CN203300540U - 用于断路器的弹簧操作机构 - Google Patents

Abstract

一种用于断路器的弹簧操作机构，其特征在于，包括机构支撑单元、储能单元、分合闸单元和机械联锁单元；该弹簧操作机构通过所述机构支撑单元机构与断路器的框架栓接；所述储能单元、分合闸单元和机械联锁单元安装在所述机构支撑单元上；其中所述储能单元用于储能从而为所述弹簧操作机构提供动力，所述分合闸单元用于实现分闸传动和合闸传动，所述机械联锁单元实现了在所述弹簧操作机构合闸后不能再合闸并且与断路器的手车配合实现了手车在摇动过程中不能合闸。

Description

用于断路器的弹簧操作机构

技术领域

本实用新型属于高压开关技术领域，特别涉及一种用于断路器的弹簧操作机构。

背景技术

随着高压真空断路器的技术水平的不断提高和制造工艺的不断完善，高压真空断路器向着集成化、标准化和小型化方向发展。单就断路器的操作机构而言，有早期以ZN28为代表的独立式机构，该机构便于组织生产，但体积大、结构复杂并且断路器主回路及传动系统的相对位置定位不准确；有以ZN63、VEP为代表的一体式机构，该机构零件多、制造和装配复杂，断路器调试和维修不便，不利于工业化生产组织。这些机构普遍零件数量众多、不够紧凑，不能实现机构的集成化、标准化的要求，很大程度上影响断路器的外观、小型化及整体性能。

因此，迫切需要发展一种零部件少、装配制造简单、安全可靠、维修方便并且有利于工业化生产的操作机构。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种断路器用弹簧操作机构，该机构分布合理，结构紧凑，便于装配、调试和维修，安全可靠，通用性强，较好地满足机构集成化、标准化、生产系列化的设计要求。

本实用新型可以通过以下技术方案来实现：

一种用于断路器的弹簧操作机构，包括机构支撑单元、储能单元、分合闸单元和机械联锁单元。所述机构支撑单元包括机构左侧板、机构右侧板以及连接在所述机构左、右侧板之间的机构支撑杆，该弹簧操作机构通过所述机构左侧板、机构右侧板与断路器的框架栓接。

根据本实用新型的弹簧操作机构的一个实施例，所述储能单元、分合闸单元和机械联锁单元安装在所述机构支撑单元上，其中所述储能单元用于储能从而为所述弹簧操作机构提供动力，所述分合闸单元用于实现分闸传动和合闸传动，所述机械联锁单元实现了在所述弹簧操作机构合闸后不能再合闸并且与断路器的手车配合实现了手车在摇动过程中不能合闸。

所述储能单元包括储能驱动组件、储能传动组件和储能弹簧组件。

根据本实用新型的弹簧操作机构的一个实施例，所述储能驱动组件包括储能电机和储能手柄；所述储能电机栓接在所述机构左侧板上，用于提供电动储能的动力；所述储能手柄内嵌储能手柄单向轴承，其安装在齿轮轴上，用于提供手动储能的动力，在电动储能时所述储能手柄单向轴承使所述储能手柄与所述齿轮轴分离，所述齿轮轴通过两个齿轮轴单向离合器固定在所述机构左、右侧板上。

所述两个齿轮轴单向离合器实现在手动储能过程中防止弹簧回退的功能。

所述储能传动组件包括前级齿轮副和后级齿轮副，其中所述前级齿轮副的主动轮直接成形在所述储能电机的储能电机输出轴上，所述前级齿轮副的从动轮通过从动轮单向轴承固定在后级齿轮副的主动轮的钢套上，所述后级齿轮副的主动轮键连接安装在所述齿轮轴上，所述后级齿轮副的从动轮安装在凸轮轴上。所述储能传动组件中的所述前级齿轮副的从动轮内嵌所述从动轮单向轴承，从而实现与所述后级齿轮副的主动轮的离合，进而实现手动储能时与储能电机的分离。

所述储能传动组件还包括所述凸轮轴以及键连接安装在所述凸轮轴上的储能拐臂、驱动块、储能指示拐臂和凸轮装配模块；所述储能传动组件还包括齿轮棘爪装配模块，所述齿轮棘爪装配模块中的棘爪和扭簧通过销钉固定在所述后级齿轮副的从动轮上。

所述储能弹簧组件包括合闸簧和合闸簧挂板，所述弹簧储能组件的一端通过螺母紧固在所述储能拐臂的轴销上，其另一端通过销子与焊接在所述框架上的挂簧板连接。

根据本实用新型的弹簧操作机构的一个实施例，所述分合闸单元包括：合闸挚子轴、分闸挚子轴、合闸半轴和分闸半轴，它们的两端通过轴承支撑固定在所述机构左侧板和右侧板上，并装有复位簧；分闸扣板，安装在分闸挚子轴上，通过限位销限位，并装有复位簧；分闸挚子，通过销轴安装在分闸扣板上，并装有复位簧；合闸挚子，通过销钉安装在合闸挚子轴上；分闸电磁铁、合闸电磁铁栓接在所述机构左侧板的内侧；合闸推板和分闸推板分别通过销钉安装在所述机构右侧板的内侧和外侧并可前后平动；所述合闸半轴上安装有两个合闸半轴拐臂，分别与合闸电磁铁和合闸推板的位置对应；所述分闸半轴上安装有两个分闸半轴拐臂，分别与分闸电磁铁和分闸推板的位置对应。

根据本实用新型的弹簧操作机构的一个方面，所述分闸扣板可以是U形的，所述分闸扣板与所述分闸半轴的扣接通过分闸扣板的双面接触来实现。

所述分合闸单元的所述分闸挚子在合闸保持位置的限位是通过所述分闸扣板来实现的。

根据本实用新型的弹簧操作机构的一个实施例，所述机械联锁单元包括两个联锁板，所述两个联锁板能相互分离；固定在所述合闸挚子轴上的其中一个联锁板与所述弹簧操作机构的主轴上的凸轮相配合；并且所述其中一个联锁板作为共同模块与另外一个联锁板配合。

根据本实用新型的弹簧操作机构的一个实施例，还包括状态指示及计数组件，所述状态指示及计数组件包括储能指示板、分合闸指示板和计数器；所述储能指示板通过一销轴固定在所述机构左侧板的内侧，并与凸轮轴上的所述储能指示拐臂相对应；所述分合闸指示板通过销轴固定在所述机构右侧板的内侧，并与所述主轴上的主轴分闸拐臂通过一连板连接；所述计数器上的计数器拐臂通过一拉簧与所述分合闸指示板相连接。

本实用新型和现有技术相比具有以下优点：

1．本实用新型充分利用了操作机构内部的空间，结构简单、紧凑，零部件少，运行可靠性高，为操作机构的小型化节省了空间。

2．本实用新型为独立的整体功能单元，手动储能和电动储能通过单向离合器实现离合，互不干涉；齿轮棘爪装配模块的齿轮与销钉和棘爪配合，实现离合功能；合闸挚子与凸轮装配模块上的滚轮结合完成储能保持功能，且凸轮与主轴分闸拐臂上的主轴分闸拐臂滚轮结合完成合闸过程；分闸挚子与主轴分闸拐臂上的主轴分闸拐臂滚轮接触完成合闸保持功能，且通过两者的分离完成分闸传动过程。上述措施简化了传动环节，提高了机构的可靠性。

3．本实用新型通过机构左侧板和机构右侧板与断路器的框架栓接，可以将操作机构作为模块从框架上取下，方便组件的更换和断路器维护；当合闸功增大时，零部件基本不变，只需更换合闸簧或者增加合闸簧数量，机构不需要做大的调整，因此所需备品种类和数量大为减小，从而提高了零部件质量的稳定性，使操作机构可靠性、一致性提高，也为生产的标准化管理提供了良好的基础。

至此，为了本实用新型在此的详细描述可以得到更好的理解，以及为了本实用新型对现有技术的贡献可以更好地被认识到，本公开已经相当广泛地概述了本实用新型的实施例。当然，本实用新型的实施方式将在下面进行描述并且将形成所附权利要求的主题。

在这方面，在详细解释本实用新型的实施例之前，应当理解，本实用新型在它的应用中并不限制到在下面的描述中提出或者在附图中示出的结构的细节和部件的配置。本实用新型能够具有除了描述的那些之外的实施例，并能够以不同方式实施和进行。再者，应当理解，在此采用的措辞和术语以及概要是为了描述的目的，不应认为是限定性的。

同样地，本领域技术人员将认识到，本公开所基于的构思可以容易地用作设计其它结构、方法和系统的基础，用于实施本实用新型的数个目的。因此，重要的是，所附权利要求应当认为包括这样的等效结构，只要它们没有超出本实用新型的实质和范围。

附图说明

通过下面的附图本领域技术人员将对本实用新型有更好的理解，并且更能清楚地体现出本实用新型的优点。这里描述的附图仅为了所选实施例的说明目的，而不是全部可能的实施方式并且旨在不限定本实用新型的范围。

图1为本实用新型的一个实施例的结构主视图；

图2为图1的B-B视图；

图3为图1的轴侧视图；

图4为图1的轴侧视图；

图5为本实用新型的一个实施例装配到断路器上的示意图；

图6为齿轮棘爪装配模块示意图。

具体实施方式

以下将结合附图1-6对根据本实用新型的优选实施例进行详细说明。通过附图以及相应的文字说明，本领域技术人员将会理解本实用新型的特点和优势。

在实施例中，本实用新型提供一种用于真空断路器的弹簧操作机构，该弹簧操作机构具有储能、合闸、分闸、机械联锁、状态指示及计数功能。

图1为本实用新型的一个实施例的结构主视图，该弹簧操作机构包括机构支撑单元、储能单元、分合闸单元、状态指示及计数单元。如图1所示，机构支撑单元包括机构左侧板1、机构右侧板2以及连接机构左、右侧板的支撑杆3，三者之间可以通过螺钉紧固或者其它适合的方式连接安装。该弹簧操作机构是通过所述机构支撑单元的机构左侧板1、机构右侧板2与断路器的框架34栓接的。

储能单元包括储能驱动组件、储能传动组件和储能弹簧组件。

所述储能驱动组件包括储能电机4和储能手柄5；所述储能电机4栓接在所述机构左侧板1上，用于提供电动储能的动力；所述储能手柄5内嵌储能手柄单向轴承，其安装在齿轮轴6上，用于提供手动储能的动力，在电动储能时所述储能手柄单向轴承使所述储能手柄5与所述齿轮轴6分离，所述齿轮轴6通过两个齿轮轴单向离合器12固定在所述机构左、右侧板上。

所述两个齿轮轴单向离合器12实现在手动储能过程中防止弹簧回退的功能。

所述储能传动组件包括两级齿轮副，即前级齿轮副和后级齿轮副，其中前级齿轮副的主动轮7直接成形在所述储能电机4的储能电机输出轴上，所述前级齿轮副的从动轮8通过单向轴承固定在后级齿轮副的主动轮9的钢套上，所述后级齿轮副的主动轮9键连接安装在所述齿轮轴6上，所述后级齿轮副的从动轮10安装在凸轮轴11上。所述储能传动组件中的所述前级齿轮副的从动轮8内嵌所述从动轮单向轴承，从而实现与所述后级齿轮副的主动轮9的离合，进而实现手动储能时与储能电机的分离。

所述储能传动组件还包括所述凸轮轴11以及键连接安装在所述凸轮轴11上的储能拐臂13、驱动块14、储能指示拐臂15和凸轮装配模块16；所述储能传动组件还包括齿轮棘爪装配模块，所述齿轮棘爪装配模块中的棘爪和扭簧通过销钉固定在所述后级齿轮副的从动轮10上。

所述储能弹簧组件包括合闸簧32和合闸簧挂板33，所述储能弹簧组件的一端通过螺母紧固在所述储能拐臂13的轴销上，其另一端通过销子与焊接在所述框架上的挂簧板连接。

所述分合闸单元包括：

合闸挚子轴17、分闸挚子轴18、合闸半轴19和分闸半轴20，它们的两端通过轴承支撑固定在所述机构左侧板1和右侧板2上，并装有复位簧；

分闸扣板21，安装在分闸挚子轴18上，通过限位销限位，并装有复位簧。

分闸挚子22，通过销轴安装在分闸扣板21上，并装有复位簧；

合闸挚子23，通过销钉安装在合闸挚子轴17上；

分闸电磁铁24、合闸电磁铁25栓接在所述机构左侧板1的内侧；

合闸推板26和分闸推板27分别通过销钉安装在所述机构右侧板2的内侧和外侧并可前后平动。

所述合闸半轴19上安装有两个合闸半轴拐臂28、29，分别与合闸电磁铁25和合闸推板26的位置对应。

所述分闸半轴20上安装有两个分闸半轴拐臂30、31，分别与分闸电磁铁24和分闸推板27的位置对应。

所述分闸扣板是U形的，所述分闸扣板与所述分闸半轴的扣接通过分闸扣板的双面接触来实现。

所述分合闸单元的所述分闸挚子22在合闸保持位置的限位是通过所述分闸扣板21来实现的。

所述机械联锁单元包括两个联锁板35，36，所述两个联锁板能相互分离。

固定在所述合闸挚子轴17上的其中一个联锁板与所述弹簧操作机构的主轴37上的凸轮38相配合，在合闸完成时抵住合闸半轴拐臂29下端，实现机构合闸后不能再合闸；并且所述其中一个联锁板作为共同模块与另外一个联锁板配合，实现手车在摇动过程中不能合闸。

所述的弹簧操作机构还包括状态指示及计数组件，所述状态指示及计数组件包括储能指示板39、分合闸指示板40和计数器41。

所述储能指示板39通过一销轴固定在所述机构左侧板1的内侧，并与凸轮轴11上的所述储能指示拐臂15相对应。

所述分合闸指示板40通过销轴固定在所述机构右侧板2的内侧，并与所述主轴37上的主轴分闸拐臂48通过一连板连接。

所述计数器41上的计数器拐臂42通过一拉簧与所述分合闸指示板40相连接。

下面结合上述实施例描述操作机构的主要功能的实现，如图1-6所示：

1．储能：本实用新型的实施例具有手动储能和电动储能两种方式。在没有合闸电源的条件下，逆时针摇动储能手柄5，储能手柄5中内嵌的储能手柄单向轴承锁死，从动轮8中内嵌的从动轮单向轴承释放，将储能电机从储能组件中分离，齿轮轴6转动，带动后级齿轮副转动，后级齿轮副的从动轮10上固定的棘爪43驱动驱动块14，使得凸轮轴11带动储能拐臂13转动，合闸簧32储能。当电动储能时，储能电机4输出扭矩，储能手柄5中内嵌的储能手柄单向轴承释放，将储能手柄5与齿轮轴6分离，从动轮8中内嵌的从动轮单向轴承锁死，电机输出扭矩通过前、后两级齿轮副传动，完成储能。合闸簧32储能到位后，合闸挚子23与凸轮装配模块16的滚轮44接触，使得合闸挚子23被合闸半轴19锁定在预备合闸的位置；同时，储能指示拐臂15推动储能指示板39向下转动，切断行程开关45，储能电机4断电停止转动，完成储能动作。当弹簧储能到位后，棘爪43通过离合销钉46脱离驱动块14，即使电机4或储能手柄5继续转动，储能拐臂13也停止不动。

2.合闸：储能完成后，合闸电磁铁25通电动或手动推动合闸推板26，合闸半轴19转动，合闸挚子23脱扣，从而解除合闸挚子23对凸轮轴11的约束，合闸簧32的能量释放，使凸轮装配模块16顺时针转动，带动主轴37逆时针转动并给分闸簧47储能；同时，主轴37中的主轴分闸拐臂48逆时针转动，带动滚轮49扣接分闸挚子22，使分闸挚子22扣接分闸半轴20，完成合闸并保持。

3.分闸：合闸完成后，分闸电磁铁24通电动或手动推动分闸推板27，分闸半轴20转动，分闸挚子22脱扣，从而解除分闸挚子对滚轮49的约束，触头弹簧和分闸簧47的能量释放，使主轴37顺时针转动，带动分闸限位拐臂50转动，经过油杯51缓冲，最终通过分闸簧47使断路器保持在分闸位置。

4．再储能：合闸后，储能电机4再次接通电源，重复上述的储能过程。此功能可实现断路器自动重合闸功能。

5．机械联锁：当机构处于合闸状态时，主轴37上的凸轮38推动联锁板36抬起，将合闸半轴19锁定，防止机构合闸后不能再次合闸；当摇动底盘车时，联锁板35被抬起，进而推动联锁板36抬起，将合闸半轴锁定，实现底盘车摇动时不能进行合闸。

6．状态指示及计数：机构储能到位后储能指示板39向下转动，指示机构“已储能”，当合闸簧32能量被释放时，储能指示板39复位，指示机构“未储能”；断路器合闸时，分合闸指示板40向下转动，指示机构“合闸”，断路器分闸时，分合闸指示板40向上转动，指示机构“分闸”，同时带动计数器41动作计数。

本实用新型将整个弹簧操作机构模块化，结构布局更合理，并可以实现小型化。通过重新设计凸轮的传动，获得优异的分、合闸特性，提高了产品的可靠性和整体使用寿命，降低了断路器的寿命周期成本。

参考具体实施例，尽管本实用新型已经在说明书和附图中进行了说明，但应当理解，在不脱离权利要求中所限定的本实用新型范围的情况下，所属技术领域人员可作出多种改变以及多种等同物可替代其中多种元件。而且，本文中具体实施例之间的技术特征、元件和/或功能的组合和搭配是清楚明晰的，因此根据这些所公开的内容，所属技术领域人员能够领会到实施例中的技术特征、元件和/或功能可以视情况被结合到另一个具体实施例中，除非上述内容有另外的描述。此外，根据本实用新型的教导，在不脱离本实用新型本质的范围，适应特殊的情形或材料可以作出许多改变。因此，本实用新型并不限于附图所图解的个别的具体实施例，以及说明书中所描述的作为目前为实施本实用新型所设想的最佳实施方式的具体实施例，而本实用新型意旨包括落入上述说明书和所附的权利要求范围内的所有的实施方式。

Claims (15)

1.一种用于断路器的弹簧操作机构，其特征在于，包括机构支撑单元、储能单元、分合闸单元和机械联锁单元；

该弹簧操作机构通过所述机构支撑单元机构与断路器的框架栓接；

所述储能单元、分合闸单元和机械联锁单元安装在所述机构支撑单元上；

其中所述储能单元用于储能从而为所述弹簧操作机构提供动力，所述分合闸单元用于实现分闸传动和合闸传动，所述机械联锁单元实现了在所述弹簧操作机构合闸后不能再合闸并且与断路器的手车配合实现了手车在摇动过程中不能合闸。

2.根据权利要求1所述的弹簧操作机构，其特征在于，所述机构支撑单元包括机构左侧板、机构右侧板以及连接在所述机构左、右侧板之间的机构支撑杆，该弹簧操作机构是通过所述机构支撑单元的机构左侧板、机构右侧板与断路器的框架栓接的。

3.根据权利要求1所述的弹簧操作机构，其特征在于，所述储能单元包括储能驱动组件、储能传动组件和储能弹簧组件。

4.根据权利要求3所述的弹簧操作机构，其特征在于，所述储能驱动组件包括储能电机和储能手柄；

所述储能电机栓接在所述机构左侧板上，用于提供电动储能的动力；

所述储能手柄内嵌储能手柄单向轴承，其安装在齿轮轴上，用于提供手动储能的动力，在电动储能时所述储能手柄单向轴承使所述储能手柄与所述齿轮轴分离，所述齿轮轴通过两个齿轮轴单向离合器固定在所述机构左、右侧板上。

5.根据权利要求4所述的弹簧操作机构，其特征在于，所述两个齿轮轴单向离合器实现在手动储能过程中防止弹簧回退的功能。

6.根据权利要求4所述的弹簧操作机构，其特征在于，所述储能传动组件包括前级齿轮副和后级齿轮副，其中所述前级齿轮副的主动轮直接成形在所述储能电机的储能电机输出轴上，所述前级齿轮副的从动轮通过从动轮单向轴承固定在后级齿轮副的主动轮的钢套上，所述后级齿轮副的主动轮键连接安装在所述齿轮轴上，所述后级齿轮副的从动轮安装在凸轮轴上。

7.根据权利要求6所述的弹簧操作机构，其特征在于，所述储能传动组件还包括所述凸轮轴以及键连接安装在所述凸轮轴上的储能拐臂、驱动块、储能指示拐臂和凸轮装配模块；

所述储能传动组件还包括齿轮棘爪装配模块，所述齿轮棘爪装配模块中的棘爪和扭簧通过销钉固定在所述后级齿轮副的从动轮上。

8.根据权利要求7所述的弹簧操作机构，其特征在于，所述储能弹簧组件包括合闸簧和合闸簧挂板，所述弹簧储能组件的一端通过螺母紧固在所述储能拐臂的轴销上，其另一端通过销子与焊接在所述框架上的挂簧板连接。

9.根据权利要求8所述的弹簧操作机构，其特征在于，所述分合闸单元包括：

合闸挚子轴、分闸挚子轴、合闸半轴和分闸半轴，它们的两端通过轴承支撑固定在所述机构左侧板和右侧板上，并装有复位簧；

分闸扣板，安装在分闸挚子轴上，通过限位销限位，并装有复位簧；

分闸挚子，通过销轴安装在分闸扣板上，并装有复位簧；

合闸挚子，通过销钉安装在合闸挚子轴上；

分闸电磁铁、合闸电磁铁栓接在所述机构左侧板的内侧；

合闸推板和分闸推板分别通过销钉安装在所述机构右侧板的内侧和外侧并可前后平动；

所述合闸半轴上安装有两个合闸半轴拐臂，分别与合闸电磁铁和合闸推板的位置对应；

所述分闸半轴上安装有两个分闸半轴拐臂，分别与分闸电磁铁和分闸推板的位置对应。

10.根据权利要求9所述的弹簧操作机构，其特征在于，所述分闸扣板是U形的，所述分闸扣板与所述分闸半轴的扣接通过分闸扣板的双面接触来实现。

11.根据权利要求9所述的弹簧操作机构，其特征在于，所述分合闸单元的所述分闸挚子在合闸保持位置的限位是通过所述分闸扣板来实现的。

12.根据权利要求9所述的弹簧操作机构，其特征在于，

所述机械联锁单元包括两个联锁板，所述两个联锁板能相互分离；

固定在所述合闸挚子轴上的其中一个联锁板与所述弹簧操作机构的主轴上的凸轮相配合；并且

所述其中一个联锁板作为共同模块与另外一个联锁板配合。

13.根据权利要求12所述的弹簧操作机构，其特征在于，还包括状态指示及计数组件，所述状态指示及计数组件包括储能指示板、分合闸指示板和计数器；

所述储能指示板通过一销轴固定在所述机构左侧板的内侧，并与所述凸轮轴上的所述储能指示拐臂相对应；

所述分合闸指示板通过销轴固定在所述机构右侧板的内侧，并与所述主轴上的主轴分闸拐臂通过一连板连接；

所述计数器上的计数器拐臂通过一拉簧与所述分合闸指示板相连接。

14.根据权利要求13所述的弹簧操作机构，其特征在于，

所述合闸挚子与凸轮装配模块上的滚轮结合完成储能保持功能，且凸轮与主轴分闸拐臂上的主轴分闸拐臂滚轮结合完成合闸过程；

所述分闸挚子与主轴分闸拐臂上的主轴分闸拐臂滚轮接触完成合闸保持功能，且通过两者的分离完成分闸传动过程。

15.根据权利要求6所述的弹簧操作机构，其特征在于，所述储能传动组件中的所述前级齿轮副的从动轮内嵌前级从动轮单向轴承，从而实现与所述后级齿轮副的主动轮的离合，进而实现手动储能时与储能电机的分离。

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