Привод для коммутационных аппаратов высокого напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к высоковольтному аппаратостроению, и может найти применение в приводах одностороннего действия электромагнитных, пневматических, гидравлических - высоковольтных выключателей, у которых коммутация в одну из сторон осуществляется пружинами. Цель изобретения упрощение изготовления привода при снижении ручного труда, а также повышение надежности и износостойкости при уменьшении габаритов. Для достижения цели в приводе для коммутационных аппаратов высокого напряжения, содержащем приводной шток, внутренний конус, обойму с шариками, на которые оперты упоры, выполненные в виде сегментов, отделенных друг от друга пазами, и снабженные с внутренней стороны кольцом с дистационным элементом, предложено разместить шарики попарно на имеющей тороидальную форму сегмента, симметрично относительно его продольной оси, выполнить дистационный элемент в виде кольцевого сепаратора, снабженного усиками, выступающими в направлении оси кольца и размещенными в соответствующих пазах. При этом расстояние между приводным штоком и внутренним конусом меньше, чем ход конуса до упоров в их положении, соответствующем ненагруженному состоянию приводного штока. 4 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к высоковольтному аппаратостроению, и может найти применение в приводах одностороннего действия электромагнитных, пневматических, гидравлических высоковольтных выключателей, у которых коммутация в одну из сторон осуществляется пружинами.

Известен электродинамический привод для высоковольтных выключателей, одна из вторичных катушек которого жестко соединена с приводным штоком и перемещается между двумя другими вторичными катушками и блокировочным приспособлением для фиксации приводного штока в одном из конечных положений [1] Из всех известных наиболее близким к заявляемому является привод для коммутационных аппаратов, приводной шток которого связан с силовым элементом привода диском индукционно-динамического узла, перемещающим контакты выключателя в одну сторону и одновременно взводящим пружины выключателя, действующие на контакты и приводной шток в противоположную сторону. Вокруг штока размещены упоры, выполненные в виде сегментов, с наружной стороны в каждом упоре имеется сферическое углубление, в котором размещен шарик. Все шарики помещены в обойму, закрепленную в корпусе. С внутренней стороны упоры своей тороидальной выемкой опираются на кольцо, на котором расположены дистанционные элементы, разделяющие упоры. С одного конца упоры стянуты упругим элементом разрезным кольцом, а с другого они могут взаимодействовать с внутренним конусом, соосным с приводным штоком и связанным с якорем отключающего электромагнита [2] Как показало применение этого привода, он имеет недостатки. Выполнение каждого из упоров опертым на один шарик делает конструкцию излишне свободной, требует тщательного изготовления стягивающего элемента, может привести к перекосу и, следовательно, неравномерной нагрузке упоров. Жесткое закрепление внутреннего конуса на якоре электромагнита отключения, движущегося в направляющих на большом диаметре, требует увеличения размера привода в продольном направлении вследствие увеличения длины направляющих. Дистанционные элементы трудоемки в изготовлении, а в процессе эксплуатации уменьшают ход приводного штока или, при заданном ходе, увеличивают продольные размеры привода. Изготовление наиболее ответственных элементов привода-упоров трудоемко, требует применения нескольких типов станков высокой точности. Желательное уменьшение угла внутреннего конуса для получения меньшего требуемого усилия электромагнита отключения приводит к застреванию конуса на упорах, т. е. к отсутствию фиксации привода во включенном положении, а следовательно, к резкому снижению надежности привода.

Цель изобретения упрощение изготовления привода при снижении ручного труда, а также повышение надежности и износостойкости при уменьшении габаритов.

Для достижения цели в приводе для коммутационных аппаратов высокого напряжения, содержащем приводной шток, внутренний конус, обойму с шариками, на которые оперты упоры, выполненные в виде сегментов, отделенных друг от друга пазами, и снабженные с внутренней стороны кольцом с дистанционным элементом, предложено разместить шарики попарно на имеющей тороидальную форму поверхности сегмента, симметрично относительно его продольной оси, выполнить дистанционный элемент в виде кольцевого сепаратора, снабженного усиками, выступающими в направлении оси кольца и размещенными в соответствующих пазах, при этом расстояние между приводным штоком и внутренним конусом меньше, чем ход конуса до упоров в их положении, соответствующем ненагруженному состоянию приводного штока.

На фиг.1 изображена схема привода, продольный разрез (слева отключенное положение привода, справа включенное); на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг. 3 частичный разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.4 частичный разрез В-В на фиг.3.

В корпусе 1 помещена обойма 2, в которой находятся равномерно попарно расположенные шарики 3, помещенные в сепаратор 4, перемещение которого в осевом направлении ограничено крышкой 4. Таким образом, оказывается зафиксированной и обойма 2. На шарики 3 опираются упоры 6 своей наружной поверхностью 7 (фиг.3). Упоры 6 представляют собой сегменты тела вращения, разрезанного вдоль осевыми плоскостями. Верхние (по чертежу) концы упора стянуты упругими элементами 8 витками цилиндрической пружины. Внутри упора находится приводной шток 9, имеющий две ступени 10 и 11 разных диаметров. Внутри упоров 6 в их тороидального сечения выемки вставлено кольцо 12, препятствующее перемещению средней части упоров к оси. Против нижних концов упоров помещен внутренний конус 13, шток 14 которого может быть жестко или кинематически связан с якорем электромагнита отключения. Симметричное расположение упоров на шариках обеспечивается усиками 15, загнутыми в пазы 16 между упорами и являющимися частью сепаратора. Вся конструкция представляет осесимметричную систему. Расстояние а от внутреннего конуса 13 до ступени 11 приводного штока меньше расстояния b от внутреннего конуса до упоров 6 вдоль оси для отключенного положения привода.

Привод работает следующим образом.

При подаче напряжения на электромагнит включения (открытии клапана в пневмо- или гидроприводе) начинает двигаться приводной шток 9. При этом шток скользит по поджатым к нему упругим элементам 8 и внутренним поверхностям верхних концов упоров 6. После завершения коммутации контактов выключателя шток 9 поднимается несколько выше упоров 6. В этот момент под действием упругих элементов 8 упоры поворачиваются на шариках 3 и их верхние концы упираются в среднюю ступень 10 приводного штока. После прекращения тока в электромагните (закрытия клапана) приводной шток идет немного вниз и упирается в упоры привод включен и зафиксирован (фиг.1, справа). После подачи напряжения на электромагнит отключения и воздействия его якоря на шток 14 внутренний конус движется вверх и сводит нижние концы упора к оси, а верхние концы упоров расходятся, освобождая приводной шток, который под действием пружин выключателя движется вниз. Если по каким-либо причинам внутренний конус не вернулся вниз, то в конце хода на отключение приводной шток своей малой ступенью 11 воздействует на внутренний конус 13 и отбрасывает его в исходное положение: привод отключен и готов к включению с последующей фиксацией.

Наличие на каждом упоре двух шариков создает как бы ось поворота упора и обеспечивает точную установку упоров в замок для равномерной фиксации приводного штока в отличие от прототипа, где упоры могут сойтись с перекосом.

Наличие конца приводного штока, могущего взаимодействовать в конце отключения привода с расфиксирующим конусом, повышает надежность последующей после включения фиксации привода.

Перенос фиксирующих элементов с кольца на сепаратор и выполнение штока внутреннего конуса малого диаметра позволяют уменьшить продольные габариты привода, что важно для ячеек комплектных распределительных устройств с вакуумными выключателями, габариты которых соизмеримы с габаритами приводов.

Изготовление и испытания привода показали его простоту в изготовлении и наладке, а также высокую надежность и износостойкость.

Формула изобретения

ПРИВОД ДЛЯ КОММУТАЦИОННЫХ АППАРАТОВ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий приводной шток, внутренний конус, обойму с шариками, на которые оперты упоры, выполненные в виде сегментов, отделенных друг от друга пазами, и снабженные с внутренней стороны кольцом с дистанционным элементом, отличающийся тем, что шарики размещены попарно на имеющей тороидальную форму поверхности сегмента, симметрично относительно его продольной оси, дистанционный элемент выполнен в виде кольцевого сепаратора, снабженного усиками, выступающими в направлении оси кольца и размещенными в соответствующих пазах, при этом расстояние между приводным штоком и внутренним конусом меньше, чем ход конуса до упоров в их положении, соответствующем ненагруженному состоянию приводного штока.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4