CN107068481A - 一种环网柜用全密封型弹簧操动机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种环网柜用全密封型弹簧操动机构，包括设置在支撑钣金部件上的储能部件、合闸保持及分闸部件、传动机构部件和状态显示部件，储能部件通过人力或电机给传动机构部件提供动能进行合闸，合闸保持及分闸部件实现合闸状态保持，及分闸操作，分合闸的状态在状态显示部件上显示，各部件整体密封设置；降低了环网柜用弹簧操动机构的机械强度要求，降低了成本，并实现操动机构全密封。

Description

一种环网柜用全密封型弹簧操动机构

技术领域

本发明属于中压开关柜技术领域，具体的说是断路器用的一种环网柜用全密封型弹簧操动机构。

背景技术

断路器是中压开关柜的重要设备，断路器的弹簧操动机构通过巧妙的四连杆机构，配合凸轮机构将弹簧的力值曲线最大程度的与真空开关的负载特性相匹配，使断路器能够开合、承载短路电流并满足足够的机械寿命所需要的一系列特性参数，同时还需满足规定的操作力、操作规范及防误操作的要求，如弹簧操动机构必须具备手动和电动两种储能方式；必须同时具备电动分闸、短路跳闸和手动分闸三种分闸方式；断路器的状态可通过行程开关传输给控制终端，还可通过机械闭锁将开关状态直接指示在操作面板上；当断路器处于合闸状态时，不论是电动还是手动都不能再次进行储能。

目前，我国现有的环网柜断路器用的弹簧操动机构，普遍存在储能弹簧力值过大，机构强度要求过高，无法进行整体密封问题；储能弹簧力值过大，增加对操动机构的冲击，导致机械寿命低的问题，且为了增加强度，需要更稳固的结构支撑，这又提高了成本；操动机构结构复杂，重要的传动部件一旦生锈，会影响操动机构特性参数，甚至会出现拒分等更为严重的问题。

本发明很好的解决了以上问题，通过合理的四连杆机构及凸轮轮廓线，正常合闸所需的最大驱动力矩不足27N.m，大大减小了储能弹簧对操动机构的冲击，降低了对相关零部件强度的要求，延长了操动机构的寿命；操作机构所有的传动部件全部密封在焊接框架内，可在高温高湿高盐等恶劣环境下运行，且结构紧凑、成本低廉、还可模块化安装。

发明内容

本发明的目的是提供一种环网柜用全密封型弹簧操动机构，解决储能弹簧力值过大，机构强度要求过高，无法进行整体密封问题；储能弹簧力值过大，增加对操动机构的冲击，导致机械寿命低或为了增加强度，需要更稳固的结构支撑，提高成本问题；以及操动机构结构复杂，重要的传动部件一旦生锈，会影响操动机构特性参数，甚至出现拒分的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是一种环网柜用全密封型弹簧操动机构，包括设置在支撑钣金部件上的储能部件、合闸保持及分闸部件、传动机构部件和状态显示部件，储能部件通过人力或电机给传动机构部件提供动能进行合闸，合闸保持及分闸部件实现合闸状态保持，及分闸操作，分合闸的状态在状态显示部件上显示，各部件整体密封设置。

所述的储能部件包括储能弹簧、储能电机、手动储能轴、啮合块、大锥齿轮、驱动块、凸轮和凸轮轴，通过启动储能电机或操作手柄操作手动储能轴的两种储能方式分别带动大锥齿轮旋转进行储能，两种储能方式相互独立；大锥齿轮通过滚针轴承安装在凸轮轴上；啮合块和凸轮与凸轮轴固定，同步旋转；驱动块固定在大锥齿轮上，绕其自身的旋转轴旋转。

所述合闸保持及分闸部件包括继电保护线圈、电动分闸线圈、合闸保持半轴组件、合闸保持掣子组件、手动分闸连板和手动分闸转轴；所述合闸保持半轴组件包括合闸保持半轴和脱扣板；所述的合闸保持掣子组件包括掣子复位扭簧、掣子旋转轴、掣子、分离块复位扭簧、分离块旋转轴、掣子限位销和分离块；启动继电保护线圈或启动电动分闸线圈或旋转手动分闸转轴驱动脱扣板，使合闸保持半轴逆时针旋转一定的角度，实现分闸功能；掣子在掣子复位扭簧的作用下，其下边缘与掣子限位销外圆接触，合闸保持半轴的外圆与掣子的上边缘留有0.5mm的间隙；分离块在分离块复位扭簧的作用下保持在左侧位置，在该操动机构合闸过程中，分离块被动地绕分离块旋转轴进行逆时针旋转一定的角度避开合闸保持滚轮。

所述的传动机构部件包括分闸压簧、铆接板、连接板、分闸限位滚轮、拐臂、滚轮、驱动板、间隔套和合闸保持滚轮，分闸压簧共有两根，对称布置于传动机构部件的两侧，其下端固定，上端可随铆接板上下运动；铆接板由前后两块一样的板铆接而成，在实际使用过程中，与真空灭弧室的绝缘拉杆直接相连，在该操动机构合闸或分闸过程中，只能在上下方向上运动；连接板和拐臂各有4个，对称布置于传动机构部件的两侧，连接板一端与拐臂的一端通过转轴连接，连接板的另一端通过转轴与铆接板连接，拐臂的另一端与固定的支撑点连接；滚轮通过转轴和合闸保持滚轮固定在驱动板上，驱动板通过转轴与连接板和拐臂连接。

所述的状态显示部件包括行程开关、行程开关驱动板、机械显示驱动板和机械显示驱动轴，行程开关驱动板与行程开关的旋转轴固定；机械显示驱动板与机械显示驱动轴连接，机械显示驱动板在该机构分闸或合闸过程中实现直线运动，并带动机械显示驱动轴转动一定的角度，实现该操动机构不同工作状态的指示。

所述的支撑钣金部件包括左侧板和右侧板，两块侧板之间固定有若干间隔柱。

各部件全部密封在焊接框架内，通过若干旋转轴实现密封状态下对外联接。

本发明通过精确的理论计算，确定四连杆机构各传动拐臂的尺寸及凸轮的轮廓线，以最小的驱动力矩实现最大的输出力；操动机构的储能操作、分闸操作、合分闸显示都通过旋转轴实现，便于密封。

本发明具有的积极效果是：降低了环网柜用弹簧操动机构的机械强度要求，降低了成本，并实现操动机构全密封。

附图说明

图1是本发明的总装图主视图；

图2是本发明所属储能部件图；

图3是本发明所属合闸保持及分闸部件图；

图4是本发明所属传动机构结构图；

图5是本发明所属状态显示结构图；

图6是本发明所属储能过程原理图；

图7是本发明所属合闸过程原理图；

图8是本发明所属合闸保持原理图；

图9是本发明所属分闸过程原理图；

图10是本发明的总装图立体图；

图11是本发明的总装图后视图；

其中：1是储能部件、2是合闸保持及分闸部件、3是传动机构部件、4是状态显示部件、5是支撑钣金部件；1-1是储能弹簧、1-2是储能电机、1-3是手动储能轴、1-4是啮合块、1-5是大锥齿轮、1-6是驱动块、1-7是凸轮、1-8是凸轮轴；2-1是继电保护线圈、2-2是电动分闸线圈、2-3是合闸保持半轴组件、2-4是合闸保持掣子组件、2-5是手动分闸连板、2-6是手动分闸转轴、2-3-1是合闸保持半轴、2-3-2是脱扣板、2-4-1是掣子复位扭簧、2-4-2是掣子旋转轴、2-4-3是掣子、2-4-5是分离块复位扭簧、2-4-6是分离块旋转轴、2-4-7是掣子限位销、2-4-8是分离块、3-1是分闸压簧、3-2是铆接板、3-3是连接板、3-4是分闸限位滚轮、3-5是拐臂、3-6是滚轮、3-7是驱动板、3-8是间隔套、3-9是合闸保持滚轮；4-1是行程开关、4-2是行程开关驱动板、4-3是机械显示驱动板、4-4是机械显示驱动轴、5-1是左侧板、5-2是右侧板。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例：

实施例参照图1、图10和图11，一种环网柜用弹簧操动机构,由储能部件1、合闸保持及分闸部件2、传动机构部件3、状态显示部件4和支撑钣金部件5等几个主要的部件组成。

参照图2，储能部件1由储能弹簧1-1、储能电机1-2、手动储能轴1-3、啮合块1-4、大锥齿轮1-5、驱动块1-6、凸轮1-7和凸轮轴1-8等零件组成。

参照图3，合闸保持及分闸部2由继电保护线圈2-1、电动分闸线圈2-2、合闸保持半轴组件2-3、合闸保持掣子组件2-4、手动分闸连板2-5和手动分闸转轴2-6等零部件组成；所述的合闸保持半轴组件2-3由合闸保持半轴2-3-1和脱扣板2-3-2组成；所述的合闸保持掣子组件2-4由掣子复位扭簧2-4-1、掣子旋转轴2-4-2、掣子2-4-3、分离块复位扭簧2-4-5、分离块旋转轴2-4-6、掣子限位销2-4-7和分离块2-4-8组成。

参照图4，传动机构部件3分闸压簧3-1、铆接板3-2、连接板3-3、分闸限位滚轮3-4、拐臂3-5、滚轮3-6、驱动板3-7、间隔套3-8和合闸保持滚轮3-9等零件组成

参照图5，状态显示部件4由行程开关4-1、行程开关驱动板4-2、机械显示驱动板4-3和机械显示驱动轴4-4组成。

在具体实施过程中，参照图6，启动储能电机1-2或顺时针旋转手动储能轴1-3都会带动大锥齿轮1-5逆时针转动，由于驱动块1-6固定在大锥齿轮1-5上，所以驱动块1-6在旋转过程中会扣住啮合块1-4，进而带动凸轮轴按照逆时针转动，拉伸储能弹簧1-1进行储能。

参照图7，储能弹簧1-1过变形最大处后，自动释放，带动凸轮1-7逆时针旋转，驱动固定在驱动板3-7上的滚轮3-6，从而实现铆接板3-2向下运动，带动真空开关动触头向静触头运动。

参照图8，当完成合闸后，合闸保持滚轮3-9顶住分离块2-4-8，分离块2-4-8顶住掣子2-4-3，掣子2-4-3又被合闸保持半轴2-3-1挡住，从而真空开关被保持在合闸位置。

参照图9，当操动机构接收到分闸命令后，合闸保持半轴2-3-1逆时针旋转一定的角度，图8中所形成的稳定的结构被破坏，掣子2-4-3被合闸保持滚轮3-9带着逆时针旋转，实现分闸。

本实施例通过合理的四连杆机构及凸轮轮廓线，正常合闸所需的最大驱动力矩不足27N.m，大大减小了储能弹簧对操动机构的冲击，降低了对相关零部件强度的要求，延长了操动机构的寿命；操作机构所有的传动部件全部密封在焊接框架内，可在高温高湿高盐等恶劣环境下运行，且结构紧凑、成本低廉、还可模块化安装。

Claims (7)

1.一种环网柜用全密封型弹簧操动机构，其特征在于：包括设置在支撑钣金部件（5）上的储能部件（1）、合闸保持及分闸部件（2）、传动机构部件（3）和状态显示部件（4），储能部件（1）通过人力或电机给传动机构部件（3）提供动能进行合闸，合闸保持及分闸部件（2）实现合闸状态保持，及分闸操作，分合闸的状态在状态显示部件（4）上显示，各部件整体密封设置。

2.根据权利要求1所述的一种环网柜用全密封型弹簧操动机构，其特征在于：所述的储能部件（1）包括储能弹簧（1-1）、储能电机（1-2）、手动储能轴（1-3）、啮合块（1-4）、大锥齿轮（1-5）、驱动块（1-6）、凸轮（1-7）和凸轮轴（1-8），通过启动储能电机（1-2）或操作手柄操作手动储能轴（1-3）的两种储能方式分别带动大锥齿轮（1-5）旋转进行储能，两种储能方式相互独立；大锥齿轮（1-5）通过滚针轴承安装在凸轮轴（1-8）上；啮合块（1-4）和凸轮（1-7）与凸轮轴（1-8）固定，同步旋转；驱动块（1-6）固定在大锥齿轮（1-5）上，绕其自身的旋转轴旋转。

3.根据权利要求1所述的一种环网柜用全密封型弹簧操动机构，其特征在于：所述合闸保持及分闸部件（2）包括继电保护线圈（2-1）、电动分闸线圈（2-2）、合闸保持半轴组件（2-3）、合闸保持掣子组件（2-4）、手动分闸连板（2-5）和手动分闸转轴（2-6）；所述合闸保持半轴组件（2-3）包括合闸保持半轴（2-3-1）和脱扣板（2-3-2）；所述的合闸保持掣子组件（2-4）包括掣子复位扭簧（2-4-1）、掣子旋转轴（2-4-2）、掣子（2-4-3）、分离块复位扭簧（2-4-5）、分离块旋转轴（2-4-6）、掣子限位销（2-4-7）和分离块（2-4-8）；启动继电保护线圈（2-1）或启动电动分闸线圈（2-2）或旋转手动分闸转轴（2-6）驱动脱扣板（2-3-2），使合闸保持半轴（2-3-1）逆时针旋转一定的角度，实现分闸功能；掣子（2-4-3）在掣子复位扭簧（2-4-1）的作用下，其下边缘与掣子限位销（2-4-7）外圆接触，合闸保持半轴（2-3-1）的外圆与掣子（2-4-3）的上边缘留有0.5mm的间隙；分离块（2-4-8）在分离块复位扭簧（2-4-5）的作用下保持在左侧位置，在该操动机构合闸过程中，分离块（2-4-8）被动地绕分离块旋转轴（2-4-6）进行逆时针旋转一定的角度避开合闸保持滚轮（3-9）。

4.根据权利要求1所述的一种环网柜用全密封型弹簧操动机构，其特征在于：所述的传动机构部件（3）包括分闸压簧（3-1）、铆接板（3-2）、连接板（3-3）、分闸限位滚轮（3-4）、拐臂（3-5）、滚轮（3-6）、驱动板（3-7）、间隔套（3-8）和合闸保持滚轮（3-9），分闸压簧（3-1）共有两根，对称布置于传动机构部件（3）的两侧，其下端固定，上端可随铆接板（3-2）上下运动；铆接板（3-2）由前后两块一样的板铆接而成，在实际使用过程中，与真空灭弧室的绝缘拉杆直接相连，在该操动机构合闸或分闸过程中，只能在上下方向上运动；连接板（3-3）和拐臂（3-5）各有4个，对称布置于传动机构部件（3）的两侧，连接板（3-3）一端与拐臂（3-5）的一端通过转轴连接，连接板（3-3）的另一端通过转轴与铆接板（3-2）连接，拐臂（3-5）的另一端与固定的支撑点连接；滚轮（3-6）通过转轴和合闸保持滚轮（3-9）固定在驱动板（3-7）上，驱动板（3-7）通过转轴与连接板（3-3）和拐臂（3-5）连接。

5.根据权利要求1所述的一种环网柜用全密封型弹簧操动机构，其特征在于：所述的状态显示部件（4）包括行程开关（4-1）、行程开关驱动板（4-2）、机械显示驱动板（4-3）和机械显示驱动轴（4-4），行程开关驱动板（4-2）与行程开关（4-1）的旋转轴固定；机械显示驱动板（4-3）与机械显示驱动轴（4-4）连接，机械显示驱动板（4-3）在该机构分闸或合闸过程中实现直线运动，并带动机械显示驱动轴（4-4）转动一定的角度，实现该操动机构不同工作状态的指示。

6.根据权利要求1所述的一种环网柜用全密封型弹簧操动机构，其特征在于：所述的支撑钣金部件（5）包括左侧板（5-1）和右侧板（5-2），两块侧板之间固定有若干间隔柱。

7.根据权利要求1所述的一种环网柜用全密封型弹簧操动机构，其特征在于：各部件全部密封在焊接框架内，通过若干旋转轴实现密封状态下对外联接。