CN104217887B - 一种用于弹簧操动机构的储能输出机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于弹簧操动机构的储能输出机构，包括架体，设置在所述架体一端的转轴，设置在所述架体另一端的输出拐臂，所述转轴上套装有储能偏压件，所述转轴上还设有与所述转轴一体转动的半径长短渐变的变径结构，还包括一端与所述变径结构连接，且环绕所述变径结构的外缘侧壁设置、另一端连接于所述输出拐臂的传动链或索，该结构解决了现有技术中弹簧储能机构的输出机构在弹簧释放能量时，输出力变小，造成合闸不可靠，储能弹簧易疲劳的问题，提供一种在开关合闸过程中，符合开关的合闸曲线，延长储能弹簧使用寿命，保证可靠合闸的储能输出机构。

Description

一种用于弹簧操动机构的储能输出机构

技术领域

本发明涉及一种用于弹簧操动机构的储能输出机构，属于高压开关设备技术领域。

背景技术

高压断路器是电力系统中重要的开关设备，担负着控制和保护电路的双重任务，其性能好坏是决定电力系统能否安全供电的重要因素之一，高压断路器品种繁多，不同的断路器在性能方面各有不同的优缺点，真空断路器由于采用了真空灭弧技术，并具有不污染环境、操动机构功率小、使用寿命长和安全可靠以及维护方便等优点，因而获得了迅速的发展；操动机构是高压断路器的重要组成部分，其具有多种型式，如弹簧操动机构、气动机构、液压机构等，其中，弹簧操动机构是一种以弹簧作为储能元件的机械式操动机构。

如图1所示，现有技术中，应用于高压真空断路器的弹簧操动机构的储能弹簧大都采用拉簧或者压簧9结构，将储能弹簧一端挂在输出拐臂4上，另一端固定在挂簧轴10上，当开关需要合闸操作，储能弹簧被释放对外做功，例如，压簧9伸展推动输出拐臂4转动，在这过程中，压簧9的弹簧力迅速线性变小，然而，真空断路器在合闸前半程属于轻负载状态，当真空管的动端撞到静端后，负载陡然增加，而这时弹簧输出力已经减少大半，与开关需要的驱动力相差甚远，容易造成储能弹簧疲劳、合闸不可靠甚至不成功。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中弹簧储能机构的输出机构在弹簧释放能量时，输出力变小，造成合闸不可靠，储能弹簧易疲劳的现象，提供一种在开关合闸过程中，符合开关的合闸曲线，延长储能弹簧使用寿命，保证可靠合闸的储能输出机构。

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于弹簧操动机构的储能输出机构，包括架体，设置在所述架体一端的转轴，设置在所述架体另一端的输出拐臂，所述转轴上套装有储能偏压件，所述转轴上还设有与所述转轴一体转动的半径长短渐变的变径结构，还包括一端与所述变径结构连接，且环绕所述变径结构的外缘侧壁设置、另一端连接于所述输出拐臂的传动链或索，所述储能偏压件释放能量推动所述转轴转动，所述转轴转动带动所述变径结构围绕所述转轴旋转，且在所述变径结构的旋转过程中，所述传动链或索相对所述变径结构的旋转中心形成的力臂变化，且力臂变化的幅度与所述储能偏压件的扭矩变化幅度配合，使得所述传动链或索的输出力曲线吻合开关合闸特性曲线。

在所述变径结构的旋转过程中，所述传动链或索相对所述变径结构的旋转中心形成的力臂逐渐变小，且其变小的幅度与所述储能偏压件的扭矩变小幅度保持相当，输出稳定输出力，或者，

在所述变径结构的旋转过程中，所述传动链或索相对所述变径结构的旋转中心形成的力臂减小，前期变小的幅度与所述储能偏压件的扭矩变小幅度保持相当，后期变小的幅度大于所述储能偏压件的扭矩变小幅度，输出先稳定后变大的输出力。

所述变径结构为偏心输出轮，或螺旋状条形体。

所述储能偏压件为扭簧或圈簧或盘簧。

所述转轴上固设有驱动部件，所述储能偏压件的一端与所述机架固定，另一端为释放端，所述释放端与所述驱动部件连接。

所述驱动部件包括一端与所述转轴固定连接、另一端沿着所述转轴径向伸出的拐臂焊接件，以及设于所述拐臂焊接件的自由端的第一销，所述第一销与所述储能偏压件的所述释放端相连接。

所述传动链或索可以为滚子链条或钢丝绳。

所述架体包括相对平行设置的前夹板及后夹板，所述转轴一端安装于所述后夹板上，另一端穿过所述前夹板伸出，所述储能偏压件安装于所述前夹板及所述后加板之间，所述变径结构安装于所述转轴的伸出端。

所述储能偏压件固定与所述机架上的一端通过第二销固定在所述前夹板上。

转动过程中，所述传动链或索与所述变径结构的相切点至所述传动链或索与所述输出拐壁连接的连接点之间的连线不经过所述输出拐壁的旋转中心。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

(1)本发明的用于弹簧操动机构的储能输出机构，包括架体，设置在所述架体一端的转轴，设置在所述架体另一端的输出拐臂，所述转轴上套装有储能偏压件，所述转轴上还设有与所述转轴一体转动的半径长短渐变的变径结构，还包括一端与所述变径结构连接，且环绕所述变径结构的外缘侧壁设置、另一端连接于所述输出拐臂的传动链或索，所述储能偏压件释放能量推动所述转轴转动，所述转轴转动带动所述变径结构围绕所述转轴旋转，且在所述变径结构的旋转过程中，所述传动链或索相对所述变径结构的旋转中心形成的力臂变化，且力臂变化的幅度与所述储能偏压件的扭矩变化幅度配合，使得输出力曲线吻合开关合闸特性曲线，因此，本发明的储能输出机构采用变径结构转动拉动传动链或索，通过变径结构转动过程中相对于传动链或索的力臂变化，使得储能输出机构释放能量时，可以通过调节力臂的变化，实现对输出力的有效控制，使其符合开关的合闸曲线，保证可靠合闸。

(2)本发明的用于弹簧操动机构的储能输出机构，所述变径结构为偏心输出轮，或螺旋状条形体，所述储能偏压件为扭簧或圈簧或盘簧，结构简单，安装方便，扭簧或圈簧或盘簧在释放能量过程中，扭矩变小，本发明的储能输出机构可以通过调节储能偏压件的扭矩输出特点和/或变径结构的形状，例如，偏心输出轮的变径特征，使其外端面距传动链或索的距离随转动而变小，从而提供近乎稳定的输出力，保证合闸的可靠性，延长储能弹簧的使用寿命。

(3)本发明的用于弹簧操动机构的储能输出机构，所述转轴上固设有驱动部件，所述储能偏压件的一端与所述机架固定，另一端为释放端，所述释放端与所述驱动部件连接，储能偏压件在释放能量时，所述释放端转动推动驱动部件转动进而带动转轴转动，从而有效的将弹簧储能转换为转轴的机械运动，结构简单，功能可靠

(4)本发明的用于弹簧操动机构的储能输出机构，所述驱动部件包括一端与所述转轴固定连接、另一端沿着所述转轴径向伸出的拐臂焊接件，以及设于所述拐臂焊接件的自由端的第一销，所述第一销与所述储能偏压件的所述释放端相连接，因此，储能偏压件的释放端推动第一销便能带动转轴旋转，从而将套装在转轴上的储能偏压件释放端的运动传递到转轴，使得转轴转动，通过在转轴上固定连接一拐臂焊接件并在拐臂焊接件另一端设置第一销使得储能弹簧的释放端与转轴随动设置，从而将弹簧的储能转化为转轴的转动。

(5)本发明的用于弹簧操动机构的储能输出机构，所述架体包括相对平行设置的前夹板及后夹板，所述转轴一端安装于所述后夹板上，另一端穿过所述前夹板伸出，所述储能偏压件安装于所述前夹板及所述后加板之间，所述变径结构安装于所述转轴的伸出端，所述前夹板及所述后夹板的设置将储能偏压件安装于前夹板及后夹板之间，变径结构及传动链或索固定于前夹板上，便于储能输出机构的固定，且使得产品的结构更加的紧凑，空间布局更加合理。

(6)本发明的用于弹簧操动机构的储能输出机构，转动过程中，所述传动链或索与所述变径结构的相切点至所述传动链或索与所述输出拐壁连接的连接点之间的连线不经过所述输出拐壁的旋转中心，从而保证了在转轴转动拉动传动链或索的时候不会发生卡死的现象，保证了结构的可靠性。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是现有技术弹簧储能输出机构示意图；

图2是储能输出机构1立体结构示意图；

图3是储能输出机构1储能状态下的正视图；

图4是储能输出机构1储能状态下的俯视图；

图5是储能输出机构1在储能状态下去掉前夹板的正面视图；

图6是储能输出机构1在合闸未储能状态下的正视图；

图7是储能输出机构2结构示意图；

附图标记说明：1-转轴，2-储能偏压件，2a-释放端，3-变径结构，3a-外缘侧壁，4-输出拐臂，5-传动链或索，6-拐臂焊接件，7-第一销，8-第二销，A-前夹板，B-后夹板，9-压簧，10-挂簧轴。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的一种用于弹簧操动机构的储能输出机构进行具体描述：

如图2所示，本实施例的用于弹簧操动机构的储能输出机构，包括架体，设置在所述架体一端的转轴1，设置在所述架体另一端的输出拐臂4，所述转轴1上套装有储能偏压件2，所述转轴1上还设有与所述转轴1一体转动的半径长短渐变的变径结构3，还包括一端与所述变径结构3连接，且环绕所述变径结构3的外缘侧壁3a设置、另一端连接于所述输出拐臂4的传动链或索5，所述储能偏压件2释放能量推动所述转轴1转动，所述转轴1转动带动所述变径结构3围绕所述转轴1旋转，且在所述变径结构3的旋转过程中，所述传动链或索5相对所述变径结构3的旋转中心形成的力臂变化，且力臂变化的幅度与所述储能偏压件2的扭矩变化幅度配合，使得传动链或索5的输出力曲线吻合开关合闸特性曲线，因此，本发明的储能输出机构采用变径结构3转动拉动传动链或索5，通过变径结构3转动过程中相对于传动链或索5的力臂变化，使得储能输出机构释放能量时，可以通过调节力臂的变化，实现对输出力的有效控制，使其符合开关的合闸曲线，保证可靠合闸。

具体而言，所述变径结构3为偏心输出轮，或螺旋状条形体，所述储能偏压件2为扭簧或圈簧或盘簧。然而，本实施例的所述变径结构3的结构并不局限于此，只要满足在随转轴1旋转过程中，其相对传动链或索5的力臂随储能偏压件2的扭矩减小而相应的变化，使得其满足M＝FL；从而通过调整扭矩M以及力臂L相应的变化幅度，使得输出力F符合需求的输出状态即可。

在一种实现形式中，如图2-6所示，在所述变径结构3的旋转过程中，所述传动链或索5相对所述变径结构3的旋转中心形成的力臂逐渐变小，且其变小的幅度与所述储能偏压件2的扭矩变小幅度保持相当，输出稳定输出力；

在另一种实现形式中，如图7所示，在所述变径结构3的旋转过程中，所述传动链或索5相对所述变径结构3的旋转中心形成的力臂减小，前期变小的幅度与所述储能偏压件2的扭矩变小幅度保持相当，后期变小的幅度大于所述储能偏压件2的扭矩变小幅度，输出先稳定后变大的输出力，即所述偏心输出轮随着转轴1的转动，前半程其半径的减少幅度与储能扭簧的扭矩变化程度保持相当，从而输出稳定的输出力，后半程其半径随转轴1的转动快速减小，从而使得半径的减小幅度大于扭矩减小幅度，从而使得力臂减小较快，从而在后半程输出增大的输出力。

进一步地，所述转轴1上固设有驱动部件，所述储能偏压件2的一端与所述机架固定，另一端为释放端2a，所述释放端2a与所述驱动部件连接。

具体而言，所述驱动部件包括一端与所述转轴1固定连接、另一端沿着所述转轴1径向伸出的拐臂焊接件6，以及设于所述拐臂焊接件6的自由端的第一销7，所述第一销7与所述储能偏压件2的所述释放端2a相连接，因此，储能偏压件2的释放端2a推动第一销7便能带动转轴1旋转，从而将套装在转轴1上的储能偏压件2释放端2a的运动传递到转轴1，使得转轴1转动，通过在转轴1上固定连接一拐臂焊接件6并在拐臂焊接件6另一端设置第一销7使得储能偏压件2的释放端2a与转轴1随动设置，从而将储能偏压件2的储能转化为转轴1的转动。

进一步地，所述传动链或索5可以为滚子链条或钢丝绳，只要能够满足刚度需求即可，所述储能偏压件2固定与所述机架上的一端通过第二销8固定在所述前夹板A上。

另外，所述架体包括相对平行设置的前夹板A及后夹板B，所述转轴1一端安装于所述后夹板B上，另一端穿过所述前夹板A伸出，所述储能偏压件2安装于所述前夹板A及所述后加板B之间，所述变径结构3安装于所述转轴1的伸出端，所述前夹板A及所述后夹板B的设置，便于储能输出机构的固定，且使得产品的结构更加的紧凑，空间布局更加合理。

并且，本实施例的用于弹簧操动机构的储能输出机构，转动过程中，所述传动链或索5与所述变径结构3的相切点至所述传动链或索5与所述输出拐壁4连接的连接点之间的连线不经过所述输出拐壁4的旋转中心，从而保证了在转轴转动拉动传动链或索的时候不会发生卡死的现象，保证了结构的可靠性。

下面对于本实施例的储能输出机构的合闸过程进行介绍：

如图2所示，机构处在分闸已储能状态，当机构开始合闸时，储能偏压件8开始释放，其释放端2a推动第一销7顺时针旋转，进而推动拐臂焊接件6带动转轴1顺时针旋转，继而所述变径结构顺时针旋转通过链条5拉动拐壁4逆时针转动，在合闸过程中，扭簧的转矩随着弹簧释放逐渐减少，同时链条5与转轴1之间的垂直距离，即力臂的距离额逐渐缩短，由转矩公式：M＝FL，可以推论出，力臂的变化幅度与储能弹簧的扭矩变化幅度保持相当，则输出力F保持稳定，当然，可以根据实际需求通过变径结构不同的结构设计，使得其相对于链条5的力臂按照设定变化，实现不同状态的输出力输出，比如前期稳定，后期增大等。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种用于弹簧操动机构的储能输出机构，其特征在于，包括架体，设置在所述架体一端的转轴(1)，设置在所述架体另一端的输出拐臂(4)，所述转轴(1)上套装有储能偏压件(2)，所述转轴(1)上还设有与所述转轴(1)一体转动的半径长短渐变的变径结构(3)，还包括一端与所述变径结构(3)连接，且环绕所述变径结构(3)的外缘侧壁(3a)设置、另一端连接于所述输出拐臂(4)的传动索(5)，

所述储能偏压件(2)释放能量推动所述转轴(1)转动，所述转轴(1)转动带动所述变径结构(3)围绕所述转轴(1)旋转，且在所述变径结构(3)的旋转过程中，所述传动索(5)相对所述变径结构(3)的旋转中心形成的力臂变化，且力臂变化的幅度与所述储能偏压件(2)的扭矩变化幅度配合，使得所述传动索(5)的输出力曲线吻合开关合闸特性曲线。

2.根据权利要求1所述的用于弹簧操动机构的储能输出机构，其特征在于，在所述变径结构(3)的旋转过程中，所述传动索(5)相对所述变径结构(3)的旋转中心形成的力臂逐渐变小，且其变小的幅度与所述储能偏压件(2)的扭矩变小幅度保持相当，输出稳定输出力，或者，

在所述变径结构(3)的旋转过程中，所述传动索(5)相对所述变径结构(3)的旋转中心形成的力臂减小，前期变小的幅度与所述储能偏压件(2)的扭矩变小幅度保持相当，后期变小的幅度大于所述储能偏压件(2)的扭矩变小幅度，输出先稳定后变大的输出力。

3.根据权利要求1或2所述的用于弹簧操动机构的储能输出机构，其特征在于，所述变径结构(3)为偏心输出轮，或螺旋状条形体。

4.根据权利要求1或2所述的用于弹簧操动机构的储能输出机构，其特征在于，所述储能偏压件(2)为扭簧或圈簧或盘簧。

5.根据权利要求1所述的用于弹簧操动机构的储能输出机构，其特征在于，所述转轴(1)上固设有驱动部件，所述储能偏压件(2)的一端与所述架体固定，另一端为释放端(2a)，所述释放端(2a)与所述驱动部件连接。

6.根据权利要求5所述的用于弹簧操动机构的储能输出机构，其特征在于，所述驱动部件包括一端与所述转轴(1)固定连接、另一端沿着所述转轴(1)径向伸出的拐臂焊接件(6)，以及设于所述拐臂焊接件(6)的自由端的第一销(7)，所述第一销(7)与所述储能偏压件(2)的所述释放端(2a)相连接。

7.根据权利要求6所述的用于弹簧操动机构的储能输出机构，其特征在于，所述传动索为滚子链条或钢丝绳。

8.根据权利要求7所述的用于弹簧操动机构的储能输出机构，其特征在于，所述架体包括相对平行设置的前夹板(A)及后夹板(B)，所述转轴(1)一端安装于所述后夹板(B)上，另一端穿过所述前夹板(A)伸出，所述储能偏压件(2)安装于所述前夹板(A)及所述后夹板(B)之间，所述变径结构(3)安装于所述转轴(1)的伸出端。

9.根据权利要求8所述的用于弹簧操动机构的储能输出机构，其特征在于，所述储能偏压件(2)固定与所述架体上的一端通过第二销(8)固定在所述前夹板(A)上。

10.根据权利要求1或2所述的用于弹簧操动机构的储能输出机构，其特征在于，转动过程中，所述传动索(5)与所述变径结构(3)的相切点至所述传动索(5)与所述输出拐臂(4)连接的连接点之间的连线不经过所述输出拐臂(4)的旋转中心。