CN104299809B - 弹簧组件及使用该弹簧组件的弹簧操动机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及弹簧组件及使用该弹簧组件的弹簧操动机构，弹簧组件包括前、后弹簧座和前端用于与相应链条连接的传动杆，后弹簧座上固设有轴线沿前后方向延伸的传动杆导向套，所述传动杆导向移动穿设于所述传动杆导向套的内孔中，所述传动杆位于所述前弹簧座的后侧，所述前弹簧座上开设有轴线沿前后方向延伸的供所述链条穿过的链条穿孔。本发明提供了一种可缩短换向链轮与传动杆之间间距的弹簧组件及使用该弹簧组件的弹簧操动机构。

Description

弹簧组件及使用该弹簧组件的弹簧操动机构

技术领域

本发明涉及弹簧组件及使用该弹簧组件的弹簧操动机构。

背景技术

目前断路器用弹簧操动机构越来越普及，但普遍存在操作功偏低的问题，要实现弹簧操动机构合闸弹簧操作功在10kJ以上、分闸弹簧操作功在7kJ以上，受安装尺寸、安全可靠等方面因素影响，使用单根弹簧实现的难度较大，最好的方法是使用组合弹簧。现有的一种使用组合弹簧的弹簧操动机构如中国专利CN202126942U公开的“一种适用于高压和超高压断路器的大功率弹簧操动机构”，该弹簧操动机构包括储能装置，储能装置包括电机和储能轴，储能轴上设置有通过合闸弹簧链条与相应合闸弹簧连接的储能掣子，储能轴上固设有储能轴凸轮和储能轴链轮，储能轴链轮上设置有合闸滚轮，储能轴旁设置有与合闸滚轮配合的合闸脱扣装置，储能轴链轮通过传动机构与电机的动力输出端传动连接，弹簧操动机构还包括与储能轴平行设置的输出轴，输出轴上装配有缓冲器拐臂和输出拐臂，在输出拐臂上设置有用于与储能轴凸轮顶推配合的分闸储能滚轮和通过分闸弹簧链条与相应分闸弹簧连接的连接件，分闸储能滚轮、连接件均通过销轴装配于输出拐臂上，缓冲器拐臂上通过销轴连接有缓冲器，输出拐臂上还连接有与相应动触头传动连接的输出拉杆。输出拐臂旁设置有用于与输出拐臂限位配合的分闸脱扣装置。合闸弹簧和分闸弹簧的前侧分别设置有换向链轮，合闸弹簧和分闸弹簧均包括弹簧组件，弹簧组件包括前、后弹簧座及顶设于前、后弹簧座之间的弹簧，弹簧的中心穿设有传动杆，分闸弹簧链条通过换向链轮换向后与分闸弹簧的传动杆连接；合闸弹簧链条通过换向链轮换向后与合闸弹簧的传动杆连接，为了保证传动杆运动的稳定性，传动杆的前端导向移动穿设于前弹簧座上，传动杆的后端导向移动穿设于后弹簧座上，传动杆上于后弹簧座的后侧旋装有防止后弹簧座由传动杆上脱出的调节螺母。

该弹簧操动机构的工作过程为：当需要合闸弹簧储能时，电机带动储能轴转动，储能轴上的接头通过链条拉动合闸弹簧储能，在储能结束后合闸脱扣装置与储能轴链轮上的合闸滚轮限位配合以防止储能轴继续转动，从而将合闸弹簧保持于储能状态，当需要合闸时，合闸脱扣装置解除对滚轮的限位，合闸弹簧释放能量，储能轴上的储能轴凸轮带动输出轴转动，输出拐臂带动分闸弹簧储能，同时通过输出拉杆带动动触头与对应静触头合闸，在此过程中缓冲器对输出轴起到阻尼作用，在动、静触头合闸后，分闸脱扣装置限制输出轴转动，从而将分闸弹簧保持于储能状态，当需要动、静触头分闸时，分闸脱扣装置解除对输出轴的限位，在分闸弹簧的作用力下，输出拐臂带动储能轴转动，输出拉杆带动相应动、静触头分闸，此过程中缓冲器对输出轴起到阻尼作用。现有的这种弹簧操动机构储能装置存在的问题在于：1、为了实现传动杆的可靠导向，传动杆的前、后端分别导向移动穿设于前弹簧座和后弹簧座上，这样导致传动杆的长度必须做的很长，最起码要大于弹簧的轴向长度，而为了避免传动杆向前运动时与对应换向链轮发生干涉，就必须保证换向链轮与传动杆之间有足够的距离，这样就会增加整个弹簧操动机构所占用的空间，不利于弹簧操动机构的小型化制作；2、缓冲器在分闸、合闸过程中对输出轴的阻尼效果相同，这是非常不符合弹簧操动机构的实际需求的，因为在实际工作中，缓冲器对合闸过程的影响越小越好，合闸弹簧的合闸作用力希望完全被传递到动触头上而不是被缓冲器吸收，缓冲器更多的是对分闸作用力的吸收；3、缓冲器在动、静触头的合闸、分闸之初就对输出轴产生阻尼效果，这会影响到动、静触头的合闸、分闸初始速度，动触头容易受到电弧的损坏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可缩短换向链轮与传动杆之间间距的弹簧组件；本发明的目的还在于提供一种使用该弹簧组件的弹簧操动机构。

为了解决上述问题，本发明中弹簧组件的技术方案为：

一种弹簧组件，包括前、后弹簧座和前端用于与相应链条连接的传动杆，后弹簧座上固设有轴线沿前后方向延伸的传动杆导向套，所述传动杆导向移动穿设于所述传动杆导向套的内孔中，所述传动杆位于所述前弹簧座的后侧，所述前弹簧座上开设有轴线沿前后方向延伸的供所述链条穿过的链条穿孔。

前、后弹簧座之间顶设有至少一个弹簧，弹簧组件还包括同轴线套设于所述弹簧外围的弹簧筒。

弹簧组件还包括同轴线套设于所述传动杆导向套外围的弹簧座导向套，弹簧座导向套固设于所述弹簧筒的内孔中，所述后弹簧座导向移动装配于所述弹簧座导向套的内孔中。

所述弹簧有至少两个，各弹簧同轴线设置，所述后弹簧座上朝前凸设有分别与各弹簧相对应的定位凸台，各弹簧的后端分别定位套设于对应定位凸台上。

本发明中弹簧操动机构的技术方案为：

弹簧操动机构，包括合闸弹簧、分闸弹簧和分别设置于合闸弹簧、分闸弹簧前侧的换向链轮，合闸弹簧、分闸弹簧均包括前、后弹簧座和传动杆，各换向链轮上分别绕经有与对应传动杆前端连接的链条，后弹簧座上固设有轴线沿前后方向延伸的传动杆导向套，所述传动杆导向移动穿设于所述传动杆导向套的内孔中，所述传动杆位于所述前弹簧座的后侧，所述前弹簧座上开设有轴线沿前后方向延伸的供对应链条穿过的链条穿孔。

前、后弹簧座之间顶设有至少一个弹簧，弹簧的外围同轴线套设有弹簧筒。

所述传动杆导向套外围同轴线套设有弹簧座导向套，弹簧座导向套固设于所述弹簧筒的内孔中，所述后弹簧座导向移动装配于所述弹簧座导向套的内孔中。

所述弹簧有至少两个，各弹簧同轴线设置，所述后弹簧座上朝前凸设有分别与各弹簧相对应的定位凸台，各弹簧的后端分别定位套设于对应定位凸台上。

弹簧操动机构还包括缓冲器和轴线沿左右方向延伸的通过对应所述链条与所述分闸弹簧传动连接的输出轴，输出轴上装配有缓冲器拐臂，缓冲器拐臂上设置有销轴，缓冲器包括内缸，内缸的内腔中导向滑动装配有活塞，活塞上设置有活塞杆，活塞杆上设置有铰接孔，铰接孔为长度延伸方向与活塞杆长度延伸方向一致的长孔，所述销轴穿设于所述铰接孔中。

内缸的外围套设有外缸，内、外缸之间具有环形间隙，内缸的缸体两端设有连通内缸的内腔与环形间隙的径向油孔，所述活塞具有与活塞杆导向滑动配合的滑动配合段，活塞杆上设置有限制活塞在活塞杆上往复移动极限的第一、第二限位结构，第一、第二限位结构之间的间距大于滑动配合段的轴向长度，活塞上设置有沿活塞轴向贯穿活塞的轴向油孔，活塞杆上于活塞的一侧设置有用于封堵轴向油孔对应端孔口的活塞盖。

本发明的有益效果为：本发明通过在后弹簧座上设置传动杆导向套来对传动杆进行导向，传动杆导向套可以保证传动杆的导向运动稳定，传动杆的前端不需导向移动装配于前弹簧座上，这样传动杆就可以位于前弹簧座的后侧，通过链条拉动传动杆前移时，传动杆不会突出于前弹簧座或突出于前弹簧座前侧很少，传动杆不会与对应换向链轮产生干涉，所以就可以缩短换向链轮与传动杆之间的间距。

进一步的，铰接孔为一个长度沿活塞杆长度方向延伸的长孔，缓冲器拐臂通过穿设于铰接孔中的销轴与活塞杆相连，将铰接孔的两端分别定义为首端和末端，现以合闸时缓冲器拐臂带动销轴向铰接孔末端移动为例对本发明的有益效果进行详细说明，在动、静触头分闸时，销轴位于铰接孔的首端，当动、静触头开始合闸时，缓冲器拐臂先带动销轴朝末端移动，由于铰接孔为一个长孔，所以销轴可以先在铰接孔中移动一段距离，销轴在铰接孔中移动的这段时间内，活塞杆并不移动，也就是说缓冲器对缓冲器拐臂没有阻尼作用，不会影响动触头的初始合闸速度，随后销轴移动至铰接孔的末端，活塞杆开始带动活塞继续移动；在需要动、静触头分闸时，缓冲器拐臂带动销轴在铰接孔中朝首端移动，由于铰接孔为一个长孔，因此在最初，活塞杆并不会移动，也就是说缓冲器对缓冲器拐臂没有阻尼作用，不会影响动触头的初始分闸速度，随后销轴移动至铰接孔的首端，活塞杆开始带动活塞移动，通过设置一个长孔就能够保证动触头的合闸、分闸初始速度，本缓冲器的结构非常简单，制作成本低。

附图说明

图1是本发明中弹簧操动机构的一个实施例的结构示意图；

图2是图1中分闸弹簧、合闸弹簧的结构示意图；

图3是图2中合闸弹簧的后弹簧座的结构示意图；

图4是图2中分闸弹簧的后弹簧座的结构示意图；

图5是图1中缓冲器的结构示意图；

图6是图5中接头的结构示意图；

图7是图5中内缸的结构示意图；

图8是图5中活塞盖的结构示意图；

图9是图8的左视图；

图10是图5中活塞的结构示意图；

图11是图10的左视图；

图12是合闸过程中活塞与活塞盖的配合示意图；

图13是分闸过程中活塞与活塞盖的配合示意图。

具体实施方式

弹簧操动机构的实施例如图1~13所示：包括分闸弹簧23、合闸弹簧22、缓冲器52和轴线沿左右方向延伸的输出轴50和储能轴51，储能轴上设置有储能轴凸轮和通过合闸弹簧链条53与合闸弹簧连接的储能掣子54，储能轴上还设置有储能轴链轮，储能轴旁设置有合闸脱扣装置，弹簧操动机构还包括通过传动机构与储能轴链轮传动连接的电机，其中传动机构和合闸脱扣装置均属于现有技术，其具体结构不再详细说明。输出轴上止转套设有输出拐臂和缓冲器拐臂55，缓冲器拐臂为一个集成拐臂，输出拐臂上连接有用于与相应动触头传动连接的输出拉杆，集成拐臂上设有缓冲器销孔、滚轮销孔和连接件销孔，连接件销孔中通过第一销轴安装有连接件，连接件通过分闸弹簧链条56与分闸弹簧连接，滚轮销孔中通过第二销轴安装有用于与储能轴凸轮顶推配合的分闸储能滚轮，缓冲器通过穿设于缓冲器销孔中的第三销轴57与集成拐臂相连。分闸弹簧、合闸弹簧的前侧分别设置有供分闸弹簧链条、合闸弹簧链条换向的换向链轮，分闸弹簧23、合闸弹簧22均包括前弹簧座21、后弹簧座和前端用于通过链条接头25与对应链条传动连接的传动杆26，合闸弹簧的后弹簧座又称为合闸导向盘28，分闸弹簧的后弹簧座又称为分闸导向盘29，链条指的是上述的分闸弹簧链条和合闸弹簧链条，分闸弹簧的前、后弹簧座之间顶设有两个弹簧，两个弹簧的旋向相反，合闸弹簧的前、后弹簧座之间顶设有三个弹簧，三个弹簧中相邻两个弹簧的旋向相反，分闸弹簧的弹簧外围和合闸弹簧的弹簧外围均同轴线套设有弹簧筒24，弹簧筒24的内孔中同轴线固设有弹簧座导向套30，后弹簧座导向移动装配于对应弹簧座导向套中，后弹簧座上朝前凸设有分别与对应弹簧定位配合的定位凸台，分闸弹簧的各弹簧的后端分别定位套设于分闸弹簧的后弹簧座的对应各定位凸台上，合闸弹簧的各弹簧的后端分部定位套设于合闸弹簧的后弹簧座的对应各定位凸台上，后弹簧座上固设有轴线沿前后方向延伸的传动杆导向套27，传动杆导向移动穿设于对应传动杆导向套的内孔中，传动杆位于对应前弹簧座的后侧，前弹簧座上开设有轴线沿前后方向延伸的供对应链条穿过的穿孔，传动杆为一个螺杆，传动杆上于传动杆导向套的后侧旋装有调节螺母。

缓冲器为液压缓冲器，缓冲器包括内缸3及同轴线套设于内缸外围的外缸1，内、外缸之间具有环形间隙，内缸的缸体上设有连通内缸3两端的内腔与环形间隙的第一径向油孔18和第二径向油孔16，本实施例中在合闸弹簧释放能量时，活塞杆朝第二径向油孔方向移动，第二径向油孔16的孔径大于第一径向油孔18的孔径。内缸的内腔中导向滑动装配有活塞5，活塞上设置有活塞杆，活塞杆包括与活塞相连的杆体13及设置于杆体上的接头14，接头14上设置有铰接孔15，铰接孔为长度延伸方向与活塞杆的长度延伸方向一致的长孔，集成拐臂上设置的第三销轴穿设于铰接孔中。活塞包括内外同轴线套设的内套5-2和外套5-3，内套5-2导向滑动套设于活塞杆上，内套构成了与活塞杆导向滑动配合的滑动配合段，外套与内缸的内腔壁密封滑动配合，活塞杆上设置有限制活塞在活塞杆上往复移动极限的第一限位结构和第二限位结构，第一、第二限位结构之间的间距大于滑动配合段的轴向长度，第一、第二限位结构分别由装配在活塞杆上的挡圈4和卡环6构成。内、套的一端之间通过环形连板5-1连接，环形连板上设置有沿轴向贯穿环形连板的轴向油孔17，轴向油孔包括四个绕环形连板周向均匀布置的腰形孔，活塞杆上于活塞的一侧设置有用于封堵轴向油孔17的对应端孔口的活塞盖7，活塞盖位于第二径向油孔所在侧，活塞盖上开设有沿轴向贯穿活塞盖的助分离孔19，在活塞轴向上所述助分离孔与活塞上的轴向油孔相互错开，活塞盖上设有倒角结构20。图中项12表示防止活塞、活塞盖由内缸中脱出的封盖；项10表示对封盖12进行限位的卡环；项8、9、11均表示密封圈；项3表示液压油。

本断路器操动机构的工作过程为：电机通过传动机构带动储能轴转动，储能掣子通过合闸弹簧链条压缩合闸弹簧储能，当合闸弹簧储能到位时，合闸脱扣装置与储能轴限位配合以防止储能轴继续转动，合闸弹簧保持于储能状态，当需要动、静触头合闸时，合闸脱扣装置解除对储能轴的限位，在合闸弹簧作用下，储能轴链轮带动储能轴转动，在此过程中储能轴凸轮与集成拐臂上的分闸储能滚轮顶推配合，集成拐臂带动输出轴转动，输出拐臂通过输出拉杆带动动触头朝对应静触头方向运动以实现合闸，与此同时分闸弹簧被压缩储能，定义第一、第二径向右孔的布置方向为首末方向，那么铰接孔的两端分别为首端和末端，与此同时集成拐臂带动销轴朝铰接孔的末端移动，由于铰接孔为一个长度沿前后方向延伸的长孔，因此在合闸之初，活塞杆并不移动，缓冲器不对集成拐臂产生阻尼作用，保证了动触头的合闸初始速度，随后销轴运动至铰接孔的末端，活塞杆开始带动活塞移动，液压油经助分离孔进入活塞盖与活塞之间，保证活塞盖与活塞顺利分离，活塞上的轴向油孔没有被活塞盖封堵，活塞上于第二径向油孔所在的一侧的液压油经两条线路流向活塞前侧，一条线路是活塞上的轴向油孔，另一条线路是第二径向油孔、环形间隙和第一径向油孔，两条线路保证了液压油的流通面积，减小了液压油的阻尼效果，进而减小了缓冲器对集成拐臂的阻尼效果，降低了缓冲器对动触头合闸过程的影响，而由于第二径向油孔的孔径大于第一径向油孔的孔径，这样能进一步的提高液压油的通流能力，进一步的降低液压油的阻尼效果，当合闸结束时，分闸脱扣装置与分闸掣子限位配合，以将分闸弹簧保持于储能状态。当需要动、静触头分闸时，分闸脱扣装置解除对分闸掣子的限位，分闸弹簧带动集成拐臂转动，输出拐臂也通过输出拉杆带动动触头朝远离对应静触头方向运动，集成拐臂带动销轴朝铰接孔首端移动，由于铰接孔为一个长孔，因此在分闸之初，活塞杆并不朝前移动，缓冲器不对集成拐臂产生阻尼作用，保证了动触头的分闸初始速度，随后销轴运动到铰接孔的首端，活塞杆带动活塞移动，受液压油作用活塞临近活塞盖的一端与活塞盖的对应端紧贴，活塞上的轴向油孔被活塞盖封堵，活塞上于第一径向油孔所在的一侧的液压油只能通过第一径向油孔、环形间隙和第二径向油孔这一条线路流向活塞后侧，液压油的流通面积小，液压油的阻尼力大，保证了缓冲器对集成拐臂的阻尼效果，而由于第一径向油孔的孔径小于第二径向油孔的孔径，进一步的增加了液压油的阻尼力，从而实现分合闸操作时不同的阻尼效果。活塞由内、外套及设置于内、外套之间的环形连板构成，这样可以减小活塞的重量，可以降低缓冲器的制作成本；弹簧座导向套对后弹簧座进行导向，保证了弹簧座的运动平稳，弹簧套对弹簧的伸缩进行导向进一步的保证了弹簧伸缩的平稳性；通过定位凸台对各弹簧的定位，使相邻弹簧之间的相对位置保持固定。

在本弹簧操动机构的其它实施例中：第一、第二限位结构还可以是限位螺母；第一、第二径向油孔的孔径也可以一致；活塞杆与接头还可以一体成型；当然缓冲器还可以是一个气压缓冲器，此时缓冲器可以仅包括一个缸体，缸体内设置有活塞，活塞杆设置于活塞上；缓冲器拐臂和用于连接分闸弹簧链条的拐臂也可以分体设置；弹簧套和弹簧座导向套还可以一体设置；分闸弹簧、合闸弹簧中弹簧的个数还可以根据需要进行设置，比如说分闸弹簧包括一个弹簧或三个弹簧，合闸弹簧包括两个弹簧或四个弹簧；弹簧套也可以不设，此时弹簧座导向套可以固定在其它部件上。

组合弹簧的实施例1如图1~3所示：组合弹簧的具体结构与上述各弹簧操动机构实施例中所述的合闸弹簧相同，在此不再详述。

组合弹簧的实施例2如图1、2和4所示：组合弹簧的具体结构与上述各弹簧操动机构实施例中所述的分闸弹簧相同，在此不再详述。

Claims (5)

1.弹簧操动机构，包括合闸弹簧、分闸弹簧和分别设置于合闸弹簧、分闸弹簧前侧的换向链轮，合闸弹簧、分闸弹簧均包括前、后弹簧座和传动杆，各换向链轮上分别绕经有与对应传动杆前端连接的链条，其特征在于：后弹簧座上固设有轴线沿前后方向延伸的传动杆导向套，所述传动杆导向移动穿设于所述传动杆导向套的内孔中，所述传动杆位于所述前弹簧座的后侧，所述前弹簧座上开设有轴线沿前后方向延伸的供对应链条穿过的链条穿孔，传动杆上于传动杆导向套的后侧旋装有调节螺母；弹簧操动机构还包括缓冲器和轴线沿左右方向延伸的通过对应所述链条与所述分闸弹簧传动连接的输出轴，输出轴上装配有缓冲器拐臂，缓冲器拐臂上设置有销轴，缓冲器包括内缸，内缸的内腔中导向滑动装配有活塞，活塞上设置有活塞杆，活塞杆上设置有铰接孔，铰接孔为长度延伸方向与活塞杆长度延伸方向一致的长孔，所述销轴穿设于所述铰接孔中。

2.根据权利要求1所述的弹簧操动机构，其特征在于：前、后弹簧座之间顶设有至少一个弹簧，弹簧的外围同轴线套设有弹簧筒。

3.根据权利要求2所述的弹簧操动机构，其特征在于：所述传动杆导向套外围同轴线套设有弹簧座导向套，弹簧座导向套固设于所述弹簧筒的内孔中，所述后弹簧座导向移动装配于所述弹簧座导向套的内孔中。

4.根据权利要求3所述的弹簧操动机构，其特征在于：所述弹簧有至少两个，各弹簧同轴线设置，所述后弹簧座上朝前凸设有分别与各弹簧相对应的定位凸台，各弹簧的后端分别定位套设于对应定位凸台上。

5.根据权利要求1所述的弹簧操动机构，其特征在于：内缸的外围套设有外缸，内、外缸之间具有环形间隙，内缸的缸体两端设有连通内缸的内腔与环形间隙的径向油孔，所述活塞具有与活塞杆导向滑动配合的滑动配合段，活塞杆上设置有限制活塞在活塞杆上往复移动极限的第一、第二限位结构，第一、第二限位结构之间的间距大于滑动配合段的轴向长度，活塞上设置有沿活塞轴向贯穿活塞的轴向油孔，活塞杆上于活塞的一侧设置有用于封堵轴向油孔对应端孔口的活塞盖。