CN1230758A - 用于开关设备尤其是断路器的弹簧驱动机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种断路器的弹簧驱动机构,具有一个接合轴、一个大齿轮(13)、一个小齿轮(19)、一些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的齿(50)和大齿轮的齿的形状。在大齿轮的齿(51)上,第一间隙(52a)后面是第一可伸缩齿(53a),该齿后面是长度不小于两个齿节距而略小于齿节距的整数倍的第二间隙(52b)。第二间隙后面是第二可伸缩齿(53b)。每个可伸缩齿和最后可伸缩齿后面的第一个不可伸缩齿(50)具有在共同边缘相交的齿侧面,并包括一个顶部倾斜平面。

Description

用于开关设备尤其是 断路器的弹簧驱动机构

本发明涉及一种用于电力开关设备、特别是中高压电力开关和断路器的弹簧驱动机构，该机构包括：

一个接合弹簧与绕其轴线自由转动的接合轴偏心连接，所述弹簧机构首先带动接合轴在预定方向转动使开关设备进入电路，其次，带动一个安装在接合轴上的大齿轮和一个与所述大齿轮啮合并与用于驱动的驱动元件连接的小齿轮，该驱动元件通过所述小齿轮驱动所述大齿轮和所述接合轴在所述预定方向上压迫接合弹簧，达到使开关设备进入电路的目的，所述接合轴机构从接合弹簧至少部分松弛的位置，超过死点位置，即接合弹簧被压缩的位置。

一个棘爪机构在预定转动方向适当超过死点位置的支撑位置支承大齿轮，并释放所述接合轴，使所述开关设备进入电路。

在所述大齿轮的圆周上形成的第一间隙，通常是通过大齿轮的齿的不连续而形成的，所述间隙是当接合轴支承在棘爪机构上时，在与小齿轮的齿接近的区域设置的；

一个用于在接合轴通过棘爪机构释放后，防止大齿轮和小齿轮相互卡住的装置，所述装置包括：

一种小齿轮的齿具有的形状，其中齿侧面向外在共同边缘相交，在前侧面是渐开线，反面是经过齿中间从边缘相对于径向直线倾斜的平面；

一种大齿轮的齿具有的形状，在所述预定转动方向上的间隙后面，其中齿侧面向外在共同边缘相交，并在相邻于边缘的顶部区域包含一个倾斜面。

在公开号为0651409A1的欧洲专利申请中描述了这类机构。在该例子中，小齿轮的所有齿和大齿轮齿在预定方向的不连续所留间隙后面的第一齿是以这样的方式构成的，即：每个齿的侧面集中向一个边缘。采取该措施的目的是防止齿轮卡住。遗憾的是导致了小齿轮边缘在大齿轮间隙后面的第一齿正面上的摩擦，导致接合齿轮开关所需时间的变化以及不可忽视的大齿轮间隙后第一齿的磨损。如果该机构用于控制通过与电网电压同步而减小电网波动的开关，那么这种随机出现的变化是不能接受的。

欧洲专利0294561公开了一种类似的与断路器连接的驱动机构，其中紧靠大齿轮间隙之后的第一齿可克服压缩弹簧的压力径向伸缩。在啮合过程开始时，如果该齿向小齿轮的齿尖靠近，它将径向缩回使与之相联的弹簧受压。其结果是，齿能够滑动而不会在相应小齿轮齿的边缘卡住。一旦经过这个边缘，将与后面小齿轮齿的空间啮合。尽管通过摩擦连续带动大齿轮的可伸缩齿能够逐渐缩进容纳弹簧的壳体中，但仍具有一定危险性。在这样的情况下，大齿轮上形成的间隙后面的第二齿是不可伸缩的，能够顶住小齿轮齿的边缘并卡住整个齿轮机构。由于小齿轮通过自由轮联接器与其驱动装置分离，并能够很容易地弯曲，发生危险的可能性很大。

本发明旨在克服上述缺点，并通过所提供的方法避免已知机构由于错误操作带来的任何危险，该方法有效并容易实施，还可以通过对已经应用的这类机构进行适当修改而改进。

该目的通过前文所限定的机构来实现，其特征在于，沿所述预定转动方向，在所述大齿轮圆周上制成的第一间隙后面是第一可伸缩齿，该第一可伸缩齿可沿其轴向克服压缩弹簧的压力伸缩。沿所述预定转动方向，所述第一可伸缩齿后面是在大齿轮圆周上制成的第二间隙，该第二间隙通过齿的另外的不连续而形成，并延伸至少两个齿节距，紧靠在第二间隙后面的齿是第二可伸缩齿，该第二可伸缩齿可克服压缩弹簧的压力而沿其轴线收缩。

在优选实施例中，所述第二间隙延伸跨过的长度略小于齿节距的整数倍，所述第二可伸缩齿具有径向向外在共同边缘相交的齿侧面，并包括一个在与齿边缘相邻的顶部区域的倾斜平面。

有利的是，所述第二间隙延伸跨过的长度最好是比齿节距的整数倍小1/6个齿节距，最好其跨过的长度大致等于25/6齿节距。

尤其有利的是，在所述预定转动方向上，所述第二可伸缩齿的后面是一个第三间隙，该第三间隙至少跨过两个齿节距。

优选地，所述第三间隙后面的齿，其齿侧面径向向外在共同边缘相交，并包括一个在与齿边缘相邻的顶部区域的倾斜平面。

更一般地，沿所述预定转动方向，所述第一间隙后面是n个可伸缩齿，可沿其轴向克服压缩弹簧的压力而收缩。沿所述预定转动方向，每个可伸缩齿的后面是至少跨过两个齿节距的间隙。

在所有实施例中，每个可伸缩齿和在所述预定转动方向上位于最后一个可伸缩齿后面的第一不可伸缩齿具有径向向外在共同边缘相交的齿侧面，并包括一个在与齿边缘相邻的顶部区域的倾斜平面。

有利的是，每个所述可伸缩齿与相邻的可伸缩齿之间通过延伸跨过的长度略小于齿节距的整数倍的间隙彼此分开。

通过下面所给出的非限定实施例及相应的附图，本发明将得到更加清楚的说明，其中：

图1是本发明机构的实施例的俯视简图；

图2是大齿轮的可伸缩齿的局部详细视图；

图3A、3B、3C、3D、3E、3F、3G和3H示出了当大齿轮的齿和小齿轮的齿未接触时，大齿轮和小齿轮在可伸缩齿与小齿轮齿啮合区域的工作状态；

图4A、4B、4C、4D、4E、4F、4G和4H示出了当大齿轮的齿和小齿轮的齿接触时，大齿轮和小齿轮在可伸缩齿与小齿轮齿啮合区域的工作状态。

参照图1，如图中所示，用于连接开关设备的弹簧驱动机构10包括一个绕其轴线自由转动的接合轴11，首先带动大齿轮13，其次带动凸轮14，凸轮14的作用在下面说明。一个接合弹簧15由一个拉力弹簧组成，在连接点16通过链装置17或其它适当的装置跨过偏转滑轮18与大齿轮13连接，如图所示。大齿轮13与一个通过齿轮系20与驱动齿轮21连接的小齿轮19啮合，驱动齿轮21固定在驱动电机21的输出轴22上。

该驱动装置机构已经在前言部分提到的公开号为0652409的欧洲专利申请中详细说明，它用于使接合弹簧15能够驱动接合轴11沿预定方向A转动(如图1箭头A所示)，以便开关设备(未示出)进入电路，并使驱动电机23能够使接合弹簧15压缩，使之准备释放其积蓄的能量，以便随时能够使开关设备进入电路之中。当开关设备接通时，接合弹簧15在链17上施加拉力并导致大齿轮13沿图示的预定方向A转动，同时，连接点16从位于死点16a稍下游(沿大齿轮的预定转动方向A)的准备位置到达与死点16a在直径上相对的松弛点16b相应的终点位置。此后，驱动电机21驱动接合轴11，使其沿预定方向A转动。这样持续至接合弹簧连接点再次稍微经过死点16a并且弹簧处于待发状态。大齿轮通过具有棘爪25的棘爪机构24停止在该位置上，棘爪25由电磁铁26和安装在大齿轮13的一个表面上的挡块27致动，该挡块27与棘爪25协调动作将轮卡在所需要的准备位置上。

机构10还具有主轴30，特别带有一个启动杠杆31，用于致动一个开关设备的摇柄(未示出)，一个用于连接所述轴与脱离弹簧33的连接杠杆32，一个带有与凸轮14配合的凸轮从动轮34a的凸轮从动杠杆34，一个与由电磁铁37致动的棘爪36协调动作的锁定杠杆35，以及一个与由液力减振器或类似机件构成的制动器38连接的制动器杠杆。脱离弹簧33最好与接合弹簧15相同或相似，通过由偏转滑轮40导向的链装置39与连接杠杆32连接。凸轮从动轮34a压靠在安装于接合轴11上的凸轮14上。该凸轮控制杠杆34在分别与启动杠杆31的位置I和O相对应的两位置41a和41b之间的运动。棘爪36在与启动杠杆处于位置I相应的位置上锁住锁定杠杆35。

图2示出了大齿轮13和小齿轮19放大的局部。可看到小齿轮19的齿50的特殊形状，每个都切成了尖顶。每个齿的侧面沿径向在共同的边缘相交，在前齿侧面是渐开线形状，而在相对的齿侧面则是从边缘开始相对于通过相应齿中部的径向线倾斜的直线。

沿预定转动方向A，大齿轮13具有不连续的齿51，所述不连续提供了第一间隙52a，构成了没有齿的区域。第一可伸缩齿53a布置在间隙内，与容纳在位于大齿轮厚度方向大致圆柱形的槽55a内的部分挖空的齿座54a制成一体。压缩弹簧56a安装在齿座54a的空腔和齿轮上槽55a之间形成的封闭空间内，弹簧有助于推动齿53a沿径向从齿轮内伸出。为防止齿脱出并限制向外的行程，在第一间隙52a的底部固定止动板57a，以便于部分地关闭槽55a。该止动板通过至少一个、最好两个螺钉58a固定。由于这样的装配，齿53a克服由压缩弹簧56a施加的力，能够部分缩进槽55a内。

紧接着第一可伸缩齿53a，大齿轮13具有第二间隙52b，由齿轮的齿51另外的中断而形成。该第二间隙至少延伸跨过两个齿节距长度。在优选实施例中，该间隙延伸跨过的长度略小于齿节距的一个整数倍，最好是少1/6个齿节距，如2⁵/6个齿节距。

紧接着所述第二间隙52b的大齿轮的齿53b也可以克服压缩弹簧56b的压力伸缩。第二可伸缩齿53b后面的齿60，在延伸跨过长度等于齿节整数倍的第三间隙52c之后，与每个可伸缩齿一样，包括径向向外在共同边缘相交的齿侧面。与前侧面相对的齿侧面，在与齿边缘相邻顶部具有倾斜平面。一般说来，两个可伸缩齿53a和53b能够高出大齿轮相应的其他齿51，因此，具有减少所述其它齿尖与小齿轮19的齿尖接触的可能性的优点。

图3A至3H表示在小齿轮19的齿50和大齿轮13的齿之间无撞击时的情况。图3A和3B表示的是初始时刻，其中图3B表示小齿轮19的齿和大齿轮的第一可伸缩齿53a之间啮合的时刻。图3C和3D表示的是相对于缺少的大齿轮齿51(由虚线表示)的小齿轮齿的位置。图3E用虚线表示尚未用合适的方法切去的小齿轮19的齿61的原始形状。在该附图中可以看出，如果保持原始形状，将增加与大齿轮的第二可伸缩齿53b的撞击。图3F、3G和3H表示小齿轮19的齿50与大齿轮的齿53a、53b和60的相对位置。

图4A至4H表示在小齿轮19的齿50的齿尖和大齿轮13的可伸缩齿53a的齿尖之间相交时的情况。图4B表示的是两个齿50和53a之间啮合的初始时刻。尖对尖啮合引起齿53a缩回。随着运动继续，小齿轮的齿和大齿轮的齿处于图4C和4D所示的相对位置。图4E表示小齿轮19的齿50中的一个齿和第二可伸缩齿53b之间的啮合。如图4F所示，该齿缩回，而后，如图4G和4H所示，由于在可伸缩齿53a、53b和第二可伸缩齿后面之间形成的间隙52a、52b和52c，两个齿轮正常啮合。

本发明并不局限于仅构成结构实例的实施例。特别是，可伸缩齿的数量不限于两个，并可以增加到三个或n个克服推力弹簧的压力可轴向伸缩的齿，如上所述，每个齿的后面是间隙。

Claims (9)

1．一种用于电力开关设备、特别是中高压电力开关和断路器的弹簧驱动机构，该机构包括：

一个接合弹簧(15)与绕其轴线自由转动的接合轴(11)偏心连接，所述弹簧首先带动接合轴以预定方向(A)转动使开关设备进入电路，其次，带动一个安装在接合轴(11)上的大齿轮(13)和一个与所述大齿轮啮合并与用于驱动的驱动元件(23)连接的小齿轮(19)，该驱动元件(23)通过所述小齿轮驱动所述大齿轮和所述接合轴在所述预定方向上压迫接合弹簧，达到使开关设备进入电路的目的，所述接合轴机构从接合弹簧至少部分松弛的位置(16b)，超过死点位置(16a)，即接合弹簧被压缩的位置，

一个棘爪机构(24)在预定转动方向(A)超过死点位置的支撑位置支承大齿轮(13)，并释放所述接合轴(11)，使所述开关设备进入电路，

在所述大齿轮的圆周上形成的第一间隙(52a)，通常是通过大齿轮的齿(51)的不连续而形成的，所述间隙是当接合轴支承在棘爪机构上时，在与小齿轮(19)的齿接近的区域设置的；

一个用于在接合轴通过棘爪机构释放后，防止大齿轮(13)和小齿轮(19)相互卡住的装置，所述装置包括：

一种小齿轮(19)的齿(50)具有的形状，其中齿侧面向外在共同边缘相交，在前侧面是渐开线，反面是经过齿中间从边缘相对于径向直线倾斜的平面；

一种大齿轮(13)的齿具有的形状，在所述预定转动方向上的间隙后面，其中齿侧面向外在共同边缘相交，并在相邻于边缘的顶部区域包含一个倾斜面；

该机构的特征在于，沿所述预定转动方向(A)，在所述大齿轮(13)圆周上制成的第一间隙(52a)后面是第一可伸缩齿(53a)，该第一可伸缩齿可沿其轴向克服压缩弹簧(56a)的压力伸缩，沿所述预定转动方向(A)，所述第一可伸缩齿后面是在大齿轮(13)圆周上制成的第二间隙(52b)，该第二间隙通过齿的另外的不连续而形成，并延伸至少两个齿节距，紧靠在第二间隙(52b)后面的齿是第二可伸缩齿(53b)，该第二可伸缩齿可克服压缩弹簧(56b)的压力而沿其轴线收缩。

2．按照权利要求1所述的机构，其特征在于，所述第二间隙(52b)延伸跨过的长度略小于齿节距的整数倍，所述第二可伸缩齿(53b)具有径向向外在共同边缘相交的齿侧面，并包括一个在与齿边缘相邻的顶部区域的倾斜平面。

3．按照权利要求2所述的机构，其特征在于，所述第二间隙延伸跨过的长度大致比齿节距的整数倍小1/6个齿节距。

4．按照权利要求3所述的机构，其特征在于，所述第二间隙跨过的长度大致等于25/6个齿节距。

5．按照权利要求1所述的机构，其特征在于，沿所述预定转动方向(A)，所述第二可伸缩齿(53b)的后面是一个第三间隙(52c)，该第三间隙至少跨过两个齿节距。

6．按照权利要求5所述的机构，其特征在于，所述第三间隙(52c)后面的齿(60)，其齿侧面径向向外在共同边缘相交，并包括一个在与齿边缘相邻的顶部区域的倾斜平面。

7．按照权利要求1所述的机构，其特征在于，沿所述预定转动方向(A)，所述第一间隙(52a)后面是n个可伸缩齿，可沿其轴向克服压缩弹簧的压力而收缩，沿所述预定转动方向(A)，每个可伸缩齿的后面是至少跨过两个齿节距的间隙。

8．按照权利要求7所述的机构，其特征在于，每个可伸缩齿和在所述预定转动方向(A)上位于最后一个可伸缩齿后面的第一不可伸缩齿具有径向向外在共同边缘相交的齿侧面，并包括一个在与齿边缘相邻的顶部区域的倾斜平面。

9．按照权利要求8所述的机构，其特征在于，每个所述可伸缩齿与相邻的可伸缩齿之间通过延伸跨过的长度略小于齿节距的整数倍的间隙彼此分开。

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