專利名稱：一種具有自由輪耦合裝置的斷路器的傳動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有自由輪耦合裝置的斷路器的傳動(dòng)裝置。其尤其適合于高壓和中壓斷路器。
背景技術(shù)：
自由輪耦合裝置是現(xiàn)有技術(shù)已知的。例如，文獻(xiàn)DE19516973教導(dǎo)了一種自由輪耦合裝置，包括螺旋彈簧25，所述螺旋 彈簧具有繞圓柱部延伸的匝25a、25b (例如參見(jiàn)圖3以及第3欄第44到49行)。在這些部 件之間限定軸向延伸的空間26，這能獲得另外的彈簧作用。此裝置不能為自由輪提供非常 小的返回角。包括自由輪耦合裝置的高壓斷路開(kāi)關(guān)傳動(dòng)裝置也是現(xiàn)有技術(shù)已知的。高壓或中壓斷路開(kāi)關(guān)傳動(dòng)裝置通常具有電機(jī)，憑借所述電機(jī)，斷路彈簧可經(jīng)由齒 輪傳動(dòng)鏈而被預(yù)加壓或纏繞，釋放(展開(kāi))此彈簧造成至少一個(gè)活動(dòng)觸頭朝另一觸頭移位， 從而斷開(kāi)所述斷路器。換句話說(shuō)，所述斷路彈簧被設(shè)置在所述傳動(dòng)裝置中，以便對(duì)存儲(chǔ)在所 述彈簧中彈性能量的釋放導(dǎo)致所述斷路器的觸頭被斷開(kāi)。因此，排布所述自由輪耦合裝置以將所述齒輪傳動(dòng)鏈的主動(dòng)輪與所述電機(jī)耦合在 一起，以便該輪達(dá)到所述電機(jī)轉(zhuǎn)速降低的速度。當(dāng)預(yù)加壓所述彈簧時(shí)，所述電機(jī)將所述主動(dòng) 輪驅(qū)動(dòng)高達(dá)所述斷路彈簧的上止點(diǎn)。為了斷開(kāi)所述斷路器，所述斷路彈簧以比所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)它時(shí)所獲得的速度高得多 的速度驅(qū)動(dòng)所述主動(dòng)輪。在通過(guò)所述斷路彈簧斷開(kāi)所述斷路器的該運(yùn)行過(guò)程中，憑借所述 自由輪裝置，所述電機(jī)被從所述齒輪傳動(dòng)鏈脫開(kāi)，這首先給予所述電機(jī)和傳動(dòng)裝置機(jī)械保 護(hù)，其次減小彈簧所驅(qū)動(dòng)的部件的慣性。對(duì)于此，在所述斷路運(yùn)行過(guò)程中跨越所述齒輪傳動(dòng) 鏈產(chǎn)生的迅速加速以及速度造成過(guò)早磨損所述電機(jī)和傳動(dòng)裝置的各部件中至少一些的風(fēng) 險(xiǎn)。在兩種情況下(當(dāng)預(yù)加壓所述斷路彈簧時(shí)和在所述斷路運(yùn)行過(guò)程中)，所述主動(dòng)輪的旋 轉(zhuǎn)方向總是相同。這使得從所述斷路彈簧中的返回系統(tǒng)重獲能量成為可能。重獲能量減少 了預(yù)加壓所述彈簧所需的時(shí)間以及需要由所述電機(jī)傳送的能量。在斷路運(yùn)行過(guò)程中，已憑 借所述主動(dòng)輪到達(dá)特定轉(zhuǎn)角后，所述電機(jī)被接通。在第一階段中，所述主動(dòng)輪具有比其被電 機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)更高的轉(zhuǎn)速，因此所述自由輪耦合裝置被斷開(kāi)，而所述主動(dòng)輪和所述電機(jī)自由轉(zhuǎn) 動(dòng)。在第二階段中，一旦已通過(guò)向所述斷路彈簧返回而重獲足夠的能量，所述主動(dòng)輪就已降 低至比被所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)更低的轉(zhuǎn)速。然而，在此第二階段中，所述自由輪耦合裝置耦合所 述主動(dòng)輪、所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述主動(dòng)輪，以確保所述斷路彈簧被完全預(yù)加壓。從文獻(xiàn)DE19503679進(jìn)而得知提供一種高壓斷路開(kāi)關(guān)傳動(dòng)裝置，在所述傳動(dòng)裝置 中，將自由輪旋轉(zhuǎn)耦合件設(shè)置在預(yù)加壓齒輪傳動(dòng)鏈的末尾齒輪和鏈接到所述主動(dòng)輪上的小 齒輪之間，所述主動(dòng)輪耦合到被預(yù)加壓的斷路彈簧上。扭矩僅在運(yùn)行所述傳動(dòng)裝置的方向 上被傳輸?shù)剿鰯嗦窂椈?。?duì)所用自由輪旋轉(zhuǎn)耦合件的種類不作規(guī)定。文獻(xiàn)EP1408522教導(dǎo)了一種高壓斷路開(kāi)關(guān)傳動(dòng)裝置，所述傳動(dòng)裝置包括由錐形離合器構(gòu)成的自由輪耦合裝置。此錐形離合器在電機(jī)軸與轉(zhuǎn)軸間旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的一個(gè)預(yù)定方向上 提供從所述電機(jī)軸到轉(zhuǎn)軸的扭矩傳輸，并作為自由輪在所述兩軸間旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相反的方向上 獨(dú)立于所述轉(zhuǎn)軸運(yùn)轉(zhuǎn)。那些目前存在的具有自由輪耦合裝置的斷路器傳動(dòng)裝置不令人完全滿意它們因 此可能被設(shè)計(jì)為具有大量部件，因而它們的成本高，而且/或者運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中對(duì)摩擦參數(shù)的 控制復(fù)雜。因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提出一種具有自由輪耦合裝置的斷路器傳動(dòng)裝置，所 述傳動(dòng)裝置被設(shè)計(jì)成相對(duì)于現(xiàn)有傳動(dòng)裝置具有更少數(shù)量的部件更低的成本。本發(fā)明的另一目的是提出一種具有自由輪耦合裝置的斷路器傳動(dòng)裝置，在所述傳 動(dòng)裝置中對(duì)各種參數(shù)的控制比在現(xiàn)有傳動(dòng)裝置中簡(jiǎn)單，尤其是更少依賴于環(huán)境條件(比如 溫度、濕度、潤(rùn)滑劑、灰塵等)。

發(fā)明內(nèi)容
按照本發(fā)明，這些目的通過(guò)一種用于斷路器的傳動(dòng)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述傳動(dòng)裝置包 括第一部分和第二部分，所述第一部分適合由驅(qū)動(dòng)能驅(qū)動(dòng)，所述第二部分適合于在所述斷 路器運(yùn)行時(shí)運(yùn)行所述斷路器的活動(dòng)觸頭；自由輪耦合裝置，所述自由輪耦合裝置用于將所 述傳動(dòng)裝置的所述兩部分耦合在一起以便將所述驅(qū)動(dòng)能傳遞到所述傳動(dòng)裝置的斷路彈簧， 由此預(yù)加壓所述斷路彈簧，還用于將所述兩部分脫開(kāi)以將扭矩從所述預(yù)加壓的斷路彈簧傳 遞到所述活動(dòng)觸頭而不傳遞到所述傳動(dòng)裝置的所述第一部分。按照本發(fā)明，所述自由輪耦 合裝置包括固定到所述第一部分的第一圓柱、固定到所述第二部分上并在公共軸線上與所 述第一圓柱相鄰的第二圓柱以及有連續(xù)的匝的螺旋彈簧，所述連續(xù)的匝纏繞在所述兩相鄰 圓柱上并與它們接觸，并在所述公共軸線上軸向毗鄰。按照本發(fā)明，所述第一圓柱與所述第二圓柱之間的耦合通過(guò)在一個(gè)方向XX’上以 比所述第二圓柱靜止或在所述一個(gè)方向XX’上旋轉(zhuǎn)更快的速度旋轉(zhuǎn)所述第一圓柱而獲得 在此耦合構(gòu)造中，速度差造成圍繞所述第二圓柱的所述螺旋彈簧的所述匝徑向收縮。按照本發(fā)明，所述第一圓柱的所述自由輪的運(yùn)行通過(guò)在所述一個(gè)方向上以比所述 第一圓柱更快的速度旋轉(zhuǎn)所述第二圓柱而獲得在此自由輪構(gòu)造中，速度差造成圍繞所述 第一圓柱的所述螺旋彈簧的所述匝徑向膨脹，直到所述第一圓柱可自由旋轉(zhuǎn)。有利地，所述第一和第二圓柱的旋轉(zhuǎn)方向在耦合運(yùn)行和自由輪運(yùn)行中相同。這使 其從所述斷路彈簧中的返回系統(tǒng)重獲能量成為可能。在有利的實(shí)施例中，所述第二部分包括固定在所述第二圓柱上的軸，所述兩圓柱 由所述軸支撐。優(yōu)選地，所述第一部分包括固定在所述第一圓柱上并由所述軸支撐的齒輪。所述 齒輪可與所述斷路器傳動(dòng)裝置電機(jī)的輸出端直接嚙合。有利地，所述第二部分包括固定在支撐所述兩圓柱的所述軸上的小齒輪，以便在 旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述小齒輪直接驅(qū)動(dòng)固定在所述傳動(dòng)裝置的所述斷路彈簧上的另一齒輪，由此預(yù) 加壓所述斷路彈簧。在有利的布置中，所述一個(gè)齒輪和所述小齒輪被布置在所述兩相鄰圓柱的相同軸 側(cè)。
高壓斷路開(kāi)關(guān)傳動(dòng)裝置的工作方式是已知的在正常運(yùn)行中，電機(jī)繞緊斷路彈簧 以對(duì)其預(yù)加壓。發(fā)生斷流后，尤其通過(guò)凸輪，所述斷路彈簧被釋放并使至少一活動(dòng)觸頭移 位，由此造成所述斷路器斷路。自由輪耦合裝置在高壓斷路開(kāi)關(guān)傳動(dòng)裝置中的工作方式也是已知的其運(yùn)行得要 將所述活動(dòng)觸頭移位的所述彈簧的釋放不包括旋轉(zhuǎn)所述電機(jī)，既然這將由于慣性而降低所 述活動(dòng)觸頭移位的速度并將因而減小所述傳動(dòng)裝置的效能。還從文獻(xiàn)EP1408522中得知提 供一種由錐形摩擦輪構(gòu)成的自由輪耦合裝置。其(具有梯形螺紋的)復(fù)雜構(gòu)件的制造成本 相當(dāng)高，對(duì)這些部件尺寸的控制也產(chǎn)生問(wèn)題。本發(fā)明主要旨在于由螺旋彈簧代替所述自由輪耦合裝置的錐形摩擦輪，并使所述 兩摩擦圓柱的布置適合于應(yīng)用到高壓或中壓斷路器傳動(dòng)裝置上所需的尺寸限制。換句話 說(shuō)，此技術(shù)方案不僅包括由螺旋彈簧代替文獻(xiàn)EP1408522的所述錐形摩擦輪，還包括具有 獨(dú)立于所述電機(jī)的由公共支撐軸支撐的所述兩摩擦圓柱，還優(yōu)選包括將它們布置在所述主 動(dòng)齒輪和所述從動(dòng)小齒輪的相同側(cè)。這樣，獲得了緊湊的自由輪傳動(dòng)裝置，所述傳動(dòng)裝置易于組裝、價(jià)廉且易于形成需 要的尺寸。具有此布置，使高電機(jī)扭矩用于預(yù)加壓(繞緊)所述斷路彈簧成為可能。借助于 所述預(yù)加壓的斷路彈簧，所述斷路運(yùn)行快速，無(wú)需加速所述電機(jī)和所述齒輪傳動(dòng)鏈的中間 齒輪，所述齒輪傳動(dòng)鏈的中間齒輪設(shè)置在所述電機(jī)與所述斷路器活動(dòng)觸頭的斷路軸之間。在另一形式中，可以將所述一個(gè)齒輪和所述小齒輪布置在所述相鄰圓柱的任一 側(cè)。按照有利的特征，所述第一圓柱與第二圓柱具有相同的內(nèi)徑，所述螺旋彈簧在其 釋放狀態(tài)下在其與所述第一圓柱接觸的區(qū)域中的內(nèi)徑較小。這樣的優(yōu)點(diǎn)在于其減小了磨損 和所述彈簧中的局部拉力。按照此有利的特征，所述螺旋彈簧在其釋放狀態(tài)下的內(nèi)徑是這些圓柱外徑的 0. 3-6%。按照另一優(yōu)選特征，所述第一圓柱的外徑比所述第二圓柱的外徑大0.5% -2%, 所述螺旋彈簧在釋放狀態(tài)下的內(nèi)徑比所述第二圓柱的外徑小0. 3% -6%。具有此特征，即 使在自由輪模式下工作時(shí)，所述被纏繞的螺旋彈簧也一直固定于所述第一圓柱。按照此特 征，每個(gè)所述圓柱的長(zhǎng)度可近似等于其直徑的一半。有利地，優(yōu)選由不銹鋼制成的所述彈簧 匝的厚度可等于所述圓柱直徑的0. 5倍。由此，以足夠高的安全系數(shù)以及非常小的返回角 傳遞所述扭矩。在有利的實(shí)施例中，提供有引導(dǎo)環(huán)，所述引導(dǎo)環(huán)至少沿所述第二圓柱軸向布置，并 在不大于所述彈簧在釋放狀態(tài)下所述匝厚度e的0. 5倍的徑向距離處圍繞所述有匝的螺旋彈簧。有利地，所述徑向距離可以是所述彈簧的匝厚度的5% -10%。特別有利的構(gòu)造在于為所述螺旋彈簧提供在所述引導(dǎo)環(huán)中緊密配合的安裝，引導(dǎo) 環(huán)自身緊密配合地安裝在所述第一圓柱中，這些緊密配合在所述第一圓柱的所述軸向尺寸 的至少一小部分上延伸。具有這樣的利用另外引導(dǎo)環(huán)的構(gòu)造，可以在更大范圍的斷路能量上使用本發(fā)明的所述斷路器的傳動(dòng)裝置。在此更大能量范圍內(nèi)，一種可能的風(fēng)險(xiǎn)是所述螺旋彈簧遭受由所 述第二圓柱的高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的振動(dòng)。這可具有增加和改變所述返回角的效果，通過(guò)此，在所 述耦合裝置真正接合前，所述圓柱在相對(duì)阻擋方向上運(yùn)動(dòng)。通過(guò)為上述螺旋彈簧安裝引導(dǎo) 環(huán)，其可能的振動(dòng)被限制。在本發(fā)明有利的另一形式中，所述螺旋彈簧的自由端遵從這個(gè)彈簧各匝的曲率。 這能在高電機(jī)扭矩上實(shí)現(xiàn)耦合。在本發(fā)明的互補(bǔ)實(shí)施例中，所述傳動(dòng)裝置包括另一具有連續(xù)匝的螺旋彈簧，所述 匝纏繞于固定在所述第一圓柱上的圓柱體部分并具有固定在所述傳動(dòng)裝置的固定部分上 的彎曲端部，這樣一來(lái)，在與所述旋轉(zhuǎn)方向XX’相反的方向YY’上旋轉(zhuǎn)所述圓柱被阻止。有 了斷路器傳動(dòng)裝置，可發(fā)生的是，由于例如電壓中斷而使所述電機(jī)斷電。在這些電機(jī)不工作 的狀態(tài)下，可發(fā)生的是，所述斷路彈簧開(kāi)始在相反方向上，即向后旋轉(zhuǎn)所述齒輪傳動(dòng)鏈的齒 輪。這可造成對(duì)于耦合到所述齒輪傳動(dòng)鏈上的部件比如斷路凸輪盤(pán)的損壞，或造成對(duì)于所 述齒輪傳動(dòng)鏈各部件和電機(jī)自身的損壞。因此，只要有任何在所述相反方向上旋轉(zhuǎn)的趨勢(shì)， 與所述自由輪運(yùn)行彈簧互補(bǔ)的所述螺旋彈簧就阻擋所述齒輪傳動(dòng)鏈上的運(yùn)動(dòng)。將螺旋彈簧 用作所述齒輪傳動(dòng)鏈的阻擋件具有諸多優(yōu)點(diǎn)，例如部件的低單位成本；運(yùn)行的精確性例 如在阻擋所述齒輪傳動(dòng)鏈之前返回角為1°的數(shù)量級(jí)；運(yùn)行的高可靠性。此外，將所述阻擋件圍繞所述第二圓柱，尤其圍繞支撐所述兩圓柱的公共支撐軸 放置，而不是以通常方式放置在所述齒輪傳動(dòng)鏈中并接近所述電機(jī)，這提供了諸多其他優(yōu) 點(diǎn)，例如在運(yùn)行所述齒輪傳動(dòng)鏈時(shí)沖擊被最小化對(duì)于此，單個(gè)齒輪有時(shí)可裝配在本發(fā)明 的所述斷路彈簧和阻擋用螺旋彈簧之間。由對(duì)所述電機(jī)供電中斷導(dǎo)致的機(jī)械沖擊以及由此 造成的電機(jī)停轉(zhuǎn)僅在此階段被減??；設(shè)置在所述阻擋彈簧和所述電機(jī)之間的所述齒輪傳動(dòng)鏈部分的尺寸減小；進(jìn)而減 小在所述齒輪的此部分中使用的塑料；可以預(yù)組裝成由所述兩圓柱連同所述支撐軸和所述阻擋用彈簧一起組成的單個(gè) 模塊，在所述兩圓柱上纏繞著有所述自由輪功能的螺旋彈簧；以及此類彈簧的可靠性和低成本使無(wú)返裝置得以靠近所述阻擋彈簧放置，對(duì)所述設(shè)備 的成本產(chǎn)生最小影響。本發(fā)明的所述傳動(dòng)裝置可為電機(jī)驅(qū)動(dòng)類型，也就是說(shuō)一種包括通過(guò)凸輪盤(pán)驅(qū)動(dòng)所 述高壓活動(dòng)觸頭的類型。本發(fā)明還提供一種包括上述傳動(dòng)裝置的高壓或中壓斷路器，例如斷路開(kāi)關(guān)或接地 隔罔開(kāi)關(guān)。最后，本發(fā)明提供一種具有短路接通能力的接地隔離開(kāi)關(guān)，包括斷路時(shí)間小于100 毫秒(ms)的上述傳動(dòng)裝置。


從下面通過(guò)舉例并參照附圖對(duì)本發(fā)明所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn) 將看起來(lái)更加清楚。圖1是按照本發(fā)明所述高壓斷路開(kāi)關(guān)傳動(dòng)裝置的透視圖2是圖1的傳動(dòng)裝置中所述自由輪耦合裝置的縱剖面圖；圖3是除了還具有另外阻擋功能其他與圖2相同的耦合裝置的縱剖面圖；圖4是本發(fā)明斷路器傳動(dòng)裝置的自由輪耦合裝置的縱向剖面圖，所述自由輪耦合 裝置還具有額外的引導(dǎo)螺旋彈簧的功能；以及圖4A是示出圖4細(xì)節(jié)的視圖。
具體實(shí)施例方式圖1以透視圖示出按照本發(fā)明所述的用于高壓斷路開(kāi)關(guān)的傳動(dòng)裝置1。所述傳動(dòng)裝置具有以虛線表示的主體1，在所述主體1中安裝有電機(jī)2、齒輪傳動(dòng) 鏈3和用于斷開(kāi)斷路器活動(dòng)觸頭的斷路彈簧4。更準(zhǔn)確地說(shuō)，當(dāng)所述電機(jī)被施加電力時(shí)，為了預(yù)加壓(繞緊)所述斷路彈簧4，將所 述電機(jī)2安裝為與所述齒輪傳動(dòng)鏈3嚙合。在其他的實(shí)施例中，所述電機(jī)可被人工操作把手取代從而用手繞緊所述彈簧。所述傳動(dòng)裝置1還包括自由輪耦合裝置5，所述自由輪耦合裝置為所述齒輪傳動(dòng) 鏈3的主動(dòng)鏈的一部分。所述裝置5的功能是在釋放先前繞緊(預(yù)加壓)的所述斷路彈簧 4使所述斷路器的活動(dòng)觸頭移位時(shí)防止所述電機(jī)2和所述齒輪傳動(dòng)鏈3的上游部分31旋轉(zhuǎn)。在所示實(shí)施例中，所述齒輪傳動(dòng)鏈3包括下游部分30和上游部分31，在此術(shù)語(yǔ)下 游和上游要理解為有關(guān)其相對(duì)于所述自由輪耦合裝置5的位置和相對(duì)于從所述電機(jī)2到所 述斷路彈簧4的扭矩傳輸?shù)奈恢?。因此，所述下游部?0設(shè)置在本發(fā)明的所述自由輪耦合裝置5與所述斷路彈簧4 之間。此部分30包括傳動(dòng)軸300、所述傳動(dòng)軸的小齒輪300a與第一齒輪301相嚙合，所述 第一齒輪是所述傳動(dòng)鏈3中直徑最大的輪。插口 40固定在所述齒輪301上并固定在所述 斷路彈簧4的一端。所述上游部分31設(shè)置在所述電機(jī)2與本發(fā)明的所述自由輪耦合裝置5之間。所 述上游部分31包括第二齒輪302以及第三齒輪303，所述第二齒輪與所述電機(jī)2的輸出 軸20相嚙合，所述第三齒輪與未示出的小齒輪嚙合，所述小齒輪固定在支撐所述第二齒輪 302的軸302a上。因此，本發(fā)明的所述自由輪耦合裝置5設(shè)置在繞緊所述斷路彈簧4的所述齒輪傳 動(dòng)鏈3的尾部。換句話說(shuō)，單個(gè)齒輪301和小齒輪300a裝配在所述裝置5的下游。圖2詳細(xì)示出構(gòu)成本發(fā)明所述自由輪耦合裝置的裝置形式和布置。所述裝置5包括第一圓柱50，所述第一圓柱固定在所述第三齒輪303上；第二圓 柱51，所述第二圓柱固定在所述軸300上并在公共軸AA上與所述第一圓柱50相鄰；螺旋 彈簧52，所述螺旋彈簧具有鄰接的匝520，所述匝位于所述兩相鄰圓柱50和51上并與它們 接觸，所述彈簧52的兩自由端521和522具有與所述彈簧的所述匝相同的曲率并軸向接合 在所述公共軸AA上。在所示實(shí)施例中，所述軸300和所述第二圓柱51構(gòu)成單個(gè)的整體部件，所述軸300 還支撐所述第一圓柱50。在此所示的形式中，由所述第三齒輪303構(gòu)成的所述裝置5的輸 入側(cè)和由所述小齒輪300a構(gòu)成的所述裝置5的輸出側(cè)都設(shè)置在所述裝置5的相同軸側(cè)，也就是設(shè)置在與所述兩相鄰圓柱50和51的相同側(cè)。在所示形式中，所述兩圓柱50和51的外徑D比所述彈簧52在其釋放狀態(tài)下的內(nèi) 徑大1%。所述彈簧52的長(zhǎng)度L基本上等于其內(nèi)徑。在一個(gè)有利的實(shí)施例中，所述第二圓柱51的直徑比所述彈簧在其釋放狀態(tài)下的 內(nèi)徑大1%，但所述第一圓柱50的直徑還比所述第二圓柱51的直徑大1%。因此，在所有 運(yùn)行條件下所述彈簧與所述第一圓柱50 —起旋轉(zhuǎn)，以便僅所述圓柱51必須由耐磨材料制 成。如果所述兩圓柱有相同的直徑，可獲得同樣的效果，但在其釋放狀態(tài)下，所述彈簧的內(nèi) 徑在其與所述第一圓柱50接觸的區(qū)域減小。最好是根據(jù)要傳遞的扭矩來(lái)選擇直徑差。下面解釋所述自由輪耦合裝置5的運(yùn)行。為了將所述電機(jī)2與斷路彈簧4耦合在一起運(yùn)行，固定在一起的所述第三齒輪303 和所述第一圓柱50具有在XX'方向上比也固定在一起的所述第二圓柱51和所述小齒輪 300a轉(zhuǎn)動(dòng)更快的趨勢(shì)。所形成的摩擦力產(chǎn)生與彈簧52相切的拉力，所述拉力圍繞所述兩 圓柱50和51徑向壓縮所述匝520。換句話說(shuō)，所述彈簧52的內(nèi)徑變小，所述彈簧52與圓 柱50和51之間的徑向力增大，且因?yàn)樗瞿Σ潦顾龅诙A柱51由所述第一圓柱50通 過(guò)所述彈簧52來(lái)驅(qū)動(dòng)，所以獲得了所述齒輪303與小齒輪300a之間的耦合。為了在自由輪模式運(yùn)轉(zhuǎn)所述第一圓柱50，固定在一起的所述小齒輪300a和所述 第二圓柱51趨于被所述斷路彈簧在所述方向XX’上比固定在一起的所述齒輪303和第一 圓柱50更快地轉(zhuǎn)動(dòng)。所產(chǎn)生的摩擦力使所述匝520展開(kāi)。因此，所述匝520從與所述兩圓 柱50和51接觸的狀態(tài)移開(kāi)。因而所述第一圓柱50與所述第二圓柱51脫開(kāi)，僅留下可忽 略不計(jì)的摩擦扭矩從所述小齒輪300a向所述齒輪303傳遞。在對(duì)本發(fā)明所述的傳動(dòng)裝置進(jìn)行斷開(kāi)操作的過(guò)程中，所述小齒輪300a在所述方 向XX’以比所述齒輪303更高的速度自由旋轉(zhuǎn)。因此，所述裝置5作為自由輪工作。小齒 輪300a由所述斷路彈簧4通過(guò)直徑是所述齒輪傳動(dòng)鏈3的所有輪中最大的所述齒輪301來(lái) 控制。因此，所述傳動(dòng)裝置1執(zhí)行快速斷開(kāi)操作而不在所述電機(jī)2和所述齒輪傳動(dòng)鏈3的 所述上游部分31上進(jìn)行任何加速。一旦所述斷路彈簧4已通過(guò)所述下止點(diǎn)并將所述直徑最大的齒輪301的速度降低 到與所述齒輪傳動(dòng)鏈3的所述上游部分31基本相同的速度時(shí)，所述小齒輪300a趨于以比 由所述電機(jī)2驅(qū)動(dòng)的所述齒輪303更低的速度旋轉(zhuǎn)。當(dāng)速度差非常小而且具有最小的旋轉(zhuǎn) 返回角時(shí)，所述耦合裝置逐漸阻斷。因此，所述裝置5重新以耦合件運(yùn)行，所述齒輪303再次驅(qū)動(dòng)所述小齒輪300a，這 使所述斷路彈簧4得以又一次繞緊。與文獻(xiàn)EP1408522所教導(dǎo)的具有錐形摩擦輪的所述自由輪裝置相比，這樣的自由 輪耦合裝置5的運(yùn)行引起最小值的軸向力。因此避免了吸收這些軸向力的止推滾柱軸承的 使用。所述部件不太復(fù)雜并且因此不昂貴。將所述耦合裝置5的各部件組裝起來(lái)是容易的。有匝520的所述彈簧52在所述 裝置5的組裝操作過(guò)程中被略微涂些潤(rùn)滑油。不需要后續(xù)另外潤(rùn)滑。潤(rùn)滑油的意外使用、 冷凝水的存在或低溫不會(huì)改變所述裝置5的自由輪耦合功能。此外，本發(fā)明所述自由輪耦合裝置5的所述返回角近似等于1°，這是極為精確的 動(dòng)作并將所述齒輪傳動(dòng)鏈3上的沖擊力最小化。
圖3示出本發(fā)明所述傳動(dòng)裝置1的互補(bǔ)功能實(shí)施例。在斷路器傳動(dòng)裝置中已知此 附加功能為阻擋功能，而且包括在與預(yù)加壓所述斷路彈簧4的方向相反的方向發(fā)生不希望 的旋轉(zhuǎn)時(shí)阻擋所述齒輪傳動(dòng)鏈3。對(duì)于此，如果，沒(méi)有電壓施加到例如電源電路已經(jīng)斷開(kāi)的 所述電機(jī)2上，或者是如果使用把手人工繞緊所述彈簧，則所述斷路彈簧4在其預(yù)加壓運(yùn)行 過(guò)程中可慢下來(lái)，然后釋放，即又開(kāi)始張開(kāi)。以此方式慢下來(lái)的所述斷路彈簧4在極端情況 下可開(kāi)始使所述齒輪傳動(dòng)鏈3反轉(zhuǎn)，即以與其正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)工作的所述方向XX’相反的方向 YY’旋轉(zhuǎn)。因此，所述阻擋功能被設(shè)計(jì)成只要在所述反方向YY’上出現(xiàn)任何旋轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，即 阻止所述齒輪傳動(dòng)鏈3旋轉(zhuǎn)。在圖3所示的實(shí)施例中，所述反向阻擋功能由螺旋彈簧70執(zhí)行，所述螺旋彈簧纏 繞在所述第一圓柱50的固定圓柱體部分500上。在圖3所示的實(shí)施例中，所述第一圓柱50 和所述部分500構(gòu)成單個(gè)的整體(一體)部件，相對(duì)它們固定的所述齒輪303被裝配在它 們之間。換句話說(shuō)，所述彈簧7被軸向裝配在所述齒輪303和所述小齒輪300a之間。所述彈簧7具有形如耳朵的彎曲端700，所述彎曲端被固定在未示出的所述傳動(dòng) 裝置的固定部分上。所述彈簧7優(yōu)選為內(nèi)徑在釋放狀態(tài)下小于所述圓柱體部分500外徑的 0. 5% -2%。在與預(yù)加壓所述斷路彈簧4正常情況下旋轉(zhuǎn)方向XX’相反的旋轉(zhuǎn)方向YY’上，所 述彈簧7的所述匝70被徑向展開(kāi)，而所產(chǎn)生的摩擦力將所述彈簧7和圓柱體部分500耦合 在一起因此，所述部分500被阻斷旋轉(zhuǎn)。此阻斷被精確地獲得典型地，在所述方向YY’上 的反向返回角為1°。在圖4所示的實(shí)施例中，提供的是插入附加的引導(dǎo)環(huán)53以避免具有匝520’的螺 旋彈簧52’遭受不希望的振動(dòng)。因此，如在圖4中可看到的，金屬引導(dǎo)環(huán)53環(huán)繞所述螺旋彈簧52’的匝520’，以一 定的徑向距離55布置。此徑向距離55足夠大，以使所述彈簧得以從與所述圓柱51’接觸 的位置移動(dòng)到與其沒(méi)有任何接觸的位置。然而，此徑向距離55足夠小，以極大地減小所述 彈簧52’任何振動(dòng)的振幅。因此，例如當(dāng)所述彈簧處于其釋放狀態(tài)時(shí)，所述距離可以為所述 彈簧52’的匝520’的厚度e的5%-10%。此距離55還可以為釋放狀態(tài)下所述彈簧內(nèi)徑 的 0. 3% -0. 6%。按所述徑向距離55進(jìn)行的安裝可至少沿所述圓柱51’還可以沿所述圓柱50’徑 向完成。在圖4和4A中，所述引導(dǎo)環(huán)的構(gòu)造被徑向設(shè)置以便沿著所述圓柱51’都具有所述 徑向距離并且沿著所述第一圓柱50’只有一匝520’徑向遠(yuǎn)離。沿著所述彈簧52’的余下 長(zhǎng)度，所述引導(dǎo)環(huán)53’被緊密配合地安裝。更準(zhǔn)確地說(shuō)，所述引導(dǎo)環(huán)53圍繞所述所述彈簧 52’并在所述第一圓柱50’內(nèi)被緊密配合地安裝。因此，所述彈簧52’、所述引導(dǎo)環(huán)53以及 所述第一圓柱50’被強(qiáng)迫一起旋轉(zhuǎn)。所述緊密配合的構(gòu)造的實(shí)現(xiàn)可以通過(guò)沿著與所述第一 圓柱50’一小部分對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度L1使用更小直徑的引導(dǎo)環(huán)或通過(guò)使用在長(zhǎng)度L1上的直徑比 所述第二圓柱51’的直徑大的第一圓柱50’。在圖4中，所述第一圓柱50’被以直接形成在所述齒輪303’中的槽的形式制造。 通過(guò)彈簧夾54，防止所述引導(dǎo)環(huán)53平移式軸向移動(dòng)。所述槽的形狀還具有錐形的自由端 部，以使其更容易安裝所述引導(dǎo)環(huán)53。所述引導(dǎo)環(huán)同樣表現(xiàn)為錐形的端部，以使其更容易安裝。
不用說(shuō)，可在本發(fā)明的范圍內(nèi)想出其他實(shí)施例。因此，具有纏繞在適當(dāng)位置上用于阻擋的匝70的所述螺旋彈簧7已表現(xiàn)為與用于 斷路器傳動(dòng)裝置的本發(fā)明的特定自由輪耦合裝置5互補(bǔ)的部件。然而，可以想出將其用作 與另一類型的自由輪耦合裝置互補(bǔ)的阻擋件，與例如文獻(xiàn)EP1408522的錐形摩擦輪互補(bǔ)的 阻擋件。
權(quán)利要求
一種用于斷路器的傳動(dòng)裝置(1)，所述傳動(dòng)裝置包括第一部分(302，31，303)和第二部分(300a，301)，所述第一部分適合由驅(qū)動(dòng)能源驅(qū)動(dòng)，所述第二部分適合在所述斷路器運(yùn)行時(shí)運(yùn)行所述斷路器的活動(dòng)觸頭；自由輪耦合裝置(5)，所述自由輪耦合裝置用于將所述傳動(dòng)裝置的所述兩部分(302，31，303，300a，301)耦合在一起以便將所述驅(qū)動(dòng)能傳遞到所述傳動(dòng)裝置的斷路彈簧(4)，由此預(yù)加壓所述斷路彈簧，還用于將所述兩部分脫開(kāi)以將扭矩從預(yù)加壓的所述斷路彈簧傳遞到所述活動(dòng)觸頭而不傳遞到所述傳動(dòng)裝置(1)的所述第一部分(302，31，303)，其中所述自由輪耦合裝置(5)包括固定到所述第一部分(302，31，303)上的第一圓柱(50)、固定到所述第二部分(300a，301)上并在公共軸線(AA)上與所述第一圓柱(50)相鄰的的第二圓柱(51)以及具有連續(xù)的匝(520)的螺旋彈簧(52)，所述匝纏繞在所述兩相鄰圓柱(50，51)上并與它們接觸，并在所述公共軸線上軸向毗鄰，所述第一圓柱(50)與所述第二圓柱(51)之間的耦合通過(guò)在一個(gè)方向(XX’)上以比所述第二圓柱(51)靜止或在所述一個(gè)方向(XX’)上旋轉(zhuǎn)更快的速度旋轉(zhuǎn)所述第一圓柱(50)而獲得，這造成圍繞所述第二圓柱(51)的所述螺旋彈簧的所述匝(520)的徑向收縮，直到所述第二圓柱達(dá)到所述第一圓柱(50)的速度，所述第一圓柱(50)的所述自由輪運(yùn)行通過(guò)在所述一個(gè)方向(XX’)上以比所述第一圓柱(50)更快的速度旋轉(zhuǎn)所述第二圓柱(51)而獲得，這造成圍繞所述第一圓柱(50)的所述螺旋彈簧的所述匝(520)的徑向膨脹，直到所述第一圓柱可自由旋轉(zhuǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的傳動(dòng)裝置(1)，其特征在于所述第一和第二圓柱的旋轉(zhuǎn)方向 (XX’ )在耦合運(yùn)行和自由輪運(yùn)行中相同。
3.如權(quán)利要求2所述的傳動(dòng)裝置(1)，其特征在于所述第二部分(300a)包括固定在 所述第二圓柱(51)上的軸(300)，所述兩圓柱(50，51)由所述軸(300)支撐。
4.如權(quán)利要求3所述的傳動(dòng)裝置(1)，其特征在于所述第一部分包括固定在所述第一 圓柱(50)上并由所述軸(300)支撐的齒輪(303)。
5.如權(quán)利要求3或4所述的傳動(dòng)裝置(1)，其特征在于所述第二部分包括固定在支撐 所述兩圓柱(50，51)的所述軸(300)上的小齒輪(300a)，以便在旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述小齒輪直接驅(qū) 動(dòng)固定在所述傳動(dòng)裝置的所述斷路彈簧(4)上的另一齒輪(301)，由此預(yù)加壓所述斷路彈簧。
6.如權(quán)利要求4結(jié)合權(quán)利要求5所述的傳動(dòng)裝置(1)，其特征在于所述一個(gè)齒輪 (303)和所述小齒輪(300a)被布置在所述兩相鄰圓柱(50，51)的相同軸側(cè)。
7.如權(quán)利要求4結(jié)合權(quán)利要求5所述的傳動(dòng)裝置(1)，其特征在于所述一個(gè)齒輪和所 述小齒輪被設(shè)置在所述相鄰圓柱的任意一側(cè)。
8.如前述任一權(quán)利要求所述的傳動(dòng)裝置(1)，其特征在于所述第一圓柱(50)與第二 圓柱(51)具有相同的內(nèi)徑(D)，所述螺旋彈簧(52)在其釋放狀態(tài)下在其與所述第一圓柱 (50)接觸的區(qū)域中的內(nèi)徑較小。
9.如權(quán)利要求8所述的傳動(dòng)裝置(1)，其特征在于所述螺旋彈簧(52)在其釋放狀態(tài) 下在其與所述第一圓柱(50)接觸的區(qū)域中的內(nèi)徑是所述圓柱外徑的0. 3% -6%。
10.如權(quán)利要求1到9任一項(xiàng)所述的傳動(dòng)裝置(1)，其特征在于所述第一圓柱(50)的 外徑比所述第二圓柱(51)的外徑大0.5%-2%，所述螺旋彈簧(52)在釋放狀態(tài)下的內(nèi)徑 比所述第二圓柱的外徑小0. 3% -6%。
11.如權(quán)利要求1到10任一項(xiàng)所述的傳動(dòng)裝置(1)，其特征在于包括引導(dǎo)環(huán)(53)，所 述引導(dǎo)環(huán)至少沿所述第二圓柱(51’ )軸向布置，并以不大于所述彈簧在釋放狀態(tài)下所述匝 厚度e的0. 5倍的徑向距離圍繞所述有匝(520’ )的螺旋彈簧(52’ )。
12.如權(quán)利要求11所述的傳動(dòng)裝置(1)，其特征在于所述徑向距離(55)是所述彈簧 (52，)的匝(520，)厚度的 5% -10%。
13.如權(quán)利要求11或12所述的傳動(dòng)裝置(1)，其特征在于所述螺旋彈簧(52’)在所 述引導(dǎo)環(huán)(53’)中被緊密配合地安裝，其自身被緊密配合地安裝在所述第一圓柱(50’)中， 這些緊密配合在所述第一圓柱(50’ )的所述軸向尺寸的至少一小部分(L1)上完成。
14.如前述任一權(quán)利要求所述的傳動(dòng)裝置(1)，其特征在于所述螺旋彈簧(52)的自由 端(521，522)遵從此彈簧各匝(520)的曲率。
15.如前述任一權(quán)利要求所述的傳動(dòng)裝置(1)，其特征在于包括另一具有連續(xù)匝(70) 的螺旋彈簧(7)，所述匝纏繞于固定在所述第一圓柱(50)上的圓柱體部分(500)并具有固 定在所述傳動(dòng)裝置的固定部分上的彎曲端部(700)，這樣一來(lái)，所述圓柱(500，50)在與所 述旋轉(zhuǎn)方向(XX’ )相反方向(YY’ )上旋轉(zhuǎn)被阻止。
16.一種電機(jī)驅(qū)動(dòng)類型的傳動(dòng)裝置(1)，適合于由電機(jī)(2)驅(qū)動(dòng)并符合前述任一權(quán)利要求。
17.一種高壓或中壓斷開(kāi)關(guān)路器，例如斷路開(kāi)關(guān)或接地隔離開(kāi)關(guān)，其具有按照前述任一 權(quán)利要求所述的傳動(dòng)裝置(1)。
18.一種具有短路接通能力的接地電力隔離，具有按照權(quán)利要求1至16任一項(xiàng)所述的 斷路時(shí)間小于100毫秒的傳動(dòng)裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于斷路器例如高壓或中壓斷路開(kāi)關(guān)的傳動(dòng)裝置(1)，所述傳動(dòng)裝置具有自由輪耦合裝置(5)，所述自由輪耦合裝置用于在斷開(kāi)所述斷路器觸頭過(guò)程中通過(guò)為此目的設(shè)置的斷路彈簧(4)來(lái)脫開(kāi)電機(jī)(2)。按照本發(fā)明，所述耦合裝置(5)包括具有圍繞兩圓柱設(shè)置的匝(520)的螺旋彈簧(52)，所述兩圓柱分別固定在與所述電機(jī)(2)接合的齒輪(303)和與固定于所述斷路彈簧(4)的另一齒輪(301)接合的軸(300)上。本發(fā)明的所述耦合裝置(5)還可包括具有互補(bǔ)阻擋功能的螺旋彈簧(7)，此彈簧(7)被相對(duì)于圓柱體部分(500)固定，并緊固于所述傳動(dòng)裝置的固定部上。
文檔編號(hào)H01H3/30GK101855688SQ200880113393
公開(kāi)日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2008年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月29日
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