CN104299812A - 集成拐臂及使用该集成拐臂的弹簧操动机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及集成拐臂及使用该集成拐臂的弹簧操动机构，集成拐臂包括轴线沿左右方向延伸的套体，套体上沿左右方向顺序间隔设置有第一、第二、第三和第四安装板，第一安装板和第二安装板上设置有用于相应连接件安装的连接件销孔，第二安装板和第三安装板上设有用于相应分闸储能滚轮安装的滚轮销孔，第三安装板和第四安装板上设有用于相应缓冲器连接的缓冲器销孔。本发明提供了一种可实现缓冲器、分闸储能滚轮和缓冲器同时安装的集成拐臂及使用该集成拐臂的弹簧操动机构。

Description

集成拐臂及使用该集成拐臂的弹簧操动机构

技术领域

本发明涉及断路器领域，尤其涉及一种集成拐臂及使用该集成拐臂的弹簧操动机构。

背景技术

弹簧操动机构是一个断路器性能好坏的关键，储能装置又是弹簧操动机构性能好坏的关键。现有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，储能轴旁设置有与储能掣子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。

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储能掣子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储能掣子的限位，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、输出拐臂和缓冲器拐臂分体设置，不仅会占用机构内部较大空间，而且也需要分别单独装配、单独定位，增加了机构的装配难度；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实现缓冲器、分闸储能滚轮和缓冲器同时安装的集成拐臂；本发明的目的还在于提供一种使用该集成拐臂的弹簧操动机构。

为了解决上述问题，本发明中集成拐臂的技术方案为：

集成拐臂，包括轴线沿左右方向延伸的套体，套体上沿左右方向顺序间隔设置有第一、第二、第三和第四安装板，第一安装板和第二安装板上设置有用于相应连接件安装的连接件销孔，第二安装板和第三安装板上设有用于相应分闸储能滚轮安装的滚轮销孔，第三安装板和第四安装板上设有用于相应缓冲器连接的缓冲器销孔。

所述第一安装板和第二安装板上还设有用于分闸掣子安装的掣子安装孔。

所述连接件销孔位于所述第三安装板在左右方向上的投影之外；所述滚轮销孔位于所述第四安装板左右方向上的投影之外，连接件销孔、滚轮销孔和缓冲器销孔在左右方向上错开设置。

本发明中弹簧操动机构的技术方案为：

弹簧操动机构，包括分闸弹簧、缓冲器、通过分闸弹簧链条与分闸弹簧连接的连接件和轴线沿左右方向延伸的输出轴和储能轴，储能轴上设置有储能轴凸轮，输出轴上设置有集成拐臂，集成拐臂包括止转套设于输出轴上的套体，套体上沿左右方向顺序间隔设置有第一、第二、第三和第四安装板，第一安装板和第二安装板上设置有连接件销孔，第二安装板和第三安装板上设有滚轮销孔，第三安装板和第四安装板上设有缓冲器销孔，连接件通过穿设于连接件销孔中的第一销轴与集成拐臂相连，滚轮销孔上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与集成拐臂相连。

所述第一安装板和第二安装板上还设有用于分闸掣子安装的掣子安装孔。

所述连接件销孔位于所述第三安装板在左右方向上的投影之外；所述滚轮销孔位于所述第四安装板左右方向上的投影之外，连接件销孔、滚轮销孔和缓冲器销孔在左右方向上错开设置。

所述缓冲器包括轴线沿前后方向延伸的内缸，内缸的内腔中导向滑动装配有活塞，活塞上设置有活塞杆，活塞杆的后端设置有铰接孔，铰接孔为长度沿前后方向延伸的长孔，所述第三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，内缸的缸体上设有连通内缸的内腔与环形间隙的前径向油孔和后径向油孔，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前后移动极限的前限位结构和后限位结构，前、后限位结构之间的间距大于滑动配合段的轴向长度，活塞上设置有沿前后方向贯穿活塞的轴向油孔，活塞杆上于活塞的前侧或后侧设置有用于封堵轴向油孔的前端孔口或后端孔口的活塞盖。

活塞盖位于活塞的后侧，所述后径向油孔的孔径大于前径向油孔的孔径；或者活塞盖位于活塞的前侧，所述后径向油孔的孔径小于前径向油孔的孔径。

所述活塞盖上开设有沿前后方向贯穿所述活塞盖的助分离孔，在前后方向上所述助分离孔与活塞上的轴向油孔相互错开。

本发明的有益效果为：本发明中集成拐臂包括沿左右方向间隔顺序设置第一、第二、第三和第四安装板，连接件销孔和滚轮销孔共用第二安装板，滚轮销孔和缓冲器销孔共用第三安装板，使用时将集成拐臂的套体套装在输出轴上，分别将连接件、分闸储能滚轮和缓冲器连接在连接件销孔、滚轮销孔和缓冲器销孔上，集成拐臂的结构简单、装配方便且占用机构空间小。

进一步的，铰接孔为一个长度沿前后方向延伸的长孔，集成拐臂通过穿设于铰接孔中的第三销轴与活塞杆相连，现以合闸时集成拐臂带动活塞杆后移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，销轴位于铰接孔的前端，当动、静触头开始合闸时，集成拐臂先带动销轴后移，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，也就是说缓冲器对集成拐臂没有阻尼作用，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后端，活塞杆开始带动活塞朝后移动；在需要动、静触头分闸时，集成拐臂带动销轴在铰接孔中朝前移动，由于铰接孔为一个长孔，因此在最初，活塞杆并不会朝前移动，也就是说缓冲器对集成拐臂没有阻尼作用，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前端，活塞杆开始带动活塞朝前移动，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。

进一步的，使用时在内缸的内腔和环形间隙中填充液压油，如果合闸时集成拐臂带动活塞杆朝后移动，那么活塞盖设置于活塞的后侧（如果合闸时集成拐臂带动活塞杆朝前移动，那么活塞盖设置于活塞的前侧），当动、静触头合闸时，活塞杆带动活塞朝后移动，受液压油或惯性作用活塞盖与活塞脱离，活塞后侧的液压油经过两条路线流向活塞前侧，一条路线是后径向油孔、环形间隙和前径向油孔，另一条路线是活塞上的轴向油孔，由于液压油的流通面积大，因此缓冲器对集成拐臂的阻尼作用就小，这就降低了合闸过程中阻尼器对动触头运动的影响力；在动、静触头分闸时，活塞杆带动活塞朝前移动，活塞与活塞盖紧贴着，轴向油孔被活塞封堵，液压油只能经前径向油孔、环形间隙和后径向油孔这一个路线流向活塞后侧，液压油的流通面积小，缓冲器对集成拐臂的阻尼作用较大，从而实现分合闸操作时不同的阻尼效果。

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中输出轴、连接件、分闸储能滚轮、缓冲器与集成拐臂的配合示意图；

图3是图2中集成拐臂的结构示意图；

图4是图3的仰视图；

图5是图3的左视图；

图6是图3的D-D向剖视图；

图7是图3的立体图；

图8是图2中缓冲器的结构示意图；

图9是图8中接头的结构示意图；

图10是图8中内缸的结构示意图；

图11是图8中活塞盖的结构示意图；

图12是图11的左视图；

图13是图8中活塞的结构示意图；

图14是图13的左视图；

图15是合闸过程中活塞与活塞盖的配合示意图；

图16是分闸过程中活塞与活塞盖的配合示意图；

图17是图1中分闸掣子与分闸脱扣装置的配合示意图。

具体实施方式

弹簧操动机构的实施例如图1~17所示：包括分闸弹簧、合闸弹簧、缓冲器28和轴线沿左右方向延伸的输出轴22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集成拐臂21，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，集成拐臂包括止转套设于输出轴上的套体30，套体的内孔为一个花键孔，套体上沿左右方向顺序间隔设置有第一、第二、第三和第四安装板，第一安装板35和第二安装板24上设置有连接件销孔31，第二安装板24和第三安装板23上设有滚轮销孔32，第三安装板23和第四安装板27上设有缓冲器销孔34，连接件销孔位于第三安装板在左右方向上的投影之外；滚轮销孔位于第四安装板左右方向上的投影之外，连接件销孔、滚轮销孔和缓冲器销孔在左右方向上错开设置。连接件销孔中通过第一销轴安装有连接件25，连接件通过分闸弹簧链条26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29，缓冲器28通过穿设于缓冲器销孔中的第三销轴57与集成拐臂相连。第一安装板和第二安装板上还设有掣子安装孔，分闸掣子59通过第四销轴与掣子安装孔铰接相连，集成拐臂与分闸掣子之间设有复位簧60，集成拐臂上还设置有用于与分闸掣子限位配合的限位销61，分闸掣子上设置有连接板，连接板上设置有以分闸掣子的铰接轴线为中心的弧形长孔，限位销插装于弧形长孔中，限位销装在限位销孔33中，在正常情况下复位簧将分闸掣子保持于固定的位置，当合闸时，集成拐臂逆时针旋转（图17中的视角），由于分闸脱扣装置58在合闸时是固定不动的，所以分闸掣子会碰到分闸脱扣装置，分闸掣子便会逆时针旋转，压缩复位簧，分闸掣子会转过分闸脱扣装置，当合闸过程结束即集成拐臂旋转到位后，在复位簧的作用下分闸掣子回到原来的位置，分闸掣子位于分闸脱扣装置的右侧，此时集成拐臂在分闸弹簧作用下具有顺时针转动趋势，但是分闸掣子被分闸脱扣装置挡止，因此分闸弹簧保持于储能状态，当需要分闸时，分闸脱扣装置解除对分闸掣子的限位即可，分闸脱扣装置属于现有技术，其具体结构不再详述。缓冲器为液压缓冲器，缓冲器包括轴线沿前后方向延伸的内缸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的内腔与环形间隙的前径向油孔18和后径向油孔16，本实施例中在合闸弹簧释放能量时，活塞杆朝后移动，后径向油孔16的孔径大于前径向油孔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及设置于杆体后端的接头14，接头14上设置有铰接孔15，铰接孔为长度沿前后方向延伸的长孔，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前后移动极限的前限位结构和后限位结构，前、后限位结构之间的间距大于滑动配合段的轴向长度，前、后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、套的后端之间通过环形连板5-1连接，环形连板上设置有沿前后方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，活塞杆上于活塞的后侧设置有用于封堵轴向油孔17的后端孔口的活塞盖7，活塞盖上开设有沿前后方向贯穿活塞盖的助分离孔19，在前后方向上所述助分离孔与活塞上的轴向油孔相互错开，活塞盖的后端设置有倒角结构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储能掣子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掣子的限位，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，与此同时集成拐臂带动销轴朝后移动，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，活塞杆并不向后移动，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后端，活塞杆开始带动活塞朝后移动，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，活塞后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，另一条线路是后径向油孔、环形间隙和前径向油孔，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，而由于后径向油孔的孔径大于前径向油孔的孔径，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前移动，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前端，活塞杆带动活塞朝前移动，受液压油作用活塞的后端与活塞盖的前端紧贴，活塞上的轴向油孔被活塞盖封堵，活塞前侧的液压油只能通过前径向油孔、环形间隙和后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，而由于前径向油孔的孔径小于后径向油孔的孔径，进一步的增加了液压油的阻尼力。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；连接件销孔位于第三安装板在左右方向上的投影之外；滚轮销孔位于第四安装板左右方向上的投影之外，连接件销孔、滚轮销孔和缓冲器销孔在左右方向上错开设置，保证了对应销轴在装配过程中的方便性。

在本弹簧操动机构的其它实施例中，如果在合闸时，机构输出拐臂带动活塞杆朝前移动，那么环形连板要设置于内、外套的前端，活塞盖要设置于活塞的前侧，前径向油孔的孔径要大于后径向油孔的孔径；当然活塞还可以是实心活塞，此时轴向油孔贯穿实心活塞的前、后端面；活塞盖上的助分离孔也可以不设，此时依靠活塞盖外围间隙中的液压油液可以使活塞盖与活塞顺利分离；前、后限位结构还可以是限位螺母；前、后径向油孔的孔径也可以一致；活塞杆的杆体和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；集成拐臂上的掣子安装孔也可以不设，此时可以在输出轴上设置其它的拐臂，将分闸掣子安装于对应拐臂上。

集成拐臂的实施例如图1~7和图17所述：集成拐臂的具体结构与上述各弹簧操动机构实施例中所述的集成拐臂相同，在此不再详述。

Claims (10)

1.集成拐臂，其特征在于：包括轴线沿左右方向延伸的套体，套体上沿左右方向顺序间隔设置有第一、第二、第三和第四安装板，第一安装板和第二安装板上设置有用于相应连接件安装的连接件销孔，第二安装板和第三安装板上设有用于相应分闸储能滚轮安装的滚轮销孔，第三安装板和第四安装板上设有用于相应缓冲器连接的缓冲器销孔。

2.根据权利要求1所述的集成拐臂，其特征在于：所述第一安装板和第二安装板上还设有用于分闸掣子安装的掣子安装孔。

3.根据权利要求1或2所述的集成拐臂，其特征在于：所述连接件销孔位于所述第三安装板在左右方向上的投影之外；所述滚轮销孔位于所述第四安装板左右方向上的投影之外，连接件销孔、滚轮销孔和缓冲器销孔在左右方向上错开设置。

4.弹簧操动机构，包括分闸弹簧、缓冲器、通过分闸弹簧链条与分闸弹簧连接的连接件和轴线沿左右方向延伸的输出轴和储能轴，储能轴上设置有储能轴凸轮，其特征在于：输出轴上设置有集成拐臂，集成拐臂包括止转套设于输出轴上的套体，套体上沿左右方向顺序间隔设置有第一、第二、第三和第四安装板，第一安装板和第二安装板上设置有连接件销孔，第二安装板和第三安装板上设有滚轮销孔，第三安装板和第四安装板上设有缓冲器销孔，连接件通过穿设于连接件销孔中的第一销轴与集成拐臂相连，滚轮销孔上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与集成拐臂相连。

5.根据权利要求4所述的弹簧操动机构，其特征在于：所述第一安装板和第二安装板上还设有用于分闸掣子安装的掣子安装孔。

6.根据权利要求4所述的弹簧操动机构，其特征在于：所述连接件销孔位于所述第三安装板在左右方向上的投影之外；所述滚轮销孔位于所述第四安装板左右方向上的投影之外，连接件销孔、滚轮销孔和缓冲器销孔在左右方向上错开设置。

7.根据权利要求4~6任意一项所述的弹簧操动机构，其特征在于：所述缓冲器包括轴线沿前后方向延伸的内缸，内缸的内腔中导向滑动装配有活塞，活塞上设置有活塞杆，活塞杆的后端设置有铰接孔，铰接孔为长度沿前后方向延伸的长孔，所述第三销轴穿设于所述铰接孔中。

8.根据权利要求7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，内缸的缸体上设有连通内缸的内腔与环形间隙的前径向油孔和后径向油孔，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前后移动极限的前限位结构和后限位结构，前、后限位结构之间的间距大于滑动配合段的轴向长度，活塞上设置有沿前后方向贯穿活塞的轴向油孔，活塞杆上于活塞的前侧或后侧设置有用于封堵轴向油孔的前端孔口或后端孔口的活塞盖。

9.根据权利要求8所述的弹簧操动机构，其特征在于：活塞盖位于活塞的后侧，所述后径向油孔的孔径大于前径向油孔的孔径；或者活塞盖位于活塞的前侧，所述后径向油孔的孔径小于前径向油孔的孔径。

10.根据权利要求8所述的弹簧操动机构，其特征在于：所述活塞盖上开设有沿前后方向贯穿所述活塞盖的助分离孔，在前后方向上所述助分离孔与活塞上的轴向油孔相互错开。