CN116864328A - 一种防空合式高压开关操作机构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种防空合式高压开关操作机构，解决了现有的高压开关操作机构由于机械防跳装置不稳定，可靠性差，容易造成操作机构合闸挚子空合的问题。技术方案是：包括储能装置、三连杆装置、合闸挚子锁扣装置、分闸挚子锁扣装置、油缓冲装置及机械防跳装置，棘轮轴伸出支撑挡板的轴端部固定设置带有弧形前端面的转动拨块，在棘轮转动到靠近合闸储能锁定位置时转动拨块压接横向压杆拨动防跳连杆，且在棘轮转动到合闸储能锁定位置时转动拨块脱离防跳连杆的横向压杆。其能够使机械防跳装置稳定脱离合闸挚子锁扣装置，性能可靠，有效的避免操作机构空合，增加了高压开关操作机构的可靠性，极大的减少合闸故障，延长设备使用寿命。

Description

一种防空合式高压开关操作机构
技术领域
本发明涉及断路器联锁机构技术领域，特别是一种防空合式高压开关操作机构，适用于高压组合电器的断路器，作为高压开关操作装置。
背景技术
随着电网的不断发展，全封闭式高压组合电器(GIS)在电网中使用越来越广泛，为了满足用户对GIS的可靠性高、体积小、质量轻及免维护等方面的要求，实现了三相共箱，小型化和智能化的发展目标。高压断路器核心动力部分通常采用弹簧操作机构，由于设计和制造的难度所限，一直存在使用寿命不足，性能参数不稳定易产生故障的问题。
本申请人在专利公告号为CN104882305B的专利文献中提供了一种高压开关操作机构，其采用储能装置、三连杆装置、合闸挚子锁扣装置、分闸挚子锁扣装置、油缓冲装置及机械防跳装置装配成高压开关操作机构。其中，弹簧储能装置包括外部合闸弹簧、内部的分闸弹簧和棘轮组件，合闸弹簧和分闸弹簧之间设置有导向筒；在储能装置前部经连接板设置两支撑挡板，在两支撑挡板之间形成的腔室设置棘轮组件、三连杆装置、合闸挚子锁扣装置和分闸挚子锁扣装置，棘轮组件由左棘轮和右棘轮通过棘轮轴转动架设在两支撑挡板之间，两棘轮之间通过定位孔设置有凸轮，与凸轮对应的棘轮圆周面设置有棘轮限位凹槽，该棘轮限位凹槽用于锁定合闸挚子锁扣装置的滚轮，限位合闸储能锁定位置。在一支撑挡板外侧设置油缓冲装置和机械防跳装置，机械防跳装置用于防止合闸挚子锁扣装置在锁定合闸挚子储能状态时由于振动或故障等意外情况发生跳脱。其构造包括活动架设的防跳连杆，防跳连杆后部设置复位弹簧，防跳连杆前端铰接有防跳拐臂，防跳拐臂包括下部的拐臂连接段和前端的拐臂限位头，拐臂连接段通过转轴设置在对应挡板外侧。机械防跳装置工作过程为：在锁定合闸挚子储能状态时，利用复位弹簧牵拉防跳连杆带动防跳拐臂，使拐臂限位头抵接合闸挚子锁扣装置的半轴外部的防跳挚子，使合闸挚子锁扣装置的锁扣半轴无法转动，保障合闸挚子储能状态保持稳定；当需要合闸时，激发支撑挡板外部对应设置的电磁铁推杆装置，使其推动击打锁扣半轴外端的脱扣推柄，通过振动使防跳挚子脱离拐臂限位头的抵接，锁扣半轴顺电磁铁推杆方向转动，合闸挚子锁扣装置解锁，释放合闸挚子合闸。但是，在实际应用中，利用振动使机械防跳装置脱离防跳挚子时常失效，使前端拐臂限位头无法脱离防跳挚子，合闸挚子锁扣装置的锁扣半轴仍处于锁定状态无法转动，导致合闸挚子无法合闸，形成空合状态。而采用缩短防跳挚子的接触端长度的方式，又极易发生在锁定状态下防跳挚子由于外部振动经常脱离拐臂限位头限位，难以保持锁定状态发生自动跳脱，使机械防跳装置防跳失灵。因此，该高压开关操作机构稳定性差，容易造成空合，在反复空合状态下容易损坏装置，带来严重后果。
发明内容
本发明的目的是提供一种防空合式高压开关操作机构，解决了现有的高压开关操作机构由于机械防跳装置不稳定，可靠性差，容易造成操作机构合闸挚子空合的问题。其能够使机械防跳装置稳定脱离合闸挚子锁扣装置，性能可靠，避免操作机构空合。
本发明所采用的技术方案是：该防空合式高压开关操作机构，包括：由储能装置、三连杆装置、合闸挚子锁扣装置、分闸挚子锁扣装置、油缓冲装置及机械防跳装置装配成的操作机构本体；所述弹簧储能装置包括外部合闸弹簧、内部的分闸弹簧和棘轮组件，储能装置前部设置两支撑挡板，两支撑挡板之间形成的腔室设置所述棘轮组件、三连杆装置、合闸挚子锁扣装置和分闸挚子锁扣装置，棘轮组件的棘轮轴转动架设在两支撑挡板之间；合闸挚子锁扣装置包括爪形合闸挚子和带有限位槽的锁扣半轴，外侧端设置有防跳挚子和脱扣推柄；机械防跳装置包括活动架设的防跳连杆，防跳连杆后部设置复位弹簧，防跳连杆前端铰接通过转轴设置在对应挡板外侧的防跳拐臂；防跳拐臂带有下部的拐臂连接段和前端的用于抵接防跳挚子的拐臂限位头；支撑挡板外侧还设置有用于推击脱扣推柄的电磁铁推杆装置，技术要点是：所述棘轮轴伸出支撑挡板的轴端部固定设置有随棘轮同步转动的转动拨块，转动拨块带有用于压接拨动防跳连杆的横向压杆的弧形前端面，转动拨块与棘轮限位凹槽在棘轮转动的圆周方向形成有夹角，用于在棘轮转动到靠近合闸储能锁定位置时转动拨块压接横向压杆拨动防跳连杆，且在棘轮转动到合闸储能锁定位置时转动拨块脱离防跳连杆的横向压杆。
所述转动拨块的弧形前端面的末端与棘轮限位凹槽开口末端沿棘轮的周向夹角为a, 圆柱形横向压杆中心与合闸储能锁定位置的棘轮限位凹槽开口末端沿棘轮的周向夹角为b, 转动拨块的弧形前端面沿棘轮的周向夹角为c,夹角c＜a＜b。
所述夹角b的范围为70度至60度；夹角a的范围为55度至40度；夹角c的范围为35度至25度。
所述弹簧储能装置设置双套筒式导向筒的合闸弹簧和内部的分闸弹簧，双套筒式导向筒包括设置在合闸弹簧和分闸弹簧之间的外导向筒和设置在分闸弹簧内圈的内导向筒。
本发明具有的优点和积极效果是：由于该防空合式高压开关操作机构采用在棘轮轴伸出支撑挡板的轴端部固定设置转动拨块，转动拨块带有弧形前端面，转动拨块与棘轮限位凹槽在棘轮转动的圆周方向形成有夹角，其能随棘轮转动到靠近合闸储能锁定位置时压接拨动防跳连杆，且在棘轮转动到合闸储能锁定位置时转动拨块脱离防跳连杆。因此，转动拨块能够随棘轮同步转动，在棘轮转动到靠近合闸储能锁定位置时，转动拨块恰好转动到接触防跳连杆位置压接拨动防跳连杆，使拐臂限位头抬起脱离机械防跳装置的防跳挚子，顺利完成合闸储能过程；当棘轮转动到锁定合闸挚子锁扣装置的滚轮进入到棘轮限位凹槽状态时，即限位合闸储能锁定位置，转动拨块脱离防跳连杆，拐臂限位头下落，抵接机械防跳装置的防跳挚子，形成合闸储能防跳状态。其能够有效的控制拐臂限位头抬起，避免因拐臂限位头锁定机械防跳装置，无法完成合闸，使合闸锁扣的脱扣更加符合圆周省力原理，通过转动拨块拨动解锁，形成离合结构，既保证了有效地增加合闸脱扣轴的锁紧深度，又能够在不影响储能过程的情况下达到过程中解锁，到位锁紧的目的。有效的避免操作机构空合，增加了高压开关操作机构的可靠性，极大的减少合闸故障，延长设备使用寿命。
附图说明
以下结合附图对本发明作进一步描述。
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例的纵向剖视结构示意图；
图3为本发明实施例的合闸锁扣装置结构示意图；
图4为本发明实施例的机械防跳装置装配状态结构示意图；
图5为本发明实施例的合闸储能状态位置结构示意图；
图6为本发明实施例的棘轮转动到靠近合闸储能锁定位置时的转动拨块位置结构示意图；
图7为本发明实施例的棘轮转动到合闸储能锁定位置时转动拨块结构示意图；
图8为本发明实施例的机械防跳装置结构示意图。
图中序号说明：1储能装置、2油缓冲装置、3支撑挡板、4转动拨块、5机械防跳装置、6合闸挚子锁扣装置、7电磁铁推杆装置、8分闸挚子锁扣装置、9三连杆装置、10凸轮、11合闸弹簧、12分闸弹簧、13外导向筒、14内导向筒、15导轨、16棘轮、17棘轮轴、18棘轮限位凹槽、19棘轮限位凹槽开口末端、20合闸储能锁定位置的棘轮限位凹槽开口末端位置、41弧形前端面、42弧形前端面末端、51复位弹簧、52防跳连杆、53横向压杆、54防跳拐臂、541拐臂限位头、542转轴、543拐臂连接段、61合闸挚子、62滚轮、63锁扣半轴、64脱扣推柄、65防跳挚子、66合闸挚子爪头、67滚轮、68限位槽、69扭簧。
实施方式
根据图1-7详细说明本发明的具体结构，实施例如图1和图2所示，一种防空合式高压开关操作机构，该防空合式高压开关操作机构是在专利公告号为CN104882305B的专利技术方案基础上做出的改进。其包括：由储能装置1、三连杆装置9、合闸挚子锁扣装置6、分闸挚子锁扣装置8、油缓冲装置2及机械防跳装置5装配成的操作机构本体。储能装置包括外部的合闸弹簧11、内部的分闸弹簧12、棘轮组件、棘爪等，储能装置前部经连接板设置两支撑挡板3，两支撑挡板之间形成的腔室设置棘轮组件、三连杆装置9、合闸挚子锁扣装置6和分闸挚子锁扣装置8，棘轮组件由左棘轮和右棘轮通过棘轮轴17转动架设在两支撑挡板3之间，两棘轮之间通过定位孔设置有凸轮10，与凸轮对应的棘轮圆周面设置有棘轮限位凹槽18，棘轮限位凹槽用于锁定合闸挚子锁扣装置6的滚轮62，限位合闸储能锁定位置。如图3所示，合闸挚子锁扣装置6包括爪形的合闸挚子61和带有限位槽68的锁扣半轴63，锁扣半轴63带有使锁扣半轴转向锁定位置的扭簧69，外侧端设置有防跳挚子65和脱扣推柄64；如图4和图8所示，机械防跳装置5包括：活动架设的防跳连杆52，防跳连杆后部设置复位弹簧51，防跳连杆前端铰接通过转轴542设置在对支撑应挡板外侧的防跳拐臂54；防跳拐臂54带有下部的拐臂连接段543和前端的用于抵接防跳挚子65的拐臂限位头541；支撑挡板3外侧还设置有用于推击脱扣推柄64的电磁铁推杆装置7，上述各部的构造与专利公告号为CN104882305B的专利技术方案相同。
其改进部分构造的技术方案为：如图1和图2所示，棘轮组件的棘轮轴17的轴端部伸出与机械防跳装置5一侧对应的支撑挡板3，伸出的轴端部固定设置有转动拨块4，转动拨块在棘轮轴17的带动下能够随棘轮16转动，转动拨块带有弧形前端面，整体可采用扇形拨片。如图4和图8所示，在防跳连杆52上靠近转动拨块的位置设置圆柱形横向压杆53，作为承接转动拨块4弧形前端面的受力压杆，能更可靠的受力移位。转动拨块与棘轮限位凹槽在棘轮转动的圆周方向形成有夹角，当棘轮16的棘轮限位凹槽18转动到与合闸挚子61的滚轮62接近位置时即靠近储能锁定位置时, 转动拨块4恰好转到压接拨动防跳连杆52的位置；转动拨块4带有弧形前端面，用于拨动按压防跳连杆，防跳连杆52随即向下移位并带动防跳拐臂54转动使拐臂限位头541抬起脱离锁扣半轴的防跳挚子65，即松开防跳挚子。如图7和图8所示，可以设定转动拨块4的弧形前端面41的弧形前端面末端42与棘轮限位凹槽开口末端19沿棘轮的周向夹角为a,横向压杆53中心与合闸储能锁定位置的棘轮限位凹槽开口末端位置20沿棘轮的周向夹角为b, 转动拨块的弧形前端面沿棘轮的周向夹角为c,使夹角a、夹角b和夹角c的大小关系为：夹角c＜a＜b。采用这种方式能够更加可靠的使转动拨块转动到靠近合闸储能锁定位置时恰好转动到接触防跳连杆位置压接拨动防跳连杆，使拐臂限位头抬起脱离机械防跳装置的防跳挚子，顺利完成合闸储能过程；拨块转动继续转动到锁定合闸挚子锁扣装置的滚轮进入到棘轮限位凹槽状态时，即限位合闸储能锁定位置，转动拨块脱离防跳连杆，拐臂限位头下落，抵接机械防跳装置的防跳挚子，形成合闸储能防跳状态。
作为进一步改进，可以采用优选夹角b的范围为70度至60度；夹角a的范围为55度至40度；夹角c的范围为35度至25度。能够更加稳定可靠的是转动拨块动作，完成进入合闸储能过程状态。
作为进一步改进，现有的弹簧储能装置包括合闸弹簧和内部的分闸弹簧，仅采用在合闸弹簧和分闸弹簧之间的设置外导向筒，如图2所示，本发明采用双套筒式导向筒，在分闸弹簧12内圈增设了内导向筒14。可以在本发明的导轨15底部设置导轨凸台，在导轨凸台上设置内导向筒12。增加的内导向筒相比CT20、CT30的并排式双筒结构，布置更加合理，体积小、成本低；相比一筒二用的单筒结构，解决了对分闸弹簧外径和合闸弹簧内径尺寸的限制，独立的分闸导向筒能够更好的对分闸弹簧的运行轨迹进行规范，使得分闸操作过程中弹簧的释放更加润滑和充分，避免了因分闸弹簧在运行中倾斜产生的刮蹭和研磨合闸导向筒内壁的情况，避免了因阻力的不确定性产生的不同机构个体件操作有效功的差异，避免了操作过程中因干扰产生的波形缺陷，避免了因分闸弹簧冲击可能造成机构寿命问题。
工作过程及原理：如图2和图5所示，图2为本发明防空合式高压开关操作机构在合闸位置未储能状态结构图，图5合闸位置储能状态结构图；进行合闸储能过程中，需要合闸挚子锁扣装置的锁扣半轴向解锁方向旋转，即逆时针旋转，当棘轮限位凹槽转动到对应合闸挚子的滚轮时，合闸挚子的爪头由锁扣半轴的限位槽向棘轮方法滑出，然而由于机械防跳装置的拐臂限位头的限位，使锁扣半轴无法转动，采用的转动拨块有效的解决了该技术问题，在棘轮轴伸出支撑挡板的轴端部固定设置转动拨块，转动拨块带有弧形前端面，其能随棘轮转动到靠近合闸储能锁定位置时压接拨动防跳连杆。如图2所示，在合闸未储能状态位置，棘轮限位凹槽18处于储能装置的底端，如图6所示，转动拨块的弧形前端面41的弧形前端面末端42与棘轮限位凹槽开口末端19沿棘轮的周向夹角为逆时针方向55-40度位置，棘轮16带动转动拨块4由图2的位置转动到图6位置；当棘轮限位凹槽逆时针转动到靠近合闸储能锁定位置时，转动拨块能够随棘轮同步转动，转动拨块恰好转动到接触防跳连杆位置压接横向压杆53拨动防跳连杆，使拐臂限位头抬起脱离抵接机械防跳装置的防跳挚子，锁扣半轴63向解锁方向旋转，合闸储能。棘轮16带动转动拨块4由图6的位置经图4第位置和转动到图7位置，拨块转动继续转动到锁定合闸挚子锁扣装置的滚轮62进入到棘轮限位凹槽18状态，合闸挚子的爪头由锁扣半轴的限位槽向棘轮方法滑出，锁扣半轴63脱离合闸挚子的爪头限制，在扭簧的带动下锁扣半轴转向锁定位置，即限位合闸储能锁定位置，此时，转动拨块4脱离防跳连杆的横向压杆53，拐臂限位头下落，抵接机械防跳装置的防跳挚子，形成合闸储能防跳状态。因此，其能够有效的控制拐臂限位头抬起，避免因拐臂限位头锁定机械防跳装置，无法完成合闸，使合闸锁扣的脱扣更加符合圆周省力原理，通过转动拨块拨动解锁，形成离合结构，既保证了有效地增加合闸脱扣轴的锁紧深度，又能够在不影响储能过程的情况下达到过程中解锁，到位锁紧的目的。有效的避免操作机构空合，增加了高压开关操作机构的可靠性，极大的减少合闸故障，延长设备使用寿命。
综上所述，实现本发明的目的。

Claims (4)

1.一种防空合式高压开关操作机构，包括：由储能装置、三连杆装置、合闸挚子锁扣装置、分闸挚子锁扣装置、油缓冲装置及机械防跳装置装配成的操作机构本体；所述弹簧储能装置包括外部合闸弹簧、内部的分闸弹簧和棘轮组件，储能装置前部设置两支撑挡板，两支撑挡板之间形成的腔室设置所述棘轮组件、三连杆装置、合闸挚子锁扣装置和分闸挚子锁扣装置，棘轮组件的棘轮轴转动架设在两支撑挡板之间；合闸挚子锁扣装置包括爪形合闸挚子和带有限位槽的锁扣半轴，外侧端设置有防跳挚子和脱扣推柄；机械防跳装置包括活动架设的防跳连杆，防跳连杆后部设置复位弹簧，防跳连杆前端铰接通过转轴设置在对应挡板外侧的防跳拐臂；防跳拐臂带有下部的拐臂连接段和前端的用于抵接防跳挚子的拐臂限位头；支撑挡板外侧还设置有用于推击脱扣推柄的电磁铁推杆装置，技术要点是：所述棘轮轴伸出支撑挡板的轴端部固定设置有随棘轮同步转动的转动拨块，转动拨块带有用于压接拨动防跳连杆的横向压杆的弧形前端面，转动拨块与棘轮限位凹槽在棘轮转动的圆周方向形成有夹角，用于在棘轮转动到靠近合闸储能锁定位置时转动拨块压接横向压杆拨动防跳连杆，且在棘轮转动到合闸储能锁定位置时转动拨块脱离防跳连杆的横向压杆。
2.根据权利要求1所述的防空合式高压开关操作机构，其特征在于：所述转动拨块的弧形前端面的末端与棘轮限位凹槽开口末端沿棘轮的周向夹角为a, 圆柱形横向压杆中心与合闸储能锁定位置的棘轮限位凹槽开口末端沿棘轮的周向夹角为b, 转动拨块的弧形前端面沿棘轮的周向夹角为c,夹角c＜a＜b。
3.根据权利要求2所述的防空合式高压开关操作机构，其特征在于：所述夹角b的范围为70度至60度；夹角a的范围为55度至40度；夹角c的范围为35度至25度。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的防空合式高压开关操作机构，其特征在于：所述弹簧储能装置设置双套筒式导向筒的合闸弹簧和内部的分闸弹簧，双套筒式导向筒包括设置在合闸弹簧和分闸弹簧之间的外导向筒和设置在分闸弹簧内圈的内导向筒。
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