CN117411256A - 发电机励磁碳刷更换装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发电机励磁碳刷更换装置，属于发电机技术领域。本发明的发电机励磁碳刷更换装置，可利用支撑结构支撑刷握，并旋转刷握手柄，将刷握的固定锁销锁定于锁销孔内，以将刷握固定在台架上；限位件能够对弹性件进行阻挡，可阻止弹性件与碳刷接触，在更换碳刷的过程中，防止弹性件回弹影响碳刷的更换；通过升降驱动组件驱动升降台上升，可使顶块将碳刷盒内的旧碳刷顶起，便于解除旧碳刷的刷辫与刷握的连接；还可通过升降驱动组件驱动升降台下降，以使旧碳刷能够从碳刷盒的底部退出碳刷盒，以将旧碳刷取出，放入新碳刷，再使升降驱动组件驱动升降台上升，将新碳刷顶入碳刷盒内，一次操作可完成多个碳刷的更换，操作简单，效率高。

Description

发电机励磁碳刷更换装置

技术领域

本发明涉及发电机技术领域，尤其涉及发电机励磁碳刷更换装置。

背景技术

第三代核电技术已在核电行业推广应用，随着发电机保护的发展，静态励磁方式因其结构简单、运行可靠、维护简单等特点已成为第三代核电发电机首选的励磁方式。

静态励磁是通过碳刷和集电环滑动接触，将直流励磁电流传递给发电机转子，使其建立旋转磁场，通过电磁感应原理将汽轮机的机械能转化为电能。目前第三代核电的汽轮发电机容量都在百万千万级以上，励磁电流设计较大，使用碳刷数量远远大于常规火电机组。

碳刷一般是纯碳加凝固剂制成，外形是方块形状，卡在刷握的碳刷盒中，通过恒压弹簧使其紧压在发电机转子的集电环上。在发电机运行时，转子转动，碳刷会产生磨损，应定期维护更换。

现有技术中，都是依赖人工手动操作拆除旧碳刷，再更换上新碳刷，拆装操作麻烦，耗时长，且容易造成碳刷磕碰损坏。而且核电机组的汽轮发电机励磁碳刷均成组布置在刷握中，每组包括多个碳刷，逐一更换碳刷，工作效率低下。

发明内容

本发明的目的在于提供一种发电机励磁碳刷更换装置，提高了碳刷更换效率。

为实现上述目的，提供以下技术方案：

发电机励磁碳刷更换装置，包括：

台架，所述台架设有用于支撑刷握的支撑结构，所述支撑结构设有锁销孔，所述刷握的固定锁销能够锁定于所述锁销孔内；

升降台，所述升降台设有多个顶块，多个所述顶块与所述刷握的多个碳刷盒一一对应设置；

升降驱动组件，所述升降驱动组件能够驱动所述升降台升降，以使所述顶块能够插入与其对应的所述碳刷盒内；

限位件，所述限位件活动安装于所述台架，所述限位件能够阻挡用于固定碳刷的弹性件，以限制所述弹性件与所述碳刷接触。

作为发电机励磁碳刷更换装置的可选方案，所述刷握具有两个相对的倾斜侧面；所述支撑结构包括与两个所述倾斜侧面一一对应设置的侧面支撑板，所述侧面支撑板用于支撑对应的所述倾斜侧面。

作为发电机励磁碳刷更换装置的可选方案，所述弹性件为环状结构，所述限位件为限位杆，所述限位杆能够穿设于环状结构的所述弹性件内。

作为发电机励磁碳刷更换装置的可选方案，所述台架设有限位槽，所述限位杆设于所述限位槽内。

作为发电机励磁碳刷更换装置的可选方案，所述发电机励磁碳刷更换装置还包括与所述刷握的多个所述碳刷盒一一对应设置的暂存框，多个所述暂存框均固设于所述台架，所述顶块能够穿过与其对应的所述暂存框并插入与其对应的所述碳刷盒内。

作为发电机励磁碳刷更换装置的可选方案，所述升降驱动组件包括：

驱动齿轮，所述驱动齿轮可转动地设于所述台架；

齿条，所述齿条与所述驱动齿轮啮合，所述齿条沿竖直方向可滑动地设于所述台架，所述齿条与所述升降台连接；

升降驱动件，所述升降驱动件用于驱动所述驱动齿轮旋转。

作为发电机励磁碳刷更换装置的可选方案，所述升降驱动组件还包括传动齿轮组，所述传动齿轮组的输入端与所述升降驱动件连接，所述传动齿轮组的输出端与所述驱动齿轮连接。

作为发电机励磁碳刷更换装置的可选方案，所述升降驱动件为摇把。

作为发电机励磁碳刷更换装置的可选方案，所述发电机励磁碳刷更换装置还包括定位组件，所述定位组件能够将所述驱动齿轮锁定或解锁，以限制所述驱动齿轮旋转。

作为发电机励磁碳刷更换装置的可选方案，所述定位组件包括制动棘爪和定位弹性件，所述制动棘爪的一端与所述台架转动连接，另一端能够抵接于所述驱动齿轮的相邻的两个齿之间，所述定位弹性件能够使所述制动棘爪始终具有靠近所述驱动齿轮的运动趋势。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明的发电机励磁碳刷更换装置，可利用支撑结构支撑刷握，并旋转刷握手柄，将刷握的固定锁销锁定于锁销孔内，以将刷握固定在台架上；限位件能够对弹性件进行阻挡，可阻止弹性件与碳刷接触，在更换碳刷的过程中，防止弹性件回弹影响碳刷的更换；通过升降驱动组件驱动升降台上升，可使顶块将碳刷盒内的旧碳刷顶起，便于解除旧碳刷的刷辫与刷握的连接；还可通过升降驱动组件驱动升降台下降，以使旧碳刷能够从碳刷盒的底部退出碳刷盒，以将旧碳刷取出，放入新碳刷，再使升降驱动组件驱动升降台上升，将新碳刷顶入碳刷盒内，待新碳刷安装到位即可解除限位件对弹性件的阻挡，以使弹性件与新碳刷抵接，即完成碳刷更换，一次操作可完成多个碳刷的更换，操作简单，效率高，还能改善碳刷在更换过程中出现磕碰的问题。

附图说明

图1为现有技术中刷握与碳刷的配合关系示意图一；

图2为现有技术中刷握与碳刷的配合关系示意图二；

图3为本发明实施例中发电机励磁碳刷更换装置的结构示意图一；

图4为本发明实施例中发电机励磁碳刷更换装置的结构示意图二；

图5为本发明实施例中发电机励磁碳刷更换装置的结构示意图三。

附图标记：

100、刷握；101、碳刷盒；102、倾斜侧面；103、手柄；104、支撑挡板；200、碳刷；201、刷辫；300、弹性件；

1、台架；11、支撑结构；111、锁销孔；112、侧面支撑板；113、限位槽；2、升降台；21、顶块；3、升降驱动组件；31、驱动齿轮；32、齿条；33、升降驱动件；4、限位件；5、暂存框。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

需要说明的是，如图1-2所示，碳刷200上设有刷辫201，刷辫201的一端嵌设于碳刷200，另一端设有接线端子，可通过螺栓将接线端子与刷握100的导电板电气连接；碳刷200插设于刷握100的碳刷盒101内，并通过弹性件300比如恒压弹簧压紧，使得碳刷200与发电机转子的集电环可靠接触；刷握100还设有支撑挡板104，在刷握100安装于励磁刷架上之前，支撑挡板104位于第一位置进而能够承托碳刷200，以防碳刷200在恒压弹簧的作用下从碳刷盒101的底部脱出，当刷握100安装至励磁刷架上之后，转动刷握100的手柄103，将刷握100的固定锁销与励磁刷架锁定，此时，支撑挡板104位于第二位置(至于支撑挡板104如何在第一位置与第二位置之间切换，此为现有技术，在此不再赘述)并与碳刷200脱离，使得碳刷200在恒压弹簧的压力作用下与集电环接触。

如图3-5所示，本实施例提供了一种发电机励磁碳刷更换装置，包括台架1、升降台2、升降驱动组件3和限位件4，台架1设有用于支撑刷握100的支撑结构11，支撑结构11设有锁销孔111，刷握100的固定锁销能够锁定于锁销孔111内；升降台2设有多个顶块21，多个顶块21与刷握100的多个碳刷盒101一一对应设置；升降驱动组件3能够驱动升降台2升降，以使顶块21能够插入与其对应的碳刷盒101内；限位件4活动安装于台架1，限位件4能够阻挡用于固定碳刷200的弹性件300，以限制弹性件300与碳刷200接触。

可利用支撑结构11支撑刷握100，并旋转刷握100的手柄103，将刷握100的固定锁销锁定于锁销孔111内，以将刷握100固定在台架1上；限位件4能够对弹性件300进行阻挡，可阻止弹性件300与碳刷200接触，在更换碳刷200的过程中，防止弹性件300回弹影响碳刷200的更换。

通过升降驱动组件3驱动升降台2上升，可使顶块21将碳刷盒101内的旧碳刷200顶起，便于解除旧碳刷200的刷辫201与刷握100的连接。还可通过升降驱动组件3驱动升降台2下降，以使旧碳刷200能够从碳刷盒101的底部退出碳刷盒101，以将旧碳刷200取出，放入新碳刷200，再使升降驱动组件3驱动升降台2上升，将新碳刷200顶入碳刷盒101内，待新碳刷200安装到位即可解除限位件4对弹性件300的阻挡，以使弹性件300与新碳刷200抵接，即完成碳刷200更换。

本实施例的发电机励磁碳刷更换装置，一次操作可完成多个碳刷200的更换，操作简单，效率高，还能改善碳刷200在更换过程中出现磕碰的问题。

可选地，刷握100具有两个相对的倾斜侧面102；支撑结构11包括与两个倾斜侧面102一一对应设置的侧面支撑板112，侧面支撑板112用于支撑对应的倾斜侧面102。利用与刷握100的倾斜侧面102匹配设置的侧面支撑板112对刷握100进行支撑，保证刷握100在更换碳刷200的过程中不会出现晃动，进而保证碳刷200顺利更换，降低碳刷200磕碰风险。

具体地，侧面支撑板112倾斜设置，且侧面支撑板112的倾斜方向与倾斜侧面102的倾斜方向相同，且侧面支撑板112的倾斜角度与倾斜侧面102的倾斜角度相同，以使侧面支撑板112能够与倾斜侧面102紧密贴合，对刷握100提供稳定可靠的支撑。

可选地，弹性件300为环状结构，限位件4为限位杆，限位杆能够穿设于环状结构的弹性件300的中心孔内。利用限位杆穿设于环状结构的弹性件300的中心孔内，对弹性件300进行阻挡，可阻止弹性件300与碳刷200接触，保证在更换碳刷200的过程中，弹性件300被固定，防止弹性件300回弹影响碳刷200的更换。

需要说明的是，碳刷200在磨损后长度变短，导致碳刷200在弹性件300的作用下进入碳刷盒101内，此时，限位杆不能对环状结构的弹性件300进行固定，此时可通过升降驱动组件3驱动升降台2上升，以使顶块21将伸入碳刷盒101内的弹性件300顶起，进而使限位件4能够穿入环状结构的弹性件300内，以将弹性件300固定。

可选地，台架1设有限位槽113，限位杆设于限位槽113内。在将限位杆穿设于环状结构的弹性件300内之后，将限位杆放置于限位槽113内，即可利用限位槽113对限位杆起到定位作用，保证弹性件300固定牢固；在需要放开弹性件300时，只需将限位杆从限位槽113中抬起，并将限位杆从弹性件300中抽出即可，操作简捷。

可选地，发电机励磁碳刷更换装置还包括与刷握100的多个碳刷盒101一一对应设置的暂存框5，多个暂存框5均固设于台架1，顶块21能够穿过与其对应的暂存框5并插入与其对应的碳刷盒101内。在旧碳刷200退出碳刷盒101的过程中，暂存框5可对旧碳刷200起到支撑的作用，使旧碳刷200能够暂存于暂存框5，避免旧碳刷200在完全退出碳刷盒101的瞬间跌落。在将新碳刷200装入碳刷盒101之前，暂存框5还能对新碳刷200起到支撑作用，以使新碳刷200能够与碳刷盒101对准，保证新碳刷200顺利安装，避免新碳刷200与碳刷盒101出现磕碰等问题。

可选地，升降驱动组件3包括驱动齿轮31、齿条32和升降驱动件33，驱动齿轮31可转动地设于台架1；齿条32与驱动齿轮31啮合，齿条32沿竖直方向可滑动地设于台架1，齿条32与升降台2连接；升降驱动件33用于驱动驱动齿轮31旋转。通过控制升降驱动件33驱动驱动齿轮31旋转，进而带动齿条32升降，再通过齿条32带动升降台2升降，不仅结构简单，易于实现，而且容易控制升降台2的升降位移，还具有保护碳刷200的作用。

进一步地，为了提升升降台2升降的稳定性，驱动齿轮31和齿条32均设有两个，一个驱动齿轮31与一个齿条32组成一个驱动单元，两个驱动单元分别设于升降台2的两侧。

本实施例中，升降驱动件33为摇把，通过人工手动转动摇把带动驱动齿轮31旋转，可控制升降台2缓慢升降，可降低碳刷200出现磨损、磕碰等问题的风险，对碳刷200起到保护作用。

可选地，升降驱动组件3还包括传动齿轮组，传动齿轮组的输入端与升降驱动件33连接，传动齿轮组的输出端与驱动齿轮31连接。需要说明的是，可将传动齿轮组设计为不同尺寸的齿轮组合，以降低摇把的操作力矩。

示例性地，传动齿轮组包括小齿轮、大齿轮和与大齿轮同轴设置的传动齿轮，小齿轮的直径小于大齿轮的直径，小齿轮与摇把连接，大齿轮与小齿轮啮合，传动齿轮与驱动齿轮31啮合，通过旋转摇把带动小齿轮转动，进而通过小齿轮带动大齿轮转动，大齿轮带动传动齿轮转动，传动齿轮带动驱动齿轮31转动，达到省力的目的，降低操作人员劳动强度。

可选地，发电机励磁碳刷更换装置还包括定位组件，定位组件能够将驱动齿轮31锁定或解锁，以限制驱动齿轮31旋转。在需要使升降台2保持在目标高度时，可利用定位组件限制驱动齿轮31旋转，即可达到限制升降台2升降的目的。在需要调节升降台2的高度时，使定位组件解锁，不影响驱动齿轮31转动。

示例性地，定位组件包括制动棘爪和定位弹性件，制动棘爪的一端与台架1转动连接，另一端能够抵接于驱动齿轮31的相邻的两个齿之间，定位弹性件能够使制动棘爪始终具有靠近驱动齿轮31的运动趋势，具体地，定位弹性件比如片簧抵接于制动棘爪背离驱动齿轮31的一侧，以使制动棘爪能够限制驱动齿轮31转动；当需要转动驱动齿轮31时，可通过人工手动抬起制动棘爪，使制动棘爪与驱动齿轮31分离即可。当然，为了提升便利性，还可设置直线电机、气缸等驱动件推动制动棘爪，以使制动棘爪与驱动齿轮31分离。

示例性地，本实施例的发电机励磁碳刷更换装置的工作原理为：

1)将刷握100沿竖直方向向下插入台架1，以使刷握100的倾斜侧面102与侧面支撑板112紧密贴合，并使刷握100的固定锁销插入锁销孔111，然后转动刷握100的手柄103，使固定锁销锁定于锁销孔111，将刷握100固定于台架1；

2)转动摇把，缓慢升起升降台2，以使顶块21将旧碳刷200顶起，直至刷辫201处于不受力的状态，并使用扳手拆除刷辫201与刷握100之间的固定螺栓；

3)转动摇把，缓慢降下升降台2，在恒压弹簧的压力作用下，旧碳刷200逐渐进入暂存框5，直至旧碳刷200完全退出碳刷盒101，取出旧碳刷200；

4)转动摇把，缓慢升起升降台2，顶块21逐渐将恒压弹簧顶起，直至限位杆能够穿入恒压弹簧的中心孔，利用制动棘爪抵住驱动齿轮31，使升降台2保持在该高度；

5)将限位杆穿入恒压弹簧的中心孔，并将限位杆放置于限位槽113内，将恒压弹簧固定；

6)接触制动棘爪对驱动齿轮31的限制，转动摇把，缓慢降下升降台2，直至顶块21完全退出碳刷盒101，然后将新碳刷200放置暂存框5；

7)转动摇把，缓慢升起升降台2，以使顶块21逐渐将新碳刷200推入碳刷盒101，直至新碳刷200到达设定位置后，利用制动棘爪抵住驱动齿轮31，使升降台2保持在该高度；

8)利用扳手将新碳刷200的刷辫201的接线端子通过螺栓固定在刷握100上；

9)将限位杆从限位槽113中取出，并将限位杆从恒压弹簧中抽出，以使恒压弹簧压紧新碳刷200；

10)转动刷握100的手柄103，此时刷握100的支撑挡板104向靠近碳刷200的方向移动并承托新碳刷200，防止新碳刷200从碳刷盒101中脱出；

11)将刷握100从台架1上提出，即可将更换完碳刷200的刷握100安装至正在运行的励磁刷架上。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.发电机励磁碳刷更换装置，其特征在于，包括：

台架(1)，所述台架(1)设有用于支撑刷握(100)的支撑结构(11)，所述支撑结构(11)设有锁销孔(111)，所述刷握(100)的固定锁销能够锁定于所述锁销孔(111)内；

升降台(2)，所述升降台(2)设有多个顶块(21)，多个所述顶块(21)与所述刷握(100)的多个碳刷盒(101)一一对应设置；

升降驱动组件(3)，所述升降驱动组件(3)能够驱动所述升降台(2)升降，以使所述顶块(21)能够插入与其对应的所述碳刷盒(101)内；

限位件(4)，所述限位件(4)活动安装于所述台架(1)，所述限位件(4)能够阻挡用于固定碳刷(200)的弹性件(300)，以限制所述弹性件(300)与所述碳刷(200)接触。

2.根据权利要求1所述的发电机励磁碳刷更换装置，其特征在于，所述刷握(100)具有两个相对的倾斜侧面(102)；所述支撑结构(11)包括与两个所述倾斜侧面(102)一一对应设置的侧面支撑板(112)，所述侧面支撑板(112)用于支撑对应的所述倾斜侧面(102)。

3.根据权利要求1所述的发电机励磁碳刷更换装置，其特征在于，所述弹性件(300)为环状结构，所述限位件(4)为限位杆，所述限位杆能够穿设于环状结构的所述弹性件(300)内。

4.根据权利要求3所述的发电机励磁碳刷更换装置，其特征在于，所述台架(1)设有限位槽(113)，所述限位杆设于所述限位槽(113)内。

5.根据权利要求1所述的发电机励磁碳刷更换装置，其特征在于，所述发电机励磁碳刷更换装置还包括与所述刷握(100)的多个所述碳刷盒(101)一一对应设置的暂存框(5)，多个所述暂存框(5)均固设于所述台架(1)，所述顶块(21)能够穿过与其对应的所述暂存框(5)并插入与其对应的所述碳刷盒(101)内。

6.根据权利要求1所述的发电机励磁碳刷更换装置，其特征在于，所述升降驱动组件(3)包括：

驱动齿轮(31)，所述驱动齿轮(31)可转动地设于所述台架(1)；

齿条(32)，所述齿条(32)与所述驱动齿轮(31)啮合，所述齿条(32)沿竖直方向可滑动地设于所述台架(1)，所述齿条(32)与所述升降台(2)连接；

升降驱动件(33)，所述升降驱动件(33)用于驱动所述驱动齿轮(31)旋转。

7.根据权利要求6所述的发电机励磁碳刷更换装置，其特征在于，所述升降驱动组件(3)还包括传动齿轮组，所述传动齿轮组的输入端与所述升降驱动件(33)连接，所述传动齿轮组的输出端与所述驱动齿轮(31)连接。

8.根据权利要求6所述的发电机励磁碳刷更换装置，其特征在于，所述升降驱动件(33)为摇把。

9.根据权利要求6所述的发电机励磁碳刷更换装置，其特征在于，所述发电机励磁碳刷更换装置还包括定位组件，所述定位组件能够将所述驱动齿轮(31)锁定或解锁，以限制所述驱动齿轮(31)旋转。

10.根据权利要求9所述的发电机励磁碳刷更换装置，其特征在于，所述定位组件包括制动棘爪和定位弹性件，所述制动棘爪的一端与所述台架(1)转动连接，另一端能够抵接于所述驱动齿轮(31)的相邻的两个齿之间，所述定位弹性件能够使所述制动棘爪始终具有靠近所述驱动齿轮(31)的运动趋势。