CN108682572B - 一种组装式弹簧操动机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力开关的操动机构领域，特别涉及一种组装式弹簧操动机构，包括左夹板、右夹板以及设置在由左夹板和右夹板所组成的框架上的储能传动组件、合闸传动组件、分闸传动组件、输出拐臂以及合闸弹簧，具有空间小结构紧凑合理的小型化优势，传动控制机构、合闸控制传动机构、分闸控制传动机构由下到上布局在操动机构中间刚性稳定位置，在高度方向的空间利用很充分，提升操动机构可靠性，由于采用分解式结构，主要零部件安装于左右夹板之间及左右两端，有效保证零部件之间的装配定位精度，由于采用定位销定位螺纹紧固方式，实现既拆装快速又可靠稳定的分解式操动机构的目的。

Description

一种组装式弹簧操动机构

技术领域

本发明涉及电力开关的操动机构领域，特别涉及一种组装式弹簧操动机构。

背景技术

操动机构是高压输变电的主要设备，是高压断路器的重要组成部分，高压断路器分、合闸操作是由操动机构来实现的。高压断路器操动机构主要分为液压操动机构和弹簧操动机构，由于弹簧操动机构不存在漏油问题，相对于液压操动机构具有成本较低、结构简单、使用寿命长等特点，因此被广泛使用。

但目前用于高压断路器中的弹簧操动机构都普遍采用分闸弹簧和合闸弹簧及储能机构和操动执行机构分体摸式，但普遍存在以下缺点：①结构较复杂，冲力大，构件强度要求高；②输出力特性与本体反力特性配合较差；③零部件加工精度要求高；不能实现机构的标准化，给装配、调试、维护带来种种不便，不能满足断路器向集成化、标准化和小型化发展的趋势。

发明内容

本发明的针对上述现有技术的不足，提供了一种结构紧凑，体积小巧、功能集中，可与不同规格的断路器框架配装的断路器弹簧操动机构。

为了实现上述的目的，本发明所提供的一种组装式弹簧操动机构，包括左夹板、右夹板以及设置在由左夹板和右夹板所组成的框架上的储能传动组件、合闸传动组件、分闸传动组件、输出拐臂以及合闸弹簧；其特征在于：

所述储能传动组件包括储能电机、与储能电机输出端相传动的储能轴以及同轴设置于储能轴上的储能拐臂、储能轮和凸轮，其中，所述合闸弹簧两端分别与左夹板和储能拐臂相连接配合；

所述合闸传动组件包括有合闸轴、以及同轴设于合闸轴上的合闸按板和合闸挚子和右夹板设有的合闸锁板，其中，所述合闸挚子与储能轮相抵触配合；

所述分闸传动组件包括带有正向弹性扭矩的分闸半轴、设于分闸半轴上的分闸按板、带有正向弹性扭矩的扣板轴、同轴设于扣板轴上的扣板和分闸挚子，其中，所述扣板与分闸半轴相抵触配合，按压所述分闸按板带动分闸半轴转动避让扣板，从而使扣板轴同步带动扣板和分闸挚子转动，且所述扣板进入分闸半轴上预成型有的避让槽处；

所述输出拐臂成型有分别与凸轮和分闸挚子相抵触配合的合闸端和分闸端，其中，所述输出拐臂铰接与右夹板上且所述输出拐臂与预设有的外接设备相传动连接，从而使外接设备为输出拐臂提供外接转动力矩；

当进行储能操作时，所述储能电机动作带动储能轴和储能拐臂同轴正向转动从而使储能拐臂转动拉伸合闸弹簧，其中，所述储能轮随储能轴同轴正向转动，待其与合闸挚子相抵触配合以限制储能轴反向转动；

当处于分闸状态且进行合闸操作时，通过按压所述合闸按板同轴带动合闸挚子避让储能轮，从而使预储能的合闸弹簧释能并带动储能拐臂反向转动，其中，所述凸轮随储能拐臂同轴转动顶压输出拐臂的合闸端克服外界转动力矩正向转动，待输出拐臂正向转动至预定位置，从而使分闸挚子抵触输出拐臂的分闸端以限制输出拐臂反向转动；

当处于合闸状态且进行分闸操作时，通过按压所述分闸按板同轴带动分闸半轴转动避让扣板，以使扣板轴反向同轴带动分闸挚子转动避让输出拐臂，使得输出拐臂在外接转动力矩驱动下反向转动。

进一步，所述储能传动组件还包括有齿轮轴、同轴设于齿轮轴上的大齿轮和小齿轮，同轴设于储能轴上的驱动齿轮，其中，所述储能电机的输出端设有与大齿轮相传动配合的储能齿轮，所述小齿轮与驱动齿轮相传动配合。

进一步，所述合闸传动组件还包括有通过预设有的锁板安装销铰接于右夹板上的合闸锁板，所述锁板安装销具有反向弹性扭矩，该合闸锁板两端分别成型有限位端以及与输出拐臂的合闸端抵触配合的抵触端，其中，在合闸操作时，所述凸轮带动输出拐臂转动且所述合闸锁板在反向弹性扭矩作用下反向转动以使限位端与合闸按板相抵触；在分闸操作时，所述输出拐臂反向转动以通过输出拐臂的合闸端顶触抵触端，带动合闸锁板转动以使限位端避让合闸按板。

进一步，所述储能轮上成型有与合闸挚子相抵触配合的连轴滚轮。

进一步，所述左夹板与右夹板之间设置有定位安装轴，其中，该定位安装轴延伸贯穿左夹板，所述合闸弹簧两端通过预设有的弹簧挂板分别与定位安装轴和储能拐臂相连接。

本发明的有益效果为：具有空间小结构紧凑合理的小型化优势，传动控制机构、合闸控制传动机构、分闸控制传动机构由下到上布局在操动机构中间刚性稳定位置，在高度方向的空间利用很充分，提升操动机构可靠性，由于采用分解式结构，主要零部件安装于左右夹板之间及左右两端，有效保证零部件之间的装配定位精度，由于采用定位销定位螺纹紧固方式，实现既拆装快速又可靠稳定的分解式操动机构的目的；对明显的小故障更能方便快速处理，缩减维护检修的时间，可显著提高开关设备的可靠性与经济性。

附图说明

图1为本实施例中弹簧操动机构结构主视图。

图2为本实施例中弹簧操动机构左视图。

图3是图1中弹簧操动机构储能轴的结构示意图。

图4是图3的三维示意图。

图5是本实施例中弹簧操动机构合闸时的剖面图。

图6是本实施例中弹簧操动机构分闸传动组件结构示意图。

图7是图6的三维示意图。

图8是本实施例中合闸时弹簧操动机构剖面示意图。

图9是本实施例中分闸时弹簧操动机构剖面示意图。

图10是图8中局部A处放大图。

图11是图9中局部B处放大图。

其中，11-左夹板，12-右夹板，13-合闸簧，131-弹簧挂板，14-储能电机， 15-储能轮，151-连轴滚轮，16-定位连接轴，17-输出拐臂，171-输出拐臂分闸端小凸轮，172-输出拐臂合闸端小凸轮，173-弧形孔，18-限位销，21-定位安装轴，211-定位安装孔，22-储能拐臂，23-储能齿轮，24-大齿轮，25-小齿轮，26-齿轮轴，27-驱动齿轮，28-凸轮，29-储能轴，31-合闸按板，32-合闸轴，33-合闸挚子，34-合闸锁板，35-锁板安装销，41-分闸按板，42-分闸半轴，422-半圆状避让槽，43-分闸挚子，44-扣板轴，45-扣板,5-储能指示牌。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。

如附图1-7所示，在本实施例中，一种组装式弹簧操动机构，包括左夹板11、右夹板12以及设置在由左夹板11和右夹板12所组成的框架上的储能传动组件、合闸传动组件、分闸传动组件、输出拐臂17以及合闸弹簧13；其中储能传动组件设置在框架的中下部；合闸传动组件设置在框架中部，分闸传动组件设置在框架上部，输出拐臂17设置在合闸传动组件与分闸传动组件之间，其中框架由左夹板11、右夹板12及左夹板11、右夹板12上部设有的定位安装轴21连接而成，（其中定位安装轴21上设有定位安装孔211，可通过螺栓将框架固定安装于开关设备的隔板上）其中定位安装轴21的一端穿过左夹板11且与预设有的弹簧挂板131相铰接。

在本实施例中，储能传动组件包括储能电机14、与储能电机14输出端相传动的齿轮轴26、与齿轮轴26相传动的储能轴29以及同轴设置于储能轴29上的储能拐臂22、储能轮15和凸轮28，齿轮轴26驱动储能轴29传动，具体的，储能电机14安装在左夹板11内侧下部，储能电机14的输出轴贯穿左夹板11且安装有储能齿轮23，齿轮轴26上套设有大齿轮24和小齿轮25，且齿轮轴26两端分别与左夹板11和右夹板12相转动连接（通过轴承实现连接），大齿轮24位于左夹板11外侧上且与齿轮轴26延伸贯穿左夹板11的一端相连接，大齿轮24位于储能齿轮23上方，大齿轮24与储能齿轮23啮合，小齿轮25介于左夹板11和右夹板12之间的齿轮轴26上，大齿轮24和小齿轮25与齿轮轴26同步转动，储能轴29位于齿轮轴26上方，其中储能轴29两端分别与左夹板11和右夹板12相转动连接（通过轴承实现连接），且储能轴29一端穿过左夹板11装配有储能拐臂22，即储能拐臂22和储能轴29同步联动，其中储能拐臂22的旋转端连接有弹簧挂板131，合闸弹簧13一端固定挂设在与储能拐臂22相连接的弹簧挂板131上且另一端挂设在与储能拐臂22相连接的弹簧挂板131，通过储能拐臂22转动动作与合闸弹簧13的拉伸及压缩实现储存及释放机械能；位于左夹板11和右夹板12中的储能轴29上依次设有储能轮15、驱动齿轮27和凸轮28，其中，储能轮15上焊接有连轴滚轮151，驱动齿轮27设在小齿轮25上方并与小齿轮25啮合传动。

在本实施例中，储能组件还包括有设于储能轴29上的储能指示牌5，其中，储能指示牌5与储能轴29联动，储能指示牌5随储能轴29转动而摆动，即，在储能指示牌5上设置有呈上下布置的“已储能”和“未储能”的标识。

在本实施例中，合闸传动组件包括合闸按板31、合闸轴32、合闸挚子33及合闸锁板34，其中合闸轴32设在左夹板11和右夹板12之间（合闸轴32两端分别与左夹板11和右夹板12通过轴承相转动连接），且合闸按板31固定连接在合闸轴32靠近右夹板12端，合闸挚子33为凸状块且套设在合闸轴32靠储能轮15端，其中合闸按板31和合闸挚子33与合闸轴32联动；合闸锁板34呈“L”字型，锁板安装销35上为其提供反向弹性扭矩的扭簧，其中，合闸锁板34与输出拐臂17的合闸端相抵触的一端为抵触端，合闸锁板34的另一端为限位端，合闸锁板34的限位端可与合闸按板31相抵触配合；在合闸操作时，合闸弹簧13释能带动凸轮28转动以顶压输出拐臂17转动（此时的输出拐臂17转动呈远离合闸锁板34的状态）且合闸锁板（34）在反向弹性扭矩作用下反向转动，直至合闸锁板34转动到位后，限位端与合闸按板（31）相抵触。在分闸操作时，输出拐臂17反向转动且输出拐臂17的合闸端顶触抵触端作正向转动。

分闸传动组件包括分闸按板41、分闸半轴42、扣板45、扣板轴44、分闸挚子43，其中分闸按板41铰接在分闸半轴42上，即分闸按板41与分闸半轴42联动，其中分闸半轴42设有可提供正向弹性扭矩的扭簧；扣板45套设在扣板轴44上，分闸挚子43为凸块状并通过销连接安装在扣板45上，即扣板45和分闸挚子43与扣板轴44联动，其中，扣板45轴设有可提供正向弹性力矩的扭簧，扣板45和分闸半轴42相抵触配合，且分闸半轴42上预设有与扣板45位置对应的半圆状避让槽422，通过按压分闸按板41带动分闸半轴42转动，分闸半轴42转动让开与扣板45相抵触位置使扣板45可反向转动至半圆状避让槽422中，从而使分闸挚子43不再限制输出拐臂17反向转动。

在本实施例中，在左夹板11和右夹板12之间设置有多根定位连接轴16，从而使定位连接轴16的两端分别与左夹板11和右夹板12相连接，从而便实现了左夹板11和右夹板12的装配组合；其次，在左夹板11和右夹板12上开有与输出拐臂17上预开有弧形孔173相对齐的圆孔，从而以便于操动机构固定安装于外接设备上时，通过外接设备上所设有的限位销18贯穿圆孔且贯穿弧形孔173，从而使输出拐臂17作转动动作受到限位销18的转动限位；其中输出拐臂17上端为分闸端，焊接和分闸挚子43相抵触配合的小凸轮171，下端为合闸端，焊接有和凸轮28相抵触配合的小凸轮172。

在本实施例中，输出拐臂17与预设有的外接设备相传动连接，外接设备可为真空灭弧室等传动机构，为驱动拐臂提供反向的外接转动力矩。

在本实施例中，为了便于理解，特以附图8为参照，本实施所指的“反向”为逆时针反向、“正向”为顺时针反向。

以下结合附图说明该弹簧操动机构工作过程：

如图1-5所示，当进行储能操作时，启动储能电机14，储能电机14驱动储能齿轮23转动，储能齿轮23驱动大齿轮24及同在齿轮轴26上的小齿轮25转动，小齿轮25与驱动齿轮27啮合转动，驱动齿轮27带动储能轴29呈正向（顺时针方向）转动，同步带动设在储能轴29上的储能轮15、储能轮15上的连轴滚轮151和凸轮28同向转动，同时储能拐臂22从高点向低点转动，拉伸合闸簧开始储能（储存弹簧机械能），当储能拐臂22转动到低点，合闸弹簧13拉伸至最大变形，储能完成，此时储能轮15上的连轴滚轮151转动到与合闸挚子33相抵触位置，限制储能轮15反向（逆时针方向）转动，同时，储能电机14停止工作则使储能轴29停止转动，所联动驱动齿轮27、小齿轮25、大齿轮24、储能齿轮23均停止转动，储能指示牌5摆动显示“已储能”，在合闸操作之前通过的合闸挚子33对连轴滚轮151的限位作用可使储能状态保持。

如图8、10所示，当处于分闸状态且进行合闸操作时，通过按压所述合闸按板31带动合闸轴32及合闸挚子33转动，使合闸挚子33绕合闸轴32轴心向上转动避让连轴滚轮151，储能轮15得以转动，预储能的合闸弹簧13释放机械能，且合闸弹簧13回弹带动储能拐臂22逆时针转动，即储能拐臂22从低点转回到高点，储能拐臂22带动储能轴29转动，联动凸轮28同向转动，此时凸轮28逆时针转动顶压输出拐臂17的合闸端且合闸锁板34在反向弹性扭矩的驱动下以使抵触端与输出拐臂17的合闸端相抵触（合闸锁板34与输出拐臂17在转动过程中相抵触），此时的合闸锁板34和凸轮28同向（逆时针方向）转动且输出拐臂17正向（顺时针方向）转动，输出拐臂17克服外界转动力矩呈正向转动，待输出拐臂17转动到预定位置时，此时输出拐臂17上端分闸端和分闸挚子43由接触状态变为顶触状态，即分闸挚子43与输出拐臂17分闸端相抵以限制输出拐臂17反向转动，且使分闸挚子43带动扣板45和分闸半轴42相抵，完成合闸动作，待合闸完成后，合闸锁板34限位端恰好顶触合闸按板31，限制合闸按板31运动，避免重复合闸。其次，在每次合闸操作时，储能指示牌5会随储能轴29的转动而摆动，即由“已储能”摆动至“未储能”；另外，在每次合闸完成后，可通过启动储能电机14进行储能操作，从而储能指示牌5会随储能轴29的转动而摆动，即由“未储能”摆动至“已储能”。

如图9、11所示，当处于合闸状态且进行分闸操作时，通过按压分闸按板41带动分闸半轴42转动，分闸半轴42转动让开与扣板45相抵触位置，从而不再限制扣板45的反向转动动作，进而使分闸挚子43不再能够限制输出拐臂17反向转动（由预设有的外界转动力矩驱动输出拐臂17反向转动），即，输出拐臂17反向转动以使分闸端顶压分闸挚子43作反向转动，且使扣板轴44及扣板45反向转动，此时的扣板45进入分闸半轴42预设有的半圆避让槽处，同时，输出拐臂17反向转动以使合闸端顶压合闸锁板34的抵触端，合闸锁板34作正向转动避让合闸按板31（不再限制合闸按板31运动），待输出拐臂17在外界转动力矩驱动下反向（逆时针方向）转动至预定位置时，完成分闸动作，如图所示，此时由于分闸挚子43的下侧受到输出拐臂17的顶压，且扣板45在避让槽内顶压分闸半轴42，从而使得分闸半轴42及扣板45轴无法正向转动复位（通过扭簧提供的正向弹性力矩使之正向转动复位），直至输出拐臂17作合闸动作时，不再顶压分闸挚子43的下侧，从而使得分闸半轴42及扣板45轴正向转动复位，最终形成分闸半轴42顶压扣板45以及分闸挚子43限制输出拐臂17反向转动的合闸状态。

以上所述之实施例仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出更多可能的变动和润饰，或修改均为本发明的等效实施例。故凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明之思路所作的等同等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种组装式弹簧操动机构，包括左夹板（11）、右夹板（12）以及设置在由左夹板（11）和右夹板（12）所组成的框架上的储能传动组件、合闸传动组件、分闸传动组件、输出拐臂（17）以及合闸弹簧（13），其特征在于：

所述储能传动组件包括储能电机（14）、与储能电机（14）输出端相传动的储能轴（29）以及同轴设置于储能轴（29）上的储能拐臂（22）、储能轮（15）和凸轮（28），其中，所述合闸弹簧（13）两端分别与左夹板（11）和储能拐臂（22）相连接配合；

所述合闸传动组件包括有合闸轴（32）、以及同轴设于合闸轴（32）上的合闸按板（31）和合闸挚子（33）和右夹板（12）设有的合闸锁板（34），其中，所述合闸挚子（33）与储能轮（15）相抵触配合；

所述分闸传动组件包括带有正向弹性扭矩的分闸半轴（42）、设于分闸半轴（42）上的分闸按板（41）、带有正向弹性扭矩的扣板（45）轴（44）、同轴设于扣板（45）轴（44）上的扣板（45）和分闸挚子（43），其中，所述扣板（45）与分闸半轴（42）相抵触配合，按压所述分闸按板（41）带动分闸半轴（42）转动避让扣板（45），从而使扣板（45）轴（44）同步带动扣板（45）和分闸挚子（43）转动，且所述扣板（45）进入分闸半轴（42）上预成型有的避让槽（422）处；

所述输出拐臂（17）成型有分别与凸轮（28）和分闸挚子（43）相抵触配合的合闸端和分闸端，其中，所述输出拐臂（17）铰接与右夹板（12）上且所述输出拐臂（17）与预设有的外接设备相传动连接，从而使外接设备为输出拐臂（17）提供外接转动力矩；

当进行储能操作时，所述储能电机（14）动作带动储能轴（29）和储能拐臂（22）同轴正向转动从而使储能拐臂（22）转动拉伸合闸弹簧（13），其中，所述储能轮（15）随储能轴（29）同轴正向转动，待其与合闸挚子（33）相抵触配合以限制储能轴（29）反向转动；

当处于分闸状态且进行合闸操作时，通过按压所述合闸按板（31）同轴带动合闸挚子（33）避让储能轮（15），从而使预储能的合闸弹簧（13）释能并带动储能拐臂（22）反向转动，其中，所述凸轮（28）随储能拐臂（22）同轴转动顶压输出拐臂（17）的合闸端克服外界转动力矩正向转动，待输出拐臂（17）正向转动至预定位置，从而使分闸挚子（43）抵触输出拐臂（17）的分闸端以限制输出拐臂（17）反向转动；

当处于合闸状态且进行分闸操作时，通过按压所述分闸按板（41）同轴带动分闸半轴（42）转动避让扣板（45），以使扣板（45）轴（44）反向同轴带动分闸挚子（43）转动避让输出拐臂（17），使得输出拐臂（17）在外接转动力矩驱动下反向转动。

2.根据权利要求1所述的一种组装式弹簧操动机构，其特征在于：所述储能传动组件还包括有齿轮轴（26）、同轴设于齿轮轴（26）上的大齿轮（24）和小齿轮（25），同轴设于储能轴（29）上的驱动齿轮（27），其中，所述储能电机（14）的输出端设有与大齿轮（24）相传动配合的储能齿轮，所述小齿轮（25）与驱动齿轮（27）相传动配合。

3.根据权利要求1所述的一种组装式弹簧操动机构，其特征在于：所述合闸传动组件还包括有通过预设有的锁板安装销（35）铰接于右夹板（12）上的合闸锁板（34），所述锁板安装销（35）具有反向弹性扭矩，该合闸锁板（34）两端分别成型有限位端以及与输出拐臂（17）的合闸端抵触配合的抵触端，其中，在合闸操作时，所述凸轮（28）带动输出拐臂（17）转动且所述合闸锁板（34）在反向弹性扭矩作用下反向转动以使限位端与合闸按板（31）相抵触；在分闸操作时，所述输出拐臂（17）反向转动以通过输出拐臂（17）的合闸端顶触抵触端，带动合闸锁板（34）转动以使限位端避让合闸按板（31）。

4.根据权利要求1所述的一种组装式弹簧操动机构，其特征在于：所述储能轮（15）上成型有与合闸挚子（33）相抵触配合的连轴滚轮（151）。

5.根据权利要求1所述的一种组装式弹簧操动机构，其特征在于：所述左夹板（11）与右夹板（12）之间设置有定位安装轴（21），其中，该定位安装轴（21）延伸贯穿左夹板（11），所述合闸弹簧（13）两端通过预设有的弹簧挂板（131）分别与定位安装轴（21）和储能拐臂（22）相连接。