ПРИВОДНОЙ МЕХАНИЗМ ДЛЯ ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ СРЕДНЕГО НАПРЯЖЕНИЯ Российский патент 2014 года по МПК H01H3/30 

Настоящее изобретение относится к приводному механизму для выключателя среднего напряжения, в частности приводному механизму для линейного выключателя среднего напряжения, имеющему усовершенствованные признаки. Для целей настоящего применения термин среднее напряжение относится к применениям в пределах от 1 до 52 кВ.

Выключатели среднего напряжения, в частности линейные выключатели среднего напряжения, являются хорошо известными в области техники и, как правило, содержат приводной механизм, который функционально соединен с кинематической цепью выключателя и воздействует на него для размыкания и замыкания контактов выключателя. Для быстродействия, требующегося для выполнения операции размыкания/замыкания, механические средства, как правило, используются для приведения в действие кинематической цепи выключателя. В большинстве случаев приводные механизмы основаны на пружинах, которые нагружаются до выполнения операции размыкания/замыкания; когда пружина разжимается, приводной механизм передает энергию и движение, созданное пружиной, на кинематическую цепь выключателя, посредством чего выполняется операция размыкания/замыкания с требуемым быстродействием.

Хотя известные в настоящее время приводные механизмы несомненно подходят для управления операцией размыкания/замыкания выключателя среднего напряжения, они не являются полностью удовлетворяющими, исходя из эксплуатационного качества и/или стоимости изготовления.

Проблема, которая может иметь место во время работы выключателя среднего напряжения, возникает из-за увеличенных сил трения между ножами контактов вследствие ненормального состояния в энергоблоках. В таком случае энергия, требующаяся для размыкания контактов (т.е. для «отсоединения» ножей контактов друг от друга), больше, чем энергия, требующаяся при нормальном состоянии. Как следствие, зачастую требуется превышение размеров пружины для того, чтобы обеспечить надлежащее функционирование при всех состояниях, вместе с вытекающим увеличением стоимости изготовления.

Дополнительная проблема возникает из-за скоростных требований операции размыкания/замыкания выключателя, которые включают точное задание размеров пружины, а также ее тщательное опробование.

Также характеристики пружины могут изменяться во время срока службы, посредством чего также снижаются скоростные характеристики связанного выключателя до значений, которые больше не являются допустимыми.

Следовательно, цель настоящего изобретения состоит в обеспечении приводного механизма для выключателя среднего напряжения, в частности приводного механизма для линейного выключателя среднего напряжения, в котором вышеупомянутые недостатки исключены или, по меньшей мере, уменьшены.

Более конкретно, цель настоящего изобретения состоит в обеспечении приводного механизма для выключателя среднего напряжения, который обеспечивает возможность работы также в случае повышенных сил трения между ножами контактов.

В качестве дополнительной цели настоящее изобретение стремится к обеспечению приводного механизма для выключателя среднего напряжения, который не требует превышения размеров пружины.

Дополнительная цель настоящего изобретения состоит в обеспечении приводного механизма для выключателя среднего напряжения, который не требует чрезмерной точности задания размеров и предварительного опробования пружины.

Другая цель настоящего изобретения состоит в обеспечении приводного механизма для выключателя среднего напряжения, который обеспечивает возможность настройки характеристик пружины и ее приспосабливания для использования простым образом.

Еще другая цель настоящего изобретения состоит в обеспечении приводного механизма для выключателя среднего напряжения с уменьшенными производственными, монтажными и эксплуатационными затратами.

Таким образом, настоящее изобретение относится к приводному механизму для выключателя среднего напряжения, который отличается тем, что он содержит:

- базовую пластину и переднюю пластину, которые образуют внутреннее пространство, вмещающее рабочий вал и приводной вал, соосно установленные на первой продольной оси, при этом приводной вал является функционально соединяемым с кинематической цепью выключателя среднего напряжения для операции размыкания/замыкания выключателя, при этом рабочий вал имеет головку, соединяемую с рукояткой управления для ручного приведения в действие указанного вала;

- узел пружины, который содержит спиральную пружину, имеющую первый конец, функционально соединенный с указанным рабочим валом, и второй конец, функционально соединенный с приводным валом, при этом спиральная пружина нагружается посредством поворачивания рабочего вала и приводит в движение приводной вал при разжимании.

В приводном механизме для выключателя среднего напряжения в соответствии с изобретением рабочий вал предусмотрен с разжимающим средством, воздействующим на приводной вал посредством ручного поворачивания рабочего вала, а узел пружины предусмотрен с регулирующими средствами для регулирования предварительной нагрузки спиральной пружины.

Благодаря наличию разжимающего средства приводной механизм для выключателя среднего напряжения в соответствии с изобретением обеспечивает возможность функционирования также в случае повышенных сил трения между ножами контактов, как лучше объяснено в дальнейшем. Таким образом, больше не требуется превышение размеров пружины относительно скоростных характеристик выключателя.

Также наличие регулирующих средств обеспечивает возможность точной настройки характеристик пружины, когда она установлена в приводной механизм, без необходимости чрезмерно точного задания размеров и ее предварительного опробования.

Выключатель среднего напряжения, содержащий приводной механизм, как описано выше, также является частью настоящего изобретения.

Дополнительные характеристики и преимущества изобретения будут понятными из описания предпочтительных, но неисключительных вариантов осуществления приводного механизма для выключателя среднего напряжения в соответствии с изобретением, неисключительные примеры которого предложены на прилагаемых чертежах, на которых:

фиг.1 представляет собой перспективный вид возможного варианта осуществления приводного механизма в соответствии с изобретением;

фиг.2 представляет собой вид спереди внутренней части приводного механизма в соответствии с изобретением, показывающий его некоторые базовые составные элементы;

фиг.3 представляет собой перспективный вид варианта осуществления рабочего вала, приводного вала и узла пружин, использующихся в приводном механизме в соответствии с изобретением;

фиг.4 представляет собой вид с разнесением деталей узла на фиг.3;

фиг.5 представляет собой вид спереди узла на фиг.3, показанного в первом рабочем положении;

фиг.6 представляет собой вид спереди узла на фиг.3, показанного во втором рабочем положении;

фиг.7 представляет собой частичный перспективный вид приводного механизма в соответствии с изобретением, показанного в рабочем состоянии на фиг.6;

фиг.8 представляет собой частичный перспективный вид приводного механизма в соответствии с изобретением, показанного в третьем рабочем положении.

Со ссылкой на прилагаемые фигуры, приводной механизм для выключателя среднего напряжения в соответствии с изобретением, в целом обозначенный ссылочной позицией 1, обычно содержит базовую пластину 10 и переднюю пластину 11, которые задают внутреннее пространство. Дополнительные пластины, например пластины 12 и 13, также могут иметь место между передней 11 и базовой 10 пластиной. Приводной механизм также содержит некоторое количество составных элементов для его присоединения к выключателю среднего напряжения, которые могут быть традиционного типа и которые не будут подробно описаны.

Рабочий вал 2 и приводной вал 3 размещены в указанном внутреннем пространстве и соосно установлены вдоль первой продольной оси, при этом приводной вал 3 является функционально соединяемым с кинематической цепью выключателя среднего напряжения посредством традиционной соединительной системы для выполнения операции размыкания/замыкания выключателя. Рабочий вал 2 имеет головку 20, соединяемую с рукояткой управления для ручного приведения в действие рабочего вала через отверстие, расположенное на передней пластине 11 приводного механизма 1.

Приводной механизм 1 изобретения дополнительно содержит сборку 4 пружины, которая содержит спиральную пружину 41, также расположенную во внутреннем пространстве между базовой пластиной 10 и передней пластиной 11.

Спиральная пружина 41 имеет первый конец 411, который функционально соединен с указанным рабочим валом 2, и второй конец 412, функционально соединяемый с указанным приводным валом 3. Таким образом, спиральная пружина 41 может нагружаться посредством поворачивания указанного рабочего вала 2 и затем приводит в действие указанный приводной вал 3 при разжимании. Фактически, операция замыкания выполняется посредством поворачивания по часовой стрелке рабочего вала 2 с помощью рукоятки управления, оказывающей воздействие на головку 20 рабочего вала 2; во время указанного поворачивания спиральная пружина 41 нагружается до тех пор, пока не будет достигнута точка разжимания, в такой точке пружина разжимается, передавая движение и энергию на приводной вал 3, который, будучи соединенным с кинематической цепью выключателя, выполняет операцию замыкания указанного выключателя. Аналогично, операция размыкания выполняется посредством поворачивания против часовой стрелки рабочего вала 2; во время указанного поворачивания спиральная пружина 41 нагружается до тех пор, пока не будет достигнута точка разжимания, в такой точке пружина разжимается, передавая движение на приводной вал 3 в противоположном направлении относительно операции замыкания, посредством чего выполняя операцию размыкания выключателя.

Один из отличительных признаков приводного механизма 1 в соответствии с изобретением заключается в том, что рабочий вал 2 предусмотрен с разжимающим средством 21, воздействующим на указанный приводной вал 3 посредством ручного поворачивания указанного рабочего вала 2. Как лучше объяснено в дальнейшем, это обеспечивает возможность воздействия на приводной вал 3 и, следовательно, также на контактную сборку выключателя, прикладывая дополнительные усилия к усилию, оказываемому пружиной 41, посредством чего обеспечивая возможность отсоединения друг от друга ножей контактов выключателя, даже в случае повышенных сил трения между ножами контактов.

Дополнительно, в приводном механизме 1 в соответствии с изобретением сборка 4 пружины традиционно предусмотрена с регулирующими средствами 40 для регулирования предварительной нагрузки указанной спиральной пружины 41. Таким образом, скоростные характеристики пружины 41 могут изменяться или, по меньшей мере, точно настраиваться в соответствии с потребностями, посредством чего обеспечивая точную калибровку скоростных характеристик приводного механизма и/или компенсацию изменений вследствие, например, изнашивания самой пружины или других механических составных элементов приводного механизма и/или выключателя.

Со ссылкой на фиг.2-4, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления приводного механизма 1 изобретения, рабочий вал 2 содержит диск 22 по существу круглой формы, который установлен перпендикулярно относительно продольной оси рабочего вала 2 (т.е. перпендикулярно первой продольной оси). Первый пластинчатый элемент 23 выступает перпендикулярно от диска 22 в направлении головки 20 указанного рабочего вала 2 и является функционально соединяемым со вторым концом 412 указанной спиральной пружины.

Предпочтительно, приводной вал 3 содержит первый L-образный рычаг 30, имеющий плоское основание 31 с первым концом 311, который установлен с возможностью вращения вдоль указанной первой продольной оси; второй пластинчатый элемент 32, выступающий от второго конца 312 указанного плоского основания 31, перпендикулярно относительно плоского основания 31 и параллельно указанной первой продольной оси, в направлении головки 20 указанного рабочего вала 2, при этом указанный второй пластинчатый элемент 32 является функционально соединяемым со вторым концом 412 спиральной пружины 41.

Фактически, первый 23 и второй 32 пластинчатые элементы выступают, соответственно, от диска 22 и плоского основания 31 вдоль параллельных направлений. Также указанный второй пластинчатый элемент 32 расположен на расстоянии от указанной первой продольной оси, которое больше, чем расстояние указанного первого пластинчатого элемента 23 от указанной первой продольной оси; другими словами, длина плоского основания 31 больше, чем диаметр диска 22. Предпочтительно, как показано на фиг.3, длина второго пластинчатого элемента 32 больше, чем длина указанного первого пластинчатого элемента 23.

Подробно, сборка 4 пружины, предпочтительно, содержит второй рычаг 42, который имеет основание 43, соосно установленное на указанный рабочий вал 2 в соответствии с диском 22. Основание 43 предусмотрено с фиксирующим средством для первого конца 411 спиральной пружины 41; например, фиксирующее средство может представлять собой паз 430, в котором закрепляется первый конец 411 указанной спиральной пружины 41.

Дополнительно, второй рычаг 42 имеет удаленный концевой участок 44, на котором расположены указанные регулирующие средства 40. Предпочтительно, регулирующие средства 40 расположены таким образом, чтобы взаимодействовать с указанным первым пластинчатым элементом 23 указанного рабочего вала 2. Фактически, в соответствии с этим вариантом осуществления регулирующие средства 40 обеспечивают возможность поворачивания второго рычага 42 (на котором закреплен первый конец 411 спиральной пружины) относительно диска 22 рабочего вала 2, посредством чего изменяя предварительную нагрузку спиральной пружины 41 и, следовательно, также ее скоростные характеристики.

В качестве примера, указанные регулирующие средства 40 могут содержать отверстие 47, предпочтительно резьбовое отверстие, расположенное на удаленном концевом участке 44 указанного второго рычага 42, и винтовое средство 45, вставленное в указанное отверстие 47 и упирающееся в первый пластинчатый элемент 23 указанного рабочего вала 2. Таким образом, посредством поворачивания винта 45 второй рычаг 42 может быть повернут в большей или меньшей степени относительно рабочего вала 2, следовательно, изменяя предварительную нагрузку, приложенную к спиральной пружине 41.

В особенно предпочтительном варианте осуществления приводного механизма 1 в соответствии с изобретением указанное разжимающее средство 21 содержит выступ 210, который закреплен на диске 22 указанного рабочего вала 2. Указанный выступ 210 имеет край 211, который имеет возможность взаимодействовать со вторым пластинчатым элементом 32 указанного приводного вала 3.

Например, выступ 210 может быть частью круглого кольца, закрепленного на диске 22, имеющего край 211, радиально выступающий от указанного диска 22. Длина края 211 является такой, что он может задерживать второй пластинчатый элемент 32 приводного вала 3 посредством поворачивания рабочего вала 2 относительно приводного вала 3. Другими словами, край 211 выступа 210 может вводиться в контакт со вторым пластинчатым элементом 32 указанного приводного вала 3 посредством ручного поворачивания указанного рабочего вала 2.

Подробно работа будет объяснена со ссылкой на фиг.5-8.

На фиг.5 показаны положения рабочего вала 2 и приводного вала 3 в соответствии с положением, в котором контакты связанного выключателя замкнуты. В таком положении спиральная пружина 41 не нагружена (исключая предварительную нагрузку, приложенную регулирующими средствами 40).

Операция размыкания начинается с нагружения пружины 41, которое выполняется посредством воздействия на головку 20 рабочего вала 2 и его поворачивания против часовой стрелки до тех пор, пока не достигнет положения, показанного на фиг.6. Как только спиральная пружина 41 нагружена и находится в положении, показанном на фиг.6, она разжимается и защелкивается; таким образом, энергия передается на приводной вал 3 посредством второго конца 412 пружины 41, который воздействует на второй пластинчатый элемент 32 приводного вала 3. Если контакты выключателя свободны (т.е. силы трения находятся в расчетных пределах), приводной вал 3 поворачивается, посредством чего размыкая контакты выключателя. Однако, в случае повышенных сил трения между ножами контактов выключателя, энергия спиральной пружины может не быть достаточной для их отсоединения друг от друга и обеспечения операции размыкания.

В таком случае разжимающее средство 21 приводного механизма изобретения воздействует на приводной вал 3 и прикладывает дополнительные усилия к нему, таким образом обеспечивая возможность отсоединения контакта. Фактически, со ссылкой на фиг.7 и 8, в положении на фиг.7 (соответствующем положению на фиг.6) край 211 выступа 210 находится в контакте со вторым пластинчатым элементом 32, и, таким образом, усилие, приложенное к рабочему валу 2, может быть передано на приводной вал 3 и, следовательно, на контакты выключателя.

В этом положении поворачивание рабочего вала 2 не прекращено, а обеспечено его дополнительное перемещение (см. фиг.8). Таким образом, в случае повышенных сил трения между ножами контактов общее усилие, приложенное к рабочему валу 2, передается на приводной вал 3 и вместе с усилием, оказываемым спиральной пружиной 41 на приводной вал 3 (посредством второго конца 412 пружины 41, оказывающего воздействие на второй пластинчатый элемент 32), передается на контактную систему выключателя, связанного с приводным механизмом, посредством чего обеспечивая возможность отсоединения ножей контактов.

Таким образом, является возможным задать размеры спиральной пружины 41 в соответствии с минимальным усилием, требующимся для операции размыкания при нормальных состояниях. Как объяснено выше, в случае повышенных сил трения между ножами контактов выключателя дополнительные усилия, приложенные к приводному валу 3 разжимающим средством 21, будут обеспечивать возможность отсоединения ножей контактов и выполнения операции размыкания.

В особенно предпочтительном варианте осуществления приводного механизма 1 в соответствии с изобретением также имеет место второй рабочий вал 5. Второй рабочий вал 5, предпочтительно, установлен на второй продольной оси, параллельной указанной первой продольной оси, и, предпочтительно, может использоваться для выполнения операции заземления выключателя, воздействуя на вал, который является независимым от первого (главного) рабочего вала 2, который используется для операции размыкания и замыкания.

Как может быть замечено из вышеприведенного описания, приводной механизм 1 для выключателя среднего напряжения, в частности для линейного выключателя среднего напряжения, настоящего изобретения имеет несколько преимуществ относительно выключателей среднего напряжения, оснащенных традиционными приводными механизмами.

В частности, наличие разжимающего средства 21 позволяет уменьшить до минимума энергетические требования спиральной пружины 41 с вытекающим сохранением стоимости. Является еще более важным то, что наличие указанного разжимающего средства обеспечивает возможность отсоединения ножей контактов в случае чрезмерных сил трения между ними с вытекающим значительным повышением надежности выключателя, связанного с приводным механизмом, а также энергоблока, в котором он используется.

К тому же наличие регулирующих средств 40 не требует чрезмерно точного задания размеров и предварительного опробования спиральной пружины 41, так как скоростные характеристики пружины могут быть откалиброваны и точно настроены после сборки. Более того, регулирующие средства 40 обеспечивают возможность настройки скоростных характеристик спиральной пружины 41 в случае временного изменения характеристик самой пружины и/или связанных механических составных элементов.

Нелишне отметить, что вышеупомянутые функциональные средства (т.е. разжимающие средства и регулирующие средства) могут быть осуществлены относительно простым образом с уменьшенным количеством составных элементов относительно простой конструкции. Таким образом, приводной механизм изобретения также является эффективным с экономичной точки зрения.

В общем, конструкция приводного механизма изобретения является очень компактной и может быть приспособлена, только с незначительным изменением, к некоторому количеству разных применений среднего напряжения.

Приводной механизм для выключателя среднего напряжения изобретения также может содержать дополнительные составные элементы и функциональные средства, которые не были подробно описаны, так как они могут быть традиционного вида.

Таким образом сконструированный приводной механизм для выключателя среднего напряжения может подвергаться многочисленным изменениям и осуществляться в нескольких вариантах, которые подпадают под объем идеи изобретения. Более того, все составные части, описанные здесь, могут быть заменены другими технически эквивалентными элементами. Фактически, составные части и размеры устройства могут иметь любой характер в соответствии с необходимостью и современным уровнем техники.

Приводной механизм для выключателя содержит базовую (10) и переднюю (11) пластины, задающие внутреннее пространство, вмещающее рабочий (2) и приводной (3)валы, соосно установленные на продольной оси. Вал (3) функционально соединяется с кинематической цепью выключателя для операции размыкания/замыкания выключателя. Вал (2) имеет головку (20), соединяемую с рукояткой управления для ручного приведения в действие указанного вала. Узел (4) пружины содержит спиральную пружину (41), первый конец (411) которой функционально соединен с валом (2), а второй конец (412) функционально соединен с валом (3). Пружина (41) нагружается посредством поворачивания рабочего вала (2) и приводит в движение вал (3) при разжимании. Вал (2) предусмотрен с разжимающим средством (21), воздействующим на вал (3) посредством ручного поворачивания вала (2). Узел (4) пружины предусмотрен со средствами (40) для регулирования предварительной нагрузки пружины (41). Технический результат - обеспечение надлежащего функционирования выключателя при увеличении сил трения между ножами контактов, не требующее увеличения размеров пружины. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Приводной механизм (1) для выключателя среднего напряжения, отличающийся тем, что он содержит:
- базовую пластину (10) и переднюю пластину (11), задающие внутреннее пространство, вмещающее рабочий вал (2) и приводной вал (3), соосно установленные на первой продольной оси, при этом приводной вал (3) является функционально соединяемым с кинематической цепью выключателя среднего напряжения для операции размыкания/замыкания выключателя, при этом рабочий вал (2) имеет головку (20), соединяемую с рукояткой управления для ручного приведения в действие вала;
- узел (4) пружины, который содержит спиральную пружину (41), имеющую первый конец (411), функционально соединенный с рабочим валом (2), и второй конец (412), функционально соединенный с приводным валом (3), при этом спиральная пружина (41) нагружается посредством поворачивания рабочего вала (2) и приводит в движение приводной вал (3) при разжимании,
- при этом рабочий вал (2) предусмотрен с разжимающим средством (21), воздействующим на приводной вал (3) посредством ручного поворачивания рабочего вала (2);
- при этом узел (4) пружины предусмотрен с регулирующими средствами (40) для регулирования предварительной нагрузки спиральной пружины (41).

2. Приводной механизм (1) по п.1, отличающийся тем, что рабочий вал (2) содержит диск (22), по существу круглой формы, перпендикулярно относительно первой продольной оси и первый пластинчатый элемент (23), который выступает перпендикулярно от указанного диска (22) в направлении головки (20) рабочего вала (2), при этом первый пластинчатый элемент (23) является функционально соединяемым со вторым концом (412) спиральной пружины.

3. Приводной механизм (1) по п.2, отличающийся тем, что приводной вал (3) содержит первый L-образный рычаг (30), имеющий плоское основание (31) с первым концом (311), установленный с возможностью вращения вдоль продольной оси, и второй пластинчатый элемент (32), выступающий от второго конца (312) плоского основания (31), перпендикулярно относительно плоского основания (31) и параллельно указанной продольной оси, в направлении головки (20) рабочего вала (2), при этом второй пластинчатый элемент (32) расположен на расстоянии от первой продольной оси, которое больше, чем расстояние первого пластинчатого элемента (23) от первой продольной оси, и является функционально соединяемым со вторым концом (412) спиральной пружины (41).

4. Приводной механизм (1) по п.1, отличающийся тем, что узел (4) пружины содержит второй рычаг (42), имеющий основание (43), соосно установленное на рабочем валу (2), и удаленный концевой участок (44), при этом основание (43) имеет паз (430), в котором закреплен первый конец (411) спиральной пружины (41), при этом регулирующие средства (40) расположены на удаленном концевом участке (44) второго рычага (42).

5. Приводной механизм (1) по п.2 и п.4, отличающийся тем что регулирующие средства (40) взаимодействуют с первым пластинчатым элементом (23) рабочего вала (2).

6. Приводной механизм (1) по п.5, отличающийся тем, что регулирующее средство (40) содержит отверстие (47), расположенное на удаленном концевом участке (44) второго рычага (42), и винтовое средство (45), вставленное в отверстие (47) и упирающееся в первый пластинчатый элемент (23) рабочего вала (2).

7. Приводной механизм (1) по любому из пп.1-4 и 6, отличающийся тем, что разжимающее средство (21) содержит выступ (210), закрепленный на диске (22) рабочего вала (2).

8. Приводной механизм (1) по п.7, отличающийся тем, что выступ (210) имеет край (211), имеющий возможность взаимодействия со вторым пластинчатым элементом (32) приводного вала (3).

9. Приводной механизм (1) по п.5, отличающийся тем, что край (211) выступа (210) вводится в контакт со вторым пластинчатым элементом (32) приводного вала (3) посредством ручного поворачивания рабочего вала (2).

10. Приводной механизм (1) по любому из пп.1-4, 6, 8 и 9, отличающийся тем, что он содержит второй рабочий вал (5), установленный на второй продольной оси, параллельной первой продольной оси.

11. Выключатель среднего напряжения, отличающийся тем, что он содержит приводной механизм (1) по любому из пп.1-10.