的轴线延伸的两个杆61、62。每个杆61、62分别穿过第一(相邻的)弹簧支撑件2中的孔25、26和第二(远的)弹簧支撑件3中的孔33、34。
如图3所示,每个杆61、62在临近它们的端部设置有周向槽611、621。在每个槽中,分别通过卡入槽611、621来安装淤环612、622。每个环612、622径向延伸到相关槽外部,并且具有比孔25、26、33、34更大的外径。
通孔25、26、33、34的直径与杆61、62的直径相对应,以便具有足够间隙的杆61、62可以轴向运动穿过孔25、26、33、34。每个环612、622径向延伸到相应的孔25、26、33、34外部。
两个杆61、62及它们的环612、622构成牵引装置,当第一致动构件(图的左侧)向左运动时,通过该牵引装置可以向左拉动第二弹簧支撑件3(图的右侧)。因此,当环612、622邻接第二弹簧支撑件3的后侧32时,它们充当承载件。
第二致动构件5(图的右侧)相应地具有两个杆71、72,其具有与上述杆61、62相同的槽、环、和功能,但作用方向相反。
图4示出了当弹簧1既不压缩也不膨胀而处于中性阶段时的弹簧单元。图5和图6显示了通过两种不同的操作模式加载的弹簧单元(在这两种情况下都是通过压缩)。
图5示出当两个致动轴线A1、A2朝向彼此运动时弹簧的压缩,通常情况下,一个致动轴线朝向另一个静止的致动轴运动。当轴线A2从图3中的中性位置向左运动且轴线A1静止时,与轴线A2相关的第二致动构件5推到第二弹簧支撑件3的后侧32上。第二弹簧支撑件的前侧31邻接弹簧1的第二端部12,从而将弹簧的第二端部12向左运动。弹簧1的第一端部11邻接第一弹簧支撑件2的前侧21,并且由于第一弹簧支撑件2及其后侧22接触静止的第一致动构件4,弹簧1变得被压缩,直到弹簧达到图5所示的状态为止。
在这个压缩运动期间,延伸穿过第二弹簧支撑件3中的相关孔的杆71和杆72将向左运动,从而穿过第一弹簧支撑件2中的相关的孔24、孔23,并伸出第一弹簧支撑件2的左侧,直到其到达图5中的位置。杆71和杆72横向位于第一致动构件4外部(如图3的左端所示),因此自由通过第一致动构件4。当第二致动构件5和第二弹簧支撑件3一起向左运动时,第一致动构件4的固定的杆61、杆62将以相应的方式穿过第二弹簧支撑件3中的孔,并在第二致动构件5外部横向地穿过孔,以达到图5中的位置。弹簧单元现在已加载并准备好进行下一次切换操作。这种压缩模式主要与传统技术相对应。
图6示出了当两个致动轴线A1、A2远离彼此运动时弹簧的压缩,其中,第一轴线A1静止,第二轴线A2从图4中的位置向右运动。因此,杆71和杆72通过第二弹簧支撑件3中的相关的孔向右运动,并且在该位置上向右运动锁定。当杆71、杆72向右运动时,它们各自的环712、环722作用于第一弹簧支撑件2的后侧22,使第一弹簧支撑件向右拉动。第二弹簧支撑件3被附接到固定的第一致动构件4上的杆61、杆62上的环612、环622阻止向右运动。因此,弹簧1在两个弹簧支撑件2、3之间变为压缩,直到弹簧达到图6的位置为止。
根据传统技术,弹簧在致动轴远离彼此运动时通过膨胀加载,这要求轴向空间更大,并使弹簧单元更大。
Claims (18)
1.一种弹簧单元,包括具有弹簧方向并且位于第一弹簧支撑件(2)与第二弹簧支撑件(3)之间的机械弹簧装置(1),所述第一弹簧支撑件(2)具有邻接所述弹簧装置(1)的第一端部(11)的前侧(21)和与前侧相对的后侧(22),所述第二弹簧支撑件(3)具有邻接所述弹簧装置(1)的第二端部(12)的前侧(31)和与前侧相对的后侧(32),第一弹簧支撑件(2)和第二弹簧支撑件(3)能够在所述弹簧方向上相对于彼此运动,所述弹簧单元还包括朝向所述第一弹簧支撑件(2)的后侧(22)的第一致动构件(4)和朝向所述第二弹簧支撑件(3)的后侧(32)的第二致动构件(5),第一致动构件(4)和第二致动构件(5)能够相对于彼此并且相对于所述第一弹簧支撑件(2)和第二弹簧支撑件(3)在所述弹簧方向上运动,其特征在于,所述第一致动构件(4)被布置成能够向所述第一弹簧支撑件(2)施加推力,并且包括被布置成能够向所述第二弹簧支撑件(3)施加拉力的第一牵引装置(6),并且所述第二致动构件(5)被布置成能够向所述第二弹簧支撑件(3)施加推力,并且包括被布置成能够向所述第一弹簧支撑件(2)施加拉力的第二牵引装置(7),使得所述第一致动构件(4)和第二致动构件(5)朝向彼此的相对运动导致所述弹簧装置(1)的压缩,并且所述第一致动构件(4)和第二致动构件(5)远离彼此的相对运动导致所述弹簧装置(1)的压缩。
2.根据权利要求1所述的弹簧单元,其中,至少所述第一牵引装置(6)包括沿所述弹簧方向延伸并且具有被布置成与所述第二弹簧支撑件(3)配合的第一承载装置(612、622)的至少一个第一杆(61、62)。
3.根据权利要求2所述的弹簧单元,其中,所述至少一个第一杆(61、62)穿过所述第二弹簧支撑件(3)中的相应的第一通孔(33、34)。
4.根据权利要求3所述的弹簧单元,其中,每个第一杆(61、62)都设置有径向地延伸到所述第二弹簧支撑件中的所述第一通孔(33、34)外部的第一径向延伸部,第一径向延伸部形成所述第一承载装置(612、622)。
5.根据权利要求4所述的弹簧单元,其中,所述至少一个第一杆(61、62)设置有第一周向槽(611、621),所述第一周向槽容纳第一环形部件,并且其中,所述第一环形部件建立所述第一径向延伸部。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的弹簧单元,其中,所述至少一个第一杆(61、62)延伸穿过所述第一弹簧支撑件(2)中的相应的通孔(25、26)。
7.根据权利要求2所述的弹簧单元,其中,所述第二牵引装置(7)也包括沿所述弹簧方向延伸并且具有被布置成与所述第一弹簧支撑件(2)配合的第二承载装置(721、722)的至少一个第二杆(71、72)。
8.根据权利要求7所述的弹簧单元,其中,所述至少一个第二杆(71、72)穿过所述第一弹簧支撑件(2)中的相应的第二通孔(23、24)。
9.根据权利要求8所述的弹簧单元,其中,每个第二杆(71、72)都设置有径向地延伸到所述第一弹簧支撑件中的所述第二通孔(23、24)外部的第二径向延伸部,第二径向延伸部形成所述第二承载装置(712、722)。
10.根据权利要求9所述的弹簧单元,其中,所述至少一个第二杆(71、72)设置有第二周向槽,所述第二周向槽容纳第二环形部件,并且其中,所述第二环形部件建立所述第二径向延伸部。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的弹簧单元,其中,所述至少一个第二杆(71、72)延伸穿过所述第二弹簧支撑件(3)中的相应的通孔。
12.根据权利要求7所述的弹簧单元,其中,所述第一牵引装置(6)的第一杆(61、62)的数量是两个,并且所述第二牵引装置(7)的第二杆(71、72)的数量是两个。
13.根据权利要求12所述的弹簧单元,其中,四个杆(61、62、71、72)的轴线位于矩形的相应的角,并且其中,所述第一牵引装置(6)的第一杆(61、62)斜对地位于所述矩形中,并且所述第二牵引装置的第二杆(71、72)斜对地位于所述矩形中。
14.根据权利要求1至5中任一项所述的弹簧单元,其中,所述弹簧装置(1)包括一个单螺旋弹簧。
15.根据权利要求1至5中任一项所述的弹簧单元,其中,所述弹簧单元适于驱动分流器开关(115)的触点(140、145)。
16.一种分流器开关(115),包括至少一个根据权利要求15所述的弹簧单元。
17.一种抽头换接开关(100),包括根据权利要求16所述的分流器开关。
18.一种变压器,包括根据权利要求17所述的抽头换接开关(100)。
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