ПРУЖИННЫЙ ПРИВОД ВЫСОКОВОЛЬТНОГО КОММУТАЦИОННОГО АППАРАТА Российский патент 2008 года по МПК H01H33/00 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к элементам конструкций высоковольтных коммутационных устройств, а именно к пружинным приводам, предназначенным для управления высоковольтными выключателями.

Известен пружинный привод для высоковольтного коммутационного аппарата (патент РФ №2291512), содержащий силовой механизм, механизм завода пружины, включающий многоплечевой рычаг с демпфирующим элементом, упором и роликом, взаимодействующим с установленным на валу кулаком, кинематически связанным с контактным устройством управления. При этом силовой механизм снабжен парой оппозитных соосно установленных направляющих с прорезями, расположенным в них штоком с роликами на концах, с подвижным и неподвижным элементами, между которыми закреплена пружина, а в теле одной из направляющих силового механизма выполнено гнездо подшипника выходного вала, кинематически связанного со штоком.

Недостатком известной конструкции привода является его низкий рабочий ресурс, обусловленный недостаточной надежностью конструкции вследствие наличия значительного количества конструктивных элементов, взаимодействующих между собой с ударными нагрузками.

Задача, решаемая предлагаемым изобретением - повышение рабочего ресурса пружинного привода высоковольтного коммутационного аппарата за счет повышения надежности его конструкции.

Надежность заявляемого пружинного привода повышена за счет того, что обеспечена мягкая кинематика подвижных взаимодействующих между собой элементов конструкции; максимальное снижение ударных нагрузок в момент зацепления взаимодействующих элементов конструкции привода.

Поставленная задача решается тем, что в пружинном приводе высоковольтного коммутационного аппарата, содержащем силовой механизм с пружиной, механизм завода пружины и блок управления, согласно изобретению силовой механизм содержит коленвал, кинематически связанный с одной стороны с механизмом завода пружины, а с другой стороны - с валом включения, коленвал состоит как минимум из трех звеньев - двух крайних звеньев и среднего звена - колена, описывающего при вращении коленвала окружность, диаметр которой превышает диаметр двух крайних звеньев, пружина силового механизма с одной стороны связана со средним звеном коленвала, а с другой стороны - с неподвижными элементами корпуса привода, механизм завода пружины содержит мотор-редуктор с валом, муфту, включающую корпус с головкой, барабан и фиксатор, муфта с одной стороны установлена на валу мотор-редуктора, а с другой стороны - на первом крайнем звене коленвала, при этом вал мотор-редуктора и первое крайнее звено коленвала соосны друг другу, корпус муфты неподвижен и жестко связан с корпусом привода, головка муфты жестко связана с одной стороны с валом мотор-редуктора, с другой стороны - с барабаном, выполненным в виде кольца и установленным соосно валу мотор-редуктора, на первом крайнем звене коленвала установлен фиксатор, выполненный в форме кольца, на наружной цилиндрической поверхности фиксатора выполнена выемка, фиксатор установлен относительно барабана таким образом, что наружная цилиндрическая поверхность фиксатора расположена напротив внутренней цилиндрической поверхности барабана, на барабане на первой оси с возможностью вращения вокруг нее установлена защелка-собачка, на одном конце защелки собачки закреплена вторая ось, на которой с возможностью вращения вокруг второй оси установлен ролик, второй конец защелки-собачки - зацепляющий, защелка-собачка подпружинена относительно барабана и установлена с возможностью перемещения зацепляющего конца защелки по периметру наружной цилиндрической поверхности фиксатора, ролик установлен с возможностью перемещения по периметру внутренней цилиндрической поверхности корпуса муфты, на одном из участков которой выполнен выступ, размеры выступа и выемки фиксатора выбраны исходя из условия обеспечения выхода защелки-собачки из выемки фиксатора при наезде ролика на выступ и режимов включения/выключения выключателя, блок управления выполнен с возможностью попеременной фиксации коленвала или включающего вала.

В заявляемом приводе барабан может содержать вторую пару - защелка-собачка с роликом, установленные встречно первой паре защелка-собачка с роликом, при этом ролик второй защелки-собачки установлен на второй оси этой защелки с возможностью перемещения параллельно ролику первой защелки.

В заявляемом приводе на наружной цилиндрической поверхности по периметру барабана может быть выполнена прорезь, частично - сквозная, выходящая на внутреннюю цилиндрическую поверхность барабана, на оси, проходящей поперек прорези, установлена защелка-собачка с роликом, при этом защелка-собачка установлена в прорези барабана с возможностью выхода зацепляющего конца защелки-собачки через выемку на внутреннюю цилиндрическую поверхность барабана до контакта с наружной поверхностью фиксатора.

В заявляемом приводе на первом крайнем звене коленвала может быть жестко закреплено храповое колесо, на корпусе муфты закреплен храповик, предназначенный для взаимодействия с храповым колесом для предотвращения самопроизвольного вращения коленвала в направлении, обратном направлению вращения вала мотор-редуктора.

Привод предназначен для управления выключателями переменного тока высокого напряжения, а именно для включения выключателя, удержания его во включенном положении и освобождения при отключении.

Привод является двигательным аппаратом косвенного действия. Операция включения выключателя осуществляется за счет энергии предварительно растянутой включающей пружины привода. Отключение выключателя осуществляется за счет энергии, запасаемой его пружинами при включении. Управление выключателем с помощью заявляемого привода может осуществляться:

- вручную - кнопками управления, расположенными на корпусе привода;

- дистанционно - электромагнитами дистанционного управления;

- автоматически - отключающими элементами, установленными на корпусе привода.

Заявляемый привод представляет собой самостоятельное устройство, его соединение с выключателем осуществляется непосредственно через тягу выключателя, соединенную, в свою очередь, с подвижным контактом выключателя.

Пружинный привод высоковольтного коммутационного аппарата содержит силовой механизм, механизм завода включающей пружины и блок управления.

Силовой механизм содержит коленвал и включающую пружину (пружину растяжения), размещенные в корпусе привода.

Коленвал состоит из трех звеньев - двух крайних и среднего звена - колена. При вращении коленвала его среднее звено описывает окружность, диаметр которой больше диаметра двух крайних звеньев коленвала. Одно крайнее звено коленвала взаимосвязано с мотор-редуктором, другое крайнее звено взаимосвязано с включающим валом.

Включающая пружина является пружиной растяжения и предназначена для преодоления сопротивления выключателя при его включении и придания необходимой скорости выключателя при этом. Пружина одним концом жестко связана с коленом коленвала, а другим концом - с неподвижными элементами конструкции корпуса привода. Например, один конец пружины закреплен на первом штоке, жестко связанном с коленом коленвала. Второй конец пружины закреплен на втором штоке, жестко связанном с вертикальными стойками. Для этого, например, второй шток жестко связан с перекладиной, закрепленной между вертикальными стойками. При вращении коленвала пружина включения будет периодически растягиваться в соответствии с изменением положения колена коленвала. Растяжение пружины обеспечивается коленом коленвала, увлекающего за собой соединенный с ним конец пружины. При растяжении включающей пружины происходит ее завод.

Механизм завода пружины содержит мотор-редуктор и муфту. Часть конструктивных элементов муфты жестко связана с валом мотор-редуктора, другая часть конструктивных элементов муфты жестко связана с коленвалом. Муфта выполнена таким образом, что часть конструктивных элементов муфты, жестко связанных с валом мотор-редуктора, и часть конструктивных элементов, жестко связанных с коленвалом, периодически вступают в жесткое взаимодействие, обеспечивая при этом взаимосвязанное вращение вала мотор-редуктора и коленвала. После периода взаимосвязанного вращения вала мотор-редуктора и коленвала конструкция муфты обеспечивает разъединение (расцепление) взаимодействовавших между собой конструктивных элементов. Взаимодействующие между собой конструктивные элементы муфты (а также иные ее конструктивные элементы) имеют геометрические размеры и форму, обеспечивающие согласование режимов работы выключателя с периодами взаимосвязанного вращения вала мотор-редуктора и коленвала и с периодами их расцепленного состояния. Таким образом, мотор-редуктор связан с включающей пружиной через коленвал (поскольку пружина соединена с коленом коленвала) с возможностью периодического расцепления мотор-редуктора и включающей пружины. Мотор-редуктор предназначен для подготовки привода к включению, а именно для натяжения включающей пружины привода. При этом, когда включающая пружина привода натянута - муфта расцепляет ее с мотор-редуктором.

Целесообразно, чтобы вал мотор-редуктора и первое крайнее звено колевала были установлены соосно друг другу.

Взаимодействующими между собой конструктивными элементами муфты являются:

- жестко связанный с валом мотор-редуктора соосный ему барабан;

- установленный на коленвале соосно и жестко связанный с ним (первым крайним звеном коленвала) фиксатор.

Взаимное пространственное положение барабана и фиксатора обеспечивает возможность их взаимодействия. Для этого фиксатор размещен внутри барабана, при этом наружная цилиндрическая поверхность фиксатора расположена напротив внутренней поверхности барабана. Барабан снабжен подпружиненной защелкой-собачкой, а фиксатор - выемкой, при этом выемка выполнена на наружной поверхности фиксатора, обращенной к барабану. Защелка-собачка установлена на оси, закрепленной на барабане, с возможностью зацепления фиксатором в момент, когда выемка фиксатора располагается напротив зацепляющего конца защелки. Фиксатор установлен на коленвале (первом крайнем звене коленвала) жестко (чтобы обеспечивать совместное вращение вала мотор-редуктора и коленвала), при этом фиксатор не связан с корпусом муфты или с элементами конструкции корпуса муфты, являющимися неподвижными в процессе работы привода. Таким образом, коленвал, вращаясь, движется (вращается) относительно корпуса муфты, соответственно вместе с коленвалом вращаются относительно корпуса муфты и взаимодействующие между собой конструктивные элементы муфты (барабан и фиксатор).

На втором конце защелки (противоположном зацепляющему концу) на второй оси, жестко связанной с защелкой, рядом с ней установлен ролик, имеющий возможность вращения вокруг второй оси. Защелка и ролик имеют такое взаимное пространственное положение, при котором при вращении барабана они перемещаются по параллельным не пересекающимся траекториям, поэтому имеют возможность взаимодействовать при вращении с разными конструктивными элементами муфты.

Защелка-собачка с роликом подпружинены относительно барабана, при этом подпружинены оба конца защелки-собачки - на котором установлен ролик и зацепляющий конец. Ролик и защелка-собачка перемещаются совместно в разных плоскостях (т.к. ролик установлен на второй оси, жестко соединенной с одним из концов защелки-собачки, таким образом, что ролик и защелка-собачка расположены рядом друг с другом) по траекториям, параллельным друг другу. Поскольку ролик и защелка-собачка разнесены относительно друг друга в пространстве, появилась возможность обеспечения их совместного перемещения вдоль разных конструктивных элементов муфты: зацепляющий конец защелки-собачки перемещается по наружной цилиндрической поверхности фиксатора, а ролик - по внутренней цилиндрической поверхности корпуса муфты, являющегося неподвижным элементом муфты. При вращении вала мотор-редуктора сначала защелка-собачка, соединенная с барабаном, зацепляется за выемку фиксатора, чем обеспечивается совместное вращение вала мотор-редуктора и коленвала. Далее совершается совместное вращение вала мотор-редуктора и коленвала до тех пор, пока ролик не наедет на выступ, выполненный на внутренней цилиндрической поверхности корпуса муфты на траектории перемещения ролика. Для обеспечения плавного наезда ролика на выступ, а следовательно, для плавности работы привода, выступ мягко сопряжен с внутренней цилиндрической поверхностью корпуса муфты, т.е. наезд ролика осуществляется мягко без скачков. При наезде ролика на выступ конец защелки, на котором установлен ролик, поворачивается по направлению от выступа (т.е. к центральной оси муфты), соответственно противоположный, зацепляющий конец муфты повернется в противоположную сторону - от центральной оси муфты, в результате такого поворота зацепляющий конец защелки-собачки выйдет из выемки фиксатора, т.е. расцепится с фиксатором, соответственно расцепятся коленвал и вал мотор-редуктора. Взаимные геометрические размеры выступа и выемки фиксатора выбраны исходя из условия обеспечения выхода защелки-собачки из выемки фиксатора при наезде ролика на выступ и режимов включения/выключения выключателя. Вращение вала мотор-редуктора без коленвала будет происходить до тех пор, пока ролик не преодолеет выступ. Преодолев выступ, ролик под воздействием пружины, подпружинивающей защелку-собачку, вернется на первоначальную траекторию, соответственно на первоначальную траекторию вернется защелка-собачка. При дальнейшем вращении вала мотор-редуктора зацепляющий конец защелки-собачки войдет в выемку фиксатора, и начнется совместное вращение вала мотор-редуктора и коленвала.

Возможно на барабане установить вторую защелку-собачку. Она выполняет роль сдерживания включающей пружины, не дает ей разгоняться в момент фиксации коленвала блоком управления. Для этого вторая защелка установлена навстречу первой защелке таким образом, что ее зацепляющий конец обращен к зацепляющему концу первой защелки. Таким образом, при повороте барабана относительно фиксатора в одну сторону в зацепление с фиксатором будет входить первая защелка, при вращении барабана относительно фиксатора в противоположную сторону в зацепление с фиксатором будет входить кратковременно в окончательной стадии натяжения включающей пружины вторая защелка. На втором конце второй защелки-собачки установлен на оси, соединенной с защелкой-собачкой, второй ролик. Второй ролик установлен на конце второй защелки-собачки таким образом, что траектория его перемещения параллельна траектории перемещения ролика, связанного с первой защелкой-собачкой. При этом на траектории перемещения второго ролика на внутренней цилиндрической поверхности корпуса муфты выполнен второй выступ, при наезде на который второй ролик смещается со своей первоначальной траектории к центру муфты, при этом зацепляющий конец второй защелки-собачки поворачивается в противоположную сторону и выходит из зацепления с выемкой фиксатора. Второй выступ также мягко сопряжен с внутренней поверхностью корпуса муфты для обеспечения плавной, без рывков работы привода.

На первом звене коленвала установлено также храповое колесо с храповиком, предназначенные для исключения непредвиденного обратного вращения коленвала и для ручной заводки включающей пружины. Храповик предотвращает обратное движение включающей пружины при отсутствии питания мотор-редуктора, что предотвращает поломку механизма привода. Кроме того, храповик с храповым колесом - страхующий элемент, когда включающая пружина максимально натянута, предотвращается ее обратное сжатие.

Коленвал предназначен (как отмечалось выше) для обеспечения взаимодействия включающей пружины с мотор-редуктором и муфтой. Кроме того, на нем размещены кулачок и рычаг. Кулачок взаимодействует с роликом рычага включающего вала, обеспечивая включение выключателя. Другой рычаг включающего вала, взаимодействуя с валом блока управления, служит для удержания включающей пружины в растянутом состоянии. Взаимная геометрия расположения коленвала и включающего вала и установки указанных кулачка и рычага определяется исходя из момента, когда необходимо путем приложения усилия на вал включения, кинематически связанный с тягой выключателя, осуществить включение выключателя.

Блок управления заявляемого привода обеспечивает в соответствующие периоды времени фиксацию коленвала при растянутой пружине и фиксацию включающего вала при включенном положении выключателя, т.е. блок управления обеспечивает попеременно фиксацию коленвала или фиксацию включающего вала. Блок управления состоит из блока включения и блока отключения.

Блок включения служит для удержания включающей пружины во взведенном состоянии в результате взаимодействия с рычагом коленвала и включения выключателя за счет энергии взведенной включающей пружины при срабатывании электромагнита этого блока или при ручном нажатии на кнопку включения.

Блок отключения предназначен для удержания выключателя во включенном положении в результате взаимодействия с рычагом включающего вала и отключения выключателя за счет энергии отключающих и контактных пружин при срабатывании электромагнитов этого блока или при ручном нажатии на кнопку отключения.

Использование для взаимодействия силового механизма, механизма завода включающей пружины и блока управления коленвала вместо сложного рычага (или системы рычагов), как в известном решении; минимизация количества конструктивных элементов, взаимодействующих между собой с ударными нагрузками; возможность сведения имеющихся ударных нагрузок до минимального значения (путем подбора геометрии конструктивных элементов муфты) позволяет решить поставленную задачу, а именно: обеспечить повышение рабочего ресурса заявляемого привода за счет повышения надежности его работы. Ресурс заявляемого привода (на опытных установках) составляет 20 тыс. циклов включений/отключений, в то время как известные приводы обеспечивают рабочий ресурс в среднем на 5-10 тысяч циклов включений/отключений.

Т.к. силовой механизм и механизм завода включающей пружины связаны между собой посредством муфты, т.е. устройством, все элементы которого установлены соосно друг другу на соответствующих валах, можно достаточно легко обеспечить взаимную геометрию всех конструктивных элементов муфты таким образом, чтобы максимально снизить ударные нагрузки на конструктивные элементы в момент их зацепления между собой.

Поскольку поставленная задача решается в основном особенностями конструктивного выполнения узла взаимодействия мотор-редуктора и коленвала, особенностями силового узла, взаимодействие коленвала с включающим валом для целей достижения поставленной задачи в настоящей заявке не рассматривается.

Заявляемое изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 изображен заявляемый привод.

На фиг.2 изображена муфта.

На фиг.3 изображен вид А-А.

На фиг.4 изображен вид Б-Б.

На фиг.5 изображен барабан с роликами и защелками.

На фиг.6 изображен фиксатор.

Заявляемый привод содержит мотор-редуктор 1 с валом 2, муфту 3, коленвал 4, блок управления 5, содержащий блок включения и блок отключения. Муфта 3 содержит головку 7 и корпус 8. Головка 7 жестко связана с валом 2, а корпус 8 муфты жестко связан с корпусом 9 привода. Корпус 8 выполняет несущую функцию и предназначен для закрепления на нем элементов конструкции муфты, которые в процессе работы привода должны оставаться неподвижными или должны быть прикреплены к неподвижным элементам. С головкой 7 жестко связан барабан 10, установленный соосно валу 2. Коленвал 4 состоит из трех участков - двух крайних звеньев и среднего звена - колена. При вращении коленвала 4 его среднее звено описывает окружность, диаметр которой превосходит диаметр крайних звеньев коленвала 4. На первом крайнем звене 11 коленвала 4 соосно ему установлен фиксатор 12, имеющий цилиндрическую наружную поверхность, жестко связанный с коленвалом 4. Звено 11 коленвала 4 соосно валу 2, таким образом, оси вращения барабана 10 и фиксатора 12 совпадают друг с другом. На наружной поверхности фиксатора 12 выполнена выемка 13, выходящая на наружную торцевую поверхность фиксатора 12. Фиксатор 12 установлен относительно барабана 10 таким образом, что наружная цилиндрическая поверхность фиксатора 12 расположена напротив внутренней цилиндрической поверхности барабана 10. На барабане 10 закреплены две защелки-собачки 14 и 15, два ролика 16 и 17. Защелки 14 и 15 установлены на осях 18, 19 с возможностью вращения вокруг них. При этом оси 18, 19 жестко соединены с барабаном 10. Каждая защелка 14, 15 имеет два конца - один зацепляющий 20, а на другом конце на соответствующих осях 21, 22, жестко соединенных с защелками 14, 15, установлены с возможностью вращения вокруг осей 21, 22 ролики 16 и 17. Ролики 16, 17 установлены рядом с соответствующей защелкой - 14, 15. Поскольку ролики 16, 17 связаны с соответствующей защелкой 14, 15, перемещение ролика 16, 17 на определенное расстояние вызывает такое же перемещение защелки 14, 15. Размещение роликов 16, 17 на соответствующих осях 21, 22, рядом с соответствующей защелкой, обусловливает возможность перемещения роликов и соответствующих защелок по разным траекториям, параллельным друг другу. Каждая защелка 14, 15 подпружинена относительно барабана 10 таким образом, что подпружиненными относительно барабана 10 являются оба конца защелок 14, 15. Для обеспечения необходимой установки защелок 14, 15 и роликов 16, 17 барабан 10 может быть выполнен, например, следующим образом. На наружной цилиндрической поверхности барабана 10 по его периметру выполнены прорези для каждой защелки, с одной стороны - сквозные, выходящие на внутреннюю цилиндрическую поверхность барабана 10 для обеспечения вхождения зацепляющего конца 20 каждой защелки 14, 15, которые установлены на осях 18, 19, проходящих через соответствующую прорезь. Зацепляющие концы защелок 14, 15, проходя через сквозной участок, соответствующей прорези барабана 10, выходят на наружную цилиндрическую поверхность фиксатора 12 и далее в соответствующие периоды времени - на выемку 13 фиксатора 12, толкая его (фиксатор) при вращении вала 2 мотор-редуктора. Каждая из защелок 14, 15 зацепляющим концом 20 взаимодействует с выемкой 13 фиксатора 12 (т.к. обеспечен доступ зацепляющих концов 20 защелок 14, 15 через сквозной участок соответствующей прорези на барабане 10). Каждая защелка 14, 15 подпружинена относительно барабана 10, а следовательно, и относительно фиксатора 12, пружинами 23, обеспечивающими прижатие зацепляющих концов 20 защелок 14, 15 к выемке 13 фиксатора 12, а с другой стороны - обеспечивающих прижатие роликов 16, 17 к внутренней цилиндрической поверхности корпуса 8 муфты 3. На звене 11 коленвала внутри корпуса 8 жестко закреплено храповое колесо 24, а на корпусе 8 с возможностью взаимодействия с храповым колесом 24 закреплен храповик 25, предназначенные для предотвращения обратного вращения коленвала 4, а следовательно, для предотвращения обратного хода включающей пружины 26. Включающая пружина 26 одним концом связана со средним звеном (коленом) 27 коленвала 4, для этого один конец пружины 26 закреплен на штоке 28, жестко связанном с коленом 27. Другой конец включающей пружины 26 связан с корпусом 9 привода или с элементами конструкции корпуса 9, жестко связанными с корпусом 9. Такое соединение пружины 26 и колена 27 обеспечивает растяжение пружины 26 при изменении коленом 27 своего положения при вращении коленвала 4. Второе крайнее звено 29 коленвала 4 кинематически связано посредством системы рычагов с включающим валом 30, обеспечивающим взаимодействие с тягой выключателя. На внутренней цилиндрической поверхности корпуса 8 муфты 3 на траектории перемещения ролика 16 выполнен выступ 31. Выступ 31 предназначен для обеспечения смещения ролика 16 по направлению к центру муфты (т.е. по направлению к центральной продольной оси муфты), соответственно в этом же направлении смещается конец защелки 14, на котором установлен ролик 16, при этом противоположный зацепляющий конец 20 защелки 14 перемещается в противоположном направлении (т.к. защелка 14 начинает поворачиваться вокруг оси 18), выходя из зацепления с выемкой 13 фиксатора 12. Для обеспечения аналогичного перемещения зацепляющего конца 20 защелки 15 (из зацепления с выемкой 13) на траектории перемещения ролика 17 на внутренней цилиндрической поверхности корпуса 8 муфты 3 выполнен выступ 32. Геометрические размеры (длина и ширина) выступов 31 и 32, выемки 13 фиксатора 12, роликов 16, 17 и защелок 14, 15 выбраны исходя из условия обеспечения выхода зацепляющих концов 20 защелок 14, 15 из выемки 13 при перемещении защелок 14, 15 с роликами 16, 17 в соответствии с режимами включения/выключения выключателя. Выступы 31 и 32 мягко сопряжены с внутренней цилиндрической поверхностью корпуса 8 муфты 3, т.е. нет резких границ перехода внутренней поверхности корпуса 8 в выступ 31 или 32. Ролики 16 и 17 мягко наезжают на соответствующие выступы и мягко съезжают с них, обеспечивая мягкое без рывков расцепление вала 2 с коленвалом 4. Геометрия коленвала 4, в частности высота среднего звена 27 (диаметр окружности, которую описывает среднее звено 27 коленвала при вращении), выбирается исходя из параметров пружины 26 включения с учетом того, на какое расстояние необходимо растянуть пружину, чтобы обеспечить необходимую скорость включения выключателя. Первая пара защелка 14 и ролик 16 предназначены для того, чтобы обеспечивать зацепление/расцепление вала 2 мотор-редуктора 1 и коленвала 4 в соответствии с режимом работы выключателя; вторая пара - защелка 15, ролик 17 предназначены для противодействия фиксатору 12 для сдерживания (притормаживания) пружины 26, чтобы пружина 26, не разгоняясь, обеспечивала плавный ход и плавную работу привода.

Заявляемый привод работает следующим образом.

При подаче напряжения на мотор-редуктор 1 вал 2 приходит во вращение, приводя во вращение жестко связанные с ним головку 7 муфты 3 и барабан 10. Вал 2 осуществляет независимое от коленвала 4 вращение до тех пор, пока защелка 14 не докатится до выемки 13 фиксатора 12. По достижении защелкой 14 выемки 13 подпружиненная защелка 14 под воздействием пружины 23 вступит в зацепление с выемкой 13. Поскольку фиксатор 12 жестко закреплен на коленвале 4 (на первом крайнем звене 11 коленвала 4), продолжающее вращение вала 2 вызовет, через вступившие во взаимодействие барабан 10 и фиксатор 12, соответствующее вращение коленвала 4. При вращении коленвала 4 его среднее звено - колено 27 начинает поворачиваться, растягивая при этом связанную с ним пружину 26. При растяжении пружины 26 происходит ее завод, привод готов для включения высоковольтного аппарата (выключателя). В момент, когда пружина 26 будет взведена для включения выключателя, мотор-редуктор 1 и коленвал 4 расцепятся, т.е. ролик 16 наедет на выступ 31, и защелка 14, повернувшись на оси 18, выйдет из выемки 13. Когда пружина 26 взведена, выключатель готов к включению, которое осуществляется путем воздействия на соответствующие контакты блока включения. Коленвал 4 зафиксирован блоком включения. Для исключения самопроизвольного вращения коленвала 4 в обратную сторону из недовзведенного состояния включающей пружины 26 по каким-то причинам (например, в случае, когда прекратилось питание мотор-редуктора 1), предусмотрено наличие храпового колеса 24 и храповика 25, не препятствующие вращению коленвала 4 при совместном вращении его с валом 2, но исключающие вращение коленвала 4 в обратную сторону. Конструкция храпового колеса 24 и храповика 25 - традиционные: храповое колесо выполнено с наклонными в необходимом направлении зубцами, а храповик 25 представляет собой защелку-собачку, взаимодействующую с зубцами храпового колеса 24, при обратном вращении храпового колеса 24 (при обратном вращении коленвала 4) храповик 25 вступает во взаимодействие с зубцами храпового колеса 24 и не дает ему вращаться в обратную сторону. Независимое от коленвала 4 вращение вала 2 будет происходить до тех пор, пока защелка-собачка 14 опять не дойдет до выемки 13 фиксатора 12 и т.д. Коленвал 4 с другой стороны кинематически связан с включающим валом 30, кинематически связанным, в свою очередь, с тягой выключателя. Путем подбора геометрических размеров конструктивных элементов привода совмещают момент завода пружины с операциями включения/отключения выключателя.

Заявляемое изобретение обусловливает мягкую кинематику пружинного привода для высоковольтных коммутационных аппаратов. Мягкая кинематика обеспечена за счет минимизации числа конструктивных элементов, взаимодействующих между собой с ударными нагрузками, а там, где такое взаимодействия имеет место быть (взаимодействие защелки-собачки с выемкой фиксатора), приняты меры по смягчению этих ударных нагрузок (вторая защелка-собачка). Все это позволяет значительно увеличить рабочий ресурс привода. Результаты испытаний показали, что рабочий ресурс заявляемого привода составляет 20000 операций включения/отключения, в то время как известные приводы имеют рабочий ресурс от 5000 до 10000 операций включение/отключение. Кроме того, заявляемый привод прост по конструкции, надежен и удобен в эксплуатации.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к элементам конструкций высоковольтных коммутационных устройств, а именно к пружинным приводам, предназначенным для управления высоковольтными выключателями. Техническим результатом является повышение рабочего ресурса пружинного привода высоковольтного коммутационного аппарата за счет повышения надежности его конструкции. В пружинном приводе высоковольтного коммутационного аппарата имеется силовой механизм с пружиной, механизм завода пружины и блок управления, коленвал, кинематически связанный с одной стороны с механизмом завода пружины, а с другой стороны - с валом включения, коленвал состоит как минимум из трех звеньев - двух крайних звеньев и среднего звена - колена, описывающего при вращении коленвала окружность, диаметр которой превышает диаметр двух крайних звеньев, пружина силового механизма с одной стороны связана со средним звеном коленвала, а с другой стороны - с неподвижными элементами корпуса привода, механизм завода пружины содержит мотор-редуктор с валом, муфту, включающую корпус с головкой, барабан и фиксатор, при этом вал мотор-редуктора и первое крайнее звено коленвала соосны друг другу, корпус муфты неподвижен и жестко связан с неподвижными элементами корпуса привода, головка муфты жестко связана с одной стороны с валом мотор-редуктора, с другой стороны - с барабаном. На первом крайнем звене коленвала установлен фиксатор. Фиксатор установлен относительно барабана таким образом, что наружная цилиндрическая поверхность фиксатора расположена напротив внутренней цилиндрической поверхности барабана, на барабане на первой оси с возможностью вращения вокруг нее установлена защелка-собачка. Защелка-собачка подпружинена относительно барабана и установлена с возможностью перемещения зацепляющего конца защелки по периметру наружной цилиндрической поверхности фиксатора, ролик установлен с возможностью перемещения по периметру внутренней цилиндрической поверхности корпуса муфты, на одном из участков которой выполнен выступ. Блок управления выполнен с возможностью попеременной фиксации коленвала или включающего вала. Защелка-собачка может быть установлена в прорези барабана. На первом крайнем звене коленвала жестко закреплено храповое колесо. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Пружинный привод высоковольтного коммутационного аппарата, содержащий силовой механизм с пружиной, механизм завода пружины и блок управления, отличающийся тем, что силовой механизм содержит коленвал, кинематически связанный с одной стороны с механизмом завода пружины, а с другой стороны - с валом включения, коленвал состоит как минимум из трех звеньев - двух крайних звеньев и среднего звена - колена, описывающего при вращении коленвала окружность, диаметр которой превышает диаметр двух крайних звеньев, пружина силового механизма с одной стороны связана со средним звеном коленвала, а с другой стороны - с неподвижными элементами корпуса привода, механизм завода пружины содержит мотор-редуктор с валом, муфту, включающую корпус с головкой, барабан и фиксатор, муфта с одной стороны установлена на валу мотор-редуктора, а с другой стороны - на первом крайнем звене коленвала, при этом вал мотор-редуктора и первое крайнее звено коленвала соосны друг другу, корпус муфты неподвижен и жестко связан с корпусом привода, головка муфты жестко связана с одной стороны с валом мотор-редуктора, с другой стороны - с барабаном, выполненным в виде кольца и установленным соосно валу мотор-редуктора, на первом крайнем звене коленвала установлен фиксатор, выполненный в форме кольца, на наружной цилиндрической поверхности фиксатора выполнена выемка, фиксатор установлен относительно барабана таким образом, что наружная цилиндрическая поверхность фиксатора расположена напротив внутренней цилиндрической поверхности барабана, на барабане на первой оси с возможностью вращения вокруг нее установлена защелка-собачка, на одном конце защелки-собачки закреплена вторая ось, на которой с возможностью вращения вокруг второй оси установлен ролик, второй конец защелки-собачки зацепляющий, защелка-собачка подпружинена относительно барабана и установлена с возможностью перемещения зацепляющего конца защелки по периметру наружной цилиндрической поверхности фиксатора, ролик установлен с возможностью перемещения по периметру внутренней цилиндрической поверхности корпуса муфты, на одном из участков которой выполнен выступ, размеры выступа и выемки фиксатора выбраны исходя из условия обеспечения выхода защелки-собачки из выемки фиксатора при наезде ролика на выступ и режимов включения/выключения выключателя, блок управления выполнен с возможностью попеременной фиксации коленвала или включающего вала.2. Привод по п.1, отличающийся тем, что барабан содержит вторую пару - защелка-собачка с роликом, установленные встречно первой паре защелка-собачка с роликом, при этом ролик второй защелки-собачки установлен на второй оси этой защелки с возможностью перемещения параллельно ролику первой защелки, при этом на внутренней цилиндрической поверхности барабана на траектории перемещения второго ролика выполнен второй выступ.3. Привод по п.1, отличающийся тем, что на наружной цилиндрической поверхности по периметру барабана выполнена прорезь, частично-сквозная, выходящая на внутреннюю цилиндрическую поверхность барабана, на оси, проходящей поперек прорези, установлена защелка-собачка, при этом защелка-собачка установлена в прорези барабана с возможностью выхода зацепляющего конца защелки-собачки через выемку на внутреннюю цилиндрическую поверхность барабана до контакта с наружной поверхностью фиксатора.4. Привод по п.1, отличающийся тем, что на первом крайнем звене коленвала жестко закреплено храповое колесо, на корпусе муфты закреплен храповик, предназначенный для взаимодействия с храповым колесом для предотвращения самопроизвольного вращения коленвала в направлении, обратном направлению вращения вала мотор-редуктора.