张紧电路断路器驱动装置中合闸弹簧用的装置

本发明涉及一种张紧电路断路器，特别是真空断路器的驱动装置中合闸弹簧用 的装置，在上述装置中，设计成拉簧的合闸弹簧连接在固定在合闸转轴上的偏心块 上，它既可以用一个电动机张紧，也可以通过齿轮传动装置用一根手动的张紧轴张 紧，上述齿轮传动装置的最后一个齿轮也可以安装在合闸转轴上，在合闸转轴上还 装有借助于合闸转轴开始合闸过程的掣子，以及与合闸杠杆的操作相连的凸轮块。

在电开关装置中，即，在高压断路器，特别是真空断路器中，在完成合闸过程 时，使真空断路器准备好下一次合闸过程，以便保证一个通—断—断的开关顺序是 很重要的。这要依靠产生合闸过程的合闸弹簧在完成该合闸过程之后再一次被张 紧，这样才能准备好下一次合闸过程。在这一系列过程中，公知的真空断路器的驱 动装置的合闸弹簧是连接在一个装在合闸转轴上的偏心块上，这样，当也是安装在 合闸转轴上的掣子松开时，由于设计成拉簧的合闸弹簧的作用，也是设置在合闸转 轴上的凸轮块在其转动大约180度的过程中，迫使在操作上与凸轮块连接在一起的 合闸杠杆运动到与上述连接位置相应的位置上。

设计成拉簧的合闸弹簧为下一次合闸过程所作的准备工作，即，它的张紧过程 可以用，例如，VEM公司的资料中公开的“内藏式低油位电路断路器”(VEB开 关装置文献，莫斯科，1976年4月，Hn/65/77-10000-7.77-IV/1/17-565)来 完成。在该电路断路器中，借助于向一台电动机接通一控制电压，通过对一根推杆 起作用的传动装置转动一个棘轮，使得偏心安装在该棘轮上的合闸弹簧张紧。根据 DD 296 378 A5，这种传动装置还用来操纵高压开关装置的移动的开关触点。

在公知的真空断路器用的传动装置中，上述合闸弹簧连接在安装在合闸转轴上 的偏心块上，布置在电动机和合闸转轴之间的传动装置是齿轮传动装置，该传动装 置的最后一个正齿轮用松转动配合安装在合闸转轴上。在这种传动装置中，如果设 置在合闸转轴上的掣子被松开了，那么上述偏心块，以及合闸转轴和凸轮块就会由 于联结在掣子上的被张紧的合闸弹簧的松开而一起转动大约180°。在这一合闸转 轴的运动顺序中，上述安装在该转轴上的偏心块由于运动能量而越过一块止回挡块 的掣子，所以上述合闸弹簧在该顺序中被重新部分张紧。当合闸转轴反转时，偏心 块也跟着反转，上述部分张紧的合闸弹簧又被松开，使合闸转轴和偏心块一起向着 相反的方向加速，确切地说，一直转动到偏心块被止回挡块所挡住。

在这种公知的传动装置中，现在，为了使合闸弹簧准备好下一次合闸过程，用 松转合安装在合闸转轴上的齿轮传动装置的最后一个齿轮在上述合闸转轴的范围 内有一个凸起，该凸起沿轴向延伸，呈扇形。上述呈扇形的用松转合安装的正齿轮 上的凸起，在越过一个空载区之后，停在一根牢固地连接在合闸转轴上的驱动销 处，驱动上述合闸转轴，因而也驱动偏心块又转过一个180°，于是上述合闸弹簧 就处于张紧状态，使真空断路器准备好下一次合闸过程。

上述合闸转轴与偏心块所停留的各个位置并不完全和电动机的使用联系在一 起，相反，合闸转轴和偏心块以及安装在合闸转轴上的掣子，除了能由电动机驱动 之外，即使在能够借助于一根手动张紧轴来操作上述齿轮传动装置，也就是安装在 该合闸转轴上的最后一个正齿轮，以张紧上述合闸弹簧时，也能够停留在这些位置 上。上述手动张紧轴的附加结构，不但对于检查工作是必须的，对于许多真空断路 器的控制器也是需要的。

本发明的目的是提供一种用于张紧在断路器，特别是在真空断路器的驱动装置 中的合闸弹簧的装置，在该装置中，设计成拉簧的合闸弹簧连接在装在合闸转轴上 的偏心块上，既可以用电动机张紧，也可以用一根手动张紧轴通过齿轮传动装置来 张紧。齿轮传动装置的最后一个齿轮也安装在合闸转轴上，在合闸转轴上还装有掣 子以便借助于合闸转轴开始一个合闸过程，在合闸转轴上还装有凸轮块，该凸轮块 的动作与合闸杠杆的动作联系在一起，在该装置中，齿轮传动装置的工作过程中没 有空转，并且能用合闸弹簧防止或限制偏心块在合闸后的反冲，还能在准备断路器 的下一个合闸过程中避免连接在合闸转轴上的合闸掣子被卡住。

按照本发明，上述目的是这样来达到的，即，齿轮传动装置的最后一个齿轮是 通过一个单向离合器支座以这样的方式安装在合闸转轴上的：在合闸弹簧开始张紧 时，上述偏心块，因而也就是合闸转轴，能由最后一个齿轮驱动，直接从这两者在 合闸转轴沿偏心块向上方的转动方向转过下止点后所处的位置开始运动，同时，在 合闸过程中，在合闸转轴处在其下止点以外的转动过程的阶段时，上述最后一个齿 轮被单向离合器支座和它与齿轮传动装置的其他齿轮在操作上的联系锁定在其位 置上。

在这种情况下，如果上述单向离合器支座是由一有效的单向离合机构和两端各 一个支承轴承所组成的，而这两个支承轴承布置在上述单向离合机构的两侧，那 么，为了保证单向离合器支座长期的工作可靠性，因而也就是该电路断路器的驱动 装置的长期的使用寿命，这样做是适宜的。上述单向离合机构和该单向离合器支座 的两个支承轴承最好都是滚针轴承，当然也可以采用任何其他轴承，不会降低单向 离合器支座的功能。

在本发明的一个经过进一步改进的装置中，上述单向离合器支座的单向离合机 构的内环是在合闸转轴的外圆周表面上形成的，上述单向离合机构的滚针的直径小 于合闸转轴的外圆周表面与单向离合机构的外环的内圆周之间的距离，并且在外环 的内圆周上以下述方式均匀地布置了许多锯齿形表面：这些锯齿形表面离开外环内 圆周的最大距离始终处在锯齿形表面对着转动方向的一侧。为了保证单向离合机构 工作的可靠性，设置在单向离合机构外环的内圆周上的锯齿形表面都有一个小的斜 度。

根据本发明的进一步的特征，上述单向离合器支座的单向离合机构的靠在具有 小的斜度的锯齿形表面上的滚针，在合闸弹簧张紧的过程中受到弹簧主体这样的力 量，即，这些滚针被压紧在单向离合机构的外环的锯齿形表面上，也就是说，向着 卡紧的方向压紧，这样就保证了合闸转轴，以及安装在合闸转轴上的偏心块，在多 级齿轮传动装置的工作过程中，可以借助于一台电动机或者一根手动的张紧轴，由 装在合闸转轴上的最后一个齿轮直接驱动。所以，连接在偏心块上的合闸弹簧就被 张紧，为下一次合闸过程做好准备。毫不延迟地驱动合闸转轴和偏心块这一事实不 仅意味着张紧合闸弹簧所化的张紧时间比较短，并且因此使得齿轮传动装置在载荷 下启动，即，不再有空转，从而也减少了齿轮传动装置的磨损。

通常，采用支承在单向离合器支座的单向离合机构的外环上的弹簧片作为弹簧 主体，压住单向离合器支座的单向离合机构上的滚针。当然，本发明还包括与弹簧 片不同的，可压住单向离合机构上的滚针的任何其他各种弹簧。

这样，本发明提供了一种用于张紧电路断路器，特别是真空断路器中驱动装置 的合闸弹簧的装置，在该装置中，齿轮传动装置中的最后一个齿轮通过一个单向离 合器支座与合闸转轴连接。因此，张紧合闸弹簧的时间就比较短，此外，这样做的 结果还使得齿轮传动装置在载荷下启动，所以齿轮的磨损减少了。

在合闸过程中，考虑到最后一个齿轮是通过单向离合器支座安装在合闸转轴上 的，或者换一种说法，这个齿轮的齿与齿轮传动装置的最后第二个齿轮的齿啮合， 所以最后一个齿轮并不旋转。

上述装置的一种优选的改进形式是把一个单级齿轮传动装置与上述最后一个齿 轮连接，该单级齿轮传动装置安装在合闸转轴上的单向离合器支座的上方，并且它 的直径最大的齿轮与安装在手动张紧轴上具有较小直径的齿轮啮合。并且，在手动 张紧轴上还安装了另一个单向离合器支座，该支座上支承着一个套筒，套筒上有一 个凸缘，在凸缘的外圆周上安装了一个复位弹簧，复位弹簧的一端固定在一个装在 带凸缘的套筒上的挡块构件上，其另一端固定在两个挡块构件中的一个上，这两个 挡块构件安装在电路断路器的后壁上。

当上述复位弹簧(最好是螺旋弹簧)安装在带有凸缘的套筒的筒身上时，上述 两个固定在断路器驱动装置的后壁上的挡块构件互相错开180°。这两个挡块构件 如果布置成互相错开另一个角度，例如大于30°，也能够达到同样的效果。上述 手动张紧轴最好安装在电路断路器驱动装置的后壁上，也可以安装在前壁上。

一旦当断路器，特别是真空断路器合闸之后，为了避免偏心块被合闸弹簧向合 闸转轴的下止点的方向反转回来，至少在合闸弹簧开始张紧的时候要限制偏心块， 因而也就是合闸转轴处在这样一个位置上，该位置是在偏心块向上方转动时合闸转 轴转过下止点之后的位置，尤其是为了防止连接在合闸转轴上的掣子在准备真空断 路器的下一次合闸过程中已经停止之后的卡住，不但要限制偏心块在断路器合闸之 后的反弹角度，也要限制上述连接在合闸转轴上的掣子在停止于合闸掣子上之后的 反弹角度。

这个问题是这样解决的，在连接在带有凸缘的套筒上的挡块构件已经停止在另 一个挡块构件上之后(该挡块构件处在套筒的的转动方向之前，并且是安装在电路 断路器的后壁上)，这两个挡块构件就和单向离合器支座和带有凸缘的套筒一起， 为上述单级齿轮传动装置，也就是为上述合闸转轴形成了一个不复位的挡块。此 时，当上述连接在套筒上的挡块停止在上述处在套筒的转动方向的前方并且安装在 断路器的驱动装置的后壁上的挡块构件上时，上述复位弹簧就处于受力状态。

设置由不复位挡块限定的反弹角度，不但防止了合闸转轴和装在上面的构件在 合闸过程之后的反向运动的可能性，而且还保证了在掣子碰在合闸掣子上停住之 后，连接在合闸转轴上的掣子能够向后转动一个小角度。由此而造成的停住力的消 失，不但消除了上述合闸掣子卡住的任何可能性，而且还保证了，当合闸弹簧用电 动机或者用曲柄把手通过手动张紧轴张紧合闸弹簧时，不会产生任何故障。

在上述结构中，这样做是有利的，即，在为断路器的下一次合闸过程做准备时， 通过一个张紧电动机或者手动张紧轴来驱动一个单级齿轮传动装置，上述单向离合 器支座松开了带有凸缘的套筒，所以，由于复位弹簧的松开，上述套筒能够向相反 的方向转动，直到上述与套筒相连的挡块构件被挡在安装在断路器驱动装置的后壁 上的第二个挡块构件上为止。

为了使合闸弹簧的张紧能够用一个很小的电动机扭矩来实现，而且使最后一个 齿轮的转速，也就是合闸转轴的转速很低，上述单级齿轮传动装置的减速比是很大 的。

在这种情况下，采用减速比很大的单级齿轮传动装置是适宜的，这种齿轮传动 装置由下列构件组成：一个能通过滚珠轴承安装在电动机主轴上并保持在该主轴的 外圆周上的椭圆形套筒；一个带外齿的弹性环，并且其椭圆的长轴线上的齿与安装 成与电动机主轴同心的，由两个互相重叠的圆环组成的内齿轮装置啮合，其中的一 个圆环安装在电动机的壳体上，而第二个圆环上固定了一个复式齿轮，该复式齿轮 中直径最小的齿轮与安装在合闸转轴上的最后一个齿轮啮合，上述带外齿的弹性环 的齿数比带有内齿轮装置的，并且互相重叠的两个圆环中的一个的齿数少，而另一 个带内齿轮装置的圆环则具有和带外齿的弹性环同样的齿数。

下面参照附图详细描述本发明的实施例。附图中：

图1表示在断开位置时，带有安装在上面的齿轮传动装置的最后一个齿轮的合 闸转轴；

图2表示在合闸位置时，带有安装在上面的图1中的齿轮传动装置的最后一个 齿轮的合闸转轴；

图3表示单向离合器支座的单向离合机构的示意图，上述最后一个齿轮就是通 过它安装在合闸转轴上的；

图4表示图3中的单向离合机构与布置在其两端的支承轴承连接在一起的另一 个正视示意图；

图5表示图1中的合闸转轴处于断开位置，该合闸转轴的操作与单级齿轮传动 装置和手动张紧轴联系在一起；

图6表示图5中的合闸转轴处于合闸位置；

图7表示图6中的合闸转轴的平面图。

如图1所示，在电路断路器，特别是真空断路器的驱动装置的合闸转轴5上， 除了多级齿轮传动装置的最后一个齿轮1(图中未表示得很详细)之外，还装有一 个偏心块2、一个凸轮块3以及一个通过它来启动合闸过程的掣子4。上述偏心块 2、凸轮块3和掣子4是牢固地安装在合闸转轴5上的，而多级齿轮传动装置的最 后一个齿轮1是通过单向离合器支座6(在图3和图4中详细描述)安装在合闸转 轴5上的。连接在偏心块2上，设计成张紧弹簧的合闸弹簧7在图1的断开位置时 是张紧的，即，驱动装置已经准备好启动真空断路器的合闸过程。合闸过程的启动 是借助于另一个松开上述掣子4而实现的，这另一个掣子是上述驱动装置的一部 分，图中也没有详细表示。如果合闸过程由于松开掣子4而启动了，那么，不仅是 掣子4，还有偏心块2、合闸转轴5，以及在工作上与一根未在图中详细表示的合 闸杠杆连接的凸轮块3，就都由合闸弹簧7驱动，向箭头8的方向转动180°。与 此同时，由于动能的关系，上述偏心块2通过合闸转轴5的下止点9，最后，一直 到合闸转轴5、偏心块2和掣子4处在图2所示的合闸弹簧7放松的位置为止。

如果现在为启动下一个合闸过程作准备要张紧合闸弹簧7，就是说，要把合闸 转轴5、与合闸弹簧7一起的偏心块2、凸轮块3和凸轮4从图2中所示的位置移 动到图1中所示的合闸弹簧7张紧的位置，那么，就要用多级齿轮传动装置的最后 一个齿轮1，在多级齿轮传动装置工作的一开始，通过单向离合机构6，直接驱动 上述合闸转轴5，也就是偏心块2，直到偏心块2处在与图1相应的使合闸弹簧7 张紧的位置，即，为启动下一个合闸过程做好准备。由于合闸转轴5和偏心块2 是直接由多级齿轮传动装置驱动的，所以合闸弹簧7的张紧时间缩短了。而且，因 为多级齿轮传动装置是在载荷的状态下启动的，没有空转，所以磨损大大减少了。 如果采用单级齿轮传动装置，也具有同样的优点。

如图4所示，上述用于将图1和2中的多级齿轮传动装置的最后一个齿轮1安 装在合闸转轴5上的单向离合器支座6，是由实际上的单向离合机构10和两个固 定在单向离合机构10的两端的支承轴承11组成的。单向离合机构10和两个支承 轴承11都是滚针轴承。把图4和图3结合在一起可以看出，单向离合器支座6的 单向离合机构10的内环是由合闸转轴5的外圆周表面形成的，而滚针14则布置在 该圆周表面和单向离合机构10的外环13的内圆周表面之间的中间空间12中。所 有滚针14的直径均小于合闸转轴5的外圆周表面与单向离合机构10的外环13的 内圆周支承件之间的距离。这些滚针14在工作上与锯齿形表面15相接，该表面 15有一个均匀分布在单向离合机构10的外环13的内表面上的小的斜度，更确切 地说，滚针离开外环13的内圆周表面的最大距离始终是在锯齿形表面15与转动方 向(图1和2中箭头8的方向)相对的这一侧。此时，单向离合器支座6的单向离 合机构10的滚针14受到设计成弹簧片的弹簧主体16的压力，所以滚针14就被压 在单向离合机构10的外环13的锯齿形表面15上，即，压向夹紧的方向。这就为 合闸转轴5，因而还有偏心块2，在多级齿轮传动装置开始动作时直接由最后一个 齿轮1来驱动提供了先决条件，也就是说，在合闸弹簧的张紧过程之前，为了张紧 合闸弹簧7，最后一个齿轮1的转动在转过大约180°之后就完成了。如图5、6 和7所示的装置是利用单级齿轮传动装置17来启动的。除了该齿轮传动装置的最 后一个齿轮18之外，偏心块2、凸轮块3和掣子4也是安装在断路器驱动装置的 合闸转轴5上，合闸过程是在掣子4被一个合闸掣子19松开之后而启动的。此时， 偏心块2、凸轮块3和掣子4都牢固地安装在合闸转轴5上，而单级齿轮传动装置 17的最后一个齿轮18则是通过单向离合器支座6安装在合闸转轴5上的。

从图5中可见，连接在偏心块2上，设计成拉簧的合闸弹簧7在断开位置时是 张紧的，所以驱动装置已经为真空断路器的一个合闸过程的启动作好了准备；而图 6则表示合闸弹簧松弛的情形，此时，合闸弹簧7、偏心块2和合闸转轴5都处在 转过合闸转轴5的下止点9以后，在偏心块2向顶部方向转动的位置上。

如果从合闸弹簧7处于图6中的位置开始，为了启动又一个合闸过程而要张紧 上述合闸弹簧7时，就必须使合闸转轴5、偏心块2和合闸弹簧7、以及凸轮块3 和掣子4从图6中的位置转动到图5中所示的位置。为此，要用一个用作张紧电机 的电动机20，在向它通入一个控制电压之后，通过单级齿轮传动装置17的最后一 个齿轮18，或者用一根手动的张紧轴21(图7)，直接驱动合闸转轴5和偏心块 2。这一驱动过程一直进行到偏心块2到达图5中所示的位置，在该位置上，上述 合闸弹簧7被张紧，即，为开始下一个合闸过程做好准备。

但是，现在为了保证上述掣子4碰在合闸掣子19上之后，与合闸转轴5相连接 的上述掣子4能够向回转动一个小角度，如图7所示，还设置了一个不复位挡块 22，借助于这个挡块，就能够使掣子4向后转动一个有限的反弹角度。然而，这 就意味着这一挡住的力量能够消除，并且从而排除任何锁定合闸掣子的可能性。此 外，上述不复位挡块22同时还具有这样的效果，即，在合闸过程之后，防止了合 闸转轴5和它的其他构件，即合闸弹簧7的任何反向运动的可能性，或者至少是限 制了反向运动。

如图7所示，单级齿轮传动装置17的直径最大的齿轮23和安装在手动张紧轴 21上直径较小的齿轮24啮合。此外，一个单向离合器支座25安装在手动张紧轴 21上，并且支承着一个套筒27，该套筒上具有一个凸缘26，在套筒的外圆周上 安装了一个复位弹簧28。上述复位弹簧28的一端29固定在一个安装在套筒27上 的挡块构件30上，而复位弹簧28的套在套筒27的筒身32上的第二端31则与两 个挡块构件33、35中的一个挡块构件33连接，上述两个挡块构件安装在电路断 路器的驱动装置的后壁34上，并且互相错开180度。在这一结构中，上述手动张 紧轴21不但安装在断路器驱动装置的后壁34上，而且也安装在前壁36上。

上述基本上是在套筒27上形成的不复位挡块22，以及安装在单向离合器支座 25上的复位弹簧28、挡块构件30、33、35，不但限制真空断路器合闸后偏心 块2的反弹角度，而且也限制与合闸转轴5连接的掣子4被合闸掣子19挡住时的 反弹角度。这是因为，在连接在套筒27上的挡块构件30被挡在沿着套筒27的转 动方向位置最近的挡块构件33上之后，这两个挡块构件30、33就和单向离合器 支座25以及套筒27一起，成为一个对于单级齿轮传动装置17，因而也就是对于 合闸转轴5来说是不复位的挡块22。如果上述两个挡块构件30、33互相接触， 那么上述复位弹簧28就处于受力状态。

相反，在真空断路器处于为下一个合闸过程作准备的状态的阶段中，准确地说， 由于通过作为张紧电机的电动机20而使单级齿轮传动装置17运转，或者使使手动 张紧轴21运转时，上述单向离合器支座25便松开带有凸缘26的套筒27，于是套 筒27便因复位弹簧28的松开而向相反的方向转动。直到连接在套筒27上的挡块 构件30停在安装在断路器驱动装置的后壁34上的第二挡块构件35上时，套筒27 才停止转动。

上述单级齿轮传动装置17使用的是也称为调谐齿轮传动装置的具有大减速比 的齿轮传动装置。此时，该传动装置的互相重叠在一起的的两个圆环37、38中的 一个圆环37安装在电动机20的外壳39上，而第二圆环38上则装有复式齿轮40， 其上的具有最小直径的齿轮41与安装在合闸转轴5上的最后一个齿轮18啮合。由 于采用了单级齿轮传动装置17，以及它与断路器特别是真空断路器的驱动装置工 作状态的匹配，再结合手动张紧轴21和不复位挡块22，其结果是，按照本发明的 装置同时还能够减小齿轮传动装置所占据的空间，从而能降低成本。