具有改进的阻尼器的真空断续器组件的分接头变换器的制造方法
【专利摘要】提供一种带有真空断续器组件的有载分接头变换器，所述真空断续器组件由致动组件的轴驱动。阻尼器抑制所述轴的移动。阻尼器在轴正闭合真空断续器时比轴正断开真空断续器时提供更大的阻尼。阻尼器包括壳体，壳体至少部分限定了内部腔室，轴延伸到内部腔室中。具有延伸穿过的开口的活塞设置在内部腔室中，并稳固到轴上，以便与其一起可移动。当轴正闭合真空断续器时，阻挡结构可操作为阻挡活塞中的开口，以及当轴正断开真空断续器时，阻挡结构可操作为不阻挡活塞中的开口。
【专利说明】具有改进的阻尼器的真空断续器组件的分接头变换器
【技术领域】
[0001]本发明涉及分接头变换器，并且更具体地，涉及负载分接头变换器。
【背景技术】
[0002]众所周知，变压器将一电压的电力转化为另一电压值更高或更低的电力。变压器使用初级绕组和次级绕组来实现这种电压转换，每个绕组缠绕在铁磁体芯部上并且包括多个电导体线圈。初级绕组连接到电压源，次级绕组连接到负载。存在于初级绕组的电压通过穿过芯体的磁通被感应到次级绕组上。通过改变次级线圈和初级线圈的比率，输出与输入电压的比率可以改变，借此控制或调节变压器的输出电压。该比率可以通过有效地改变初级绕组中的匝数和/或次级绕组中的匝数而改变。这是通过对(多个)绕组中的不同连接点或“分接头”进行连接而完成的。可以进行这样到分接头的选择性连接的设备称为“分接头变换器”。
[0003]总体上，存在两种类型的分接头变换器:有载分接头变换器和断电或“无载”分接头变换器。无载分接头变换器使用断路器将变压器与电压源隔离，并且然后从一个分接头切换到另一个分接头。有载分接头变换器(或简称“负载分接头变换器”)在变压器连接到电压源时在分接头之间切换连接。针对每个相位绕组，负载分接头变换器可以包括选择器开关组件、旁路开关组件和真空断续器组件。选择器开关组件对变压器的分接头进行连接，同时旁路开关组件通过两个分支电路将分接头连接到主电源电路。在分接头变换期间，真空断续器组件安全地隔离分支电路。驱动系统移动选择器开关组件、旁路开关组件与真空断续器组件。选择器开关组件、旁路开关组件和真空断续器组件的操作是相互依赖并小心地被设计编排。本发明针对一种具有改进的阻尼器的分接头变换器。
【发明内容】
[0004]根据本发明，提供带有浸溃于介电流体中的真空断续器组件的有载分接头变换器。真空断续器组件包括具有触头的真空断续器。致动组件被提供并包括与真空断续器的触头连接的轴。该轴可操作地移动以断开和闭合触头。阻尼器可操作地抑制该轴的移动。阻尼器包括壳体，该壳体具有带有开口的壁。该壳体限定了内部腔室，轴延伸到该内部腔室中。内部腔室与开口相连通。活塞设置在内部腔室中，并且稳固到轴上，以便与其一起可移动。活塞具有一个或多个第一开口以及一个或多个第二开口。所述一个或多个第一开口比所述一个或多个第二开口更大。阻挡结构设置在内部腔室中，从而活塞被设置于开口和阻挡结构之间。阻挡结构具有主体，轴可移动地延伸穿过该主体。阻挡结构在接近和远离活塞之间可移动，其中当阻挡结构接近活塞时，阻挡结构闭合一个或多个第一开口，但不闭合一个或多个第二开口，而且其中当阻挡结构远离活塞时，阻挡结构不闭合一个或多个第一开口，也不闭合一个或多个第二开口。弹簧将阻挡结构朝向活塞偏置。在轴的移动闭合触头期间，阻挡结构被设置于接近活塞。当轴移动以断开触头，阻挡结构移动抵制弹簧的偏置，以便远离活塞，借此断开一个或多个第一开口。【专利附图】
【附图说明】
[0005]参照下面的描述、所附权利要求和附图，将更好地理解本发明的特征、方案和优点[0006]图1示出了本发明的分接头变换器的正面前视图；
[0007]图2示出了分接头变换器的示意图；
[0008]图3示出了线性、正负型和粗精配置的分接头变换器的电路图；
[0009]图4示出了分接头变换器的电路的示意图；
[0010]图5示出了正在执行通过分接头进行变换的电路；
[0011]图6不出了分接头变换器箱体内部的正视图；
[0012]图7示出了分接头变换器的前支撑结构的后视图；
[0013]图8示出了具有安装于其上的旁路开关组件和真空断续器组件的支撑结构的正面透视图；
[0014]图9示出了旁路开关组件的旁路凸轮的平面图；
[0015]图10示出了真空断续器组件的真空断续器的截面图；
[0016]图11示出了真空断续器组件的真空断续器凸轮的平面图；
[0017]图12示出了真空断续器组件的梭件的透视图；
[0018]图13示出了真空断续器组件的一部分的截面图，示出了梭件与真空断续器凸轮的啮合；
[0019]图14示出了真空断续器组件的碰撞块的一部分的透视图；
[0020]图15示出了真空断续器组件的一部分的截面图，示出了单向阻尼器的内部；
[0021]图16示出了单向阻尼器的活塞的透视图；
[0022]图17示出了单向阻尼器的环形结构的透视图；
[0023]图18示出了具有安装于其上的真空断续器组件的第二实施例的支撑结构的正面透视图；以及
[0024]图19示出了真空断续器组件的第二实施例的一部分的横截面图。
【具体实施方式】
[0025]应当注意，在下面的详细描述中，相同部件使用相同的附图标记，不管其是否在本发明的不同实施例中示出。还应当注意，为了清楚和简明地公开本发明，附图不必按比例并且本发明的某些特征可以显示为稍许示意形式。
[0026]现在参见图1和2，示出了根据本发明实施的负载分接头变换器(LTC) 10。LTClO适合于箱式安装到变压器上。总体上，LTClO包括分接头变换组件12、驱动系统14和监视系统16。所述分接头变换组件12封装在箱体18中，冋时驱动系统14和监视系统16被封装在壳体20中，壳体20可安装在箱体18下面。箱体18限定了内部腔室，分接头变换组件12被安装在该内部腔室内。内部腔室保持足够的介电流体体积，以浸没分接头变换组件
12。通过门24提供了分接头变换组件12的接合，门24在断开和闭合位置之间可旋转。
[0027]分接头变换组件12包括三个电路30、每个电路可操作以变换针对变压器的一相的调节绕组32上的分接头。每个电路30可以用于直线配置、正负型配置或粗精配置，分别如图3a、3b、3c所示。在线性配置中，调节绕组32两端的电压被添加到主(低压)绕组34两端的电压。在正负配置中，调节绕组32通过切换开关36连接到主绕组34，切换开关36允许调节绕组32两端的电压被添加到主绕组34两端的电压或者从主绕组34两端的电压中减去。在粗精配置中，在(精)调节绕组32之外还有粗调节绕组38。切换开关40将(精)调节绕组32直接地或者与粗调节绕组38串联地连接到主绕组34。
[0028]现在参考图4，示出了以正负配置连接到调节绕组32的分接头变换器组件12的电路30其中一个电路的示意图。电路30被布置为第一和第二分支电路44、46，并且总体上包括选择器开关组件48、旁路开关组件50和包含真空断续器54的真空断续器组件52。
[0029]选择器开关组件48包括可移动的第一和第二触头臂58、60和多个静触头56，它们分别连接到绕组32的分接头。第一和第二触头臂58、60分别被连接到电抗器62、64，当选择器开关组件48桥接两个分接头时，电抗器62、64减小循环电流的幅度。第一触头臂58位于第一分支电路44中，第二触头臂60位于在第二分支电路46中。旁路开关组件50包括第一和第二旁路开关66、68，第一旁路开关66位于第一分支电路44中，第二旁路开关68位于第二分支电路46中。第一和第二旁路开关66、68的每一个连接在与其相关联的电抗器和主电源电路之间。真空断续器54被连接在第一和第二分支电路44、46之间，并包括封闭在其中具有真空的瓶体或壳体168中的固定触头164和可动触头166，如图10中所最佳示出的。
[0030]选择器开关组件48的第一和第二触头臂58、60可以被定位在非桥接位置或桥接位置。在非桥接位置上，第一和第二触头臂58、60被连接到变压器绕组32上的多个分接头中的单独一个。在桥接位置上，第一触头臂58连接到分接头的一个，第二触头臂60被连接到分接头的另一个，相邻的一个。
[0031]图4中，第一和第二触头臂58、60两者都连接到绕组32的分接头4，即第一和第二触头臂58、60处于非桥接位置。在稳态条件下，所述真空断续器54的触头164、166闭合，并且第一和第二旁路开关66、68的每一个中的触头闭合。负载电流流经所述第一和第二触头臂58、60以及第一和第二旁路开关66、68。基本上没有电流流过真空断续器54，并且电抗器电路中没有循环电流。
[0032]现在参考图5a_5e描述第一和第二触头臂58、60被移动到桥接位置的分接头的变换。第一旁路开关66首先断开(如图5a所示)，这使得电流从第一触头臂58和电抗器62流过真空断续器54。真空断续器54然后断开，以隔离所述第一分支电路44 (如图5b所示)。这允许第一触头臂58接着被移动到分接头5而不产生电弧(如图5c所示)。在这一移动之后，所述真空断续器154首先闭合(如图5d所示)，并且然后第一旁路开关66闭合(如图5e所示)。这就完成了分接头的变换。此时，第一触头臂58连接到分接头5，并且第二触头臂60连接到分接头4，即，该第一和第二触头臂58、60处于桥接位置。在稳态条件下，所述真空断续器54的触头164、166闭合，并且第一和第二旁路开关66、68的每一个中的触头闭合。电抗器62、64现在串联连接，并且它们中点的电压是每个分接头选择电压的一半。现在循环电流在电抗器电路中流动。
[0033]可以进行另一个分接头的变换，以将第二触头臂60移动到分接头5，从而第一和第二触头臂58、60处于同一分接头(分接头5)上，即处于非桥接位置。为此，针对第二分支电路46执行上述流程，即，第二旁路开关68首先断开，然后真空断续器54断开，第二触头臂60移动到分接头5，真空断续器54首先被闭合，并且然后第二旁路开关68闭合。
[0034]在上述分接头变换中，分接头变换期间电流在持续地流动，同时第一和第二触头臂58、60在没有电流的情况下移动。
[0035]如图4中所最佳示出的，选择器开关组件48可以具有连接到绕组32上八个分接头的八个静触头56以及连接到绕组32的中性(中间范围)分接头的一个静触头56。因此，使用处于B端切换开关36 (如所示)，选择器开关组件48在中性位置和十六个分立的上升(正)位置(即，八个非桥接位置和八个桥接位置)之间可移动。使用处于A端的切换开关36，选择器开关组件48在中性位置和十六个分立的下降(负)位置(B卩，八个非桥接位置和八个桥接位置)之间可移动。因此，选择器开关组件48在总共33个位置(一个中性位置、16个上升(R)位置和16个下降(L)位置)之间可移动。
[0036]现在参考图6，三个支撑结构80安装在箱体18内，每一个针对一个电路30。支撑结构80是由诸如纤维加强介电塑料的刚性介电材料构成。针对每个电路30，旁路开关组件50和真空断续器组件52被安装在支撑结构80的第一(或前)侧上，同时选择器开关组件48安装在支撑结构80后面。
[0037]现在参考图7，旁路开关组件50包含通过绝缘轴83连接到传输系统的旁路齿轮82，传输系统依次被连接在电动机上。旁路齿轮82被固定到旁路轴上，该旁路轴延伸穿过支撑结构80并进入支撑结构80的第一侧中。旁路齿轮82通过链条90连接到稳固在真空断续器轴(VI轴)94上的真空断续器齿轮92。VI轴94还延伸通过支撑结构80并进入支撑结构80的第一侧中。当电动机被启动以作用于分接头变换时，所述传输系统和所述轴83将电动机的轴的旋转传递到芳路齿轮82,借此引起芳路齿轮82和芳路轴旋转。芳路齿轮82的旋转依次通过链条90传递到VI齿轮92，使得VI齿轮92和VI轴94旋转。
[0038]在支撑结构80的第一侧上，旁路轴稳固到旁路凸轮100，而VI轴94被稳固到VI凸轮102。旁路凸轮100随着旁路轴的旋转而旋转，并且VI凸轮102随着VI轴94的旋转而旋转。如下文更详细描述的，旁路和VI齿轮82、92定型和布置成使旁路凸轮100针对每一次分接头变换而旋转180度，并且使VI凸轮102针对每一次分接头变换而旋转360度。
[0039]现在参考图8，旁路开关组件50包括第一和第二旁通开关66、68、旁路轴和旁路凸轮100，如上所述。第一和第二旁路开关66、68的每一个包括多个触头104，这些触头以堆叠方式布置并保持在触头支架106中。触头104由诸如铜的导电金属构成。每个触头104具有第一或内端部和第二或外端部。在每个触头104内的外端部处形成锥形凹部(具有渐进V形)，同时安装开口在内端部处延伸穿过每个触头104。在第一和第二触头开关66、68的每一个中，当触头104以堆叠方式布置时，该锥形凹部对齐以形成锥形凹槽。另外，安装开口对齐以形成延伸穿过开关的安装孔。第一和第二旁路开关66、68的每一个通过柱114可枢转地安装到支撑结构80，柱114延伸穿过触头104中的安装孔，以及触头支架106中的对齐孔和延伸于第一和第二旁路开关66、68之间的主系杆116。为了更好地展示其它特征,主系杆116在图8中已经被部分移除。整个主系杆116在图6中可见。
[0040]第一和第二旁路开关66、68的每一个在闭合位置和断开位置之间可移动。在闭合位置，固定触头柱118被设置在凹槽中并且与触头104紧密地接触。在断开位置，固定触头柱118不设置在凹槽内，并且触头104与固定触头柱118隔开。固定触头柱118两者都电连接到主电源电路，并且更具体地，连接到中性端子。第一和第二旁路开关66、68的每一个通过致动组件120在闭合位置和断开位置之间移动。
[0041]致动组件120是旁路开关组件50的一部分，并且包括第一和第二钟形曲柄122、124。第一和第二钟形曲柄122、124的每一个具有主连接点、连杆连接点以及从动件连接点，它们设置为直角三角形的配置，主连接点放置在直角顶点。第一和第二钟形曲柄122、124在其主连接点通过杆126分别被可枢转地连接到支撑结构。杆126在主连接点延伸穿过第一和第二钟形曲柄122、124中的开口，并且穿过小系杆130端部的开口。可枢转的第一连杆132的第一端部连接到第一钟形曲柄122的连杆连接点，可枢转的第一连杆132的第二端部连接到第一旁路开关66的触头支架106。类似地，可枢转的第二连杆134的第一端部连接到第二钟形曲柄124的连杆连接点，可枢转的第二连杆134的第二端部连接到第二旁路开关68的触头支架106。轮形的第一凸轮从动件136可旋转地连接到第一钟形曲柄122的从动件连接点，同时轮形的第二凸轮从动件138可旋转地连接到第二钟形曲柄124的从动件连接点。
[0042]现在参考图9，旁路凸轮100总体上是圆形的，并且具有相对的第一和第二主表面。一对扩大的缺口 140可以被形成在该芳路凸轮100的外周表面中。缺口 140位于芳路凸轮100的相对侧上并具有最底点。第二主表面是平的并且被设置为朝向支撑结构80。第一主表面设置成朝向门24 (当它是闭合的)并具有形成于其中的环形、不规则沟槽142。沟槽142由中心区域144部分限定，中心区域144具有弓形的主要部分与次要部分148、150。主要部分148具有比次要部分150更大的半径。主要部分与次要部分之间的过渡区域是逐渐变小的。
[0043]第一和第二凸轮从动件136、138设置在中心区域144的相对侧上的沟槽142中。在中性或初始位置，旁路凸轮100的次要部分150朝向真空断续器组件52设置，同时旁路凸轮100的主要部分148被设置为远离真空断续器组件52。此外，第一和第二凸轮从动件136、138两者都在过渡到主要部分148的啮合点处分别与次要部分150接触。当第一和第二凸轮从动件136、138在这些位置上时,第一和第二旁路开关66、68两者都处于闭合位置。当旁路凸轮100位于初始位置时，第一和第二触头臂58、60处于非桥接位置。
[0044]图8示出了响应于分接头变换的发起，已经从其初始或中性位置顺时针旋转之后的旁路凸轮100。该旋转使得第一凸轮从动件136移动(相对而言)穿过过渡区并与主要部分148接触，同时第二凸轮从动件138单纯地经过次要部分150。第一凸轮从动件136的移动穿过过渡区，增大了与第一凸轮从动件136接触的中心区域的半径，借此将第一凸轮从动件136向外移动。这一向外的移动依次引起第一钟形曲柄122关于主连接点逆时针枢转。这一枢转使得第一连杆132向外拉第一旁路开关66，远离固定触头柱118至断开位置。当第一凸轮从动件136移动超过主要部分148时，第一旁路开关66被保持在断开位置。当旁路凸轮100继续旋转时，第一凸轮从动件136移动超过过渡区至次要部分150，借此减小与第一凸轮从动件136接触的中心区域144的半径，这允许第一凸轮从动件136向内移动以及第一钟形曲柄122顺时针枢转。这一枢转移动使得第一连杆132将第一旁路开关66向内推，朝向固定触头柱118，至闭合位置。此时，分接头变换完成，并且旁路凸轮100已旋转180度到中间位置。第一和第二凸轮从动件136、138两者再次在过渡到主要部分148的啮合点处分别与次要部分150接触，但是旁路凸轮100的主要部分148现在设置成朝向真空断续器组件52，同时旁路凸轮100的次要部分150被设置为远离真空断续器组件52。当旁路凸轮100在这一中间位置时，第一和第二旁路开关66、68两者再次处于闭合位置。此外，该第一和第二触头臂58、60处于桥接位置。
[0045]如果进行另一分接头变换从而使得第二触头臂60被移动到与第一触头臂58相同的分接头，即非桥接位置，旁路凸轮100再次顺时针方向旋转，第二凸轮从动件138移动穿过过渡区并与主要部分148接触，同时第一凸轮从动件136单纯地经过次要部分150。第二凸轮从动件138的移动穿过过渡区域，增大了与第二凸轮从动件138接触的中心区域半径，将诶次将第二凸轮从动件138向外移动。这一向外移动依次引起第二钟形曲柄124关于主连接点顺时针枢转。这一枢转使第二连杆134向外拉第二旁路开关68，远离固定触头柱118至断开位置。当第二凸轮从动件138移动超过主要部分148时，第二旁路开关68被保持在断开位置。当旁路凸轮100继续旋转时，第二凸轮从动件138移动超过过渡区至次要部分150，借此减小与第二凸轮从动件138接触的中心区域144的半径，这允许第二凸轮从动件138向内移动以及第二钟形曲柄124逆时针枢转。这一枢转移动使得第二连杆134将第二旁路开关68向内推，朝向固定触头柱118，至闭合位置。此时，旁路凸轮100已旋转360度，并且旁路凸轮100回到初始位置。
[0046]可以可选择地提供一对从动臂152。从动臂152可枢转地安装到支撑结构80并且分别具有可旋转地安装到其外端的滚轮。弹簧156将从动臂152的外端彼此偏置。这一偏置使滚轮在分接头变换结束时移动到缺口 140的最底点中。以这种方式，从动臂152可操作以在分接头变换结束时将旁路凸轮100偏置朝向初始位置和中间位置。
[0047]现在参考图10，所述真空断续器组件52总体上包括真空断续器54和致动组件160。
[0048]真空断续器54支撑并稳固于紧固到支撑结构80的支架162上。真空断续器54总体上包括设置在密封瓶体或壳体168内的固定触头164和可动触头166。壳体168包括稳固在上部和下部杯状体之间的基本上圆柱形侧壁，以形成不透气的密封内部腔室，其被抽空到大约10-3托(Torr)。侧壁由诸如高铝陶瓷材料、玻璃材料或瓷材料的绝缘材料组成。固定和可动触头164、166为圆盘状并且可以是对接类型的。当固定和可动触头164、166接触在一起，它们允许电流流动穿过所述真空断路器54。固定触头164电连接到固定电极172,固定电极172被稳固到并延伸穿过壳体168的下部杯状体。固定电极172电连接到支架162，支架162依次电连接到第一分支电路44。可动触头166电连接到可动电极174，可动电极174延伸穿过壳体168的上部杯状体，并且沿纵轴相对于固定电极172可移动。可动电极174的向上移动断开触头164、166，而可动电极174的向下移动闭合触头164、166。可动电极174的相对移动经由金属波纹管结构176完成，金属波纹管结构176在其端部的一个端部处附接到可动电极174，在其端部的另一个端部处附接到上部杯状体。
[0049]柔性金属带178将真空断续器54的可动电极174连接到第二分支电路46的汇流条。该金属带178可由编织导线构成。金属带178通过转环180固定到可动电极174,转环180延伸穿过金属带178的电极的孔，并且被螺纹地接纳在可动电极174的螺纹孔中。断续器轴182的下端通过肩部螺栓连接到转环180。断续器轴182的上端被螺纹连接到阻尼器轴186。转环180、断续器轴182和阻尼器轴186协作以形成致动轴188。
[0050]介电屏蔽件330可以安装到所述第二分支电路46的汇流条，如图18所示。介电屏蔽件330延伸超过该金属带178，从而被布置在金属带178与门24之间。介电屏蔽件330由诸如钢的导体材料构成，并且与金属带178电势相同。没有介电屏蔽件330的情况下，如果该金属带178受到损坏，使得一股导线向外朝门24延伸，可能在导线的松弛端产生非常高强度的电场。由于介电屏蔽件330处于与金属带178相同的电势,介电屏蔽件将电场强度降低到非常低的水平。
[0051]致动组件160总体上包括VI凸轮102、致动轴188、梭件190、碰撞块192、单向阻尼器194和接触磨损阻尼器196。梭件190和碰撞块192两者可由诸如钢的金属构成。然而,碰撞块192明显比梭件190更重(具有更多质量)。
[0052]现在参考图11，所示为VI凸轮102的正视图。如所示，VI凸轮102基本上是圆形的，并具有相对的第一和第二主表面。第二主表面是扁平的并且被设置为朝向支撑结构80。第一主表面被设置为朝向门24，并且具有形成于其中的环形、不规则沟槽202。沟槽202部分由中心区域204限定，中心区域204具有弓形的主要部分与次要部分206、208。主要部分206具有比次要部分208更大的半径。主要部分与次要部分206、208之间的过渡区是逐渐变小的。孔210在沟槽202内延伸穿过VI凸轮102，并且设置在主要部分206的中心。
[0053]返回参照图8，上部和下部导轨安装件214、216稳固到支撑结构80，并分别设置在VI凸轮102之上和之下。上部导轨安装件214具有箱形中心结构218，并且下部导轨安装件216具有箱形中心结构220。上部导轨安装件214的外部保持一对导轨222的上端，同时下部导轨安装件216的外部保持导轨222的下端。导轨222在上部和下部导轨安装件214、216之间延伸，并且支撑该VI凸轮102。以这种方式，上部和下部导轨安装件214、216和导轨222围绕VI凸轮102。
[0054]梭件190设置在该VI凸轮102上方。梭件190的第二侧设置为朝向VI凸轮102，同时梭件190的第一侧设置为朝向门24 (当其被闭合)。该梭件190安装于导轨222，并在上部和下部导轨安装件214、216之间可移动。如图12所示，梭件190具有矩形主体224，带有设置在一对上部开口 228和一对下部开口 230之间的扩大的中心开口 226。卡爪释放板232稳固在上部和下部开口 228、230的每一个开口中。圆柱形上部引导件234和圆柱形下部引导件236啮合到主体224的每一侧，上部引导件234位于主体224的顶部，并且下部引导件236位于主体224的底部。上部、下部引导件234、236的每一个引导件具有从其中延伸穿过的中心孔。在梭件190的每一侧上，导轨222中的一个导轨延伸穿过上部和下部引导件 234、236。
[0055]现在参考图13，凸轮从动件238可旋转地稳固到主体224，并且从梭件190的第二侧突出。凸轮从动件238设置在VI凸轮102的沟槽202中。在中性或初始位置，VI凸轮102的次要部分208设置为向上，同时VI凸轮102的主要部分206设置为向下，并且孔210也设置在其最低位置。此外，凸轮从动件238与次要部分208的中心接触。当凸轮从动件238在这一位置时，梭件190在其最低位置，而且真空断续器54的触头164、166闭合。
[0056]当VI凸轮102处于初始位置并且分接头变换发起时，VI凸轮102开始以顺时针方向旋转，如图8所示。这一旋转引起凸轮从动件238移动超过次要部分208的一半,经过过渡区并与主要部分206进行接触。凸轮从动件238移动穿过过渡区，增大了与凸轮从动件238接触的中心区域204的半径，借此将凸轮从动件238向上移动。这一向上移动依次引起梭件190向上移动到最高位置。如将在下面更全面地进行描述的那样，梭件190向上移动到最高位置引起所述真空断续器54的触头164、166断开。当凸轮从动件238移动超过主要部分206，梭件190被保持在最高位置(而且所述真空断续器54的触头164，166保持断开)。当VI凸轮102继续旋转时，凸轮从动件238移动超过过渡区至次要部分208，借此减小与凸轮从动件238接触的中心区域204的半径，允许凸轮从动件238以及梭件190向下移动。如将在下面更全面地进行描述的那样，梭件190向下移动到最低或初始位置引起所述真空断续器54的触头164、166闭合。此时，分接头变换完成，并且VI凸轮102已经旋转360度回到它的初始位置。
[0057]现在参考图8和图14，碰撞块192总体上为H形，并且包括中心结构240，中心结构240通过螺钉或其他紧固器件稳固在一对外板242之间。如图14中最佳示出的，中心结构240也是H形，并且包括一对扩大的外部块244，外部块244连接到较小的中心块246。光滑孔在外部块244的上部面和下部面之间延伸穿过每个外部块244。中心块246也具有在中心块246的上部面和下部面之间的从其中延伸穿过的光滑孔。通道248形成在中心块246的前部面上。通道248也形成在中心块246的后部面上。
[0058]磨损间隙筒250稳固至中心块246的上部面。磨损间隙筒250是接触磨损阻尼器196的一部分，并限定了内部空间。磨损间隙筒250可以一体地接合到板252，板252通过螺钉或其他紧固器件被稳固到中心块246。磨损间隙筒250具有断开的上端和其中具有开口的下端壁。开放的上端和下端壁中的开口与中心块246中的孔对齐。凹口 254形成于磨损间隙筒250的侧壁中。该凹口 254具有从顶部到底部减小的宽度。在图14所示的实施例中，凹口 254从磨损间隙筒250的上凸缘向下延伸刚好到板252的上方(例如大约半毫米)，而且基本上是楔形的。磨损间隙筒250 (及其内部空间)具有略微倒置的、截头圆锥形状，上凸缘处的直径大于与板252的哨合处。
[0059]碰撞块192卩齿合于梭件190,但可相对于梭件190移动。碰撞块192的中心块246的一部分设置在梭件190的本体的中心开口 226中。在梭件190的本体的每一侧，相应的外部块244被竖直设置在引导件234、236之间，并且定位成使得其孔与引导件234、236中的孔对齐。以这种方式，导轨222延伸穿过碰撞块192的外部块244，以及梭件190的引导件234、236。如将在下面更全面地进行描述的那样，碰撞块192与梭件190 —起移动。
[0060]—对螺旋上部弹簧258分别被紧固在碰撞块192的外部块244的上表面与梭件190的上部引导件234之间，导轨222延伸穿过上部弹簧258。一对下部弹簧260分别被紧固在碰撞块192的外部块244的下表面与梭件190的下部引导件236之间，导轨222延伸穿过下部弹簧260。
[0061]现在参考图8和13，一对间隔开的卡爪导轨261在上部和下部导轨安装件214、216之间延伸。卡爪导轨261的上端分别紧固到上部导轨安装件214的中心结构218的相对侧壁，同时卡爪导轨261的下端分别紧固到下部导轨安装件216的中心结构220的相对侧壁。上部卡爪262和下部卡爪264可枢转地安装在卡爪导轨261之间。上部、下部卡爪262,264的每一个卡爪具有捕捉端和相对的释放端。捕捉端266彼此相对，上部卡爪262设置在下部卡爪264上方。上部、下部卡爪262、264的每一个卡爪在啮合位置和非啮合位置之间可枢转，其中在啮合位置，所述捕捉端设置在碰撞块192的通道248中，在非啮合位置，所述捕捉端设置在从碰撞块192的通道248向外。弹簧270分别被连接在上部、下部卡爪262,264和卡爪导轨261之间，而且可操作为将上、下卡爪262、264朝向它们的啮合位置偏置。弹簧270可以是螺旋弹簧或片簧，如所示。当梭件190处于初始位置时，下部卡爪264处于啮合位置，上部卡爪262处于非啮合位置。当梭件190处于最高位置时，上部卡爪262处于啮合位置，下部卡爪264处于非啮合位置。
[0062]快速参考图19和20，所示出为本发明的另一个实施例，具有与真空断续器组件52相同构造的真空断续器组件52’，除了上部、下部卡爪262、264由加载弹簧的柱塞320进行偏置，而不是由弹簧270进行偏置。加载弹簧的柱塞320被安装在壳体322中，壳体322稳固在卡爪导轨261之间。加载弹簧的柱塞320可操作为将上部、下部卡爪262、264朝向其啮合位置进行偏置。
[0063]现在参考图14，断续器轴182从转环180向上延伸，而且穿过碰撞块192的中心块246的孔。在中心块246下方，围绕断续器轴182设置中间弹簧274。中间弹簧274是螺旋的，并且夹在稳固到中心块246下部面的板和稳固到断续器轴182的法兰276之间。在中心块246上面，磨损间隙活塞278被稳固到断续器轴182。磨损间隙活塞278呈圆柱形，并且从断续器轴182径向延伸出。当触头164、166闭合时，磨损间隙活塞278的下部设置在稳固到中心块246的磨损间隙筒250的内部，同时磨损间隙活塞278的上部设置在磨损间隙筒250上方。在这方面，应当注意，在图14中，整个磨损间隙活塞278被示出位于磨损间隙筒250上方。这样做仅仅是为了更好地显示组件。当磨损间隙活塞278部分设置于磨损间隙筒250中时，磨损间隙被限定在磨损间隙活塞278的底部表面和磨损间隙筒250的下端壁之间。磨损间隙活塞278和磨损间隙筒250协作以形成接触磨损阻尼器196。
[0064]在磨损间隙活塞278上方，断续器轴182螺纹地稳固到阻尼器轴186，阻尼器轴186向上延伸到上部导轨安装件214的中心结构218内。中心结构218形成单向阻尼器194的一部分。现在参考图15，示出了中心结构218的截面图。圆柱形孔或腔室282在中心结构218内形成。活塞284和一对阻挡结构286被设置在腔室282内。活塞284稳固到阻尼器轴186的上部，而且可随其移动。如图16所示，活塞284是圆柱形并具有中心孔，阻尼器轴186固定地设置在中心孔中。多个扩大的肾形开口 290延伸穿过活塞284，并且以圆形配置布置在所述中心孔周围。多个较小的圆形开口 292也延伸穿过活塞284，并从所述肾形开口 290径向向外布置。在图16所示的实施例中，有四个肾形开口 290和四个圆孔开口292。如下面更全面地讨论的那样，肾形开口 290和圆形开口 292的尺寸和数量帮助确定单向阻尼器194的阻尼特性。应当理解，所述开口 290、292可以具有不同形状，而不脱离本发明的范围。
[0065]如图17所示，阻挡结构286每一个均具有带有轴向孔的圆柱形主体294，阻尼器轴186延伸穿过轴向孔。环形法兰296接合到阻挡结构286的主体294。阻挡结构286的两者均可沿着阻尼器轴186移动。螺旋弹簧300设置成围绕阻尼器轴186和阻挡结构286的本体294。弹簧300将上部的一个阻挡结构286朝向闭合位置偏置，其中法兰296邻接活塞284的底面。当上部阻挡结构286的法兰296邻接活塞284的底面，法兰296阻挡肾形开口 290。然而，所述圆形开口 292不被阻挡。从以下描述可以明显看出，阻挡结构286和弹簧300用作单向止回阀。
[0066]现在将描述致动组件的操作。当进行分接头变换时，真空断续器54的触头164、166首先被断开，然后闭合，如上所述。该断开和闭合是通过VI凸轮102的360度旋转而实现的，VI凸轮102首先将凸轮从动件238，并且继而梭件190，移动到最高位置，并且然后允许凸轮从动件238，并且继而梭件190，向下移动到初始位置，也如上所述。[0067]当梭件190向上移动到最高位置时，中间弹簧274和上部、下部弹簧258、260引起碰撞块192试图跟随梭件190。然而，位于啮合位置的下部卡爪264防止碰撞块192跟随梭件190。作为结果，下部弹簧260压缩(存储压缩力)，而且上部弹簧258伸展(存储张紧力)。另外，中间弹簧274被压缩(存储压缩力)。当梭件190的下部开口 230中的卡爪释放板232接触下部卡爪264的释放端，它们枢转下部卡爪264，以便移动到非啮合位置，借此释放碰撞块192以及所有储存的力。释放的力引起碰撞块192向上猛冲。随着碰撞块192向上移动，磨损间隙筒250的下端壁向上移动磨损间隙的距离(即消除了磨损间隙)，并接触稳固到断续器轴182的磨损间隙活塞278，借此引起断续器轴182向上移动。碰撞块192继续向上移动直至它超过上部卡爪262，然后向下回弹，并且继而被上部卡爪262捕捉。断续器轴182的向上移动使可动电极174向上移动，其依次断开真空断续器54的触头164、166。由于中间弹簧274和上部、下部弹簧258、260所存储的力引起碰撞块192向上猛冲，最初很高的向上力被施加到可动触头166，其有助于破坏闭合的触头164、166之间可能形成的任何焊接。
[0068]发生于磨损间隙消除之前的碰撞块192的向上移动引起中间弹簧274伸展。磨损间隙消除之后，中间弹簧274停止伸展。此时，虽然中间弹簧274被伸展，它仍然存储了压缩力，即预载力。
[0069]随着梭件190朝初始位置向下移动，上部和下部弹簧258、260引起碰撞块192试图跟随梭件190。然而，处于啮合位置的上部卡爪262防止碰撞块192跟随梭件190。作为结果，上部弹簧258压缩(存储压缩力)，而且下部弹簧260延伸(存储张紧力)。当梭件190的上部开口 228中的卡爪释放板232接触上部卡爪262的释放端，它们枢转上部卡爪262，以便移动到非啮合位置，借此释放碰撞块192以及所有储存的力。释放的力引起碰撞块192向下猛冲。碰撞块192的向下移动通过中间弹簧274经由法兰276传递到断续器轴182，引起断续器轴182向下移动。碰撞块192继续向下移动直至它超过下部卡爪264，然后向上回弹，并且继而被下部卡爪264捕捉。断续器轴182的向下移动使可动电极174向下移动，其依次引起真空断续器54的触头164、166闭合。
[0070]在闭合期间，当真空断续器54的触头164、166彼此碰撞，中间弹簧274中的预载力在碰撞块192的非常短的位移中被非常快速地施加到闭合的触头164、166。随着碰撞块192继续向下移动，中间弹簧274被进一步压缩，借此把很小的附加力引至触头164、166上。当电流的不对称性达到峰值时，中间弹簧274达到其最高的压缩量。当具有其相应吹开力的电流达到峰值的时刻，这产生了最高的可能的弹簧力。当碰撞块192最大地向下超过下部卡爪264时，这种完全压缩的状态发生。当碰撞块192回弹时，中间弹簧274从其完全压缩位置伸展出一段距离，直到下部卡爪264停止碰撞块192的行程。然而，中间弹簧274仍提供被施加到处于该闭锁位置闭合的触头164、166的压缩力。该力是除了由真空断续器54的波纹管结构176两端压力差产生的力之外的力。中间弹簧274的该附加力帮助保持触头164、166在短路事件期间闭合。如果干燥通气孔(dehydrating breather)被堵塞并且作为结果箱体18中的压力下降，则该弹性力也是有益的。在这种假设情况下，由波纹管结构176两端压力差产生的接触力将通过其本身的压力差减小而减小。
[0071]在致动组件的前述操作中，重要的是致动轴188以一种不损坏真空断续器54的波纹管结构176的方式移动。另外，致动轴188必须在其向上或断开的移动中迅猛地开始分离触头164、166 (触头164、166可能焊接在一起)，但必须在其向下或闭合的移动中相对柔缓地移动，以避免行程过度和损坏真空断续器54。单向阻尼器194帮助实现这一谨慎的被控制的移动。更具体地，活塞284 (其附接到阻尼器轴186)穿过腔室282中的介电流体的移动产生了阻力(阻尼)，该阻力减缓了致动轴188的移动。致动轴188向下移动(闭合触头164、166)期间的阻力比致动轴188向上移动(断开触头164、166)期间的阻力大得多。
[0072]当致动轴188在触头164、166断开期间向上移动，活塞284上方的压力大于活塞284下方的压力，这产生了上部阻挡结构286的法兰296两端的断开压力差。这一断开压力差耦合于上部阻挡结构286的惯性以及它保持在原地的趋势，克服了弹簧300的偏置力，并将上部阻挡结构286的法兰296偏转远离活塞284，借此断开活塞284中的肾形开口 290并允许介电流体通过肾形开口 290。由于肾形开口 290大而且允许介电流体轻易从中流过，它们显著地降低了活塞284移动穿过腔室282中的介电流体的阻力，即活塞284的阻尼效果很小。
[0073]当致动轴188在触头164、166闭合期间向下移动，活塞284上方的压力小于活塞284下方的压力，这产生了上部阻挡结构286的法兰296两端的闭合压力差。这一闭合压力差耦合于弹簧300的偏置，保持上部阻挡结构286的法兰296压抵活塞284，这保持肾形开口 290闭合。因此，介电流体仅能够通过小圆开口 292穿过活塞284。作为结果，存在巨大的阻力阻挡活塞284移动穿过腔室282中的介电流体，即活塞284的阻尼效果很大。
[0074]除了单向阻尼器194之外，接触磨损阻尼器196也改变致动轴188的移动。更具体地，磨损阻尼器196改变致动轴188的移动，以造成触头164、166的磨损。随着触头164、166被磨损，真空断续器54内触头164、166碰撞的位置向靠近真空断续器54的底部移动。两个触头164、166上的接触磨损是近似相等的。由于真空断续器54的底端固定在其位置上，随着触头164、166磨损时，两个触头164、166之间的啮合点向下移动。因此，针对致动轴188的同一最高位置，随着触头164、166由于具有较低的起始点而磨损，致动轴188的向上移动距离增加。接触磨损阻尼器196允许碰撞块192的固定行程距离以适应致动轴188的行程距离的这种变化。如上所述，当触头164、166闭合时，磨损间隙形成于磨损间隙筒250的下端壁和磨损间隙活塞278之间。随着触头164、166因为致动轴188和磨损间隙活塞278朝着磨损间隙筒250逐渐向下移动而磨损，随着触头164、166由于触头164、166之间的啮合点向下移动而磨损，这一磨损间隙变得更小。由于磨损间隙变小，随着触头164、166磨损，磨损间隙筒250接触磨损间隙活塞278更早。因此，随着触头164、166磨损，碰撞块192将致动轴188移动得更早，允许碰撞块192在其行程期间将致动轴188移动得更远。
[0075]磨损间隙筒250的配置和磨损间隙筒250中凹口 254逐渐减小的尺寸有助于延长真空断续器54的寿命。磨损间隙筒250的较大直径和凹口 254朝向磨损间隙筒250顶部的较大宽度，允许当磨损间隙筒250最初朝着磨损间隙活塞278开始向上移动时，介电流体容易地流出磨损间隙筒250。这防止磨损间隙筒250中的介电流体压缩，这保持了磨损间隙活塞278和磨损间隙筒250之间的初始相对运动，防止以不充分的速度提前断开触头164、166。当磨损间隙活塞278底部相对于磨损间隙筒250的位置到达凹口 254的底部时，保持在磨损间隙筒250中的介电流体被压缩。不以任何方式有意限制本发明的范围或被限于任何特定理论，相信来自这种介电流体的压缩可以消除致动轴188内松脱部分的间隔，诸如在肩部螺栓处将断续器轴182连接到转环180。而且，滞留在磨损间隙活塞278底部和磨损间隙筒250下端壁之间的介电流体可以充当磨损间隙筒250和磨损间隙活塞278之间的减震器。
[0076]应当理解的是，前述(多个)示例性实施例的描述仅是示例性的，而不是对本发明的穷举。所属【技术领域】的普通技术人员能够对本发明公开的实施例进行某些添加、删除、和/或修改，而不背离本发明的精神或其由所附权利要求限定的范围。
【权利要求】
1.一种有载分接头变换器，包括: 真空断续器组件，用于浸溃于介电流体中，所述真空断续器组件包括: (a)具有触头的真空断续器； (b)具有轴的致动组件，所述轴连接到所述真空断续器的所述触头并且在移动时可操作以断开和闭合所述触头；以及 (c)阻尼器，可操作地抑制所述轴的移动， 所述阻尼器包括: 壳体，具有带有开口的壁，并限定内部腔室，所述轴延伸到所述内部腔室中，所述内部腔室与所述开口相连通； 活塞，设置在所述内部腔室中，并固定到所述轴，以便能够与其一起移动，所述活塞具有一个或多个第一开口和一个或多个第二开口，所述一个或多个第一开口比所述一个或多个第二开口更大； 阻挡结构，设置在所述内部腔室中，从而所述活塞被设置于所述开口和所述阻挡结构之间，所述阻挡结构具有主体，所述轴可移动地延伸穿过所述主体，所述阻挡结构能够在接近和远离所述活塞之间移动，其中当所述阻挡结构接近所述活塞时，所述阻挡结构闭合所述一个或多个第一开口，但不闭合所述一个或多个第二开口，以及其中当所述阻挡结构远离所述活塞时，所述阻挡结构不闭合所述一个或多个第一开口，也不闭合所述一个或多个第二开口 ； 弹簧，使所述阻挡结构朝向 所述活塞偏置； 其中在所述轴的移动闭合所述触头期间，所述阻挡结构被设置为接近所述活塞；并且 其中当所述轴的移动断开所述触头时，所述阻挡结构抵抗所述弹簧的所述偏置进行移动，以远离所述活塞，由此断开所述一个或多个第一开口。
2.根据权利要求1所述的有载分接头变换器，其中所述阻挡结构包括与所述主体接合的法兰，并且其中当所述阻挡结构接近所述活塞时，所述法兰闭合所述一个或多个第一开□。
3.根据权利要求2所述的有载分接头变换器，其中所述主体是圆柱形的并且具有轴孔，所述轴延伸穿过所述轴孔，并且其中所述法兰是环形的。
4.根据权利要求3所述的有载分接头变换器，其中所述弹簧是螺旋形的，并且具有设置在所述阻挡结构的所述主体周围的第一端部。
5.根据权利要求3所述的有载分接头变换器，其中所述阻挡结构是第一阻挡结构，并且其中所述阻尼器还包括第二阻挡结构，所述第二阻挡结构具有与圆柱形主体接合的环形法兰，所述轴延伸穿过所述圆柱形主体； 其中所述弹簧具有设置在所述第二阻挡结构的所述主体周围的第二端部；并且 其中所述弹簧被限制在所述第一和所述第二阻挡结构的法兰之间。
6.根据权利要求5所述的有载分接头变换器，其中所述轴可移动穿过所述第二阻挡结构的所述主体。
7.根据权利要求3所述的有载分接头变换器，其中所述内部腔室是圆柱形的。
8.根据权利要求1所述的有载分接头变换器，其中所述一个或多个第一开口包括多个第一开口。
9.根据权利要求8所述的有载分接头变换器，其中一个或多个第二开口包括多个第二开口。
10.根据权利要求9所述的有载分接头变换器，其中所述第一开口的每一个开口是肾形的。
11.根据权利要求9所述的有载分接头变换器，其中所述第二开口的每一个开口是圆形的。
12.根据权利要求9所述的有载分接头变换器，其中所述第二开口设置为从第一开口向外。
13.根据权利要求1所述的有载分接头变换器，其中所述轴包括可移除地紧固在一起的多个节段。
14.根据权利要求1所述的有载分接头变换器，其中所述致动组件包括: 可旋转的凸轮； 梭件，具有与所述凸轮啮合的凸轮从动件，从而所述凸轮的旋转移动所述梭件； 碰撞块，由弹簧连接到所述梭件，从而当所述梭件移动时，所述碰撞块趋向于跟随所述梭件； 保持装置，可操作以当所述梭件开始移动时保持所述梭件并且然后释放所述碰撞块，当所述梭件开始移动时所述碰撞块的所述保持使所述弹簧存储压缩力和张紧力两者，当所述碰撞块被释放时这些力被释放；并且 其中在所述碰撞块的移动期间，所述碰撞块接触所述轴，并移动所述轴以断开或闭合所述触头。
15.根据权利要求14所述的有载分接头变换器，其中所述梭件还包括一对分别接合到主体相对侧的第一安装件和一对分别接合到所述主体相对侧的第二安装件，所述第一安装件和所述第二安装件中的每一个安装件具有从其延伸穿过的孔；并且 其中所述致动组件还包括一对间隔开的安装导轨，所述安装导轨中的一个安装导轨延伸穿过所述第一安装件的一个安装件和所述第二安装件的一个安装件中的孔，并且所述安装导轨中的另一个安装导轨延伸穿过所述第一安装件的另一个安装件和所述第二安装件的另一个安装件中的孔。
16.根据权利要求15所述的有载分接头变换器，其中所述凸轮从动件安装到所述梭件的所述主体。
17.根据权利要求15所述的有载分接头变换器，其中所述碰撞块包括一对块体，所述块体的每一个块体具有相对的第一表面和第二表面以及从其延伸穿过的孔，并且 其中所述安装导轨分别延伸穿过所述块体中的所述孔。
18.根据权利要求17所述的有载分接头变换器，其中所述一个或多个弹簧包括: 一对第一弹簧，分别设置在所述碰撞块的所述块体的第一表面和所述梭件的所述第一安装件之间；以及 一对第二弹簧，分别设置在所述碰撞块的所述块体的第二表面和所述梭件的所述第二安装件之间。
19.根据权利要求14所述的有载分接头变换器，其中所述保持装置包括枢转地安装在一对卡爪导轨之间的第—^爪和第二卡爪，所述第—爪和所述第二卡爪中的每一个卡爪包括捕捉端和释放端，并且其中所述第一卡爪和所述第二卡爪中的每一个卡爪能够在啮合位置和非啮合位置之间枢转，其中在啮合位置，所述捕捉端啮合所述碰撞块以便防止其移动，在非啮合位置，所述捕捉端不啮合所述碰撞块。
20.根据权利要求14所述的有载分接头变换器，其中所述梭件和所述碰撞块设置在所述真空断续器和所述阻尼器之间。
【文档编号】H01H9/00GK103548105SQ201280024312
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2012年3月23日 优先权日:2011年3月25日
【发明者】R·A·埃利克, J·C·布拉舍 申请人:Abb技术有限公司