CN106571253A - 三工位开关操动机构的弹簧驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电力开关设备技术领域，特别是一种三工位开关操动机构的弹簧驱动装置。针对现有三工位开关操动机构的弹簧装置安装于操做轴和驱动轴的拐臂上，由于弹簧通过拐臂与驱动轴和操作轴形成夹角，需要空间来满足弹簧的摆动幅度和弹簧的伸缩运动；同时由于驱动力矩的限制，拐臂尺寸不能太小所带来的小型化困难的问题；本发明采用弹簧驱动凸轮运动的方式，通过合闸簧、接地操作轴、开关操作轴、弹簧座滚子、导向槽的轴心共线使得弹簧只做上下运动，没有摆动夹角，从而解决了弹簧占用空间过大的问题，同时显著减小了操动机构的体积，更加简单、实用。

Description

三工位开关操动机构的弹簧驱动装置
技术领域
本发明涉及电力开关设备技术领域，特别是一种三工位开关操动机构的弹簧驱动装置。
背景技术
采用弹簧储能操动机构实现开关设备的分合操作，是目前开关设备中的常用手段。公开号CN103035424A、CN103021721A介绍了常用的开关弹簧操动机构。上述专利文献公开了储能弹簧一端通过拐臂固定于操作轴，另一端通过拐臂固定于驱动轴，通过操作轴驱动压缩弹簧，然后通过释放弹簧驱动驱动轴顺时针或逆时针转动实现三工位负荷开关的导通、隔离、接地三种工作状态。由于弹簧通过拐臂与驱动轴和操作轴形成夹角，需要空间来满足弹簧的摆动幅度和弹簧的伸缩运动；同时由于驱动力矩的限制，拐臂尺寸不能太小；因此现有弹簧驱动结构不利于操动机构的小型化。由于弹簧需要安装在操作轴和驱动轴上，只能采用专用的工装在操动机构上进行装配，安装复杂且存在危险。在操作方面，三工位负荷开关合闸时，储能弹簧释放能量，此时不能进行分闸操作，需要对开关操作轴进行反向操作，压缩储能弹簧储能才能进行分闸操作。在运行过程中，如果操作人员合闸后，未及时进行反向储能操作，系统需要分闸时或有故障时，三工位负荷开关由于弹簧未储能，不能进行分闸操作，给电力系统运行带来危险，甚至造成故障的扩大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种三工位开关操动机构的弹簧驱动装置，解决弹簧驱动机构小型化问题和自动进行反向储能问题。
为了解决上述问题，本发明三工位开关操动机构的弹簧驱动装置的技术方案是：一种三工位开关操动机构的弹簧驱动装置，包括安装板及其支撑柱，接地操作轴1、开关操作轴2、输出轴16、弹簧座3、导向槽A4、导向槽B6、合闸簧5、复位拉簧9，开关操作轴2和接地操作轴1呈上下分布，也可以为水平分布或倾斜角分布。合闸簧5位于开关操作轴2和接地操作轴1的中间，接地操作轴1上设有接地凸轮1.1、驱动板1.2和驱动拐臂1.3，开关操作轴2上设有合闸凸轮2.1、凸轮滚子2.2和棘轮2.3，弹簧座3上设有弹簧座滚子3.1，三工位开关操动机构安装板分别设有导向槽A和导向槽B，弹簧滚子3.1沿安装板上的导向槽（导向槽A和导向槽B）往复运动。合闸簧5、接地操作轴1、开关操作轴2、弹簧座滚子3.1、导向槽A4、导向槽B6的轴心共线。接地凸轮1.1设有两个的凹槽，分别对应三工位开关的接地状态和分闸状态。合闸凸轮2.1上设有凸轮滚子2.2，合闸凸轮2.2有长半轴凸轮面和短半轴凸轮面，长半轴凸轮面用于合闸储能，短半轴凸轮面用于合闸簧（5）在合闸状态下为分闸储存能量；其顶点为长半轴顶点2.5和短半轴顶点2.4，其交界点是凸轮原点2.6，短半轴顶点（2.4）对应开关合闸状态，凸轮原点（2.6）对应开关的分闸状态。合闸凸轮2.1的通过弹簧座滚子3.1驱动弹簧座3压缩或释放合闸簧5。长半轴凸轮面用于合闸弹簧储能，短半轴凸轮面用于合闸簧5在合闸状态下为分闸储存能量，当分闸半轴7松开时，合闸簧5利用短半轴压缩弹簧储存的能量驱动弹簧座滚子3.1使合闸凸轮2.1转到凸轮原点2.6顶住弹簧座滚子3.1并保持分闸状态。三工位开关操动机构安装板间还设有棘轮2.3、棘爪12、短连杆11、长连杆13、转盘16.1、驱动板1.2、驱动拐臂1.3。棘轮2.3随着开关操作轴2转动，棘爪12限制了开关操作轴只能单向转动，并防止合闸弹簧5对开关操作轴的反向驱动。短连杆11一端与转轴17相连，另一端与长连杆13通过销14相连，长连杆13的另一端与棘轮2.3上的轴相连。转盘16.1安装在输出轴16上并带动输出轴驱动开关运动。驱动板1.2设有与接地操作轴1同心圆弧槽，驱动拐臂1.3上装有销和销套15，并穿过驱动板1.2上的圆弧槽和转盘16.1上的圆弧槽，转盘16.1上的圆弧槽分为2段对应接地开关和负荷开关。
三工位机构从分闸位到接地位操动过程：逆时针操动接地操作轴1,使接地凸轮1.1拔动弹簧座滚子3.1来带动弹簧座3在导向槽A4上运动压缩合闸簧5,当接地凸轮1.1的顶点和合闸簧5中心线重合时合闸簧5储能完成开始释放,此时接地操作轴1上的驱动板1.2逆时针旋转走完空程, 当合闸簧5储能完成开始释放时驱动板1.2带动驱动拐臂1.3旋转，驱动拐臂1.3上的销套15推动转盘16.1以输出轴16轴心为圆心顺时针转动，实现机构输出轴16从分闸位(图1，图2)到接地位（图3，图4）转换。反之，则实现接地位（图3，图4）到分闸位（图1，图2）转换。
三工位机构从分闸位到合闸位操动过程：顺时针操动开关操作轴2,使合闸凸轮2.1拔动弹簧座滚子3.1来带动弹簧座3在导向槽B4上运动压缩合闸簧5，当合闸凸轮2.1的长半轴顶点2.5和合闸簧5中心线重合时合闸簧5储能完成开始释放。合闸簧5所做的功为弹簧座滚子3.1沿合闸凸轮2.1长半轴顶点2.5到短半轴顶点2.4的轨迹所释放的能量，此时合闸簧5只做了60％的功。擎子10一端扣住分闸半轴7另一端顶住凸轮滚子2.2上，使三工位机构保持在合闸位置上。同时棘轮2.3随开关操作轴2顺时针旋转,带动棘轮2.3上的长连杆13经销14联接推动短连杆11以转轴17轴心为圆心逆时针运动,销14推动转盘16.1以输出轴16轴心为圆心顺时针转动，实现机构输出轴16从分闸位(图1，图2)到合闸位（图5，图6）转换。棘爪12保证人力顺时针操动开关操作轴2时受合闸簧5反力面反转。
三工位机构从合闸位到分闸位操动过程：逆时针转动分闸半轴7，擎子10顶着的凸轮滚子2.2脱扣。合闸簧5从合闸凸轮2.1短半轴继续释放能量；同时棘轮2.3上的长连杆经13销14联接拉动短连杆11以转轴17轴心为圆心顺时针运动,销14推动转盘16.1以输出轴16逆时针旋转实现合闸位（图5，图6）到分闸位（图1，图2）转换。同时复位拉簧9把合闸擎子10拉回至限位销8处。
合闸簧5两端是弹簧座3，通过在弹簧座3的台面上开2个对称的工艺孔，然后用2根长螺杆穿过合闸簧5两端的弹簧座3上的工艺孔，用螺母旋进长螺杆调节合闸簧到合适的长度，再将两端的弹簧座滚子3.1装入导向槽A和导向槽B，最后旋出螺母，取下长螺杆完成合闸簧5的安装。由于合闸簧5与操作轴和输出轴没有直接的联系，不需要向传统驱动机构安装于操作轴和输出轴的拐臂上，因此简化了弹簧的安装。弹簧座3的台面上的工艺孔，解决了合闸簧5安装时的安全问题，简单实用。
本发明还可以采用挂簧拐臂1.5取代接地凸轮1.1，接地限位块19和分闸限位块18代替接地凸轮1.1上的2个凹槽，挂簧座20取代与接地凸轮1.1相连的弹簧座3，轴销21取代弹簧座滚子3.1，实现接地开关的接地和分闸操作。挂簧座20与挂簧拐臂1.5通过轴销21连接。接地操作轴1有挂簧拐臂1.5和档块1.4，安装板上有分闸限位块18和合闸限位块19，挂簧拐臂1.5通过轴销21与挂簧座20连接，合闸簧5下部与挂簧座20连接。其余同上述技术方案。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
1．本发明结构简单，占用空间小。合闸凸轮取代了常规使用的拐臂连接，合闸簧只有上下往复运动，减少了现有三工位机构的拐臂带有夹角的摆动，占用空间小，利于机构的小型化。
2．本发明巧妙应用了凸轮机构，操作简单实用。开关操作轴只需顺时针方向旋转即可完成分合闸操作，不需要传统三工位开关的正反向操作，同时在合闸状态时压缩合闸簧为分闸储能，不需要再进行分闸储能操作。
3．本发明的弹簧装置和连杆驱动装置被中板隔开位于两个独立的空间，同时弹簧没有直接装在输出轴上，可以分开装配，流水作业，带来的有益效果是：简化了装配工艺，更利于生产组织，提高工效。
附图说明
图1为本发明三工位开关操动机构合闸凸轮、接地凸轮、合闸弹簧的处于分闸状态的结构示意图。
图2为本发明三工位开关操动机构棘轮、长连杆、短连杆、驱动板、驱动拐臂、转盘处于分闸状态的左视图。
图3为本发明三工位开关操动机构合闸凸轮、接地凸轮、合闸弹簧的处于接地状态的结构示意图。
图4为本发明三工位开关操动机构棘轮、长连杆、短连杆、驱动板、驱动拐臂、转盘处于接地状态的结构示意图。
图5为本发明三工位开关操动机构合闸凸轮、接地凸轮、合闸弹簧的处于合闸状态的结构示意图。
图6为本发明三工位开关操动机构棘轮、长连杆、短连杆、驱动板、驱动拐臂、转盘处于合闸状态的结构示意图。
图7为本发明三工位开关操动机构合闸凸轮、接地拐臂、合闸弹簧的处于合闸状态的结构示意图
附图中的标号：接地操作轴1，接地凸轮1.1，驱动板1.2，驱动拐臂1.3，档块1.4，挂簧拐臂1.5，开关操作轴2，合闸凸轮2.1，凸轮滚子2.2，棘轮2.3，短半轴顶点2.4，长半轴顶点2.5，凸轮原点2.6，弹簧座3，弹簧座滚子3.1，导向槽A4，合闸簧5，导向槽B6，分闸半轴7，限位销8，复位拉簧9，擎子10，短连杆11，棘爪12，长连杆13，销14，销套15，输出轴16，转盘16.1，转轴17，分闸限位块18，接地限位块19，挂簧座20，轴销21。
具体实施方式
以下的说明本质上仅仅是示例性的而并不是为了限制本公开、应用或用途。下面结合说明书附图对本发明三工位开关弹簧驱动装置的具体实施方式作进一步的说明。
实施例1：一种三工位开关操动机构的弹簧驱动装置，包括起固定和支撑作用的前板、中板、后板及其支撑柱，接地操作轴1、开关操作轴2、输出轴16贯穿前板、中板、后板，转轴17固定在中板。开关操作轴2和接地操作轴1呈垂直分布，合闸簧5位于开关操作轴2和接地操作轴1的中间，接地操作轴1上设有2块位于前板和中板间对称分布的接地凸轮1.1、位于中板和后板间的驱动板1.2和驱动拐臂1.3，开关操作轴2上设有2块位于前板和中板间对称分布的合闸凸轮2.1、凸轮滚子2.2和棘轮2.3，弹簧座3上设有弹簧座滚子3.1，三工位开关操动机构前板和中板设有对称分布的导向槽A和导向槽B，2个导向槽A位于上部，2个导向槽B位于下部，合闸簧上部和下部的弹簧座3上的弹簧滚子3.1沿前板和中板的导向槽A和导向槽B上下运动。如图1、图3、图5所示，合闸簧5、接地操作轴1、开关操作轴2、导向槽A4、导向槽B6的轴心共线。前板和中板间还设有擎子10、复位拉簧9、分闸半轴7、限位销8，其主要作用是维持合闸状态（图5）。接地凸轮1.1设有两个对称的凹槽，如图3所示接地凸轮1.1左边的凹槽对应接地开关，右边的凹槽对应负荷开关。合闸凸轮2.1上设有凸轮滚子2.2，合闸凸轮2.2有长半轴凸轮面和短半轴凸轮面其顶点为长半轴顶点2.5和短半轴顶点2.4，其交界点是凸轮原点2.6。
三工位开关操动机构中板和后板间还设有棘轮2.3、棘爪12、短连杆11、长连杆13、转盘16.1、驱动板1.2、驱动拐臂1.3。棘轮2.3随着开关操作轴2转动，棘爪12限制了开关操作轴只能单向转动，并防止合闸弹簧5对开关操作轴的反向驱动。短连杆11一端与转轴17相连，另一端与长连杆13通过销14相连，长连杆13的另一端与棘轮2.3上的轴相连。转盘16.1安装在输出轴16上并带动输出轴驱动开关运动。驱动板1.2设有与接地操作轴1同心圆弧槽，驱动拐臂1.3上装有销和销套15，并穿过驱动板1.2上的圆弧槽和转盘16.1上的圆弧槽，转盘16.1上的圆弧槽分为2段，长的一段圆弧槽对应接地开关操作行程，短的一段圆弧槽对应负荷开关分合闸操作行程。如图2所示，驱动拐臂1.3上的销套15位于长短圆弧槽的交界位时，输出轴16处于垂直状态，其对应的三工位开关的动刀处于垂直位置与接地刀座和负荷开关主触头处于分闸状态。如图3、图4所示，接地操作轴1带动驱动拐臂1.3沿转盘16.1的长圆弧槽运动，并驱动输出轴16向逆时针旋转45度角，其对应的三工位开关的动刀也旋转45度角打入接地刀座，与地线导通。如图5、图6所示，开关操作轴2带动合闸凸轮2.1驱动棘轮2.3旋转从而驱动长连杆13和短连杆11沿转轴17运动，并通过转盘16.1驱动输出轴16向顺时针旋转45度角，其对应的三工位开关的动刀也旋转45度角打入负荷开关主触头，与地线导通。
实施例2：挂簧拐臂1.5取代接地凸轮1.1，接地限位块19和分闸限位块18代替接地凸轮1.1上的2个凹槽，挂簧座20取代与接地凸轮1.1相连的弹簧座3，轴销21取代弹簧座滚子3.1，实现接地开关的接地和分闸操作。挂簧座20与挂簧拐臂1.5通过轴销21连接。其余同实施例1。

Claims (4)

1.一种三工位操动机构的弹簧驱动装置，包括安装板及其支撑柱，接地操作轴（1）、开关操作轴（2）、弹簧座（3）、导向槽B（6）、合闸簧（5），其特征在于：合闸簧（5）位于开关操作轴（2）和接地操作轴（1）的中间，弹簧座（3）上设有弹簧座滚子（3.1），沿安装板上的导向槽B（6）往复运动；所述开关操作轴（2）设有合闸凸轮（2.1）、凸轮滚子（2.2），所述合闸凸轮（2.1）有长半轴凸轮面和短半轴凸轮面，长半轴凸轮面用于合闸储能，短半轴凸轮面用于合闸簧（5）在合闸状态下为分闸储存能量，其顶点为长半轴顶点（2.5）和短半轴顶点（2.4），其交界点是凸轮原点（2.6），短半轴顶点（2.4）对应开关合闸状态，凸轮原点（2.6）对应开关的分闸状态；合闸凸轮（2.1）的通过弹簧座滚子（3.1）驱动弹簧座（3）压缩或释放合闸簧（5）。
2. 如权利要求1所述的三工位操动机构的弹簧驱动装置，其特征在于：接地操作轴（1）上设有接地凸轮（1.1）、驱动板（1.2）和驱动拐臂（1.3），接地凸轮（1.1）设有两个凹槽，合闸簧（5）、接地操作轴（1）、开关操作轴（2）、弹簧座滚子（3.1）、导向槽A（4）、导向槽B（6）的轴心共线。
3. 如权利要求1所述的三工位操动机构的弹簧驱动装置，其特征在于：接地操作轴（1）有挂簧拐臂（1.5）和档块（1.4），安装板上有分闸限位块（18）和合闸限位块（19），挂簧拐臂（1.5）通过轴销（21）与挂簧座（20）连接，合闸簧（5）下部与挂簧座（20）连接。
4. 如权利要求2或3所述的三工位操动机构的弹簧驱动装置，其特征在于：安装板间还设有棘轮（2.3）、棘爪（12）、短连杆（11）、长连杆（13）、转盘（16.1）、驱动板（1.2）、驱动拐臂（1.3），棘轮（2.3）随着开关操作轴（2）转动，短连杆（11）一端与转轴（17）相连，另一端与长连杆（13）通过销（14）相连，长连杆（13）的另一端与棘轮（2.3）上的轴相连；转盘16.1安装在输出轴16上并带动输出轴驱动开关运动，驱动板1.2设有与接地操作轴（1）同心圆弧槽，驱动拐臂（1.3）上装有销和销套（15），并穿过驱动板（1.2）上的圆弧槽和转盘（16.1）上的圆弧槽。
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