CN204067272U - 断路器用智能化弹簧操作机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种断路器用智能化弹簧操作机构，它包括机构支撑单元、储能单元、分合闸单元、状态指示及计数单元和输出单元，储能单元、分合闸单元和输出单元都装接在该机构支撑单元上；储能单元用于储能并为该弹簧操作机构提供动力，分合闸单元能同时实现合闸传动和分闸传动，输出单元用于输出分闸动力和合闸动力，储能单元，状态指示及计数单元用于检测及显示该弹簧操作机构的操作状态。它具有如下优点:将合闸单元和分闸单元设计为一体成为分合闸单元，使分合闸传动结构得到优化，弹簧操作机构的整体体积减小，零部件减少，重量减轻；直接将状态指示及计数单元集成于弹簧操作机构中，使其结构更加紧凑、功能齐全、互换性增强、更显智能化。

Description

断路器用智能化弹簧操作机构

技术领域

本实用新型涉及一种断路器用智能化弹簧操作机构。

背景技术

近年来，随着科技的进步，电网的负荷快速增长，区域电网的互联逐步形成，加之全球环境恶化、传统能源紧缺和新能源并网困难等一系列问题的出现，现有电网的安全稳定运行受到很大影响，为此,我国提出了发展智能电网,对传统电网进行升级换代的设想。但传统的输配电设备不足以满足智能电网可观测(能够监测电网所有设备的状态)、可控制(能够控制电网所有设备的状态)、完全自动化(可自适应并实现自愈)和系统综合优化平衡(发电、输配电和用电之间的优化平衡)的要求，这就需要重新设计出能满足要求的输配电设备，而现在市面上的断路器，其机构多是10年前就设计定型，然后陆陆续续改进来的产品，设计初的思路就不同，只考虑机构的稳定性和机械寿命，完全没有智能化的概念，存在先天的缺陷，即使通过后天的改进，在机构上加装部分传感器，也不能圆满满足智能电网对智能化断路器的要求。

现有的断路器机构都是电机转动，通过棘轮棘爪、齿轮副、链轮副等带动储能弹簧储能，合闸模块动作，使储能弹簧释放能量，带动凸轮转动，凸轮击打输出轴上的滚子，带动输出轴将能量传递给断路器主轴，主轴转动完成断路器合闸，并为分闸弹簧及碟簧储能，同时通过挚子或半轴等将断路器保持在合闸状态；分闸模块动作，分闸弹簧及碟簧能量释放，完成分闸，机构上几乎没有传感器等智能化设备。

实用新型内容

本实用新型提供了一种断路器用智能化弹簧操作机构，其克服了背景技术中所述的现有技术的不足。

本实用新型解决其技术问题的所采用的技术方案是：

断路器用智能化弹簧操作机构，它包括机构支撑单元、用于储能并为该弹簧操作机构提供动力储能单元、用于实现合闸传动和分闸传动的分合闸单元、用于输出分闸动力和合闸动力的输出单元和状态指示及计数单元，储能单元、分合闸单元和输出单元都装接在该机构支撑单元上；其特征在于：分合闸单元包括分合闸电磁铁、合闸连动拐臂、分闸连动拐臂、凸轮保持拐臂、挚子保持拐臂、凸轮、挚子和转动轴，合闸连动拐臂连接凸轮保持拐臂，分闸连动拐臂连接挚子保持拐臂，凸轮保持拐臂和挚子保持拐臂分别都转动连接转动轴，合闸电磁铁能通过该合闸连动拐臂驱动凸轮保持拐臂绕转动轴转动并解锁凸轮，分闸电磁铁能通过该分闸连动拐臂驱动挚子保持拐臂绕转动轴转动并解锁挚子。

一实施例之中：储能单元包括储能电机、储能弹簧、齿轮副、超越离合器和储能轴，储能轴上同轴转动连接凸轮、挚子和储能拐臂，挚子连接一拨叉，储能拐臂连接储能弹簧且顶抵连接一弹压板，弹压板连接一用于切断储能电机工作电路的行程开关，储能电机通过该齿轮副传动连接储能轴并能驱动该储能轴转动，储能轴通过超越离合器带动凸轮、挚子和储能拐臂转动使储能弹簧储能且凸轮与合闸保持拐臂连接使凸轮被锁定。

一实施例之中：输出单元包括输出轴、若干输出拐臂和至少两滚子，输出拐臂与输出轴同轴连接，滚子转动连接在相邻的输出拐臂之间，凸轮和拨叉各对应其中一滚子动作。

一实施例之中：状态指示及计数单元包括分合闸指示板、储能指示板和机械计数器，输出拐臂与分合闸指示板相连，储能指示板与弹压板相连，机械计数器与挚子相连。

一实施例之中：还包括机械联锁单元，机械联锁单元包括弯板、联锁板、导向板和连动拐臂，连动拐臂转动连接在输出轴上，弯板上端能与凸轮保持拐臂顶抵，弯板下端与连动拐臂上端顶抵，连动拐臂下端能与导向板上端顶抵，导向板下端固接连锁板。

一实施例之中：所述凸轮保持拐臂和挚子保持拐臂都为一绕转动轴转动的V字形拐臂构件。

一实施例之中：所述输出轴上还同轴转动连接有辅助开关拐臂和和触板，辅助开关拐臂与断路器的辅助开关相连，触板与断路器的油缓冲器相连。

一实施例之中：所述超越离合器由凸轮、钢套、滑动滚子、O型弹簧和储能轴组成。

一实施例之中：状态指示及计数单元还包括角位移检测装置，该角位移检测装置通过轴承和轴承套与输出轴相连。

一实施例之中：所述储能弹簧的两端都具有拉板，其中一端拉板集成有弹簧测力器。

一实施例之中：所述机构支撑单元包括左侧板、右侧板和挂簧轴，左侧板和右侧板通过连接轴连接，储能单元、分合闸单元和输出单元分别都由该左侧板和右侧板装接支撑，储能弹簧装接在挂簧轴上。

本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：

1、本实用新型将合闸单元和分闸单元设计为一体成为分合闸单元，使分合闸传动结构得到优化，以及通过使用超越离合器使弹簧操作机构的整体体积减小，零部件减少，重量减轻。

2、储能电机通过该齿轮副传动连接储能轴并驱动该储能轴转动，通过采用齿轮副传动，使弹簧操作机构的运作噪声减小。

3.本实用新型直接将状态指示及计数单元和角度检测装置集成于弹簧操作机构中，使其结构更加紧凑、功能齐全、操作简单、通用性和互换性增强、更显智能化。

4.所述储能弹簧的两端都具有拉板，其中一端拉板集成有弹簧测力器，通过该弹簧测力器可实时读出储能弹簧当前的储能能量值，直观明了。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是断路器用智能化弹簧操作机构的正面视图。

图2是图1的左视图。

图3是图1的右视图。

图4是隐藏了左边储能弹簧、左侧板和大齿轮的图1的斜左后视图。

图5是隐藏了右边储能弹簧、右侧板和大齿轮的图1的斜右后视图。

图6是断路器用智能化弹簧操作机构的整体立体图

图7是储能轴的立体装配图。

图8是凸轮保持拐臂和挚子保持拐臂的立体装配图。

图9是输出轴的装配图。

图10是超越离合器的剖视图。

具体实施方式

请查阅图1至图10，断路器用智能化弹簧操作机构，它包括机构支撑单元、储能单元、分合闸单元、输出单元、状态指示及计数单元，机构支撑单元包括左侧板11、右侧板12和挂簧轴13，左侧板11和右侧板12通过连接轴14连接，储能单元、分合闸单元和输出单元分别都由该左侧板11和右侧板12装接支撑。储能单元用于储能并为该弹簧操作机构提供动力，分合闸单元能同时实现合闸传动和分闸传动，输出单元用于输出分闸动力和合闸动力，状态指示及计数单元用于实现该弹簧操作机构的操作参数检测及显示。

储能单元包括储能电机21、储能弹簧22、齿轮副、超越离合器24和储能轴25，齿轮副23包括大齿轮231、小齿轮232和齿轮轴233，储能轴25上同轴转动连接一凸轮26、一挚子27和储能拐臂28，挚子27连接一拨叉29，储能弹簧22装接在挂簧轴13上，挂簧轴13的轴向与储能轴25的轴向平行，储能拐臂28连接储能弹簧22且顶抵连接一弹压板23，弹压板23连接一用于切断储能电机工作电路的行程开关，储能电机21通过该齿轮副传动连接储能轴25并能驱动该储能轴25转动，储能轴25通过超越离合器24带动凸轮26、挚子27和储能拐臂28转动使储能弹簧22储能并使凸轮26处于被锁定状态。超越离合器24由凸轮26、钢套241、滑动滚子242、O型弹簧243和储能轴25组成。储能弹簧22的两端具有拉板，其中一端拉板221悬挂于挂簧轴上，另一端拉板222与储能拐臂28连接，一较佳实施例中，该悬挂于挂簧轴13上的一端拉板221集成有弹簧测力器，通过该弹簧测力器可实时读出储能弹簧当前的储能能量值。根据需要，挂簧轴13的两端都可挂上储能弹簧22，且可分别挂上单簧和双簧，使形成不同的多种力值组合；对应地，储能轴25的两端分别同轴转动连接有储能拐臂28。

分合闸单元包括分闸电磁铁31、合闸电磁铁32、合闸连动拐臂33、分闸连动拐臂34、凸轮保持拐臂35、挚子保持拐臂36和转动轴37。合闸电磁铁31位于凸轮保持拐臂35同侧，分闸电磁铁32位于挚子保持拐臂36同侧，合闸连动拐臂33连接凸轮保持拐臂35，分闸连动拐臂34连接挚子保持拐臂36，凸轮保持拐臂35和挚子保持拐臂36分别都转动连接转动轴37，该凸轮保持拐臂35和挚子保持拐臂36都为一绕转动轴37转动的V字形拐臂构件，合闸电磁铁31能通过该合闸连动拐臂33驱动凸轮保持拐臂35绕转动轴37转动并解锁凸轮26，分闸电磁铁32能通过该分闸连动拐臂34驱动挚子保持拐臂36绕转动轴37转动并解锁挚子27。本实施例中，该合闸连动拐臂33包括合闸拐臂331和合闸连板332，合闸拐臂331活动连接合闸连板332，合闸连板332活动连接凸轮保持拐臂35，该分闸连动拐臂34包括分闸拐臂341和分闸连板342，分闸拐臂341活动连接分闸连板342，分闸连板342活动连接挚子保持拐臂36。

输出单元包括输出轴41、若干输出拐臂42和至少两滚子43，输出拐臂42与输出轴41同轴连接，滚子43转动连接在相邻的输出拐臂42之间，凸轮26和拨叉29各对应其中一滚子43动作。输出轴41上还同轴转动连接有辅助开关拐臂44和和触板45，辅助开关拐臂44与断路器的辅助开关相连，触板45与断路器的油缓冲器相连。

状态指示及计数单元包括分合闸指示板51、储能指示板52和机械计数器53，输出拐臂42与分合闸指示板51相连，储能指示板52与弹压板23相连，机械计数器53与挚子27相连。优选地，还包括角位移检测装置54，该角位移检测装置54通过轴承和轴承套与输出轴41相连。

弹簧操作机构还包括机械联锁单元，机械联锁单元包括弯板61、联锁板62、导向板63和连动拐臂64，连动拐臂64转动连接在输出轴41上，弯板61上端能与凸轮保持拐臂35顶抵，弯板61下端与连动拐臂64上端顶抵，连动拐臂64下端能与导向板63上端顶抵，导向板63下端固接连锁板62，弯板61、导向板63都滑动连接在该机构支撑单元的其中一侧板。

本实用新型包括以下各功能的实现过程：

(1)储能过程：储能电机21提供机构的输入功，通过小齿轮232、齿轮轴233和大齿轮231传递到储能轴25上，使得储能弹簧22储能，同时储能轴25通过超越离合器24带动凸轮26转动，当凸轮26与凸轮保持拐臂35接触时，凸轮保持拐臂35接触将凸轮26锁定在预备合闸的位置，此时，超越离合器24完全脱开，即使电机继续转动储能轴也不动，此时，储能拐臂28已将弹压板23压下，使行程开关切换，让储能电机21断电，储能电机21停止转动，储能完成。

(2)合闸操作：合闸电磁铁31瞬时通电，撞击合闸拐臂331，合闸拐臂331下压合闸连板332，合闸连板332下压凸轮保持拐臂35的一端，凸轮保持拐臂35绕转动轴37旋转，凸轮保持拐臂35的另一端翘起，凸轮26解锁，凸轮26解锁后在储能弹簧22和储能轴25的驱动下击打输出单元上的其中一个滚子，使输出轴41转动，对外提供输出功。断路器的合闸状态靠输出单元上另一个滚子、拨叉29、挚子27和挚子保持拐臂36来实现。

(3)分闸操作：分闸电磁铁32瞬时通电，撞击分闸拐臂341，分闸拐臂341下压分闸连板342，分闸连板342下压挚子保持拐臂36的一端，挚子保持拐臂36绕转动轴37旋转，挚子保持拐臂36的另一端翘起，挚子27解锁，挚子7解锁后即可在外力对滚子43、拨叉29的驱动下绕转动轴37转动，完成分闸操作。

(4)机械联锁：本机构具有三个机械联锁的接口。其一是防止断路器在合闸状态时再次进行合闸操作的机械联锁接口；当断路器处于合闸位置时，连动拐臂64位于图5所示位置，使弯板61顶住凸轮保持拐臂35如图5所示，凸轮保持拐臂35锁定不能旋转，使机构不能合闸操作。当断路器处于分闸位置时，连动拐臂64转动，弯板61向下运动，凸轮保持拐臂35解锁，机构可以合闸。其二是防止合闸误动作的机械联锁的接口；当导向板63被抬起时，可以使弯板61向上运动，顶住凸轮保持拐臂35，使凸轮保持拐臂35锁定不能旋转，使机构不能合闸操作，只有当导向板63复位至图5所示位置时，机构才能进行合闸操作。其三是对于带底盘车的中置式断路器，当断路器处于合闸状态，断路器不能被摇进或摇出开关柜；当断路器处于合闸状态时，连动拐臂64处于如图5所示位置，联锁板62向下运动到如图5所示位置，联锁板62下端与底盘车相连，使底盘车不能摇进或摇出，只有当断路器处于分闸状态时，连动拐臂64转动，联锁板62向上运动，底盘车解锁，断路器才能被摇进或摇出。

(5)状态指示及计数：机构储能到位后，储能拐臂28将弹压板压下，弹压板23带动储能指示板52转动，指向断路器面板上“已储能”，储能弹簧22其中一端的弹簧拉板221集成的弹簧测力器可以测出整个过程中弹簧拉力的变化及最终力值，并可以从外置的相关仪器读出；当断路器合闸时，储能弹簧22释放能量，储能拐臂28不再压迫弹压板23，弹压板23被弹起，带动储能指示板52转动，指向断路器面板上“未储能”，同时输出拐臂42转动带动分合闸指示板51，指示断路器处于合闸状态，输出轴41转动带动角位检测装置54，可以测出断路器的合闸速度，并从外置的相关仪器读出；当断路器分闸时，输出拐臂42转动带动分合闸指示板51，指示断路器处于分闸状态，输出轴41转动带动角位移检测装置54，可以测出断路器的分闸速度，并从外置的相关仪器读出；同时输出拐臂42的转动通过滚子43作用在拨叉29上，拨叉29作用在挚子27上，使挚子27转动，挚子27带动机械计数器53动作计数。

本实用新型还可实现手动操作，储能电机连接一凸出的六方轴，通过储能手柄旋转该六方轴，该六方轴可以带动电机转动，即可完成对机构的手动储能。手动合分闸操作原理与电动操作相近，只是用手动按动合分闸电磁铁代替了合分闸电磁铁的瞬时通电。

以上所述，仅为本实用新型较佳实施例而已，故不能依此限定本实用新型实施的范围，即依本实用新型专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本实用新型涵盖的范围内。

Claims (11)

1.断路器用智能化弹簧操作机构，包括机构支撑单元、用于储能并为该弹簧操作机构提供动力储能单元、用于实现合闸传动和分闸传动的分合闸单元、用于输出分闸动力和合闸动力的输出单元和状态指示及计数单元，储能单元、分合闸单元和输出单元都装接在该机构支撑单元上；其特征在于：分合闸单元包括分、合闸电磁铁、合闸连动拐臂、分闸连动拐臂、凸轮保持拐臂、挚子保持拐臂、凸轮、挚子和转动轴，合闸连动拐臂连接凸轮保持拐臂，分闸连动拐臂连接挚子保持拐臂，凸轮保持拐臂和挚子保持拐臂分别都转动连接转动轴，合闸电磁铁能通过该合闸连动拐臂驱动凸轮保持拐臂绕转动轴转动并解锁凸轮，分闸电磁铁能通过该分闸连动拐臂驱动挚子保持拐臂绕转动轴转动并解锁挚子。

2.根据权利要求1所述的断路器用智能化弹簧操作机构，其特征在于：储能单元包括储能电机、储能弹簧、齿轮副、超越离合器和储能轴，储能轴上同轴转动连接凸轮、挚子和一储能拐臂，挚子连接一拨叉，储能拐臂连接储能弹簧且顶抵连接一弹压板，弹压板连接一用于切断储能电机工作电路的行程开关，储能电机通过该齿轮副传动连接储能轴并能驱动该储能轴转动，储能轴通过超越离合器带动凸轮、挚子和储能拐臂转动使储能弹簧储能且凸轮与合闸保持拐臂连接使凸轮被锁定。

3.根据权利要求2所述的断路器用智能化弹簧操作机构，其特征在于:输出单元包括输出轴、若干输出拐臂和至少两滚子，输出拐臂与输出轴同轴连接，滚子转动连接在相邻的输出拐臂之间，凸轮和拨叉各对应其中一滚子动作。

4.根据权利要求3所述的断路器用智能化弹簧操作机构，其特征在于：状态指示及计数单元包括分合闸指示板、储能指示板和机械计数器，输出拐臂与分合闸指示板相连，储能指示板与弹压板相连，机械计数器与挚子相连。

5.根据权利要求3所述的断路器用智能化弹簧操作机构，其特征在于：还包括机械联锁单元，机械联锁单元包括弯板、联锁板、导向板和连动拐臂，连动拐臂转动连接在输出轴上，弯板上端能与凸轮保持拐臂顶抵，弯板下端与连动拐臂上端顶抵，连动拐臂下端能与导向板上端顶抵，导向板下端固接连锁板。

6.根据权利要求1所述的断路器用智能化弹簧操作机构，其特征在于：所述凸轮保持拐臂和挚子保持拐臂都为一绕转动轴转动的V字形拐臂构件。

7.根据权利要求3所述的断路器用智能化弹簧操作机构，其特征在于:所述输出轴上还同轴转动连接有辅助开关拐臂和和触板，辅助开关拐臂与断路器的辅助开关相连，触板与断路器的油缓冲器相连。

8.根据权利要求2所述的断路器用智能化弹簧操作机构，其特征在于:所述超越离合器由凸轮、钢套、滑动滚子、O型弹簧和储能轴组成。

9.根据权利要求4所述的断路器用智能化弹簧操作机构，其特征在于:状态指示及计数单元还包括角位移检测装置，该角位移检测装置通过轴承和轴承套与输出轴相连。

10.根据权利要求2所述的断路器用智能化弹簧操作机构，其特征在于：所述储能弹簧的两端都具有拉板，其中一端拉板集成有弹簧测力器。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的断路器用智能化弹簧操作机构，其特征在于：所述机构支撑单元包括左侧板、右侧板和挂簧轴，左侧板和右侧板通过连接轴连接，储能单元、分合闸单元和输出单元分别都由该左侧板和右侧板装接支撑，储能弹簧装接在挂簧轴上。