CN1248277C - 用于断路器电动操作器的储能机构 - Google Patents

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Abstract

断路器电动操作器储能机构包括：第一弹性件；第一弹性件中带多槽的第一固定件；带多个限定一孔的部件的第二固定件；和其接合的并在所述孔内的第二弹性件；第二、第一固定件相接合。带模制壳体断路器的电动操作器，其包括呈多状态的储能机构，每状态具有存储的规定量能量；和储能机构及断路器耦连的机械链系；断路器通过操作处于多位置；每位置和储能机构的相应态有关；电动驱动件以把储能机构从第一态驱到第二态；能量释放件以从第二态返回第一态。

Description

用于断路器电动操作器的储能机构
                        技术领域
本发明涉及储能机构，尤其涉及用于断路器电动操作器的储能机构。
                        背景技术
在本领域中的具有模制壳体用于电系统中的断路器是公知的。这种断路器在某个操作条件下通过操作断开电系统。电动操作器使得断路器能够从远方操作，实现断开、闭合或在跳闸之后复位。提供一种储能机构是有利的，借以使用于断开、闭合和跳闸之后进行复位的储能通过最小的付出被方便地调整，所述调整不用附加的专用工具，并且可以在现场或者在断路器的制造期间在工厂进行。
                        发明内容
为了实现上述目的，本发明提供一种用于断路器电动操作器的储能机构，其包括：
第一弹簧引导装置；
第二弹簧引导装置，所述第二弹簧引导装置滑动地与所述第一弹簧引导装置连接在使用位置和替换位置之间，所述储能机构在使用位置和所述断路器电动操作器相连，而在所述替换位置不和所述断路器电动操作器相连；
将所述第一弹簧引导装置和所述第二弹簧引导装置偏置向所述使用位置的装置；
储能装置，其在所述第一弹簧引导装置周围接合，该偏置装置的尺寸、位置和构型成为将所述第一弹簧引导装置和所述第二弹簧引导装置滑动至所述替换位置，而不压缩所述储能装置，该储能装置的尺寸、位置和构型成为通过所述断路器电动操作器受到压缩，而不将所述第二弹簧引导装置和所述第一引导装置滑离使用位置。
披露了一种用于断路器电动操作器的储能机构。这种储能机构包括第一弹性件；其中具有多个槽的第一固定装置，所述第一固定装置位于第一弹性件中；具有多个限定孔的部件的第二固定装置；和第二固定装置接合的并位于所述孔内的第二弹性件；其中第二固定装置和第一固定装置接合。用于模制壳体断路器的电动操作器被披露了。所述电动操作器包括呈现多个状态的储能机构，每个状态具有在储能机构中存储的规定数量的能量；和储能机构以及模制壳体断路器耦连的机械链接系统；其中模制壳体断路器通过操作处于多个位置；其中模制壳体断路器的每个位置和储能机构的相应的状态有关；和机械链接系统相连的电动驱动装置，用于把储能机构从多个状态中的第一状态驱动到第二状态；以及和机械链接系统耦连的能量释放机构，用于释放在能量存储系统中存储的能量，此时能量存储系统从多个状态中的第二状态返回多个状态中的第一状态。
                       附图说明
图1是本发明的储能机构的拆开的三维视图；
图2表示图1的储能机构的辅助弹簧引导装置；
图3表示图1的储能机构的主弹簧引导装置；
图4表示装配好的图1的储能机构；
图5表示装配好的图1的储能机构，表示辅助弹簧引导装置相对于主弹簧引导装置的运动，和与侧板销接合的处于装配状态的储能机构；
图5A更详细地表示图5的处于装配状态的储能机构，表示和驱动板销接合的处于装配状态的储能机构；
图6是图1的储能机构的三维图，其中包括和图1的主弹簧同轴的第二弹簧；
图7是图1的储能机构的锁定部件；
图8是处于闭合状态的本发明的断路器电动操作器的侧视图；
图9是图8的断路器电动操作器的侧视图，其从图8的闭合位置通过到达断开位置；
图10是图8的断路器电动操作器的侧视图，其从图8的闭合位置通过到达断开位置；
图11是图8的断路器电动操作器的侧视图，其从图8的闭合位置通过到达断开位置；
图12是处于断开位置的图8的断路器电动操作器；
图13A是图8的断路器电动操作器的第一个三维图；
图13B是图8的断路器电动操作器的第二个三维图；
图13C是图8的断路器电动操作器的第三个三维图；
图14是图8的断路器电动操作器的凸轮图；
图15是图8的断路器电动操作器的驱动板的示意图；
图16是图8的断路器电动操作器的栓锁板的示意图；
图17是图8的断路器电动操作器的第一栓锁链接物的示意图；
图18是图8的断路器电动操作器的第二栓锁链接物的示意图；
图19表示图8的断路器电动操作器的第一和第二栓锁链接的连接结构；
图20是包括电动驱动装置的图8的断路器电动操作器的三维示意图；
图21是没有侧板的电动驱动装置的图8的断路器电动操作器的三维示意图；
图22是图8的断路器电动操作器的电动驱动装置的棘轮机构的示意图；以及
图23表示是图8的断路器电动操作器的力和转矩示意图。
                     具体实施方式
参见图1，储能机构在整体上用300表示。储能机构300包括主弹簧引导装置304(也参见图3)，其中具有第一闭合槽312和第二闭合槽314的基本上是平直的杆状的固定装置。主弹簧引导装置304包括在其一端的半圆插孔320和在相对端的敞开槽316。主弹簧引导装置304包括一对法兰318，其从主弹簧引导装置304的含有敞开槽316的一端处的一对叉状件338向外延伸一个距离“h”(图3)。该对叉状件338基本上在主弹簧引导装置304的平面内。储能机构300还包括辅助弹簧引导装置308。辅助弹簧引导装置308(也见图2)基本上是一个平直的固定装置，其具有第一框架件330和第二框架件332，它们基本上彼此平行并借助于基座336相连接。横杆326基本上和第一框架件330垂直地延伸，其位于辅助弹簧引导装置308的平面内，并靠近第二框架件332，使得在横杆326的端部和第二框架件332之间形成一个间隙340。间隙340使得横杆326，因而也使辅助弹簧引导装置308，能够在第二闭合槽314处和主弹簧引导装置304接合。横杆326、第一框架件330、第二框架件332和基座336形成孔334。舌状物328从基座336伸入孔334中。舌状物328通过操作接收具有弹性常数ka的辅助弹簧306，从而使辅助弹簧306被保持在孔334内。被保持在孔334内的辅助弹簧306以及辅助弹簧引导装置308的组合以这样的方式和主弹簧引导装置304相连，使得横杆326和第二闭合槽314接合，并能够沿着其长度运动。因而使得通过对辅助弹簧引导装置308的基座336施加一个力，辅助弹簧引导装置308能够相对于主弹簧引导装置304运动。因而辅助弹簧306被叉状件338保持在敞开槽316内，同时被被第一框架件330和第二框架件332保持在孔334内。储能机构300还包括具有弹性常数km的主弹簧302。主弹簧引导装置304和辅助弹簧引导装置308以及在辅助弹簧引导装置上接合的辅助弹簧306一道置于主弹簧302的内部，使得主弹簧302的一端和法兰318邻接。使锁定销310(图7)通过第一闭合槽312，从而使得主弹簧302的相对端和锁定销310邻接，进而把主弹簧302俘获并锁定在锁定销310和法兰318之间。由图4可见，主弹簧302、主弹簧引导装置304、辅助弹簧306辅助弹簧引导装置308和锁定销310的装配结构形成协同操作的机械单元。为了更清楚地说明图1和图4中的储能机构300，可参见图2和图3。其中分别表示辅助弹簧引导装置308和主弹簧引导装置304。
现在参看图5和5A，图5说明装配的储能机构300。连附于侧板(未示出)上的侧板销418被保持在半圆插孔320内，从而使得储能机构300围绕弹簧装配轴322转动。在图5A中，连附于驱动板(未示出)上的驱动板销406，被保持在辅助弹簧引导装置308上，并被保持在含有敞开槽316的主弹簧引导装置304的端部中的叉状件338之间。驱动板销406也被这样保持在敞开槽306中，并相对于法兰318的端部有一初始的“D”型位移。因而，由图5、5A可见，装配的储能机构300被俘获在侧板销418、驱动板销406、(半圆)插孔320和敞开槽316之间。储能机构300被牢固地保持在它们之间，这是因为辅助弹簧306作用在辅助弹簧引导装置308、驱动板销406、主弹簧引导装置304、和侧板销418上的力所致。由图5可见，辅助弹簧引导装置308借助于施加一个沿着图5A的线342的力，通过操作独立于主弹簧302相对于主弹簧引导装置304移动一个距离“L”。当辅助弹簧引导装置308走完距离“L”时，侧板销418到达脱离(半圆)插孔320，因而储能机构300可以和侧板销418、驱动板销406脱离。
由图5、5A可以理解，辅助弹簧306的弹性常数ka，足够大，以便把装配的储能机构300保持在侧板销418和驱动板销406之间，但是，使得只需要一个最少量的力压缩辅助弹簧306，并使辅助弹簧引导装置308移动一个距离“L”。这使得储能机构300能够容易地用手从侧板销418和驱动板销406中除去。
参看图6，其中示出了同轴弹簧324，其具有弹性常数ke并和主弹簧302同轴地对准。同轴弹簧324可以和主弹簧引导装置304在法兰318和锁定销310(未示出)之间以和图4说明的主弹簧302相同的方式接合，因而使储能机构300具有总的弹性常数kT＝km+kc。法兰318延伸一个足以容纳主弹簧302和同轴弹簧324的距离“h”。
因而，本发明的储能机构300是一种模块单元，其可以在现场或工厂被容易地除去和利用一个新的或附加的主弹簧302更换。这使得能够改变可以在储能机构300中存储的能量，而不需要特定的或专用工具。
参见图8-13C，模制壳体断路器(MCCB)总体由100表示。模制壳体断路器100包括断路器手柄102，其从断路器延伸，并和一组断路器触点(未示出)相连。本发明的断路器电动操作器的构件在图8-13C中总体由200表示。电动操作器200包括：一保持器，例如可滑动的和断路器手柄102相连的托架202，上述的储能机构300，和机械链接系统400。机械链接系统400和储能机构300、可滑动的托架202、以及电动驱动装置500相连(图20，21)。可滑动的托架202、储能机构300和机械链接系统400作为一个协同操作的机械单元而运作，其响应于电动驱动装置500和断路器手柄102的作用，其具有多个构型。具体地说，电动操作器200的动作通过操作使和断路器手柄102相连的断路器触点组断开或者再次接合。
众所周知，断路器触点组的断开(中断)使通过模制壳体断路器100的电流阻断。断路器触点组的再次闭合使得电流通过模制壳体断路器100流动。
更具体地说，在途中，结合图13A-13C，机械链接系统400包括一对侧板416，其基本上平行地被一组支柱602、604保持着，并和模制壳体断路器100相连。一对驱动板402(图5)位于内部，并基本上和一对侧板416平行。驱动板402借助于驱动板轴408彼此相连，并可围绕驱动板轴408转动。驱动板轴408和一对侧板416相连。一对驱动板402包括被连接在其间的并和储能机构300在主弹簧引导装置304的敞开槽316处接合的驱动板销406。连接杆414和一对驱动板402相连，并可转动地在轴210处和可滑动托架202相连。凸轮420可以在凸轮轴422上转动，其包括第一凸轮表面424，和第二凸轮表面426(图14)。基本上，凸轮420具有鹦鹉螺的形状，其中第二凸轮表面426是一个下凹的弓形表面，第一凸轮表面424是上凸的弓形表面。凸轮轴422通过每对驱动板402中的槽404，并被一对滑板416支撑着。凸轮轴422还和电动驱动装置500相连(图20，21)，凸轮420被其驱动旋转。
一对第一栓锁链接结构442(图17)围绕链接轴412(图9)和一对第二栓锁链接450相连(图18)。第二栓锁链接450也可以围绕凸轮轴422转动。第一栓锁链接442和第二栓锁链接450位于内部，并和驱动板402平行。滚子444和使第一栓锁链接422连接到驱动板402上的滚子轴410相连。滚子444可以围绕滚子轴410转动。滚子轴410和驱动板402相连并且滚子444和凸轮420的第二凸轮表面426邻接并紧密接触(经过一定间距)。支柱456连接一对第二栓锁链接450。能量释放机构，例如栓锁板430(图16)可以围绕驱动板轴408转动，并和可以围绕链接轴412转动的滚动销446紧密接触。滚动销446沿着栓锁板430的第一下凹表面434和第二下凹表面436运动(图16)。所述板430的第一下凹表面434和第二下凹表面436是沿着栓锁板430的圆周上的弧形的凹槽的部分，其通过操作用于接收滚动销446，并当栓锁板430围绕驱动板轴408旋转时使得滚动销446能够被安装在其中。栓锁板430包括释放杠杆458，可以对其施加力以便使栓锁板430围绕驱动板轴408旋转。在图8中，栓锁板430也和支柱604接触。
可滑动的托架202通过轴210的连杆414和驱动板202相连，并可以绕其旋转。可滑动的托架202包括一组保持弹簧204，第一保持杆206，和第二保持杆208。保持弹簧204，被设置在可滑动托架202内，并作用在第一保持杆206上，其把断路器手柄102牢固地保持在第一保持杆206和第二保持杆208之间。借助于和每个侧板416中的槽214相连的第一保持杆206，可滑动托架202还能够相对于侧板416横向运动。可滑动托架202沿着槽214前后运动，从而使断路器手柄102在图8的位置和图12的位置之间转换。
在图8中，模制壳体断路器100处于闭合位置(即电触点闭合)，因而在主弹簧302中不存储能量。电动操作器200通过操作使断路器手柄102在图8的闭合位置和图12的断开位置(即电触点断开)之间运动。此外，当模制壳体断路器100例如由于相关电系统中的过电流跳闸时，电动操作器200操作，通过把手柄移动到图12的断开位置使断路器100内的操作机构(未示出)复位。
为了把手柄从图8的闭合位置移动到图12的断开位置，电动驱动装置500使凸轮420从凸轮轴422上看时顺时针转动，使得机械链接系统400由图9-11所示的结构按照顺序并连续地被驱动。参看图9，凸轮420绕凸轮轴422顺时针转动。驱动板402可以运动是由于在驱动板402中的槽404的缘故。在滚子轴410上的滚子444沿着凸轮420的第一凸轮表面424运动。驱动板402的反时针转动沿着敞开的槽316驱动该驱动板销406，借以压缩主弹簧302，因而在其中存储能量。储能机构300围绕弹簧装配轴322和侧板销418顺时针转动。和支柱604邻接的栓锁板430则相对于侧板416保持固定。
参看图10，驱动板402进一步反时针转动，使驱动板销406进一步压缩主弹簧302。凸轮420继续顺时针转动。滚动销446从栓锁板430的第二下凹表面436部分地移动到第一下凹表面434，因而栓锁板430顺时针转动而离开支柱604。驱动板销406进一步沿着敞开槽316压缩主弹簧302。
在图11中，栓锁板430顺时针转动，直到滚动销446完全位于第一下凹表面434内。当凸轮420继续顺时针转动时，滚子444和第一凸轮表面保持紧密接触。在图12中，凸轮420结束其顺时针转动，并且滚子44和凸轮420脱离。滚动销446保持和栓锁板430的第一下凹表面434接触。
因而，机械链接系统400此时具有图12所示的结构。在从图8的结构向图12的结构的进展中，由于驱动板402围绕驱动板轴408反时针转动，主弹簧302被驱动板销406压缩一个距离“x”。主弹簧302的压缩使得在其中按照公式E＝1/2kmx2存储能量，其中x是主弹簧302的位移。电动操作器200、储能机构300和机械链接系统400借助于第一栓锁链接442、第二栓锁链接450和栓锁板430被保持在图12所示的稳定位置。第一栓锁链接442和第二栓锁链接450彼此的相对位置以及相对于栓锁板430和凸轮420的位置使得阻止已被压缩的主弹簧302膨胀，因而阻止其中存储的能量被释放。由图23可见，这是由于这样的事实而实现的：虽然具有由被压缩的主弹簧沿着线462作用的力，其趋于使驱动板402和第一栓锁链接442围绕驱动板轴408顺时针转动，凸轮轴422相对于侧板416被固定，所述凸轮又和模制壳体断路器100附连。因而，在图12所示的结构中，第一栓锁链接442和第二栓锁链接450形成刚性链接。第一栓锁链接442和第二栓锁链接450的链接具有围绕链接轴412转动并破裂的趋势。不过，这被对沿着线468作用的力起反抗的并沿着线470作用的力阻止了。在凸轮轴上沿着线472作用的反作用力抵制由沿着线462作用的弹簧力引起的运动。因而，作用在图12所示的结构中的电动操作器200上的力和转矩被平衡，机械链接系统400不会产生运动。
在图12中，模制壳体断路器100处于断开位置。为了从图12的结构前进并返回图8的结构(即电触点闭合)，一个力在460处施加于栓锁板杠杆458上的栓锁板430上。施加的这个力的作用使得栓锁板430围绕驱动板轴408反时针转动，并使滚动销446从如图12所示的第一下凹表面434向如图8所示的第二下凹表面436运动。这个作用释放在主弹簧302中存储的能量，并且作用在驱动板销406上的力使驱动板402围绕驱动板轴408顺时针转动。驱动板402的顺时针转动在第二保持杆208处对断路器手柄102施加一个力，并向左推动断路器手柄102，同时使主弹簧302、栓锁板430和机械链接系统400到达处于图8所示的位置。
参看图21，其中示出了和电动操作器200接合的电动驱动装置500、储能机构300和机械链接系统400。电动驱动装置500包括和齿轮链504链接的电动机502。齿轮链504包括多个齿轮506，508，510，512，514。齿轮链504中的一个齿轮514可以围绕轴526转动，并和轴516上的盘516相连。盘516可以围绕轴526转动。不过，轴526和盘516的中心偏离。因而，当由于电动机502的作用和齿轮链504的作用使盘516转动时，盘516以凸轮状的方式作用，从而使盘516围绕轴526偏心转动。电动驱动装置500还包括和凸轮轴422相连的单向轴承522以及和棘轮杠杆518相连的加载板520。滚子530和棘轮杠杆518的一端可转动地连接，并靠置于盘516上(图22)。因而，当盘516围绕轴516转动时，棘轮杠杆518如图22所示前后摆动。这个前后作用使单向轴承522围绕凸轮轴422链动地通过一个规定的角位移2，其又使凸轮420链动地通过一个相同的角位移。参见图20，电动驱动装置500还包括手柄524，其和单向轴承522相连，借以通过重复按压手柄524，使单向轴承522因而也使凸轮420可以手动地啮合移动。
虽然通过优选实施例对本发明进行了说明，但是本领域技术人员应当理解，不脱离本发明的构思，可以作出多种改变和改型。此外，不脱离本发明的构思，可以根据不同的应用进行修改。因此，本发明不限于所披露的实施例，本发明的范围由所附的权利要求限定。

Claims (6)

1.一种用于断路器电动操作器的储能机构，其包括：
第一弹簧引导装置；
第二弹簧引导装置，所述第二弹簧引导装置滑动地与所述第一弹簧引导装置连接在使用位置和替换位置之间，所述储能机构在使用位置和所述断路器电动操作器相连，而在所述替换位置不和所述断路器电动操作器相连；
将所述第一弹簧引导装置和所述第二弹簧引导装置偏置向所述使用位置的装置；
储能装置，其在所述第一弹簧引导装置周围接合，该偏置装置的尺寸、位置和构型成为将所述第一弹簧引导装置和所述第二弹簧引导装置滑动至所述替换位置，而不压缩所述储能装置，该储能装置的尺寸、位置和构型成为通过所述断路器电动操作器受到压缩，而不将所述第二弹簧引导装置和所述第一引导装置滑离使用位置。
2.如权利要求1所述的储能机构，其特征在于，所述偏置装置有一第一弹性常数，所述储能装置有一第二弹性常数，所述第一弹性常数比所述第二弹性常数小。
3.如权利要求2所述的储能机构，其特征在于，所述将第一弹簧引导装置和第二弹簧引导装置偏置向所述使用位置的装置是弹簧。
4.如权利要求3所述的储能机构，其特征在于，所述弹簧是盘簧。
5.如权利要求2所述的储能机构，其特征在于，所述储能装置是一放置在所述第一弹簧引导装置周围的盘簧。
6.如权利要求5所述的储能机构，其特征在于，所述弹簧是盘簧。
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