CN109979784B - 弹簧操动机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种弹簧操动机构。弹簧操动机构包括弹簧筒和安装在弹簧筒内的弹簧、弹簧托盘，弹簧筒内设有伸出弹簧托盘的螺杆，螺杆上连接有顶压弹簧托盘以预紧弹簧的预紧螺母，所述螺杆上还连接有防止预紧螺母松脱的锁紧螺母，所述螺杆上设有处于锁紧螺母和预紧螺母之间的隔开套管，定义隔开套管的管壁的厚度为a、锁紧螺母的螺纹孔的孔壁最厚位置处的厚度为b、预紧螺母的螺纹孔的孔壁最厚位置处的厚度为c，a小于b和c中的任意一个。隔开套管的设置，防止在旋拧锁紧螺母时预紧螺母随着转动，方便旋拧锁紧螺母，从而方便弹簧预压缩量的调节，解决了现有技术中由于在旋拧锁紧螺母时预紧螺母跟着锁紧螺母转动，造成弹簧预压缩量调节困难的问题。

Description

弹簧操动机构

技术领域

本发明涉及一种弹簧操动机构。

背景技术

在高压电气开关产品（GIS、敞开断路器等）中，所有的驱动机构都需要根据断路器的性能参数进行特性调节。而对于一款成熟的弹簧操动机构来说，其性能调节的主要手段是进行分合闸能量的调节，匹配分合闸能量的同时，满足断路器通断对速度、时间等性能参数的要求。

申请公布号为CN104465240A，申请公布日为2015.03.25的中国发明专利申请公开了一种分、合闸弹簧的连接机构及其调节工装。一种分、合闸弹簧的连接机构包括弹簧筒和弹簧，所述弹簧的一端固定在弹簧筒内，另一端为自由端，自由端面上抵压安装有托盘，所述弹簧筒内安装一槽轮，槽轮的轮槽内绕置一链条，所述链条伸出弹簧筒的一端连接在储能拐臂或输出拐臂上，链条的另一端沿弹簧的压缩方向延伸并通过链条接头与螺杆相连接，所述螺杆的另一端头穿过托盘并通过拧紧螺母与托盘相连接。通过调节工装可对拧紧螺母进行调节从而对弹簧预压缩量和储存能量进行无级调节。

在使用过程中拧紧螺母会出现松动导致弹簧预压缩量和储存能量发生改变，影响断路器的通断速度、时间性能等参数。可以在螺杆上增加一个锁紧螺母，通过锁紧螺母把顶装在托盘上的预紧螺母锁紧在螺杆上，防止预紧螺母松动造成弹簧预压缩量的改变。此时，在进行压缩弹簧预压缩量的调节时，需要先用套筒拆下螺杆上的锁紧螺母，然后用套筒将连接在托盘上的预紧螺母调节至合适位置，最后再将拆下的锁紧螺母安装在螺杆上以锁紧预紧螺母。而预紧螺母在弹簧弹力下压紧在锁紧螺母上，锁紧螺母和预紧螺母之间承受一定的压力，锁紧螺母和预紧螺母之间的相对摩擦面较大，且两个螺母螺距相同，当旋拧锁紧螺母时，预紧螺母容易跟着锁紧螺母一起旋转，导致无法对弹簧预压缩量进行人为调节，甚至在调节时出现安全事故。

发明内容

本发明的目的在于提供一种弹簧操动机构，以解决现有技术中由于在旋拧锁紧螺母时预紧螺母跟着锁紧螺母转动，造成弹簧预压缩量调节困难的问题。

本发明的弹簧操动机构采用如下技术方案：

弹簧操动机构包括弹簧筒和安装在弹簧筒内的弹簧、弹簧托盘，弹簧筒内设有伸出弹簧托盘的螺杆，螺杆上连接有顶压弹簧托盘以预紧弹簧的预紧螺母，所述螺杆上还连接有防止预紧螺母松脱的锁紧螺母，所述螺杆上设有处于锁紧螺母和预紧螺母之间的隔开套管，定义隔开套管的管壁的厚度为a、锁紧螺母的螺纹孔的孔壁最厚位置处的厚度为b、预紧螺母的螺纹孔的孔壁最厚位置处的厚度为c，a小于b和c中的任意一个。

本发明的有益效果是：在锁紧螺母和预紧螺母之间增加隔开套管，定义隔开套管的管壁的厚度为a、锁紧螺母的螺纹孔的孔壁最厚位置处的厚度为b、预紧螺母的螺纹孔的孔壁最厚位置处的厚度为c，a小于b和c中的任意一个，这样隔开套管与预紧螺母之间、隔开套管与锁紧螺母之间的接触面面积均小于增加隔开套管前锁紧螺母与预紧螺母之间的接触面面积，在旋拧锁紧螺母时，由于接触面面积减小，隔开套管与锁紧螺母之间、隔开套管与预紧螺母之间的摩擦力也相对减小，从而防止在旋拧锁紧螺母时预紧螺母随着转动，方便旋拧锁紧螺母，从而方便弹簧预压缩量的调节，进而解决了现有技术中由于在旋拧锁紧螺母时预紧螺母跟着锁紧螺母转动，造成弹簧预压缩量调节困难的问题。

为更好的避免预紧螺母随着锁紧螺母转动，本方案中所述隔开套管的长度与螺杆的螺距比值处于相邻两个整数之间；这样锁紧螺母和预紧螺母之间的距离为非螺距的整数倍，进一步防止在调节锁紧螺母时预紧螺母跟着一起转动，方便对弹簧预压缩量的调节。

为进一步方便弹簧预压缩量的调节，本方案中所述锁紧螺母的外径小于预紧螺母的外径；锁紧螺母的外径小于预紧螺母外径，在进行弹簧预压缩量的调节时，可先用与锁紧螺母配合的锁紧螺母套筒将锁紧螺母松脱一定距离，然后用与预紧螺母配合的预紧螺母套筒将预紧螺母调整至合适位置，然后将锁紧螺母拧紧即可，在整个调节过程中，不需要拆装锁紧螺母，减少了弹簧预压缩量调节的调节工序，进一步方便弹簧预压缩量的调节。

为进一步方便弹簧预压缩量的调节，本方案中a小于锁紧螺母的螺纹孔的孔壁最薄位置处的厚度；隔开套管的管壁的厚度设置进一步减小了锁紧螺母与隔开套管、隔开套管与预紧螺母的接触面面积，防止在旋拧锁紧螺母时预紧螺母跟着锁紧螺母转动，方便弹簧预压缩量的调节。

为减小弹簧操动机构的体积，本方案中所述弹簧托盘包括插装在弹簧内对弹簧进行径向限位的桶状限位部和沿桶状限位部的桶壁延伸的外翻沿，所述外翻沿与弹簧顶压配合，预紧螺母顶压在桶状限位部的桶底上。预紧螺母顶压在桶状限位部的桶底上，避免在增加隔开套管时增加螺杆长度，减小了弹簧操动机构的体积。

为方便旋拧锁紧螺母，本方案中所述隔开套管设置在桶状限位部的内部，所述锁紧螺母设置在桶状限位部的桶口外部。

为方便弹簧预紧量的调节，本方案中所述弹簧筒上连接有用于与弹簧操动机构调节工装的调节杆螺纹配合的固定座；这样在进行弹簧预紧量的调节时，方便对调节杆进行定位，增加调节效率。

为避免固定座的拆装，增加弹簧预紧量的调节效率，本方案中所述固定座上设有供弹簧操动机构调节工装的导向盘进出弹簧筒的固定座孔；导向盘直接从固定座孔处放入或取出弹簧筒，避免了在进行导向盘的取放时拆装固定座。

附图说明

图1为本发明的弹簧操动机构的具体实施例的结构示意图；

图2为图1中A处的局部放大图；

图3为通过弹簧操动机构调节工装对图1中的弹簧进行预压缩量调节时的状态图。

图中：1-弹簧防护板，2-弹簧筒，3-弹簧筒支架，4-锁紧螺母，5-弹簧托盘，6-隔开套管，7-预紧螺母，8-螺杆，9-组合弹簧，10-链条拉杆接头，11-板式链条，12-弹簧压杆，13-链条槽轮，14-合闸锁扣系统，15-合闸保持掣子，16-主拐臂，17-输出轴，18-合闸凸轮磙子，19-主拐臂链条接头，20-合闸凸轮，21-固定座，22-调节杆，23-预紧螺母套筒，24-锁紧螺母套筒，25-导向盘。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明的弹簧操动机构的具体实施例，如图1和图2所示，弹簧操动机构包括弹簧筒2和安装在弹簧筒2内的弹簧和弹簧托盘5，弹簧筒2固定在弹簧筒支架3上，弹簧筒2上还设有弹簧压杆12。本实施例中的弹簧为组合弹簧9，在其他实施例中，弹簧可为单个弹簧。弹簧筒2内设有一端固定在链条拉杆接头10上，另一端伸出弹簧托盘5的螺杆8。螺杆8上连接有预紧螺母7和防止预紧螺母7松脱的锁紧螺母4，通过预紧螺母7顶压弹簧托盘5以预紧组合弹簧9。本实施例中的锁紧螺母4的外径小于预紧螺母7的外径。螺杆8上设有处于锁紧螺母4和预紧螺母7之间的隔开套管6，隔开套管6的管壁厚度小于锁紧螺母4的螺纹孔的孔壁最薄位置处的厚度。另外，隔开套管6的长度与螺杆8的螺距比值处于相邻两个整数之间。

在其他实施例中，若定义隔开套管的管壁的厚度为a、锁紧螺母的螺纹孔的孔壁最厚位置处的厚度为b、预紧螺母的螺纹孔的孔壁最厚位置处的厚度为c，a小于b和c中的任意一个；a也可处于锁紧螺母的螺纹孔的孔壁最薄位置处的厚度与b之间；锁紧螺母的外径与预紧螺母的外径也可相同；锁紧螺母的外径也可大于预紧螺母的外径，此时a小于c或者a小于预紧螺母的螺纹孔的孔壁最薄位置处的厚度；隔开套管的长度与螺杆的螺距比值也可为一整数。

在锁紧螺母4和预紧螺母7之间增加隔开套管6，隔开套管6的管壁的厚度小于锁紧螺母4的螺纹孔的孔壁最薄位置处的厚度，在旋拧锁紧螺母4时，由于隔开套管6与预紧螺母7、隔开套管6与锁紧螺母4之间的接触面面积均较小，接触面处的摩擦力也相对较小，从而防止在旋拧锁紧螺母4时预紧螺母7随着转动，方便旋拧锁紧螺母4，从而方便组合弹簧9预压缩量的调节，进而解决了现有技术中弹簧预压缩量调节困难的问题。另外，隔开套管6使锁紧螺母4更靠近弹簧筒2筒口，进一步方便旋拧锁紧螺母4。锁紧螺母4和预紧螺母7之间的距离为非螺距的整数倍，进一步防止在调节锁紧螺母4时预紧螺母7跟着一起转动，方便对组合弹簧9预压缩量的调节。

如图3所示，为了对组合弹簧9的预压缩量进行调节，弹簧操动机构调节工装包括固定座21和螺纹连接在固定座21上的调节杆22，还包括用于套装在锁紧螺母4外部以旋拧锁紧螺母4的锁紧螺母套筒24和用于套装在预紧螺母7外部以旋拧预紧螺母7的预紧螺母套筒23，锁紧螺母套筒24的内径小于预紧螺母套筒23的内径。需要说明的是，固定座21上设有供锁紧螺母套筒24或预紧螺母套筒23穿过的套筒穿孔，在进行弹簧预压缩量的调节时，先用调节杆22对组合弹簧9施力将组合弹簧9压缩，之后先用锁紧螺母套筒24将锁紧螺母4松脱一定距离，然后用预紧螺母套筒23将预紧螺母7调整至合适位置，然后将锁紧螺母4拧紧即可，在整个调节过程中，不需要拆装锁紧螺母4，组合弹簧9预压缩量的调节方便。为增加预紧螺母7的预紧力，本实施例中在预紧螺母7和弹簧托盘5之间设有垫片。

如图3所示，为减小弹簧操动机构的体积，本实施例中的弹簧托盘5包括插装在组合弹簧9内对组合弹簧9进行径向限位的桶状限位部和沿桶状限位部的桶壁延伸的外翻沿，外翻沿与组合弹簧9顶压配合，预紧螺母7顶压在桶状限位部的桶底上，隔开套管6设置在桶状限位部的内部，锁紧螺母4设置在桶状限位部的桶口外部。这样，即使在锁紧螺母4和预紧螺母7之间增加隔开套管6，也不需要增加螺杆8的长度，减小了弹簧操动机构的体积。另外，锁紧螺母4设置在桶状限位部的桶口外部，也方便对锁紧螺母4进行旋拧操作。在其他实施例中，弹簧托盘也可为顶压在组合弹簧上的板状结构；锁紧螺母也可处于桶状限位部的内部。如图3所示，本实施例中的锁紧螺母套筒24的外径小于预紧螺母套筒23的内径。这样在进行组合弹簧9预压缩量的调节时，不需要拔掉锁紧螺母套筒24即可将预紧螺母套筒23套在预紧螺母7上，方便进行两个螺母的旋拧和套管的使用。

考虑到在调节杆22对组合弹簧9施力时，可能存在施力不均造成对弹簧筒2的破坏，本实施例中，弹簧操动机构调节工装还包括导向盘25，调节杆22通过顶压导向盘25以对组合弹簧9施力，导向盘25上设有供锁紧螺母套筒24和预紧螺母套筒23穿过的导向盘孔。导向盘25上设有供调节杆22插装在导向盘25上盲孔，弹簧托盘5在导向盘25受到的调节杆22的压力作用下将弹簧筒2的内组合弹簧9压缩。调节杆22的力通过导向盘25施加在弹簧托盘5上，可避免弹簧筒2周向受力不均造成损坏。在其他实施例中，可不设置导向盘。为使组合弹簧9周向受力均匀，本实施例中的调节杆22设有三个，固定座21上均匀设有三个用于连接调节杆22的螺纹孔。

为避免固定座21的拆装，增加对组合弹簧9预压缩量调节的效率，本实施例中的固定座21固定在弹簧筒2上，且在固定座21上设有供导向盘25进出弹簧筒2的固定座孔。导向盘25可直接从固定座孔处放入或取出弹簧筒2，避免了在进行导向盘的取放时拆装固定座21。在其他实施例中，固定座上可不设置固定座孔，在放入或取出导向盘时将固定座从弹簧筒上拆掉即可；固定座也可固定在其他支架结构上，只要保证固定座对调节杆起支撑和导向作用即可。

本实施例中的固定座21与弹簧筒2的内壁固定连接，且固定座21处于弹簧筒2的端面处。一方面，固定座21可作为弹簧操动机构的一部分，防止弹簧筒2内组合弹簧9在异常情况下弹出弹簧筒2；另一方面，在进行弹簧操动机构中组合弹簧9预压缩量的调整时，固定座21可作为弹簧操动机构调节工装的一部分使用。需要说明的是，为避免组合弹簧9弹出弹簧筒2，在弹簧筒2上方固定有弹簧防护板1。弹簧筒2和固定座21伸入弹簧筒2内的部分上均设有通孔，螺栓穿过对齐的通孔将弹簧筒2与固定座21的固定连接。在其他实施例中，固定座可固定在弹簧筒外部或弹簧筒端面上；固定座也可固定在其他方便固定座固定的支架上；固定座也可通过粘接、铆接等方式固定在弹簧筒上。

本发明的弹簧操动机构的弹簧预压缩量的具体调整过程：当需要对组合弹簧9进行预压缩量的调节时，首先利用调节杆22对组合弹簧9施力，使组合弹簧9的能量完全作用在调节杆22上，然后利用棘轮扳手旋拧锁紧螺母套筒24，放松锁紧螺母4一定的距离，然后利用棘轮扳手拧预紧螺母套筒23，放松或压缩预紧螺母7，根据计算的调节量，实现组合弹簧9预压缩量的减少或增加，再利用棘轮扳手拧锁紧螺母4，实现组合弹簧9能量的调节，达到满足断路器产品的性能要求。

本发明的弹簧操动机构应用于断路器中，当断路器进行合闸时，合闸凸轮20逆时针转动，推动合闸凸轮磙子18，使主拐臂16带动输出轴17顺时针转动，直至合闸保持掣子15与合闸锁扣系统14完成锁扣，实现断路器的合闸操作。在此过程中，主拐臂16通过主拐臂链条接头19、链条槽轮13、板式链条11、链条拉杆接头10、螺杆8、预紧螺母7，拉动弹簧托盘5压缩组合弹簧9，给分闸储存能量。当断路器进行分闸时，合闸锁扣系统14在电磁铁作用下与合闸保持掣子15脱开，在组合弹簧9的作用下，推动弹簧托盘5，通过预紧螺母7、螺杆8、链条拉杆接头10、板式链条11、主拐臂链条接头19拉动主拐臂16和输出轴17逆时针方向转动，实现断路器的分闸操作。

本发明提供了一种方便进行弹簧预压缩量调节的弹簧操动机构，此弹簧操动机构具有结构简单，成本低廉的特点，弹簧被压缩后，锁紧螺母套筒和预紧螺母套筒可以嵌套同时使用，省时省力，调试安全可靠，有效的防止了调试过程中弹簧突然释放或零部件破坏，避免了相关机械事故，可以在装配完成的情况下进行调节，具有很好的通用性。只要是具有锁紧螺母和预紧螺母的结构都可以采用此种结构，通用性强。

Claims (8)

1.弹簧操动机构，包括弹簧筒和安装在弹簧筒内的弹簧、弹簧托盘，弹簧筒内设有伸出弹簧托盘的螺杆，螺杆上连接有顶压弹簧托盘以预紧弹簧的预紧螺母，其特征是，所述螺杆上还连接有防止预紧螺母松脱的锁紧螺母，所述螺杆上设有处于锁紧螺母和预紧螺母之间的隔开套管，定义隔开套管的管壁的厚度为a、锁紧螺母的螺纹孔的孔壁最厚位置处的厚度为b、预紧螺母的螺纹孔的孔壁最厚位置处的厚度为c，a小于b和c中的任意一个。

2.根据权利要求1所述的弹簧操动机构，其特征是，所述隔开套管的长度与螺杆的螺距比值处于相邻两个整数之间。

3.根据权利要求2所述的弹簧操动机构，其特征是，所述锁紧螺母的外径小于预紧螺母的外径。

4.根据权利要求3所述的弹簧操动机构，其特征是，a小于锁紧螺母的螺纹孔的孔壁最薄位置处的厚度。

5.根据权利要求1-4任一项所述的弹簧操动机构，其特征是，所述弹簧托盘包括插装在弹簧内对弹簧进行径向限位的桶状限位部和沿桶状限位部的桶壁延伸的外翻沿，所述外翻沿与弹簧顶压配合，预紧螺母顶压在桶状限位部的桶底上。

6.根据权利要求5所述的弹簧操动机构，其特征是，所述隔开套管设置在桶状限位部的内部，所述锁紧螺母设置在桶状限位部的桶口外部。

7.根据权利要求1-4任一项所述的弹簧操动机构，其特征是，所述弹簧筒上连接有用于与弹簧操动机构调节工装的调节杆螺纹配合的固定座。

8.根据权利要求7所述的弹簧操动机构，其特征是，所述固定座上设有供弹簧操动机构调节工装的导向盘进出弹簧筒的固定座孔。

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