一种真空断路器的开合闸驱动装置的制作方法

本实用新型属于高压开关设备技术领域，涉及一种真空断路器，特别是一种真空断路器的开合闸驱动装置。

背景技术：

真空断路器因其灭弧介质和灭弧后触头间隙的绝缘介质都是高真空而得名；其具有体积小、重量轻、适用于频繁操作、灭弧不用检修的优点，在配电网中应用较为普及。在真空断路器的使用过程中，其动触头和静触头接近时容易产生电弧，因此真空断路器的分合闸速度越来越好，以减少电弧的产生，降低对设备的损伤。因此，真空断路器的开合闸驱动装置作为真空断路器的核心部件之一，其稳定性与驱动速度至关重要。

目前，真空断路器的开合闸驱动装置主要有采用机械原理的弹簧操动机构、采用电磁铁原理的永磁操动机构和采用电磁涡流斥力原理的斥力机构，其中，为了实现自动化，永磁操动机构和斥力机构的应用越来越广泛。

如中国专利申请(申请号：201510914752.3)公开的一种基于涡流驱动的高速真空断路器，其操动机构包括固设在连接杆上的金属盘，金属盘的上方和下方分别设置合闸线圈和分闸线圈，其合闸和开闸分别通过使合闸线圈和分闸线圈通电以产生磁通，使金属盘产生反向感应磁场，形成涡流斥力以驱动连接杆运动。由于斥力的大小与物体之间距离的平方成反比，因此，虽然连接杆的初始受力较大，然而随着连接杆的移动其受力会迅速减小，使连接杆瞬时受力较大而后续乏力，连接杆受力不稳定，连续性较差，合闸和分闸的后期速度较低，从而使合闸和分闸的整体时间依然较长，不利于灭弧。

虽然中国专利申请(申请号：200420109710.X)公开了一种126KV单断口户外高压真空断路器，其采用永磁操动机构来驱动绝缘拉杆上下移动以开合闸，并在驱动杆下部套设分闸加速弹簧以提高分闸速度。然而，由于其分闸加速弹簧直接套设在驱动杆上，其在分闸时提供的弹力需要在合闸的过程中储存，也就是说，分闸加速弹簧在合闸过程中是反向做功的，这导致了真空断路器合闸较为困难，真空灭弧室内动触头与静触头贴合所需时间较长，即延长了电弧存在的时间，提高了合闸的风险。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种真空断路器的开合闸驱动装置，本实用新型所要解决的技术问题是：如何提高真空真空断路器开闸和合闸的速度和稳定性。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：

一种真空断路器的开合闸驱动装置，包括支架、驱动机构和加速机构，所述驱动机构上具有竖直设置的驱动杆，所述驱动杆能够沿轴向上下移动并用于实现真空断路器的开合闸，所述加速机构包括一端与支架铰接并形成有铰接点一且另一端与驱动杆连接的拐臂、与拐臂铰接并形成铰接点二的连杆和能够沿竖直方向受力变形储能并使连杆始终具有向上推力的弹性单元，所述弹性单元与连杆铰接并形成铰接点三，所述铰接点一位于铰接点三的上方，所述铰接点二位于铰接点一和铰接点三之间且铰接点二能够在铰接点一和铰接点三连线的两侧来回摆动。

真空断路器包括真空灭弧室和与真空灭弧室的动触头相连的绝缘拉杆，本开合闸驱动装置的驱动杆与绝缘拉杆固连，使绝缘拉杆能够控制真空灭弧室内动触头与静触头的连接与分离，实现真空断路器的开合闸动作。加速机构通过弹性单元使连杆始终具有延其轴向向上的推力，连杆通过拐臂又将该推力传递到驱动杆上，通过连杆、拐臂与驱动杆的配合，使弹性单元能够在开闸或合闸过程中先储能再释放势能来加速驱动杆的移动。合闸时，驱动杆位于最低点并向上移动，从而带动拐臂摆动，拐臂又带动连杆摆动，使铰接点二从远离驱动杆一侧向铰接点一和铰接点三的连线一侧摆动，同时弹性单元受压变形储能，当铰接点二越过铰接点一和铰接点三的连线后，弹性单元开始伸展释放势能并驱动铰接点二继续向驱动杆一侧移动，使拐臂向驱动杆提供向上的推力，从而提高驱动杆的移动速度，提高合闸效率，而且合闸到位后，加速机构能够持续向驱动杆提供向上的推力，使真空灭弧室内的动触头和静触头贴靠更紧密，动触头和静触头之间的导电稳定性更好；同理，开闸时，加速机构同样能够起到先储能后释放并加速驱动杆向下移动，使动触头和静触头分离更快，而且开闸到位后，加速机构依然向驱动杆提供向下的推力，使真空断路器稳定地处于开闸状态。尤其在开合闸驱动装置采用永磁操动机构和斥力机构时，由于驱动驱动杆移动的初始作用力较大且随着驱动杆的移动而迅速变小，当驱动杆位于上下两线圈的中间位置时，驱动机构对驱动杆的作用力较弱，此时弹性单元刚好开始释放势能以补充对驱动杆的作用力，使驱动杆受到的整体驱动力较稳定，使真空断路器平均开合闸速度更快。

在上述的真空断路器的开合闸驱动装置中，所述拐臂包括铰接部、第一摆动臂和第二摆动臂，所述第一摆动臂和第二摆动臂均与铰接部固连并形成夹角，所述铰接点一位于铰接部上，所述铰接点二位于第一摆动臂上，所述第二摆动臂上延其长度方向开有滑槽，所述驱动杆上固设有传动销，所述传动销铰接于滑槽内并能够沿滑槽的长度方向滑动。拐臂的第二摆动臂通过滑槽与驱动杆上的传动销活动连接，使拐臂带动驱动杆移动或驱动杆带动拐臂移动时，传动销能够相对滑槽移动，使拐臂和驱动杆之间只产生沿驱动杆轴向的作用力，避免拐臂与驱动杆之间卡死。

在上述的真空断路器的开合闸驱动装置中，所述拐臂包括铰接部、第一摆动臂和第二摆动臂，所述第一摆动臂和第二摆动臂均与铰接部固连并形成夹角，所述铰接点一位于铰接部上，所述铰接点二位于第一摆动臂上，所述驱动杆远离铰接部的一端固设有连接套，所述连接套上具有沿驱动杆径向延伸的滑动槽，所述第二摆动臂上固设有连接销，所述连接销铰接于滑动槽内并能够沿滑动槽的长度方向滑动。这样，同样能够实现摆动与驱动杆之间的传动，避免卡死。

在上述的真空断路器的开合闸驱动装置中，所述第一摆动臂和第二摆动臂之间的夹角大小为80～135°。在该角度范围内，驱动杆与拐臂之间力的传递更顺畅，即开合闸加速更稳定更顺畅，加速效果更好。

在上述的真空断路器的开合闸驱动装置中，所述加速机构为多个，多个所述加速机构环绕驱动杆的轴心线均匀分布。这样，驱动杆所受径向的合力为零，避免驱动杆在开合闸过程中发生变形或位移，使驱动杆的运动精度更高，移动更顺畅，即开合闸速度更快。

在上述的真空断路器的开合闸驱动装置中，所述弹性单元包括导向座，所述导向座呈圆柱状并竖直地与支架固连，导向座的上端面沿轴向开有第一导向孔，所述第一导向孔内滑动连接有与连杆铰接的滑块，所述第一导向孔内还设有使滑块始终具有向上移动趋势的弹簧。这样，滑块能够稳定地向连杆提供向上的推力。

在上述的真空断路器的开合闸驱动装置中，所述第一导向孔的底壁开有第二导向孔，所述滑块包括与第一导向孔滑动配合的滑动部和与第二导向孔滑动配合的导向杆。滑块与导向座通过滑动部和第一导向孔以及导向杆与第二导向孔的双重配合，使滑块的运动精度更高，

在上述的真空断路器的开合闸驱动装置中，所述第一导向孔内还设有调节座，所述第一导向孔的底壁上螺纹连接有若干调节螺栓，所述调节螺栓的前端伸入第一导向孔内与调节座抵靠，所述弹簧套设于导向杆上且两端分别与滑动部和调节座抵靠。通过调节调节座的位置，能够调节弹簧的预紧力。

在上述的真空断路器的开合闸驱动装置中，所述驱动杆的下方还设有油压缓冲器，所述油压缓冲器与驱动杆位于同一轴线上。这样，驱动杆能够在开闸到位时与油压缓冲器抵靠，使驱动杆降速并停止，避免驱动杆与其他部件发生刚性碰撞或强烈冲击而造成损坏。

在上述的真空断路器的开合闸驱动装置中，所述驱动机构为斥力机构或永磁操动机构。采用斥力机构或永磁操动机构，开合闸驱动装置更易实现自动化，操作更简便，且开合闸反应速度更快。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型通过拐臂、连杆与弹性元件配合，使弹性单元能够在开闸和合闸的过程中均能够先变形储能后释放势能，加速驱动杆的移速速度，使驱动杆的开合闸动作更稳定，连续性更好，平均开闸速度更快。

2、本实用新型在开闸或合闸到位后，拐臂依然能够保持对驱动杆施加轴向作用力，使驱动杆稳定地保持当前状态，开闸状态时，驱动杆不会自行上移，且合闸状态时，真空灭弧室内的动触头和静触头能保持稳定贴靠。

3、弹性单元环绕驱动杆的轴心线均匀分布，使驱动杆在径向上受力更均衡，使连接轴沿轴向运动更精准更顺畅。

附图说明

图1是真空断路器的结构示意图；

图2是开合闸驱动装置的结构示意图；

图3是图2中a部的放大图；

图4是加速机构开闸状态下的结构示意图

图5是加速机构合闸过程中的结构示意图；

图6是加速机构合闸状态下的结构示意图；

图7是拐臂的结构示意图；

图8是拐臂与驱动杆的另一种连接方式。

图中，1、座体；2、立柱单元；21、罐体、22、真空灭弧室；23、绝缘拉杆；24、接线端子；25、连接管；26、出线导电杆；3、开合闸驱动装置；4、支架；41、隔板；42、立柱；43、固定杆；5、驱动机构；51、驱动杆；52、斥力盘；53、合闸线圈；54、分闸线圈；55、连接套；551、传动销；552、连接部；553、滑动槽；6、加速机构；61、拐臂；611、铰接部；611a、铰接点一；612、第一摆动臂；612a、铰接点二；613、第二摆动臂；613a、滑槽；613b、连接销；62、连杆；621、铰接点三；63、弹性单元；631、导向座；631a、第一导向孔；631b；第二导向孔；632、滑块；632a、滑动部；632b、导向杆；633、弹簧；634、调节座；635、调节螺栓；7、油压缓冲器。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

实施例一

如图1所示，本真空断路器为363KV超高压双断口真空断路器，本真空断路器包括座体1、间隔设置在座体1上的两个立柱42单元2，每个立柱单元2均包括罐体21、真空灭弧室22和开合闸驱动装置3，两个罐体21均为中空结构并通过连接管25连通，真空灭弧室22和开合闸驱动装置3均位于罐体21内，罐体21的上端设置有用于和电路连接的接线端子24，接线端子24与真空灭弧室22上端的静触头连接，两个真空灭弧室22下端的动触头通过穿设在连接管25内的出线导电杆26连接，每个真空灭弧室22下端的动触头还均通过竖直设置的绝缘拉杆23与开合闸驱动装置3连接，两个开合闸驱动装置3通过控制装置的控制能够同时驱动两个绝缘拉杆23上下移动，使每个真空灭弧室22内的静触头和动触头同时贴靠或分离，即实现真空断路器的合闸或开闸。

如图2所示，本开合闸驱动装置3包括支架4、驱动机构5和加速机构6。支架4包括从上到下依次间隔分布的三层隔板41，相邻的隔板41之间分别立柱42固连。驱动机构5固设于最上层隔板41的顶面，包括竖直设置的驱动杆51，驱动杆51的上端和绝缘拉杆23固连，下端与加速机构6连接，驱动杆51的中部固设有环绕驱动杆51的斥力盘52，斥力盘52采用磁阻金属材料制成，斥力盘52的上方和下方分别固设有分闸线圈54和合闸线圈53，分闸线圈54和合闸线圈53之间具有一定的间距，使分闸线圈54或合闸线圈53通电时与斥力盘52之间产生由磁通变化产生的涡流斥力，使斥力盘52带动驱动杆51上下移动，以控制真空灭弧室22的连通与断开。加速机构6位于支架4的下部，包括拐臂61、连杆62和弹性单元63，拐臂61与支架4铰接并形成有铰接点一611a，拐臂61的一端与驱动杆51连接，拐臂61的另一端与连杆62的一端铰接并形成交接点二，连杆62的另一端与弹性单元63铰接并形成铰接点三621，弹性单元63能够受压发生弹性变形以储能并使连杆62始终具有向上的推力，铰接点二612a位于铰接点一611a和铰接点三621之间且铰接点二612a能够绕铰接点一611a和铰接点三621的连线左右摆动，所述驱动杆51能够驱动拐臂61摆动或拐臂61驱动驱动杆51上下移动，使加速机构6在开闸或合闸过程中均能够先储能再将势能释放以加速驱动杆51的移动，使驱动杆51的平均速度提高，从而提高开合闸速度。

具体的，如图2、图4、图7所示，拐臂61包括铰接部611、第一摆动臂612和第二摆动臂613，所述第一摆动臂612和第二摆动臂613均与铰接部611固连并形成夹角，该夹角的大小在80～135°之间。铰接部611与固设在隔板41上的固定杆43铰接并形成上述铰接点一611a，第一摆动壁的前端与连杆62铰接并形成交接点二，第二摆动臂613上沿其长度方向开有滑槽613a，驱动杆51的下端固连有连接套55，连接套55上固设有传动销551，传动销551铰接于滑槽613a内且能够沿滑槽613a的长度方向滑动。这样，拐臂61绕交接点一摆动能够带动驱动杆51上下移动，或驱动杆51上下移动能够带动拐臂61摆动，避免拐臂61与驱动杆51卡死。

如图3所示，弹性单元63包括导向座631、滑块632和弹簧633，导向座631呈圆柱状并竖直地固定于驱动杆51的侧下方，导向座631的上端面上沿其轴向开有第一导向孔631a，滑块632位于第一导向孔631a内并通过弹簧633使其始终具有向上移动的趋势。滑块632包括滑动部632a和导向杆632b，滑动部632a呈与第一导向孔631a形状相配适的圆柱状并与第一导向孔631a滑动配合，滑动部632a的一端与连杆62铰接，导向杆632b与滑动部632a的另一端一体连接并沿滑动部632a的轴向延伸，第一导向孔631a的底壁上还开有第二导向孔631b，导向杆632b伸入第二导向孔631b内并与第二导向孔631b滑动配合，使滑块632能够沿导向座631的轴向滑动且保证滑动精度。第一导向孔631a内还设有调节座634，第一导向孔631a的底壁上还螺纹连接有有若干调节螺栓635，这些调节螺栓635环绕导向座631的轴心线均匀分布，调节螺栓635的前端均伸入第一导向孔631a内与调节座634抵靠，弹簧633套设于导向杆632b上且两端分别与滑动部632a和调节座634抵靠，通过调节螺栓635调节调节座634的高度，能够调节弹簧633的预紧力，使加速机构6的加速效果达到最佳。

这样，开合闸驱动装置3工作时，如图4所示，此时真空断路器处于开闸状态，绝缘拉杆23位于最低点，第二摆动臂613与传动销551配合的一端也处于最低点，同时第二铰接点位于铰接点一611a和铰接点三621连线的右侧，即第二铰接点离驱动杆51最远的位置，此时滑块632也处于最高点；当合闸线圈53通电并通过斥力驱动斥力盘52时，驱动杆51逐渐向上移动，如图5所示，第二摆动臂613也跟随驱动杆51向上摆动，使铰接点二612a逐渐往驱动杆51一侧移动，连杆62推动滑块632向下移动，使弹簧633变形储能；随着斥力盘52与合闸线圈53之间距离增大，合闸线圈53对斥力盘52施加的斥力逐渐减小，如图6所示，当铰接点二612a越过铰接点一611a和铰接点三621的连线时，弹簧633开始推动滑块632向上移动，使连杆62推动拐臂61摆动，同时第二摆动臂613对驱动杆51施加向上的作用力，使其与合闸线圈53的斥力共同推动驱动杆51向上移动，以提高合闸速度，当真空断路器合闸到位后，驱动杆51位于最高点，第二摆动臂613依然对驱动杆51施加向上的作用力，使真空灭弧室22内的动触头和静触头保持紧密贴靠，提高其导电稳定性。同理，开闸时，加速机构6同样能够起到先储能后释放并加速驱动杆51向下移动，使动触头和静触头分离更快。

本实施例中，弹性单元63均为3个，当然在实际应用中也可以为其他数量，这些弹性单元63环绕驱动杆51均匀分布，使驱动杆51在径向上受到的合力为零并形成沿驱动杆51轴向的导向作用，使驱动杆51沿轴向移动更顺畅，开合闸速度更快。

如图3所示，支架4的底部还固设有油压缓冲器7，油压缓冲器7位于驱动杆51的下方且与驱动杆51保持一定的间距，使油压缓冲器7能够在驱动杆51开闸下移后与其抵靠，从而减小驱动杆51的冲击力。

当然了，本实施例中的开合闸驱动装置3也可以在其他的单断口真空断路器中使用。

实施例二

如图8所示，本实施例的技术方案与实施例一的技术方案基本相同，不同之处在于，本实施例中驱动机构5为采用电磁铁原理的永磁操动机构，且本实施例中，拐臂61的第二摆动臂613远离铰接部611的一端固设连接销613b，与驱动杆51固连的连接套55上具有沿驱动杆51径向延伸的连接部552，连接部552上开有沿驱动杆51径向延伸的滑动槽553，连接销613b铰接于该滑动槽552内并能够沿滑动槽552的长度方向滑动。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了座体1、立柱单元2、真空灭弧室22、绝缘拉杆23、接线端子24、支架4、驱动机构5、驱动杆51、连接套55、传动销551、加速机构6、拐臂61、铰接部611、第一摆动臂612、连杆62、铰接点三621、弹性单元63、导向座631、滑块632、滑动部632a、导向杆632b、弹簧633、调节座634、油压缓冲器7等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。