一种开关电器及其弹簧操作机构的制作方法

文档序号:12128933阅读:156来源:国知局

本发明涉及一种开关电器及其弹簧操作机构。



背景技术:

快速接地开关是气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)的一个重要组件,配置在出线回路的出线间隔开关一侧,当外壳内部绝缘子出现爬电现象或外壳内部燃烧时,快速接地开关将主回路快速接地,利用断路器切断故障电流。

现有的快速接地开关的结构如授权公告号为CN203521278U的中国实用新型专利中所公开的快速接地开关装置,包括壳体,壳体中设有传动机构、动触头和接线座,传动机构与动触头传动连接,传动机构包括转轴和连杆,转轴上设有拐臂,拐臂通过连杆与动触头传动连接。在进行分合闸操作时,转轴作为由驱动装置驱动转动的输出轴通过拐臂、连杆驱动动触头在上下方向上往复移动以实现分合闸操作。

现有的高压、特高压GIS快速接地开关一般采用电动弹簧操作机构作为其驱动装置,弹簧操作机构包括转动套装在输出轴上的主动拐臂,主动拐臂上联接有储能弹簧结构,储能弹簧结构包括滑动套装在一起的上弹簧杆和下弹簧杆,上弹簧杆通过主动拐臂上设有的从动销轴与主动拐臂铰接,下弹簧杆则铰接在接地开关的壳体上,在两弹簧杆上套装有储能弹簧,储能弹簧的上端与上弹簧杆上设有的上弹簧座顶压配合、下端与下弹簧杆上设有的下弹簧座顶压配合,输出轴上于主动拐臂旁侧固设有从动拐臂,从动拐臂具有向外延伸的合闸支臂和分闸支臂。主动拐臂由电机通过主动拐臂传动机构驱动而绕输出轴进行合闸转动和分闸转动,主动拐臂在其转动行程上具有迫使储能弹簧进行储能的储能行程和由过死点的储能弹簧驱动转动的释放行程。当需要进行合闸操作时,电机驱动主动拐臂进行合闸转动,主动拐臂在合闸储能行程上将压缩储能弹簧以使储能弹簧储能,直至转动至死点位置,即主动拐臂与两弹簧杆同轴,在过死点后,主动拐臂处于合闸释放行程,储能弹簧释放弹性作用力以驱动主动拐臂转动,主动拐臂将通过从动销轴与从动拐臂的合闸支臂顶推配合,驱动从动拐臂带着输出轴进行合闸转动,从而驱动动触头朝向静触头方向移动而实现合闸操作。当需要进行分闸操作时,电机驱动主动拐臂进行分闸转动,主动拐臂在分闸储能行程上将压缩储能弹簧以使储能弹簧储能,直至转动至死点位置,即主动拐臂与两弹簧杆同轴,在过死点后,主动拐臂处于分闸释放行程,储能弹簧释放弹性作用力以驱动主动拐臂转动,主动拐臂将通过从动销轴与从动拐臂的分闸支臂顶推配合,驱动从动拐臂带着输出轴进行分闸转动,从而驱动动触头朝着远离静触头方向移动而实现分闸操作。即在主动拐臂转动过程中压缩储能弹簧进行储能,过死点后被压缩的储能弹簧释放带动主动拐臂旋转而后撞击从动拐臂带动输出轴旋转,进而带动快速接地开关的分合闸操作。

上述主动拐臂通过轴承安装在输出轴上,两者可以灵活的相对转动。在弹簧储能过程中,输出轴直接与动触头传动机构联接。若动触头的运动方向与地面垂直,动触头向下运动以实现合闸或分闸,这样一来,动触头在进行合闸或分闸过程中会受到重力作用,由于在弹簧储能过程中弹簧操作机构无法对输出轴的转动进行限位,动触头在重力的作用下将向下运动以进行相应的分闸或合闸动作,且会带动输出轴进行同步转动,导致动触头在主动拐臂击打从动拐臂前提前动作。在快速接地开关容量试验或者实际运行过程,弹簧过死点释放前,由于重力作用,动触头出现的提前运动会造成绝缘距离过小导致击穿,甚至发生爆炸,安全性较差。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供一种开关电器用弹簧操作机构,以解决现有技术中存在的输出轴在储能弹簧过死点释放前转动导致动触头提前运动的技术问题;同时,本发明还提供一种使用上述弹簧操作机构的开关电器。

为实现上述目的,本发明所提供的开关电器用弹簧操作机构的技术方案是:一种开关电器用弹簧操作机构,包括安装架,安装架上设有用于驱动开关电器的动触头进行分合闸动作的输出轴,输出轴在其转动行程两端具有合闸位和分闸位,输出轴上固设有从动拐臂,输出轴上转动套装有用于击打从动拐臂以驱动输出轴在合闸位和分闸位之间往复转动的主动拐臂,主动拐臂传动连接有储能弹簧结构,主动拐臂在其转动行程上具有迫使储能弹簧结构储能的储能行程和由过死点的储能弹簧结构驱动转动的释放行程,所述输出轴上设有挡止结构,安装架上转动装配有保持件,保持件具有挡止部,挡止部用于与所述挡止结构挡止配合以在主动拐臂击打从动拐臂前将输出轴挡止定位在相应合闸位或分闸位,保持件在其转动行程上具有使挡止部与挡止结构挡止配合的闭锁位,保持件还具有解锁部,解锁部用于由处于相应释放行程上的主动拐臂击打以迫使保持杆转动脱离闭锁位。

所述保持件上传动连接有复位弹簧,复位弹簧向保持件施加迫使保持件向所述闭锁位转动的弹性作用力。

所述安装架上设有用于在保持件的转动方向上与保持件单向挡止配合进而将保持件限位在所述闭锁位的定位轴。

所述保持件具有用于供所述挡止结构顶推配合以克服所述复位弹簧的作用力迫使保持杆脱离闭锁位转动的顶推面,顶推面为弧面或斜面。

所述保持件为保持杆,所述挡止部为设置于所述保持杆相应端部的挡板,所述解锁部为设置于所述保持杆上的解锁杆段,所述顶推面设置于所述保持杆的朝向所述挡止结构的一侧。

本发明所提供的使用上述弹簧操作机构的开关电器的技术方案是:开关电器,包括沿上下方向运动的动触头,动触头由弹簧操作机构驱动,弹簧操作机构包括安装架,安装架上设有驱动动触头上下运动的输出轴,输出轴在其转动行程两端具有合闸位和分闸位,输出轴上固设有从动拐臂,输出轴上转动套装有用于击打从动拐臂以驱动输出轴在合闸位和分闸位之间往复转动的主动拐臂,主动拐臂传动连接有储能弹簧结构,主动拐臂在其转动行程上具有迫使储能弹簧结构储能的储能行程和由过死点的储能弹簧结构驱动转动的释放行程,所述输出轴上设有挡止结构,安装架上转动装配有保持件,保持件具有挡止部,所述动触头向下运动以实现开关电器的合闸或分闸,所述挡止部用于与所述挡止结构挡止配合以在主动拐臂击打从动拐臂前将输出轴挡止定位在相应分闸位或合闸位,保持件在其转动行程上具有使挡止部与挡止结构挡止配合的闭锁位,保持件还具有解锁部,解锁部用于由处于相应释放行程上的主动拐臂击打以迫使保持杆转动脱离闭锁位。

所述保持件上传动连接有复位弹簧,复位弹簧向保持件施加迫使保持件向所述闭锁位转动的弹性作用力。

所述安装架上设有用于在保持件的转动方向上与保持件单向挡止配合进而将保持件限位在所述闭锁位的定位轴。

所述保持件具有用于供所述挡止结构顶推配合以克服所述复位弹簧的作用力迫使保持杆脱离闭锁位转动的顶推面,顶推面为弧面或斜面。

所述保持件为保持杆,所述挡止部为设置于所述保持杆相应端部的挡板,所述解锁部为设置于所述保持杆上的解锁杆段,所述顶推面设置于所述保持杆的朝向所述挡止结构的一侧。

本发明的有益效果是:本发明所提供的开关电器中,弹簧操作机构不仅具有储能弹簧结构,还设置有用于对输出轴进行挡止定位的保持件,如果开关电器的动触头向下运动以实现开关电器的合闸或分闸时,保持件的挡止部则用于与输出轴上的挡止结构挡止配合以在主动拐臂击打从动拐臂前将输出轴挡止定位在相应分闸位或合闸位,避免在主动拐臂击打从动拐臂迫使输出轴转动以带着动触头动作前动触头受重力作用而出现提前动作,即避免输出轴在主动拐臂击打从动拐臂前转动,有效保证开关电器中动触头与相应静触头之间的绝缘距离,提高开关电器的安全性能。而且,相应的,保持件上设有解锁部,由处于相应释放行程上的主动拐臂击打解锁部以迫使保持件转动脱离闭锁位,保证主动拐臂在释放行程上可正常的通过击打从动拐臂迫使输出轴转动,保证正常的操作。

进一步地,保持件上传动连接复位弹簧,保证保持件的有效挡止,降低保持件对安装位置的要求。

进一步地,安装架上设置定位轴,该定位轴用于与保持件单向挡止配合以与复位弹簧配合将保持件挡止在闭锁位处,提高保持件的挡止稳定性。

进一步地,保持件具有用于供输出轴上的挡止结构顶推配合的顶推面,这样可以克服复位弹簧的作用下迫使保持件转动脱离闭锁位,避免由复位弹簧驱动的保持件阻碍输出轴带着动触头向上正常的动力输出。而且,顶推面设计为弧面或斜面,方便挡止结构顶推保持件转动避让。

进一步地,保持件为保持件,不仅方便设置挡止部和解锁部,而且,方便主动拐臂击打解锁。

附图说明

图1为本发明所提供的开关电器的一种实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明所提供的开关电器的具体实施例,如图1所示,该实施例中的开关电器具体为接地开关,接地开关的动触头2沿上下方向动作以用于与相应的静触头接合、分离,动触头与静触头的结构及配合关系与现有技术中的接地开关中的动静触头相同,在此不再赘述。

接地开关的动触头2具体由弹簧操作机构驱动上下动作,弹簧操作机构包括安装架(图中未显示),安装架可采用现有技术中的弹簧操作机构的安装架结构,安装架上转动装配有输出轴11,输出轴11上固设有输出拐臂3,输出拐臂3的末端与动触头2铰接装配,这样,在输出轴11转动过程中通过输出拐臂3的摆动驱动动触头2进行上下方向上的往复移动。

具体来说,在输出轴11上同轴的转动装配有转轮7及主动拐臂8,主动拐臂8的远离输出轴11的末端通过驱动销轴9传动连接有储能弹簧结构,主动拐臂在其转动行程上具有迫使储能弹簧结构储能的储能行程和由过死点的储能弹簧结构驱动转动的释放行程,需要说明的是,主动拐臂的转动行程分为合闸摆动行程和分闸摆动行程,合闸摆动行程包括合闸储能行程和合闸释放行程,分闸摆动行程包括分闸储能行程和分闸释放行程,该储能弹簧结构与现有技术中的弹簧操作机构的储能弹簧结构相同,储能弹簧结构包括上下滑动插接的上弹簧杆6和下弹簧杆1,在上下弹簧杆上套装有机构弹簧4,下弹簧杆1的下端铰接在安装架上,下弹簧杆1的下端设有下弹簧座,上弹簧杆6的上端与驱动销轴9铰接,而且,在上弹簧杆6上螺旋装配有作为上弹簧座的调整螺母5。另外,在转轮7上对应设有沿转轮周向间隔分布的合闸拨块和分闸拨块,驱动销轴具有延伸至合闸拨块和分闸拨块之间的顶推轴段。

并且,在输出轴11上固设有从动拐臂10,从动拐臂10上具有用于供驱动销轴击打的合闸支臂102和分闸支臂101,对应,驱动销轴具有延伸至合闸支臂和分闸支臂之间的击打轴段。

以图1中动触头向下运动以实现接地开关合闸为例,图1表示接地开关处于分闸状态,输出轴处于分闸位置处,在机构弹簧4的作用下,主动拐臂8上设有的驱动销轴9与从动拐臂10上的分闸支臂101顶推配合,并与分闸缓冲器12配合通过从动拐臂将输出轴11锁止定位在分闸位置处。

当需要进行合闸操作时,转轮7逆时针转动,由转轮7上的合闸拨块通过顶推驱动销轴9上的顶推轴段迫使主动拐臂8逆时针转动,主动拐臂8在逆时针转动时控制上下弹簧杆相互对插迫使机构弹簧4压缩储能,直至主动拐臂8、上弹簧杆及下弹簧杆位于连杆传动机构的死点位置时,机构弹簧4储能完毕,主动拐臂的此段行程为合闸储能行程,主动拐臂8在惯性作用下将继续逆时针转动,过死点后机构弹簧4释放能量,迫使主动拐臂8逆时针快速旋转并击打在从动拐臂10的合闸支臂102上,从动拐臂10将带着输出轴11逆时针转动,输出轴11将驱动动触头2向下运动以进行合闸操作,直至从动拐臂10的合闸支臂102撞击在合闸缓冲器13上,合闸完成,主动拐臂由过死点到驱使合闸支臂撞击到合闸缓冲器上的此段行程为合闸释放行程。

当需要进行分闸操作时,首先由转轮7顺时针转动,由转轮7上的分闸拨块通过顶推驱动销轴9上的顶推轴段迫使主动拐臂8顺时针转动,主动拐臂8在顺时针转动时控制上下弹簧杆相互对插迫使机构弹簧4压缩储能,直至主动拐臂8、上弹簧杆及下弹簧杆位于连杆传动机构的死点位置时,机构弹簧4储能完毕,主动拐臂的此段行程为分闸储能行程,主动拐臂8在惯性作用下将继续顺时针转动,过死点后机构弹簧4释放能量,迫使主动拐臂顺时针快速旋转并击打在从动拐臂10的分闸支臂101上,从动拐臂10将带着输出轴11顺时针转动,输出轴11将驱动动触头2向上运动以进行分闸操作,直至从动拐臂10的分闸支臂101撞击在分闸缓冲器12上,分闸完成,主动拐臂由过死点到驱使分闸支臂撞击到分闸缓冲器上的此段行程为分闸释放行程。

当接地开关处于合闸或分闸状态时,如果转轮不转动的话,主动拐臂8可在机构弹簧的作用下顶推从动拐臂11进而与分闸缓冲器12、合闸缓冲器13配合将输出轴挡止定位在合闸位、分闸位。

当主动拐臂8在转轮7的驱动作用下逆时针转动进入合闸储能行程中并与从动拐臂脱离时,从动拐臂10及输出轴11不再受到主动拐臂8的挡止作用,动触头2在重力作用下将向下运动,这种提前合闸的情况较为危险,为保证从动拐臂和输出轴在主动拐臂8击打合闸支臂102之前保持静止状态,本实施例中,在安装架上还设有用于将输出轴对应的挡止定位在相应合闸位以避免从动拐臂和输出轴在主动拐臂击打从动拐臂前转动的闭锁结构,该闭锁结构包括转动装配在安装架上的保持件,该保持件具体为铰接装配在支撑轴16上的保持杆15,在输出轴11上固设有作为挡止结构的挡销14,保持杆15具有挡止部,挡止部用于与挡销14挡止配合以在主动拐臂8击打从动拐臂10前将输出轴11挡止定位在相应的分闸位,以避免输出轴及动触头出现提前动作,保持杆在其转动行程上具有使挡止部与挡止结构挡止配合的闭锁位,另外,保持杆还具有解锁部,解锁部用于由处于相应释放行程上的主动拐臂8击打以迫使保持杆转动脱离闭锁位.

本实施例中,保持杆15上的挡止部具体为设置于保持杆上端的挡板,另外,保持件上传动连接有复位弹簧,复位弹簧向保持件施加迫使保持件向所述闭锁位转动的弹性作用力,此处的复位弹簧具体为套装在支撑轴16上的扭簧18,扭簧18的一端顶压在保持杆15上、另一端则顶压在挡轴17上,挡轴17固设于安装架上,扭簧向保持杆15施加迫使保持杆15向闭锁位转动的作用力。

并且,安装架上设有用于在保持件的转动方向上与保持件单向挡止配合进而将保持件限位在所述闭锁位的定位轴,该定位轴19与保持杆15挡止配合以将保持杆挡止限位在闭锁位处。

并且,保持杆15的解锁部具体为解锁杆段,处于合闸释放行程上的主动拐臂将顶推解锁杆段迫使保持杆转动解锁,不再阻止输出轴逆时针转动。

此时,在机构弹簧4的驱动下,由逆时针转动的主动拐臂8击打从动拐臂10的合闸支臂102,使得从动拐臂10带着输出轴11朝向合闸位转动,直至从动拐臂10的合闸支臂102撞击到合闸缓冲器13,在合闸缓冲器13和主动拐臂8的配合作用下,将输出轴11锁止定位在合闸位处。当输出轴逆时针转动时,对应通过输出拐臂驱动动触头向下运动以实现合闸操作。

当需要进行分闸操作时,转轮7顺时针转动,此时,转轮7上的分闸拨块将顶推主动拐臂8顺时针转动,主动拐臂8进入分闸储能行程中,随着主动拐臂8的顺时针转动,机构弹簧4压缩储能,当主动拐臂在惯性作用下越过死点位置时,机构弹簧释放以迫使主动拐臂快速转动,击打从动拐臂10的分闸支臂101,从动拐臂10带着输出轴11沿着顺时针方向快速转动,通过输出拐臂驱动动触头向上运动,进而实现分闸操作。

需要说明的是,在主动拐臂顺时针转动,使得从动销轴反向脱离保持杆时,在扭簧的作用下,保持杆将朝向闭锁位转动,但是,由于挡销处于保持杆的挡板的下方,所以,需要使挡销的顶端顶压在保持杆上,以保证保持杆不会对挡销及输出轴的分闸转动造成阻碍,所以,保持杆15具有用于供挡销14顶推配合以克服扭簧的作用力迫使保持杆脱离闭锁位转动的顶推面,当主动拐臂击打从动拐臂10的分闸支臂101时,输出轴11将带着挡销14顺时针转动,挡销14会顶推保持杆15在克服扭簧作用力的情况下转动以进行避让,直至输出轴11转动至分闸位,此时,挡销14正好转动至与保持杆15的挡板挡止配合的位置,在扭簧18及定位轴19的作用下,使得保持杆15处于闭锁位,通过挡板与挡销14的挡止配合,保证对输出轴的有效挡止定位。

并且,为方便挡销反向顶推保持杆转动,通常将保持杆15上对应挡销14的顶推面设计为弧面或斜面。

另外,在挡销14转动至与保持杆上的顶推侧面脱离的位置时,保持杆15将在扭簧2的作用下转动至闭锁位,此时,保持杆15与定位轴19挡止限位配合,以保证保持杆15上的挡板对挡销14的有效挡止。

本实施例所提供的接地开关中的弹簧操作机构中,虽然动触头受重力作用,但是,当主动拐臂脱离从动拐臂以进入合闸储能行程中时,在保持杆15的挡止作用下,输出轴11并不会在重力作用下转动,直至机构弹簧4释放,主动拐臂8将驱动保持杆15转动解锁且同时击打从动拐臂10转动,由从动拐臂10带着输出轴11转动,最终保证在机构弹簧4释放并击打从动拐臂10之前,动触头2不会在重力作用下出现提前移动的情况。

本实施例中,动触头向下移动为合闸方向,在其他实施例中,当动触头向下移动为分闸方向时,同样可通过保持杆实现对输出轴的挡止定位,只是此时的保持杆会在主动拐臂击打从动拐臂进行合闸操作前将输出轴保持在合闸位,但其原理及结构均与本实施例中的相应结构及原理相同,在此不再赘述。

本实施例中,储能弹簧结构包括设置在上下弹簧杆上的机构弹簧,在其他算了中,储能弹簧结构也可采用现有技术中的接地开关中弹簧操作机构中的储能弹簧机构,机构弹簧可以对应设置一个或两个,只要保证主动拐臂在分闸过程和合闸过程中分别具有储能行程及释放行程且不影响主动拐臂在释放行程中击打从动拐臂即可。

本实施例中,复位弹簧采用扭簧,这样占用空间小,在其他实施例中,复位弹簧也可采用其他拉簧或压簧结构。当然,也可取消复位弹簧,通过设计保持杆的重心与支撑轴的位置关系,利用重力作用迫使保持杆向闭锁位方向转动。

本实施例中,保持件采用保持杆结构,在其他实施例中,保持件也可采用圆盘结构,或者其他的形状,只要保持件上设置相应的挡止部及解锁部即可。

本实施例中的开关电器具体为接地开关,实际上,本实施例中的弹簧操作机构也可应用在其他具有动触头的开关电器如断路器中,只要该开关电器的动触头在上下方向上运动以进行分合闸操作即可。

本发明还提供一种开关电器用弹簧操作机构的实施例,该实施例中的弹簧操作机构的结构与上述接地开关实施例中的弹簧操作机构的结构相同,在此不再赘述。

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