CN105304362B - 固体绝缘开关设备的主回路操作机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种固体绝缘开关设备的主回路操作机构。该操作机构包括基板组件、与固体绝缘开关设备的行程导向装置连接的输出组件、用于储蓄合闸能量的储能组件、用于控制合闸能量释放的合闸组件以及用于控制分闸的分闸组件；输出组件包括与行程导向装置连接的输出轴以及与输出轴同步转动的双头拐臂；释放合闸能量时，合闸组件通过推动双头拐臂旋转输出轴以实现合闸动作；合闸后，分闸组件通过限制双头拐臂旋转以限制输出轴往分闸方向转动；分闸时，双头拐臂脱离分闸组件的限制而往分闸方向转动。本发明的整个机构的分闸与合闸动作都要经过双头拐臂，因此整个机构可以做的更加紧凑，体积得到缩小，更加有利于主回路操作机构的布置。

Description

固体绝缘开关设备的主回路操作机构

技术领域

本发明涉及固体绝缘开关设备，尤其涉及一种固体绝缘开关设备的主回路操作机构。

背景技术

在高压电器技术领域中，固体绝缘开关设备就已被定义为完全无污染的绿色科技产品，自身产品对人类生存环境带来的极少影响，包括绝缘与灭弧的实现，灭弧方式为真空灭弧，不会排放任何污染性液体，更没有任何气体释放到大气中，是真正意义上的零排放、零污染、高新、洁能、清洁、环保的真正意义的绿色电力产品。而且科技减排符合国家科学发展观的国策。既能促进人类健康更上台阶，又积极响应符合科学发展观要求，在国际上的影响、成就更突出，更能显示出中国科学治理环境、技术主导减排工作的意义。

固体绝缘开关设备中的主回路操作机构是固体绝缘开关设备中的核心部件，对其要求之一是体积不能过大，但一般的固体绝缘开关中因其结构、联动等方式造成体积难以缩小，影响固体绝缘开关的布置。

发明内容

本发明的目的在于为克服现有技术的缺陷，而提供一种固体绝缘开关设备的主回路操作机构，以缩小机构的体积。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

固体绝缘开关设备的主回路操作机构，包括用于固定部件的基板组件以及与固体绝缘开关设备的行程导向装置连接的输出组件，还包括用于储蓄合闸能量的储能组件、用于控制储能组件的合闸能量释放的合闸组件以及用于控制分闸的分闸组件；输出组件包括与行程导向装置连接的输出轴以及与输出轴同步转动的双头拐臂；合闸组件控制储能组件释放合闸能量时，合闸组件通过推动双头拐臂旋转输出轴以实现合闸动作；合闸后，分闸组件通过限制双头拐臂旋转以限制输出轴往分闸方向转动；分闸时，双头拐臂脱离分闸组件的限制而输出轴往分闸方向转动。

基板组件包括相互固定的前基板和后基板。主回路操作机构的其他部件均设在前基板和后基板上。前基板和后基板之间通过4根固定柱相互固连。

进一步地，储能组件包括减速齿轮组、传动轴和弹簧，弹簧上端旋转连接基板组件，弹簧下端旋转连接一曲柄，传动轴设在基板组件上，减速齿轮组的大齿轮与传动轴同轴，大齿轮通过传动轴连接曲柄；储能时，大齿轮通过传动轴带动曲柄旋转，曲柄拉伸弹簧以实现合闸能量的存储。

进一步地，传动轴上设有用于带动传动轴转动的驱动环，驱动环外壁上设有推力槽，减速齿轮组的大齿轮上设有对应推力槽的棘爪；储能时，棘爪***推力槽内以推动驱动环旋转。

进一步地，棘爪包括前端和后端，棘爪通过第一销轴旋转连接于大齿轮，第一销轴设在前端与后端之间，基板组件上固定有限位柱；储能时，棘爪的前端***推力槽中，当大齿轮旋转到越过弹簧储能最大点时，棘爪的后端外壁与限位柱触碰使得棘爪的前端翘起并脱离推力槽。这样的结构可以使得储能结束之后，棘爪不会***推力槽中，减速齿轮组依然能够由外力带动旋转，并不会受到驱动环的阻挡，但是此时大齿轮只会有空转，也即是减速齿轮组的大齿轮不会继续带动驱动环和传动轴旋转。

进一步地，合闸组件包括合闸半轴和杠杆，杠杆包括上端和下端，杠杆通过第二销轴旋转连接于基板组件，第二销轴设在上端和下端之间，传动轴上设有与传动轴同步转动的卡耳；在储能结束时，卡耳抵顶于杠杆下端的下表面以限制传动轴转动，同时杠杆的上端受力作用而抵顶于合闸半轴的外壁以限制杠杆受力转动。

进一步地，合闸组件还包括合闸按钮轴，合闸按钮轴上设有角形板，合闸半轴设有抵顶于角形板斜面的径向拨杆，合闸半轴设有用于允许杠杆上端通过的通行槽；在合闸时，合闸按钮轴轴向运动，角形板的斜面通过推动拨杆使得合闸半轴旋转，杠杆的上端脱离半轴外壁的限制而从通行槽通过，储能组件释放合闸能量，卡耳推动杠杆旋转直至卡耳脱离杠杆的下端。

进一步地，传动轴上设有用于通过推动双头拐臂以使输出轴往合闸方向旋转的凸轮，凸轮与传动轴同轴同步转动；在合闸时，凸轮的外凸部分推动双头拐臂的下端滚子使得双头拐臂带动输出轴逆时针转动。

进一步地，减速齿轮组还包括小齿轮以及与小齿轮同轴联动的输入轴，小齿轮的下方设有用于防止小齿轮反转的卡臂。

进一步地，分闸组件包括分闸半轴、分闸扣板和分闸挚子，分闸扣板包括活动端和固定端，分闸扣板的固定端通过第三销轴连接于基板组件上，分闸挚子通过第四销轴连接分闸扣板，第四销轴上设有扭簧以使得分闸挚子与分闸扣板之间为弹性旋转连接，第四销轴设在活动端与固定端之间；合闸过程中，双头拐臂的上端滚子推动分闸挚子绕着第四销轴旋转直至上端滚子脱离与分闸挚子的接触；合闸结束后，双头拐臂的上端滚子抵顶分闸挚子下端面以限制双头拐臂转动，分闸扣板的活动端受力作用而抵顶于分闸半轴外壁上以限制分闸扣板受力转动。

进一步地，分闸组件还包括设在基板组件上的分闸按钮轴，分闸按钮轴上设有角形块，分闸半轴设有抵顶角形块斜面的径向拨条，分闸半轴设有用于允许分闸扣板的活动端通过的半月槽；分闸时，分闸按钮轴轴向运动，角形块的斜面通过推动拨条以使分闸半轴旋转，分闸扣板的活动端脱离分闸半轴外壁的限制而从半月槽通过，双头拐臂的上端滚子脱离分闸挚子的限制以使双头拐臂和输出轴往分闸方向旋转。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

本发明的输出轴与双头拐臂联动，合闸时双头拐臂往合闸方向转动，双头拐臂又进入了分闸组件的限制而不能往分闸方向转动，整个机构的分闸与合闸动作都要经过双头拐臂，因此整个机构可以做的更加紧凑，体积得到缩小，更加有利于主回路操作机构的布置。

附图说明

图1为主回路操作机构的正视图；

图2为主回路操作机构的侧视图；

图3为主回路操作机构的立体图(省略前基板)；

图4为储能组件的立体图；

图5为储能即将结束时的立体图(省略后基板)；

图6为储能即将结束时的立体图(省略后基板，另一个角度)；

图7为储能结束时的力传递图；

图8为储能结束时的正面立体图；

图9为合闸时候的合闸组件的力传递图；

图10为主回路操作机构的后视图；

图11为合闸时候的双头拐臂受力图；

图12为合闸完成后的双头拐臂受力图；

图13为合闸完成后的立体图；

图14为分闸动作时的分闸组件的力传递图；

图15为分闸扣板与分闸挚子的装配立体图。

具体实施方式

为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步介绍和说明。

本发明实施例的具体结构如图1至图15所示。其中，储能过程具体过程见图3至图8，图7和图8是储能即将要结束时的视图，而合闸动作可参考图9，合闸动作时机构后视图见图10，储能释放过程可以参见图11，图12和图13为储能释放结束后等待分闸的状态图，图14为分闸动作示意图。

固体绝缘开关设备的主回路操作机构包括用于固定部件的基板组件、与固体绝缘开关设备的行程导向装置连接的输出组件、用于储蓄合闸能量的储能组件、用于控制储能组件的合闸能量释放的合闸组件以及用于控制分闸的分闸组件。

如图2所示，基板组件包括相互固定的前基板11和后基板12。主回路操作机构的其他部件均设在前基板11和后基板12上。前基板11和后基板12之间通过4根固定柱相互固连。

如图3所示，输出组件包括与行程导向装置连接的输出轴51以及与输出轴51同步转动的双头拐臂52。双头拐臂52分别设置可转动的上端滚子53和下端滚子54。

储能过程：

储能组件包括减速齿轮组、传动轴24和弹簧26。减速齿轮组包括主动的小齿轮22、从动的大齿轮23以及与小齿轮22同轴联动的输入轴21，小齿轮22与大齿轮23常啮合。弹簧26上端旋转连接基板组件，弹簧26下端销轴旋转连接曲柄25。曲柄25设在传动轴24一端并与传动轴24同步键转动，大齿轮23通过传动轴24连接曲柄25。传动轴24设在基板组件上，具体地，传动轴24通过轴套连接于前基板11和后基板12上，并且传动轴24贯穿前基板11。减速齿轮组的大齿轮22与传动轴24同轴但两者并非全时同步转动。

大齿轮23与传动轴24之间的传动方式类似于棘轮结构，大齿轮23带动传动轴24转动具体实现方式如下：传动轴24上设有用于带动传动轴24转动的驱动环28，驱动环28外壁上设有推力槽281，减速齿轮组的大齿轮23上设有对应推力槽281的棘爪27，在大齿轮23需要带动传动轴24转动进行储能时，棘爪27***推力槽281内以推动驱动环28转动，进而带动传动轴24转动。

见图3和图4，在进行合闸能量储能时，使用者用工具扭转输入轴21(逆时针，图3中方向A)，小齿轮22跟随转动，而大齿轮23则顺时针转动(图3中方向B)，棘爪27***推力槽281中(见图4)，驱动环28和传动轴24跟随转动(图4中方向C)，曲柄25在传动轴24的带动下转动，因而曲柄25拉伸弹簧26(图4中方向D)以实现合闸能量的存储。

在弹簧储能时候，曲柄25转动至最远点(180度)时候能量最大，但必须在过了最大储能点之后曲柄25受到弹簧26的回复力拉动才会有确定的转动方向，因此在过了最大储能点之后，棘爪27应该脱离推力槽281并且驱动环28不能阻碍棘爪27的继续转动，也即是大齿轮23变成空转。本实施例中曲柄27转动181度之后大齿轮23变为空转。上述的大齿轮23空转通过以下结构和方式实现(见图5和图6)：棘爪27包括前端271和后端272，棘爪27通过第一销轴231旋转连接于大齿轮23，第一销轴231设在前端271与后端272之间，基板组件上固定有限位柱120；在储能过程中，棘爪27的前端271***推力槽281中，而当大齿轮23旋转到越过弹簧26储能最大点时，棘爪27的后端272外壁与限位柱120触碰使得棘爪27的前端271翘起并脱离推力槽281，因而大齿轮23便不能推动驱动环28转动，大齿轮23变成为空转状态。

此外，为了保证储能时大齿轮23通过棘爪27推动驱动环28转动这一动作的可靠性，棘爪27与大齿轮23之间设置扭簧使得在储能时棘爪27的前端271一直***在推力槽281内，而空转的时候棘爪27的前端271能够一直紧贴驱动环28的外壁。当然扭簧的扭力不需要过大，避免在储能结束的时候限位柱120与棘爪27的后端272卡住而难以将棘爪27的前端271翘起。

此外，如图5所示，小齿轮22的下方设有用于防止小齿轮22反转的卡臂29。卡臂29固定端销轴连接前基板11，活动端***小齿轮22的轮齿中。卡臂29还设有扭簧291以使卡臂29活动端紧贴小齿轮22的轮齿齿面，保证防止反转的可靠性。

此外，本实施例中还设置了可以用来驱动小齿轮22转动的电机210，以实现自动储能过程。

合闸过程：

储能结束之后，传动轴24需要保持不动，一直保持到合闸动作发生之时，这主要是通过合闸组件来实现的。而合闸组件控制储能组件释放合闸能量时，合闸组件通过推动双头拐臂52旋转输出轴51以实现合闸动作。

如图7所示，合闸组件包括合闸半轴31和杠杆32。杠杆32包括上端321和下端322，杠杆32通过第二销轴33旋转连接于基板组件，第二销轴33设在上端321和下端322之间。传动轴24上设有与传动轴24同步转动的卡耳282，具体地，卡耳282是固定在与传动轴24同步转动的驱动环28上的。

在储能结束之后，弹簧26处于拉伸状态，弹簧26通过曲柄25使得传动轴24有转动的趋势(图7方向E)，因而卡耳282也有转动的趋势，卡耳282抵顶于杠杆32的下端322的下表面，杠杆32便也有绕着第二销轴33转动的趋势(图7方向F)，但是此时杠杆32的上端321抵顶于合闸半轴31的外壁，因此杠杆32受力但却被合闸半轴31限制而不能转动，进而卡耳282受到杠杆32的限制而不能转动，传动轴24也就不能转动，曲柄25不能转动，最终弹簧26保持着拉伸状态，这便保证了储能的可靠。

从以上描述可以推知，只要让杠杆32不受合闸半轴31限制，那么就可以释放弹簧26的能量进行合闸动作。合闸动作通过以下结构和方式来实现：如图9所示，合闸组件还包括用于施加合闸动作的合闸按钮轴34，合闸按钮轴34上设有角形板341，合闸半轴31设有抵顶于角形板341斜面的径向拨杆312，合闸半轴31设有用于允许杠杆32上端321通过的通行槽311；在合闸时，使用者按压合闸按钮轴34使其往轴向运动(图9中方向G)，角形板341的斜面推动拨杆312，拨杆312向下摆动(图9中方向H)，进而合闸半轴31旋转(图9中方向I)，杠杆32的上端321脱离合闸半轴31外壁的限制而从通行槽311通过(图9中方向J)，储能组件的弹簧26释放合闸能量，卡耳282推动杠杆32旋转直至卡耳282脱离杠杆的下端。

合闸的时候，传动轴24在弹簧26回复力的作用下快速转动，而传动轴24还需要推动双头拐臂52往合闸方向转动。本实施例中采用凸轮35来实现这个过程：如图8所示，传动轴24上设有用于通过推动双头拐臂52以使输出轴51往合闸方向旋转的凸轮35，凸轮35与传动轴24键转动；如图11所示，在合闸时，凸轮35往方向K旋转，凸轮35的外凸部分推动双头拐臂52的下端滚子54使得双头拐臂52带动输出轴51逆时针转动(图11方向L)。

此外，见图6，杠杆32上带有拉簧323，拉簧323一端固定，另一端固定连接杠杆32。拉簧323与杠杆32的接触位置靠近杠杆32的上端321。这个拉簧323的作用是在储能释放后且卡耳282越过了杠杆32的下端322之后，杠杆32的上端321会回复原位，目的之一是使得杠杆32的上端321不会阻挡合闸半轴31的回位，目的之二是保证下一次储能过程时杠杆32的下端322能够可靠地卡住卡耳282。

此外，见图9，合闸按钮轴34上设有压簧342以使得合闸按钮轴34在被按压之后能够复位，具体结构比较简单，可参见图2、图3和图9。

此外，见图10，合闸半轴31在合闸之后必须回位，因此设置了合闸半轴31的回复结构：合闸半轴31贯穿后基板12，贯穿后基板12的部分固定有一个扭簧314和径向杆313，扭簧314一端固定，另一端使得径向杆313紧贴于下方的限位柱121。合闸半轴31转动时，径向杆313也转动，合闸半轴31的回位就靠扭簧314和径向杆313来实现。

此外，参考图10，还可以通过电动方式推动径向杆313，也即是合闸半轴31可以通过电动方式实现转动：在后基板12后方设有第一电磁铁61，第一电磁铁61的输出轴62在径向杆313下方。第一电磁铁61通电时候，其输出轴62推动径向杆313向上，合闸半轴31跟随转动。

分闸过程：

输出轴51是与行程导向装置连接的，合闸之后，行程导向装置带有为分闸过程提供回复力的结构，因此合闸之后输出轴51有往分闸方向转动的趋势，这种趋势须通过分闸组件来限制，而且在使用者需要的时候可以放开限制以实现分闸。在本实施例中，合闸之后，分闸组件通过限制双头拐臂52旋转以限制输出轴51往分闸方向转动；而在分闸时，双头拐臂52脱离分闸组件的限制而输出轴51往分闸方向转动。

分闸组件包括分闸半轴46、分闸扣板41和分闸挚子42。分闸扣板41包括活动端和固定端。分闸扣板41的固定端通过第三销轴43连接于基板组件上。分闸挚子42通过第四销轴44连接分闸扣板41。如图15所示，第四销轴44上设有扭簧441以使得分闸挚子42与分闸扣板41之间为弹性旋转连接，第四销轴44设在活动端与固定端之间。如图11所示，合闸过程中，双头拐臂52的上端滚子53推动分闸挚子42绕着第四销轴44旋转(图11方向M)直至上端滚子53脱离与分闸挚子42的接触。如图12所示，合闸结束后，双头拐臂52的上端滚子53抵顶分闸挚子42下端面以限制双头拐臂52转动趋势(图11方向N)，分闸扣板41的活动端受力作用而抵顶于分闸半轴46外壁上以限制分闸扣板41受力转动趋势(图11方向O)。具体结构还可以参见图13。

如图14所示，分闸组件还包括设在基板组件上的分闸按钮轴45，分闸按钮轴45上设有角形块451，分闸半轴46设有抵顶角形块451斜面的径向拨条462，分闸半轴46设有用于允许分闸扣板41的活动端通过的半月槽461。如图14所示，分闸时，分闸按钮轴45轴向运动(图14方向P)，角形块451的斜面推动拨条462，拨条462往下摆动(图14方向Q)，使得分闸半轴46转动(图14方向R)，分闸扣板41的活动端脱离分闸半轴46外壁的限制而从半月槽461通过(图14方向S)，双头拐臂52的上端滚子53脱离分闸挚子42的限制以使双头拐臂52和输出轴51往分闸方向(图12的方向N)旋转。

此外，与合闸半轴31类似，分闸半轴46也设置了回复机构，具体参见图10。另外，在图2和图3中，分闸半轴46跟合闸半轴31类似，也可以通过电动方式来实现转动。

此外，见图15所示，分闸扣板41与合闸组件的杠杆32类似，需要在分闸之后回位，而在分闸扣板41旁边是设置了一个扭簧431，使得分闸扣板41在分闸之后能够回复原位，并且使得分闸扣板41不会阻挡分闸半轴46的回位。

此外，分闸按钮轴45上套设有为分闸按钮轴45提供轴向回复力的压簧452，压簧452一端抵顶于前基板，另一端抵顶于分闸按钮轴45上。

以上陈述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。

Claims (7)

1.固体绝缘开关设备的主回路操作机构，包括用于固定部件的基板组件以及与固体绝缘开关设备的行程导向装置连接的输出组件，其特征在于，还包括用于储蓄合闸能量的储能组件、用于控制储能组件的合闸能量释放的合闸组件以及用于控制分闸的分闸组件；所述输出组件包括与行程导向装置连接的输出轴以及与输出轴同步转动的双头拐臂；合闸组件控制储能组件释放合闸能量时，合闸组件通过推动双头拐臂旋转输出轴以实现合闸动作；合闸后，分闸组件通过限制双头拐臂旋转以限制输出轴往分闸方向转动；分闸时，双头拐臂脱离分闸组件的限制而输出轴往分闸方向转动；所述储能组件包括减速齿轮组、传动轴和弹簧，弹簧上端旋转连接基板组件，弹簧下端旋转连接一曲柄，传动轴设在基板组件上，减速齿轮组的大齿轮与传动轴同轴，大齿轮通过传动轴连接所述曲柄；储能时，大齿轮通过传动轴带动曲柄旋转，曲柄拉伸弹簧以实现合闸能量的存储；所述传动轴上设有用于带动传动轴转动的驱动环，驱动环外壁上设有推力槽，减速齿轮组的大齿轮上设有对应推力槽的棘爪；储能时，棘爪***推力槽内以推动驱动环旋转；所述棘爪包括前端和后端，棘爪通过第一销轴旋转连接于大齿轮，第一销轴设在前端与后端之间，基板组件上固定有限位柱；储能时，棘爪的前端***推力槽中，当大齿轮旋转到越过弹簧储能最大点时，棘爪的后端外壁与限位柱触碰使得棘爪的前端翘起并脱离推力槽。

2.如权利要求1所述的固体绝缘开关设备的主回路操作机构，其特征在于，合闸组件包括合闸半轴和杠杆，杠杆包括上端和下端，杠杆通过第二销轴旋转连接于基板组件，第二销轴设在上端和下端之间，传动轴上设有与传动轴同步转动的卡耳；在储能结束时，卡耳抵顶于杠杆下端的下表面以限制传动轴转动，同时杠杆的上端受力作用而抵顶于合闸半轴的外壁以限制杠杆受力转动。

3.如权利要求2所述的固体绝缘开关设备的主回路操作机构，其特征在于，所述合闸组件还包括合闸按钮轴，合闸按钮轴上设有角形板，合闸半轴设有抵顶于角形板斜面的径向拨杆，合闸半轴设有用于允许杠杆上端通过的通行槽；在合闸时，合闸按钮轴轴向运动，角形板的斜面通过推动拨杆使得合闸半轴旋转，杠杆的上端脱离半轴外壁的限制而从通行槽通过，储能组件释放合闸能量，卡耳推动杠杆旋转直至卡耳脱离杠杆的下端。

4.如权利要求1所述的固体绝缘开关设备的主回路操作机构，其特征在于，所述传动轴上设有用于通过推动双头拐臂以使输出轴往合闸方向旋转的凸轮，所述凸轮与传动轴同轴同步转动；在合闸时，凸轮的外凸部分推动双头拐臂的下端滚子使得双头拐臂带动输出轴逆时针转动。

5.如权利要求4所述的固体绝缘开关设备的主回路操作机构，其特征在于，所述减速齿轮组还包括小齿轮以及与小齿轮同轴联动的输入轴，小齿轮的下方设有用于防止小齿轮反转的卡臂。

6.如权利要求1所述的固体绝缘开关设备的主回路操作机构，其特征在于，所述分闸组件包括分闸半轴、分闸扣板和分闸挚子，所述分闸扣板包括活动端和固定端，所述分闸扣板的固定端通过第三销轴连接于基板组件上，所述分闸挚子通过第四销轴连接分闸扣板，第四销轴上设有扭簧以使得分闸挚子与分闸扣板之间为弹性旋转连接，第四销轴设在活动端与固定端之间；合闸过程中，双头拐臂的上端滚子推动分闸挚子绕着第四销轴旋转直至上端滚子脱离与分闸挚子的接触；合闸结束后，双头拐臂的上端滚子抵顶分闸挚子下端面以限制双头拐臂转动，分闸扣板的活动端受力作用而抵顶于分闸半轴外壁上以限制分闸扣板受力转动。

7.如权利要求6所述的固体绝缘开关设备的主回路操作机构，其特征在于，所述分闸组件还包括设在基板组件上的分闸按钮轴，分闸按钮轴上设有角形块，分闸半轴设有抵顶角形块斜面的径向拨条，分闸半轴设有用于允许分闸扣板的活动端通过的半月槽；分闸时，分闸按钮轴轴向运动，角形块的斜面通过推动拨条以使分闸半轴旋转，分闸扣板的活动端脱离分闸半轴外壁的限制而从半月槽通过，双头拐臂的上端滚子脱离分闸挚子的限制以使双头拐臂和输出轴往分闸方向旋转。