專利名稱：用于高壓斷路器的操作機構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于高壓斷路器的操作機構，該操作機構在電動機和操作機構的觸發(fā)軸之間具有一自由輪型耦合裝置，所述耦合裝置包括沿著副軸同軸安裝的第一和第二摩擦件，所述副軸被旋轉地安裝，以便當作用在該裝置上的彈簧加載機構松馳時，所述副軸在預定方向上旋轉，所述第二摩擦件可以低于副軸旋轉速度的速度在所述預定方向上圍繞所述副軸空轉，所述第二摩擦件還可以在所述預定方向上由電動機驅動旋轉，并且強制為與第一摩擦件一起旋轉，以使所述彈簧加載機構準備再彈回(recock)。
在此操作機構中，觸發(fā)軸通過一封閉彈簧移動，并且它通過凸輪移動作為主軸的該軸。這樣，在打開彈簧拉伸的同時，斷路器閉合。
在工作時，在彈簧松弛之后，當被電動機驅動以及被彈簧加載機構驅動時，通過電動機和觸發(fā)軸在預定方向上旋轉，彈簧加載系統(tǒng)準備再彈回。自由輪型耦合裝置被設計成這樣，即彈簧加載機構的松弛并且由此旋轉觸發(fā)軸不會旋轉電動機，這將減緩觸發(fā)軸的速度，并且由此降低操作機構的效應。
背景技術：
在公知的操作機構中，耦合裝置一般配有傳統(tǒng)的自由輪，例如美國專利申請US 4,762,971中所描述的。在該專利申請中，兩個摩擦件是由兩個其間有球的同軸環(huán)形成的。更具體地說，第一摩擦件是一個以固定方式安裝在軸上的小直徑環(huán)，第二摩擦件是一個環(huán)繞第一環(huán)的較大直徑的環(huán)，其與傳統(tǒng)球軸承的總體結構相同。每一球都為橢圓形，并且由一彈簧保持在某一個角位置，以使其持續(xù)地與兩個摩擦件鄰接。根據(jù)由環(huán)形成的摩擦件的相對旋轉方向，球趨向于被支撐在兩環(huán)之間以將裝置耦合，或者是使得環(huán)滑動，以使裝置去耦。
使用這種結構，操作結構的日常維護對于其適當?shù)毓ぷ魇欠浅１匾摹Ｔ撗b置的適當工作在很大程度上取決于潤滑作用潤滑不夠能夠導致磨損和裝置粘合，其將延緩斷路器的閉合操作，但是過潤滑則會減小通過裝置傳送的轉矩，這將防礙電動機充分地拉伸閉合彈簧。此外，球以及其軌道所承受的高壓力使得使用具有高質量以及高精度制造的元件是非常重要的，但是這將導致費用的提高。那些元件對于過負荷，甚至是短時間的過負荷都是非常敏感的。
發(fā)明概述本發(fā)明的一個目的是，通過提供不需要對電動機和觸發(fā)軸之間進行維護的自由輪型耦合裝置而改進現(xiàn)有的操作機構。
為此目的，本發(fā)明提供一種如權利要求1所限定的用于高壓斷路器的操作機構。


以下將參照以非限制性的方式示出本發(fā)明一個實施例的附圖，對本發(fā)明進行詳細的描述。
圖1是本發(fā)明的自由輪型耦合裝置的一個實施例的截面圖；圖2是本發(fā)明的自由輪型耦合裝置的另一個實施例的截面圖。
具體實施例方式
在圖1所示的實施例中，自由輪型耦合裝置A包括軸1，它被安裝成通過兩個球軸承3和4在彈簧加載操作機構框架2上旋轉。軸1的一個端設置有一輪齒1′，該輪齒被限制為與一操作機構觸發(fā)軸(未示出)一起運動。第一和第二摩擦件5和6安裝在軸1上，以使其同軸地圍繞軸1，同時沿著所述軸彼此鄰接。第二摩擦件6被強制為與電動機(未示出)一起運動，用以靠通過耦合裝置A旋轉觸發(fā)軸而操作機構準備再翹起。更具體地說，第一摩擦件5擰緊在形成在軸1上的螺紋F上，并且第二摩擦件6安裝在第一摩擦件和軸上的軸向鄰接部之間，同時相對于軸可自由轉動。在圖中所示實施例中，兩個摩擦件5和6基本上在接觸表面5′和6′處彼此鄰接，在該實施例中，接觸表面5′和6′具有互補的圓錐形形狀。軸向鄰接部包括環(huán)繞軸1的球軸承鄰接部7且與設置在所述軸上的肩部8鄰接。球軸承鄰接部7用于減小第二摩擦件6與軸1之間的摩擦，以當裝置處于去耦狀態(tài)(或“空轉”狀態(tài))時，減小裝置的抵抗轉矩。從現(xiàn)有技術可知，此鄰接部包括兩個直徑基本相同、環(huán)繞軸1并且被球7b沿著該鄰接部分隔開的環(huán)7a，7c。例如，環(huán)7c可以壓配合在軸上，另一個環(huán)7a可以繞軸自由轉動，即使對其施加一個較大的軸向力。在圖示實施例中，所示的球軸承鄰接部7也可以是一個壓配合在軸上的、由具有較低摩擦系數(shù)的材料制成的環(huán)，以使得盡管鄰接部7在環(huán)上施加了軸向接觸壓力，第二摩擦件6仍能自由地繞軸旋轉。
在本發(fā)明中，將這兩個摩擦件5和6與軸1的聯(lián)接形成自由輪型耦合裝置根據(jù)其是被所述第二摩擦件旋轉以便耦合至軸，或是當所述第二摩擦件具有相對于軸的抵抗轉矩時與軸去耦，通過沿著軸被擰緊或是被松開，第一摩擦件沿著軸1運動通過一較短的行程。
從裝置的去耦狀態(tài)開始，當?shù)诙Σ良?在由圖中D所示的預定方向上旋轉時，它靠摩擦作用旋轉第一摩擦件5。這時第一摩擦件5沿著軸被擰緊，以便在處于和軸向鄰接部鄰接的第二摩擦件6上施加軸向壓力。從而第二摩擦件防止第一摩擦件5運動，由此增加接觸壓力以及兩個摩擦件之間的摩擦，這樣在某一時刻，所述摩擦件被強制一起旋轉。在這種情況下，第二摩擦件通過第一摩擦件使軸1旋轉，這對應于裝置處于耦合狀態(tài)。
當裝置處于耦合狀態(tài)時，第二摩擦件6通過被一驅動件(未示出)旋轉而在軸1上施加驅動轉矩，由此，軸在預定方向D上被第二摩擦件旋轉。從此狀態(tài)開始，如果第二摩擦件6停止施加驅動轉矩，并且施加抵抗軸旋轉的抵抗轉矩，則通過摩擦使所述第二摩擦件趨向于沿著軸松開第一摩擦件5。這使得第二摩擦件軸向地與第一摩擦件分開一些距離，由此減小兩個摩擦件之間的接觸壓力，這樣它們不再被強制為一起旋轉。這對應于裝置處于去耦狀態(tài)，在該狀態(tài)中第二摩擦件圍繞軸1空轉。
更具體地說，裝置被構成為使得第一摩擦件5沿著軸1的行程盡可能地短，以使得第一摩擦件5持續(xù)地基本上保持與第二摩擦件6相鄰接。這樣，通過兩個摩擦件之間的少量摩擦轉矩的持續(xù)出現(xiàn)，促進了耦合狀態(tài)和去耦狀態(tài)。當處于去耦狀態(tài)時，裝置使得第二摩擦件以比軸的旋轉速度低的旋轉速度在所述預定方向D上圍繞所述軸自由轉動。
與現(xiàn)有的自由輪機構，例如球軸承自由輪不同，由于耦合作用是由期望具有高摩擦系數(shù)的摩擦件執(zhí)行的，因此潤滑不是必需的。有利的是，第一和第二摩擦件具有由適于具有足夠高的摩擦系數(shù)的材料制成的接觸表面5′和6′。如現(xiàn)有技術所知的那樣，所選擇的材料對可以是，例如鋼對鋼或鋼對塑料。
例如，這兩個摩擦件的接觸表面5′和6′可以被選擇成垂直延伸至軸的盤，如在離合器中那樣，或它們也可以具有其它形狀。在圖中所示的實施例中，摩擦表面5’和6’具有互補的錐形表面，這使得可以根據(jù)兩個摩擦表面5’和6’的摩擦系數(shù)調節(jié)錐形錐度的值。更具體地說，對于任何給定的摩擦系數(shù)，更陡的錐度更能夠促進由本發(fā)明的裝置傳遞的高轉矩。
如圖1所示，摩擦件5具有一為凸起的錐形的整體形狀，帶有一螺紋中心孔，該中心孔被擰在軸上的螺紋F上。第二摩擦件6具有一形成接觸表面6’的中心錐形孔。由互補的錐形接觸表面5′和6′產(chǎn)生的附加的好處是，組件構造為第二摩擦件基本上圍繞第一摩擦件。這樣，通過第一摩擦件，第二摩擦件定心在軸上，從而使得不必提供一個球軸承或是定心裝置，由此顯著地降低了本發(fā)明操作機構的成本。更具體地說，當裝置A被耦合時，第二摩擦件6被壓在第一摩擦件5的錐形表面5′和軸向鄰接部7之間，使其相對于軸1精確地定心。當裝置去耦時，第一摩擦件5與軸向鄰接部7分開一些距離，這使得第二摩擦件6以少量軸向工作間隙保持在軸向鄰接部7和錐形表面5’之間。在該情形下，借助于所述少量軸向工作間隙，通過在錐形表面5’上滑動，第二摩擦件6可自由旋轉。第一摩擦件的外周表面可以有利地設置有外圍槽5”，該外圍槽5”用于吸收由兩個摩擦件5和6的接觸表面5′和6′一起摩擦而生成的任何粉塵。
在本發(fā)明中，擰在軸1上的第一摩擦件5具有由軸1上的另一軸向鄰接部9限制的軸向行程，使得當裝置處于去耦狀態(tài)時，可以減小摩擦件5沿著軸的行程。有利的是，在第一摩擦件5和所述另一鄰接部9之間安裝有螺旋簧10，使得即使在去耦時也可以保持第一摩擦件5和第二摩擦件6總是基本上處于彼此鄰接。由此，第二摩擦件的軸向工作間隙被盡可能減小，這樣裝置就能夠很快地再耦合，由此提高了裝置的工作可靠性。更具體地說，在圖示實施例中，另一個軸向鄰接部9由圍繞軸1的外圍槽安裝的彈簧夾構成，該彈簧10被安裝在包圍軸1的兩個襯套11上，同時放置在第一摩擦件5和彈簧夾之間。
為了進一步提高操作的可靠性，螺紋F形成有一個很大的螺距。有利的是，螺紋F的螺距足夠大，以致于能夠形成一個可反轉的螺旋狀耦合，使得彈簧可以持續(xù)地壓第一摩擦件使之第二摩擦件基本上鄰接。螺距的值可以選擇成接近螺紋處的軸1的直徑的值，可選擇性地得帶有多個起點。更具體地說，試驗表明，利用每圈20毫米螺距的具有四個起點的螺紋F，則裝置在最佳條件下耦合。
在圖1所示實施例中，第二摩擦件6設置有一組外圍的齒12，通過該齒與驅動軸輪齒(未示出)嚙合，這樣使得所述第二摩擦件被強制為直接與電動機一起運動。在該例子中，通過安裝在軸1的端部的輪齒1′，耦合裝置A被強制與觸發(fā)軸(未示出)一起運動。第一摩擦件5還可以設置有被強制與觸發(fā)軸一起運動的一組外圍齒，以便像圖1所示實施例中的輪齒1′那樣直接作用。
在圖2中，自由輪型耦合裝置包括設置在兩個摩擦件5和6的接觸表面5’和6’之間的錐形環(huán)13。該錐形環(huán)13由具有良好的用于吸收發(fā)生在圖中由方框M表示的電動機軸和由AC表示的觸發(fā)軸之間的耦合裝置內的機械振動的材料制成，如用玻璃纖維增強的聚酰胺。由此，相對于其中兩個摩擦件的互補錐形接觸表面5’和6’彼此直接接觸的圖1所示的操作裝置，該錐形環(huán)13有助于減少耦合裝置的工作噪音。如圖2所示，與摩擦件5的錐形摩擦表面5′(具有或不具有外圍槽5″)相接觸的錐形環(huán)13的內表面和與摩擦件6的錐形摩擦表面6′相接觸的錐形環(huán)13的外表面被傾斜，這樣通過由摩擦件5和6施加的軸向力的作用，錐形環(huán)13被保持在兩個錐形表面5’和6’之間。
權利要求
1.一種用于高壓斷路器的操作機構，包括位于操作機構的觸發(fā)軸(AC)和電動機(M)之間的自由輪型耦合裝置(A)，該耦合裝置包括與觸發(fā)軸運動連接的第一摩擦件(5)和與電動機運動連接的第二摩擦件(6)，所述摩擦件同軸地安裝在副軸(1)上，使得當作用在裝置上的彈簧加載機構松弛時，當所述副軸在預定方向(D)上旋轉時，第二摩擦件(6)可以以低于副軸(1)的旋轉速度的旋轉速度在所述預定方向(D)上圍繞所述副軸(1)空轉，也使得所述第二摩擦件(6)也可以在所述預定方向上由電動機旋轉，并且被強制為與第一摩擦件(5)一起旋轉，以使所述彈簧加載機構準備再彈回，其特征在于，所述第一摩擦件(5)具有錐形的外表面(5’)，并且包括擰在所述副軸(1)上的中心孔，所述第二摩擦件(6)包括一組與電動機驅動軸相嚙合的外圍齒(12)，和一具有內錐形表面(6′)的中心孔，該內錐形表面(6′)基本上圍繞所述第一摩擦件的外錐形表面(5′)，所述第一和第二摩擦件設計成使所述第一摩擦件適于在被強迫與第二摩擦件(6)一起旋轉時通過被擰緊，或是當所述摩擦件圍繞所述副軸(1)空轉時通過被松開，而沿著所述副軸運動通過一較短的軸向行程，所述第一和第二摩擦件(5，6)沿著所述副軸(1)持續(xù)保持基本上彼此相鄰接，所述第一摩擦件(5)適于在被擰緊以在所述第二摩擦件(6)上施加壓力時發(fā)生作用，所述第二摩擦件(6)適于在所述壓力作用下發(fā)生作用以壓靠所述副軸(1)上的軸向鄰接部件(8)，以便通過擰緊而停止所述第一摩擦件(5)運動，并且由此通過強制其與所述第一摩擦件(5)一起旋轉而旋轉所述副軸。
2.根據(jù)權利要求1的操作機構，其中所述第一摩擦件(5)通過彈簧(10)而基本上保持與所述第二摩擦件(6)相互鄰接。
3.根據(jù)權利要求2的操作機構，其中所述第一摩擦件被擰在形成在軸(1)上的螺紋(F)上，所述螺紋是可逆轉的。
4.根據(jù)權利要求1-3中的任一項的操作機構，其中所述軸向鄰接部是球軸承鄰接部(7)。
5.根據(jù)權利要求1-4中任一項的操作機構，其中所述第一摩擦件(5)具有一組與所述觸發(fā)軸相嚙合的外圍齒(12)。
6.根據(jù)權利要求1-5中任一項的操作機構，其中在所述摩擦件(5，6)的兩個錐形表面之間放置有一個錐形環(huán)(13)。
7.根據(jù)權利要求1-6中任一項的操作機構，其中所述第一摩擦件(5)具有外部錐形表面(5’)，該錐形表面設置有用于吸收粉塵的外圍槽(5)。
8.根據(jù)權利要求6的操作機構，其中錐形環(huán)(13)由用玻璃纖維增強的聚酰胺制成。
9.根據(jù)權利要求3的操作機構，其中所述螺紋(F)具有四個起點，其螺距為每圈20mm，且副軸具有約24mm的直徑。
全文摘要
用于高壓斷路器的彈簧加載操作機構，該操作機構包括位于電動機和觸發(fā)軸之間的自由輪型耦合裝置，該耦合裝置包括同軸安裝在副軸(1)上的第一和第二摩擦件(5，6)。第一摩擦件(5)擰在副軸(1)上且第二摩擦件能夠圍繞副軸(1)空轉，同時第二摩擦件(6)被放置在軸向鄰接部(8)和第一摩擦件之間。兩個摩擦件(5，6)基本上沿副軸(1)彼此鄰接，第一摩擦件根據(jù)它是被軸旋轉還是被第二摩擦件旋轉而被沿著副軸擰緊或松開。該裝置不需要任何潤滑；也不需要維護就可以工作。此外，由一個摩擦件施加在另一個摩擦件上的力較低，由此提高了操作機構的可靠性。
文檔編號F16D41/00GK1514454SQ20031011839
公開日2004年7月21日 申請日期2003年10月9日 優(yōu)先權日2002年10月9日
發(fā)明者P·馮阿爾芒, P 馮阿爾芒 申請人:阿爾斯通T&D股份有限公司