CN106783254A - 一种用于高压断路器的弹簧操动机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于高压断路器的弹簧操动机构，分合闸弹簧模块的合、分闸弹簧沿Y向设置，并在X方向上位于大齿轮的左侧；储能模块的电机在X方向上位于大齿轮的右下侧；缓冲器模块呈直杆状，自其尾部的油缸部位向头部用于与输出轴模块连接的夹叉部位的方向，与X向的夹角为135°或接近135°；缓冲器模块尾部的油缸部位与基座模块铰接的位置在X方向上位于大齿轮的右侧；分、合闸脱扣模块的电磁铁设置在X方向上位于大齿轮的右上侧。本发明弹簧操动机构能适应竖置与横置操作等多种场合，尤其在高压断路器三相并列布置且空间受限的情形下，便于弹簧操动机构的安装、调试、维护。

Description

一种用于高压断路器的弹簧操动机构

技术领域

本发明涉及一种高压断路器的弹簧操动机构，属于高压输变电断路器技术领域。

背景技术

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，高压断路器的分合闸操作是通过操动机构来实现的。

现有高压断路器的弹簧操动机构在三相并列布置安装在断路器上时，由于空间受限，导致不便于电机、电磁铁、缓冲器的安装、调试、维护，往往在调试和维护时需要将弹簧操动机构从三相断路器上拆卸下来，给调试和维护工作带来了不便；同时弹簧操动机构根据安装角度需要，在竖置与横置之间变换时存在缓冲器漏油风险。

如公布号为CN104299811A，公布日为2015年1月21日的中国发明专利文献，公开了一种弹簧操动机构，该弹簧操动机构不影响合闸速度及分闸初始速度，但当该弹簧操动机构用于三相高压断路器后，由于空间受限不便于电机、电磁铁、缓冲器的安装、调试、维护，也不方便在电机异常时实现手动储能维护。在维护弹簧操动机构时需要将其整体从断路器上拆卸下来，需要花费较多的成本，同时弹簧操动机构在竖置与横置之间变换时存在缓冲器漏油风险。

因此，如何提供一种高压断路器的弹簧操动机构，既要满足性能，又要便于安装在三相断路器上后，电机、电磁铁、缓冲器的安装、调试、维护，同时又要兼顾避免弹簧操动机构在竖置与横置之间变换时存在缓冲器漏油风险，成为本领域急需解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于高压断路器的弹簧操动机构，能适应竖置与横置操作等多种场合，尤其在高压断路器三相并列布置且空间受限的情形下，便于弹簧操动机构的安装、调试、维护。

本发明采取以下技术方案：

一种用于高压断路器的弹簧操动机构，包括基座模块、储能模块，储能轴模块、分合闸弹簧模块、合闸脱扣模块、分闸脱扣模块、缓冲器模块、输出轴模块，，设基座模块用于与断路器正连接向外的方向为X方向，与X向垂直的方向为Y向，XOY平面位于所述储能模块的大齿轮11所在平面内；所述分合闸弹簧模块的合、分闸弹簧沿Y向设置，并在X方向上位于大齿轮11的左侧；所述储能模块的电机14在X方向上位于大齿轮11的右下侧；所述缓冲器模块呈直杆状，自其尾部的油缸28.6部位向头部用于与输出轴模块连接的夹叉28.1部位的方向，与X向的夹角为135°或接近135°；缓冲器模块尾部的油缸部位与基座模块铰接的位置在X方向上位于大齿轮11的右侧；所述分、合闸脱扣模块的电磁铁16设置在X方向上位于大齿轮11的右上侧。

本技术方案中，涉及的上下左右的方向是为了便于方案的表述，实际可以根据X、Y向的限定进行对称设置，并非具体限定上下左右的方向。本技术方案通过这种结构设计，可以确保电磁铁、电机、缓冲器位于靠近外侧便于调节的位置，同时又兼顾避免了弹簧操动机构在竖置与横置之间变换时存在缓冲器漏油风险，同时能适应竖置与横置操作等多种场合，尤其在高压断路器三相并列布置且空间受限的情形下，便于弹簧操动机构的安装、调试、维护。

进一步的，所述储能模块还设有相互垂直且与齿轮轴组13配合传动的锥齿轮副，所述锥齿轮副一端与手动储能手柄32连接，所述手动储能手柄32的方向沿X向向外，并在X方向上位于大齿轮11的右下侧。尤其在高压断路器三相并列布置且空间受限的情形下便于手动储能维护。

进一步的，所述基座模块呈矩形体结构。

进一步的，基座模块包含两片平行的板，之间安装有分合闸弹簧模块、储能模块、储能轴模块、输出轴模块、缓冲器模块、合闸脱扣模块、分闸脱扣模块，分合闸弹簧模块装在基座模块的左侧，储能模块装在基座模块的右下侧，储能轴模块装在基座模块的中部，输出轴模块装在基座模块的中上侧，缓冲器模块装在基座模块的中右侧，合闸脱扣模块、分闸脱扣模块均处在基座模块的右上侧。

进一步的，分合闸弹簧模块包含弹簧筒、两个螺杆、两个螺母、两个托盘、合闸弹簧、分闸弹簧、两个滚轮、合闸链条、分闸链条，弹簧筒的两个筒轴向均为Y向，分合闸弹簧模块与基座模块固定，每个筒从上至下依次穿过螺杆、螺母、托盘、弹簧、链条、滚轮。

进一步的，储能模块包含电机、齿轮轴组、超越离合器轴组、手动储能手柄，电机固定在基座的一片板上，齿轮轴组、超越离合器轴组的两端均通过圆柱副固定在基座模块的两片板上，电机与齿轮组通过齿轮副进行连接传动，齿轮轴组与超越离合器轴组也通过齿轮副进行连接传动，手动储能手柄与齿轮轴组通过垂直的锥齿轮副进行连接传动。

进一步的，储能轴模块包含凸轮、储能轴、大齿轮、储能拐臂，储能轴的两端通过圆柱副固定在基座模块的两片板上，储能拐臂、凸轮、大齿轮从外至内依次穿在储能轴上，储能拐臂与合闸链条连接，大齿轮与超越离合器轴组通过齿轮副进行连接传动。

进一步的，输出轴模块包含输出轴、缓冲器拐臂、缓冲器配合销、凸轮滚子、杠杆接触块，输出拐臂；缓冲器拐臂装在输出轴上，输出轴的两端通过圆柱副固定在基座模块的两片板上，缓冲器拐臂由三片拐臂组成，分别装有缓冲器配合销、凸轮滚子、杠杆接触块，三者分别与缓冲器配合，与凸轮接触，与分闸链条连接，与第一分闸杠杆接触，输出拐臂与一根连杆连接，连杆与断路器本体连接。

进一步的，缓冲器模块包含夹叉、活塞、螺盖、密封圈、弹簧、油缸、油，夹叉上有腰形孔，其轴线方向与活塞运动方向一致，活塞一端通过螺纹与夹叉连接，中间穿过密封圈和螺盖，另一端装在油缸中，密封圈装在螺盖的密封槽中，螺盖通过外螺纹固定在油缸上，弹簧和油均装在油缸中，同时弹簧套在活塞上，油缸的底部通过圆柱副固定在基座模块上。

进一步的，合闸脱扣模块包含合闸电磁铁、第一合闸杠杆、第二合闸杠杆、第三合闸杠杆，三个合闸杠杆依次接触，第一合闸杠杆与储能拐臂接触，第三合闸杠杆与电磁铁接触。

进一步的，分闸脱扣模块包含分闸电磁铁、第一分闸杠杆、第二分闸杠杆、第三分闸杠杆、第四分闸杠杆，四个分闸杠杆依次接触，第一分闸杠杆与缓冲器拐臂上的杠杆接触块接触，第四分闸杠杆与电磁铁接触。

一种三相高压断路器，A、B、C三相断路器本体并排平行设置，将三个上述的弹簧操动机构，分别固定在所述A、B、C三相断路器的端部，且相互平行。

一种单相高压短路器，采用上述弹簧操动机构，固定在单相高压短路器本体的端部，或者固定在单相高压短路器本体的下方。

本发明的有益效果在于：

1)确保电磁铁、电机、缓冲器位于靠近外侧便于调节的位置，便于安装、维护和调试。

2)弹簧操动机构可以安装在断路器的端部也可以安装在断路器的下方，此时缓冲器模块均是呈倾斜向上的状态，有效降低缓冲器模块出现漏油的风险。

3)尤其在高压断路器三相并列布置且空间受限的情形下，便于弹簧操动机构的安装、调试、维护。

4)结构设计巧妙、合理，与高压断路器配合更完善，符合人体工学的设计要求。

附图说明

图1为本发明的实施例一的平面示意图；

图2为本发明的实施例一的轴侧示意图；

图3为图1中的缓冲器模块结构示意图；

图4为本发明实施例二的高压断路器三相并列布置示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。

实施例一：

请参阅图1、图2、图3所示的一种用于高压断路器的弹簧操动机构及缓冲器模块方案。

参见图1，设高压断路器的弹簧操动机构用于与断路器正连接向外的方向为X方向，与X向垂直的方向为Y向，XOY平面位于所述储能模块的大齿轮11所在平面内。

该方案在具体实施时包括基座模块、分合闸弹簧模块、储能模块、储能轴模块、输出轴模块、缓冲器模块、合闸脱扣模块、分闸脱扣模块。请参阅图4，高压断路器弹簧操动机构三相并列布置后，右侧为观察、操作维护位置。

所述基座模块包含两片平行的板，之间安装有分合闸弹簧模块、储能模块、储能轴模块、输出轴模块、缓冲器模块、合闸脱扣模块、分闸脱扣模块，分合闸弹簧模块装在基座模块的左侧，储能模块装在基座模块的右下侧，储能轴模块装在基座模块的中部，输出轴模块装在基座模块的中上侧，缓冲器模块装在基座模块的中右侧，合闸脱扣模块、分闸脱扣模块均处在基座模块的右上侧。

所述分合闸弹簧模块包含弹簧筒、两个螺杆1、两个螺母2、两个托盘3、合闸弹簧4、分闸弹簧5、两个滚轮6、合闸链条7、分闸链条8，弹簧筒的两个筒轴向均为竖直向，其右侧与基座模块的左侧固定，每个筒从上至下依次穿过螺杆、螺母、托盘、弹簧、链条、滚轮。

所述储能模块包含电机14、齿轮轴组13、超越离合器轴组15、手动储能手柄32，电机14固定在基座的一片板上，齿轮轴组13、超越离合器轴组15的两端均通过圆柱副固定在基座模块的两片板上，电机14与齿轮轴组13通过齿轮副进行连接传动，齿轮轴组13与超越离合器轴组15也通过齿轮副进行连接传动，手动储能手柄32与齿轮轴组13通过垂直的锥齿轮副进行连接传动，方便手动储能维护。

所述储能轴模块包含凸轮9、储能轴10、大齿轮11、储能拐臂12，储能轴10的两端通过圆柱副固定在基座模块的两片板上，储能拐臂12、凸轮9、大齿轮11从外至内依次穿在储能轴10上，储能拐臂12与合闸链条7连接，大齿轮11与超越离合器轴组15通过齿轮副进行连接传动。

所述输出轴模块包含输出轴29、缓冲器拐臂26、缓冲器配合销27、凸轮滚子25、杠杆接触块24，输出拐臂30；缓冲器拐臂26装在输出轴29上，输出轴29的两端通过圆柱副固定在基座模块的两片板上，缓冲器拐臂26由三片拐臂组成，分别装有缓冲器配合销27、凸轮滚子25、杠杆接触块24，三者分别与缓冲器28配合，与凸轮9接触，与第一分闸杠杆23接触，同时缓冲器拐臂26与分闸链条8连接，输出拐臂30与连杆31连接，连杆31与断路器本体连接。

所述缓冲器模块包含夹叉28.1、活塞28.2、螺盖28.3、密封圈28.4、弹簧28.5、油缸28.6、油28.7，夹叉28.1上有腰形孔，其轴线方向与活塞28.2运动方向一致，活塞28.2一端通过螺纹与夹叉28.1连接，中间穿过密封圈28.4和螺盖28.3，另一端装在油缸28.6中，密封圈28.4装在螺盖28.3的密封槽中，螺盖28.3通过外螺纹固定在油缸28.6上，弹簧28.5和油28.7均装在油缸28.6中，同时弹簧28.5套在活塞28.2上，油缸28.6的底部通过圆柱副固定在基座模块上。

所述合闸脱扣模块包含合闸电磁铁16、第一合闸杠杆19、第二合闸杠杆18、第三合闸杠杆17，三个合闸杠杆可依次接触，第一合闸杠杆19与储能拐臂12接触，第三合闸杠杆17与电磁铁16接触。

所述分闸脱扣模块包含分闸电磁铁16、第一分闸杠杆23、第二分闸杠杆22、第三分闸杠杆21、第四分闸杠杆20，四个分闸杠杆可依次接触，第一分闸杠杆23与缓冲器拐臂26上的杠杆接触块24接触，第四分闸杠杆20与电磁铁16接触。

下面结合附图说明本实施例的工作原理及方式。

电机14接通电源后，旋转带动齿轮轴组13、超越离合器轴组15旋转，超越离合器轴组15带动大齿轮11旋转，大齿轮11通过储能轴10带动储能拐臂12旋转，直至扣接在第一合闸杠杆19上，三级合闸杠杆依次接触，此时电机14在控制信号的作用下停止转动，储能拐臂12在旋转的过程中拉伸合闸链条7，合闸链条7通过螺杆1、螺母2、托盘3压缩合闸弹簧4，此过程弹簧操动机构实现合闸储能操作；此外，正常情况下手动储能手柄32未与齿轮轴组13连接，若电机14出现异常，可利用手动储能手柄32带动齿轮轴组13、超越离合器轴组15旋转，从而实现手动储能维护。

合闸电磁铁16通电后推动第三合闸杠杆17顺时针旋转，三级合闸杠杆依次顺时针旋转后分离，第一合闸杠杆19与储能拐臂12分离，储能拐臂12通过合闸链条7在合闸弹簧4的压缩力下顺时针转动，从而带动凸轮9顺时针转动，凸轮9与缓冲器拐臂26上的凸轮滚子25接触，推动缓冲器拐臂26逆时针转动，直至缓冲器拐臂26上的杠杆接触块24扣接在第一分闸杠杆23上，四级分闸杠杆依次接触，同时缓冲器拐臂26通过输出轴29带动输出拐臂30逆时针转动，输出拐臂30推动连杆31左移，实现断路器本体的合闸操作。同时，在缓冲器拐臂26逆时针旋转的过程中拉伸分闸链条8，分闸链条8通过螺杆1、螺母2、托盘3压缩分闸弹簧5，此过程实现弹簧操动机构的分闸储能及合闸操作。

接着电机14通电实现合闸储能，为下一次的合闸操作做准备。

分闸电磁铁通电后推动第四分闸杠杆20顺时针旋转，四级分闸杠杆依次顺时针旋转后分离，第一分闸杠杆23与缓冲器拐臂26上杠杆接触块24分离，缓冲器拐臂26通过分闸链条8在分闸弹簧5的压力下顺时针转动，缓冲器拐臂26上的缓冲器配合销27开始与夹叉28.1腰形孔的下端接触，活塞28.2向油缸28.6底部移动直至接触油缸28.6底部，此过程压缩缓冲器弹簧28.5直到合闸操作才重新伸长，同时活塞上的阻尼孔起作用，缓冲器油28.7从阻尼孔流出，吸收系统动能，缓冲器拐臂26在顺时针转动的过程中通过输出轴29带动输出拐臂30顺时针转动，输出拐臂30推动连杆31右移，实现断路器本体的分闸操作。同时，分闸链条恢复到初始状态，使分闸弹簧也恢复到初始压缩状态，为下一次的分闸弹簧储能做准备，此过程实现弹簧操动机构的分闸操作。

断路器合闸时，合闸电磁铁16通电实现合闸操作和分闸储能，如此循环。

如果将电机14的电信号移除，弹簧操动机构先后实现分闸、合闸、分闸操作后便可以进行调试与维护了。若要调试分合闸速度，只需要调节合闸弹簧4与分闸弹簧5的初始压缩量，由于调节合闸弹簧4与分闸弹簧5的位置刚好处在弹簧操动机构的左上方，因此调节分合闸速度十分方便。若要调试行程和分闸过冲，只需要维修缓冲器28，由于缓冲器28处在弹簧操动机构的中右方，因此维修缓冲器28也有操作空间，十分方便。类似地，电机14、电磁铁16分别处在弹簧操动机构的右下方、右上方，因此更换和维护也十分方便。尤其当高压断路器三相并列布置且结构紧凑时，安装、调试、维护弹簧操动机构均有操作空间，十分方便。同时，缓冲器28与水平线夹角约45度，即使将弹簧操动机构顺时针旋转90变为横置状态，缓冲器28仍与水平线夹角约45度，缓冲器油28.7一直装在油缸28.6中，不会因重力或冲击力作用沿着活塞28.2流动而出现漏油情况。

实施例二：

参见图4，一种三相高压断路器，A、B、C三相断路器本体并排平行设置，将三个实施例一中的弹簧操动机构，分别固定在所述A、B、C三相断路器的端部，且相互平行。电磁铁、电机、缓冲器等均位于外侧便于调节的位置，便于安装、维护和调试；此时缓冲器模块均是向左上方倾斜向上的状态，有效降低缓冲器模块出现漏油的风险；在高压断路器三相并列布置且空间受限的情形下，便于弹簧操动机构的安装、调试、维护。

实施例三：

一种单相高压短路器，采用上述的弹簧操动机构，固定在单相高压短路器本体的下方，此时，电磁铁、电机、缓冲器等均位于下侧便于调节的位置，便于安装、维护和调试；此时缓冲器模块均是向右上方倾斜向上的状态，有效降低缓冲器模块出现漏油的风险。

以上均是本发明的优选实施例，本领域普通技术人员可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本发明总的构思的前提下，这些改进或变换都应当属于本发明要求保护的范围之内。例如，合闸脱扣模块中的杠杆不限于三级，可为一级、二级甚至更多级；分闸脱扣模块中的杠杆不限于四级，可为一级、二级甚至更多级；弹簧操动机构不限于竖置，也可以顺时针旋转90度横置操作；弹簧操动机构不限于用在三相高压断路器上，也可用在单相高压断路器上；此弹簧操动机构不仅适用于三相断路器各相配一台弹簧操动机构的情况，也适用于三相共一台弹簧操动机构的情况。

Claims (13)

1.一种用于高压断路器的弹簧操动机构，包括基座模块、储能模块，储能轴模块、分合闸弹簧模块、合闸脱扣模块、分闸脱扣模块、缓冲器模块、输出轴模块，其特征在于：

设基座模块用于与断路器正连接向外的方向为X方向，与X向垂直的方向为Y向，XOY平面位于所述储能轴模块的大齿轮(11)所在平面内；

所述分合闸弹簧模块的合、分闸弹簧沿Y向设置，并在X方向上位于大齿轮(11)的左侧；

所述储能模块的电机(14)在X方向上位于大齿轮(11)的右下侧；

所述缓冲器模块呈直杆状，自其尾部的油缸(28.6)部位向头部用于与输出轴模块连接的夹叉(28.1)部位的方向，与X向的夹角为135°或接近135°；缓冲器模块尾部的油缸部位与基座模块铰接的位置在X方向上位于大齿轮(11)的右侧；

所述分、合闸脱扣模块的电磁铁(16)设置在X方向上位于大齿轮(11)的右上侧。

2.如权利要求1所述的用于高压断路器的弹簧操动机构，其特征在于：所述储能模块还设有相互垂直且与齿轮轴组(13)配合传动的锥齿轮副，所述锥齿轮副一端与手动储能手柄(32)连接，所述手动储能手柄(32)的方向沿X向向外，并在X方向上位于大齿轮(11)的右下侧。

3.如权利要求1所述的用于高压断路器的弹簧操动机构，其特征在于：所述基座模块呈矩形体结构。

4.如权利要求1所述的用于高压断路器的弹簧操动机构，其特征在于：基座模块包含两片平行的板，之间安装有分合闸弹簧模块、储能模块、储能轴模块、输出轴模块、缓冲器模块、合闸脱扣模块、分闸脱扣模块，分合闸弹簧模块装在基座模块的左侧，储能模块装在基座模块的右下侧，储能轴模块装在基座模块的中部，输出轴模块装在基座模块的中上侧，缓冲器模块装在基座模块的中右侧，合闸脱扣模块、分闸脱扣模块均处在基座模块的右上侧。

5.如权利要求1所述的弹簧操动机构，其特征在于，分合闸弹簧模块包含弹簧筒、两个螺杆、两个螺母、两个托盘、合闸弹簧、分闸弹簧、两个滚轮、合闸链条、分闸链条，弹簧筒的两个筒轴向均为Y向，分合闸弹簧模块与基座模块固定，每个筒从上至下依次穿过螺杆、螺母、托盘、弹簧、链条、滚轮。

6.如权利要求1所述的弹簧操动机构，其特征在于，储能模块包含电机、齿轮轴组、超越离合器轴组、手动储能手柄，电机固定在基座的一片板上，齿轮轴组、超越离合器轴组的两端均通过圆柱副固定在基座模块的两片板上，电机与齿轮组通过齿轮副进行连接传动，齿轮轴组与超越离合器轴组也通过齿轮副进行连接传动，手动储能手柄与齿轮轴组通过垂直的锥齿轮副进行连接传动。

7.如权利要求1所述的弹簧操动机构，其特征在于，储能轴模块包含凸轮、储能轴、大齿轮、储能拐臂，储能轴的两端通过圆柱副固定在基座模块的两片板上，储能拐臂、凸轮、大齿轮从外至内依次穿在储能轴上，储能拐臂与合闸链条连接，大齿轮与超越离合器轴组通过齿轮副进行连接传动。

8.如权利要求1所述的弹簧操动机构，其特征在于，输出轴模块包含输出轴、缓冲器拐臂、缓冲器配合销、凸轮滚子、杠杆接触块，输出拐臂；缓冲器拐臂装在输出轴上，输出轴的两端通过圆柱副固定在基座模块的两片板上，缓冲器拐臂由三片拐臂组成，分别装有缓冲器配合销、凸轮滚子、杠杆接触块，三者分别与缓冲器配合，与凸轮接触，与分闸链条连接，与第一分闸杠杆接触，输出拐臂与一根连杆连接，连杆与断路器本体连接。

9.如权利要求1所述的弹簧操动机构，其特征在于，缓冲器模块包含夹叉、活塞、螺盖、密封圈、弹簧、油缸、油，夹叉上有腰形孔，其轴线方向与活塞运动方向一致，活塞一端通过螺纹与夹叉连接，中间穿过密封圈和螺盖，另一端装在油缸中，密封圈装在螺盖的密封槽中，螺盖通过外螺纹固定在油缸上，弹簧和油均装在油缸中，同时弹簧套在活塞上，油缸的底部通过圆柱副固定在基座模块上。

10.如权利要求1所述的弹簧操动机构，其特征在于，合闸脱扣模块包含合闸电磁铁、第一合闸杠杆、第二合闸杠杆、第三合闸杠杆，三个合闸杠杆依次接触，第一合闸杠杆与储能拐臂接触，第三合闸杠杆与电磁铁接触。

11.如权利要求1所述的弹簧操动机构，其特征在于，分闸脱扣模块包含分闸电磁铁、第一分闸杠杆、第二分闸杠杆、第三分闸杠杆、第四分闸杠杆，四个分闸杠杆依次接触，第一分闸杠杆与缓冲器拐臂上的杠杆接触块接触，第四分闸杠杆与电磁铁接触。

12.一种三相高压断路器，其特征在于，A、B、C三相断路器本体并排平行设置，将三个权利要求1所述的弹簧操动机构，分别固定在所述A、B、C三相断路器的端部，且相互平行。

13.一种单相高压短路器，其特征在于，采用权利要求1所述的弹簧操动机构，固定在单相高压短路器本体的端部，或者固定在单相高压短路器本体的下方。