CN105702520A - 一种大功率弹簧操动机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大功率弹簧操动机构，属于输变电技术领域，包括左右两块壁板、分合闸弹簧筒、主副分闸挚子、合闸挚子、电机、多级传动齿轮、储能棘爪、逆止棘爪、储能轴系和传动链系等。本发明的弹簧操动机构将分闸弹簧筒和合闸弹簧筒置于两块平行设置的壁板之间，两块壁板上设有储能轴系和传动轴系两大轴转动系统，左壁板上设置分闸挚子系统，右壁板上设置合闸挚子系统和储能系统。本发明具有分合闸功率大、速度快、机械特性稳定、可靠性高、体积小和直线输出等优点。

Description

一种大功率弹簧操动机构

技术领域

本发明涉及一种高压断路器用超大功率弹簧操动机构,属于高压输变电技术领域。

技术背景

弹簧操动机构是高压输变电领域的重要设备,是高压断路器的重要组成部分,高压断路器的合分闸操作是通过操动机构来实现的。高压断路器的操动机构主要分为液压和弹簧两种操动机构，液压操动机构具有分、合闸时间短并且稳定等优点，但又存在结构复杂、工艺高求高、成本高、技术实现难等缺点；弹簧操动机构具有成本低、结构简单、原理直观、维护少等特点，适合在高压断路器上广泛大量使用。

目前应用于高压断路器的弹簧操动机构普遍存在整体体积庞大、制造工艺困难、输出功率小等问题。由于传动结构效率问题，造成断路器的分合闸时间长，特性不稳定，降低了高压断路器的可靠性。随着国家电力系统的发展，系统容量的不断增加，传送电压不断增高，断路器技术的进步，国家电网需要一种分合闸时间短、机械特性稳定，输出功率大的新型弹簧操动机构。

发明内容

本发明的目的是提供了一种适用于六氟化硫断路器用的大功率弹簧操动机构，以解决目前高电压等级断路器弹簧操动机构体积大、结构复杂、制造工艺困难、分合闸时间不稳定、依靠进口产品等技术问题。

本发明实现上述目的的技术方案如下：

一种大功率弹簧操动机构，将左壁板51和右壁板1平行放置作为主支撑固定体；合闸弹簧15穿装在位于左壁板51和右壁板1之间置于壁板的一角位置处的合闸弹簧导向套64上，并且置于合闸弹簧座12和合闸弹簧支板53之间；分闸弹簧5穿装在左壁板51和右壁板1之间置于壁板的另一对角位置处的分闸弹簧导向套63上，并且置于分闸弹簧座4和分闸弹簧支板61之间；输出轴23和储能轴28橫穿于左壁板51和右壁板1相应的对穿孔中并利用左右两块壁板限位，所述的输出轴23和储能轴28的两端都露出两块壁板外侧；分闸内拐臂48一端穿装在输出轴23上，置于两块壁板之间，分闸内拐臂48另一端用轴销62与分闸弹簧座4穿装在一起；电机50安装固定于左壁板51右端，置于两块壁板内分闸弹簧5和合闸弹簧15之间；一级小齿轮10安装于电机50的输出轴上置于右壁板1外侧，一级大齿轮9置于右壁板1外侧，一级大齿轮9与二级小齿轮轴54共轴穿装于两块壁板上，二级小齿轮轴54置于左壁板51内壁上，二级大齿轮55置于左壁板51内壁上，曲轴45上穿装二级大齿轮55置于在两壁板之间；棘轮27安装在储能轴28上，置于右壁板1外侧中间位置，棘轮滚子16用轴固定在棘轮圆周槽内，储能爪46安装在曲轴45上，置于右壁板1外侧，逆止爪47用轴销穿装固定于右壁板1的外侧，压板56固定于储能爪46和逆止爪47轴的外侧，弹簧57置于储能爪46和逆止爪47之间，在弹簧57的作用下使储能爪46和逆止爪47的尖端始终贴合在棘轮27的圆周上；棘轮链条座26用轴可转动的固定在棘轮27上，右链条25穿过右导轮14后两端分别连接棘轮链条座26和链条右接头11上；右导轮14、大合闸挚子18共轴安装在右壁板1外侧并用右导轮座13固定，右导轮14置于大合闸挚子18上面并可自由转动，大合闸挚子18左端用轴固定合闸滚子19，小合闸掣子轴21上穿装小合闸掣子20和小合闸掣子扭簧68，合闸电磁铁22安装在右壁板1上，置于小合闸掣子20左端右壁板1下方；输出拐臂24安装在输出轴23上，置于右壁板1左端外侧；缓冲器接头2、缓冲活塞杆6和缓冲缸7串装构成机构的缓冲器，所述的缓冲器左端的缓冲器接头2和输出拐臂24用缓冲器轴销3穿装固定，所述的缓冲器右端的缓冲缸7用缓冲器固定轴座8固定在右壁板1外侧右上端；凸轮29安装在储能轴28上，置于左壁板51外侧的中间；凸轮链条座65用轴可转动的固定于凸轮29上；左链条44穿过左导轮58后两端分别连接凸轮链条座65和链条左接头66上；左导轮58用轴销可转动的安装在左壁板51外侧并用左导轮座67固定；分闸电磁铁30安装在左壁板51上，小分闸掣子31穿装在半轴32后可转动的固定在左壁板51上；二级分闸掣子34穿装在二级分闸掣子轴33后可转动的固定在壁板51外侧；主分闸掣子37右端穿装在主分闸掣子轴39后可转动的固定在左壁板51外侧；副分闸掣子40右端穿装副分闸掣子轴38后可转动的固定在主分闸掣子37的中间；副分闸掣子40左端用轴销固定分闸滚子35；分闸挚子扭簧36用轴销穿装在左壁板51外侧，分闸挚子扭簧36一端贴合二级分闸掣子34另一端贴合副分闸掣子40；限位轴销69固定在左壁板51外侧主分闸掣子轴39左下方，可限位主分闸掣子37；输出轴23的左端左壁板51外侧穿装传动拐臂42，传动拐臂42上端设置可转动的大滚子41，传动拐臂42下端设置可转动的传动滚子43；辅助开关组60设置于左壁板51左端外侧，连杆59左端连接辅助开关组60右端连接传动拐臂；所述的轴杠49的穿装在左壁板51和右壁板1对应的滑槽内，轴杠49两端固定连接链条左接头66和链条右接头11，轴杠49中间两块壁板之间穿装合闸弹簧座12；所述的左导轮58和右导轮14空间位置同轴，分别置于两块壁板外侧；所述的凸轮链条座65和棘轮链条座26空间位置同轴；所述的凸轮29、棘轮27、储能轴28同步转动；所述的传动拐臂42、输出拐臂24、输出轴23同步转动；所述的传动拐臂42在合闸弹簧15或分闸弹簧5的作用下转动时，带动输出拐臂24转动，从而机构进行分、合闸动作；此转动利用输出拐臂24上的缓冲器轴销3与所述的缓冲器配合进行行程或角度的限位。

将两个小支板52、分闸弹簧支板61和合闸弹簧支板53固定在左壁板51和右壁板1之间置于壁板的四角位置；分闸弹簧导向套63、合闸弹簧导向套64分别固定在分闸弹簧支板61和合闸弹簧支板53上，并置于两块壁板之间。

本发明具有分合闸功率大、速度快、机械特性稳定、可靠性高、体积小和直线输出等优点。

附图说明

图1为本发明弹簧操动机构主视示意图；(合闸储能状态)

图2为本发明弹簧操动机构后视示意图；(合闸储能状态)

图3为本发明弹簧操动机构图4的A-A剖面示意图；(合闸储能状态)

图4为本发明弹簧操动机构图1的A向示意图；

图中编号：1、右壁板，2、缓冲器接头，3、缓冲器轴销，4、分闸弹簧座，5、分闸弹簧，6、缓冲活塞杆，7、缓冲缸，8、缓冲器固定轴座，9、一级大齿轮，10、一级小齿轮，11、链条右接头，12、合闸弹簧座，13、右导轮座，14、右导轮，15、合闸弹簧，16、棘轮滚子，17、大合闸掣子扭簧，18、大合闸掣子，19、合闸滚子，20、小合闸掣子，21、小合闸掣子轴，22、合闸电磁铁，23、输出轴，24、输出拐臂，25、右链条，26、棘轮链条座，27、棘轮，28、储能轴，29、凸轮，30、分闸电磁铁，31、小分闸掣子，32、半轴，33、二级分闸掣子轴，34、二级分闸掣子，35、分闸滚子，36、分闸掣子扭簧，37、主分闸掣子，38、副分闸掣子轴，39、主分闸掣子轴，40、副分闸掣子，41、大滚子，42、传动拐臂，43、传动滚子，44、左链条，45、曲轴，46、储能爪，47、逆止爪，48、分闸内拐臂，49、轴杠，50、电机，51、左壁板，52合闸弹簧支板，53合闸弹簧支板54、二级小齿轮轴，55、二级大齿轮，56、压板，57、弹簧，58、左导轮，59、连杆，60、辅助开关组，61、分闸弹簧支板，62、轴销，63、分闸弹簧导向套，64、合闸弹簧导向套，65、凸轮链条座，66、左链条座，67、左导向座，68、小合闸掣子扭簧，69、限位轴销。

具体实施方式

下面结合附图对本专利作进一步的详细说明。

本发明的弹簧操动机构(如图1、图2、图3、4所示)，是夹板式结构。将左壁板51和右壁板1两块壁板平行放置为主支撑固定体，将两个小支板52、分闸弹簧支板61和合闸弹簧支板53用螺栓固定在左壁板51和右壁板1之间置于壁板的四角位置。

(如图3、4所示)分闸弹簧导向套63、合闸弹簧导向套64分别固定在分闸弹簧支板61和合闸弹簧支板53上，并置于两块壁板之间；合闸弹簧15穿装在合闸弹簧导向套64上，置于合闸弹簧座12和合闸弹簧支板53之间；分闸弹簧5穿装在分闸弹簧导向套63上，置于分闸弹簧座4和分闸弹簧支板61之间；输出轴23和储能轴28橫穿于左壁板51和右壁板1相应的对穿孔中并利用两块壁板限位，所述的输出轴23和储能轴28的两端都露出两块壁板外侧；分闸内拐臂48一端穿装在输出轴23上，置于两块壁板之间，分闸内拐臂48另一端用轴销62与分闸弹簧座4穿装在一起；电机50安装固定于左壁板51右端，置于两块壁板内分闸弹簧5和合闸弹簧15之间；一级小齿轮10安装于电机50的输出轴上置于右壁板1外侧，一级大齿轮9置于右壁板1外侧，一级大齿轮9与二级小齿轮轴54共轴穿装于两块壁板上，二级小齿轮轴54置于左壁板51内壁上，二级大齿轮55置于左壁板51内壁上，曲轴45上穿装二级大齿轮55置于在两壁板之间。

(如图1所示)棘轮27安装在储能轴28上，置于右壁板1外侧中间位置，棘轮滚子16用轴固定在棘轮圆周槽内，储能爪46安装在曲轴45上，置于右壁板1外侧，逆止爪47用轴销穿装固定于右壁板1的外侧，压板56固定于储能爪46和逆止爪47轴的外侧，弹簧57置于储能爪46和逆止爪47之间，在弹簧57的作用下使储能爪46和逆止爪47的尖端始终贴合在棘轮27的圆周上。棘轮链条座26用轴固定在棘轮27上，可转动，右链条25穿过右导轮14后两端分别连接棘轮链条座26和链条右接头11上。右导轮14、大合闸挚子18共轴安装在右壁板1外侧并用右导轮座13固定，右导轮14置于大合闸挚子18上面并可自由转动，大合闸挚子18左端用轴固定合闸滚子19，小合闸掣子轴21上穿装小合闸掣子20和小合闸掣子扭簧68，合闸电磁铁22安装在右壁板1上，置于小合闸掣子20左端右壁板1下方。输出拐臂24安装在输出轴23上，置于右壁板1左端外侧。缓冲器接头2、缓冲活塞杆6和缓冲缸7串装构成机构的缓冲器，所述的缓冲器左端的缓冲器接头2和输出拐臂24用缓冲器轴销3穿装固定，所述的缓冲器右端的缓冲缸7用缓冲器固定轴座8固定在右壁板1外侧右上端。

(如图2所示)凸轮29安装在储能轴28上，置于左壁板51外侧的中间；凸轮链条座65用轴固定于凸轮29上，可转动；左链条44穿过左导轮58后两端分别连接凸轮链条座65和链条左接头66上；左导轮58用轴销安装在左壁板51外侧并用左导轮座67固定，并可转动；分闸电磁铁30安装在左壁板51上，小分闸掣子31穿装在半轴32后固定在左壁板51上，小分闸掣子31可转动；二级分闸掣子34穿装在二级分闸掣子轴33后固定在壁板51外侧，二级分闸掣子34可转动；主分闸掣子37右端穿装在主分闸掣子轴39后固定在左壁板51外侧，主分闸掣子37可转动；副分闸掣子40右端穿装副分闸掣子轴38后固定在主分闸掣子37的中间，副分闸掣子40可转动；副分闸掣子40左端用轴销固定分闸滚子35；分闸挚子扭簧36用轴销穿装在左壁板51外侧，分闸挚子扭簧36一端贴合二级分闸掣子34另一端贴合副分闸掣子40；限位轴销69固定在左壁板51外侧主分闸掣子轴39左下方，可限位主分闸掣子37；输出轴23的左端左壁板51外侧穿装传动拐臂42，传动拐臂42上端设置大滚子41，传动拐臂42下端设置传动滚子43，大滚子41和传动滚子43可转动；辅助开关组60设置于左壁板51左端外侧，连杆59左端连接辅助开关组60右端连接传动拐臂。

所述的轴杠49的穿装在左壁板51和右壁板1对应的滑槽内，轴杠49两端固定连接链条左接头66和链条右接头11，轴杠49中间两块壁板之间穿装合闸弹簧座12。

所述的左导轮58和右导轮14空间位置同轴，分别置于两块壁板外侧。

所述的凸轮链条座65和棘轮链条座26空间位置同轴。

所述的凸轮29、棘轮27、储能轴28同步转动。

所述的传动拐臂42、输出拐臂24、输出轴23同步转动。

所述的传动拐臂42在合闸弹簧15或分闸弹簧5的作用下转动时，带动输出拐臂24转动，从而机构进行分、合闸动作。此转动利用输出拐臂24上的缓冲器轴销3与所述的缓冲器配合进行行程或角度的限位。

本发明弹簧操动机构工作方式：

储能过程：电机50通电，通过一级小齿轮10、一级大齿轮9、二级小齿轮轴54、二级大齿轮55配合传动，使曲轴45转动，从而带动储能爪46前后摆动，通过储能爪46的摆动配合棘轮27圆周上的齿使棘轮27逆时针转动，棘轮27每前进一齿，逆止爪47就顶住一齿，彼此往复，推动棘轮27和凸轮29逆时针转动。此过程中，储能轴28逆时针转动，带动棘轮27上的棘轮链条座26和凸轮29上凸轮链条座65围绕储能轴28逆时针转动，通过左链条44配合左导轮58和右链条25配合右导轮14传动，使左链条座66和右链条座11沿着两块壁板上的滑槽向合闸弹簧支板53的方向移动，从而使轴杠49带动合闸弹簧座12一同运动，压缩合闸弹簧15，当棘轮27转过死点后，即被大合闸掣子18顶住棘轮27上的棘轮滚子16，而大合闸掣子18上的合闸滚子19被小合闸掣子20顶死，至此，控制电机50断电，合闸弹簧15的能量被锁住，储能过程结束。(如图1，图2，图3所示)

合闸过程：(如图1所示)合闸电磁铁22通电，合闸电磁铁22击打小合闸挚子20下端，使小合闸挚子20逆时针旋转，小合闸挚子22上端与大合闸挚子18上的合闸滚子19脱离，此时大合闸挚子18抵不住合闸弹簧传递给棘轮27的力，棘轮27上的棘轮滚子16推开大合闸挚子18，合闸弹簧15弹力释能释放推动合闸弹簧座12和轴杠49向右运动(如图1所示)，轴杠49带动连接在两端的左链条座66和右链条座11沿着两壁板滑槽向右运动，进而，左链条44配合左导轮58和右链条25配合右导轮14传动，带动储能轴28逆时针迅速转动。(如图2所示)同时凸轮29顺时针转动，推动传动滚子43和传动拐臂42逆时针方向转动，使输出轴23、输出拐臂24同步逆时针转动。分闸内拐臂48也随输出轴23顺时针方向转动(如图3所示)，同时分闸弹簧座4向分闸弹簧支板61的方向移动,从而压缩分闸弹簧5(如图3所示)。当合闸弹簧15即将释放完能量，在分闸弹簧5的弹性势能增加，进入合闸运动尾段时，大滚子41挡开副分闸掣子40，使其向上抬起，当合闸停止时，副分闸掣子40在分闸挚子扭簧36的作用下又快速向下压动，顶住大滚子41，将所储入分闸弹簧5的能量锁住，副分闸掣子40早已受到主分闸掣子37的压制，而主分闸掣子37与之相连的分闸滚子35受二级分闸掣子34的压制，二级分闸掣子34又受半轴32的锁定，最终使副分闸掣子40卡主大滚子41并能阻止在分闸弹簧5的势能作用下欲顺时针转动的传动拐臂42。从而，可靠地锁定分闸弹簧5的弹力势能。

分闸过程：(如图2所示)分闸电磁铁30通电后击打小分闸挚子31，使小分闸挚子31和半轴32逆时针转动，二级分闸挚子33无法锁住主分闸挚子37上分闸滚子35，在分闸弹簧5的作用力下，使传动拐臂42顺时针转动，传动拐臂42上的大滚子41使副分闸挚子40顺时针转动，进而使主分闸挚子37顺时针转动，主分闸挚子37的分闸滚子35与二级分闸挚子34的下端分离，在分闸弹簧5的弹力释能作用下，带动分闸内拐臂48、输出轴23和传动拐臂42顺时针旋转，从而使输出拐臂24转动完成分闸过程。

Claims (2)

1.一种大功率弹簧操动机构，其特征在于，将左壁板(51)和右壁板(1)平行放置作为主支撑固定体；合闸弹簧(15)穿装在位于左壁板(51)和右壁板(1)之间置于壁板的一角位置处的合闸弹簧导向套(64)上，并且置于合闸弹簧座(12)和合闸弹簧支板(53)之间；分闸弹簧(5)穿装在左壁板(51)和右壁板(1)之间置于壁板的另一对角位置处的分闸弹簧导向套(63)上，并且置于分闸弹簧座(4)和分闸弹簧支板(61)之间；输出轴(23)和储能轴(28)橫穿于左壁板(51)和右壁板(1)相应的对穿孔中并利用左右两块壁板限位，所述的输出轴(23)和储能轴(28)的两端都露出两块壁板外侧；分闸内拐臂(48)一端穿装在输出轴(23)上，置于两块壁板之间，分闸内拐臂(48)另一端用轴销(62)与分闸弹簧座(4)穿装在一起；电机(50)安装固定于左壁板(51)右端，置于两块壁板内分闸弹簧(5)和合闸弹簧(15)之间；一级小齿轮(10)安装于电机(50)的输出轴上置于右壁板(1)外侧，一级大齿轮(9)置于右壁板(1)外侧，一级大齿轮(9)与二级小齿轮轴(54)共轴穿装于两块壁板上，二级小齿轮轴(54)置于左壁板(51)内壁上，二级大齿轮(55)置于左壁板(51)内壁上，曲轴(45)上穿装二级大齿轮(55)置于在两壁板之间；棘轮(27)安装在储能轴(28)上，置于右壁板(1)外侧中间位置，棘轮滚子(16)用轴固定在棘轮圆周槽内，储能爪(46)安装在曲轴(45)上，置于右壁板(1)外侧，逆止爪(47)用轴销穿装固定于右壁板(1)的外侧，压板(56)固定于储能爪(46)和逆止爪(47)轴的外侧，弹簧(57)置于储能爪(46)和逆止爪(47)之间，在弹簧(57)的作用下使储能爪(46)和逆止爪(47)的尖端始终贴合在棘轮(27)的圆周上；棘轮链条座(26)用轴可转动的固定在棘轮(27)上，右链条(25)穿过右导轮(14)后两端分别连接棘轮链条座(26)和链条右接头(11)上；右导轮(14)、大合闸挚子(18)共轴安装在右壁板(1)外侧并用右导轮座(13)固定，右导轮(14)置于大合闸挚子(18)上面并可自由转动，大合闸挚子(18)左端用轴固定合闸滚子(19)，小合闸掣子轴(21)上穿装小合闸掣子(20)和小合闸掣子扭簧(68)，合闸电磁铁(22)安装在右壁板(1)上，置于小合闸掣子(20)左端右壁板(1)下方；输出拐臂(24)安装在输出轴(23)上，置于右壁板(1)左端外侧；缓冲器接头(2)、缓冲活塞杆(6)和缓冲缸(7)串装构成机构的缓冲器，所述的缓冲器左端的缓冲器接头(2)和输出拐臂(24)用缓冲器轴销(3)穿装固定，所述的缓冲器右端的缓冲缸(7)用缓冲器固定轴座(8)固定在右壁板(1)外侧右上端；凸轮(29)安装在储能轴(28)上，置于左壁板(51)外侧的中间；凸轮链条座(65)用轴可转动的固定于凸轮(29)上；左链条(44)穿过左导轮(58)后两端分别连接凸轮链条座(65)和链条左接头(66)上；左导轮(58)用轴销可转动的安装在左壁板(51)外侧并用左导轮座(67)固定；分闸电磁铁(30)安装在左壁板(51)上，小分闸掣子(31)穿装在半轴(32)后可转动的固定在左壁板(51)上；二级分闸掣子(34)穿装在二级分闸掣子轴(33)后可转动的固定在壁板(51)外侧；主分闸掣子(37)右端穿装在主分闸掣子轴(39)后可转动的固定在左壁板(51)外侧；副分闸掣子(40)右端穿装副分闸掣子轴(38)后可转动的固定在主分闸掣子(37)的中间；副分闸掣子(40)左端用轴销固定分闸滚子(35)；分闸挚子扭簧(36)用轴销穿装在左壁板(51)外侧，分闸挚子扭簧(36)一端贴合二级分闸掣子(34)另一端贴合副分闸掣子(40)；限位轴销(69)固定在左壁板(51)外侧主分闸掣子轴(39)左下方，可限位主分闸掣子(37)；输出轴(23)的左端左壁板(51)外侧穿装传动拐臂(42)，传动拐臂(42)上端设置可转动的大滚子(41)，传动拐臂(42)下端设置可转动的传动滚子(43)；辅助开关组(60)设置于左壁板(51)左端外侧，连杆(59)左端连接辅助开关组(60)右端连接传动拐臂；所述的轴杠(49)的穿装在左壁板(51)和右壁板(1)对应的滑槽内，轴杠(49)两端固定连接链条左接头(66)和链条右接头(11)，轴杠(49)中间两块壁板之间穿装合闸弹簧座(12)；所述的左导轮(58)和右导轮(14)空间位置同轴，分别置于两块壁板外侧；所述的凸轮链条座(65)和棘轮链条座(26)空间位置同轴；所述的凸轮(29)、棘轮(27)、储能轴(28)同步转动；所述的传动拐臂(42)、输出拐臂(24)、输出轴(23)同步转动；所述的传动拐臂(42)在合闸弹簧(15)或分闸弹簧(5)的作用下转动时，带动输出拐臂(24)转动，从而机构进行分、合闸动作；此转动利用输出拐臂(24)上的缓冲器轴销(3)与所述的缓冲器配合进行行程或角度的限位。

2.根据权利要求1所述的一种弹簧操动机构，其特征在于，将两个小支板(52)、分闸弹簧支板(61)和合闸弹簧支板(53)固定在左壁板(51)和右壁板(1)之间置于壁板的四角位置；分闸弹簧导向套(63)、合闸弹簧导向套(64)分别固定在分闸弹簧支板(61)和合闸弹簧支板(53)上，并置于两块壁板之间。