一种快速开关用锁扣机构及方法与流程

本发明涉及一种快速开关用锁扣机构及方法，可广泛应用于对快速性要求极高的隔离开关、断路器等开关电器设备。

背景技术：

开关电器是包括舰船综合电力推进系统在内的电力系统中重要的保护设备，对系统的安全性能有着极其重要的影响，尤其在高压电器领域。当断路器、隔离开关等开关电器设备分断与闭合时间越短，对电网中各种用电设备保护作用就越强，电流偶然瞬时过载情况下，各种设备正常工作所受到的影响也会越小。对开关电器而言，显然，分断以及闭合的时间越短，比如要求几个毫秒内实现分断或者闭合动作，则必然将高速运动作用在锁扣机构上的瞬时冲击力，以及最终的静力都将特别大，这既容易造成锁扣机构断裂，又容易造成锁扣机构无法可靠锁住，或面临锁扣机构可以可靠锁住但却又难于打开的情况。

开关电器一般都要求一定的机械寿命，锁扣机构可靠的循环动作次数是决定其机械寿命的关键因素之一。因此，必须对锁扣机构的开合性能进行可靠的设计。而传统形式的锁扣机构通常应用于分合闸时间较长的开关电器，无法应用于分合闸时间仅几个毫秒左右的高速开关。

随着电力系统的不断发展，高速开关电器的需求也越来越显著，已经成了未来电力系统保护的一个新的发展方向。但现有状况下，限制开关电器分合闸快速性能的锁扣机构一直未得到较好的解决，成了制约开关电器设备向高速性发展的主要障碍。

技术实现要素：

本发明的目的就是克服现有技术存在的问题，提供一种快速开关用锁扣机构及方法。该锁扣机构结构紧凑、锁紧可靠、开锁容易，能够实现开关设备分合闸时间均在数个毫秒以内的要求。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：具有一套绝缘装置，绝缘装置下连接导杆移动装置和锁钩装置；

所述绝缘装置由线圈嵌放在绝缘嵌板中，所述绝缘嵌板和绝缘盖板固定连接；

所述导杆移动装置在绝缘盖板中通过键连接嵌置合金导向套实现周向定位，所述导向套一端插入绝缘嵌板中，导向套另一端嵌放压缩弹簧；所述导向套内设置导杆，导杆的一端为螺纹与斥力盘紧固连接，斥力盘设置在绝缘嵌板上方，导杆的另一端为限位盘，所述导杆与导向套之间安装压簧；

所述锁钩装置为锁钩轴及锁钩安装在支撑板上，所述支撑板与绝缘嵌板、绝缘盖板固接。

所述导杆的限位盘一端可挤压在锁钩，保持锁钩打开，锁钩下方设置舌。

所述的一种快速开关用锁扣机构，其限位盘为椭圆形薄盘，且下面为内凹弧形面，所述限位盘的内凹弧形面设置一与锁钩轴平行的凸横梁，所述限位盘的凸横梁可挤压在锁钩。

所述的一种快速开关用锁扣机构，其导向套一端开有槽子，槽子至少有个，槽子数量与导杆上布置的限位杆数量及位置相对应，阻止导杆的周向转动。

所述的一种快速开关用锁扣机构，其锁钩固装在锁钩轴上且可以转动且轴向定位。

所述的一种快速开关用锁扣机构，其锁钩轴安装在支撑框架上，所述支撑框架固装在支撑板上，所述支撑板与支撑框架之间放置缓冲片。

作为优选，所述支撑板与绝缘嵌板、绝缘盖板通过双头螺柱组件固定连接。

作为优选，所述舌一端安装有导向盘，导向盘控制舌运动方向与锁钩上下一致。

一种快速开关锁扣方法，其特征在于，所述舌撞击锁钩轴的内侧时，使得锁钩转动，导杆在压簧压力作用下向绝缘盖板侧运动，使导杆凸横梁落入锁钩的间隙中，阻止锁钩在舌作用下的回转运动，舌被锁住。

而且，所述舌被锁钩锁住时，导杆凸起横梁卡在两锁钩的间隙中，由线圈通脉冲电流使得斥力盘产生电磁斥力而向背离线圈的方向迅速运动，从而带动导杆一起运动使导杆凸起横梁从锁钩间隙抽出，舌被解锁。

本发明具有的优点和积极效果是：

1、本发明快速开关用锁扣机构由于采用了合金导向套结构，在绝缘盖板中通过键连接或者花键连接嵌置合金导向套，合金导向套对导杆的运动起到导向作用的同时，也避免了导杆长期反复运动对绝缘盖板的磨损。

2、本发明快速开关用锁扣机构由于舌未被锁住时，锁钩在压缩弹簧和导杆作用下处于打开状态，当舌在导向盘导向下运动向锁钩并撞击锁钩内侧时，锁钩相向旋转而将外侧闭合，同时导杆在弹簧力作用下将内端导杆凸横梁部分嵌入两锁钩内侧张开的间隙内，克服舌作用在锁钩上的力矩，避免舌的脱落。

3、本发明快速开关用锁扣机构导杆的一端通过螺纹连接安装斥力盘，由于导杆的另一端采用限位盘，限位盘为椭圆形薄盘，下面为内凹弧形面正中间设置一取向与锁钩轴平行的外凸横梁。椭圆形薄盘状限位盘可防止导杆非外凸横梁部位也落入锁钩张开的间隙中；由于舌返向撞击锁钩锁合一侧的力较大，锁钩的反向运动施加给限位盘的力也会很大，限位盘向绝缘盖板侧运动的速度也将较高，限位盘接触锁钩的一面设计为内凹圆弧面避免有可能发生无法锁住之情形。

4、本发明快速开关用锁扣机构通过导杆移动装置，对线圈施加脉冲使固连在导杆上的斥力盘向外运动，导杆凸横梁部分从锁钩间隙抽出，锁钩在舌的作用力下旋转张开，继而将舌从锁钩释放，该锁扣机构结构紧凑，锁紧可靠，脱扣容易，而且锁扣分合全程均采取直动形式，具有极高的快速性，解决了传统锁扣机构解锁延时长的弊端，可广泛应用于各类高速开关。

附图说明

图1为本发明的锁扣打开状态结构示意图。

图2为本发明的锁扣打开状态的侧视结构示意图。

图3为本发明的锁扣锁合状态结构示意图。

图4为本发明的锁扣锁合状态的侧视结构示意图。

图中：1-绝缘嵌板，2-双头螺柱组件，3-斥力盘，4-线圈，5-绝缘盖板，6-压簧，7-支撑板，8-支撑框架，9-锁钩轴，10-舌，11-导向部件，12-锁钩，13-缓冲片，14-导杆，14.1-限位盘，14.2-导杆凸横梁，15-导向套，16-载重。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合具体实施例和附图对本发明进行进一步的描述。

如图1、2、3、4所示，本发明提供一种快速开关用锁扣机构。锁扣机构有一套绝缘装置、导杆移动装置和锁钩装置，绝缘装置下连接导杆移动装置和锁钩装置；锁扣机构主要由绝缘嵌板、绝缘盖板、斥力盘、线圈、压缩弹簧、导杆、导向套、锁钩、锁钩轴、缓冲片、支撑框架、支撑板、舌、导向盘、双头螺柱以及相关螺栓螺母连接件等主要部件构成。

绝缘装置，由线圈4嵌放在绝缘嵌板1中，绝缘嵌板1和绝缘盖板5共同对线圈4进行固定。

导杆移动装置，在绝缘盖板5中通过键连接嵌置导向套15实现周向定位，绝缘盖板5中通过键连接或者花键连接嵌置导向套15，导向套15为合金等金属材质，导向套15对导杆14的运动起到导向作用。

导向套15一端插入绝缘嵌板1中，且相应部位内径稍微大于导杆14的直径，以对导杆14的直线运动进行导向，导向套15另一端嵌放压簧6；导杆14由绝缘盖板5外侧装入，在导杆14的一端通过螺纹连接的形式安装斥力盘3，并由螺母对斥力盘3进行锁紧；导向套15一端开有相应的槽子，槽子数量可为2~4个，也可根据强度需要设定，槽子数量与导杆14上布置的限位杆数量及位置相对应，以防止导杆14的周向转动。

导向套15内设置导杆14，导杆14的一端为螺纹与斥力盘3紧固连接，同时采用螺母对斥力盘3其进行锁紧，斥力盘3设置在绝缘嵌板1上方，导杆14的另一端为限位盘14.1，导杆14与导向套15之间安装压簧6；限位盘14.1为椭圆形薄盘，此薄盘下侧面为内凹的弧形面，弧形面正中间又有一凸横梁14.2，凸横梁14.2和锁钩轴9的方向一致，限位盘14.1的一端凸横梁14.2可挤压在锁钩12。舌10撞击锁钩轴9的内侧使得锁钩12转动，当锁钩12转动到内侧端子出现间隙时，这时导杆14将在压簧6压力作用下运动致使其凸横梁14.2落入锁钩12的间隙中，阻止锁钩12在舌10作用下的回转运动，舌10将会被锁住。

锁钩装置，锁钩12安装在锁钩轴9上且可以转动，锁钩12在锁钩轴9上通过套筒等进行轴向定位。锁钩轴9安装在支撑框架8上，锁钩轴9两端通过锁紧螺母或其他方式进行防松；支撑框架8通过螺钉安装在支撑板7上，且支撑板7与支撑框架8之间放置缓冲片13，支撑板7与绝缘嵌板1、绝缘盖板5通过双头螺柱组件2连接固定。

舌10一端开有矩形孔安装导向盘11，以阻止舌的周向转动，确保舌上的矩形孔端面正交于锁钩的转动方向。当舌10高速撞击锁钩12时，缓冲片13将对锁钩轴9起到一定的缓冲作用，减弱对锁钩轴9的损坏。

一种快速开关锁扣方法，舌10撞击锁钩轴9的内侧时，使锁钩12转动，导杆14在压簧6压力作用下向绝缘盖板5侧运动，致使其凸横梁14.2落入锁钩12的间隙中，阻止锁钩12在舌10作用下的回转运动，舌10将被锁住。舌10被锁钩12锁住时，导杆14凸横梁14.2卡在两锁钩12的间隙中，由线圈4通脉冲电流使得斥力盘3产生电磁斥力而向背离线圈4的方向迅速运动，从而带动导杆14一起运动使得导杆14凸起横梁14.2从锁钩12间隙抽出，舌10被解锁。

工作过程如下：

如图1、图2所示为锁钩处于打开状态的情形，这时锁钩12在弹簧6的压力的间接作用下维持常开。当载重16在巨大外力作用下快速向锁扣机构运动时，与载重16所固连的舌10也将在导向盘11的导向下向上运动。当舌10运动到锁钩12内端撞击锁钩12后，将使得锁钩12绕锁钩轴9旋转而将锁钩12外端合拢，同时锁钩12内端也将留出间隙，这时导杆14将在压簧6的作用下将限位盘14.1外凸横梁14.2插入锁钩12间隙内。接着，由于载重16的自重或者附加舌10上的巨大复位力，锁钩12又将逆向转动，但由于-限位盘14.1外凸横梁14.2插在锁钩12内端间隙，致使锁钩12外端无法打开，这就是如图3、4所示的锁钩处于锁合的状态。当线圈4被施加脉冲电流，该电流将通过电磁感应在斥力盘3上感应出涡流，因电磁斥力作用于斥力盘3，斥力盘3将带动导杆14一起向上运动将-限位盘14.1外凸横梁14.2从锁钩12内端抽出，锁钩12将在载重16通过舌10间接施加在其上的力矩作用下旋转而使得外端打开，最后整个机构又回归到图1、2所示的状态。显然，载重16或者附加在其上的巨大复位力决定了舌10带动锁钩12旋转而从锁扣内释放的速度，如需在数个毫秒内解锁，则载重16的自重或者作用在其上的复位力需要达数千牛左右。此外，载重16的自重（或复位力）与作用于其上的使舌运动向锁钩的巨大外力将共同决定锁合过程中舌向锁钩运动的速度，显然舌运动速度需要极快，但是当舌10撞击到锁钩内端时候又应即可将速度减至为零，以免过大冲击力对锁扣机构产生损坏，因此舌被锁合过程中作用于舌上的巨大外力应该适当。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。