CN104733215B - 一种分闸脱扣装置及使用该装置的弹簧操动机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分闸脱扣装置及使用该装置的弹簧操动机构。分闸脱扣装置中中间连杆和分闸拐臂之间桥接有分闸连杆，分闸连杆上设有用于转动装配在机构框架上的固定铰点、与分闸拐臂铰接的拐臂铰点及与中间连杆铰接的连杆铰点，固定铰点处于拐臂铰点和连杆铰点之间。在分合闸动作过程中，分闸连杆上的连杆铰点和拐臂铰点始终处于固定铰点的两侧，也就是分闸连杆通过杠杆式的翘曲动作来实现分闸拐臂和输出连杆之间的动作传递，这样就能够通过分闸连杆转动较大的角度来匹配输出拐臂的分合闸动作幅度，在此基础上，无论是分闸连杆，还是分闸拐臂和中间连杆，其长度都可以减少，对应减少整个弹簧操动机构动作所需的空间和安装所需要的空间。

Description

一种分闸脱扣装置及使用该装置的弹簧操动机构

技术领域

本发明涉及一种分闸脱扣装置及使用该装置的弹簧操动机构。

背景技术

目前，随着交流高压断路器技术水平的不断提高，尤其是12KV真空断路器的迅速发展，市场对与12KV真空断路器匹配的操动机构的需求也越来越迫切。国内、外市场上断路器所用的弹簧操动机构种类繁多，而在VK型、VS1型等户内高压真空断路器的所有固定柜、手车柜中，通常会采用的具备自动脱扣功能的VK型弹簧操动机构如中国专利文献CN201374260Y所示，其中自动脱扣是指断路器合闸过程中如操动机构又接到分闸命令，则操动机构不继续执行合闸命令而立即分闸。如图1和图2所示，该VK型弹簧操动机构中的分闸脱扣装置主要由分闸挡板102、分闸半轴103、分闸拐臂104、分闸连杆105、复位弹簧106等部件构成，分闸拐臂104的一端铰接在分闸挡板102上、另一端铰接在分闸连杆105和中间连杆108的铰点上，分闸连杆105的上端铰接在机构框架101上、下端同分闸拐臂104和中间连杆108铰接在一起，复位弹簧106装配在分闸连杆105和分闸挡板102之间。在合闸状态时（见图1），分闸半轴103限制了分闸挡板102的逆时针转动；分闸拐臂104的圆弧部分和分闸挡板102中的限位滚子接触，限制了分闸挡板102的顺时针转动；分闸连杆105和中间连杆108的铰接部位形成向机构框架101外拱起的V型铰接部。分闸挡板102、分闸拐臂104、分闸连杆105和机构框架101组成的四连杆机构稳定在该位置，为下方由中间连杆108、输出连杆109、输出拐臂1010和机构组成的输出四连杆机构提供了一个临时的固定支点，同时中间连杆108和输出连杆109的铰点被限位挡止在储能凸轮1011的凸起部分外周上，限制了输出四连杆机构动作。

当VK型弹簧操动机构的分闸脱扣装置接到分闸指令（手动或者脱扣线圈顶开分闸半轴103）后，合闸弹簧107未储能，合闸半轴1012关闭，分闸半轴103打开，分闸半轴103不再限制分闸挡板102的转动。分闸挡板102、分闸拐臂104、分闸连杆105和机构框架101组成的四连杆机构在下方的中间连杆108、输出连杆109和输出拐臂1010的带动下由分闸弹簧推动而开始运动。由中间连杆108、输出连杆109、输出拐臂1010和机构组成的输出四连杆机构由四连杆变成五连杆，储能凸轮1011对该连杆机构的限位作用失效，该连杆机构失去平衡，开始在分闸弹簧的带动下做分闸运动。其中，分闸挡板102逆时针旋转，分闸拐臂104、分闸连杆105和两者的连接销轴向右运动，并运动到机构框架101之外，形成一个凸出机构框架101的部分(见图2)，下方的中间连杆108和输出连杆109也相应的向上运动，完成机构的分闸运动。但是，整个弹簧操动机构的凸出部分既增大了机构的体积，又给机构的安装带来不便，使得弹簧操动机构所需的安装空间变大，安装难度增大，造成该缺陷的主要原因受输出拐臂分合闸动作幅度的要求，分闸连杆和中间连杆的铰接点的摆动幅度较大，也就使得在分闸过程中，分闸连杆带动分闸拐臂向外摆动的幅度较大，这样就造成了分闸连杆、分闸拐臂和中间连杆三者共用铰接点从机构框架外部摆出的幅度较大。

发明内容

本发明的目的是提供一种减少分闸过程中机构框架外的凸出部分的分闸脱扣装置，同时还提供了一种使用该分闸脱扣装置的弹簧操动机构。

为了实现以上目的，本发明中分闸脱扣装置的技术方案如下：

分闸脱扣装置，包括用于转动装配在机构框架上的分闸挡板、铰接在分闸挡板上的分闸拐臂及用于铰接在输出连杆上的中间连杆，中间连杆和分闸拐臂之间桥接有分闸连杆，分闸连杆上设有用于转动装配在机构框架上的固定铰点、与分闸拐臂铰接的拐臂铰点及与中间连杆铰接的连杆铰点，固定铰点处于拐臂铰点和连杆铰点之间。

分闸连杆具有凹部背向分闸挡板的弯折或弯曲的弯杆段，弯杆段处于连杆铰点和拐臂铰点之间。

连杆铰点的轴心到固定铰点的轴心的距离不大于拐臂铰点的轴心到固定铰点的轴心的距离。

定义扇形的分闸挡板的角形侧边分别为用于与分闸半轴配合的正向侧边和用于与分闸限位销配合的背向侧边，所述中间连杆铰接在分闸挡板的背向侧边的边缘上。

中间连杆上设有用于在连杆铰点从固定铰点的一侧转动至相对另一侧时避让固定铰点上连接的铰轴的避让凹部。

本发明中弹簧操动机构的技术方案如下：

弹簧操动机构，包括机构框架及其上设置的输出拐臂、分闸脱扣机构，输出拐臂上铰接有输出连杆，分闸脱扣机构包括转动装配在机构框架上的分闸挡板、铰接在分闸挡板上的分闸拐臂及铰接在输出连杆上的中间连杆，中间连杆和分闸拐臂之间桥接有分闸连杆，分闸连杆上设有转动装配在机构框架上的固定铰点、与分闸拐臂铰接的拐臂铰点及与中间连杆铰接的连杆铰点，固定铰点处于拐臂铰点和连杆铰点之间。

分闸连杆具有凹部背向分闸挡板的弯折或弯曲的弯杆段，弯杆段处于连杆铰点和拐臂铰点之间。

连杆铰点的轴心到固定铰点的轴心的距离不大于拐臂铰点的轴心到固定铰点的轴心的距离。

定义扇形的分闸挡板的角形侧边分别为用于与分闸半轴配合的正向侧边和用于与分闸限位销配合的背向侧边，所述中间连杆铰接在分闸挡板的背向侧边的边缘上。

中间连杆上设有用于在连杆铰点从固定铰点的一侧转动至相对另一侧时避让固定铰点上连接的铰轴的避让凹部。

本发明中中间连杆和分闸拐臂之间桥接有分闸连杆，分闸连杆上设有用于转动装配在机构框架上的固定铰点、与分闸拐臂铰接的拐臂铰点及与中间连杆铰接的连杆铰点，固定铰点处于拐臂铰点和连杆铰点之间。在分合闸动作过程中，随着分闸挡板的动作，分闸挡板会通过分闸拐臂拉动分闸连杆动作，分闸铰点以其固定铰点为支点转动，从而带动中间连杆动作，以通过中间连杆来向输出连杆传递相应的作用力。在整个动作过程中，分闸连杆上的连杆铰点和拐臂铰点始终处于固定铰点的两侧，也就是分闸连杆通过杠杆式的翘曲动作来实现分闸拐臂和输出连杆之间的动作传递，相比现有技术中分闸连杆通过摆动式转动来带动铰接在同一铰点上的分闸拐臂和中间连杆一起动作的结构，本发明中分闸连杆的转动半径可增大，这样就能够通过分闸连杆转动较大的角度来匹配输出拐臂的分合闸动作幅度，在此基础上，无论是分闸连杆，还是分闸拐臂和中间连杆，其长度都可以减少，也就使得整个弹簧操动机构在分合闸动作中凸出机构框架的部分减少，也对应减少整个弹簧操动机构动作所需的空间和安装所需要的空间。

附图说明

图1是现有技术中弹簧操动机构在合闸未储能状态下的结构示意图；

图2是现有技术中弹簧操动机构在分闸未储能状态下的结构示意图；

图3是本发明的弹簧操动机构的实施例在合闸未储能状态下的结构示意图；

图4是本发明的弹簧操动机构的实施例在分闸未储能状态下的结构示意图；

图5是本发明的弹簧操动机构的实施例在分闸已储能状态下的结构示意图；

图6是本发明的弹簧操动机构的实施例在合闸已储能状态下的结构示意图；

图7是本发明的弹簧操动机构的实施例在脱扣过程中的结构示意图。

具体实施方式

本发明中弹簧操动机构的实施例：如图3至图7所示，该弹簧操动机构是一种应用于12KV断路器上的VK型弹簧操动机构，其包括机构框架1及其上设置的分闸脱扣装置、储能凸轮11、输出拐臂10、合闸半轴13、合闸拐臂，其中分闸脱扣装置通过输出连杆9铰接在输出拐臂10上。分闸脱扣装置是一种操动机构分闸自由脱扣装置，其包括依次铰接的分闸挡板2、分闸拐臂4和分闸连杆5，分闸挡板2转动装配在机架上，扇形的分闸挡板2的呈角形的两侧边中朝下的一侧为正向侧边、另一侧为背向侧边，在正向侧边位置处设有转动装配在机构框架1上的分闸半轴3，而背向侧边的边缘铰接在分闸拐臂4上，分闸拐臂4为凹部朝下的弯折杆体，分闸拐臂4通过分闸连杆5连接中间连杆8，分闸连杆5为V形的弯折杆体，分闸连杆5的拐角部位设有转动装配在机构框架1上的固定铰点、两端分别设有与分闸拐臂4铰接的拐臂铰点及与中间连杆8铰接的连杆铰点，连杆铰点的轴心到固定铰点的轴心的距离不大于拐臂铰点的轴心到固定铰点的轴心的距离，而中间连杆8的中部设有朝左设置的避让凹部，该避让凹部为中间连杆8的左侧面上开设的凹槽。

分闸连杆5上的固定铰点处于分闸拐臂4以下、输出连杆9左侧的位置处，固定铰点的轴线到连杆铰点的轴心及拐臂铰点的轴心之间的距离均不超出其到机构框架1边沿的距离。分闸挡板2的背向侧边的边缘和机构框架1支架还连接有复位拉簧14，复位拉簧14的上端挂装在机构框架1上、下端挂装在分闸挡板2的背向侧边的边缘上，且复位拉簧14下端的挂装点到分闸挡板2的转动轴心的距离大于分闸拐臂4在分闸挡板2上的铰点到分闸挡板2的转动轴心的距离。

本实施例将分闸连杆5上端的转轴从机构框架1上的位置左移，并减小分闸连杆5的尺寸，使改进后的连杆机构的运动范围始终限制在机构框架1内；将分闸连杆5的形状改为V形，将原来一起连接在分闸连杆5下端的分闸拐臂4和中连杆分别连接到V形的分闸连杆5的两端，使分闸拐臂4的运动空间由分闸挡板2转轴的下方变为分闸挡板2转轴的上方，避免了分闸挡板2、分闸拐臂4、分闸连杆5和机构框架1组成的四连杆机构在运动过程中经过死点位置；在机构输出特性不变的前提下增加输出连杆9和输出拐臂10的长度，使输出连杆9和中连杆连接处的凸轮滚子在机构运动过程中始终紧贴储能凸轮11的外轮廓面。

本实施例中分闸脱扣装置在合闸状态时，分闸挡板2的背向侧的分闸限位销6和正向侧的分闸半轴3限定了分闸挡板2的位置，也就限制了分闸连杆5的运动，分闸连杆5的下端的位置因此固定，为下方的连杆机构提供了一个固定的支点，如图3所示。在分闸脱扣装置接到分闸指令（手动或者脱扣线圈顶开分闸半轴3）后，分闸半轴3打开，分闸半轴3不再限制分闸挡板2的逆时针转动，以致分闸挡板2、分闸拐臂4、分闸连杆5的上部在机构框架1上组成的四连杆机构在下方的中间连杆8的作用下开始运动，由中间连杆8、输出连杆9、输出拐臂10在机构框架1组成的合闸四连杆机构由四连杆机构变五连杆机构（增加了分闸连杆5的下部，即连杆铰点所处部位），储能凸轮11对该机构的限位作用失效，该五连杆机构失去平衡，开始在分闸弹簧的带动下做分闸运动，其中，分闸挡板2逆时针旋转，分闸连杆5顺时针向机构上方转动，完成脱扣分闸动作，如图4所示，在不改变机构框架1大小的情况下，所有连杆和销轴的运动均在机构框架1范围内。当弹簧操动机构处于图4所示的分闸未储能状态时，启动储能电机，储能装置带动储能拐臂12拉开合闸弹簧7储能，同时带动储能凸轮11顺时针旋转到合闸准备位置，此时连接中间连杆8和输出连杆9的滚子落入凸轮槽中，复位弹簧拉动分闸挡板2顺时针运动，随后分闸半轴3闭合，分闸半轴3与分闸限位销6共同作用而锁死分闸挡板2、分闸拐臂4、分闸连杆5和机构框架1组成的四连杆机构，为下方的连杆机构提供固定支点，如图5所示。当弹簧操动机构处于图5所示的分闸已储能状态时，分闸半轴3闭合，分闸半轴3和分闸挡板2限位销共同作用而锁死分闸挡板2、分闸拐臂4、分闸连杆5和机构框架1组成的四连杆机构，分闸连杆5的下端，即中间连杆8的上端，相对机构框架1固定，中间连杆8、输出连杆9、输出拐臂10和机构框架1组成的四连杆机构，如果接到合闸指令（手动或者脱扣线圈顶开分闸半轴3），合闸限位机构打开，储能凸轮11在合闸弹簧7的带动下顺时针旋转，推动由中间连杆8、输出连杆9、输出拐臂10和机构框架1组成的合闸四连杆机构运动，带动输出拐臂10顺时针转动完成合闸动作，弹簧操动机构又回到图3所示的合闸完成后的合闸未储能状态；如果合闸过程中突然接到分闸命令，则分闸半轴3打开，分闸半轴3不再限制分闸挡板2的逆时针转动，分闸挡板2、分闸拐臂4、分闸连杆5和机构框架1组成的四连杆机构在储能凸轮11和下方连杆机构的作用下开始运动，由中间连杆8、输出连杆9、输出拐臂10和机构组成的合闸四连杆机构由四连杆变五连杆（增加分闸拐臂4的下部，即连杆铰点所处部位），而在凸轮顺时针旋转的同时，分闸自由脱扣装置做自由脱扣运动，如图7所示。当弹簧操动机构处于图3所示的合闸未储能状态时，启动储能电机，储能装置带动储能拐臂12拉开合闸弹簧7储能，同时带动储能凸轮11顺时针旋转到合闸已储能状态，如图6所示。

在上述实施例中，分闸连杆是V形弯杆，在其他实施例中，分闸连杆也可以是弧形、波浪形、L形等形状的杆体，或者分闸连杆仅部分弯曲，且该弯曲部分处于连杆铰点和拐臂铰点之间。

在上述实施例中，中间连杆上的避让凹部可在连杆铰点转动到固定铰点上方时，避免固定铰点上的铰轴不与中间连杆干涉，在其他实施例中，该避让凹部也可以由分闸连杆自身弯曲形成。另外，在无需连杆铰点转动到固定铰点正上方时，该避让凹部也可以去除。

本发明中分闸脱扣装置的实施例：本实施例中分闸脱扣胡脏治的结构与上述实施例中分闸脱扣装置的结构相同，因此不再赘述。

Claims (8)

1.分闸脱扣装置，包括用于转动装配在机构框架上的分闸挡板、铰接在分闸挡板上的分闸拐臂及用于铰接在输出连杆上的中间连杆，其特征在于，中间连杆和分闸拐臂之间桥接有分闸连杆，分闸连杆上设有用于转动装配在机构框架上的固定铰点、与分闸拐臂铰接的拐臂铰点及与中间连杆铰接的连杆铰点，固定铰点处于拐臂铰点和连杆铰点之间，定义扇形的分闸挡板的角形侧边分别为用于与分闸半轴配合的正向侧边和用于与分闸限位销配合的背向侧边，所述分闸拐臂铰接在分闸挡板的背向侧边的边缘上。

2.根据权利要求1所述的分闸脱扣装置，其特征在于，分闸连杆具有凹部背向分闸挡板的弯折或弯曲的弯杆段，弯杆段处于连杆铰点和拐臂铰点之间。

3.根据权利要求1所述的分闸脱扣装置，其特征在于，连杆铰点的轴心到固定铰点的轴心的距离不大于拐臂铰点的轴心到固定铰点的轴心的距离。

4.根据权利要求1或2或3所述的分闸脱扣装置，其特征在于，中间连杆上设有用于在连杆铰点从固定铰点的一侧转动至相对另一侧时避让固定铰点上连接的铰轴的避让凹部。

5.弹簧操动机构，包括机构框架及其上设置的输出拐臂、分闸脱扣机构，输出拐臂上铰接有输出连杆，分闸脱扣机构包括转动装配在机构框架上的分闸挡板、铰接在分闸挡板上的分闸拐臂及铰接在输出连杆上的中间连杆，其特征在于，中间连杆和分闸拐臂之间桥接有分闸连杆，分闸连杆上设有转动装配在机构框架上的固定铰点、与分闸拐臂铰接的拐臂铰点及与中间连杆铰接的连杆铰点，固定铰点处于拐臂铰点和连杆铰点之间，定义扇形的分闸挡板的角形侧边分别为用于与分闸半轴配合的正向侧边和用于与分闸限位销配合的背向侧边，所述分闸拐臂铰接在分闸挡板的背向侧边的边缘上。

6.根据权利要求5所述的弹簧操动机构，其特征在于，分闸连杆具有凹部背向分闸挡板的弯折或弯曲的弯杆段，弯杆段处于连杆铰点和拐臂铰点之间。

7.根据权利要求5所述的弹簧操动机构，其特征在于，连杆铰点的轴心到固定铰点的轴心的距离不大于拐臂铰点的轴心到固定铰点的轴心的距离。

8.根据权利要求5或6或7所述的弹簧操动机构，其特征在于，中间连杆上设有用于在连杆铰点从固定铰点的一侧转动至相对另一侧时避让固定铰点上连接的铰轴的避让凹部。