RU2336589C1 - High-voltage switching device spring drive - Google Patents
High-voltage switching device spring drive Download PDFInfo
- Publication number
- RU2336589C1 RU2336589C1 RU2007121811/09A RU2007121811A RU2336589C1 RU 2336589 C1 RU2336589 C1 RU 2336589C1 RU 2007121811/09 A RU2007121811/09 A RU 2007121811/09A RU 2007121811 A RU2007121811 A RU 2007121811A RU 2336589 C1 RU2336589 C1 RU 2336589C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- latch
- crankshaft
- spring
- drum
- shaft
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Mechanical Operated Clutches (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике, в частности к элементам конструкций высоковольтных коммутационных устройств, а именно к пружинным приводам, предназначенным для управления высоковольтными выключателями.The invention relates to electrical engineering, in particular to structural elements of high-voltage switching devices, namely, spring drives, designed to control high-voltage circuit breakers.
Известен пружинный привод для высоковольтного коммутационного аппарата (патент РФ №2291512), содержащий силовой механизм, механизм завода пружины, включающий многоплечевой рычаг с демпфирующим элементом, упором и роликом, взаимодействующим с установленным на валу кулаком, кинематически связанным с контактным устройством управления. При этом силовой механизм снабжен парой оппозитных соосно установленных направляющих с прорезями, расположенным в них штоком с роликами на концах, с подвижным и неподвижным элементами, между которыми закреплена пружина, а в теле одной из направляющих силового механизма выполнено гнездо подшипника выходного вала, кинематически связанного со штоком.A known spring drive for a high-voltage switching apparatus (RF patent No. 2291512), comprising 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 to a contact control device. In this case, the power mechanism is equipped with a pair of 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 power mechanism guides there is an output bearing bearing kinematically connected to stock.
Недостатком известной конструкции привода является его низкий рабочий ресурс, обусловленный недостаточной надежностью конструкции вследствие наличия значительного количества конструктивных элементов, взаимодействующих между собой с ударными нагрузками.A disadvantage of the known design of the drive is its low working life, due to the lack of reliability of the design due to the presence of a significant number of structural elements that interact with each other with shock loads.
Задача, решаемая предлагаемым изобретением - повышение рабочего ресурса пружинного привода высоковольтного коммутационного аппарата за счет повышения надежности его конструкции.The problem solved by the invention is to increase the working life of the spring drive of the high-voltage switching apparatus by increasing the reliability of its design.
Надежность заявляемого пружинного привода повышена за счет того, что обеспечена мягкая кинематика подвижных взаимодействующих между собой элементов конструкции; максимальное снижение ударных нагрузок в момент зацепления взаимодействующих элементов конструкции привода.The reliability of the inventive spring drive is increased due to the fact that the soft kinematics of the moving interacting structural elements are ensured; maximum reduction of shock loads at the moment of engagement of the interacting elements of the drive structure.
Поставленная задача решается тем, что в пружинном приводе высоковольтного коммутационного аппарата, содержащем силовой механизм с пружиной, механизм завода пружины и блок управления, согласно изобретению силовой механизм содержит коленвал, кинематически связанный с одной стороны с механизмом завода пружины, а с другой стороны - с валом включения, коленвал состоит как минимум из трех звеньев - двух крайних звеньев и среднего звена - колена, описывающего при вращении коленвала окружность, диаметр которой превышает диаметр двух крайних звеньев, пружина силового механизма с одной стороны связана со средним звеном коленвала, а с другой стороны - с неподвижными элементами корпуса привода, механизм завода пружины содержит мотор-редуктор с валом, муфту, включающую корпус с головкой, барабан и фиксатор, муфта с одной стороны установлена на валу мотор-редуктора, а с другой стороны - на первом крайнем звене коленвала, при этом вал мотор-редуктора и первое крайнее звено коленвала соосны друг другу, корпус муфты неподвижен и жестко связан с корпусом привода, головка муфты жестко связана с одной стороны с валом мотор-редуктора, с другой стороны - с барабаном, выполненным в виде кольца и установленным соосно валу мотор-редуктора, на первом крайнем звене коленвала установлен фиксатор, выполненный в форме кольца, на наружной цилиндрической поверхности фиксатора выполнена выемка, фиксатор установлен относительно барабана таким образом, что наружная цилиндрическая поверхность фиксатора расположена напротив внутренней цилиндрической поверхности барабана, на барабане на первой оси с возможностью вращения вокруг нее установлена защелка-собачка, на одном конце защелки собачки закреплена вторая ось, на которой с возможностью вращения вокруг второй оси установлен ролик, второй конец защелки-собачки - зацепляющий, защелка-собачка подпружинена относительно барабана и установлена с возможностью перемещения зацепляющего конца защелки по периметру наружной цилиндрической поверхности фиксатора, ролик установлен с возможностью перемещения по периметру внутренней цилиндрической поверхности корпуса муфты, на одном из участков которой выполнен выступ, размеры выступа и выемки фиксатора выбраны исходя из условия обеспечения выхода защелки-собачки из выемки фиксатора при наезде ролика на выступ и режимов включения/выключения выключателя, блок управления выполнен с возможностью попеременной фиксации коленвала или включающего вала.The problem is solved in that in the spring drive of a high-voltage switching apparatus comprising a power mechanism with a spring, a spring winding mechanism and a control unit, according to the invention, the power mechanism comprises a crankshaft kinematically connected on one side to the spring winding mechanism and, on the other hand, to the shaft inclusion, the crankshaft consists of at least three links - two extreme links and the middle link - the knee, which describes a circle with a diameter greater than the diameter of the two extreme links when the crankshaft rotates nyev, the spring of the power mechanism on the one hand is connected with the middle link of the crankshaft, and on the other hand, with the fixed elements of the drive housing, the mechanism of the spring plant contains a gear motor with a shaft, a coupling that includes a housing with a head, a drum and a latch, a coupling on one side mounted on the shaft of the gear motor, and on the other hand, on the first extreme link of the crankshaft, while the shaft of the gear motor and the first end link of the crankshaft are aligned with each other, the coupling housing is stationary and rigidly connected to the drive housing, the coupling head is rigidly connected on the one hand with the shaft of the gearmotor, on the other hand, with a drum made in the form of a ring and mounted coaxially to the shaft of the gearmotor, a clamp made in the form of a ring is installed on the first extreme link of the crankshaft, a recess is made on the outer cylindrical surface of the clamp mounted relative to the drum in such a way that the outer cylindrical surface of the latch is located opposite the inner cylindrical surface of the drum, on the drum on the first axis with the possibility of rotation around it is set Lena is a dog-dog latch, a second axis is fixed at one end of the dog-dog latch, on which a roller is mounted to rotate around the second axis, the second end of the dog-latch is engaging, the dog-latch is spring-loaded relative to the drum and installed to move the engaging end of the latch around the outer the cylindrical surface of the clamp, the roller is mounted to move around the perimeter of the inner cylindrical surface of the coupling body, on one of the sections of which a protrusion is made, blunt and latch recess are selected based on the condition to ensure output latch-detent pawl out of the recess when running roller on the projection and the mode on / off switch, the control unit is configured to alternately lock control shaft or crankshaft.
В заявляемом приводе барабан может содержать вторую пару - защелка-собачка с роликом, установленные встречно первой паре защелка-собачка с роликом, при этом ролик второй защелки-собачки установлен на второй оси этой защелки с возможностью перемещения параллельно ролику первой защелки.In the inventive drive, the drum may contain a second pair - a latch-dog with a roller, installed opposite the first pair of latch-dog with a roller, while the roller of the second latch-dog is mounted on the second axis of this latch with the possibility of moving parallel to the roller of the first latch.
В заявляемом приводе на наружной цилиндрической поверхности по периметру барабана может быть выполнена прорезь, частично - сквозная, выходящая на внутреннюю цилиндрическую поверхность барабана, на оси, проходящей поперек прорези, установлена защелка-собачка с роликом, при этом защелка-собачка установлена в прорези барабана с возможностью выхода зацепляющего конца защелки-собачки через выемку на внутреннюю цилиндрическую поверхность барабана до контакта с наружной поверхностью фиксатора.In the inventive drive on the outer cylindrical surface around the perimeter of the drum, a slot can be made, partly through, extending onto the inner cylindrical surface of the drum, a latch-dog with a roller is installed on an axis extending across the slot, while the latch-dog is installed in the slot of the drum with the possibility of the release of the engaging end of the latch-dog through the recess on the inner cylindrical surface of the drum before contact with the outer surface of the latch.
В заявляемом приводе на первом крайнем звене коленвала может быть жестко закреплено храповое колесо, на корпусе муфты закреплен храповик, предназначенный для взаимодействия с храповым колесом для предотвращения самопроизвольного вращения коленвала в направлении, обратном направлению вращения вала мотор-редуктора.In the inventive drive, a ratchet wheel can be rigidly fixed to the first extreme link of the crankshaft, a ratchet is mounted on the coupling body, designed to interact with the ratchet wheel to prevent spontaneous rotation of the crankshaft in the direction opposite to the direction of rotation of the motor gearbox shaft.
Привод предназначен для управления выключателями переменного тока высокого напряжения, а именно для включения выключателя, удержания его во включенном положении и освобождения при отключении.The drive is designed to control high voltage AC circuit breakers, namely to turn on the circuit breaker, hold it in the on position and release it when disconnected.
Привод является двигательным аппаратом косвенного действия. Операция включения выключателя осуществляется за счет энергии предварительно растянутой включающей пружины привода. Отключение выключателя осуществляется за счет энергии, запасаемой его пружинами при включении. Управление выключателем с помощью заявляемого привода может осуществляться:The drive is an indirect propulsion device. The operation of turning on the switch is carried out due to the energy of the pre-extended closing spring of the drive. The circuit breaker is tripped due to the energy stored by its springs when turned on. The control switch using the inventive drive can be carried out:
- вручную - кнопками управления, расположенными на корпусе привода;- manually - by control buttons located on the drive housing;
- дистанционно - электромагнитами дистанционного управления;- remotely - by remote control electromagnets;
- автоматически - отключающими элементами, установленными на корпусе привода.- automatically - by disconnecting elements mounted on the drive housing.
Заявляемый привод представляет собой самостоятельное устройство, его соединение с выключателем осуществляется непосредственно через тягу выключателя, соединенную, в свою очередь, с подвижным контактом выключателя.The inventive drive is an independent device, its connection with the switch is carried out directly through the switch rod, connected, in turn, with the movable contact of the switch.
Пружинный привод высоковольтного коммутационного аппарата содержит силовой механизм, механизм завода включающей пружины и блок управления.The spring-loaded drive of the high-voltage switching apparatus comprises a power mechanism, a factory mechanism including springs and a control unit.
Силовой механизм содержит коленвал и включающую пружину (пружину растяжения), размещенные в корпусе привода.The power mechanism contains a crankshaft and a spring (tension spring) located in the drive housing.
Коленвал состоит из трех звеньев - двух крайних и среднего звена - колена. При вращении коленвала его среднее звено описывает окружность, диаметр которой больше диаметра двух крайних звеньев коленвала. Одно крайнее звено коленвала взаимосвязано с мотор-редуктором, другое крайнее звено взаимосвязано с включающим валом.The crankshaft consists of three links - two extreme and middle links - the knee. When the crankshaft rotates, its middle link describes a circle whose diameter is greater than the diameter of the two extreme links of the crankshaft. One extreme link of the crankshaft is interconnected with the gear motor, the other extreme link is interconnected with the turning shaft.
Включающая пружина является пружиной растяжения и предназначена для преодоления сопротивления выключателя при его включении и придания необходимой скорости выключателя при этом. Пружина одним концом жестко связана с коленом коленвала, а другим концом - с неподвижными элементами конструкции корпуса привода. Например, один конец пружины закреплен на первом штоке, жестко связанном с коленом коленвала. Второй конец пружины закреплен на втором штоке, жестко связанном с вертикальными стойками. Для этого, например, второй шток жестко связан с перекладиной, закрепленной между вертикальными стойками. При вращении коленвала пружина включения будет периодически растягиваться в соответствии с изменением положения колена коленвала. Растяжение пружины обеспечивается коленом коленвала, увлекающего за собой соединенный с ним конец пружины. При растяжении включающей пружины происходит ее завод.The closing spring is a tension spring and is designed to overcome the resistance of the switch when it is turned on and to give the necessary speed of the switch. The spring at one end is rigidly connected to the crankshaft bend, and at the other end, to the fixed elements of the drive housing structure. For example, one end of the spring is fixed to the first stem rigidly connected to the crankshaft knee. The second end of the spring is mounted on the second rod, rigidly connected with the uprights. For this, for example, the second rod is rigidly connected to the crossbar fixed between the uprights. When the crankshaft rotates, the engagement spring will periodically stretch in accordance with a change in the position of the crankshaft knee. The tension of the spring is ensured by the knee of the crankshaft, carrying along the end of the spring connected to it. When the closing spring is stretched, its winding occurs.
Механизм завода пружины содержит мотор-редуктор и муфту. Часть конструктивных элементов муфты жестко связана с валом мотор-редуктора, другая часть конструктивных элементов муфты жестко связана с коленвалом. Муфта выполнена таким образом, что часть конструктивных элементов муфты, жестко связанных с валом мотор-редуктора, и часть конструктивных элементов, жестко связанных с коленвалом, периодически вступают в жесткое взаимодействие, обеспечивая при этом взаимосвязанное вращение вала мотор-редуктора и коленвала. После периода взаимосвязанного вращения вала мотор-редуктора и коленвала конструкция муфты обеспечивает разъединение (расцепление) взаимодействовавших между собой конструктивных элементов. Взаимодействующие между собой конструктивные элементы муфты (а также иные ее конструктивные элементы) имеют геометрические размеры и форму, обеспечивающие согласование режимов работы выключателя с периодами взаимосвязанного вращения вала мотор-редуктора и коленвала и с периодами их расцепленного состояния. Таким образом, мотор-редуктор связан с включающей пружиной через коленвал (поскольку пружина соединена с коленом коленвала) с возможностью периодического расцепления мотор-редуктора и включающей пружины. Мотор-редуктор предназначен для подготовки привода к включению, а именно для натяжения включающей пружины привода. При этом, когда включающая пружина привода натянута - муфта расцепляет ее с мотор-редуктором.The mechanism of the spring plant contains a gear motor and a clutch. Part of the structural elements of the coupling is rigidly connected to the shaft of the gear motor, another part of the structural elements of the coupling is rigidly connected to the crankshaft. The coupling is made in such a way that part of the structural elements of the coupling, rigidly connected to the shaft of the gear motor, and part of the structural elements, rigidly connected to the crankshaft, periodically come into tight interaction, while ensuring the interconnected rotation of the shaft of the gear motor and crankshaft. After a period of interconnected rotation of the shaft of the gearmotor and the crankshaft, the clutch design ensures separation (disengagement) of the structural elements interacting with each other. The interacting structural elements of the coupling (as well as its other structural elements) have geometric dimensions and shapes that ensure that the circuit breaker operating modes are coordinated with periods of interconnected rotation of the motor gearbox and crankshaft shaft and with periods of their disengaged state. Thus, the geared motor is connected to the closing spring through the crankshaft (since the spring is connected to the crankshaft elbow) with the possibility of periodically disengaging the geared motor and the closing spring. The geared motor is designed to prepare the drive for start-up, namely, to tension the drive spring. At the same time, when the actuating spring is tensioned, the clutch disengages it from the gear motor.
Целесообразно, чтобы вал мотор-редуктора и первое крайнее звено колевала были установлены соосно друг другу.It is advisable that the shaft of the gearmotor and the first extreme link of the rifle be mounted coaxially to each other.
Взаимодействующими между собой конструктивными элементами муфты являются:The interacting structural elements of the coupling are:
- жестко связанный с валом мотор-редуктора соосный ему барабан;- a drum coaxially connected to the shaft of the gear motor;
- установленный на коленвале соосно и жестко связанный с ним (первым крайним звеном коленвала) фиксатор.- a latch mounted on the crankshaft coaxially and rigidly connected with it (the first extreme link of the crankshaft).
Взаимное пространственное положение барабана и фиксатора обеспечивает возможность их взаимодействия. Для этого фиксатор размещен внутри барабана, при этом наружная цилиндрическая поверхность фиксатора расположена напротив внутренней поверхности барабана. Барабан снабжен подпружиненной защелкой-собачкой, а фиксатор - выемкой, при этом выемка выполнена на наружной поверхности фиксатора, обращенной к барабану. Защелка-собачка установлена на оси, закрепленной на барабане, с возможностью зацепления фиксатором в момент, когда выемка фиксатора располагается напротив зацепляющего конца защелки. Фиксатор установлен на коленвале (первом крайнем звене коленвала) жестко (чтобы обеспечивать совместное вращение вала мотор-редуктора и коленвала), при этом фиксатор не связан с корпусом муфты или с элементами конструкции корпуса муфты, являющимися неподвижными в процессе работы привода. Таким образом, коленвал, вращаясь, движется (вращается) относительно корпуса муфты, соответственно вместе с коленвалом вращаются относительно корпуса муфты и взаимодействующие между собой конструктивные элементы муфты (барабан и фиксатор).The mutual spatial position of the drum and the latch provides the possibility of their interaction. For this, the latch is placed inside the drum, while the outer cylindrical surface of the latch is located opposite the inner surface of the drum. The drum is equipped with a spring-loaded latch-dog, and the latch has a recess, while the recess is made on the outer surface of the latch facing the drum. The latch-dog is mounted on an axis fixed to the drum, with the possibility of engagement with a latch at a time when the recess of the latch is located opposite the engaging end of the latch. The latch is installed on the crankshaft (the first extreme link of the crankshaft) rigidly (to ensure joint rotation of the motor gearbox shaft and the crankshaft), while the latch is not connected to the clutch housing or to structural elements of the clutch housing that are stationary during operation of the drive. Thus, the crankshaft, rotating, moves (rotates) relative to the coupling body, respectively, together with the crankshaft rotate relative to the coupling housing and interacting structural elements of the coupling (drum and lock).
На втором конце защелки (противоположном зацепляющему концу) на второй оси, жестко связанной с защелкой, рядом с ней установлен ролик, имеющий возможность вращения вокруг второй оси. Защелка и ролик имеют такое взаимное пространственное положение, при котором при вращении барабана они перемещаются по параллельным не пересекающимся траекториям, поэтому имеют возможность взаимодействовать при вращении с разными конструктивными элементами муфты.At the second end of the latch (opposite the engaging end) on the second axis, rigidly connected with the latch, a roller is installed next to it, which can rotate around the second axis. The latch and the roller have such a mutual spatial position, in which when the drum rotates, they move along parallel non-intersecting paths, so they can interact with different structural elements of the coupling during rotation.
Защелка-собачка с роликом подпружинены относительно барабана, при этом подпружинены оба конца защелки-собачки - на котором установлен ролик и зацепляющий конец. Ролик и защелка-собачка перемещаются совместно в разных плоскостях (т.к. ролик установлен на второй оси, жестко соединенной с одним из концов защелки-собачки, таким образом, что ролик и защелка-собачка расположены рядом друг с другом) по траекториям, параллельным друг другу. Поскольку ролик и защелка-собачка разнесены относительно друг друга в пространстве, появилась возможность обеспечения их совместного перемещения вдоль разных конструктивных элементов муфты: зацепляющий конец защелки-собачки перемещается по наружной цилиндрической поверхности фиксатора, а ролик - по внутренней цилиндрической поверхности корпуса муфты, являющегося неподвижным элементом муфты. При вращении вала мотор-редуктора сначала защелка-собачка, соединенная с барабаном, зацепляется за выемку фиксатора, чем обеспечивается совместное вращение вала мотор-редуктора и коленвала. Далее совершается совместное вращение вала мотор-редуктора и коленвала до тех пор, пока ролик не наедет на выступ, выполненный на внутренней цилиндрической поверхности корпуса муфты на траектории перемещения ролика. Для обеспечения плавного наезда ролика на выступ, а следовательно, для плавности работы привода, выступ мягко сопряжен с внутренней цилиндрической поверхностью корпуса муфты, т.е. наезд ролика осуществляется мягко без скачков. При наезде ролика на выступ конец защелки, на котором установлен ролик, поворачивается по направлению от выступа (т.е. к центральной оси муфты), соответственно противоположный, зацепляющий конец муфты повернется в противоположную сторону - от центральной оси муфты, в результате такого поворота зацепляющий конец защелки-собачки выйдет из выемки фиксатора, т.е. расцепится с фиксатором, соответственно расцепятся коленвал и вал мотор-редуктора. Взаимные геометрические размеры выступа и выемки фиксатора выбраны исходя из условия обеспечения выхода защелки-собачки из выемки фиксатора при наезде ролика на выступ и режимов включения/выключения выключателя. Вращение вала мотор-редуктора без коленвала будет происходить до тех пор, пока ролик не преодолеет выступ. Преодолев выступ, ролик под воздействием пружины, подпружинивающей защелку-собачку, вернется на первоначальную траекторию, соответственно на первоначальную траекторию вернется защелка-собачка. При дальнейшем вращении вала мотор-редуктора зацепляющий конец защелки-собачки войдет в выемку фиксатора, и начнется совместное вращение вала мотор-редуктора и коленвала.The latch-dog with the roller is spring-loaded relative to the drum, while both ends of the latch-dog are spring-loaded - on which the roller and the engaging end are mounted. The roller and the latch-dog move together in different planes (since the roller is mounted on the second axis, rigidly connected to one of the ends of the latch-dog, so that the roller and the latch-dog are located next to each other) along trajectories parallel to each other. Since the roller and the latch-dog are spaced apart relative to each other in space, it is possible to ensure their joint movement along different structural elements of the coupling: the catching end of the latch-dog moves along the outer cylindrical surface of the latch, and the roller along the inner cylindrical surface of the coupling body, which is a fixed element couplings. When the motor gearbox shaft rotates, the latch-dog, connected to the drum, first hooks to the recess of the clamp, which ensures the joint rotation of the motor gearbox shaft and the crankshaft. Next, a joint rotation of the motor gearbox shaft and the crankshaft takes place until the roller collides with a protrusion made on the inner cylindrical surface of the coupling housing along the path of the roller. To ensure smooth rolling of the roller over the protrusion, and therefore, for smooth operation of the drive, the protrusion is gently mated to the inner cylindrical surface of the coupling body, i.e. hit the roller gently without jumps. When the roller hits the protrusion, the end of the latch on which the roller is mounted rotates in the direction from the protrusion (i.e., to the central axis of the coupling), the opposite, engaging end of the coupling will turn in the opposite direction - from the central axis of the coupling, as a result of such rotation the end of the latch-dog comes out of the recess of the latch, i.e. disengages from the latch, respectively, the crankshaft and the shaft of the gearmotor are disengaged. The mutual geometric dimensions of the protrusion and the notches of the latch are selected based on the conditions for ensuring the release of the latch-dog from the notches of the latch when the roller is pulled over the ledge and on / off switch modes. The rotation of the shaft of the gearmotor without the crankshaft will occur until the roller overcomes the protrusion. Having overcome the protrusion, the roller under the influence of the spring, spring-loaded latch-dog, will return to the original path, respectively, the latch-dog will return to the original path. With further rotation of the motor gearbox shaft, the engaging end of the latch-dog will enter the notch of the latch, and the joint rotation of the motor gearbox shaft and the crankshaft will begin.
Возможно на барабане установить вторую защелку-собачку. Она выполняет роль сдерживания включающей пружины, не дает ей разгоняться в момент фиксации коленвала блоком управления. Для этого вторая защелка установлена навстречу первой защелке таким образом, что ее зацепляющий конец обращен к зацепляющему концу первой защелки. Таким образом, при повороте барабана относительно фиксатора в одну сторону в зацепление с фиксатором будет входить первая защелка, при вращении барабана относительно фиксатора в противоположную сторону в зацепление с фиксатором будет входить кратковременно в окончательной стадии натяжения включающей пружины вторая защелка. На втором конце второй защелки-собачки установлен на оси, соединенной с защелкой-собачкой, второй ролик. Второй ролик установлен на конце второй защелки-собачки таким образом, что траектория его перемещения параллельна траектории перемещения ролика, связанного с первой защелкой-собачкой. При этом на траектории перемещения второго ролика на внутренней цилиндрической поверхности корпуса муфты выполнен второй выступ, при наезде на который второй ролик смещается со своей первоначальной траектории к центру муфты, при этом зацепляющий конец второй защелки-собачки поворачивается в противоположную сторону и выходит из зацепления с выемкой фиксатора. Второй выступ также мягко сопряжен с внутренней поверхностью корпуса муфты для обеспечения плавной, без рывков работы привода.It is possible to install a second latch-dog on the drum. It plays the role of containing the closing spring, does not allow it to accelerate at the moment of fixing the crankshaft by the control unit. For this, the second latch is installed towards the first latch in such a way that its engaging end faces the engaging end of the first latch. Thus, when the drum rotates relative to the latch in one direction, the first latch will engage with the latch; when the drum rotates relative to the latch in the opposite direction, the second latch will engage briefly in the final tensioning stage of the closing spring. At the second end of the second dog-latch, a second roller is mounted on an axis connected to the dog-latch. The second roller is mounted at the end of the second latch-dog so that the path of its movement is parallel to the path of the roller associated with the first latch-dog. At the same time, a second protrusion is made on the trajectory of the second roller on the inner cylindrical surface of the coupling housing, when hitting it, the second roller moves from its original path to the center of the coupling, while the engaging end of the second dog-latch rotates in the opposite direction and disengages from the recess retainer. The second protrusion is also gently mated to the inner surface of the clutch housing to ensure smooth, jerky operation of the drive.
На первом звене коленвала установлено также храповое колесо с храповиком, предназначенные для исключения непредвиденного обратного вращения коленвала и для ручной заводки включающей пружины. Храповик предотвращает обратное движение включающей пружины при отсутствии питания мотор-редуктора, что предотвращает поломку механизма привода. Кроме того, храповик с храповым колесом - страхующий элемент, когда включающая пружина максимально натянута, предотвращается ее обратное сжатие.A ratchet wheel with a ratchet is also installed on the first link of the crankshaft, designed to prevent unforeseen reverse rotation of the crankshaft and to manually turn on the spring. The ratchet prevents the reverse movement of the closing spring in the absence of power to the gearmotor, which prevents damage to the drive mechanism. In addition, ratchet with a ratchet wheel is a safety element, when the switching spring is tensioned as much as possible, its reverse compression is prevented.
Коленвал предназначен (как отмечалось выше) для обеспечения взаимодействия включающей пружины с мотор-редуктором и муфтой. Кроме того, на нем размещены кулачок и рычаг. Кулачок взаимодействует с роликом рычага включающего вала, обеспечивая включение выключателя. Другой рычаг включающего вала, взаимодействуя с валом блока управления, служит для удержания включающей пружины в растянутом состоянии. Взаимная геометрия расположения коленвала и включающего вала и установки указанных кулачка и рычага определяется исходя из момента, когда необходимо путем приложения усилия на вал включения, кинематически связанный с тягой выключателя, осуществить включение выключателя.The crankshaft is designed (as noted above) to ensure the interaction of the switching spring with the gear motor and clutch. In addition, a cam and a lever are placed on it. The cam interacts with the roller of the lever of the switching shaft, ensuring the inclusion of the switch. Another lever of the switching shaft, interacting with the shaft of the control unit, serves to hold the switching spring in a stretched state. The mutual geometry of the location of the crankshaft and the switching shaft and the installation of the specified cam and lever is determined on the basis of the moment when it is necessary by applying force to the switching shaft kinematically connected with the switch rod to turn on the switch.
Блок управления заявляемого привода обеспечивает в соответствующие периоды времени фиксацию коленвала при растянутой пружине и фиксацию включающего вала при включенном положении выключателя, т.е. блок управления обеспечивает попеременно фиксацию коленвала или фиксацию включающего вала. Блок управления состоит из блока включения и блока отключения.The control unit of the inventive drive provides for appropriate periods of time fixing the crankshaft when the spring is extended and fixing the switching shaft when the switch is on, i.e. the control unit provides alternately fixing the crankshaft or fixing the switching shaft. The control unit consists of an on-block and a off-block.
Блок включения служит для удержания включающей пружины во взведенном состоянии в результате взаимодействия с рычагом коленвала и включения выключателя за счет энергии взведенной включающей пружины при срабатывании электромагнита этого блока или при ручном нажатии на кнопку включения.The switching unit serves to hold the closing spring in a cocked state as a result of interaction with the crankshaft lever and turning on the switch due to the energy of the charged closing spring when the electromagnet of this unit is triggered or when the power button is manually pressed.
Блок отключения предназначен для удержания выключателя во включенном положении в результате взаимодействия с рычагом включающего вала и отключения выключателя за счет энергии отключающих и контактных пружин при срабатывании электромагнитов этого блока или при ручном нажатии на кнопку отключения.The tripping unit is designed to hold the circuit breaker in the on position as a result of interaction with the lever of the switching shaft and tripping the circuit breaker due to the energy of the tripping and contact springs when the electromagnets of this unit are triggered or by manually pressing the shutdown button.
Использование для взаимодействия силового механизма, механизма завода включающей пружины и блока управления коленвала вместо сложного рычага (или системы рычагов), как в известном решении; минимизация количества конструктивных элементов, взаимодействующих между собой с ударными нагрузками; возможность сведения имеющихся ударных нагрузок до минимального значения (путем подбора геометрии конструктивных элементов муфты) позволяет решить поставленную задачу, а именно: обеспечить повышение рабочего ресурса заявляемого привода за счет повышения надежности его работы. Ресурс заявляемого привода (на опытных установках) составляет 20 тыс. циклов включений/отключений, в то время как известные приводы обеспечивают рабочий ресурс в среднем на 5-10 тысяч циклов включений/отключений.Use for interaction of the power mechanism, the factory mechanism including the spring and the crankshaft control unit instead of a complex lever (or leverage), as in the well-known solution; minimization of the number of structural elements interacting with each other with shock loads; the ability to reduce the existing shock loads to a minimum value (by selecting the geometry of the structural elements of the coupling) allows us to solve the problem, namely: to increase the working life of the claimed drive by increasing the reliability of its operation. The resource of the claimed drive (in pilot plants) is 20 thousand cycles of on / off, while the known drives provide a working life of an average of 5-10 thousand cycles of on / off.
Т.к. силовой механизм и механизм завода включающей пружины связаны между собой посредством муфты, т.е. устройством, все элементы которого установлены соосно друг другу на соответствующих валах, можно достаточно легко обеспечить взаимную геометрию всех конструктивных элементов муфты таким образом, чтобы максимально снизить ударные нагрузки на конструктивные элементы в момент их зацепления между собой.Because the power mechanism and the mechanism of the plant including the spring are interconnected by means of a clutch, i.e. device, all of whose elements are mounted coaxially to each other on the respective shafts, it is possible to easily enough ensure the mutual geometry of all structural elements of the coupling in such a way as to minimize impact loads on the structural elements at the time of their engagement with each other.
Поскольку поставленная задача решается в основном особенностями конструктивного выполнения узла взаимодействия мотор-редуктора и коленвала, особенностями силового узла, взаимодействие коленвала с включающим валом для целей достижения поставленной задачи в настоящей заявке не рассматривается.Since the task is solved mainly by the design features of the interaction unit of the gear motor and the crankshaft, the features of the power unit, the interaction of the crankshaft with the switching shaft for the purpose of achieving the task is not considered in this application.
Заявляемое изобретение поясняется чертежами.The claimed invention is illustrated by drawings.
На фиг.1 изображен заявляемый привод.Figure 1 shows the inventive drive.
На фиг.2 изображена муфта.Figure 2 shows the coupling.
На фиг.3 изображен вид А-А.Figure 3 shows a view aa.
На фиг.4 изображен вид Б-Б.Figure 4 shows a view of BB.
На фиг.5 изображен барабан с роликами и защелками.Figure 5 shows a drum with rollers and latches.
На фиг.6 изображен фиксатор.Figure 6 shows the latch.
Заявляемый привод содержит мотор-редуктор 1 с валом 2, муфту 3, коленвал 4, блок управления 5, содержащий блок включения и блок отключения. Муфта 3 содержит головку 7 и корпус 8. Головка 7 жестко связана с валом 2, а корпус 8 муфты жестко связан с корпусом 9 привода. Корпус 8 выполняет несущую функцию и предназначен для закрепления на нем элементов конструкции муфты, которые в процессе работы привода должны оставаться неподвижными или должны быть прикреплены к неподвижным элементам. С головкой 7 жестко связан барабан 10, установленный соосно валу 2. Коленвал 4 состоит из трех участков - двух крайних звеньев и среднего звена - колена. При вращении коленвала 4 его среднее звено описывает окружность, диаметр которой превосходит диаметр крайних звеньев коленвала 4. На первом крайнем звене 11 коленвала 4 соосно ему установлен фиксатор 12, имеющий цилиндрическую наружную поверхность, жестко связанный с коленвалом 4. Звено 11 коленвала 4 соосно валу 2, таким образом, оси вращения барабана 10 и фиксатора 12 совпадают друг с другом. На наружной поверхности фиксатора 12 выполнена выемка 13, выходящая на наружную торцевую поверхность фиксатора 12. Фиксатор 12 установлен относительно барабана 10 таким образом, что наружная цилиндрическая поверхность фиксатора 12 расположена напротив внутренней цилиндрической поверхности барабана 10. На барабане 10 закреплены две защелки-собачки 14 и 15, два ролика 16 и 17. Защелки 14 и 15 установлены на осях 18, 19 с возможностью вращения вокруг них. При этом оси 18, 19 жестко соединены с барабаном 10. Каждая защелка 14, 15 имеет два конца - один зацепляющий 20, а на другом конце на соответствующих осях 21, 22, жестко соединенных с защелками 14, 15, установлены с возможностью вращения вокруг осей 21, 22 ролики 16 и 17. Ролики 16, 17 установлены рядом с соответствующей защелкой - 14, 15. Поскольку ролики 16, 17 связаны с соответствующей защелкой 14, 15, перемещение ролика 16, 17 на определенное расстояние вызывает такое же перемещение защелки 14, 15. Размещение роликов 16, 17 на соответствующих осях 21, 22, рядом с соответствующей защелкой, обусловливает возможность перемещения роликов и соответствующих защелок по разным траекториям, параллельным друг другу. Каждая защелка 14, 15 подпружинена относительно барабана 10 таким образом, что подпружиненными относительно барабана 10 являются оба конца защелок 14, 15. Для обеспечения необходимой установки защелок 14, 15 и роликов 16, 17 барабан 10 может быть выполнен, например, следующим образом. На наружной цилиндрической поверхности барабана 10 по его периметру выполнены прорези для каждой защелки, с одной стороны - сквозные, выходящие на внутреннюю цилиндрическую поверхность барабана 10 для обеспечения вхождения зацепляющего конца 20 каждой защелки 14, 15, которые установлены на осях 18, 19, проходящих через соответствующую прорезь. Зацепляющие концы защелок 14, 15, проходя через сквозной участок, соответствующей прорези барабана 10, выходят на наружную цилиндрическую поверхность фиксатора 12 и далее в соответствующие периоды времени - на выемку 13 фиксатора 12, толкая его (фиксатор) при вращении вала 2 мотор-редуктора. Каждая из защелок 14, 15 зацепляющим концом 20 взаимодействует с выемкой 13 фиксатора 12 (т.к. обеспечен доступ зацепляющих концов 20 защелок 14, 15 через сквозной участок соответствующей прорези на барабане 10). Каждая защелка 14, 15 подпружинена относительно барабана 10, а следовательно, и относительно фиксатора 12, пружинами 23, обеспечивающими прижатие зацепляющих концов 20 защелок 14, 15 к выемке 13 фиксатора 12, а с другой стороны - обеспечивающих прижатие роликов 16, 17 к внутренней цилиндрической поверхности корпуса 8 муфты 3. На звене 11 коленвала внутри корпуса 8 жестко закреплено храповое колесо 24, а на корпусе 8 с возможностью взаимодействия с храповым колесом 24 закреплен храповик 25, предназначенные для предотвращения обратного вращения коленвала 4, а следовательно, для предотвращения обратного хода включающей пружины 26. Включающая пружина 26 одним концом связана со средним звеном (коленом) 27 коленвала 4, для этого один конец пружины 26 закреплен на штоке 28, жестко связанном с коленом 27. Другой конец включающей пружины 26 связан с корпусом 9 привода или с элементами конструкции корпуса 9, жестко связанными с корпусом 9. Такое соединение пружины 26 и колена 27 обеспечивает растяжение пружины 26 при изменении коленом 27 своего положения при вращении коленвала 4. Второе крайнее звено 29 коленвала 4 кинематически связано посредством системы рычагов с включающим валом 30, обеспечивающим взаимодействие с тягой выключателя. На внутренней цилиндрической поверхности корпуса 8 муфты 3 на траектории перемещения ролика 16 выполнен выступ 31. Выступ 31 предназначен для обеспечения смещения ролика 16 по направлению к центру муфты (т.е. по направлению к центральной продольной оси муфты), соответственно в этом же направлении смещается конец защелки 14, на котором установлен ролик 16, при этом противоположный зацепляющий конец 20 защелки 14 перемещается в противоположном направлении (т.к. защелка 14 начинает поворачиваться вокруг оси 18), выходя из зацепления с выемкой 13 фиксатора 12. Для обеспечения аналогичного перемещения зацепляющего конца 20 защелки 15 (из зацепления с выемкой 13) на траектории перемещения ролика 17 на внутренней цилиндрической поверхности корпуса 8 муфты 3 выполнен выступ 32. Геометрические размеры (длина и ширина) выступов 31 и 32, выемки 13 фиксатора 12, роликов 16, 17 и защелок 14, 15 выбраны исходя из условия обеспечения выхода зацепляющих концов 20 защелок 14, 15 из выемки 13 при перемещении защелок 14, 15 с роликами 16, 17 в соответствии с режимами включения/выключения выключателя. Выступы 31 и 32 мягко сопряжены с внутренней цилиндрической поверхностью корпуса 8 муфты 3, т.е. нет резких границ перехода внутренней поверхности корпуса 8 в выступ 31 или 32. Ролики 16 и 17 мягко наезжают на соответствующие выступы и мягко съезжают с них, обеспечивая мягкое без рывков расцепление вала 2 с коленвалом 4. Геометрия коленвала 4, в частности высота среднего звена 27 (диаметр окружности, которую описывает среднее звено 27 коленвала при вращении), выбирается исходя из параметров пружины 26 включения с учетом того, на какое расстояние необходимо растянуть пружину, чтобы обеспечить необходимую скорость включения выключателя. Первая пара защелка 14 и ролик 16 предназначены для того, чтобы обеспечивать зацепление/расцепление вала 2 мотор-редуктора 1 и коленвала 4 в соответствии с режимом работы выключателя; вторая пара - защелка 15, ролик 17 предназначены для противодействия фиксатору 12 для сдерживания (притормаживания) пружины 26, чтобы пружина 26, не разгоняясь, обеспечивала плавный ход и плавную работу привода.The inventive drive contains a
Заявляемый привод работает следующим образом.The inventive drive operates as follows.
При подаче напряжения на мотор-редуктор 1 вал 2 приходит во вращение, приводя во вращение жестко связанные с ним головку 7 муфты 3 и барабан 10. Вал 2 осуществляет независимое от коленвала 4 вращение до тех пор, пока защелка 14 не докатится до выемки 13 фиксатора 12. По достижении защелкой 14 выемки 13 подпружиненная защелка 14 под воздействием пружины 23 вступит в зацепление с выемкой 13. Поскольку фиксатор 12 жестко закреплен на коленвале 4 (на первом крайнем звене 11 коленвала 4), продолжающее вращение вала 2 вызовет, через вступившие во взаимодействие барабан 10 и фиксатор 12, соответствующее вращение коленвала 4. При вращении коленвала 4 его среднее звено - колено 27 начинает поворачиваться, растягивая при этом связанную с ним пружину 26. При растяжении пружины 26 происходит ее завод, привод готов для включения высоковольтного аппарата (выключателя). В момент, когда пружина 26 будет взведена для включения выключателя, мотор-редуктор 1 и коленвал 4 расцепятся, т.е. ролик 16 наедет на выступ 31, и защелка 14, повернувшись на оси 18, выйдет из выемки 13. Когда пружина 26 взведена, выключатель готов к включению, которое осуществляется путем воздействия на соответствующие контакты блока включения. Коленвал 4 зафиксирован блоком включения. Для исключения самопроизвольного вращения коленвала 4 в обратную сторону из недовзведенного состояния включающей пружины 26 по каким-то причинам (например, в случае, когда прекратилось питание мотор-редуктора 1), предусмотрено наличие храпового колеса 24 и храповика 25, не препятствующие вращению коленвала 4 при совместном вращении его с валом 2, но исключающие вращение коленвала 4 в обратную сторону. Конструкция храпового колеса 24 и храповика 25 - традиционные: храповое колесо выполнено с наклонными в необходимом направлении зубцами, а храповик 25 представляет собой защелку-собачку, взаимодействующую с зубцами храпового колеса 24, при обратном вращении храпового колеса 24 (при обратном вращении коленвала 4) храповик 25 вступает во взаимодействие с зубцами храпового колеса 24 и не дает ему вращаться в обратную сторону. Независимое от коленвала 4 вращение вала 2 будет происходить до тех пор, пока защелка-собачка 14 опять не дойдет до выемки 13 фиксатора 12 и т.д. Коленвал 4 с другой стороны кинематически связан с включающим валом 30, кинематически связанным, в свою очередь, с тягой выключателя. Путем подбора геометрических размеров конструктивных элементов привода совмещают момент завода пружины с операциями включения/отключения выключателя.When voltage is applied to the
Заявляемое изобретение обусловливает мягкую кинематику пружинного привода для высоковольтных коммутационных аппаратов. Мягкая кинематика обеспечена за счет минимизации числа конструктивных элементов, взаимодействующих между собой с ударными нагрузками, а там, где такое взаимодействия имеет место быть (взаимодействие защелки-собачки с выемкой фиксатора), приняты меры по смягчению этих ударных нагрузок (вторая защелка-собачка). Все это позволяет значительно увеличить рабочий ресурс привода. Результаты испытаний показали, что рабочий ресурс заявляемого привода составляет 20000 операций включения/отключения, в то время как известные приводы имеют рабочий ресурс от 5000 до 10000 операций включение/отключение. Кроме того, заявляемый привод прост по конструкции, надежен и удобен в эксплуатации.The claimed invention determines the soft kinematics of the spring drive for high voltage switching devices. Soft kinematics is ensured by minimizing the number of structural elements interacting with each other with shock loads, and where such interaction takes place (interaction of the latch-dog with the notch of the latch), measures have been taken to mitigate these shock loads (second latch-dog). All this allows you to significantly increase the working life of the drive. The test results showed that the working life of the claimed drive is 20,000 on / off operations, while the known drives have a working life of 5,000 to 10,000 on / off operations. In addition, the inventive drive is simple in design, reliable and easy to use.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007121811/09A RU2336589C1 (en) | 2007-06-09 | 2007-06-09 | High-voltage switching device spring drive |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007121811/09A RU2336589C1 (en) | 2007-06-09 | 2007-06-09 | High-voltage switching device spring drive |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2336589C1 true RU2336589C1 (en) | 2008-10-20 |
Family
ID=40041358
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007121811/09A RU2336589C1 (en) | 2007-06-09 | 2007-06-09 | High-voltage switching device spring drive |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2336589C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2540266C2 (en) * | 2009-06-23 | 2015-02-10 | Сименс Акциенгезелльшафт | High-voltage system |
-
2007
- 2007-06-09 RU RU2007121811/09A patent/RU2336589C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2540266C2 (en) * | 2009-06-23 | 2015-02-10 | Сименс Акциенгезелльшафт | High-voltage system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8124901B2 (en) | Energy storage mechanism for switching device | |
| RU2345437C2 (en) | Shunt resistance circuit breaker, method of circuit breaker control and use of circuit breaker | |
| CN107438889B (en) | Accumulator for load ratio bridging switch and the load ratio bridging switch with accumulator | |
| US11158467B2 (en) | Dual power automatic transfer switch mechanism | |
| RU2665795C2 (en) | Fitting closing device and fitting actuating assembly | |
| RU2336589C1 (en) | High-voltage switching device spring drive | |
| US9431185B2 (en) | Spring operation device for switchgear | |
| RU2732068C1 (en) | Tension transmission for tensioning energy accumulating spring of energy accumulation spring drive | |
| KR20150006820A (en) | Device for actuating the contacts of a circuit breaker, comprising a torsion rod | |
| CN111492449A (en) | Tensioning transmission mechanism for tensioning stored energy spring of spring stored energy driver | |
| SK280118B6 (en) | Device for tensioning the cut-in spring in actuator units for circuit breakers, in particular vacuum circuit breakers | |
| CN103366980A (en) | Cam-type electric closing device based on intelligent switch | |
| CN208256497U (en) | On-load switch spring operating mechanism | |
| CN207765366U (en) | A kind of mechanical locking structure and mechanical interlocking device of breaker | |
| RU2388093C2 (en) | Tensioning device | |
| KR20110022967A (en) | Operating device for switch | |
| CN101320640A (en) | Anti-mistaken interlocking device of combined electrical apparatus | |
| RU2737313C1 (en) | Tension transmission for tensioning energy accumulating spring of energy accumulation drive | |
| BG100866A (en) | Driving device for vacuum power breaker, in particular in a three-pole configuration | |
| EP2093780A1 (en) | A spring drive unit, an operating device for an electrical switching apparatus, and method for charging and/or discharging a spring in an operating device for an electrical switching apparatus | |
| JP2522687Y2 (en) | Electric spring actuator for breaker | |
| RU2134464C1 (en) | Drive of load-breaking isolator | |
| RU161352U1 (en) | SPRING ACTUATOR FOR HIGH VOLTAGE UNIT | |
| RU2089958C1 (en) | Spring-type operating mechanism of switching device | |
| SU375701A1 (en) | HIGH VOLTAGE SWITCH DRIVE |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090610 |