CN218826694U - 用于开关设备的操动机构及开关设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及用于开关设备的操动机构及开关设备。该操动机构包括机架以及装配至机架的动力模块、储能模块和驱动模块。储能模块包括储能拨叉和弹簧，储能拨叉通过连接销与弹簧枢轴连接，并适于由动力模块驱动旋转，以带动弹簧旋转且被压缩储能。驱动模块包括驱动拨叉和输出轴，驱动拨叉不可相对旋转地套设于输出轴上，并适于由连接销驱动旋转，以带动输出轴旋转实现该开关设备的分合闸动作。该操动机构配置成在该开关设备的分合闸动作至少其中之一的过程中，仅在弹簧旋转直至通过该弹簧的死点位置之后使该弹簧释放能量并通过连接销驱动该驱动拨叉旋转。该操动机动的结构简单可靠，操作省力，可以实现该开关设备的动触头的预期运动方式。

Description

用于开关设备的操动机构及开关设备

技术领域

本实用新型涉及输变电设备领域。更具体地，本实用新型尤其涉及一种用于开关设备的操动机构，以及涉及包括这种操动机构的开关设备，尤其是气体绝缘封闭开关设备的接地开关、隔离开关、隔离接地开关、快速接地开关等。

背景技术

电动弹簧操动机构是开关设备的重要零部件之一，其作用是将动力模块输入的能量存储在弹簧中，以在开关的分合闸过程中释放，驱动动触头快速进行分合闸动作。现有的电动弹簧操动机构，要么由于结构的原因，在分合闸过程中，在弹簧过死点而释放之前，由电机对弹簧进行压缩储能，同时带动输出轴驱动动触头慢速运动，不能真正实现快速的分合闸动作；要么整个操动机构结构复杂，零件成本高，可靠性低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简单，操作省力、可靠的电动弹簧操动机构，可以实现该开关设备的动触头的预期运动方式，例如“快合快分”、“快合慢分”、“快分慢合”等动作。

为此，本实用新型的第一方面提供了一种用于开关设备的操动机构，所述操动机构包括机架以及装配至所述机架的动力模块、储能模块和驱动模块，其中，所述储能模块包括储能拨叉和弹簧，所述储能拨叉通过连接销与所述弹簧枢轴连接，并适于由所述动力模块驱动旋转，以带动所述弹簧旋转且被压缩储能，并且其中，所述驱动模块包括驱动拨叉和输出轴，所述驱动拨叉不可相对旋转地套设于所述输出轴上，并适于由所述连接销驱动旋转，以带动所述输出轴旋转实现所述开关设备的分合闸动作，并且其中，所述操动机构配置成在所述开关设备的分合闸动作至少其中之一的过程中，仅在所述弹簧旋转直至通过所述弹簧的死点位置之后使所述弹簧释放能量并通过所述连接销驱动所述驱动拨叉旋转。

根据本实用新型的可选实施方式，所述操动机构配置成在所述开关设备的分合闸动作中的每个的过程中，均仅在所述弹簧旋转直至通过所述弹簧的死点位置之后使所述弹簧释放能量并通过所述连接销驱动所述驱动拨叉旋转。

根据本实用新型的可选实施方式，所述储能拨叉构造为呈Y字形，并且/或者所述驱动拨叉构造为呈V字形。

根据本实用新型的可选实施方式，所述驱动拨叉通过花键套设于所述输出轴上。

根据本实用新型的可选实施方式，所述储能拨叉通过轴承可相对旋转地套设于所述输出轴上。

根据本实用新型的可选实施方式，所述储能模块包括布置于驱动拨叉两侧的两个储能拨叉。

根据本实用新型的可选实施方式，所述动力模块包括：电机；丝杆，所述丝杆与所述电机连接以适于由所述电机驱动旋转；以及螺母，所述螺母套设于所述丝杆上并适于在所述丝杆旋转时沿所述丝杆直线运动，并且所述螺母设置有适于推动所述储能拨叉的突起部。

根据本实用新型的可选实施方式，所述操动机构还包括缓冲模块，所述缓冲模块包括：缓冲器，所述缓冲器装配至所述机架；以及缓冲臂，所述缓冲臂与所述输出轴的一端固定连接，以在所述开关设备的分合闸动作的末段与所述缓冲器接触。

本实用新型的第二方面提供了一种开关设备，所述开关设备包括动触头和配置成驱动所述动触头实现分合闸动作的根据本实用新型的第一方面的用于开关设备的操动机构。

根据本实用新型的可选实施方式，所述开关设备在气体绝缘封闭开关设备的接地开关、隔离开关、隔离接地开关、快速接地开关中选择。

相较于现有技术，根据本实用新型的用于开关设备的操动机构具有多个有益效果，尤其是：通过设置彼此独立的储能拨叉和驱动拨叉，能够使得储能动作与分合闸动作中的至少一个不会互相影响，在弹簧通过死点位置之前，开关设备的动触头没有靠动力模块驱动的慢速动作阶段，使该操动机构具有更好的加速特性；此外，该操动机构的零件形状和整体结构简单可靠，成本较低，有利于模块化设计，能够在各种类型的开关设备中得到广泛应用。

附图说明

本实用新型的其它特征以及优点将通过以下结合附图详细描述的优选实施方式被更好地理解，在附图中，相同的附图标记表示相同或相似的部件。

图1是本实用新型的操动机构的一种实施方式的局部构造示意图；

图2是图1中的操动机构的另一视角的局部构造示意图；

图3是图1中的操动机构的又一视角的局部构造示意图；

图4A至图4E是本实用新型的操动机构的一种实施方式的动作过程示意图。

可以理解到，附图不仅用于对本实用新型的解释和说明，必要时还有助于对本实用新型的限定。

具体实施方式

下面详细讨论实施例的实施和使用。然而，应当理解，所讨论的具体实施例仅示范性地说明实施和使用本实用新型的特定方式，而非限制本实用新型的保护范围。

在本文中，在描述时各个部件的结构位置时，例如“顶”、“底”、“上”、“下”、“顺时针”、“逆时针”等指示方向的表述不是绝对的，而是相对的。当各个部件如图中所示布置时，这些指示方向的表述是恰当的，但当图中各个部件的位置改变时，这些指示方向的表述也应相应改变。

此外，在本文中，除非另有明确的规定和限定，“装配”、“连接”等术语应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或连成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以间接连接，又或是通过某种作用相关联。对于本领域技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本文中的具体含义。

可以理解到，根据本实用新型的电动弹簧操动机构所适用的开关设备包括但不限于气体绝缘封闭开关设备(GIS-Gas Insulated Switchgear)的接地开关、隔离开关、隔离接地开关、快速接地开关等。

下面借助于图1至图3来描述根据本实用新型的操动机构的一种优选实施方式的具体构造。如图1至图3所示，该操动机构主要包括机架8以及装配至该机架8的动力模块、储能模块、驱动模块和缓冲模块。

所述动力模块主要包括电机1和与该电机1连接的丝杆螺母传动装置。更具体地，用于提供动力的电机1固定地装配至机架8，并通过固定地套设于该电机1的输出轴上的第一传动齿轮101以及与该第一传动齿轮101啮合的第二传动齿轮6向丝杆螺母传动装置传递动力。丝杆螺母传动装置包括丝杆701、螺母702、突起部703、限位杆704和微动开关705等零部件。丝杆701的两端例如通过轴承可相对旋转地装配至机架8，第二传动齿轮6不可相对旋转地套设于丝杆701上以能够在电机1的驱动下带动该丝杆701旋转。可以理解到，丝杆701的类型包括但不限于滚珠丝杆和梯形丝杆。螺母702套设于丝杆701上并能够在该丝杆701旋转时沿该丝杆701直线运动，并且该螺母702的顶面和底面设置有用于推动储能拨叉13(具体见下文描述)的突起部703，例如与该螺母702一体成型的突销。限位杆704平行于丝杆701装配至机架8，以用于在螺母702沿丝杆701运动时对该螺母702进行限位，避免该螺母702产生旋转。微动开关705邻近于丝杆701的两个端部装配至限位杆704，以用于在螺母702运动至与该微动开关705接触时向电机1发送例如停止运行的控制信号。

所述储能模块包括两个储能拨叉13以及装配至弹簧座的储能弹簧4。更具体地，每个储能拨叉13例如通过第一轴承/轴套5可相对旋转地套设于输出轴11(具体见下文描述)上，并构造为呈大致Y字形。也就是说，储能拨叉13包括彼此呈大致V字形角度对称布置并能够由螺母702的突起部703推动旋转的第一推动臂131和第二推动臂132，并且该储能拨叉13的反向于这两个推动臂的端部设置有供连接销2穿过的开孔。弹簧座包括装配至机架8的第一弹簧座301以及与第一弹簧座301相对并且能够朝向或远离第一弹簧座301运动的第二弹簧座302，弹簧4环绕地设置于第一弹簧座301与第二弹簧座302之间的导向杆304上以能够在第一弹簧座301与第二弹簧座302之间被压缩储能。第二弹簧座302设置有反向于第一弹簧座301一体突伸出的两个连接板303，每个连接板303设置有供连接销2穿过的开孔，以通过连接销2使两个储能拨叉13与弹簧4枢轴连接。在所示的实施方式中，两个连接板303布置于两个储能拨叉13之间，并且连接销2上还套设有布置于两个连接板303之间的轴套14，即连接销2由下至上依次穿过下部的储能拨叉13、下部的连接板303、轴套14、上部的连接板303和上部的储能拨叉13。因此，当储能拨叉13在动力模块的驱动下由螺母702推动旋转时，能够通过连接销2带动弹簧座及弹簧4旋转并使得该弹簧4被压缩储能。

所述驱动模块包括驱动拨叉12和输出轴11。更具体地，输出轴11的两端例如通过第二轴承15可相对旋转地装配至机架8，并且该输出轴11与开关设备的动触头连接，以能够通过旋转带动该动触头运动以实现该开关设备的分合闸动作。驱动拨叉12例如通过花键111(例如形成于输出轴11上的外花键和形成于驱动拨叉12上的内花键)不可相对旋转地套设于输出轴11上以带动该输出轴11旋转，并构造为呈大致V字形。也就是说，驱动拨叉12包括彼此呈大致V字形角度对称布置并能够由连接销2(具体为连接销2上的轴套14)推动旋转的第三推动臂121和第四推动臂122。在所示的实施方式中，套设于输出轴11上的两个储能拨叉13分置于驱动拨叉12的两侧，即输出轴11由下至上依次穿过下部的储能拨叉13、驱动拨叉12和上部的储能拨叉13。

所述缓冲模块包括装配至机架8的两个缓冲器9以及与输出轴11的一端固定连接的缓冲臂10，以用于在所述开关设备的分合闸动作的末段行程使缓冲臂10与对应的缓冲器9接触，以便降低动触头在该末段行程的运动速度并实现限位。

根据本实用新型，通过匹配储能拨叉13的两个推动臂的夹角、驱动拨叉12的两个推动臂的夹角、以及丝杆螺母传动装置和输出轴11等零部件的位置等参数，使得在该开关设备的分合闸动作至少其中之一的过程中，仅在弹簧4旋转直至通过该弹簧4的死点位置之后使该弹簧4释放能量并通过所述连接销2驱动所述驱动拨叉12旋转，以实现该开关设备的“快合快分”、“快合慢分”、“快分慢合”等动作。

下面借助于图4A至图4E来描述根据本实用新型的能够实现开关设备“快合慢分”动作的一种操动机构的动作过程。

该操动机构的初始位置为“分闸”位置(图4A)，此时螺母702位于丝杆701的一端。在“合闸”动作开始后，电机1通过第二传动齿轮6驱动丝杆701旋转，使得螺母702开始沿丝杆701直线运动，直至螺母702上的突起部703接触储能拨叉13的第一推动臂131(图4B)。此后，螺母702沿丝杆701继续直线运动，并通过突起部703推动第一推动臂131使得储能拨叉13开始逆时针旋转。由于储能拨叉13通过连接销2与弹簧4枢轴连接，储能拨叉13的旋转能够带动弹簧4顺时针旋转且被压缩储能，直至弹簧4到达其死点位置(图4C)并完成储能。此处的“死点”位置理解为弹簧4的中心轴线与储能拨叉13的中心轴线(即第一推动臂131与第二推动臂132之间的夹角的中心线，也是该储能拨叉13的对称轴线)重合(参考图4C中的虚线)的位置，此时如果弹簧4未受到垂直于其中心轴线的力(例如螺母702的突起部703不继续推动储能拨叉13)，则弹簧4能够保持静止。尤其如图4A至图4C所示，在弹簧4的储能过程中，连接销2从与驱动拨叉12的第三推动臂121接触的位置运动至与驱动拨叉12的第四推动臂122接触的位置，而该驱动拨叉12在弹簧4的储能过程中保持静止，因此输出轴11及开关设备的动触头在弹簧4的储能过程中保持静止。此后，螺母702沿丝杆701继续直线运动，使得弹簧4在通过其死点位置后快速释放能量，并使得连接销2通过轴套14推动驱动拨叉12开始快速逆时针旋转直至“合闸”位置(图4D)，驱动拨叉12的旋转能够带动输出轴11快速旋转，从而带动开关设备的动触头完成快速的“合闸”动作。在该动作的后段行程中，与输出轴11连接的缓冲臂10和对应的缓冲器9接触以能够降低动触头的运动速度。在该“合闸”动作中，在弹簧4通过死点位置前，开关设备的动触头没有靠电机1驱动的慢速动作阶段，因此该操动机构具有更好的加速特性。

在与上述“合闸”动作反向的“分闸”动作过程中，电机1通过第二传动齿轮6驱动丝杆701反向旋转，使得螺母702开始沿丝杆701反向直线运动，并通过突起部703推动储能拨叉13的第二推动臂132使得储能拨叉13开始顺时针旋转，储能拨叉13的旋转能够带动弹簧4逆时针旋转且被压缩储能。由于驱动拨叉12的第三推动臂121与第四推动臂122之间的角度设置，当连接销2从与驱动拨叉12的第四推动臂122接触的位置(图4D)运动至与驱动拨叉12的第三推动臂121接触的位置(图4E)时，弹簧4并未到达其死点位置。此后，螺母702沿丝杆701继续直线运动并推动储能拨叉13继续顺时针旋转以带动弹簧4继续被压缩储能，同时，连接销2通过轴套14推动驱动拨叉12开始慢速顺时针旋转，驱动拨叉12的旋转能够带动输出轴11慢速旋转，从而带动开关设备的动触头开始慢速的“分闸”动作，直至弹簧4通过其死点位置之后再快速释放能量，以带动动触头完成整个“分闸”动作。类似地，在该动作的后段行程中，与输出轴11连接的缓冲臂10和对应的缓冲器9接触以能够降低动触头的运动速度。因此，该操动机构事实上实现了开关设备的“快合慢分”动作。

可以理解到，通过具有类似构造的操动机构同样可以实现开关设备的“快分慢合”动作。还可以理解到，由于该操动机构的模块化设计，可以通过仅改变部分零部件的尺寸和位置，例如增大驱动拨叉12的第三推动臂121与第四推动臂122之间的夹角，并且/或者改变丝杆701和螺母702、储能拨叉13、连接销2、弹簧4、驱动拨叉12、输出轴11等零部件中的至少一部分之间的相对位置，能够使得在该开关设备的“分闸”动作和“合闸”动作中的每个的过程中，均仅在弹簧4旋转直至通过该弹簧4的死点位置之后使该弹簧4快速释放能量并通过连接销2驱动所述驱动拨叉12旋转，从而实现该开关设备的“快合快分”动作。

以上已揭示本实用新型的技术内容及技术特点，然而可以理解，在本实用新型的创作思想下，本领域的技术人员可以对上述公开的构思作各种变化和改进，但都属于本实用新型的保护范围。

上述实施方式的描述是例示性的而不是限制性的，本实用新型的保护范围由权利要求所确定。

Claims (10)

1.一种用于开关设备的操动机构，其特征在于，所述操动机构包括机架(8)以及装配至所述机架(8)的动力模块、储能模块和驱动模块，

其中，所述储能模块包括储能拨叉(13)和弹簧(4)，所述储能拨叉(13)通过连接销(2)与所述弹簧(4)枢轴连接，并适于由所述动力模块驱动旋转，以带动所述弹簧(4)旋转且被压缩储能，

其中，所述驱动模块包括驱动拨叉(12)和输出轴(11)，所述驱动拨叉(12)不可相对旋转地套设于所述输出轴(11)上，并适于由所述连接销(2)驱动旋转，以带动所述输出轴(11)旋转实现所述开关设备的分合闸动作，

其中，所述操动机构配置成在所述开关设备的分合闸动作至少其中之一的过程中，仅在所述弹簧(4)旋转直至通过所述弹簧(4)的死点位置之后使所述弹簧(4)释放能量并通过所述连接销(2)驱动所述驱动拨叉(12)旋转。

2.根据权利要求1所述的用于开关设备的操动机构，其特征在于，所述操动机构配置成在所述开关设备的分合闸动作中的每个的过程中，均仅在所述弹簧(4)旋转直至通过所述弹簧(4)的死点位置之后使所述弹簧(4)释放能量并通过所述连接销(2)驱动所述驱动拨叉(12)旋转。

3.根据权利要求1或2所述的用于开关设备的操动机构，其特征在于，所述储能拨叉(13)构造为呈Y字形，并且/或者所述驱动拨叉(12)构造为呈V字形。

4.根据权利要求1或2所述的用于开关设备的操动机构，其特征在于，所述驱动拨叉(12)通过花键(111)套设于所述输出轴(11)上。

5.根据权利要求1或2所述的用于开关设备的操动机构，其特征在于，所述储能拨叉(13)通过轴承可相对旋转地套设于所述输出轴(11)上。

6.根据权利要求5所述的用于开关设备的操动机构，其特征在于，所述储能模块包括布置于驱动拨叉(12)两侧的两个储能拨叉(13)。

7.根据权利要求1或2所述的用于开关设备的操动机构，其特征在于，所述动力模块包括：

电机(1)；

丝杆(701)，所述丝杆(701)与所述电机(1)连接以适于由所述电机(1)驱动旋转；以及

螺母(702)，所述螺母(702)套设于所述丝杆(701)上并适于在所述丝杆(701)旋转时沿所述丝杆(701)直线运动，并且所述螺母(702)设置有适于推动所述储能拨叉(13)的突起部(703)。

8.根据权利要求1或2所述的用于开关设备的操动机构，其特征在于，所述操动机构还包括缓冲模块，所述缓冲模块包括：

缓冲器(9)，所述缓冲器(9)装配至所述机架(8)；以及

缓冲臂(10)，所述缓冲臂(10)与所述输出轴(11)的一端固定连接，以在所述开关设备的分合闸动作的末段与所述缓冲器(9)接触。

9.一种开关设备，其特征在于，所述开关设备包括动触头和配置成驱动所述动触头实现分合闸动作的根据权利要求1至8中任一项所述的用于开关设备的操动机构。

10.根据权利要求9所述的开关设备，其特征在于，所述开关设备在气体绝缘封闭开关设备的接地开关、隔离开关、隔离接地开关、快速接地开关中选择。

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