RU2291512C1

RU2291512C1 - Spring-type operating mechanism for high-voltage switching apparatus

Info

Publication number: RU2291512C1
Application number: RU2005121837/09A
Authority: RU
Inventors: Ольга Юрьевна Дубленных (RU); Ольга Юрьевна Дубленных; Ирина Михайловна Попова (RU); Ирина Михайловна Попова
Original assignee: Открытое акционерное общество "Энергомашкорпорация"
Priority date: 2005-07-11
Filing date: 2005-07-11
Publication date: 2007-01-10

Abstract

FIELD: mechanical design of high-voltage switching devices and operating mechanisms mainly used to control grounding electrodes.

SUBSTANCE: proposed spring-type operating mechanism characterized in simplified design and optimal kinematic coupling is used for high-voltage switching apparatuses and has power-transmitting gear and spring-winding gear incorporating multiple-arm lever with damping members, stop, and roller engageable with shaft-mounted cam kinematically coupled with contact control device. Power-transmitting gear is provided with pair of coaxially mounted opposing guides with slits receiving rod with rollers at ends, as well as fixed and movable members with spring in-between. One of power-transmitting gear guides has bearing seat for output shaft kinematically coupled with rod.

EFFECT: reduced size, facilitated manufacture, and enhanced operating reliability of operating mechanism.

3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к элементам конструкций высоковольтных коммутационных устройств, а именно к пружинным приводам, предназначенным для управления преимущественно заземлитетелями.The invention relates to structural elements of high-voltage switching devices, and in particular to spring drives designed to control mainly ground electrodes.

Известен пружинный привод для выключателей высокого напряжения, состоящий из массивного трехплечевого рычага, посаженного на ось и снабженного упором, роликом, собачкой, контактирующей с полувалом, деталью, соединяющей трехплечевой и двухплечевой рычаги, и толкателем, обеспечивающим контакт двухплечного рычага с механизмом управления. Привод также снабжен подпружиненным упором, кулачком, посаженным на вал, зубчатой рейкой и сцепленной с ней посредством шарнира включающей пружиной. (Патент PL 162796, кл. Н 01 Н 33/42, публ. 1992 г.)Known spring drive for high voltage circuit breakers, consisting of a massive three-arm lever, mounted on an axis and equipped with a stop, roller, a dog in contact with a half shaft, a part connecting a three-arm and two-arm levers, and a pusher that makes the two-arm lever contact with the control mechanism. The drive is also equipped with a spring-loaded stop, a cam mounted on the shaft, a gear rack and a closing spring coupled to it by means of a hinge. (Patent PL 162796, CL H 01 H 33/42, publ. 1992)

Для обеспечения работоспособности известного привода включающая пружина должна быть установлена консольно по отношению к плоскости кулачка, что отрицательно скажется на механическом ресурсе привода в целом из-за несимметричности нагрузок или потребует очень высокоточного исполнения с применением высокопрочных и износостойких материалов. При установке, включающей пружины с двух сторон - то же консольно - можно добиться симметричности распределяемых нагрузок, но при этом увеличиваются габариты привода. Недостатком известного пружинного привода является также сложность конструкции, трудоемкость настройки и регулировки.To ensure the operability of the known actuator, the closing spring must be installed cantilever with respect to the cam plane, which will negatively affect the mechanical resource of the actuator as a whole due to asymmetrical loads or require very high-precision performance using high-strength and wear-resistant materials. When installing, including springs on both sides - the same cantilever - you can achieve the symmetry of the distributed loads, but the dimensions of the drive are increased. A disadvantage of the known spring drive is also the complexity of the design, the complexity of the settings and adjustments.

Технической задачей, решаемой изобретением, является повышение надежности работы и технологичности пружинного привода.The technical problem solved by the invention is to increase the reliability and manufacturability of the spring drive.

Технический результат заключается в упрощении конструкции силового механизма, уменьшении габаритных размеров и оптимизации кинематических связей.The technical result consists in simplifying the design of the power mechanism, reducing overall dimensions and optimizing kinematic relationships.

Для решения поставленной задачи в пружинном приводе, содержащем силовой механизм, механизм завода пружины, включающем многоплечевой рычаг с демпфирующим элементом, упором и роликом, взаимодействующим с установленным на валу кулаком, кинематически связанным с контактным устройством управления, предложено снабдить силовой механизм парой оппозитных, соосно установленных направляющих с прорезями, расположить в них шток с роликами на концах и с подвижным и неподвижным элементами, между которыми закреплена пружина, а в теле одной из направляющих выполнить гнездо подшипника выходного вала, кинематически связанного со штоком. Кроме того, кинематическую связь кулака механизма завода пружины с контактным устройством управления выполнить в виде храповой пары, установленной на одном валу с кулаком. Контактное устройство управления дополнительно снабдить блокирующим устройством и контактирующим с ним подпружиненным толкателем, взаимодействующим с одним из роликов штока.To solve the problem in a spring drive containing a power mechanism, a spring winding mechanism including a multi-arm lever with a damping element, a stop and a roller interacting with a cam mounted on the shaft kinematically connected with a contact control device, it is proposed to equip the power mechanism with a pair of opposed, coaxially mounted guides with slots, place the rod in them with rollers at the ends and with movable and fixed elements, between which a spring is fixed, and in the body of one of the yayuschih perform socket bearing of the output shaft is kinematically connected to the rod. In addition, the kinematic connection of the fist mechanism of the spring plant with a contact control device to perform in the form of a ratchet pair mounted on the same shaft with the fist. The contact control device is additionally equipped with a locking device and a spring-loaded pusher in contact with it, interacting with one of the rod rollers.

На фиг.1 изображен общий вид пружинного привода в положении "включено" (контакты заземлителя замкнуты); на фиг.2 - разрез по А-А; на фиг.3 - пружинный привод в положении "отключено" (контакты заземлителя разомкнуты).Figure 1 shows a General view of the spring actuator in the "on" position (grounding contacts are closed); figure 2 is a section along aa; figure 3 - spring actuator in the "off" position (grounding contacts open).

Пружинный привод содержит силовой механизм, механизм завода пружины и контактное устройство управления. Силовой механизм состоит из двух оппозитных соосно установленных направляющих 1 и 2 с прорезями 3, в которых расположен шток 4. На штоке 4 размещены подвижный элемент 5 (шайба) и неподвижный 6 (пята), а на его концах закреплены ролики 7 и 8, которые свободно перемещаются в прорезях 3. Между элементами 5 и 6 размещена включающая пружина 9. Механизм завода пружины состоит из трехплечевого рычага 10 с демпфером 11 и упором 12, ролика 13, взаимодействующего с кулачком 14, храпового колеса 15 и храповика 16. Кулачок 14 и храповое колесо 15 установлены на одном валу 17. В теле направляющей 2 выполнено гнездо подшипника 18, в котором установлен выходной вал 19. Последний связан через серьгу 20 и рычаг 21 со штоком 4. Контактное устройство управления состоит из контактного устройства 22, блокирующего устройства 23 и подпружиненного толкателя 24, который взаимодействует с одним из роликов 8. При сборке пружинного привода самоустанавливается основной подвижный узел: шток 4, включающая пружина 9, ролики 7, 8 в прорезях 3 направляющих 1 и 2, что не требует дополнительных настроек и регулировок, а также соблюдения жестких требований к обработке контактирующих друг с другом поверхностей, что повышает технологичность привода в целом.The spring drive comprises a power mechanism, a spring winding mechanism and a contact control device. The power mechanism consists of two opposed coaxially mounted guides 1 and 2 with slots 3 in which the rod 4 is located. On the rod 4 there is a movable element 5 (washer) and a stationary 6 (heel), and rollers 7 and 8 are fixed at its ends, which freely move in the slots 3. Between the elements 5 and 6 there is a switching spring 9. The spring winding mechanism consists of a three-arm lever 10 with a damper 11 and a stop 12, a roller 13 interacting with the cam 14, the ratchet wheel 15 and the ratchet 16. The cam 14 and ratchet the wheel 15 is mounted on one shaft 17. In the body of the guide 2, a bearing seat 18 is made, in which the output shaft 19 is mounted. The latter is connected via an earring 20 and a lever 21 to the rod 4. The contact control device consists of a contact device 22, a locking device 23 and a spring-loaded pusher 24, which interacts with one of rollers 8. When assembling the spring drive, the main movable assembly is self-installing: the rod 4, including the spring 9, the rollers 7, 8 in the slots 3 of the guides 1 and 2, which does not require additional settings and adjustments, as well as compliance with rigid tr Requirements for the processing of surfaces in contact with each other, which increases the manufacturability of the drive as a whole.

Пружинный привод работает следующим образом.Spring drive operates as follows.

Медленное отключение привода происходит при переводе контактов устройства 22 из положения I-I в положение II-II и подаче напряжения на электродвигатель (на чертеже не показан). Мотор-редуктор 25 приводит в движение храповое устройство 15 и установленный на том же валу кулак 14. Кулак 14, вращаясь, поднимает ролик 13, вращая трехплечий рычаг 10 против часовой стрелки. Последний воздействует на ролик 7 штока 4, перемещая последний в крайнее левое положение, и посредством серьги 20 поворачивает рычаг 21 против часовой стрелки. При этом через вал 19 движение передается на выходной элемент привода (на чертеже не показан), переводя его в положение "отключено". Одновременно происходит завод пружины 9, подготовка ее к операции включения. В крайнем левом положении штока 4 ролик 7 воздействует на рычаг 24, который, поворачиваясь, переводит контакты блокировочного устройства 23 из положения III-III в положение IV-IV и отключает электродвигатель. В этот момент кулак 14, выйдя на максимальный радиус, продолжает вращаться по инерции, при этом пружинный привод остается в положении "отключено", т.к. радиус кулака на этом секторе не меняется. После остановки двигателя ролик 13 трехплечего рычага 10 удерживается кулаком 14 - контакты заземлителя переведены в разомкнутое положение. Таким образом, операция завода пружины совмещена с операцией отключения, что допустимо, когда не требуется быстрого отключения, что соответствует условиям эксплуатации заземлителей.Slow shutdown of the drive occurs when the contacts of the device 22 are moved from position I-I to position II-II and voltage is applied to the electric motor (not shown in the drawing). The gear motor 25 drives the ratchet device 15 and the cam 14 mounted on the same shaft. The cam 14, rotating, lifts the roller 13, turning the three-arm lever 10 counterclockwise. The latter acts on the roller 7 of the rod 4, moving the latter to the leftmost position, and by means of the earring 20 turns the lever 21 counterclockwise. In this case, through the shaft 19, the movement is transmitted to the output element of the drive (not shown in the drawing), translating it into the "off" position. At the same time, the spring 9 is planted, preparing it for the switching operation. In the extreme left position of the rod 4, the roller 7 acts on the lever 24, which, turning, transfers the contacts of the locking device 23 from position III-III to position IV-IV and turns off the electric motor. At this moment, the fist 14, having reached the maximum radius, continues to rotate by inertia, while the spring drive remains in the "off" position, because the radius of the fist in this sector does not change. After the engine is stopped, the roller 13 of the three-armed lever 10 is held by a fist 14 - the grounding contacts are moved to the open position. Thus, the operation of the spring plant is combined with the shutdown operation, which is permissible when a quick shutdown is not required, which corresponds to the operating conditions of the ground electrodes.

Быстрое включение привода происходит при переводе контактов устройства 22 из положения II-II в положение I-I, подаче напряжения на электродвигатель. Мотор-редуктор через храповую пару приводит в движение кулак 14, который, поворачиваясь по часовой стрелке, выходит из зацепления с роликом 13 трехплечего рычага 10. При начальном перемещении штока 4 ролик 7 освобождает подпружиненный рычаг 24, который перемещает контакты блокировочного устройства 23 из положения IV-IV в положение III-III, отключая электродвигатель. Под действием пружины 9 шток 3 резко перемещается в крайнее правое положение, переводя через серьгу 20 и рычаг 21 выходной вал 19 привода в положение "включено". Данное положение определено ограничивающей осью 12, в которую упирается демпфер 11 трехплечего рычага 10. Контакты заземлителя при этом замкнуты.The drive is quickly turned on when the contacts of the device 22 are transferred from position II-II to position I-I, when the voltage is applied to the electric motor. The gear motor through a ratchet pair drives the fist 14, which, turning clockwise, disengages from the roller 13 of the three-arm lever 10. When the rod 4 is initially moved, the roller 7 releases the spring-loaded lever 24, which moves the contacts of the locking device 23 from position IV -IV to position III-III, turning off the electric motor. Under the action of the spring 9, the stem 3 moves sharply to the extreme right position, translating through the earring 20 and the lever 21 of the output shaft 19 of the actuator to the "on" position. This position is determined by the limiting axis 12, which rests on the damper 11 of the three-arm lever 10. The grounding contacts are closed.

Конструкция предлагаемого пружинного привода по сравнению с прототипом обеспечивает симметричность нагрузок на основные узлы и детали, наилучшее согласование выходного элемента с силовым механизмом за счет взаимного расположения элементов конструкции - гнездо подшипника выходного вала 19 выполнено в направляющей 2 с прорезью 3. Кроме того, за счет совмещения операций завода пружины и отключения привода для операций включение и отключение заземлителя используется энергия двигателя, а в прототипе для этого необходим, кроме двигателя, дополнительный источник энергии, например электромагнит.The design of the proposed spring drive in comparison with the prototype provides a symmetrical load on the main components and parts, the best coordination of the output element with the power mechanism due to the relative position of the structural elements - the bearing housing of the output shaft 19 is made in the guide 2 with a slot 3. In addition, by combining spring plant operations and actuator shutdown for engagement and disconnection of the ground electrode, the energy of the engine is used, and in the prototype this requires, in addition to the engine, olnitelny energy source, for example an electromagnet.

Claims

1. A spring-loaded drive for a high-voltage switching apparatus, comprising a power mechanism, a spring winding mechanism comprising a multi-arm lever with a damping element, a stop and a roller interacting with a cam mounted on the shaft kinematically connected to a contact control device, characterized in that the power mechanism is provided with a pair opposed coaxially mounted guides with slots, a rod located in them with rollers at the ends, with movable and fixed elements, between which a spring is fixed , and in the body of one of the guides of the power mechanism, a bearing seat of the output shaft is kinematically connected to the rod.

2. The device according to claim 1, characterized in that the kinematic connection of the fist mechanism of the spring plant with a contact control device is made in the form of a ratchet pair mounted on one shaft with a fist.

3. The device according to claim 1, characterized in that the contact control device is further provided with a locking device and a spring-loaded pusher in contact with it, interacting with one of the rod rollers.