一种火药气体驱动式超高速操动机构的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种火药气体驱动式超高速操动机构，包括用于向相应的分合闸机构传递驱动力的传动件、驱动传动件运动的后坐式空包弹发射装置，传动件具有分闸位和合闸位，后坐式空包弹发射装置包括机匣、枪机、复进簧和撞针，枪机具有后退位和用于在复进簧的作用下推动空包弹上膛的前进位，后坐式空包弹发射装置设有两个，分别设置在传动件分合闸运动方向的两侧并分别设有对应的枪管，两所述枪管的轴线相互平行设置且两枪管在与枪管轴线平行的直线上的投影具有重合段，传动件朝向分合闸方向两侧的端面上分别设有供两枪管靠近传动件的端部导向密封插设的盲孔。上述火药气体驱动式断路器超高速操动机构能够实现断路器快速分闸和快速合闸。
【专利说明】一种火药气体驱动式超高速操动机构
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及一种火药气体驱动式超高速操动机构。
【背景技术】
[0002]一些高压断路器在开断时会产生一个大电流，因此对开断时间有着明确的要求，例如，某电压等级为320kV直流电网中，发生短路时直流侧电流的上升速度为3.5kA/ms，假定正常运行时线路上电流值为2kA，2ms后线路上的短路电流可以达到9kA，即一个能开断9kA电流的高压直流断路器必须在2ms的时间内能快速动作，切断电流。而现有的弹簧操动机构、液压操动机构的分闸速度均无法实现在如此短的时间内开断断路器；而磁力机构，速度能够满足双断口或者多断口断路器，但是其制造难度很高；斥力机构，速度勉强达到要求，理论上可以达到60m/s，但是存在行程短的问题。
[0003]申请号为94246009.X，授权公告日为1995_09_06的中国专利公开了一种发射式操动机构，包括用于向相应的分合闸机构传递驱动力的传动件，所述传动件具有与分合闸机构对应的分闸位和合闸位，所述传动件的底端是活塞形式并滑动密封装配在相应的活塞缸内，能够在活塞缸内导向运动，活塞缸底部设有与活塞腔连通的进气口。发射式操动机构还包括与所述进气口连通的用于向活塞腔内喷入高压气体的后坐式空包弹发射装置，该后坐式空包弹发射装置包括机匣、设置在机匣内的枪机、枪机、复进簧、用于安装空包弹的枪膛、击发空包弹的撞针、击发撞针的击发机构和供弹机构等，所述枪机在其运动行程上具有在外力作用下克服复进簧的作用力而带动撞针运动到储能位的后退位和用于在复进簧的作用下推动空包弹上膛的前进位，其原理与现有枪机后坐式自动枪械的原理相同，空包弹上膛后，击发机构释放撞针，撞针击发空包弹，空包弹产生高压气体喷入活塞腔并推动传动件运动从而带动断路器高速合闸，同时高压气体推动枪机向下退回，该过程中枪机压缩复进簧，并且依靠相应的抛壳机构将打空的弹壳抛出，撞针运动到待击发位置在击发机构挡止下处于待击发状态，气体从枪膛排出后，枪机在复进簧的作用下复进，配合供弹机构将下一发空包弹上膛。但是，上述发射式操动机构只能够实现快速合闸，而无法实现快速分闸。另外，由于火药燃烧后会产生残渣，而传动件是滑动密封装配在封闭结构的活塞缸内，且活塞缸端部固定有后坐式空包弹发射装置，因此拆卸不便，积累的残渣容易使传动件出现卡滞，从而影响传动件的动作速度，甚至会造成传动件无法正常动作，系统可靠性差，维修不便。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的是提供一种能够实现断路器快速分闸和快速合闸的火药气体驱动式断路器超高速操动机构。
[0005]本实用新型采用的技术方案是:一种火药气体驱动式超高速操动机构，包括用于向相应的分合闸机构传递驱动力的传动件、驱动传动件运动的后坐式空包弹发射装置，所述传动件具有分闸位和合闸位，所述后坐式空包弹发射装置包括机匣、设置在机匣内的枪机、复进簧和撞针，所述枪机在其运动行程上具有带动撞针运动到储能位的后退位和用于在复进簧的作用下推动空包弹上膛的前进位，所述后坐式空包弹发射装置设有两个，两后坐式空包弹发射装置分别设置在传动件分合闸运动方向的两侧并分别设有对应的枪管，两所述枪管的轴线相互平行设置且两枪管在与枪管轴线平行的直线上的投影具有重合段，所述传动件朝向分合闸方向两侧的端面上分别设有供两枪管靠近传动件的端部导向密封插设的盲孔。
[0006]各所述盲孔均具有在所述传动件运动到合闸位或分闸位时供对应侧枪管管口的口沿顶压密封的盲孔底壁。
[0007]所述盲孔的孔壁上设有用于连通盲孔内部与外界大气的泄气孔。
[0008]所述盲孔为口部孔径小于底部孔径的阶梯孔。
[0009]所述枪管上设有用于与盲孔口部孔径较小部分的内壁导向密封配合的闭气环。
[0010]所述后坐式空包弹发射装置为枪管短后坐式空包弹发射装置。
[0011]所述机匣上设有对应所述传动件的端面设置的用于减缓所述传动件的碰撞的缓冲环。
[0012]本实用新型采用上述技术方案，由于所述后坐式空包弹发射装置设有两个，两后坐式空包弹发射装置分别设置在传动件分合闸运动方向的两侧并分别设有对应的枪管，所述传动件朝向分合闸方向两侧的端面上分别设有供两枪管靠近传动件的端部导向密封插设的盲孔，因此，与现有技术相比，传动件能够分别依靠对应的后坐式空包弹发射装置由合闸位运动到分闸位，或者从分闸位运动到合闸位，从而依靠火药气体驱动实现快速分闸和快速合闸；并且，两所述枪管的轴线相互平行设置且两枪管在与枪管轴线平行的直线上的投影具有重合段，能够减少操动机构沿分合闸方向的尺寸，结构紧凑。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1:本实用新型一种火药气体驱动式超高速操动机构的一个实施例中右侧的后坐式空包弹发射装置退壳状态的示意图；
[0014]图2:图1中操动机构右侧的后坐式空包弹发射装置待击发状态的示意图。
[0015]图中各附图标记对应的名称为:1机匣，2复进簧,3传动件,4枪机,5撞针,6撞针弹簧，7击发装置，8闭气环，9枪管，10空包弹，11弹匣，12盲孔，121盲孔底壁，13缓冲环，14泄气孔。
【具体实施方式】
[0016]本实用新型火药气体驱动式断路器超高速操动机构的一个实施例如图f图2所示，用于200KV单断口直流断路器，包括沿分合闸运动的左右方向导向移动设置的传动件
3、设置在传动件3左右两侧的后坐式空包弹发射装置。
[0017]两后坐式空包弹发射装置的结构相同，均采用枪管短后坐式结构，能够实现空包弹10的上膛、击发和抛壳。枪管短后坐式结构是枪械自动原理中的管退式结构，利用枪管的后坐运动能量进行工作，原动件是枪管及枪机，原动力是作用于枪膛膛底的火药燃气压力，这是本领域技术人员不需付出创造性劳动即可实现的。各后坐式空包弹发射装置均包括机匣1、供弹具、设置在机匣I前端而形成喷射口的枪管9，各枪管9的喷射口均朝向传动件3。其中，供弹具采用弹匣11，当然，在其他实施例中也可以采用弹链或弹鼓等。两枪管9的轴线相互平行设置且两枪管在与枪管轴线平行的直线上的投影具有重合段，能够减小操动机构在分合闸方向上的尺寸，机匣I内设有沿左右方向导向移动装配的枪机4、顶压在枪机4上的复进簧2，枪机4在其运动行程上具有在外力作用下带动撞针5运动到储能位的后退位，还具有在复进簧2的作用下推动空包弹10上膛的前进位。枪机4上设有左右贯通的撞针通孔，供对应的撞针5通过。机匣I内还设有撞针弹簧6和对撞针5挡止限位而储能或释放撞针5以击发空包弹10的击发装置7，该击发装置7可以根据实际情况采用机械击发或电磁击发，本实施例中采用的是电磁击发，便于实现电控。所述机匣I上还设有与传动件3的对应端面相对应的垫片形式的缓冲环13，用于缓冲传动件3与机匣I的碰撞，防止影响枪管的短后坐效果。
[0018]传动件3与两后坐式空包弹发射装置对应的左右端面上分别设有盲孔12，盲孔12为口部孔径小于底部孔径的阶梯孔，包括底部孔径较大的残渣收集段和顶部孔径较小的导向段。与两枪管9的布置结构对应，两盲孔12的轴线也是相互平行，并在径向上并排设置。各枪管9的前端均套设有用于与盲孔12导向段的内壁导向密封配合的闭气环8，该闭气环8 一方面能够防止火药气体从枪管9与传动件3之间的连接处泄出，实现密封闭气；另一方面能够保证枪管9与传动件3中的盲孔12的同轴度，尽量减少偏心，实现更好的导向。两所述盲孔12分别具有供对应侧枪管9的管口口沿顶压密封的盲孔底壁121，保证传动件3在空包弹10被击发后的迅速动作。盲孔12的残渣收集段内壁与枪管9的对应外周面之间能够形成用于收集火药残渣的空间，避免枪管9在传动件3内受火药残渣的影响而出现卡滞。残渣收集段的腔壁上连通设置有泄气孔14，用于与外界大气相通，其孔径为设定值，既能够保证火药气体不致于快速泄出以在盲孔12内形成高压而满足传动件的动作需求，又可以保证传动件完成一个运动行程后供火药气体排出，使盲孔12内的压力与外部大气一致，以满足下次反向运动的需要。另外，由于枪管是导向密封插设在传动件对应侧端面上设置的盲孔内，因此能够方便地与传动件分离，便于火药气体残渣的清理，维护方便，可靠性高。
[0019]定义传动件3向右运动为分闸，向左运动为合闸。当断路器处于分闸位置需要合闸时，首先将右侧的枪机4由前进位拉动到后退位，使该侧的撞针5克服撞针弹簧6的弹力运动到储能位并由击发装置7挡止限位而处于待击发状态，然后松开枪机4，使枪机4在复进簧2作用下运动到前进位并将进入机匣I内的空包弹10上膛，如图2所示。合闸时，向右侧的击发装置7发出电信号，击发装置7动作释放右侧的撞针5，撞针5撞击空包弹10引燃底火并产生大量火药气体，火药气体从枪管9喷出从而驱动传动件3向左以满足设定要求的速度向合闸位运动以完成合闸动作。在传动件3开始完成一个运动行程时，盲孔12内的枪管9开始在后坐力的驱动下，进行短距离后坐，从而推动传动件3右侧的枪机4从前进位运动到后退位，对应的拉壳钩动作将击发后的打空弹壳拉出并抛出到机匣I外，同时将撞针5顶回储能位。其中拉壳钩是现有技术中的已知机构，是本领域技术人员不需付出创造性劳动即可实现的，图中未示出。此时盲孔12和枪管9内的火药气体已经从泄气孔14排出，内部压力恢复常压，而右侧的枪机4运动到后退位后在复进簧2的作用下朝向前进位运动，并将供弹具推入机匣I中的空包弹10推入枪管9上膛，等待下次击发。同样，若断路器处于合闸状态需要分闸时，左侧后坐式空包弹发射装置动作，推动传动件3向右以满足设定要求的速度向分闸位运动以完成分闸动作，并将左侧的后坐式空包弹发射装置上膛，等待下次击发。
[0020]在上述实施例中，后坐式空包弹发射装置采用枪管短后座式结构，在其他实施例中，后坐式空包弹发射装置也可以采用枪管长后座式结构，枪管长后座式结构也是现有技术中自动枪械的常用结构，是相关领域技术人员不需付出创造形劳动即可实现的，具体结构此处不再详细说明。另外，上述实施例中传动件3上的盲孔12具有供枪管9管口的口沿顶压密封的盲孔底壁121，并且盲孔12设置有残渣收集段，在其他实施例中，盲孔底壁121也可以和枪管9管口分离一段设定的间隙，而残渣收集段是非必须结构，在其他实施例中也可以省去或者替换成其他形式，例如在盲孔12侧壁的下部设置沟槽作为残渣容纳槽。再者，传动件3上也可以不设置泄气孔14，分合闸动作完成后残留火药气体可以从枪膛后侧的开口排出，如【背景技术】中的操动机构。
【权利要求】
1.一种火药气体驱动式超高速操动机构，包括用于向相应的分合闸机构传递驱动力的传动件、驱动传动件运动的后坐式空包弹发射装置，所述传动件具有分闸位和合闸位，所述后坐式空包弹发射装置包括机匣、设置在机匣内的枪机、复进簧和撞针，所述枪机在其运动行程上具有带动撞针运动到储能位的后退位和用于在复进簧的作用下推动空包弹上膛的前进位，其特征在于:所述后坐式空包弹发射装置设有两个，两后坐式空包弹发射装置分别设置在传动件分合闸运动方向的两侧并分别设有对应的枪管，两所述枪管的轴线相互平行设置且两枪管在与枪管轴线平行的直线上的投影具有重合段，所述传动件朝向分合闸方向两侧的端面上分别设有供两枪管靠近传动件的端部导向密封插设的盲孔。
2.根据权利要求1所述的一种火药气体驱动式超高速操动机构，其特征在于:各所述盲孔均具有在所述传动件运动到合闸位或分闸位时供对应侧枪管管口的口沿顶压密封的盲孔底壁。
3.根据权利要求1所述的一种火药气体驱动式超高速操动机构，其特征在于:所述盲孔的孔壁上设有用于连通盲孔内部与外界大气的泄气孔。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种火药气体驱动式超高速操动机构，其特征在于:所述盲孔为口部孔径小于底部孔径的阶梯孔。
5.根据权利要求4所述的一种火药气体驱动式超高速操动机构，其特征在于:所述枪管上设有用于与盲孔口部孔径较小部分的内壁导向密封配合的闭气环。
6.根据权利要求1或2或3所述的一种火药气体驱动式超高速操动机构，其特征在于:所述后坐式空包弹发射装置为枪管短后坐式空包弹发射装置。
7.根据权利要求6所述的一种火药气体驱动式超高速操动机构，其特征在于:所述机匣上设有对应所述传动件的端面设置的用于减缓所述传动件的碰撞的缓冲环。
【文档编号】H01H71/10GK203733731SQ201420075713
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年2月21日 优先权日:2014年2月21日
【发明者】林麟, 张友鹏, 李艳, 张豪, 张博, 刘畅, 郭煜敬, 金光耀, 张高潮 申请人:国家电网公司, 河南平高电气股份有限公司, 平高集团有限公司