CN111029225B - 一种断路器的储能弹簧驱动机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种断路器的储能弹簧驱动机构，包括安装面板、合闸弹簧和分闸弹簧，安装面板中部从上至下依次转动安装有分闸弹簧转轴和合闸弹簧转轴，储能电机的动力输出轴与输入轴通过减速箱动力连接；合闸弹簧转轴端部固定有合闸拐臂，合闸弹簧转轴上固定有传动凸轮和棘轮，合闸弹簧连接于合闸弹簧支撑柱端部与合闸拐臂端部之间，摆杆转轴上固定有V型摆杆，分闸驱动拐臂架包括驱动滚轮架、分闸弹簧驱动臂和限位摆臂，安装面板顶部转动安装有限位转轴和控制转轴杆。本发明通过合闸弹簧释放能量转换成分闸弹簧储存同时驱动分闸弹簧转轴正向转动，在分闸弹簧释放能量时驱动分闸弹簧转轴反向转动，通过分闸弹簧转轴驱动断路器通断工作。

Description

一种断路器的储能弹簧驱动机构

技术领域

本发明涉及一种断路器合闸控制储能部件，尤其涉及一种断路器的储能弹簧驱动机构。

背景技术

断路器是指能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流的开关装置，当发生严重的过载或者短路及欠压等故障时能自动切断电路。在断路器外部往往设置有控制断路器关合的控制组件，以实现驱动断路器关合和开断保护的切换作业，随着人们对于断路器性能要求的提高以及断路器后端电器的保护（尤其是高精密用电设备），人们对于断路器的关合性能及灵敏度要求也越来越高，在控制组件中如何实现断路器关合控制以及能量的储存，为断路器的开断保护提供开断所需要的能量，是断路器关合控制组件一直急需解决的技术难题。

发明内容

针对现有技术存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种断路器的储能弹簧驱动机构，通过合闸弹簧释放能量转换成分闸弹簧储存同时驱动分闸弹簧转轴正向转动，在分闸弹簧释放能量时驱动分闸弹簧转轴反向转动，通过分闸弹簧转轴驱动断路器通断工作，控制灵敏度更高。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种断路器的储能弹簧驱动机构，包括安装面板、合闸弹簧和分闸弹簧，所述安装面板上部固定有合闸弹簧支撑柱，所述安装面板下部固定有分闸弹簧支撑柱，所述安装面板中部从上至下依次转动安装有分闸弹簧转轴和合闸弹簧转轴，所述安装面板底部固定有储能电机，所述安装面板下部转动安装有输入轴，所述储能电机的动力输出轴与输入轴通过减速箱动力连接；所述输入轴上固定有传动小齿轮，所述合闸弹簧转轴上转动设有与传动小齿轮相互啮合的传动大齿轮，所述合闸弹簧转轴端部固定有合闸拐臂，所述合闸弹簧转轴上固定有传动凸轮和棘轮，所述合闸弹簧连接于合闸弹簧支撑柱端部与合闸拐臂端部之间，所述传动大齿轮位于传动凸轮与棘轮之间，所述传动大齿轮通过棘爪转轴转动安装有离合棘爪，所述棘轮上开有与离合棘爪相配合锁定的棘爪槽；所述传动凸轮上转动安装有凸轮滚子，所述安装面板转动安装有摆杆转轴，所述摆杆转轴上固定有V型摆杆，所述V型摆杆由顶持板和限位板组成，所述安装面板上固定有下部限位轴，所述安装面板上转动安装有控制杆，所述限位板夹持位于下部限位轴与控制杆之间，所述控制杆外部开有与限位板相对应的脱口槽A；所述分闸弹簧转轴上固定有分闸驱动拐臂架，所述分闸驱动拐臂架包括驱动滚轮架、分闸弹簧驱动臂和限位摆臂，所述驱动滚轮架、分闸弹簧驱动臂、限位摆臂依次在分闸弹簧转轴外部分布设置，所述分闸弹簧连接于分闸弹簧驱动臂端部与分闸弹簧支撑柱端部之间，所述驱动滚轮架端部转动安装有驱动滚轮，所述传动凸轮的轮廓面与驱动滚轮对应配合；所述安装面板顶部转动安装有限位转轴和控制转轴杆，所述限位转轴上固定有限位摆架，所述限位转轴外部套装有扭簧，所述限位摆架由限位爪安装臂和限位凸臂组成，所述限位爪安装臂通过带扭簧的转轴安装有限位顶持爪，所述限位顶持爪端部与限位摆臂端部相对应，所述控制转轴杆侧部开有与限位爪安装臂端部相配合的脱口槽B，所述控制转轴杆外部套装有扭簧。

为了更好地实现本发明，所述分闸弹簧转轴通过同步轴套与绝缘主轴连接，所述绝缘主轴上安装有传动支架，所述绝缘主轴、传动支架通过连杆机构连接安装有触头弹簧装置。

作为优选，所述合闸弹簧转轴上开有与传动大齿轮相配合的限位环形槽，所述传动大齿轮内侧转动配合安装于合闸弹簧转轴的限位环形槽中。

作为优选，所述安装面板顶部固定有与限位凸臂端部相配合的限位轴。

作为优选，所述限位摆臂端部转动安装有转动滚子，所述限位顶持爪与限位摆臂的转动滚子相对应。

作为优选，所述传动大齿轮朝向棘轮一侧固定有棘爪扭簧，所述棘爪扭簧对应位于棘轮圆周边缘，所述棘爪扭簧具有压簧杆，所述棘爪扭簧的压簧杆与离合棘爪外侧表面相对应。

作为优选，所述离合棘爪一端为开启端，所述离合棘爪另一端为离合端，所述离合棘爪的开启端与棘爪转轴连接。

作为优选，所述传动凸轮与合闸弹簧转轴之间装配有平键B，所述棘轮与合闸弹簧转轴之间装配有平键A。

作为优选，所述合闸弹簧一端与合闸拐臂端部铰接，所述合闸弹簧另一端与合闸弹簧支撑柱端部通过螺杆A连接。

作为优选，所述分闸弹簧一端与分闸弹簧驱动臂端部铰接，所述分闸弹簧另一端与分闸弹簧支撑柱端部通过螺杆B连接。

本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本发明通过合闸弹簧释放能量转换成分闸弹簧储存同时驱动分闸弹簧转轴正向转动，在分闸弹簧释放能量时驱动分闸弹簧转轴反向转动，通过分闸弹簧转轴驱动断路器通断工作，控制灵敏度更高。

（2）本发明通过合闸弹簧释放能量并驱动合闸弹簧转轴、传动凸轮转动，由于传动凸轮的外轮廓面与分闸驱动拐臂架的驱动滚轮相接触，随着传动凸轮接触的最低点运动至接触的最高点，传动凸轮就驱动分闸驱动拐臂架整体转动，分闸驱动拐臂架的分闸弹簧驱动臂就会逐步拉伸分闸弹簧，这样就将合闸弹簧的弹簧能除开能量损耗之外全部转换给分闸弹簧上。

（3）本发明通过传动齿轮上的离合棘爪与棘轮上的离合棘爪槽离合运动，以实现传动齿轮是否联动凸轮转轴、传动凸轮、棘轮的转动与否，可以帮助储能动力机构实现离合式储能目的，在储能完毕时如何解除或切断储能动力机构所提供的机械能量，具有结构新颖、原理巧妙、性能稳定等优点。

附图说明

图1为本发明合闸弹簧储能部分的结构示意图；

图2为图1另一视角下的结构示意图；

图3为合闸弹簧转轴上传动大齿轮、棘轮、传动凸轮的布置结构示意图；

图4为图3另一视角下的结构示意图；

图5为合闸控制杆的局部结构示意图；

图6为本发明合闸弹簧储能部分与分闸弹簧储能部分组合后的结构示意图；

图7为图6另一视角下凸轮底部轮廓面与驱动滚轮接触的结构示意图；

图8为传动凸轮的凸轮顶部轮廓面转动至与驱动滚轮接触的结构示意图；

图9为本发明分闸弹簧储能部分的结构示意图；

图10为限位摆架的结构示意图；

图11为本发明绝缘驱动轴、同步轴套、驱动拐臂架、分闸弹簧转轴组合结构示意图；

图12为本发明所应用的断路器的传动结构局部示意图。

其中，附图中的附图标记所对应的名称为：

1－安装面板,2－储能电机,3－输入轴,31－传动小齿轮,4－合闸弹簧转轴,41－棘轮，42－平键A,43－平键B,5－传动大齿轮，51－离合棘爪，52－棘爪扭簧,6－传动凸轮,61－凸轮滚子,62－凸轮底部轮廓面，63－凸轮顶部轮廓面,7－合闸拐臂,8－合闸弹簧,9－摆杆转轴，10－V型摆杆,101－顶持板,102－限位板,11－合闸弹簧支撑柱,12－合闸控制杆，121－脱口槽A，13－分闸弹簧转轴，14－分闸驱动拐臂架，141－驱动滚轮架,1411－驱动滚轮,142－分闸弹簧驱动臂,143－限位摆臂,15－分闸弹簧,16－分闸弹簧支撑柱，17－限位转轴,18－限位摆架,181－限位凸臂,182－限位爪安装臂，19－限位顶持爪,20－控制转轴杆,21－限位轴,22－同步轴套,23－绝缘主轴，24－传动支架,25－触头弹簧装置，26－下部限位轴。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明。

如图1～图12所示，一种断路器的储能弹簧驱动机构，包括安装面板1、合闸弹簧8和分闸弹簧15，安装面板1上部固定有合闸弹簧支撑柱11，安装面板1下部固定有分闸弹簧支撑柱16，安装面板1中部从上至下依次转动安装有分闸弹簧转轴13和合闸弹簧转轴4，安装面板1底部固定有储能电机2，安装面板1下部转动安装有输入轴3，储能电机2的动力输出轴与输入轴3通过减速箱动力连接。输入轴3上固定有传动小齿轮31，合闸弹簧转轴4上转动设有与传动小齿轮31相互啮合的传动大齿轮5，合闸弹簧转轴4端部固定有合闸拐臂7，合闸弹簧转轴4上固定有传动凸轮6和棘轮41，合闸弹簧8连接于合闸弹簧支撑柱11端部与合闸拐臂7端部之间，传动大齿轮5位于传动凸轮6与棘轮41之间，传动大齿轮5通过棘爪转轴转动安装有离合棘爪51，棘轮41上开有与离合棘爪51相配合锁定的棘爪槽。传动凸轮6上转动安装有凸轮滚子61，安装面板1转动安装有摆杆转轴9，摆杆转轴9上固定有V型摆杆10，V型摆杆10由顶持板101和限位板102组成，安装面板1上固定有下部限位轴26，安装面板1上转动安装有控制杆12，限位板102夹持位于下部限位轴26与控制杆12之间，控制杆12外部开有与限位板102相对应的脱口槽A121。

如图1～图12所示，分闸弹簧转轴13上固定有分闸驱动拐臂架14，分闸驱动拐臂架14包括驱动滚轮架141、分闸弹簧驱动臂142和限位摆臂143，驱动滚轮架141、分闸弹簧驱动臂142、限位摆臂143依次在分闸弹簧转轴13外部分布设置，分闸弹簧15连接于分闸弹簧驱动臂142端部与分闸弹簧支撑柱16端部之间，驱动滚轮架141端部转动安装有驱动滚轮1411，传动凸轮6的轮廓面与驱动滚轮1411对应配合。安装面板1顶部转动安装有限位转轴17和控制转轴杆20，限位转轴17上固定有限位摆架18，限位转轴17外部套装有扭簧，限位摆架18由限位爪安装臂182和限位凸臂181组成，限位爪安装臂182通过带扭簧的转轴安装有限位顶持爪19，限位顶持爪19端部与限位摆臂143端部相对应，控制转轴杆20侧部开有与限位爪安装臂182端部相配合的脱口槽B，控制转轴杆20外部套装有扭簧。

如图11、图12所示，分闸弹簧转轴13通过同步轴套22与绝缘主轴23连接，绝缘主轴23上安装有传动支架24，绝缘主轴23、传动支架24通过连杆机构连接安装有触头弹簧装置25。

本发明优选的合闸弹簧转轴4上开有与传动大齿轮5相配合的限位环形槽，传动大齿轮5内侧转动配合安装于合闸弹簧转轴4的限位环形槽中。

如图9所示，安装面板1顶部固定有与限位凸臂181端部相配合的限位轴21。本发明优选的限位摆臂143端部转动安装有转动滚子，限位顶持爪19与限位摆臂143的转动滚子相对应。

如图3所示，传动大齿轮5朝向棘轮41一侧固定有棘爪扭簧52，棘爪扭簧52对应位于棘轮41圆周边缘，棘爪扭簧52具有压簧杆，棘爪扭簧52的压簧杆与离合棘爪51外侧表面相对应。本发明优选的离合棘爪51一端为开启端，离合棘爪51另一端为离合端，离合棘爪51的开启端与棘爪转轴连接。

本发明优选的传动凸轮6与合闸弹簧转轴4之间装配有平键B43，棘轮41与合闸弹簧转轴4之间装配有平键A42。

如图2所示，合闸弹簧8一端与合闸拐臂7端部铰接，合闸弹簧8另一端与合闸弹簧支撑柱11端部通过螺杆A连接。

如图7所示，分闸弹簧15一端与分闸弹簧驱动臂142端部铰接，分闸弹簧15另一端与分闸弹簧支撑柱16端部通过螺杆B连接。

使用时，储能电机2通过减速箱驱动输入轴3转动，输入轴3通过传动小齿轮31、传动大齿轮5带动合闸弹簧转轴4，合闸弹簧转轴4带动合闸拐臂7转动进而拉伸合闸弹簧8，这样就将储能电机2的机械能转换成合闸弹簧8的弹簧能量并储存，储能电机2仅提供初始能量。当传动凸轮6随合闸弹簧转轴4转动并转动至顶持板101底部，然后传动凸轮6的传动凸轮滚子61被顶持板101底部所顶持而定位。合闸弹簧8被拉伸且储存有弹簧能量，V型摆杆10的顶持板101顶持凸轮滚子61并阻止传动凸轮6、合闸弹簧转轴4转动，合闸弹簧8就会保持储能状态，同时V型摆杆10的限位板101被夹持于下部限位轴26与合闸控制杆12之间，这样就让V型摆杆10的顶持板101稳定地保持顶持凸轮滚子6而定位凸轮滚子61。逆时针转动合闸控制杆12之间，这样合闸控制杆12之间的脱口槽A121转动，限位板102端部就会从合闸控制杆12之间的脱口槽A121处脱离，此时V型摆杆10的顶持板101就不再顶持凸轮滚子61，合闸弹簧8收缩并驱动合闸弹簧转轴4、传动凸轮6按照图7的逆时针方向转动。如图7所示，传动凸轮6外轮廓面的凸轮底部轮廓面62首先与驱动滚轮1411接触并驱动驱动滚轮1411、驱动滚轮架141以及分闸驱动拐臂架14整体向上转动，即分闸驱动拐臂架14、分闸弹簧转轴13转动并拉伸分闸弹簧15，这样分闸弹簧驱动臂142就向上转动并拉伸分闸弹簧15，让分闸弹簧15储存弹簧能，这样就将合闸弹簧8的弹簧能除开能量损耗之外全部转换给分闸弹簧15上，如图8所示，能量转换完毕时，传动凸轮6外轮廓面的凸轮顶部轮廓面63就转动到与驱动滚轮1411接触，本发明通过合闸弹簧8释放能量并驱动合闸弹簧转轴4、传动凸轮6转动，由于传动凸轮6的外轮廓面与分闸驱动拐臂架14的驱动滚轮1411相接触，随着传动凸轮6接触的最低点运动至接触的最高点，传动凸轮6就驱动分闸驱动拐臂架14整体转动，分闸驱动拐臂架14的分闸弹簧驱动臂142就会从逐步拉伸分闸弹簧15，这样就将合闸弹簧8的弹簧能除开能量损耗之外全部转换给分闸弹簧15上。

本发明储能弹簧驱动机构主要用于中国专利CN201620182923.8、名称为一种小型化断路器结构的开关控制，如图11所示，弹簧转轴1通过同步轴套9与绝缘主轴10连接（绝缘主轴10为中国专利CN201620182923.8、名称为一种小型化断路器结构的隔离开关绝缘主轴），绝缘主轴10上安装有传动支架11，如图12所示，绝缘主轴10、传动支架11通过连杆机构连接安装有触头弹簧装置12，断路器结构的其他部件均在本申请人的中国专利CN201620182923.8有所记载，在此不再累述。合闸弹簧8能量转换至分闸弹簧15过程中，分闸弹簧转轴13按照图7所示顺时针转动并驱动绝缘主轴10顺时针转动，分闸弹簧转轴13、同步轴套22、绝缘主轴23同步转动，这样实现驱动中国专利CN201620182923.8的断路器的合闸工作。当转动控制转轴杆20，让控制转轴杆20的脱口槽B转到限位爪安装臂182端部位置，使得限位爪安装臂182端部从控制转轴杆20的脱口槽B中释放并转动，这样由于限位爪安装臂182端部不再被控制转轴杆20外部所限位，同时限位爪安装臂182也发生按照图9的逆时针向上转动，限位顶持爪19也就不再顶持限位摆臂143上的转动滚子，限位摆臂143以及驱动拐臂架14整体在分闸弹簧15收缩运动弹力下按照图9的逆时针向下转动，直到分闸弹簧15全部收缩完毕，驱动拐臂架14与分闸弹簧转轴13按照图9的逆时针方向同步转动，分闸弹簧转轴13、同步轴套22、绝缘主轴23同步转动，进而实现驱动中国专利CN201620182923.8的断路器的分闸工作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种断路器的储能弹簧驱动机构，其特征在于：包括安装面板（1）、合闸弹簧（8）和分闸弹簧（15），所述安装面板（1）上部固定有合闸弹簧支撑柱（11），所述安装面板（1）下部固定有分闸弹簧支撑柱（16），所述安装面板（1）中部从上至下依次转动安装有分闸弹簧转轴（13）和合闸弹簧转轴（4），所述安装面板（1）底部固定有储能电机（2），所述安装面板（1）下部转动安装有输入轴（3），所述储能电机（2）的动力输出轴与输入轴（3）通过减速箱动力连接；所述输入轴（3）上固定有传动小齿轮（31），所述合闸弹簧转轴（4）上转动设有与传动小齿轮（31）相互啮合的传动大齿轮（5），所述合闸弹簧转轴（4）端部固定有合闸拐臂（7），所述合闸弹簧转轴（4）上固定有传动凸轮（6）和棘轮（41），所述合闸弹簧（8）连接于合闸弹簧支撑柱（11）端部与合闸拐臂（7）端部之间，所述传动大齿轮（5）位于传动凸轮（6）与棘轮（41）之间，所述传动大齿轮（5）通过棘爪转轴转动安装有离合棘爪（51），所述棘轮（41）上开有与离合棘爪（51）相配合锁定的棘爪槽；所述传动凸轮（6）上转动安装有凸轮滚子（61），所述安装面板（1）转动安装有摆杆转轴（9），所述摆杆转轴（9）上固定有V型摆杆（10），所述V型摆杆（10）由顶持板（101）和限位板（102）组成，所述安装面板（1）上固定有下部限位轴（26），所述安装面板（1）上转动安装有控制杆（12），所述限位板（102）夹持位于下部限位轴（26）与控制杆（12）之间，所述控制杆（12）外部开有与限位板（102）相对应的脱口槽A（121）；所述分闸弹簧转轴（13）上固定有分闸驱动拐臂架（14），所述分闸驱动拐臂架（14）包括驱动滚轮架（141）、分闸弹簧驱动臂（142）和限位摆臂（143），所述驱动滚轮架（141）、分闸弹簧驱动臂（142）、限位摆臂（143）依次在分闸弹簧转轴（13）外部分布设置，所述分闸弹簧（15）连接于分闸弹簧驱动臂（142）端部与分闸弹簧支撑柱（16）端部之间，所述驱动滚轮架（141）端部转动安装有驱动滚轮（1411），所述传动凸轮（6）的轮廓面与驱动滚轮（1411）对应配合；所述安装面板（1）顶部转动安装有限位转轴（17）和控制转轴杆（20），所述限位转轴（17）上固定有限位摆架（18），所述限位转轴（17）外部套装有扭簧，所述限位摆架（18）由限位爪安装臂（182）和限位凸臂（181）组成，所述限位爪安装臂（182）通过带扭簧的转轴安装有限位顶持爪（19），所述限位顶持爪（19）端部与限位摆臂（143）端部相对应，所述控制转轴杆（20）侧部开有与限位爪安装臂（182）端部相配合的脱口槽B，所述控制转轴杆（20）外部套装有扭簧，所述分闸弹簧转轴（13）通过同步轴套（22）与绝缘主轴（23）连接，所述绝缘主轴（23）上安装有传动支架（24），所述绝缘主轴（23）、传动支架（24）通过连杆机构连接安装有触头弹簧装置（25），所述合闸弹簧转轴（4）上开有与传动大齿轮（5）相配合的限位环形槽，所述传动大齿轮（5）内侧转动配合安装于合闸弹簧转轴（4）的限位环形槽中。

2.按照权利要求1所述的一种断路器的储能弹簧驱动机构，其特征在于：所述安装面板（1）顶部固定有与限位凸臂（181）端部相配合的限位轴（21）。

3.按照权利要求1所述的一种断路器的储能弹簧驱动机构，其特征在于：所述限位摆臂（143）端部转动安装有转动滚子，所述限位顶持爪（19）与限位摆臂（143）的转动滚子相对应。

4.按照权利要求1所述的一种断路器的储能弹簧驱动机构，其特征在于：所述传动大齿轮（5）朝向棘轮（41）一侧固定有棘爪扭簧（52），所述棘爪扭簧（52）对应位于棘轮（41）圆周边缘，所述棘爪扭簧（52）具有压簧杆，所述棘爪扭簧（52）的压簧杆与离合棘爪（51）外侧表面相对应。

5.按照权利要求4所述的一种断路器的储能弹簧驱动机构，其特征在于：所述离合棘爪（51）一端为开启端，所述离合棘爪（51）另一端为离合端，所述离合棘爪（51）的开启端与棘爪转轴连接。

6.按照权利要求5所述的一种断路器的储能弹簧驱动机构，其特征在于：所述传动凸轮（6）与合闸弹簧转轴（4）之间装配有平键B（43），所述棘轮（41）与合闸弹簧转轴（4）之间装配有平键A（42）。

7.按照权利要求1所述的一种断路器的储能弹簧驱动机构，其特征在于：所述合闸弹簧（8）一端与合闸拐臂（7）端部铰接，所述合闸弹簧（8）另一端与合闸弹簧支撑柱（11）端部通过螺杆A连接。

8.按照权利要求1所述的一种断路器的储能弹簧驱动机构，其特征在于：所述分闸弹簧（15）一端与分闸弹簧驱动臂（142）端部铰接，所述分闸弹簧（15）另一端与分闸弹簧支撑柱（16）端部通过螺杆B连接。