CN219497624U - 高压断路器操动机构的储能模块及高压断路器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及高压断路器操动机构的储能模块及高压断路器。该储能模块包括：至少一个壳体，限界出第一低压油腔、第二低压油腔和高压油腔，第一低压油腔通过低压过滤器与第二低压油腔连通，第二低压油腔通过送油通道与高压油腔连通；电机，装配至壳体并包括伸入第一低压油腔中的转轴；传动单元，包括齿轮组和驱动轴，齿轮组布置于第一低压油腔中并与转轴连接，驱动轴的第一端部在第一低压油腔中与齿轮组连接，而反向于第一端部的第二端部伸入第二低压油腔中；和泵单元，布置于第二低压油腔中并配置成在驱动轴的驱动下将第二低压油腔中的液压油通过送油通道送入高压油腔中。该储能模块结构简单紧凑，并具备良好的可靠性，使用寿命较长。

Description

高压断路器操动机构的储能模块及高压断路器

技术领域

本实用新型涉及高压断路器技术领域。更具体地，本实用新型涉及一种高压断路器操动机构的储能模块，以及涉及包括这种储能模块的高压断路器。

背景技术

高压断路器操动机构例如可以是一种液压弹簧机构，即通过液压油实现弹簧的能量储存及释放，储能后的弹簧作为动力源驱动断路器本体以实现分合闸操作。液压弹簧机构的储能模块主要包括三个组成单元：提供动力的电机；为液压油加压的泵单元；以及连接电机与泵单元的传动单元。

在现有的储能模块中，传动单元通常采用布置于操动机构壳体外部的一对锥齿轮实现传动。然而，由于材料的蠕变变形和齿的磨损，这类锥齿轮在长时间使用后容易断裂，使用寿命较短。因此，由于传动单元存在的这种缺陷，导致储能模块的可靠性不佳。

实用新型内容

本实用新型提供了一种高压断路器操动机构的储能模块，该储能模块结构简单紧凑，并且具备良好的可靠性，使用寿命较长。

为此，本实用新型的第一方面提供了一种高压断路器操动机构的储能模块，所述储能模块包括：至少一个壳体，所述至少一个壳体限界出第一低压油腔、第二低压油腔和高压油腔，其中，所述第一低压油腔通过低压过滤器与所述第二低压油腔连通，所述第二低压油腔通过送油通道与所述高压油腔连通；电机，所述电机装配至所述至少一个壳体，并包括伸入所述第一低压油腔中的转轴；传动单元，所述传动单元包括齿轮组和驱动轴，其中，所述齿轮组布置于所述第一低压油腔中并与所述转轴连接，所述驱动轴的第一端部在所述第一低压油腔中与所述齿轮组连接，所述驱动轴的反向于所述第一端部的第二端部伸入所述第二低压油腔中；以及泵单元，所述泵单元布置于所述第二低压油腔中，并配置成在所述驱动轴的驱动下将所述第二低压油腔中的液压油通过所述送油通道送入所述高压油腔中。

根据本实用新型的可选实施方式，所述至少一个壳体包括彼此固定的第一壳体和第二壳体，其中，所述第一壳体限界出所述第一低压油腔，所述第一壳体和所述第二壳体共同限界出所述第二低压油腔，所述低压过滤器布置于由所述第一壳体限界出并连接所述第一低压油腔与所述第二低压油腔的通道中，并且所述第二壳体限界出所述高压油腔和所述送油通道。

根据本实用新型的可选实施方式，所述储能模块还包括盖板，所述盖板固定至所述第一壳体以封闭所述第一低压油腔，其中，所述电机固定至所述盖板，并且所述转轴穿过所述盖板伸入所述第一低压油腔中。

根据本实用新型的可选实施方式，所述储能模块还包括进油接头和出油接头，其中，所述进油接头固定至所述第一壳体并适于允许外部的液压油流入所述第一低压油腔，所述出油接头固定至所述第二壳体并适于允许加压后的液压油从所述高压油腔流出。

根据本实用新型的可选实施方式，所述齿轮组包括由金属材料制成的一对直齿轮。

根据本实用新型的可选实施方式，所述一对直齿轮包括彼此啮合的第一直齿轮和第二直齿轮，其中，所述第一直齿轮构造为固定于所述转轴上的外齿轮，并且所述第二直齿轮构造为固定于所述驱动轴的第一端部上的内齿轮。

根据本实用新型的可选实施方式，所述泵单元包括：泵体，所述泵体固定于所述第二低压油腔中并限界出与所述送油通道连通的进油通道；活塞，所述活塞包括活塞杆和活塞头，其中，所述活塞杆插入所述进油通道并适于沿所述进油通道轴向移动，所述活塞头布置于所述活塞杆的伸出所述泵体的一端；以及弹簧，所述弹簧环绕所述活塞杆布置于所述泵体与所述活塞头之间并适于推动所述活塞头远离所述泵体移动。

根据本实用新型的可选实施方式，所述驱动轴设有从其第二端部径向突出的突出部，并且所述驱动轴配置成在旋转至使得所述突出部面向所述活塞头时推动所述活塞头朝向所述泵体移动。

根据本实用新型的可选实施方式，所述储能模块还包括布置于所述高压油腔中的高压过滤器。

本实用新型的第二方面提供了一种高压断路器，所述高压断路器包括根据本实用新型的第一方面的高压断路器操动机构的储能模块。

与现有技术相比，根据本实用新型的高压断路器操动机构的储能模块具有多个优点，尤其是：该储能模块的传动单元采用布置于壳体内部的一对齿轮实现传动，并且整个传动链能够浸没于低压液压油中，利用液压油的润滑作用减少了材料的磨损，并可以利用液压油的流动带走由齿轮和电机转轴产生的热量以避免出现过热现象，还相较于现有设计降低了噪音，因此，这种紧凑的设计可以确保传动单元的良好可靠性。

附图说明

本实用新型的其它特征以及优点将通过以下结合附图详细描述的优选实施方式被更好地理解，在附图中，相同的附图标记表示相同或相似的部件。

图1是根据本实用新型的储能模块的一种实施方式的立体示意图；

图2是图1中的储能模块的侧面示意图；

图3是图1中的储能模块的剖视示意图；

图4是图3中的泵单元区域的放大示意图。

应当注意到，附图不仅用于对本实用新型的解释说明，必要时还有助于对本实用新型的限定。

具体实施方式

下面详细讨论实施例的实施和使用。然而，应当理解，所讨论的具体实施例仅示范性地说明实施和使用本实用新型的特定方式，而非限制本实用新型的保护范围。

在本文中，在描述时各个部件的结构位置时，“上”、“下”、“顶”、“底”等指示方向的表述不是绝对的，而是相对的。当各个部件如图中所示布置时，这些指示方向的表述是恰当的，但当图中各个部件的位置改变时，这些指示方向的表述也应相应改变。

本实用新型涉及对高压断路器的液压弹簧式操动机构的储能模块的改进，以克服现有的储能模块可靠性不佳、使用寿命较短、维护不便、占用空间较大等缺陷。

如图1至图3所示，根据本实用新型的储能模块主要包括至少一个壳体以及装配至所述至少一个壳体的电机40、传动单元、泵单元70。

所述至少一个壳体例如包括第一壳体10和固定至第一壳体10的底部的第二壳体20。第一壳体10限界出向上开口的第一低压油腔11，第二壳体20向上开口并与第一壳体10的底部共同限界出第二低压油腔21，并且第二壳体20还限界出侧向开口的高压油腔22。

此外，该储能模块还包括盖板30，该盖板30固定至第一壳体10的顶部以封闭第一低压油腔11。用于提供动力源的电机40固定至盖板30，并使得该电机40的转轴41穿过盖板30伸入第一低压油腔11中。

优选地，该储能模块还包括布置在第一壳体10与盖板30的连接位置的第一密封圈61以及布置在第一壳体10与第二壳体20的连接位置的第二密封圈62，以用于分别防止第一低压油腔11和第二低压油腔21中的液压油从这些位置向外渗漏。

该储能模块还包括至少一个(例如两个)进油接头91和至少一个出油接头92。进油接头91穿过第一壳体10的壁而固定至第一壳体10，并允许外部的液压油(即该操动机动的油箱中的低压液压油)流入第一低压油腔11。出油接头92穿过第二壳体20的壁而固定至第二壳体20，并通过设置单向阀而允许加压后的液压油从高压油腔22流出，以用于为该操动机构的分合闸弹簧储能。

该储能模块还包括低压过滤器81和高压过滤器82。低压过滤器81布置于由第一壳体10限界出并连接第一低压油腔11与第二低压油腔21的通道中，以使得第一低压油腔11通过该低压过滤器81与第二低压油腔21连通，第一低压油腔11中的液压油由此可以经由低压过滤器81过滤后进入第二低压油腔21。高压过滤器82布置于高压油腔22中，并且第二低压油腔21通过由第二壳体20限界出的送油通道23与高压油腔22连通，以使得加压后的高压液压油通过该送油通道23进入高压油腔22中并通过高压过滤器82进行过滤。

所述传动单元包括齿轮组和驱动轴53。在该实施例中，所述齿轮组包括布置于第一低压油腔11中的例如由金属材料制成的一对直齿轮，即包括彼此啮合的第一直齿轮51和第二直齿轮52。可以理解到，本实用新型对于齿轮的具体数量和尺寸不做限制，可以根据实际传动比的需要来选择。

例如，第一直齿轮51构造为固定连接于电机40的转轴41上以随转轴41同轴同步旋转的外齿轮，第二直齿轮52构造为固定连接于驱动轴53的第一端部上的内齿轮。在该实施例中，第二直齿轮52构造为包括与第一直齿轮51啮合的内齿521以及位于内齿521下方的凹部522，以用于布置使得第二直齿轮52与驱动轴53的第一端部彼此固定的螺母、垫片等紧固件。

驱动轴53的第一端部在第一低压油腔11中与第二直齿轮52固定连接以随第二直齿轮52同轴同步旋转，并且该驱动轴53的反向于该第一端部的第二端部从第一壳体10穿出并伸入第二低压油腔21中。由此，该驱动轴53布置成与电机40的转轴41平行。

优选地，该储能模块还包括环绕电机40的转轴41固定于第一低压油腔11中的第一轴封63以及环绕驱动轴53固定于第一低压油腔11中的第二轴封64，以用于防止第一低压油腔11中的液压油从转轴41的位置渗漏到该储能模块外部，并且防止第一低压油腔11中的液压油从驱动轴53的位置渗漏到第二低压油腔21。还优选地，该储能模块还包括环绕驱动轴53的第二端部固定于第二壳体20上的第一轴承65(例如深沟球轴承)和环绕驱动轴53固定于第一壳体10上的第二轴承66(例如滑动轴承)以支撑驱动轴53。

泵单元70布置于第二低压油腔21中，并配置成在驱动轴53的驱动下将第二低压油腔21中的液压油加压并通过送油通道23送入高压油腔22中。在该实施例中，泵单元70主要包括泵体71、第一泵体单向阀741、第二泵体单向阀742、活塞75和弹簧76。

泵体71固定于第二低压油腔21中并限界出进油通道72和连接通道73，进油通道72通过连接通道73与送油通道23连通。第一泵体单向阀741在进油通道72的入口固定至泵体71，以允许第二低压油腔21中的液压油流入进油通道72，并防止进入进油通道72中的液压油返回至第二低压油腔21。第二泵体单向阀742在连接通道73的出口固定至泵体71，以允许连接通道73中的液压油流入送油通道23，并防止进入送油通道23中的液压油返回至连接通道73。

活塞75包括活塞杆751和活塞头752。活塞杆751从进油通道72的反向于第一泵体单向阀741的端部被部分地插入进油通道72，并能够沿进油通道72轴向移动以将液压油吸入进油通道72并通过连接通道73送入送油通道23。活塞头752一体设置于活塞杆751的伸出泵体71的一端。弹簧76环绕活塞杆751设置于泵体71与活塞头752之间，并能够推动活塞头752远离泵体71并朝向驱动轴53移动。

驱动轴53设有从其位于第二低压油腔21中的第二端部径向突出的突出部531，以在该位置形成类似“凸轮”的构造。优选地，驱动轴53在突出部531的位置设有套设于该“凸轮”上的环532以增加其耐磨性。

当驱动轴53旋转至使得突出部531面向活塞头752时，驱动轴53通过突出部531推动活塞头752朝向泵体71移动。也就是说，由该突出部531施加于活塞头752上的推力与由弹簧76施加于活塞头752上的弹力方向相反，当该突出部531推动活塞头752朝向泵体71移动时，弹簧76在泵体71与活塞头752之间被压缩。

下面简要描述该储能模块的工作原理。

当电机40启动时，电机40依次通过转轴41、第一直齿轮51和第二直齿轮52向驱动轴53传递动力以带动驱动轴53旋转。该操动机构的低压液压油通过进油接头91进入并充满第一低压油腔11，以便用作润滑剂为第一低压油腔11中的第一直齿轮51、第二直齿轮52和其它传动部件提供润滑，因此可以减少由于齿轮啮合或任何其它金属接触而造成的磨损，还可以带走由电机40的转轴41、所有齿轮及其它传动部件等组成的整个传动链产生的热量。此后，第一低压油腔11中的低压液压油在经由低压过滤器81过滤以去除其中的颗粒物后流动至第二低压油腔21中并到达泵单元70。

当驱动轴53旋转至使得突出部531背离活塞头752时，弹簧76推动活塞75朝向驱动轴53移动直至使活塞头752抵住驱动轴53。此时，由于活塞杆751在进油通道72中远离进油通道72的入口(进油口)移动，第二低压油腔21中的液压油由此被吸入进油通道72中。此后，当驱动轴53旋转至使得突出部531抵住活塞头752时，驱动轴53通过突出部531推动活塞75克服弹簧76的弹力反向移动。此时，活塞杆751在进油通道72中的反向移动能够为液压油加压，并使得加压后的高压液压油通过连接通道73和送油通道23被送入高压油腔22。

可以理解到，由于驱动轴53的旋转，吸油和加压送油过程不断重复循环。经加压后进入高压油腔22的高压液压油在由高压过滤器82过滤后通过出油接头92从高压油腔22流出，以便为该操动机构的分合闸弹簧储能，储能后的分合闸弹簧能够作为动力源驱动该高压断路器的本体实现分合闸操作。

根据本实用新型的储能模块至少具有以下多个有益技术效果。

通常，在使用齿轮传动的情况下，需要在齿轮上添加来自外部系统的润滑油或润滑脂以获得更好的性能。而本实用新型的储能模块利用该操动机构本身的液压油来实现齿轮等传动部件的自润滑，因此不再需要通过维护来添加外部润滑剂。由于整个传动链及轴承都浸没在低压液压油中，齿轮及其它传动部件的接触面磨损可以得到显著减少，因此传动单元不易损坏，使得该储能模块的使用寿命较长。

此外，齿轮和电机转轴在工作时会产生大量的热量，如果过热，会导致这些部件的损坏。在根据本实用新型的储能模块中，由于齿轮和电机转轴完全浸没在液压油中，热量可以通过液压油的流动而被带走，因此不会出现过热现象。

再者，通过将金属直齿轮组布置在壳体内部，并且通过内齿轮的使用而使得两个直齿轮的轴线的间距离较小，也就是使得电机转轴与驱动轴的间距较小，这可以为该储能模块节省空间，因此相较于现有设计更加紧凑和坚固。

还可以理解到，与具有开放式齿轮箱和无自润滑功能的现有设计相比，封闭式齿轮箱(即上面描述的第一低压油腔)、齿轮表面的润滑和较少的磨损可以显著降低该储能模块工作时的噪音。

以上已揭示本实用新型的技术内容及技术特点，然而可以理解，在本实用新型的创作思想下，本领域的技术人员可以对上述公开的构思作各种变化和改进，但都属于本实用新型的保护范围。

上述实施方式的描述是例示性的而不是限制性的，本实用新型的保护范围由权利要求所确定。

Claims (10)

1.一种高压断路器操动机构的储能模块，其特征在于，包括：

至少一个壳体，所述至少一个壳体限界出第一低压油腔(11)、第二低压油腔(21)和高压油腔(22)，其中，所述第一低压油腔(11)通过低压过滤器(81)与所述第二低压油腔(21)连通，所述第二低压油腔(21)通过送油通道(23)与所述高压油腔(22)连通；

电机(40)，所述电机(40)装配至所述至少一个壳体，并包括伸入所述第一低压油腔(11)中的转轴(41)；

传动单元，所述传动单元包括齿轮组和驱动轴(53)，其中，所述齿轮组布置于所述第一低压油腔(11)中并与所述转轴(41)连接，所述驱动轴(53)的第一端部在所述第一低压油腔(11)中与所述齿轮组连接，所述驱动轴(53)的反向于所述第一端部的第二端部伸入所述第二低压油腔(21)中；以及

泵单元(70)，所述泵单元(70)布置于所述第二低压油腔(21)中，并配置成在所述驱动轴(53)的驱动下将所述第二低压油腔(21)中的液压油通过所述送油通道(23)送入所述高压油腔(22)中。

2.根据权利要求1所述的高压断路器操动机构的储能模块，其特征在于，所述至少一个壳体包括彼此固定的第一壳体(10)和第二壳体(20)，其中，所述第一壳体(10)限界出所述第一低压油腔(11)，所述第一壳体(10)和所述第二壳体(20)共同限界出所述第二低压油腔(21)，所述低压过滤器(81)布置于由所述第一壳体(10)限界出并连接所述第一低压油腔(11)与所述第二低压油腔(21)的通道中，并且所述第二壳体(20)限界出所述高压油腔(22)和所述送油通道(23)。

3.根据权利要求2所述的高压断路器操动机构的储能模块，其特征在于，所述储能模块还包括盖板(30)，所述盖板(30)固定至所述第一壳体(10)以封闭所述第一低压油腔(11)，其中，所述电机(40)固定至所述盖板(30)，并且所述转轴(41)穿过所述盖板(30)伸入所述第一低压油腔(11)中。

4.根据权利要求2所述的高压断路器操动机构的储能模块，其特征在于，所述储能模块还包括进油接头(91)和出油接头(92)，其中，所述进油接头(91)固定至所述第一壳体(10)并适于允许外部的液压油流入所述第一低压油腔(11)，所述出油接头(92)固定至所述第二壳体(20)并适于允许加压后的液压油从所述高压油腔(22)流出。

5.根据权利要求1所述的高压断路器操动机构的储能模块，其特征在于，所述齿轮组包括由金属材料制成的一对直齿轮。

6.根据权利要求5所述的高压断路器操动机构的储能模块，其特征在于，所述一对直齿轮包括彼此啮合的第一直齿轮(51)和第二直齿轮(52)，其中，所述第一直齿轮(51)构造为固定于所述转轴(41)上的外齿轮，并且所述第二直齿轮(52)构造为固定于所述驱动轴(53)的第一端部上的内齿轮。

7.根据权利要求1所述的高压断路器操动机构的储能模块，其特征在于，所述泵单元(70)包括：

泵体(71)，所述泵体(71)固定于所述第二低压油腔(21)中并限界出与所述送油通道(23)连通的进油通道(72)；

活塞(75)，所述活塞(75)包括活塞杆(751)和活塞头(752)，其中，所述活塞杆(751)插入所述进油通道(72)并适于沿所述进油通道(72)轴向移动，所述活塞头(752)布置于所述活塞杆(751)的伸出所述泵体(71)的一端；以及

弹簧(76)，所述弹簧(76)环绕所述活塞杆(751)布置于所述泵体(71)与所述活塞头(752)之间并适于推动所述活塞头(752)远离所述泵体(71)移动。

8.根据权利要求7所述的高压断路器操动机构的储能模块，其特征在于，所述驱动轴(53)设有从其第二端部径向突出的突出部(531)，并且所述驱动轴(53)配置成在旋转至使得所述突出部(531)面向所述活塞头(752)时推动所述活塞头(752)朝向所述泵体(71)移动。

9.根据权利要求1所述的高压断路器操动机构的储能模块，其特征在于，所述储能模块还包括布置于所述高压油腔(22)中的高压过滤器(82)。

10.一种高压断路器，其特征在于，包括根据权利要求1至9中任一项所述的高压断路器操动机构的储能模块。