CN201237997Y - 轨道交通双极隔离开关电动控制装置 - Google Patents

Abstract

一种轨道交通双极隔离开关电动控制装置，属轨道交通接触网用DC1500V隔离开关控制装置。由双极隔离开关和电动控制装置组成；后者结构是：电机经齿轮传动分合闸传动轴以及滚轮轴，第一级传动比为4∶1，第二级传动比为1∶1，滚轮轴上安装的两个凹型滚轮，其上凹口相互错位180°，使位于其下方的两个位置开关接通或断开，以此实现分合闸回路的互锁。本实用新型具有双极开关周期度好、磨损小、寿命长，具有电机分合闸回路互锁，自动控制辅助开关触点的接通和断开，满足电机控制保护和信号输出的需要。

Description

轨道交通双极隔离开关电动控制装置

技术领域

本实用新型涉及直流隔离开关，特别是用于城市轨道交通接触网的DC1500V的双极式隔离开关及其电动控制装置技术。

背景技术

我国已有北京、上海、广州等10个城市陆续建设了城市轨道交通系统，建成投入运营或试运营线路共22条，总里程602公里。此外，在未来10余年里，我国15个城市将建轨道交通线路总长1700公里，总投资6200亿元。然而，轨道交通接触网需要的DC1500V双极隔离开关的研发和制造国内至今都还是空白，致使国内轨道交通接触网只有将两台完全独立单极隔离开关拼做一起代用。这样的代用品明显存在如下不足和缺陷：(1)分合闸的同期度差；(2)笨重、体积大、占用空间大；(3)采用两根操作杆操作(每根操作一极隔离开关)；(4)安装和调试较难，机械特性不稳定；(5)操作力大，须用较大功率的电机；(6)成本较高。中国专利文献公开了由武汉合力开关有限公司申请的一种“双隔离开关电动操作装置”(CN100345234C)，它由单台电动机、辐板、拨板和齿轮组构成；电动机通过齿轮组与拨板连接，带动拨板转动，拨板转动时拨板轴先后与第一辐板和第二辐板上的槽口相配合，带动第一辐板和第二辐板转动，第一辐板和第二辐板分别通过转轴与第一隔离开关和第二隔离开关的操作杆相连接。通过拨板轴波动辐板的槽口来实现，而隔离开关在分、合闸位的锁定是靠辐板和拨板的圆边来实现，该技术是属于分合两台隔离开关的电动操作装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种结构紧凑、分合闸周期度好、操作力小的轨道交通双极隔离开关电子控制装置，并同时解决隔离开关控制部分的分合闸回路互锁的问题。

本新型的目的是这样实现的：一种轨道交通双极隔离开关电动控制装置，包括，隔离开关，电动控制装置安装在箱体内，其结构为：直流电机输出轴上安装有小齿轮，分合闸传动轴上的大齿轮与小齿轮啮合，二者的传动比为4：1，滚轮轴与分合闸传动轴平行设置，滚轮轴上安装的大齿轮与分合闸传动轴上的大齿轮等传动比啮合传动，滚轮轴上安装有两个其上凹口互为错位180°的滚轮，设置在电机供电回路中、用作实现分合闸回路互锁的合闸位置开关和分闸位置开关分别设置在箱体底部、位于两滚轮下方、两位置开关的触片位于两滚轮外缘的作用范围内，分合闸传动轴位于箱体外的左端上连接有曲臂，曲臂经万向节与拉杆下端连接，拉杆上端与隔离开关的摇臂铰接。

隔离开关为双极隔离开关：由在矩形支架上对称设置、结构相同的两极组成，每极结构中：两片静触刀经绝缘子横向安装在矩形金属支架的一端，两片基板经绝缘子横向安装在矩形金属支架的另一端，每片基板的中心转轴上铰接有合闸时与静触刀夹持接触的两片动触刀，四片动触刀中部固定有连接杆，绝缘撑杆上端铰接在连接杆上，下端铰接在夹板的一端，夹板另一端固定在转轴上；转轴纵向架设在矩形金属支架中部，供外力作用以实现分合闸操作的拐臂固定在转轴中部。

针对现有技术存在的问题，我公司自行研发了(GNZ)轨道交通双极隔离开关。

本实用新型的有益效果是：

1、将双极设计为一个整体，采用一根输出杆进行操作，同期度好，操作力小。

2、每极采用四片动触刀，两片静触刀。

3、每片动触刀设置了两个椭圆形凸包。使动触刀与静触刀的接触采用线接触方式。

4、动触刀在分合过程中有自洁作用(因与静触头有少许的相对滑动，可以擦去氧化层，减少触头接触电阻)。

5、极与极间采用空气绝缘，极与金属骨架间采用固体绝缘。

6、额定电流4000A的该开关于2007年9月通过了型式试验，并于2007年10月获“CCC”证书。

7、填补了国内没有DC1500V直流双极隔离开关的空白。

8、解决了现有隔离开关分合闸冲击力过大、部件磨损大、使用寿命短、工作欠稳定的缺陷；巧妙实现了分合闸回路的互锁，并通过电动机构自动控制辅助开关多对触点的接通和断开，满足了电气控制保护和信号输出的需要。

上述优点将在后文具体实施方式中进一步加以阐述。

附图说明

图1是本新型电动控制装置的主视图(箱体的门板拆下)；

图2是图1的左视图(箱体的左侧板拆去)；

图3是图1拆去上面板和内门后的主视图；

图4图5分别是图3中滚轮及位置开关沿A-A线和B-B线的剖面图；

图6是图3中辅助开关传动机构的C向视图；

图7是图3中电机联锁开关的D向视图；

图8是图3中I部放大图；

图9图10分别是图3中电机传动机构的不同视角方向立体图；

图11是图1所示手柄及手柄固定螺栓的立体图；

图12是图1中手柄被手柄固定螺栓固定后的立体图；

图13是图3所示电动控制装置与双极隔离开关连接状况的主视图；

图14是图13的左视图；

图15是图13所示双极隔离开关的主视图；

图15-1是图15的俯视图；

图16是本新型电机电源回路及控制回路的示意图；

图17是图16所示直流断路器ZK1、ZK2的报警接点示意图；

图18是图16所示分合闸位置辅助开关HK的触点连接示意图。

具体实施方式

附图中，1、箱体；2、卡口板；3、手柄拉杆；4、手柄拉杆；5、上面板；6、电机；7、小齿轮；8、电机安装板；9、大齿轮；10、断路器；11、断路器；12、万能转换开关；13、手柄联锁开关；14、合闸按钮；15、手柄固定螺栓；15a、卡销；15b、卡板；15c、圆形螺母；15d、螺杆；15e、穿孔销；16、分闸按钮；17、手柄；17a、手柄头；18、箱内安装板；19、加热器；20、内门；21、内门安装板；22、安装板螺栓套；23、空心胶条；24、继电器；25、接触器；26、热继电器；27、门销；28、辅助开关；28a、辅助开关方轴；29、辅助开关支架；30、平波电感器；31、远动继电器；32、滚轮；32a、滚轮；33、底座盖板；34、单向滚针离合器底座；35、单向滚针离合器；36、线槽；37、位置开关；37a、位置开关；38、分合闸开关支架；39、空气开关安装拉条；40、销；41、大齿轮；42、离合器杠杆；43、门板；44、杠杆安装板；45、(电机吊装)弯板；46、(电机吊杆)铜套；47、(电机)吊杆；48、轴套；49、分合闸传动轴；49a、手动孔；50、电机联锁开关；51、电机联锁开关支架；52、拐臂片；53、端子排；54、滚轮轴；55、限位块；56、手动操作挡板；57、端子排；58、三元乙丙出线护套；59、轴；60、传动片；61、传动片；62、拐臂；63、辅助开关拐臂传动销；64、电机安装板碰块；65、曲臂；66、拉杆；66a、拉杆；67、U形夹；67a、轴。

图13图14图15图15-1中，双极隔离开关100由在矩形支架101上对称设置、结构相同的两极组成，每极结构中：两片静触刀103(两片静触刀经螺栓连接构成一个极的触点)经绝缘子102横向安装在矩形金属支架101的一端，两片基板108经绝缘子102横向安装在矩形金属支架101的另一端，每片基板108的中心转轴115上铰接有合闸时与静触刀夹持接触的两片动触刀104，动触刀与基板的夹持面上设置有在一个圆周上均布的三个弧形凸包112，与静触刀103的夹持面上设置有竖向排列的两个椭圆形凸包117，且两片动触刀的前部经螺栓联接，圆锥形压簧111经该螺栓的螺母压接在一片动触刀外侧面上，四片动触刀中部固定有连接杆110，绝缘撑杆109上端铰接在连接杆上，下端铰接在夹板105的一端，夹板另一端固定在转轴106上；转轴纵向架设在矩形金属支架101中部，供外力作用以实现分合闸操作的摇臂107固定在转轴106中部。动触刀104上设置有开口槽113，静触刀103上设置有切口缝114；中心转轴115为不锈钢螺栓，螺栓上压接有压簧116。

图1图2图3示出，电动控制装置(也称隔离器电动操作机构，含机械部分和图16电路部分)安装在箱体1内，其结构为(参见图9图10)：直流电机6输出轴上安装有小齿轮7，小齿轮7与分合闸传动轴49上的大齿轮9啮合，二者的传动比为1：4，滚轮轴54与分合闸传动轴49平行设置，滚轮轴上安装的大齿轮41与分合闸传动轴上的大齿轮9等传动比啮合传动，滚轮轴上安装有两个其上凹口相互错位180°的滚轮32、32a，设置在电机控制回路中、用作实现分合闸回路互锁的合闸位置开关37和分闸位置开关37a分别设置在箱体底部、位于两滚轮32、32a下方、两位置开关的触片位于两滚轮外缘的作用范围内(图4图5)，分合闸传动轴49位于箱体外的左端上连接有曲臂65，曲臂65经万向节与拉杆66、66a(拉杆66、66a经螺栓连接，长度可调整)下端连接，拉杆上端与隔离开关100的摇臂107铰接(图13图14)。该万向节结构具体为：曲臂65的外伸方形臂上固定有板件，U形夹67经轴67a与板件铰接；拉杆66、66a下端与U形夹连接。

箱体1内还安装有具有多对常开常闭触头的辅助开关28；还具有辅助开关传动机构：滚轮轴54一端上固定有拐臂片52，拐臂62固定在辅助开关的方轴28a上，传动片两端分别与拐臂片52和拐臂62铰接(图6)。滚轮轴54另一端上安装有单向滚针离合器35；大齿轮9与小齿轮7的齿数比为60：15。单向滚针离合器使滚轮轴不能反向转动，防止手动操作分合闸传动轴时的反向误操作。传动片由两个传动片60、61经螺栓联接在其条形孔上构成；夹套由U形夹67和轴套68组成：轴套68可转动地套在曲臂外端上，U形夹67经轴67a与轴套68上部铰接。参见图7图8，直流电机6固定在安装板8上，安装板上部固定有吊杆47，两弯板45固定箱体1顶板上，且弯板上固定有铜套46，吊杆47活动地穿插在两铜套之中；电机6上固定有离合器杠杆42；安装板8上固定有碰块64，箱体内安装有电机联锁开关50，该开关位于与碰块64相接触的位置上。箱体1内设置有上面板5，上面板的开口上固定有卡口板2；手柄拉杆3、4由两段旋接组成，固定在杠杆42的上端，并从卡口板上的卡口中伸出；分合闸传动轴49伸出箱体1的右端上开有手动孔49a；还具有使用时插入手动孔49a、用于手动操作调试隔离开关的手柄17；箱体1上设置有用作对手柄180°转动起限位作用的手动操作挡板56。参见图1，箱体1中设置有内门20、21，内门上安装有断路器10、11、万能转换开关12、合闸按钮14、分闸按钮16以及手柄联锁开关13；手柄联锁开关设置在电机6控制回路中；还具有用于将手柄17固定在内门上、且并压在手柄联锁开关上的手柄固定螺栓15：圆形螺母15c旋接在卡销15a下部的螺杆15d上，其上有开孔的卡板15b置于卡销顶部槽口中、并挂在卡销上固定的穿孔销15e上(图11图12)。滚轮32、32a上的凹口为直角形凹口，其两直角边分别平行于滚轮的轴心线(图4图5)。箱体1内安装有用作加热降低箱内湿度的加热器19(箱体内湿度高时，用以加温除湿)。

图16中，KM、接触器LC1D25；RJ、热继电器；TQ、分闸接触器；HQ、合闸接触器；FJ、分闸继电器；HJ、合闸继电器；R、加热器25W；WK4、位置开关；WK3、位置开关；WK2、位置开关；ZL、平波电抗器；L1、制动器；M、永磁电机280W；ZK1、直流断路器C65H-DC；ZK2、直流断路器C65H-DC；TA、分闸按钮；WK1、位置开关；SV、控制开关；HA、合闸按钮。

SV接点表

1、合闸位置开关WK3、分闸位置开关WK4随滚轮联动。当开关主回路断开时，WK3的常开触点闭合，WK4的常开触点断开；当开关主回路闭合时，WK3的常开触点断开，WK4的常开触点闭合。

2、当手操手柄安装于机箱内相应位置时，位置开关WK1(即手柄联锁开关13)的常开触点闭合，当手操手柄从机箱内取出后，WK1的常开触点断开，断开控制回路。

3、当离合器手柄被抬起后，位置开关WK2(即电机联锁开关50)的常闭触点断开；当离合器手柄被放下后，WK2常闭触点闭合。

4、隔离开关处于分闸状态时，分合闸位置辅助触头的状态如图18所示。

本实用新型隔离开关的分合闸控制过程如下：

1、如用电机的转子输出轴直接操作隔离开关本体，其分合闸单程速度约为0.6s。这样的操作速度将带来两个不良后果：一是分合闸冲击力过大，容易损坏开关和加速部件的磨损；二是易产生分合闸反弹，致使分合闸不到位。

于是设计了用于减速的分合闸传动轴。轴上齿的大齿轮与电机的输出小齿轮成60∶15的速度关系。这样的设计将分合闸单程时间由0.6s延长到2.5s。其二，分合闸轴左端伸出箱体直接与操作拉杆连接；右端(右端上的手动操作孔未在立体图中表示，图1图3中可以看出；右端的轴头加粗且有通孔)伸出箱体以方便进行手动操作和调试隔离开关。

2、隔离开关控制部分的分合闸回路必须互锁，即隔离开关分闸到位时合闸回路的位置开关闭合，分闸回路的位置开关断开；合闸到位时分闸回路的位置开关闭合，合闸回路的位置开关断开。于是设计了滚轮轴，轴的左端配装与分合闸传动轴同规格的大齿轮和铝滚轮和及限位块(起轴套作用)，并在铝滚轮上方，箱体的底部设置了合闸位置开关和分闸位置开关。分合闸传动轴上的大齿轮与滚轮轴上的大齿轮相互啮合，使分合闸传动轴的转动带动滚轮轴和两个铝滚轮同步转动。由于两个铝滚轮和设计为相互错位180°的凹型轮，使之在分合闸的过程中对分合闸位置开关进行相差180°压缩和释放。由此实现分合闸回路的互锁。

3、因控制、保护和信号输出的需要，在滚轮轴的下方，设置了辅助开关(外购件)、支架和拐臂。辅助开关有多对常开和常闭触头(最多可设置常开和常闭触头各10对)。该辅助触头满足与隔离开关同步动作的需要，即隔离开关于合闸位置时，常开触头闭合，常闭触头断开；隔离开关于分闸位置时，常开触头断开，常闭触头闭合。

4、电机的尾部装有制动器(刹车)，制动器在失电时，会将电机的电枢抱住，阻止电机电枢转动。制动器和电机并接在电机回路中，在机构完成分闸操作或合闸操作，控制回路切断电机电源时，同时会切断制动器的电源。此时，制动器阻止电机的电枢转动，从而阻止了分合闸传动轴的转动。之后，即使开关在受到外力时，也能可靠的保持在合闸位置或分闸位置。

5、拥有完善的保护装置。电机回路和加热回路分别设置有空气开关，开关上配备辅助触点。如果电机回路和加热回路短路，空气开关会自动跳闸，从而阻止故障进一步扩大。当空气开关断开时，开关上的辅助点可以送出故障信号。电机回路中串接有热继电器，当电机过载时，热继电器和热继电器上的辅助触点会同时切断电机电源和控制回路电源，防止电机烧毁。

6、机构分、合闸位置定位准确、调整方便。调节铝滚轮，即可准确的调整机构的分、合位置，因此，机构的分合闸位置定位准确，维护方便。

直流隔离开关电动机构主要技术参数为：

机械寿命：10000次；

控制回路工频耐压：2000V/lmin；

分(合)闸时间：≤3s；

操作电压：DC220；DC110；AC220。

Claims (10)

1、一种轨道交通双极隔离开关电动控制装置，包括，隔离开关，其特征是：电动控制装置安装在箱体(1)内，其结构为：直流电机(6)输出轴上安装有小齿轮(7)，分合闸传动轴(49)上的大齿轮(9)与小齿轮(7)啮合，二者的传动比为4：1，滚轮轴(54)与分合闸传动轴(49)平行设置，滚轮轴上安装的大齿轮(41)与分合闸传动轴上的大齿轮(9)等传动比啮合传动，滚轮轴上安装有两个其上凹口互为错位180°的滚轮(32、32a)，设置在电机供电回路中、用作实现分合闸回路互锁的合闸位置开关(37)和分闸位置开关(37a)分别设置在箱体底部、位于两滚轮(32、32a)下方、两位置开关的触片位于两滚轮外缘的作用范围内，分合闸传动轴(49)位于箱体外的左端上连接有曲臂(65)，曲臂(65)经万向节与拉杆(66、66a)下端连接，拉杆上端与隔离开关(100)的摇臂(107)铰接。

2、根据权利要求1所述轨道交通双极隔离开关电动控制装置，其特征是：所述箱体(1)内还安装有具有多对常开常闭触头、连接在电机制动保护回路中的辅助开关(28)；还具有辅助开关传动机构：滚轮轴(54)一端上固定有拐臂片(52)，拐臂(62)固定在辅助开关的方轴(28a)上，传动片两端分别与拐臂片(52)和拐臂(62)铰接；所述直流电机(6)尾部安装有制动器。

3、根据权利要求2所述轨道交通双极隔离开关电动控制装置，其特征是：所述滚轮轴(54)另一端上安装有单向滚针离合器(35)；大齿轮(9)与小齿轮(7)的齿数比为60：15。

4、根据权利要求3所述轨道交通双极隔离开关电动控制装置，其特征是：所述传动片由两个传动片(60、61)经螺栓联接在其条形孔上构成；所述万向节结构为：曲臂(65)的外伸方形臂上固定有板件，U形夹(67)经轴(67a)与板件铰接；拉杆(66、66a)下端与U形夹连接。

5、根据权利要求4所述轨道交通双极隔离开关电动控制装置，其特征是：所述直流电机(6)固定在安装板(8)上，安装板上部固定有吊杆(47)，两弯板(45)固定箱体(1)顶板上，且弯板上固定有铜套(46)，吊杆(47)活动地穿插在两铜套之中；电机(6)上固定有离合器杠杆(42)，该杠杆的上端固定有手柄拉杆；安装板(8)上固定有碰块(64)，箱体内安装有电机联锁开关(50)，该开关位于与碰块(64)相接触的位置上。

6、根据权利要求5所述轨道交通双极隔离开关电动控制装置，其特征是：所述箱体(1)内设置有上面板(5)，上面板的开口上固定有卡口板(2)；所述手柄拉杆(3、4)由两段旋接组成、并从卡口板上的卡口中伸出；分合闸传动轴(49)伸出箱体(1)的右端上开有手动孔(49a)；还具有使用时插入手动孔(49a)、用于手动操作调试隔离开关的手柄(17)；箱体(1)上设置有用作对手柄180°转动起限位作用的手动操作挡板(56)。

7、根据权利要求6所述轨道交通双极隔离开关电动控制装置，其特征是：所述箱体(1)中设置有内门(20、21)，内门上安装有断路器(10、11)、万能转换开关(12)、合闸按钮(14)、分闸按钮(16)以及手柄联锁开关(13)；手柄联锁开关设置在电机(6)控制回路中；还具有用于将手柄(17)固定在内门上、并压在手柄联锁开关上的手柄固定螺栓(15)：圆形螺母(15c)旋接在卡销(15a)下部的螺杆(15d)上，其上有开孔的卡板(15b)置于卡销顶部槽口中、并挂在卡销上固定的穿孔销(15e)上；滚轮(32、32a)上的凹口为直角形凹口，其两直角边分别平行于滚轮相互垂直的两径向。

8、根据权利要求1～7任一权利要求所述轨道交通双极隔离开关电动控制装置，其特征是：所述隔离开关为双极隔离开关(100)：由在矩形支架(101)上对称设置、结构相同的两级组成，每级结构中：两片静触刀(103)经绝缘子(102)横向安装在矩形金属支架(101)的一端，两片基板(108)经绝缘子(102)横向安装在矩形金属支架(101)的另一端，每片基板(108)的中心转轴(115)上铰接有合闸时与静触刀夹持接触的两片动触刀(104)，四片动触刀中部固定有连接杆(110)，绝缘撑杆(109)上端铰接在连接杆上，下端铰接在夹板(105)的一端，夹板另一端固定在转轴(106)上；转轴纵向架设在矩形金属支架(101)中部，供外力作用以实现分合闸操作的摇臂(107)固定在转轴(106)中部。

9、根据权利要求8所述轨道交通双极隔离开关电动控制装置，其特征是：所述隔离开关(100)每极中的两片动触刀的前部经螺栓联接，圆锥形压簧(111)经该螺栓的螺母压接在一片动触刀外侧面上，动触刀与基板的夹持面上设有在一个圆周上分布的三个弧形凸包(112)、与静触刀的夹持面上设置有竖向排列的两个椭圆形凸包(117)。

10、根据权利要求9所述轨道交通双极隔离开关电动控制装置，其特征是：所述动触刀(104)上设置有开口槽(113)，静触刀(103)上设置有切口缝(114)；中心转轴(115)为不锈钢螺栓，螺栓上压接有压簧(116)；箱体(1)内安装有用作加热降低箱内湿度的加热器(19)。

Images