CN207587608U - 一种操作机构过中释放装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型的操作机构过中释放装置，通过主动轴、主动轴套、从动轴、从动轴套的扇形凸起与扇形凹槽互相配合传递动力，通过扇形凸起在扇形凹槽内的空行程来实现机构储能、主动轴保护功能，通过储能弹簧瞬时释放提供驱动力矩，从动轴套通过凸轮带动动力输出轴旋转改变开关设备工作状态，主动轴套上的传动销带动叉形拨板通过连杆传递控制力矩至传动拐臂旋转能够满足开关快速分、合闸的动作要求，和接地工位时的接地合、分慢动行程要求，运行可靠、使用寿命长、结构简单、安装方便，开关操作机构零件数量少，机构可靠性高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种应用于高压开关电气设备的操作机构过中释放装置。
背景技术
随着我国国民经济的快速发展和人民生活水平的提高，电力用户对电网供电的可靠性要求越来越高，从而对配电系统用的金属封闭开关设备如固定柜、环网柜的运行可靠性提出了更加严格的要求；同时随着居民用电负荷的不断增加，金属封闭开关设备的用量也是逐年增加。根据行业数据统计，作为金属封闭开关设备重要组成的开关设备的操作机构的质量可靠问题也更加突出。现有操作机构多为弹簧操作机构，力矩的传递多是依靠凸轮、连杆机构，零件较多，结构较为复杂；而且操作机构要求具有少者数千次，多者万次的操作寿命要求，因此过多的零件给操作机构的可靠运行带来了更多的不确定性；现有可以满足直动型三工位开关要求的操作机构多为蜗轮蜗杆或丝杆结构的慢动机构，只能用于无电弧产生的隔离开关，无法适应开关快速动作的要求。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种能够满足开关快速分、合闸的动作要求，且结构简单、安装方便、运行可靠的操作机构过中释放装置。
本实用新型的操作机构过中释放装置，包括机构框架，和安装于机构框架上的储能系统、传动系统，储能系统一端与动力输入轴连接，另一端与传动系统连接并能够通过传动系统改变外部开关设备工作位置，其特征在于：传动系统设置有传动轴、主动轴套、从动轴套通过轴承安装在机构框架左右支撑板中部的轴承安装座上，传动轴两端分别通过主动轴、从动轴套装主动轴套、从动轴套，主动轴套与动力输入轴连接为储能系统提供动力，从动轴套通过凸轮与安装在机构框架左右支撑板上部的动力输出轴连接；主动轴套、从动轴套内表面具有对称的扇形凹槽，主动轴、从动轴外表面具有对称的扇形凸起分别位于主动轴套、从动轴套扇形凹槽内，并具有空行程间隙；
所述储能系统在传动轴中部固定安装有旋转拐臂，旋转拐臂远端压住储能弹簧并能压缩储能弹簧储能，旋转拐臂与储能弹簧的接触点具有压缩量最大的死点位置和死点位置两侧压缩量逐渐变小的工作位置；
所述传动系统的动力输出轴上连接有传动拐臂，传动拐臂一端与动力输出轴连接，另一端连接外部开关设备；轴承安装座上还设置有销轴，销轴上通过轴承安装有具有开口槽的叉形拨板，传动拐臂中部通过连杆与叉形拨板连接；主动轴套上设置有传动销，传动销位于叉形拨板的开口槽内；
所述操作机构过中释放装置具有主动储能、释放操作、接地保护三个工作过程，在三个工作过程中机构分别具有位置Ⅰ、位置Ⅱ、位置Ⅲ、位置Ⅳ四个工作位置，机构从位置Ⅰ运行至位置Ⅱ的过程为主动储能工作过程，从位置Ⅱ运行至位置Ⅲ的过程为释放操作工作过程，从位置Ⅲ运行至位置Ⅳ的过程为接地保护工作过程；
主动储能工作过程中，机构从位置Ⅰ运行至位置Ⅱ：动力输入轴带动主动轴套顺时针旋转，主动轴套借助内部扇形凹槽推动主动轴的扇形凸轮带动主动轴顺时针旋转，主动轴通过花键结构带动传动轴顺时针旋转，传动轴又带动从动轴顺时针旋转，从动轴的扇形凸轮在从动轴套内部扇形凹槽内顺时针旋转，由于从动轴的扇形凸起与从动轴套扇形凹槽具有空行程间隙，从动轴完成A空行程，因而此过程中从动轴套静止不动，传动轴同样静止不动，不会改变开关设备的工作位置；传动轴同时带动旋转拐臂压缩储能弹簧直至死点位置，同时推动支撑套绕销轴旋转，直至旋转拐臂与支撑套处于同一水平直线上，传动系统达到中间平衡位置，不会改变开关设备的工作位置；
释放操作工作过程中，机构从位置Ⅱ运行至位置Ⅲ：动力输入轴驱动主动轴带动传动轴在位置Ⅱ继续顺时针旋转，旋转拐臂随着传动轴一起旋转，储能弹簧随着越过死点位置后快速释放能量，并推动旋转拐臂继续旋转，传动轴随旋转拐臂一起继续旋转，并且带动从动轴同时旋转，借助于从动轴扇形凸起与从动轴套扇形凹槽的配合，传动轴上的从动轴瞬间带动从动轴套继续快速旋转，同时通过凸轮带动开关输出轴旋转动作，凸轮快速执行相应动作传递力矩至动力输出轴，输出开关设备分闸、合闸的力矩，此过程中，传动轴上的主动轴的扇形凸轮在主动轴套内部扇形凹槽内顺时针旋转，由于主动轴的扇形凸起与主动轴套扇形凹槽具有空行程间隙，传动轴上的主动轴完成B空行程，因而此过程中主动轴套静止不动，不会对操作结构动力输出轴产生冲击破坏；
接地保护工作过程中，机构从位置Ⅲ运行至位置Ⅳ：动力输入轴驱动主动轴套在位置Ⅲ继续顺时针旋转，主动轴套带动下传动销拨动转动叉形拨板转动，叉形拨板通过可调节的连杆带动安装在动力输出轴上的传动拐臂动作，使本实用新型的操作机构过中释放装置最终达到位置Ⅳ所示位置，此时输入主动轴套上因为空行程C，从动轴套上因为空行程D的原因，从动轴、主动轴、传动轴并不会运动，不会造成传动系统的额外动作，顺利完成接地过程；
所述主动轴、从动轴内部中空且具有花键结构，传动轴两端具有花键槽结构，主动轴、从动轴通过内部花键安装在传动轴两端的花键槽内，传动轴通过平键与旋转拐臂连接；
所述储能弹簧套装于支撑套外部，支撑套分为上下两段，能沿轴向改变长度，储能弹簧限位于支撑套两段之间；支撑套两端通过销轴分别与机构框架、旋转拐臂铰接；
所述主动轴外表面的扇形凸起与从动轴外表面的扇形凸起在传动轴圆周方向上具有一致的相对位置；
所述主动轴套内表面的扇形凹槽和主动轴外表面的扇形凸起之间存在空行程间隙；所述从动轴套内表面的扇形凹槽和从动轴外表面的扇形凸起之间同样存在空行程间隙
本实用新型的操作机构过中释放装置，能够满足开关快速分、合闸的动作要求，通过主动轴、主动轴套、从动轴、从动轴套的扇形凸起与扇形凹槽互相配合传递动力，通过扇形凸起在扇形凹槽内的空行程来实现机构储能、主动轴保护功能，通过储能弹簧瞬时释放提供驱动力矩，同时主动轴套上的传动销带动叉形拨板通过连杆传递控制力矩至传动拐臂改变开关设备工作状态，满足接地工位时的接地合、分慢动行程要求，运行可靠、使用寿命长、结构简单、安装方便，开关操作机构零件数量少，机构可靠性高。
附图说明
图1是本实用新型实施例的操作机构过中释放装置平面结构示意图；
图2是图1的C-C剖面放大视图；
图3是本实用新型实施例的操作机构过中释放装置在位置Ⅰ的右视放大图；
图4是本实用新型实施例的操作机构过中释放装置在位置Ⅰ的A-A剖面放大视图；
图5是本实用新型实施例的操作机构过中释放装置在位置Ⅰ的B-B剖面放大视图；
图6是本实用新型实施例的操作机构过中释放装置在位置Ⅱ的右视放大图；
图7是本实用新型实施例的操作机构过中释放装置在位置Ⅱ的A-A剖面放大视图；
图8是本实用新型实施例的操作机构过中释放装置在位置Ⅱ的B-B剖面放大视图；
图9是本实用新型实施例的操作机构过中释放装置在位置Ⅲ的右视放大图；
图10是本实用新型实施例的操作机构过中释放装置在位置Ⅲ的A-A剖面放大视图；
图11是本实用新型实施例的操作机构过中释放装置在位置Ⅲ的B-B剖面放大视图；
图12是本实用新型实施例的操作机构过中释放装置在位置Ⅳ的右视放大图；
图13是本实用新型实施例的操作机构过中释放装置在位置Ⅳ的A-A剖面放大视图；
图14是本实用新型实施例的操作机构过中释放装置在位置Ⅳ的B-B剖面放大视图。
具体实施方式
如图所示，一种操作机构过中释放装置，包括机构框架1，和安装于机构框架上的储能系统2、传动系统3，储能系统2一端与动力输入轴5连接，另一端与传动系统3连接并能够通过传动系统3改变外部开关设备工作位置，传动系统3设置有传动轴303、主动轴套304、从动轴套301通过轴承306、308安装在机构框架1 左右支撑板101、102中部的轴承安装座307、309上，传动轴303两端分别通过主动轴305、从动轴302套装主动轴套304、从动轴套301，主动轴套304与动力输入轴5连接为储能系统2提供动力，从动轴套301通过凸轮4与安装在机构框架1左右支撑板101、102上部的动力输出轴315连接；主动轴套304、从动轴套301内表面具有对称的扇形凹槽，主动轴305、从动轴302外表面具有对称的扇形凸起分别位于主动轴套304、从动轴套301扇形凹槽内，并具有空行程间隙；
储能系统2在传动轴303中部固定安装有旋转拐臂205，旋转拐臂205远端压住储能弹簧203并能压缩储能弹簧203储能，旋转拐臂205与储能弹簧203的接触点具有压缩量最大的死点位置和死点位置两侧压缩量逐渐变小的工作位置；
传动系统3的动力输出轴315上连接有传动拐臂314，传动拐臂314一端与动力输出轴315连接，另一端连接外部开关设备；轴承安装座309上还设置有销轴311，销轴311上通过轴承310安装有具有开口槽的叉形拨板312，传动拐臂314中部通过连杆313与叉形拨板312连接；主动轴套304上设置有传动销316，传动销316 位于叉形拨板312的开口槽内；
主动轴305、从动轴302内部中空且具有花键结构，传动轴303两端具有花键槽结构，主动轴305、从动轴302通过内部花键安装在传动轴303两端的花键槽内，传动轴303通过平键206与旋转拐臂205连接；
储能弹簧203套装于支撑套外部，支撑套202分为上下两段2，能沿轴向改变长度，储能弹簧203限位于支撑套202两段之间；支撑套202两端通过销轴201分别与机构框架1、旋转拐臂205铰接；
主动轴套304内表面的扇形凹槽与从动轴套301内表面的扇形凹槽、主动轴305 外表面的扇形凸起与从动轴302外表面的扇形凸起、主动轴套304内表面的扇形凹槽和主动轴305外表面的扇形凸起之间的空行程间隙与从动轴套301内表面的扇形凹槽和从动轴302外表面的扇形凸起之间的空行程间隙在圆周上的位置角度互相重合。
主动轴305外表面的扇形凸起与从动轴302外表面的扇形凸起在传动轴303圆周方向上具有一致的相对位置；主动轴套304内表面的扇形凹槽和主动轴305外表面的扇形凸起之间存在空行程间隙；从动轴套301内表面的扇形凹槽和从动轴302 外表面的扇形凸起之间同样存在空行程间隙。
本实用新型的操作机构过中释放装置，储能系统2的储能弹簧203用于储存操作机构快速动作所需的能量，通过支撑套202和销轴201固定于机构框架1的定位孔内，通过支撑套202的上段204和销轴201与旋转拐臂205连接；旋转拐臂205 通过平键206和传动轴303刚性连接；传动系统3主要由从动轴套301、从动轴302、传动轴303、主动轴305、主动轴套304及轴承308、306、310和轴承安装座307、 309及销311和拨叉板312、可调连杆313、传动拐臂314、开关输出轴315、拨杆 316等组装而成，传动轴303通过两端的花键槽分别与从动轴302、主动轴305实现刚性连接，确保同时旋转；主动轴套304一端与安装在传动轴303的主动轴305 配合，一端与操作机构的动力输出轴5连接；从动轴套301一端与安装在传动轴303上的从动轴302配合，另一端通过凸轮4与动力输出轴315连接；从动轴套301、主动轴套304通过轴承308、轴承安装座307，309安装在机构框架1的左右支撑板 101、102上，确保旋转流畅，无卡滞；传动轴303则通过轴承306、轴承安装座307， 309安装在机构框架1的左右支撑板101、102上，确保旋转流畅，无卡滞；叉形拨板312通过销轴311、轴承310安装在轴承安装座309上，另一端通过可调节的连杆313与连接开关设备的传动拐臂314连接，确保旋转流畅，无卡滞；在安装过程中根据需要可以对运动部件涂抹适量润滑脂，保证各运动部件运动流畅无卡滞现象。
本实用新型的操作机构过中释放装置，具有主动储能、释放操作、接地保护三个工作过程，在三个工作过程中机构分别具有位置Ⅰ、位置Ⅱ、位置Ⅲ、位置Ⅳ四个工作位置，机构从位置Ⅰ运行至位置Ⅱ的过程为主动储能工作过程，从位置Ⅱ运行至位置Ⅲ的过程为释放操作工作过程，从位置Ⅲ运行至位置Ⅳ的过程为接地保护工作过程。
主动储能工作过程中，机构从位置Ⅰ运行至位置Ⅱ：动力输入轴5带动主动轴套304顺时针旋转，主动轴套304借助内部扇形凹槽推动主动轴305的扇形凸轮带动主动轴305顺时针旋转，主动轴305通过花键结构带动传动轴303顺时针旋转，传动轴303又带动从动轴302顺时针旋转，从动轴302的扇形凸轮在从动轴套301 内部扇形凹槽内顺时针旋转，由于从动轴302的扇形凸起与从动轴套301扇形凹槽具有空行程间隙，从动轴302完成A空行程，因而此过程中从动轴套301静止不动，传动轴4同样静止不动，不会改变开关设备的工作位置；传动轴303同时带动旋转拐臂205压缩储能弹簧203直至死点位置，同时推动支撑套202绕销轴旋转，直至旋转拐臂205与支撑套202处于同一水平直线上，传动系统3达到中间平衡位置，不会改变开关设备的工作位置。
释放操作工作过程中，机构从位置Ⅱ运行至位置Ⅲ：动力输入轴5驱动主动轴 305带动传动轴303在位置Ⅱ继续顺时针旋转，旋转拐臂205随着传动轴303一起旋转，储能弹簧203随着越过死点位置后快速释放能量，并推动旋转拐臂205继续旋转，传动轴303随旋转拐臂205一起继续旋转，并且带动从动轴302同时旋转，借助于从动轴302扇形凸起与从动轴套301扇形凹槽的配合，传动轴303上的从动轴302瞬间带动从动轴套301继续快速旋转，同时通过凸轮4带动开关输出轴315 旋转动作，凸轮4快速执行相应动作传递力矩至动力输出轴315，输出开关设备分闸、合闸的力矩，此过程中，传动轴303上的主动轴305的扇形凸轮在主动轴套304 内部扇形凹槽内顺时针旋转，由于主动轴302的扇形凸起与主动轴套301扇形凹槽具有空行程间隙，传动轴303上的主动轴305完成B空行程，因而此过程中主动轴套304静止不动，不会对操作结构动力输出轴产生冲击破坏。
接地保护工作过程中，机构从位置Ⅲ运行至位置Ⅳ：动力输入轴5驱动主动轴套304在位置Ⅲ继续顺时针旋转，主动轴套304带动下传动销316拨动转动叉形拨板312转动，叉形拨板312通过可调节的连杆313带动安装在动力输出轴315上的传动拐臂314动作，使本实用新型的操作机构过中释放装置最终达到位置Ⅳ所示位置，此时输入主动轴套304上因为空行程C，从动轴套301上因为空行程D的原因，从动轴302、主动轴305、传动轴303并不会运动，不会造成传动系统的额外动作，顺利完成接地过程。
反之，当操作机构动力输入轴5在动力作用下逆时针旋转时，先由位置Ⅳ返回位置III上，继续逆时针转动后，本实用新型的操作机构过中释放装置可以由位置 III经位置II最终回到位置I所示状态。
本实用新型的操作机构过中释放装置，能够满足开关快速分、合闸的动作要求，通过主动轴、主动轴套、从动轴、从动轴套的扇形凸起与扇形凹槽互相配合传递动力，通过扇形凸起在扇形凹槽内的空行程来实现机构储能、主动轴保护功能，通过储能弹簧瞬时释放提供驱动力矩，同时主动轴套上的传动销带动叉形拨板通过连杆传递控制力矩至传动拐臂改变开关设备工作状态，满足接地工位时的接地合、分慢动行程要求，运行可靠、使用寿命长、结构简单、安装方便，开关操作机构零件数量少，机构可靠性高。
Claims (4)
1.一种操作机构过中释放装置，包括机构框架（1），和安装于机构框架（1）上的储能系统（2）、传动系统（3），储能系统（2）一端与动力输入轴（5）连接，另一端与传动系统（3）连接并能够通过传动系统（3）改变外部开关设备工作位置，其特征在于：传动系统（3）设置有传动轴（303）、主动轴套（304）、从动轴套（301）通过轴承（306）、（308）安装在机构框架（3）左右支撑板（101）、（102）中部的轴承安装座（307）、（309）上，传动轴（303）两端分别通过主动轴（305）、从动轴（302）套装主动轴套（304）、从动轴套（301），主动轴套（304）与动力输入轴（5）连接为储能系统（2）提供动力，从动轴套（301）通过凸轮（4）与安装在机构框架（1）左右支撑板（101）、（102）上部的动力输出轴（315）连接；主动轴套（304）、从动轴套（301）内表面具有对称的扇形凹槽，主动轴（305）、从动轴（302）外表面具有对称的扇形凸起分别位于主动轴套（304）、从动轴套（301）扇形凹槽内，并具有空行程间隙；
所述储能系统（2）在传动轴（303）中部固定安装有旋转拐臂（205），旋转拐臂（205）远端压住储能弹簧（203）并能压缩储能弹簧（203）储能，旋转拐臂（205）与储能弹簧（203）的接触点具有压缩量最大的死点位置和死点位置两侧压缩量逐渐变小的工作位置；
所述传动系统（3）的动力输出轴（315）上连接有传动拐臂（314），传动拐臂（314）一端与动力输出轴（315）连接，另一端连接外部开关设备；轴承安装座（309）上还设置有销轴（311），销轴上通过轴承（310）安装有具有开口槽的叉形拨板（312），传动拐臂（314）中部通过连杆（313）与叉形拨板（312）连接；主动轴套上设置有传动销（316），传动销（316）位于叉形拨板（312）的开口槽内；
所述操作机构过中释放装置具有主动储能、释放操作、接地保护三个工作过程，在三个工作过程中机构分别具有位置Ⅰ、位置Ⅱ、位置Ⅲ、位置Ⅳ四个工作位置，机构从位置Ⅰ运行至位置Ⅱ的过程为主动储能工作过程，从位置Ⅱ运行至位置Ⅲ的过程为释放操作工作过程，从位置Ⅲ运行至位置Ⅳ的过程为接地保护工作过程；
主动储能工作过程中，机构从位置Ⅰ运行至位置Ⅱ：动力输入轴（5）带动主动轴套(304)顺时针旋转，主动轴套(304)借助内部扇形凹槽推动主动轴(305)的扇形凸轮带动主动轴(305)顺时针旋转，主动轴(305)通过花键结构带动传动轴(303)顺时针旋转，传动轴(303)又带动从动轴(302)顺时针旋转，从动轴(302)的扇形凸轮在从动轴套(301)内部扇形凹槽内顺时针旋转，由于从动轴(302)的扇形凸起与从动轴套(301)扇形凹槽具有空行程间隙，从动轴(302)完成A空行程，因而此过程中从动轴套(301)静止不动，传动轴（4）同样静止不动，不会改变开关设备的工作位置；传动轴(303)同时带动旋转拐臂(205)压缩储能弹簧(203)直至死点位置，同时推动支撑套(202)绕销轴旋转，直至旋转拐臂(205)与支撑套(202)处于同一水平直线上，传动系统(3)达到中间平衡位置，不会改变开关设备的工作位置；
释放操作工作过程中，机构从位置Ⅱ运行至位置Ⅲ：动力输入轴(5)驱动主动轴(305)带动传动轴(303)在位置Ⅱ继续顺时针旋转，旋转拐臂(205)随着传动轴(303)一起旋转，储能弹簧(203)随着越过死点位置后快速释放能量，并推动旋转拐臂(205)继续旋转，传动轴(303)随旋转拐臂(205)一起继续旋转，并且带动从动轴(302)同时旋转，借助于从动轴(302)扇形凸起与从动轴套(301)扇形凹槽的配合，传动轴(303)上的从动轴(302)瞬间带动从动轴套(301)继续快速旋转，同时通过凸轮(4)带动开关输出轴(315)旋转动作，凸轮(4)快速执行相应动作传递力矩至动力输出轴(315)，输出开关设备分闸、合闸的力矩，此过程中，传动轴(303)上的主动轴(305)的扇形凸轮在主动轴套(304)内部扇形凹槽内顺时针旋转，由于主动轴(302)的扇形凸起与主动轴套(301)扇形凹槽具有空行程间隙，传动轴(303)上的主动轴(305)完成B空行程，因而此过程中主动轴套(304)静止不动，不会对操作结构动力输出轴产生冲击破坏；
接地保护工作过程中，机构从位置Ⅲ运行至位置Ⅳ：动力输入轴(5)驱动主动轴套(304)在位置Ⅲ继续顺时针旋转，主动轴套(304)带动下传动销(316)拨动转动叉形拨板(312)转动，叉形拨板(312)通过可调节的连杆(313)带动安装在动力输出轴(315)上的传动拐臂(314)动作，使本实用新型的操作机构过中释放装置最终达到位置Ⅳ所示位置，此时输入主动轴套(304)上因为空行程C，从动轴套(301)上因为空行程D的原因，从动轴(302)、主动轴(305)、传动轴(303)并不会运动，不会造成传动系统的额外动作，顺利完成接地过程。
2.根据权利要求1所述的操作机构过中释放装置，其特征在于：所述主动轴（305）、从动轴（302）内部中空且具有花键结构，传动轴（303）两端具有花键槽结构，主动轴（305）、从动轴（302）通过内部花键安装在传动轴（303）两端的花键槽内，传动轴（303）通过平键与旋转拐臂（205）连接。
3.根据权利要求1所述的操作机构过中释放装置，其特征在于：所述储能弹簧（203）套装于支撑套（202）外部，支撑套（202）分为上下两段，能沿轴向改变长度，储能弹簧（203）限位于支撑套（202）两段之间；支撑套（202）两端通过销轴（201）分别与机构框架（1）、旋转拐臂（205）铰接。
4.根据权利要求1所述的操作机构过中释放装置，其特征在于：所述主动轴（305）外表面的扇形凸起与从动轴（302）外表面的扇形凸起在传动轴（303）圆周方向上具有一致的相对位置；所述主动轴套（304）内表面的扇形凹槽和主动轴（305）外表面的扇形凸起之间存在空行程间隙；所述从动轴套（301）内表面的扇形凹槽和从动轴（302）外表面的扇形凸起之间同样存在空行程间隙。
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