[发明专利]一种断路器弹簧操动机构的齿轮传动系统的离合装置

说明书

技术领域

本发明涉及断路器技术领域，特别涉及一种断路器弹簧操动机构的齿轮传动系统的离合装置。 

背景技术

断路器弹簧操动机构的储能传动系统中必须包含一种离合装置，可在储能完毕，储能轴停转时使传动系统与储能轴自动脱开，在合闸弹簧释能快动作合闸并带动储能轴转动过程中或合闸结束后再次储能时又使储能轴与传动系统自动连接顺利储能。 

现有弹簧操动机构实现上述离合功能的装置有两种类型。第1类是传动系统中设置有可控制的单向传动部件，如棘轮配棘爪或其他间歇传动件、整圈转动的驱动爪配驱动轮、可控制离合的单向离合器、端面离合部件加单向离合器等，这一类传动系统除减速传动齿轮外，还需另外增加其他单向传动件，而且还需在主传动链空间之外另外增设控制离合的部件，传动结构较复杂，成本较高，机构尺寸也较大。棘轮等间歇传动还存在传动效率大大降低的问题，必须大幅增加驱动电机的功率，才能在规定的操作允许时间内完成储能。第2类传动系统是纯齿轮（有的包含有链轮或蜗轮）减速传动，所需离合装置设置在主传动链的一对互相啮合的大小齿轮内部，没有外部的传动件和离合控制部件，结构很简单，机构尺寸较小，不存在第1类传动系统的缺点。 

现有技术设置在一对大、小齿轮内部的离合装置的例子见图8、图9、图10。图8、图9为在合闸保持位置与小齿轮相对的大齿轮的缺齿区域设置一个可伸缩齿的离合装置。由于小齿轮在驱动电机断电后惯性转动的停转位置具有随机性，快动作合闸大齿轮转动再啮合时，如果小齿轮停转正好在两齿轮的齿尖接触位置，如与大齿轮正常齿啮合将被卡住，不能完成合闸，离合装置设置可伸缩齿后，与小齿轮齿尖首先接触的是可伸缩的齿尖，大齿轮转动时可伸缩齿会内缩退让，顺利实现再啮合。图8所示离合装置的小齿轮的齿，大齿轮缺齿区域前后的齿及可伸缩齿端都是正常齿形，据分析，在小齿轮惯性转动停转如处于其齿尖再啮合时与大齿轮齿尖接触的某种特殊位置，虽然首先接触的大齿轮可伸缩齿可内缩退让，但两齿尖的摩擦力可带动小齿轮一起转动，有可能出现后面的大小齿轮正常齿齿尖接触被卡住的现象。图9的离合装置正是针对这种出现机率不大，但可能出现的卡住现象采取了若干克服存在问题的措施，其中的一项重要的与图8离合装置明显区别的措施是，小齿轮的齿尖、伸缩齿的齿尖以及伸缩齿后的附加空挡（缺齿）后第一固定齿的齿尖，都改为与齿两侧渐开线齿形面相交的斜面，解决了卡住问题。较晚出现的图10的发明目的主要也应当是解决图8离合装置的卡住问题。图10的离合装置将原有单个可伸缩齿，改为由中间空缺一齿的两个正常齿形的齿连体构成的摆动齿，摆动齿可向内摆动退让实现再啮合。由于图10的离合装置继续采用正常齿形，仍有不令人满意或不够完善之处，主要是摆动齿所受冲击力大，必须采用特殊材料及特殊的加工工艺方法而使其造价太高等问 题，后续又出现了替代图10的离合装置，该装置为所述的第1类传动系统的端面离合部件加单向离合器等组成的离合装置，可靠性较高，但结构的复杂程度大大增加，机构增加的体积也较大，离合装置部分的成本也很高。图8、图9、图10的离合装置在小齿轮停转的某些位置，快动作合闸再啮合时大齿轮都要空转较大角度（接近一个齿距甚至大于一个齿距），可伸缩齿或摆动齿才与静止的小齿轮接触，这一过程中力量很大的合闸弹簧释放的能量较大，可伸缩齿或摆动齿与小齿轮接触的冲击力也大。这几种离合装置齿尖各表面间均无小圆弧面过渡，尖端接触应力很大，都使得两种活动齿必须具有很高抗冲击强度。操作功大幅增加的大的或超大操作功弹簧操动机构，如采用上述几种离合装置，由于快动作合闸再啮合大齿轮空转时合闸弹簧释放能量大幅增加，活动齿承受的冲击力及抗冲击强度要求也将大幅提高，可能达到难以满足要求的程度。要满足大齿轮承受大幅增加的转矩，又不过度增加大齿轮直径及减少大小齿轮的传动比，齿轮应选取较大的模数和齿宽，大小齿轮的齿数也要大幅减小，这又会进一步增加快动作合闸再啮合时大齿轮的空转角度及冲击力。另外，作图分析显示，小齿轮齿数很少时，采用图8、图10两种离合装置，都无法消除可能（小几率）出现的卡住不能合闸现象。 

发明内容