一种触头导向缓冲装置及方法与流程

1.本发明属于高压电器开关技术领域，涉及一种触头导向缓冲装置及方法。


背景技术：

2.由于三工位高压开关两个断口位置串联，一般动触头行程较大。为了保证动触头与两侧静触头合分闸位置准确、操作冲击小，需要增加触头运动导向和缓冲功能。一般压气堵气缓冲方式主要在高速情况下起作用，而采用压气堵气与弹簧相结合的缓冲方式则存在触头回弹问题，不能有效保证触头动作位置准确。目前气体堵气缓冲结构多采用单向阀片，以此约束气流，一般仅能针对触头分闸方向起到缓冲作用，对合闸过程无缓冲作用。
3.综上所述，目前触头导向缓冲装置的准确度、精确性都不高，且缺少能同时适用于触头高速和低速运动情况下的缓冲结构。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于解决现有技术中触头导向缓冲装置的准确度和精确性都不高，且缺少能同时适用于触头高速和低速运动情况下缓冲结构的技术问题，提供一种触头导向缓冲装置及方法。
5.为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
6.第一方面，本发明提供一种触头导向缓冲装置，包括动触头、第一缓冲单元、驱动杆活塞段、第二缓冲单元、活塞缸体和驱动装置；所述驱动杆活塞段设置在所述活塞缸体内，驱动杆活塞段两端分别与所述第一缓冲单元和所述第二缓冲单元连接且延伸至活塞缸体外；第一缓冲单元和第二缓冲单元结构相同，且均关于驱动杆活塞段轴线呈轴对称分布；所述驱动装置与第二缓冲单元连接，用于驱动活塞缸体内的部件沿活塞缸体轴线方向运动；活塞缸体两端结构相同，沿活塞缸体轴线呈轴对称分布；活塞缸体一端的侧壁内固定安装有薄壁圆筒状的第一摩擦环，底壁开设圆孔，圆孔上固定安装第一导向密封环；第一摩擦环上开设有若干第一摩擦环排气孔，第一摩擦环排气孔为通孔，活塞缸体侧壁开设有与第一摩擦环排气孔相对应的第一气缸排气孔；活塞缸体另一端设置有第二摩擦环、第二导向密封环、第二摩擦环排气孔和第二气缸排气孔；第一缓冲单元包括顺次连接的第一导向轴肩、第一摩擦接触段、第一密封接触段和第一驱动直杆；第一导向轴肩与驱动杆活塞段一端固定连接；第一导向轴肩与活塞缸体之间设置有与第一导向轴肩连接的第一导向环；第一摩擦接触段的外径与第一摩擦环的内径相同；第一密封接触段的外径与第一导向密封环的内径相同。
7.上述装置进一步的改进在于：
8.所述第二缓冲单元连接包括顺次连接的第二导向轴肩、第二摩擦接触段、第二密封接触段和第二驱动直杆；第二驱动直杆与驱动装置连接；第二导向轴肩与驱动杆活塞段一端固定连接；第二导向轴肩与活塞缸体之间设置有与第二导向轴肩连接的第二导向环；第二摩擦接触段的外径与第二摩擦环的内径相同；第二密封接触段的外径与第二导向密封
环的内径相同。
9.所述第一摩擦接触段为圆柱体，第一摩擦接触段周向均布若干连通其侧壁和端面的第一活塞排气孔；所述第二摩擦接触段为圆柱体，第二摩擦接触段周向均布若干连通其侧壁和端面的第二活塞排气孔。
10.所述活塞缸体、第一导向环、第二导向环、第一导向轴肩和第二导向轴肩的横截面均为矩形、圆形或椭圆。
11.所述第一摩擦环、第二摩擦环、第二摩擦接触段和第一摩擦接触段均由耐磨材料制成。
12.所述第二导向环与活塞缸体内壁光滑接触；所述第一导向环与活塞缸体内壁光滑接触。
13.所述第一活塞排气孔还可以设置在第一摩擦环内，第一活塞排气孔连通第一摩擦环排气孔和活塞缸体内部的气室；所述第二活塞排气孔还可以设置在第二摩擦环内，第二活塞排气孔连通第二摩擦环排气孔和活塞缸体内部的气室。
14.所述第一活塞排气孔还可以设置在活塞缸体内，第一活塞排气孔连通第一气缸排气孔和活塞缸体内部的气室；所述第二活塞排气孔还可以设置在活塞缸体内，第二活塞排气孔连通第二气缸排气孔和活塞缸体内部的气室。
15.第二发明，本发明提供一种上述装置的触头导向缓冲方法，包括以下步骤：
16.当动触头由分闸位置向第一合闸位置运动，第一导向密封环与第一密封接触段接触时，使气体从第一气缸排气孔和第一摩擦环排气孔排出；当第一摩擦接触段和第一摩擦环接触时，通过第一摩擦接触段和第一摩擦环之间的摩擦力起到缓冲作用，并且气体可以通过第一活塞排气孔排出；
17.当动触头由分闸位置向第二合闸位置运动，第二导向密封环与第二密封接触段接触时，使气体从第二气缸排气孔和第二摩擦环排气孔排出；当第二摩擦接触段和第二摩擦环接触时，通过第二摩擦接触段和第二摩擦环之间的摩擦力起到缓冲作用，并且气体可以通过第二活塞排气孔排出。
18.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
19.本发明公开了一种触头导向缓冲装置及方法，在动触头由分闸位置向合闸位置运动时，采用气缸排气孔和摩擦环排气孔将气体排出，起到压气缓冲作用；并且摩擦接触段和摩擦环之间的摩擦力也能起到缓冲作用；这种压气缓冲和摩擦缓冲相结合的方式，既能适用动触头高速运动情况，还能适用于低速运动情况；其次，摩擦接触段与摩擦环内径相同，密封接触段与导向密封环内径相同，这种阶梯轴形状配合的方式能够实现轴向密封；并且两个方向的缓冲单元，能够减小触头在两个方向运动时产生的振动和冲击，提高准确性。
20.进一步地，本发明在摩擦接触段周向均布若干活塞排气孔，在摩擦接触段和摩擦环之间的摩擦力起到缓冲作用的同时，气体可以通过活塞排气孔排出，压气缓冲与摩擦缓冲同时存在，缓冲效果更好。
21.进一步地，本发明活塞缸体、第一导向环、第二导向环、第一导向轴肩和第二导向轴肩的横截面为矩形或椭圆等非圆形状时，可以更好地对缓冲装置起到限位作用，有效防止触头转动，提高精确性。
附图说明
22.为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
23.图1为本发明装置的结构示意图；
24.图2为本发明实施例第一合闸状态示意图；
25.图3为本发明实施例第二合闸状态示意图；
26.图4为本发明导向密封环结构示意图；
27.图5为本发明实施例压气缓冲过程示意图；
28.图6为本发明实施例摩擦缓冲状态示意图；
29.图7为图6的a-a向剖面图；
30.图8为本发明实施例的横截面示意图；
31.图9为本发明实施例排气孔位置示意图；
32.图10为本发明实施例排气孔位置示意图。
33.其中：1-第一静触座；2-动触头；3-第二静触座；4-第三静触座；5-第一驱动直杆；6-第一导向密封环；7-第一气缸排气孔；8-第一摩擦环排气孔；9-第一摩擦环；10-第一气室；11-驱动杆活塞段；12-第二气室；13-第二摩擦环；14-第二气缸排气孔；15-第二摩擦环排气孔；16-第二驱动直杆；17-第二导向密封环；18-第二密封接触段；19-第二摩擦接触段；20-第二活塞排气孔；21-第二导向环；22-第一导向环；23-第一活塞排气孔；24-第一摩擦接触段；25-第一密封接触段；26-活塞缸体；27-外壳；28-驱动装置；29-第一轴肩平面；30-第二轴肩平面；31-第一导向轴肩；32-第二导向轴肩；101-第一小气室；102-第二小气室。
具体实施方式
34.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
35.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
36.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
37.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
38.此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
39.在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
40.下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
41.参见图1、图2、图3和图4，本发明实施例基于三工位开关装置，提供一种触头导向缓冲装置，包括动触头2、第一缓冲单元、驱动杆活塞段11、第二缓冲单元、活塞缸体26和驱动装置28；所述驱动杆活塞段11设置在所述活塞缸体26内，驱动杆活塞段11两端分别与所述第一缓冲单元和所述第二缓冲单元连接且延伸至活塞缸体26外；第一缓冲单元和第二缓冲单元结构相同，且均关于驱动杆活塞段11轴线呈轴对称分布；所述驱动装置28与第二缓冲单元连接，用于驱动活塞缸体26内的部件沿活塞缸体26轴线方向运动；活塞缸体26两端结构相同，沿着活塞缸体轴线呈轴对称分布；活塞缸体26一端的侧壁内固定安装有薄壁圆筒状的第一摩擦环9，底壁开设圆孔，圆孔上固定安装第一导向密封环6；第一摩擦环9上开设有若干第一摩擦环排气孔8，第一摩擦环排气孔8为通孔，活塞缸体26侧壁开设有与第一摩擦环排气孔8相对应的第一气缸排气孔7；活塞缸体26另一端设置有第二摩擦环13、第二导向密封环17、第二摩擦环排气孔15和第二气缸排气孔14；第一缓冲单元包括顺次连接的第一导向轴肩31、第一摩擦接触段24、第一密封接触段25和第一驱动直杆5；第一导向轴肩31与驱动杆活塞段11一端固定连接；第一导向轴肩31与活塞缸体26之间设置有与第一导向轴肩31连接的第一导向环22；第一摩擦接触段24的外径与第一摩擦环9的内径相同；第一密封接触段25的外径与第一导向密封环6的内径相同。气缸排气孔和摩擦环排气孔能够在动触头运动过程中将气体排出，起到压气缓冲作用，摩擦接触段和摩擦环之间的摩擦力也能起到摩擦缓冲作用。
42.在一些实施例中，所述第二缓冲单元连接包括顺次连接的第二导向轴肩32、第二摩擦接触段19、第二密封接触段18和第二驱动直杆16；第二驱动直杆16与驱动装置28连接；第二导向轴肩32与驱动杆活塞段11一端固定连接；第二导向轴肩32与活塞缸体26之间设置有与第二导向轴肩32连接的第二导向环21；第二摩擦接触段19的外径与第二摩擦环13的内径相同；第二密封接触段18的外径与第二导向密封环17的内径相同。这种阶梯轴形状配合的方式能够实现轴向密封。
43.参见图6，在一些实施例中，所述第一摩擦接触段24为圆柱体，第一摩擦接触段24周向均布若干连通其侧壁(第一气室10)和端面(第一轴肩平面29)的第一活塞排气孔23；所述第二摩擦接触段19为圆柱体，第二摩擦接触段19周向均布若干连通其侧壁(第二气室12)和端面(第二轴肩平面30)的第二活塞排气孔20。第一活塞排气孔23和第二活塞排气孔20是驱动杆活塞段11的轴向排气孔，能够在摩擦接触缓冲的过程中同时产生气体缓冲作用。
44.参见图7和图8，在一些实施例中，所述活塞缸体26、第一导向环22、第二导向环21、第一导向轴肩31和第二导向轴肩32的横截面为圆形、矩形或椭圆等。非圆形截面可以更好
地对缓冲装置起到限位作用，有效防止触头转动。
45.在一些实施例中，所述第一摩擦环9、第二摩擦环13、第二摩擦接触段19和第一摩擦接触段24均由耐磨材料制成。所述第二导向环21与活塞缸体26内壁光滑接触；所述第一导向环22与活塞缸体26内壁光滑接触。保证活塞缸体26与导向环之间运动导向良好，无阻滞。
46.参见图10，本发明提供另一可行的实施方式，所述第一活塞排气孔23还可以设置在第一摩擦环9内，第一活塞排气孔23连通第一摩擦环排气孔8和活塞缸体26内部的气室(第一气室10)；所述第二活塞排气孔20还可以设置在第二摩擦环13内，第二活塞排气孔20连通第二摩擦环排气孔15和活塞缸体26内部的气室(第二气室12)。
47.参见图9，本发明还提供另一可行的实施方式，所述第一活塞排气孔23还可以设置在活塞缸体26内，第一活塞排气孔23连通第一气缸排气孔7和活塞缸体26内部的气室(第一气室10)；所述第二活塞排气孔20还可以设置在活塞缸体26内，第二活塞排气孔20连通第二气缸排气孔14和活塞缸体26内部的气室(第二气室12)。
48.本发明另一实施例还提供一种采用上述装置的触头导向缓冲方法，包括以下步骤：
49.当动触头2由分闸位置向第一合闸位置运动，第一导向密封环6与第一密封接触段25接触时，使气体从第一气缸排气孔7和第一摩擦环排气孔8排出；当第一摩擦接触段24和第一摩擦环9接触时，通过第一摩擦接触段24和第一摩擦环9之间的摩擦力起到缓冲作用，并且气体可以通过第一活塞排气孔23排出；
50.当动触头2由分闸位置向第二合闸位置运动，第二导向密封环17与第二密封接触段18接触时，使气体从第二气缸排气孔14和第二摩擦环排气孔15排出；当第二摩擦接触段19和第二摩擦环13接触时，通过第二摩擦接触段19和第二摩擦环13之间的摩擦力起到缓冲作用，并且气体可以通过第二活塞排气孔20排出。
51.本发明的工作原理如下：
52.参见图5和图6，当动触头由中间分闸位置向合闸位置运动时，驱动直杆存在两个位置分界点。密封接触段和导向密封环开始接触，起到气体密封作用，气室中的气体只能由气缸排气孔和摩擦环排气孔排出，气体缓冲作用开始。摩擦接触段和摩擦环开始接触，两者间的摩擦力起到摩擦缓冲作用，此时气室中的气体被分隔为第一小气室101和第二小气室102，第一小气室101和第二小气室102通过活塞排气孔连通，气体缓冲效果继续存在。对于高速运动的动触头，气体缓冲效果明显，对于低速运动的动触头，摩擦缓冲效果明显。
53.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种触头导向缓冲装置，其特征在于，包括动触头(2)、第一缓冲单元、驱动杆活塞段(11)、第二缓冲单元、活塞缸体(26)和驱动装置(28)；所述驱动杆活塞段(11)设置在所述活塞缸体(26)内，驱动杆活塞段(11)两端分别与所述第一缓冲单元和所述第二缓冲单元连接且延伸至活塞缸体(26)外；第一缓冲单元和第二缓冲单元结构相同，且均关于驱动杆活塞段(11)轴线呈轴对称分布；所述驱动装置(28)与第二缓冲单元连接，用于驱动活塞缸体(26)内的部件沿活塞缸体(26)轴线方向运动；活塞缸体(26)两端结构相同，沿活塞缸体轴线呈轴对称分布；活塞缸体(26)一端的侧壁内固定安装有薄壁圆筒状的第一摩擦环(9)，底壁开设圆孔，圆孔上固定安装第一导向密封环(6)；第一摩擦环(9)上开设有若干第一摩擦环排气孔(8)，第一摩擦环排气孔(8)为通孔，活塞缸体(26)侧壁开设有与第一摩擦环排气孔(8)相对应的第一气缸排气孔(7)；活塞缸体(26)另一端设置有第二摩擦环(13)、第二导向密封环(17)、第二摩擦环排气孔(15)和第二气缸排气孔(14)；第一缓冲单元包括顺次连接的第一导向轴肩(31)、第一摩擦接触段(24)、第一密封接触段(25)和第一驱动直杆(5)；第一导向轴肩(31)与驱动杆活塞段(11)一端固定连接；第一导向轴肩(31)与活塞缸体(26)之间设置有与第一导向轴肩(31)连接的第一导向环(22)；第一摩擦接触段(24)的外径与第一摩擦环(9)的内径相同；第一密封接触段(25)的外径与第一导向密封环(6)的内径相同。2.根据权利要求1所述的一种触头导向缓冲装置，其特征在于，所述第二缓冲单元连接包括顺次连接的第二导向轴肩(32)、第二摩擦接触段(19)、第二密封接触段(18)和第二驱动直杆(16)；第二驱动直杆(16)与驱动装置(28)连接；第二导向轴肩(32)与驱动杆活塞段(11)一端固定连接；第二导向轴肩(32)与活塞缸体(26)之间设置有与第二导向轴肩(32)连接的第二导向环(21)；第二摩擦接触段(19)的外径与第二摩擦环(13)的内径相同；第二密封接触段(18)的外径与第二导向密封环(17)的内径相同。3.根据权利要求2所述的一种触头导向缓冲装置，其特征在于，所述第一摩擦接触段(24)为圆柱体，第一摩擦接触段(24)周向均布若干连通其侧壁和端面的第一活塞排气孔(23)；所述第二摩擦接触段(19)为圆柱体，第二摩擦接触段(19)周向均布若干连通其侧壁和端面的第二活塞排气孔(20)。4.根据权利要求2所述的一种触头导向缓冲装置，其特征在于，所述活塞缸体(26)、第一导向环(22)、第二导向环(21)、第一导向轴肩(31)和第二导向轴肩(32)的横截面均为矩形、圆形或椭圆。5.根据权利要求2所述的一种触头导向缓冲装置，其特征在于，所述第一摩擦环(9)、第二摩擦环(13)、第二摩擦接触段(19)和第一摩擦接触段(24)均由耐磨材料制成。6.根据权利要求2所述的一种触头导向缓冲装置，其特征在于，所述第二导向环(21)与活塞缸体(26)内壁光滑接触；所述第一导向环(22)与活塞缸体(26)内壁光滑接触。7.根据权利要求3所述的一种触头导向缓冲装置，其特征在于，所述第一活塞排气孔(23)还可以设置在第一摩擦环(9)内，第一活塞排气孔(23)连通第一摩擦环排气孔(8)和活塞缸体(26)内部的气室；所述第二活塞排气孔(20)还可以设置在第二摩擦环(13)内，第二活塞排气孔(20)连通第二摩擦环排气孔(15)和活塞缸体(26)内部的气室。8.根据权利要求3所述的一种触头导向缓冲装置，其特征在于，所述第一活塞排气孔(23)还可以设置在活塞缸体(26)内，第一活塞排气孔(23)连通第一气缸排气孔(7)和活塞缸体(26)内部的气室；所述第二活塞排气孔(20)还可以设置在活塞缸体(26)内，第二活塞
排气孔(20)连通第二气缸排气孔(14)和活塞缸体(26)内部的气室。9.一种采用权利要求1-8任一项所述装置的触头导向缓冲方法，其特征在于，包括以下步骤：当动触头(2)由分闸位置向第一合闸位置运动，第一导向密封环(6)与第一密封接触段(25)接触时，使气体从第一气缸排气孔(7)和第一摩擦环排气孔(8)排出；当第一摩擦接触段(24)和第一摩擦环(9)接触时，通过第一摩擦接触段(24)和第一摩擦环(9)之间的摩擦力起到缓冲作用，并且气体可以通过第一活塞排气孔(23)排出；当动触头(2)由分闸位置向第二合闸位置运动，第二导向密封环(17)与第二密封接触段(18)接触时，使气体从第二气缸排气孔(14)和第二摩擦环排气孔(15)排出；当第二摩擦接触段(19)和第二摩擦环(13)接触时，通过第二摩擦接触段(19)和第二摩擦环(13)之间的摩擦力起到缓冲作用，并且气体可以通过第二活塞排气孔(20)排出。

技术总结
本发明公开了一种触头导向缓冲装置及方法，属于高压电器开关技术领域。装置包括动触头、第一缓冲单元、驱动杆活塞段、第二缓冲单元、活塞缸体和驱动装置；驱动杆活塞段设置在所述活塞缸体内，驱动杆活塞段两端分别与第一缓冲单元和第二缓冲单元连接且延伸至活塞缸体外；第一缓冲单元和第二缓冲单元结构相同，且均关于驱动杆活塞段轴线呈轴对称分布。在动触头由分闸位置向合闸位置运动时，缓冲单元内的气缸排气孔和摩擦环排气孔将气体排出，起到压气缓冲作用；并且摩擦接触段和摩擦环之间的摩擦力也能起到缓冲作用；这种压气缓冲和摩擦缓冲相结合的方式，既能适用动触头高速运动情况，还能适用于低速运动情况。还能适用于低速运动情况。还能适用于低速运动情况。


技术研发人员：弟泽龙 吕军玲 严旭 马冲
受保护的技术使用者：中国西电电气股份有限公司
技术研发日：2023.08.09
技术公布日：2023/10/7