CN102522232B - 断路器操作机构 - Google Patents

Abstract

一种断路器操作机构，属于万能式断路器技术领域。包括一对机构侧板、设置在一对机构侧板之间的主轴、储能组件、固定在一对机构侧板之间的固定杆和固定在主轴上的各具有外侧轮廓的一对凸轮，储能组件包括一对侧板、一对滚子、一对转动轴和一储能弹簧，一对侧板由多根连接杆连接为一体，一对滚子设置在一对侧板的外侧，一对转动轴固设在一对侧板的外侧并且在对应于外侧轮廓的位置设置于机构侧板上，储能弹簧一端抵靠操作机构的储能弹簧固定板，另一端抵靠储能组件，特点：在一对转动轴上并且在对应于外侧轮廓的部位各设置有一缓冲装置，缓冲装置为套圈式缓冲装置、杠杆式缓冲装置或夹持式缓冲装置。优点：有利于改善滚子及凸轮的机械寿命。

Description

断路器操作机构

技术领域

本发明属于万能式断路器技术领域，具体涉及一种断路器操作机构。

背景技术

如业界所知，框架式断路器在工作之前，需先对操作机构储能，藉以在断路器的触头（动、静触头）合分中释放所储能量，否则无法实现断路器合分动作。操作机构的储能通常由手柄储能机构或电动操作机构带动储能机构的主轴以顺时针转动来实现。

图1和图2所示分别为已有技术中广为使用的并且还不乏由专利文献公开的断路器操作机构的结构图和平面示意图，其储能的过程是：由手柄储能机构或电动操作机构带动转动地设置在一对机构侧板5之间的断路器操作机构的主轴1作顺时针方向转动，在主轴1转动的同时由主轴1带动与其铆接为一体的一对凸轮2一起转动，由凸轮2的外侧轮廓21（也可称轮缘）推动操作机构的储能组件3，由储能组件3储能。储能组件3包括彼此面对面设置的并且相互之间由多枚连接杆固定连接为一起的一对侧板31；一对滚子32，分别转动地设置在所述的一对侧板31的外侧，并且与所述凸轮2的外侧轮廓21相对应；一对转动轴33，分别固定在一对侧板31的外侧并且各自与所述的机构侧板5枢转连接；一储能弹簧34，位于操作机构内，一端与操作机构内的储能弹簧固定板抵靠，另一端推动储能组件3转动。由于滚子32与凸轮2的外侧轮廓21相配合，因此在储能组件3储能过程中，凸轮2通过其的外侧轮廓21推动滚子32顺时针摆动，滚子32带动一对侧板31绕转动半轴33顺时针转动，压缩储能弹簧34（图2示），使储能弹簧34储存弹性势能，最终一对侧板31转动到位，即完成储能动作。

当前述的储能动作完成后，图3所示为图1和图2所示的储能组件3的滚子32迫使凸轮2转动的示意图。断路器进行合闸动作，此时由断路器的解锁机构解锁上述储能完成的断路器操作机构，储能弹簧34将前述的弹性势能释放，并且推动侧板31朝着先前相反的方向即逆时针方向转动，同时，滚子32朝向图3所示的左指向箭头的方向即向左摆动，并且与凸轮2的外侧轮廓21产生压力（图3所示的下指向箭头，并且标注有N），也就是说滚子32对外侧轮廓21产生压力，因该压力方向偏向主轴1的右侧，在该情形下迫使凸轮2顺时针转动。

图4所示为图3所示的滚子32即将脱离凸轮2的外侧轮廓21的是临界位置示意图。由图4所示，滚子32处于即将与凸轮2的外侧轮廓21相脱离而尚未脱离的状态。

图5所示为滚子32脱离外侧轮廓21进入凸轮2的凹槽22的示意图。由该图可知，储能组件3的滚子32经过临界状态继续转动至凸轮2的中心处的凹槽22中，此时，侧板31先与固定在一对机构侧板5之间的并且对应于储能组件3下方的固定杆51接触，从而释放动能并且停止转动，当侧板31转动到位后，滚子32不再与凹槽22接触。

然而，随着万能式断路器的分断能力的不断提高，所要求的合闸能量也不断提高，储能组件3的储能弹簧34的能量也相应增大。以6300等级的万能式断路器而言，在储能组件3储能时，由于滚子32施加至凸轮2的驱动力相当大，因此在合闸时，储能组件3与凸轮2的反向转动速度显著增大（速度提高），使两者无法达到期望的配合精度，具体表现为：凸轮2产生过冲现象，所谓的过冲现象是指凸轮2的转动角度超过预设值，导致滚子32在落入凸轮2的凹槽22的底部（槽底）之前首先与顺时针方向转动的并且转动过度（转动过头）的凸轮2碰撞，滚子32表现出了由图6所示的状态，即越过了凹槽22。之后，储能组件3再转动到位并与固定杆51接触，此时滚子32才到达由图5所示的指定位置。可见，在上述过程中，在储能组件3尚未释放能量的情况下，即在侧板31与固定杆4碰撞之前由滚子32提前将转动能量释放到凸轮2上，因滚子32与凸轮2之间存在打击或称人们不希望出现的恶性碰撞情形，于是滚子极易损坏，使断路器的使用寿命产生严重影响。

因此，如何在提高万能式断路器分断能力的同时，也即在提高储能组件的储能能量的同时，有效地避免因凸轮的转动角度超过预设值并进而引发滚子恶性碰撞凸轮而损及滚子的问题成了长期以来困扰于业界并且期望解决而始终未能解决的技术问题，为此，本申请人进行了有益的设计，并且在严格的保密措施下在本申请人企业作了实验，结果证明是切实可行的，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。

发明内容

本发明的任务在于提供一种有助于避免储能组件的滚子与固装在主轴上的凸轮之间产生不希望出现的恶性碰撞而藉以保护滚子和凸轮的机械寿命并且为分断能力的提高提供可靠的技术保障的断路器操作机构。

本发明的任务是这样来完成的，一种断路器操作机构，包括一对彼此面对面设置的机构侧板、转动地设置在一对机构侧板之间的主轴、枢转设置在一对机构侧板之间的储能组件、固定在一对机构侧板之间的并且对应于储能组件的下方的固定杆和固定在主轴上的并且对应于储能组件的两侧的各具有外侧轮廓的一对凸轮，其中：储能组件包括一对侧板、一对滚子、一对转动轴和一储能弹簧，一对侧板彼此面对面配设并且由多根连接杆连接为一个整体，一对滚子分别枢转设置在一对侧板的外侧，并且与所述的外侧轮廓相对应，一对转动轴分别固设在一对侧板的外侧并且在对应于所述外侧轮廓的位置枢转设置于所述的机构侧板上，储能弹簧一端抵靠操作机构的储能弹簧固定板，另一端抵靠储能组件，特征在于：在所述的一对转动轴上并且在对应于所述外侧轮廓的部位各设置有一用于在所述一对凸轮转动过程中供外侧轮廓碰撞的缓冲装置，并且缓冲装置为套圈式缓冲装置、杠杆式缓冲装置或夹持式缓冲装置。

在本发明的一个具体的实施例中，当所述的缓冲装置为套圈式缓冲装置时，该缓冲装置包括内套圈和外套圈，内套圈套置在所述的转动轴上，而外套圈套置在内套圈外，并且与所述的外侧轮廓相对应。

在本发明的另一个具体的实施例中，所述的内套圈为非金属套圈，而所述的外套圈为金属套圈。

在本发明的又一个具体的实施例中，所述的非金属套圈为橡胶套圈或塑料套圈或尼龙套圈。

在本发明的再一个具体的实施例中，当所述的缓冲装置为杠杆式缓冲装置时，该缓冲装置包括内衬套、杠杆、拉箱和限位杆，内衬套套置在所述的转动轴上，杠杆的中部套置在内衬套上，该杠杆的一端与限位杆相对应，而限位杆固定在所述的侧板朝向所述凸轮的一侧，杠杆的另一端与拉簧的一端连接，而拉簧的另一端固定在侧板上。

在本发明的还有一个具体的实施例中，所述的内衬套为金属内衬套，而所述的杠杆是由非金属材料制成的。

在本发明的更而一个具体的实施例中，所述的非金属材料为橡胶、尼龙或塑料。

在本发明的进而一个具体的实施例中，所述的杠杆的形状呈菱形。

在本发明的又更而一个具体的实施例中，当所述的缓冲装置为夹持式缓冲装置时，该缓冲装置包括支架、中心轴、第一夹持碟和第二夹持碟，中心轴对应于所述凸轮的外侧轮廓的部位，该中心轴的一端与所述的一对机构侧板中的其中一枚机构侧板固定，而中心轴的另一端与支架固定，支架与一对机构侧板中的另一枚机构侧板固定，第一、第二夹持碟背对背配合而活动地套设在中心轴上，所述凸轮对应于第一、第二夹持碟之间，其中：在所述的中心轴上套设有第一弹簧和第二弹簧，第一弹簧的一端抵挡在所述的机构侧板上，另一端抵挡在所述的第一夹持碟上，第二弹簧的一端抵挡在所述的支架上，另一端抵挡在所述的第二夹持碟上。

在本发明的又进而一个具体的实施例中，所述的第一夹持碟和所述的第二夹持碟的形状呈碟子形。

本发明提供的技术方案由于在转动轴上并且在对应于凸轮的外侧轮廓的位置设置了缓冲装置，因此当凸轮的外侧轮廓与滚子脱离接触后，凸轮便与缓冲装置碰撞，阻止凸轮转动，从而可避免滚子在过外侧轮廓的临界点后越过凸轮的凹槽与凸轮之间产生不希望出现的恶性碰撞，十分有利于改善滚子及凸轮的机械寿命。

附图说明

图1为已有技术中的断路器操作机构的结构图。

图2为图1的断路器操作机构储能初始时侧视平面图。

图3为图1所示的储能组件的滚子迫使凸轮转动的示意图。

图4为图3所示的滚子即将脱离外侧轮廓进入凸轮的凹槽的示意图。

图5为图4所示的滚子脱离外侧轮廓进入凸轮的凹槽的示意图。

图6为图1所示结构的储能组件的滚子越过凸轮的凹槽并与凸轮相碰撞的示意图。

图7为本发明的断路器操作机构的结构图。

图8为本发明的缓冲装置的第一实施例结构图。

图9为图8所示的滚轮进入凸轮的凹槽的示意图。

图10为本发明的缓冲装置的第二实施例结构图。

图11为本发明的缓冲装置的第三实施例结构图。

具体实施方式

实施例1：

请参见图7，给出了断路器操作机构，该断路器操作机构包括彼此面对面设置的两者之间由固定杆件固定在一起的机构侧板5、转动地设置在一对机构侧板5之间的主轴1、转动地设置在一对机构侧板5之间的储能组件3、固定在一对机构侧板5之间的并且位于机构侧板5偏下方的一固定杆51和分别固定在主轴1上的也即固定在主轴1两端的对应于储能组件3的外侧的并且各具有外侧轮廓21以及凹槽22的凸轮2（即凸轮2有一对）。其中：储能组件3包括一对侧板31、一对滚子32、一对转动轴33和一储能弹簧34，一对侧板彼此面对面配设并且由多根（本发明实施例为三根）连接杆311连接为一个整体，一对滚子32分别通过滚子轴转动地设置在一对侧板31的外侧，并且与前述的凸轮2的外侧轮廓21相配合。更具体地讲，一对滚子32中的其中一个滚子32转动地设置在一对侧板31中的其中一个侧板31朝向一对凸轮2中的其中一个凸轮2的一侧，并且与该侧的凸轮2的外侧轮廓21相配合，而一对滚子32中的另一个滚子32转动地设置在一对侧板31中的另一个侧板31朝向一对凸轮2中的另一个凸轮2的一侧，并且与该侧的凸轮2的外侧轮廓21相配合。在图7中，虽然示意了左侧的滚子32与左侧的凸轮2的外侧轮廓21相配合的情形，但依据举一反三之理，并不会对图7中未示出的位于右侧的滚子32与右侧的凸轮2的外侧轮廓21相配合构成理解上的困惑，一对转动轴33的道理相同。由图7所示，一对转动轴33分别固定在一对侧板31朝向凸轮2的一侧，并且在对应于外侧轮廓21的位置与机构侧板5枢轴连接，也就是说，左侧的转动轴33转动地支承在左侧的机构侧板5上，而右侧的转动轴33转动地支承在右侧的机构侧板5上。储能弹簧34一端抵靠在操作机构5的储能弹簧固定板，另一端抵靠在储能组件3。

由于上述对图7的结构性描述属于公知技术，因此本申请人未予展开。例如凸轮2的外侧轮廓21的确定通过计算获得，并且应当满足滚子32在其（指凸轮2）摆动过程中，滚子32对外侧轮廓21的正压力能保证凸轮2作与滚子32摆动方向反向的转动。

请见图8并且继续结合图7，为了印证本发明提供的技术方案相对于已有技术所具备的突出的实质性特点，因此在前述的一对转动轴33（也可称转动半轴）上各设置有一缓冲装置4。在本实施例中，推荐的缓冲装置4为套圈式缓冲装置，包括一内套圈41和一外套圈42，内套圈41套置在转动轴33上，而外套圈42套置在内套圈41外。优选地，内套圈41为非金属套圈，而外套圈42为金属套圈，在本实施例中，内套圈41择用橡胶套圈。当然，如果将内套圈41改用塑料套圈或尼龙套圈或者其它等效的非金属套圈，则应当视为与橡胶套圈等效。

在凸轮2转动过程中，凸轮2的外侧轮廓21与外套圈42相接触，藉由外套圈42阻碍凸轮2的转动。特别是滚子32在外侧轮廓21上滚动到顶点并离开外侧轮廓21后，此时凸轮2不再受到滚子32的驱动，然而由于外套圈42与外侧轮廓21接触，因此可由外套圈42大幅度降低凸轮2继续转动或称转动惯性，更具体而言，凸轮2通过与外套圈42的接触使其转动动能显著降低，直至停止。因此不会出现凸轮2在与外套圈42脱离后的过度转动而引起滚子32继续摆动并冲击凸轮2的内表面，即不会越过凹槽22与凸轮2撞击，而恰到好处地直接进入到凹槽22内，此时储能组件3的能量通过前述的固定杆4得以释放。

由图8所示，外套圈42与外侧轮廓21相接触时，恰好凸轮2与滚子32脱离接触，即凸轮2的端部与转动轴33之间的距离小于滚子32边缘与转动轴33之间的距离R，从而在实现本发明目的的同时防止外套圈42影响滚子32对凸轮2的驱动。

请见图9，当储能组件3与凸轮2处于合闸完毕状态，断路器需再次储能时，则通过手动或电动操作储能装置而驱动主轴1，从而带动凸轮2顺时针转动（见图示的顺时针箭头），在转动过程中，凸轮2的外侧轮廓21进一步挤压外套圈42，过最高点后才与外套圈42脱离。

申请人之所以择内套圈41为具有弹性的非金属套圈（如前述的橡胶、尼龙或者说塑料套圈），并且择外套圈42为金属套圈，是因为在不影响缓冲功能的前提下，因外套圈42采用金属套圈，从而可以显著提高缓冲装置4的机械寿命。

实施例2：

请参见图10，给出的缓冲装置4为杠杆式缓冲装置，包括内衬套43、杠杆44、拉簧45和限位杆46，内衬套43套置在转动轴33上，优选使用非金属材质充任内衬套43，优选使用金属材料充任的杠杆44的中部套置在内衬套43上，杠杆44的一端与限位杆46（也可称限位销轴或限位挡销）固定在前述的侧板31朝向凸轮2的一侧，杠杆44的另一端与拉簧45的一端连接，而拉簧45的另一端固定在侧板31上。内衬套43的非金属材料如橡胶、尼龙或塑料，本实施例择用橡胶。前述的杠杆44的形状呈菱形。

当凸轮2与滚子32脱离接触后，凸轮便与杠杆44碰撞，并停止转动，从而起到对凸轮2的止动作用，防止滚子32与凸轮2之间的恶性碰撞。

当要对操作机构实施储能时，由手动或电动储能装置带动主轴1旋转并实现储能，主轴1带动凸轮2顺时针转动，克服该杠杆式缓冲装置的阻挡直至储能完毕。其余均同对实施例1的描述。

实施例3：

请参见图11，给出的缓冲装置4为夹持式缓冲装置，包括支架47、中心轴48、第一夹持碟49a和第二夹持碟49b，中心轴48对应于凸轮2的外侧轮廓21的部位并且该中心轴48的一端与一对机构侧板5中的其中一枚机构侧板5固定，而另一端与支架47固定，支架47与一对机构侧板5中的另一枚机构侧板5固定，第一、第二夹持碟49a、49b彼此以背对背的合并方式活动地套置在中心轴48上，前述的凸轮2对应于第一、第二夹持碟49a、49b之间。其中：在中心轴48上套设有一第一弹簧481和一第二弹簧482，第一弹簧481的一端抵靠在机械侧板5上，另一端抵靠在第一夹持碟49a上，而第二弹簧482的一端抵靠在支架47上，另一端抵靠在第二夹持碟49b上，由第一、第二弹簧481、482的共同作用而使第一、第二夹持碟49a、49b相互配合即施加夹紧力。由图11所示，第一、第二夹持碟49a、49b均犹如餐具中的碟子（盆子）的形状。

当凸轮2的外侧轮廓21与滚子32脱离后，便进入第一、第二夹持碟49a、49b之间，并且同时与第一、第二夹持碟49a、49b的彼此对应的侧面磨擦，直至凸轮2停止。

当需要对操作机构实施储能时，由储能装置带动主轴1旋转并实现储能，主轴1带动凸轮2进一步顺时针转动，克服第一、第二夹持碟49a、49b的阻挡，直至储能完毕。其余均同对实施例1的描述。

Claims (10)

1.一种断路器操作机构，包括一对彼此面对面设置的机构侧板(5)、转动地设置在一对机构侧板(5)之间的主轴(1)、枢转设置在一对机构侧板(5)之间的储能组件(3)、固定在一对机构侧板(5)之间的并且对应于储能组件(3)的下方的固定杆(51)和固定在主轴(1)上的并且对应于储能组件(3)的两侧的各具有外侧轮廓(21)的一对凸轮(2)，其中：储能组件(3)包括一对侧板(31)、一对滚子(32)、一对转动轴(33)和一储能弹簧(34)，一对侧板(31)彼此面对面配设并且由多根连接杆(311)连接为一个整体，一对滚子(32)分别枢转设置在一对侧板(31)的外侧，并且与所述的外侧轮廓(21)相对应，一对转动轴(33)分别固设在一对侧板(31)的外侧并且在对应于所述外侧轮廓(21)的位置枢转设置于所述的机构侧板(5)上，储能弹簧(34)一端抵靠操作机构(5)的储能弹簧固定板，另一端抵靠储能组件(3)，其特征在于：在所述的一对转动轴(33)上并且在对应于所述外侧轮廓(21)的部位各设置有一用于在所述一对凸轮(2)转动过程中供外侧轮廓(21)碰撞的缓冲装置(4)，并且缓冲装置(4)为套圈式缓冲装置、杠杆式缓冲装置或夹持式缓冲装置，当凸轮(2)的外侧轮廓(21)与所述滚子(32)脱离接触后，凸轮(2)与所述缓冲装置(4)碰撞，阻止凸轮(2)转动而藉以避免滚子(32)在过外侧轮廓(21)的临界点后越过凸轮(2)的凹槽(22)与凸轮(2)之间产生的恶性碰撞。

2.根据权利要求1所述的断路器操作机构，其特征在于当所述的缓冲装置(4)为套圈式缓冲装置时，该缓冲装置(4)包括内套圈(41)和外套圈(42)，内套圈(41)套置在所述的转动轴(33)上，而外套圈(42)套置在内套圈(41)外，并且与所述的外侧轮廓(21)相对应。

3.根据权利要求2所述的断路器操作机构，其特征在于所述的内套圈(41)为非金属套圈，而所述的外套圈(42)为金属套圈。

4.根据权利要求3所述的断路器操作机构，其特征在于所述的非金属套圈为橡胶套圈或塑料套圈或尼龙套圈。

5.根据权利要求1所述的断路器操作机构，其特征在于当所述的缓冲装置(4)为杠杆式缓冲装置时，该缓冲装置(4)包括内衬套(43)、杠杆(44)、拉箱(45)和限位杆(46)，内衬套(43)套置在所述的转动轴(33)上，杠杆(44)的中部套置在内衬套(43)上，该杠杆(44)的一端与限位杆(46)相对应，而限位杆(46)固定在所述的侧板(31)朝向所述凸轮(2)的一侧，杠杆(44)的另一端与拉簧(45)的一端连接，而拉簧(45)的另一端固定在侧板(31)上。

6.根据权利要求5所述的断路器操作机构，其特征在于所述的内衬套(43)为金属内衬套，而所述的杠杆(44)是由非金属材料制成的。

7.根据权利要求6所述的断路器操作机构，其特征在于所述的非金属材料为橡胶、尼龙或塑料。

8.根据权利要求5或7所述的断路器操作机构，其特征在于所述的杠杆(44)的形状呈菱形。

9.根据权利要求1所述的断路器操作机构，其特征在于当所述的缓冲装置(4)为夹持式缓冲装置时，该缓冲装置(4)包括支架(47)、中心轴(48)、第一夹持碟(49a)和第二夹持碟(49b)，中心轴(48)对应于所述凸轮(2)的外侧轮廓(21)的部位，该中心轴(48)的一端与所述的一对机构侧板(5)中的其中一枚机构侧板(5)固定，而中心轴(48)的另一端与支架(47)固定，支架(47)与一对机构侧板(5)中的另一枚机构侧板(5)固定，第一、第二夹持碟(49a、49b)背对背配合而活动地套设在中心轴(48)上，所述凸轮(2)对应于第一、第二夹持碟(49a、49b)之间，其中：在所述的中心轴(48)上套设有第一弹簧(481)和第二弹簧(482)，第一弹簧(481)的一端抵挡在所述的机构侧板(5)上，另一端抵挡在所述的第一夹持碟(49a)上，第二弹簧(482)的一端抵挡在所述的支架(47)上，另一端抵挡在所述的第二夹持碟(49b)上。

10.根据权利要求9所述的断路器操作机构，其特征在于所述的第一夹持碟(49a)和所述的第二夹持碟(49b)的形状呈碟子形。