CN1200550A - 用于转换器特别是断路器的弹簧驱动机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于电力转换器的弹簧驱动机构。该机构(10)有一个连锁轴(11),可以绕轴线(12)自由转动,轴上有一个大齿轮(13)和一个凸轮(14)。由拉伸弹簧构成的连锁弹簧(15)通过一条链子(17)与大齿轮(13)上的一个连接点(16)连接。大齿轮(13)与一个小齿轮(19)啮合,小齿轮通过齿轮系(20)与固定在驱动马达(23)输出轴(22)上的小齿轮(21)连接。大齿轮(13)的齿列沿预定旋转方向(A)有一个间断,构成了一个无齿的空档。在该空档中有一个可伸缩齿,可伸缩齿的后面是一个至少两个齿距长的附加空档。

Description

用于转换器特别是断路器的弹簧驱动机构
本发明涉及一种用于电力转换器的弹簧驱动机构，特别用于中压和高压开关、特别是断路器，该机构包括：
-一个连锁弹簧，它偏心地连接在一个可以绕自己轴线自由转动的联动轴上，该弹簧一方面用于驱动联动轴按预定方向旋转，以便确保转换器的连接，另一方面用于驱动装在联动轴上的大齿轮，有一个小齿轮与该大齿轮啮合，它连接着一个驱动装置，驱动装置通过小齿轮驱动大齿轮和联动轴按预定的方向旋转，以便使连锁弹簧受力，准备转换器的接通，联动轴的转动行程是从使联锁弹簧至少部分放松的初始位置转动到死点位置，在该位置连锁弹簧受力，
-一个棘轮机构，它将挡住大齿轮，使其位于一个支持位置，该位置按预定的旋转方向位于死点的后面，还能够放松联动轴使得转换器接通，
-大齿轮外圆周上有一个由齿列的不连续构成的空档，当联动轴靠在棘轮机构上时，该空档位于靠近小齿轮的齿区，
-在棘轮机构释放了联动轴之后，防止大齿轮和小齿轮相互卡住的装置，这些装置包括：
-小齿轮上齿的形状，它们的两个齿面径向向外延伸，汇合于共同的齿顶，啮合齿面为渐开线形状，另一个齿面上是从齿顶开始的平面，该平面相对于齿中间的径向直线是倾斜的，以及，
-大齿轮上沿预定旋转方向位于空档后面的齿的形状，其两个齿面径向向外汇合于共同的齿顶，其上部与齿顶相邻处有一个斜平面。
欧洲专利申请0651409A1描述了一种这样的机构。在它的实例中，小齿轮上的所有齿以及大齿轮上由缺少一部分齿构成的空档后面(按预定的旋转方向)的第一个齿的形状是这样的：其齿面汇合在一个齿顶上，这是为了防止齿轮被卡住。无论如何，小齿轮齿顶在大齿轮位于空档后面第一个齿的啮合面上的摩擦将造成或多或少的能量损失。这种损失取决于小齿轮上齿的位置，它将使接通转换器所需的时间发生变化，并导致大齿轮空档后第一齿不可忽略的磨损。如果机构是用于控制与电网电压同步的起动转换器，以减少电网的超压，这种随机的时间变化将是不可容忍的。
欧洲专利0294561A2描述了一种类似的驱动机构，它与一个断路器连接，大齿轮空档后面的第一个齿可克服一个压缩弹簧的应力径向伸缩。如果在起动过程开始时，该齿顶住小齿轮的齿顶，它将径向缩回同时压缩与之相连的弹簧。这样，该齿可以滑过，不会卡在小齿轮对应的齿顶上。当它错过该齿顶后，将伸入小齿轮齿间的缺口中。不过，下述危险仍然存在，尽管可伸缩齿逐渐缩入装有弹簧的孔内，但它的摩擦力仍可能带动大齿轮。在这种情况下，在大齿轮空档后的第二个齿将顶住小齿轮一个齿的齿顶，由于该齿不能缩回，齿轮将被卡住。这种可能性是很大的，因为小齿轮与一个自由轮连接，与其驱动装置分离，很容易转动。
本发明通过提供一个有效、简单且低成本的方法来克服上述所有这些问题，消除运行不良的危险，此外对这种方法作适当的变化，也可以对现有装置的机构进行改造。
该目的是借助前面所描述的机构实现的，其特征为：该空档位于大齿轮的周边上，在其后面，按预定旋转方向，是一个克服压缩弹簧的应力可伸缩的齿，其特征还有：沿预定的旋转方向，可伸缩齿的后面是一个附加空档，它由大齿轮的齿列的附加间断构成，该附加空档至少相当于两个齿距。
根据一个优选的例子，大齿轮上位于附加空档后面的第一个齿具有与可伸缩齿类似的形状。
根据一个有利的例子，所述附加空档的长度为三个齿距。
最好，可伸缩齿在未缩回时比大齿轮上的其它齿要凸出一些。
最后，在具有防止大齿轮和小齿轮卡住附加保险的例子中，大齿轮附加空档后第一个齿的后面的至少一个附加齿的形状与可伸缩齿的形状类似。
通过对本发明优选的实例和有关附图的描述将能更好地了解本发明，这些实例是非限制性的，附图中：
图1为本发明机构一个实例的总体示意图，
图2为大齿轮可伸缩齿的细部图，
图3A、3B、3C和3D示出大齿轮上的可伸缩齿在和小齿轮的齿啮合时的运动情况。
参看图1，图示的弹簧驱动机构10用于与一个转换器相连，它有一个连锁轴11，它可以绕它的轴线12自由转动，轴上有一个大齿轮13和一个凸轮14，凸轮的作用将在后面描述。由拉伸弹簧构成的连锁弹簧15通过一条链子17或其它机构与大齿轮13上的一个连接点16连接。在本例中链子通过一个改变角度的滑轮18。大齿轮13与一个小齿轮19啮合，小齿轮通过齿轮系20与固定在驱动马达23输出轴22上的小齿轮21连接。
这一系列的机构零件是大家已知并在前面引述的欧洲专利申请0652409中描述过，其中的连锁弹簧15将驱动连锁轴11向确定的方向A旋转(见图1中的箭头A)，以便确保转换器(未示出)的接通，机构中的驱动马达23将使连锁弹簧15总是处于张紧状态，随时可以释放其所积蓄的能量以保证转换器的接通。为此，在转换器连通时，联锁弹簧15在链子17上产生一个拉力，使得大齿轮13按箭头A所示的预定方向转动。连接点16从死点16a(按大齿轮转动的预定方向A)前面一些的等待位置转到对应放松点16b的最终位置。放松点16b与死点16a位于同一直径的两端。随后驱动马达23继续带动连锁轴11按预定的方向A转动。它将转动到使弹簧的连接点再次略微超过死点16a，在该位置上，弹簧被拉紧。大齿轮在该位置上的固定是靠一个棘轮机构24实现的，它有一个用电磁铁26驱动的棘齿25和位于大齿轮13一个齿面上的档块27，档块27与棘齿25配合使得大齿轮停在所希望的等待位置。
另外，机构10有一个主轴30，它上面有一个转换器手柄(未示出)的作用杠杆31，一个将主轴和触发弹簧33连接的连接杠杆32，一个带滚轮的杠杆34，它上面的凸轮随动滚轮34a靠在凸轮14上，主轴上还有一个定位杠杆35，它与由电磁铁37操纵的棘齿36配合，主轴上还有一个制动杠杆，它与一个例如由油缸或类似机构构成的制动装置38连接。触发弹簧33最好与联动弹簧15一样或类似，通过一条经过换向滑轮40的链子39连接到连接杠杆32上。凸轮跟随滚轮34a紧靠在联动轴11的凸轮14上。该凸轮控制杠杆34在位置41a和41b之间运动，这两个位置对应于作用杠杆31的位置I和O。棘齿36确保定位杠杆35锁紧在对应作用杠杆31的位置I的位置上。
图2为大齿轮13局部和小齿轮19的放大视图。可注意到，小齿轮19上的齿的形状比较特别，它有一个尖顶，齿的两个齿面径向向外延伸，汇合于共同的齿顶。啮合齿面为渐开线形状，另一个齿面上有一个通过齿顶的平面，该平面相对于齿中间的径向直线是倾斜的。
大齿轮13的齿列51沿预定旋转方向A有一个间断。该间断构成了一个空挡52，形成一个无齿的区域。在该空档中有一个可伸缩齿53。可伸缩齿固定在一个局部镂空的套筒54中，套筒装在圆柱形的孔55中，孔位于大齿轮的厚度中。在大齿轮孔55和镂空套筒54的空槽之间装有一个压缩弹簧56。该弹簧将齿53沿径向推向大齿轮的外面。为了防止该齿弹出，也为了限制齿向外的行程，在空档52的底部固定了一个挡板57，它部分堵住了孔55。该挡板用一个、最好是两个固定螺钉固定。由于这种安装方式，齿53能够抵抗压缩弹簧56的作用力，部分地缩入孔55的内部。
在该可伸缩齿53的后面，大齿轮13有一个补充空档60，它是由该齿轮齿列51的一个附加不连续区构成。该空档至少有两个齿距。在一个优选的例子中，它有三个齿距。
位于大齿轮附加空档60后面的齿61的形状类似于可伸缩齿53。至少这两个齿的两个齿面都是径向向外延伸汇合于共同的齿顶。与啮合齿面相对的齿面上有一个斜面，其上端边连着齿的齿顶。另外，可伸缩齿53比大齿轮的其它齿51凸出，以便更进一步减少它的齿顶与小齿轮19齿的齿顶接触的可能性。
图3A到3D示出了小齿轮19的齿50的齿顶与大齿轮13的可伸缩齿53之间接触的情况，图3A示出这两个齿50和53接触的瞬间。
可伸缩齿53如图3B所示的那样缩回。两个齿53a和53b用虚线表示。实际上，它们是不存在的，被附加空档60代替。可以看到，如果保留这两个齿，小齿轮19上随后的齿50a将与齿53a接触，极有可能卡住齿53a。这就是要设置附加空档60和至少去掉两个齿53a、53b的原因。该附加空档完全消除了大齿轮被卡住的危险。
图3C示出两个齿轮的齿是如何运动的。在齿50和53啮合运动的整个过程中，小齿轮19上在齿50后面的齿50a和50b位于附加空档60的区域中。
图3D示出齿50c的位置，它开始与大齿轮13附加空档60后的第一个齿61啮合。可以看到，由于两个齿50c和61的特殊形状，它们不可能相互卡住。
本发明并不局限于所介绍的实例，这些实例只是显示结构的例子。

Claims (5)

1.用于电力转换器的弹簧驱动机构(10)，特别用于中压和高压开关、特别是断路器，该机构包括：
-一个连锁弹簧(15)，它偏心地连接在一个可以绕自己轴线自由转动的联动轴(11)上，该弹簧一方面用于驱动联动轴按预定方向(A)旋转，以便确保转换器的连接，另一方面用于驱动装在联动轴(11)上的大齿轮(13)，有一个小齿轮(19)与该大齿轮啮合，它连接着一个驱动装置(23)，驱动装置通过小齿轮驱动大齿轮和联动轴按预定的方向旋转，以便使连锁弹簧受力，准备转换器的接通，联动轴的转动行程是从使联锁弹簧至少部分放松的位置(16b)转动到死点位置(16a)，在该位置连锁弹簧受力，
-一个棘轮机构(24)，它将挡住大齿轮(13)，使其位于一个支持位置，该位置按预定的旋转方向(A)位于死点的后面，还能够放松联动轴(11)使得转换器接通，
-大齿轮外圆周上有一个由齿列(51)的不连续构成的空档(52)，当联动轴靠在棘轮机构上时，该空挡位于靠近小齿轮(19)的齿区，
-在棘轮机构释放了联动轴之后，防止大齿轮(13)和小齿轮(19)相互卡住的装置，这些装置包括：
-小齿轮上齿的形状，它们的两个齿面径向向外延伸，汇合于共同的齿顶，啮合齿面为渐开线形状，另一个齿面上是从齿顶开始的平面，该平面相对于齿中间的径向直线是倾斜的，以及，
-大齿轮(13)上沿预定旋转方向位于空档后面的齿(53)的形状，其两个齿面径向向外汇合于共同的齿顶，其上部与齿顶相邻处有一个斜平面，
其特征为：空档(52)位于大齿轮(13)的周边上，在其后面，按预定旋转方向，是一个克服压缩弹簧(56)的应力可伸缩的齿(53)；沿预定的旋转方向A，可伸缩齿的后面是一个附加空档(60)，它是由大齿轮(13)的齿列上的附加间断构成，该附加空档至少相当于两个齿距。
2.根据权利要求1所述的机构，其特征为：大齿轮(13)上位于附加空档(60)后面的第一个齿(61)具有与可伸缩齿(53)类似的形状。
3.根据权利要求1所述的机构，其特征为：所述附加空档(60)的长度为三个齿距。
4.根据权利要求1所述的机构，其特征为：可伸缩齿(53)在未缩回时比大齿轮(13)上的其它齿(51)要凸出一些。
5.根据权利要求2所述的机构，其特征为：大齿轮(13)附加空档(60)后第一个齿(61)的后面的至少一个附加齿的形状与可伸缩齿(53)的形状类似。
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