面接觸式滑動四連杆傳動的碟簧儲能操動機構的製作方法

2023-11-02 21:28:17

專利名稱：面接觸式滑動四連杆傳動的碟簧儲能操動機構的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電路斷路器的操動機構，具體是涉及具有較大操作功的高壓電路斷路器的面接觸式滑動四連杆傳動的碟簧儲能操動機構。
背景技術：
斷路器是高壓輸變電迴路中的一個主要設備，而用來使斷路器合閘與分閘的操動機構也是必不可少的重要配套設備。目前我國高壓輸變電行業中普遍採用的六氟化硫斷路器並與其配用的操動機構大致分為四種類型，即氣動機構、液壓操動機構、碟簧儲能液壓操動機構和彈簧操動機構，前三個操動機構雖然能在較高電壓和較大電流的迴路中工作，但存在著漏氣漏油現象，預儲能量的逸失需要不斷的補充和維護，尤其是液壓機構在失壓狀態下，潛有慢分的致命危險。因此電力用戶和開關行業一致認為彈簧操動機構最為可靠，然而現有的彈簧機構雖然沒有前三種操動機構的缺陷和問題，但其不足的是不能在252KV以上的高壓迴路上使用，目前國產的彈簧操動機構只能應用在126KV的高壓線路中，且其操作功最大僅為3.8千焦爾，即使國外幾個知名度較大的電力生產公司像ABB公司、法國的阿爾斯通公司、日本的三菱公司生產的操動機構的操作功分別為4.8千焦爾、5千焦爾和4.7千焦爾，而他們生產的操動機構和斷路器為分體式結構，且不可單獨操作。阿爾斯通公司生產的操動機構最大操作功也不過為5千焦爾。而隨著科學技術的突飛猛進，電力行業急切希望擁有既能保證在252KV以上的高壓迴路安全送電又具有更大操作功的操動機構。

發明內容本實用新型是為了解決目前操動機構存在的缺欠與不足而提供一種能達到9千焦爾操作功並適宜在電壓252KV、363KV，電流在40KA的高壓迴路使用的面接觸式滑動四連杆傳動的碟簧儲能操動機構。
採用的技術方案是面接觸式滑動四連杆傳動的碟簧儲能操動機構，包括機箱及裝在裡面的電機、變速器、動力傳動裝置、分閘部件、合閘部件、分、合閘碟簧儲能部件，凸輪安裝在電機及變速器的輸出軸上，其結構要點是所述的動力傳動裝置包括主動輪、滑動四連杆，凸輪與安裝在扇形拐臂一端的圓柱形滾輪相接觸，扇形拐臂由銷軸定位，扇形拐臂另一端安裝驅動爪，且驅動爪的爪尖部製成半圓弧狀，主動輪的輪齒也製成半圓弧狀，正好與驅動爪的爪尖部相嚙合形成了面接觸，這與線接觸操動過程中的功耗相比極其明顯的減少了。主動輪上安有與主動輪共體的圓柱形銷軸，且圓柱形銷軸既位於在分合閘連杆的中間槽型缺口中又處於合閘連板的中間槽型缺口中，圓柱形銷軸能分別在分合閘連杆和合閘連板的中間槽型缺口中滑動，分合閘連杆的上部與傳動拐臂相連結，組成了滑動四連杆離合結構，主動輪的轉動帶動滑動四連杆動作，進而可按指令完成合閘或分閘的操作。因柱形圓輪為面接觸又是滑動減少阻尼這使整個斷路器操動機構面接觸式動力傳動裝置的操動功得以增加。
所述的分閘部件，包括分閘半軸、分閘連板、滑動軸銷、拉簧，分閘制子由銷軸定位並在軸部安有復位扭簧，分閘制子的前端面一半為弧形，旁邊安有分閘半軸，分閘半軸的槽面對著分閘制子的前端弧面時，分閘制子可以切入分閘半軸的槽面中，分閘制子的前端面另一半有一120°圓弧缺口，恰好與分閘連板下端的柱形圓輪相扣住，分閘連板的上端與傳動拐臂相連結。在分閘制子的底面下方有一個固定銷子，銷子上安裝兩條拉簧，拉簧的另一頭安有一個圓柱形的滑動軸銷，滑動軸銷在合閘保持狀態時是頂住分閘制子前端，使分閘制子不能轉動，滑動軸銷可在一個專設的槽中移動，移動到槽的另一端頭時滑動軸銷卡住分閘制子前端面120°圓弧缺口中，使分閘制子又不能自行歸位，這種制動機構靈活穩妥可靠。
所述的合閘部件，包括合閘半軸、合閘連板、分閘碟式彈簧，主動輪的左側安有合閘制子，合閘制子由銷軸定位並在軸部安裝了扭簧，合閘制子的一個側面被合閘半軸的柱面卡住而不能轉動，合閘制子的另一側面有一近120°弧形缺口，正與合閘保持制子上的小柱輪相扣合，在合閘保持制子上小柱輪的對側面有一近120°的圓弧形缺口與主動輪共體的圓柱形銷軸相扣合，合閘保持制子的末端處由一銷軸定位。當合閘制子進入半軸的槽形缺口中，這時合閘制子釋放了合閘保持制子，合閘保持制子釋放了主動輪上的圓柱形銷軸。
所述的分合閘碟簧儲能部件包括分閘碟式彈簧組件和合閘碟式彈簧組件，分閘碟式彈簧組件和合閘碟式彈簧組件在外形上基本相同，分、合閘碟式彈簧組件由碟式簧片組合連接而成為分、合閘碟式彈簧，在分、合閘碟式彈簧的前端面連結一個筒形的前殼體，分、合閘碟式彈簧的中心部位形成了缸體內腔，分、合閘碟式彈簧內部的連杆就處於前殼體與缸體內腔中，內部的連杆的前端通過筒形的前殼體與碟式彈簧前端面連結，內部的連杆的末端分別固定在操動裝置的分、合閘連板上，分、合閘碟簧的後端固定在機箱的殼體上。
本實用新型結構新穎、獨到極富科學性，由於採用了面接觸關節式高載荷儲能系統及滑動四連杆強動力離合技術及具有高能量密度的碟形彈簧作儲能元件，不僅儲能密度高，而且力特性也穩定，獲得了較大的操作功，可抵抗壓氣缸滅弧後期的高壓力，特別是能滿足單壓式滅弧開關對分閘簧釋放後期仍需提供較高動力的要求，合閘的操動功接近9000焦爾，是國內外操動功最大的彈簧操動機構，適宜安裝在252KV至363KV的高壓斷路器上，操作功加大還可以安裝在550KV斷路器上。整機主要技術參數為(1)合閘操作功8700J，為國內外同類機構中最大的；(2)分閘操作功5500J，為國內外同類機構中最大的(3)額定工作順序0-0.3S-CO-180S-CO(4)分閘受電至輸出軸始轉時間≤18ms；(5)合閘受電至輸出軸始轉時間≤20ms；(6)具有空合保護功能；(7)可水平或垂直安裝，這是同類機構所不具備的；(8)分合閘彈簧與主機一體，這是同類機構所不具備的。
本實用新型設計合理，結構簡單，實現了小型化，能自由滑動的四連杆機構及面接觸的動力傳動裝置的採用，使各環節受力均衡，增加承載能力，減少了能量耗損和衝擊力，獨家採用帶銷軸的分閘制子使分合閘操作更為靈敏可靠。
本實用新型所用的部件少且安裝緊湊，整體布局為對稱式主體結構，充分發揮軸件效能，避免了軸件受扭曲，維護簡單，調試方便。


圖1是本實用新型總體結構示意圖。
圖2是圖1中的傳動裝置部分示意圖。
具體實施方式
實施例如圖1-2所示，面接觸式滑動四連杆傳動的碟簧儲能操動機構，包括機箱30及裝在裡面的電機27、變速器28、動力傳動裝置31、合閘部件、分閘部件、分合閘碟簧儲能部件、合分閘緩衝器，將凸輪1安裝在電機27及變速器28的輸出軸上，且凸輪1與安裝在扇形拐臂2一端的圓柱形滾輪3相接觸，扇形拐臂2由銷軸4定位，扇形拐臂2另一端安裝驅動爪5，驅動爪5的爪尖部製成半圓弧狀，主動輪6的輪齒也製成半圓弧狀，正好與驅動爪5的爪尖部相嚙合，主動輪6上安有與主動輪6共體的圓柱形銷軸9，且圓柱形銷軸9既位於在分合閘連杆7的中間槽型缺口中又處於合閘連板8的中間槽型缺口中，圓柱形銷軸9能分別在分合閘連杆7和合閘連板8的中間槽型缺口中滑動，分合閘連杆7的上部與傳動拐臂10相連結，組成了滑動四連杆離合結構，主動輪6的轉動帶動滑動四連杆動作，進而可按指令完成合閘或分閘的操作。
安裝分閘部件，包括分閘制子15、分閘半軸16、分閘連板14、滑動軸銷17、拉簧18，分閘制子15由銷軸定位並在軸部安有復位扭簧，分閘制子15的前端面一半製成為弧形，並旁邊安有分閘半軸16，分閘半軸16的槽面對著分閘制子15的前端弧面時，分閘制子15可以切入分閘半軸16的槽面中，分閘制子15的前端面另一半製成有120°圓弧缺口，恰好與分閘連板14下端安設的柱形圓輪19相扣住，分閘連板14的上端與傳動拐臂10相連結。
在分閘制子15的底面下方安有一個固定銷子20，同定銷子20上安裝兩條拉簧18，拉簧18的另一頭安有一個圓柱形的滑動軸銷17，滑動軸銷17在合閘保持狀態時是頂住分閘制子15正前端，使分閘制子穩固，滑動軸銷17可在一個專設的槽21中移動，移動到槽的另一端頭時滑動軸銷17卡住分閘制子15前端面120°圓弧缺口中，使分閘制子15不能自行歸位。
安裝合閘部件，包括合閘半軸16、合閘連板8、合閘制子13、合閘保持制子11，在主動輪6的左側安有合閘制子13，合閘制子13由銷軸定位並在軸部安裝了扭簧，合閘制子13的一個側面被合閘半軸12的柱面卡住而不能轉動，合閘制子13的另一側面有一近120°弧形缺口，正與合閘保持制子11上安有的小柱輪29相扣合，在合閘保持制子11上小柱輪29的對側面製成一近120°的圓弧形缺口與主動輪6共體的圓柱形銷軸9相扣合，合閘保持制子11的末端處安設一銷軸定位。當合閘制子13進入合閘半軸12的槽形缺口中，這時合閘制子13釋放了合閘保持制子11，合閘保持制子11釋放了主動輪6上的圓柱形銷軸9。
安裝分合閘碟簧儲能部件，包括分閘碟式彈簧組件和合閘碟式彈簧組件，分閘碟式彈簧組件和合閘碟式彈簧組件在外形結構基本相同，分、合閘碟式彈簧組件由碟式簧片組合連接而成為分閘碟式彈簧22、合閘碟式彈簧23，分、合閘碟式彈簧22、23的前端面連結一個筒形的前殼體25，分、合閘碟式彈簧22、23的中心部位形成了缸體內腔24，分、合閘碟式彈簧22、23的內部連杆26就處於前殼體25與缸體內腔24中，內部連杆26的前端通過筒形的前殼體25與分、合閘碟式彈簧22、23前端面連結，內部連杆26的末端分別固定在動力傳動裝置31的分閘連板14和合閘連板8上，分、合閘碟式彈簧22、23的後端固定在機箱30的殼體上。
工作原理機構儲能減速器輸出軸帶動凸輪1旋轉，推動由扇形拐臂2和驅動爪5及扭簧組成的關節爪。凸輪1旋轉一周面接觸的驅動爪5推動主動輪6轉動一個齒距，和主動輪6共體的圓柱形銷軸9拉動合閘連板8給合閘碟簧儲能，當主動輪6旋轉到圖1上位置時圓柱形銷軸9被合閘保持制子11卡住，完成了合閘碟式彈簧23儲能動作。
合閘操作合閘電磁鐵受電推動槓桿帶動合閘半軸12旋轉，釋放合閘制子13，同時也釋放了合閘保持制子11，主動輪6通過圓柱形銷軸9推動合閘連板8向上運動，分合閘連杆7使傳動拐臂10逆時針轉動，同時推動分閘連板14，給分閘碟式彈簧22儲能。當主動輪6旋轉到90°時，分閘連板14被分閘制子15鎖住完成了合閘動作。主動輪6繼續旋轉時圓柱形銷軸9沿合閘連板8的槽形缺口向下滑動，帶動滑動四連杆隨主動輪6旋轉180°以後，又開始給合閘碟式彈簧23重新儲能。
分閘操作分閘電磁鐵受電推動槓桿，帶動分閘半軸16轉動，釋放分閘制子15和分閘連板14，分閘簧推動傳動拐臂10順時針轉動，帶動滑動四連杆動作直到合閘連板8被圓柱形銷軸9卡住停止運動完成分閘操作。
權利要求1.面接觸式滑動四連杆傳動的碟簧儲能操動機構，包括機箱(30)及裝在裡面的電機(27)、變速器(28)、動力傳動裝置(31)、合閘部件、分閘部件、分合閘碟簧儲能部件，凸輪(1)安裝在電機(27)及變速器(28)的輸出軸上，其特徵在於A、所述的動力傳動裝置(31)，包括主動輪(6)、滑動四連杆，凸輪(1)與安裝在扇形拐臂(2)一端的圓柱形滾輪(3)相接觸，扇形拐臂(2)由銷軸(4)定位，扇形拐臂(2)還有一端安裝驅動爪(5)，且驅動爪(5)的爪尖部製成半圓弧狀，主動輪(6)的輪齒也製成半圓弧狀，正好與驅動爪(5)的爪尖部相嚙合，主動輪(6)上安有與主動輪(6)共體的圓柱形銷軸(9)且圓柱形銷軸(9)既位於在分合閘連杆(7)的中間槽型缺口中又處於合閘連板(8)的中間槽型缺口中，圓柱形銷軸(9)能分別在分合閘連杆(7)和合閘連板(8)的中間槽型缺口中滑動，分合閘連杆(7)的上部與傳動拐臂(10)相連結，組成了滑動四連杆離合結構；B、所述的分閘部件，包括分閘制子(15)、分閘半軸(16)、分閘連板(14)、滑動軸銷(17)、拉簧(18)，分閘制子(15)由銷軸定位並在軸部安有復位扭簧，分閘制子(15)的前端面一半為弧形，旁邊安有分閘半軸(16)，分閘制子(15)的前端面另一半有120°圓弧缺口，恰好與分閘連板(14)下端安裝的柱形圓輪(19)相扣住，分閘連板(14)的上端與傳動拐臂(10)相連結；在分閘制子(15)的底面下方有一個固定銷子(20)，固定銷子(20)上安裝兩條拉簧(18)，拉簧(18)的另一頭安有一個圓柱形的滑動軸銷(17)，滑動軸銷(17)在合閘保持狀態時是頂住分閘制子(15)前端，滑動軸銷(17)可在一個專設的槽(21)中移動，移動到槽的另一端頭時滑動軸銷(17)卡住分閘制子(15)的前端而120°圓弧缺口中，使分閘制子(15)不能自行歸位；C、所述的合閘部件，包括合閘半軸(16)、合閘連板(8)、分閘碟式彈簧(22)，主動輪(6)的左側安有合閘制子(13)，合閘制子(13)由銷軸定位並在軸部安裝了扭簧，合閘制子(13)的一個側面被合閘半軸(12)的柱面卡住而不能轉動，合閘制子(13)的另一側面有一近120°弧形缺口，正與合閘保持制子(11)上的小柱輪(29)相扣合，在合閘保持制子(11)上小柱輪(29)的對側面有一近120°的圓弧形缺口與主動輪(6)共體的圓柱形銷軸(9)相扣合，合閘保持制子(11)的末端處由一銷軸定位；當合閘制子(13)進入合閘半軸(12)的槽形缺口中，這時合閘制子(13)釋放了合閘保持制子(11)，臺閘保持制子(11)釋放了主動輪(6)上的圓柱形銷軸(9)；D、所述的分、合閘碟簧儲能部件，包括分閘碟式彈簧組件和合閘碟式彈簧組件，分閘碟式彈簧組件和合閘碟式彈簧組件在外形與結構基本相同，分、合閘碟式彈簧組件由碟式簧片組合連接而成為分閘碟式彈簧(22)、合閘碟式彈簧(23)，分、合閘碟式彈簧(22)、(23)的前端面連結一個筒形的前殼體(25)，分、合閘碟式彈簧(22)、(23)的中心部位形成了缸體內腔(24)，分、合閘碟式彈簧(22)、(23)的內部連杆(26)就處於前殼體(25)與缸體內腔(24)中，內部連杆(26)的前端通過筒形的前殼體(25)與分、合閘碟式彈簧(22)、(23)前端面連結，內部連杆(26)的末端分別固定在動力傳動裝置(31)的分閘連板(14)和合閘連板(8)上，分、合閘碟式彈簧(22)、(23)的後端固定在機箱(30)的殼體上。
專利摘要面接觸式滑動四連杆傳動的碟簧儲能操動機構，包括電機、變速器、動力傳動裝置、分、合閘碟簧儲能部件，凸輪安裝在電機及變速器的輸出軸上，並與安裝在扇形拐臂圓柱形滾輪相接觸，扇形拐臂另一端安裝驅動爪，其爪尖成半圓狀，主動輪的輪齒也成半圓狀，相互嚙合成面接觸。主動輪安有網柱形銷軸，其位於分合閘連杆的中間槽型缺口中又處於合閘連板的中間槽型缺口中，組成了滑動四連杆離合結構，本實用新型結構新穎、獨到且又科學，設計合理、採用了面接觸關節式高載荷儲能系統及滑動四連杆強動力離合技術和具有高能量密度的碟形彈簧作儲能元件，獲得9000焦耳操作功，適宜安裝在252KV至363KV的高壓斷路器上。獨家採用帶銷軸的分閘制子減少了能量耗損和衝擊力。
文檔編號H01H3/30GK2899074SQ20062009146
公開日2007年5月9日 申請日期2006年6月9日 優先權日2006年6月9日
發明者楊士玉 申請人:楊士玉