一种真空断路器的弹簧操动机构及真空断路器

摘要

本发明公开一种真空断路器的弹簧操动机构及真空断路器，该弹簧操动机构包括前夹板和后夹板，前夹板和后夹板之间设有储能电机、行程开关以及可转动的手动轴、齿轮轴、储能轴、合闸掣子轴和合闸半轴，手动轴固定有传动板，齿轮轴上固定有第一齿轮、棘轮和储能扇板，储能扇板设有扭簧挡销，靠近扭簧挡销的销子设有扭簧和送进棘爪，储能轴设有可相对于储能轴转动的第二齿轮以及固定于储能轴的传动轮、合闸凸轮和储能拐臂。在手动储能时通过送进棘爪、和棘轮转动齿轮轴和储能轴拉伸合闸弹簧实现储能，并且通过传动板、储能扇板的结构以及扭簧实现自动限位和自动复位；在电动储能时通过储能电机直接转动齿轮轴和储能轴拉伸合闸弹簧实现储能。

说明书

技术领域

本发明属于电力传输的技术领域，具体地说，涉及一种真空断路器的弹簧操动机构及真空断路器。

背景技术

真空断路器是电力系统中重要的开关设备，担负着控制和保护电路的双重任务，其性能好坏是决定电力系统能否安全供电的重要因素之一。真空断路器由于采用了真空灭弧技术，并具有不污染环境、操动机构功率小、使用寿命长和安全可靠以及维护方便等优点，因而获得了迅速的发展。

目前，ZW20系列柱上真空断路器的弹簧操动机构的电动储能系统均使用电机与主轴链轮进行传动，手动储能采用单向轴承或上下盘形棘轮并通过齿轮进行传动，因此存在以下不足：由于电动储能系统采用电机与主轴链轮的传动形式，导致机构内部空间浪费大，不利于合理布置，零部件数量多，传动效率低，且容易出现链条脱落或断裂的情况；手动储能采用单向轴承或上下盘形棘轮传动再配合齿轮的传动形式，极易出现轴承打滑或盘形棘轮齿断裂等情况，且盘形棘轮加工复杂，成品率低，此外，该传动形式还需要采用额外的限位及导向装置，导致机构整体尺寸偏大，装配工作量增加。

发明内容

针对现有技术中上述的不足，本发明提供一种真空断路器的弹簧操动机构及真空断路器，解决其储能系统结构复杂、传动效率低下的问题。

为了达到上述目的，本发明采用的解决方案是：

本发明提供一种真空断路器的弹簧操动机构，包括前夹板和后夹板，前夹板和后夹板之间设有可转动的手动轴、齿轮轴、储能轴、合闸掣子轴、合闸半轴，手动轴固定有传动板，齿轮轴上固定有第一齿轮、棘轮和储能扇板，传动板通过连板与储能扇板连接，连板的两端分别通过销子与传动板及储能扇板铰接使储能扇板可以与传动板相对转动，储能扇板设有扭簧挡销，靠近扭簧挡销的销子设有扭簧和送进棘爪，扭簧挡销用于与扭簧抵靠，送进棘爪用于与棘轮配合，第一齿轮配合设有使第一齿轮单向转动的止退棘爪，储能轴设有可相对于储能轴转动的第二齿轮以及固定于储能轴的传动轮、合闸凸轮和储能拐臂，第二齿轮与第一齿轮啮合，传动轮的外表设有沿轴向方向逐渐变深的轮缺口，第二齿轮设有可转动的连动块，连动块用于与轮缺口的端面抵靠从而使第二齿轮带动传动轮转动，前夹板和后夹板之间还设有支撑杆，支撑杆水平设置有掣子，掣子用于与连动块抵靠使连动块转动从而使连动块与轮缺口的端面脱离，储能拐臂与合闸弹簧的一端连接，储能拐臂用于随储能轴转动从而拉伸合闸弹簧，合闸掣子轴固定有合闸掣子，合闸半轴设有第一缺口，合闸半轴在一部分角度使合闸掣子从第一缺口内转动通过，合闸半轴在另一部分角度对合闸掣子止动，传动轮还设有用于推动合闸掣子的定位套，真空断路器的弹簧操动机构还设有储能电机和行程开关，储能电机用于驱动齿轮轴转动，储能拐臂转动接触行程开关时行程开关切断储能电机电源。

进一步地，储能拐臂固定有拉簧板，拉簧板与合闸弹簧的一端连接。

进一步地，还包括可转动的储能指示轴，储能指示轴设有指示板，指示板用于与拉簧板抵靠使拉簧板带动储能指示轴和指示板转动。

进一步地，合闸半轴及合闸掣子轴均设有水平合闸限位销，真空断路器的弹簧操动机构还设有竖直合闸限位销，竖直合闸限位销用于与水平合闸限位销相抵靠。

进一步地，连动块包括沉头销和沉头销底部的滑块，第二齿轮设有通孔，沉头销可转动地设置在通孔内，滑块的一端用于与轮缺口的端面抵靠从而使第二齿轮带动传动轮转动，掣子用于与滑块的另一端抵靠使沉头销转动从而使滑块的一端与轮缺口的端面脱离。

本发明还提供一种真空断路器，包括如上所述的真空断路器的弹簧操动机构。

进一步地，真空断路器还包括辅助开关、分闸线圈、合闸线圈及可转动的分闸掣子轴、分闸半轴和拐臂轴，分闸掣子轴固定有分闸掣子，分闸半轴设有第二缺口，分闸半轴在一部分角度使分闸掣子从第二缺口内转动通过，分闸半轴在另一部分角度对分闸掣子止动，拐臂轴设有滚轮，滚轮用于经合闸凸轮撞击带动拐臂轴转动，拐臂轴通过连杆机构与辅助开关的主轴连接，通过拐臂轴通的转动带动辅助开关的主轴转动实现辅助开关的状态切换，合闸半轴固定有合闸推板，分闸半轴固定有分闸推板，合闸线圈用于推动合闸推板使合闸半轴转动从而使合闸掣子从第一缺口内转动通过，分闸线圈用于推动分闸推板使分闸半轴转动从而使分闸掣子从第二缺口内转动通过。

进一步地，分闸半轴和分闸掣子轴均设有水平分闸限位销，真空断路器还设有竖直分闸限位销，竖直分闸限位销用于与水平分闸限位销相抵靠。

进一步地，真空断路器还包括可转动的手动分合轴，手动分合轴的两端分别固定有合闸杆和分闸杆，合闸杆和分闸杆在手动分合轴向不同方向转动时分别推动合闸推板或分闸推板。

进一步地，真空断路器还包括过流线圈，过流线圈用于推动分闸推板使分闸半轴转动从而使分闸掣子从第二缺口内转动通过。

本发明的有益效果是，该真空断路器的弹簧操动机构和真空断路器，在手动储能时通过送进棘爪、和棘轮转动齿轮轴和储能轴拉伸合闸弹簧实现储能，并且通过传动板、储能扇板的结构以及扭簧实现自动限位和自动复位；在电动储能时通过储能电机直接转动齿轮轴和储能轴拉伸合闸弹簧实现储能，高度地精简了弹簧操动机构的储能系统，减少了零部件的数量和整体机构的占用空间，减少装配工作量和成本，提高了传动效率。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的真空断路器的弹簧操动机构的结构示意图。

图2为图1中虚线框E的局部放大图。

图3为本发明第一实施例中手柄下拉时的状态示意图。

图4为本发明第一实施例中手柄复位时的状态示意图。

图5为本发明第二实施例提供的真空断路器的结构示意图。

图6为本发明第二实施例提供的真空断路器的俯视图。

图7为本发明第二实施例提供的真空断路器的仰视图。

附图中：100-前夹板，200-后夹板，10-手动轴，11-传动板，12-手柄，5-连板，6-销子，7-送进棘爪，8-扭簧，9-止退棘爪，20-齿轮轴，21-储能扇板，21a-扭簧挡销，22-棘轮，23-第一齿轮，30-储能轴，31-合闸凸轮，32-传动轮，321-轮缺口，322-定位套，33-第二齿轮，34-连动块，341-沉头销，342-滑块，35-储能拐臂，36-拉簧板，40-支撑杆，41-掣子，50-合闸掣子轴，51-合闸掣子，60-合闸半轴，61-第一缺口，62-合闸推板，70-分闸掣子轴，71-分闸掣子，80-分闸半轴，81-第二缺口，82-分闸推板，90-拐臂轴，92-滚轮，110-行程开关，120-储能指示轴，121-指示板，130-合闸线圈，140-手动分合轴，141-合闸杆，142-分闸杆，210-储能电机，220-分闸线圈，230-辅助开关，231-储能轴，240-连杆机构，241-拐臂，242-铺开连板,243-摇臂,244-铺开拐臂，250-过流线圈，300-合闸弹簧，310-弹簧轴。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下结合附图对本发明作进一步描述：

[第一实施例]

如图1-图4所示，本发明提供一种真空断路器的弹簧操动机构，包括前夹板100和后夹板200，前夹板100和后夹板200之间设有可转动的手动轴10、齿轮轴20、储能轴30、合闸掣子轴50、合闸半轴60，手动轴10固定有传动板11，齿轮轴20上固定有第一齿轮23、棘轮22和储能扇板21，传动板11通过连板5与储能扇板21连接，连板5的两端分别通过销子6与传动板11及储能扇板21铰接使储能扇板21可以与传动板11相对转动，储能扇板21设有扭簧挡销21a，靠近扭簧挡销21a的销子6设有扭簧8和送进棘爪7，扭簧挡销21a用于与扭簧8抵靠，送进棘爪7用于与棘轮22配合，第一齿轮23配合设有使第一齿轮23单向转动的止退棘爪9，储能轴30设有可相对于储能轴30转动的第二齿轮33以及固定于储能轴30的传动轮32、合闸凸轮31和储能拐臂35，第二齿轮33与第一齿轮23啮合，传动轮32的外表设有沿轴向方向逐渐变深的轮缺口321，第二齿轮33设有可转动的连动块34，连动块34用于与轮缺口321的端面抵靠从而使第二齿轮33带动传动轮32转动，前夹板100和后夹板200之间还设有支撑杆40，支撑杆40水平设置有掣子41，掣子41用于与连动块34抵靠使连动块34转动从而使连动块34与轮缺口321的端面脱离，储能拐臂35与合闸弹簧300的一端连接，储能拐臂35用于随储能轴30转动从而拉伸合闸弹簧300，合闸掣子轴50固定有合闸掣子51，合闸半轴60设有第一缺口61，合闸半轴60在一部分角度使合闸掣子51从第一缺口61内转动通过，合闸半轴60在另一部分角度对合闸掣子51止动，传动轮32还设有用于推动合闸掣子51的定位套322，真空断路器的弹簧操动机构还设有储能电机210和行程开关110，储能电机210用于驱动齿轮轴20转动，储能拐臂35转动接触行程开关110时行程开关110切断储能电机210电源。在本实施例中，第一齿轮23小于第二齿轮33，止退棘爪9通过另外的扭簧固定。

具体地，储能拐臂35固定有拉簧板36，拉簧板36与合闸弹簧300的一端连接，合闸弹簧300的另一端固定在弹簧轴310上。

进一步地，真空断路器的弹簧操动机构还包括可转动的储能指示轴120，储能指示轴120设有指示板121，指示板121用于与拉簧板36抵靠使拉簧板36带动储能指示轴120和指示板121转动,通过储能指示轴120和指示板121的转动可以显示弹簧操动机构的储能状态。

进一步地，合闸半轴60及合闸掣子轴50均设有水平合闸限位销，弹簧操动机构还设有竖直合闸限位销，竖直合闸限位销用于与水平合闸限位销相抵靠，保证合闸半轴60及合闸掣子轴50在一定范围内转动。

在本实施例中，连动块34包括沉头销341和沉头销341底部的滑块342，第二齿轮33设有通孔，沉头销341可转动地设置在通孔内，滑块342的一端用于与轮缺口321的端面抵靠从而使第二齿轮33带动传动轮32转动，掣子41用于与滑块342的另一端抵靠使沉头销341转动从而使滑块342的一端与轮缺口321的端面脱离。但本发明不限于此，在其它实施例中，也可以沉头销341与第二齿轮33固定，沉头销341与滑块342可以相对转动。

本发明提供的真空断路器的弹簧操动机构的储能过程如下：

电动储能操作：当弹簧操动机构处于分闸未储能状态时，发出储能指定后，储能电机210得电并带动齿轮轴20顺时针转动，第一齿轮23带动与之啮合的第二齿轮33逆时针转动，进而使储能轴30及位于其上的合闸凸轮31、传动轮32及储能拐臂35逆时针转动，从而拉伸合闸弹簧300；当储能拐臂35刚过死点的一瞬间，第二齿轮33与传动轮32脱离，传动轮32上的定位套322在弹簧力的作用下，将合闸掣子51推向合闸半轴60的第一缺口61处并止动，合闸弹簧300保持拉伸，与此同时，储能拐臂35触碰到行程开关110，切断储能电机210电源，从而完成电动储能操作，储能指示轴120在储能拐臂35的带动指示板121显示储能状态。

手动储能操作：如图3所示，当弹簧操动机构处于分闸未储能状态时，向下拉动手动轴10的手柄12使手动轴10逆时针运动，通过连板5带动储能扇板21顺时针运动，送进棘爪7推动棘轮22和第一齿轮23逆时针转动，止退棘爪9防止第一齿轮23反转。当传动板11与储能扇板21相抵靠(如图中位置A所示)时，手柄12位置被限制，无法继续下拉；此时松手，如图4所示，手柄12和手动轴10在扭簧8作用下复位，当传动板11与储能扇板21相抵靠(如图中位置B所示)时，手柄12位置被限制。继续重复上述步骤，第一齿轮23不断带动与之啮合的第二齿轮33逆时针转动，进而使储能轴30及位于其上的合闸凸轮31、传动轮32及储能拐臂35逆时针转动，从而拉伸合闸弹簧300；当储能拐臂35刚过死点的一瞬间，第二齿轮33与传动轮32脱离，传动轮32上的定位套322在弹簧力的作用下，将合闸掣子51推向合闸半轴60的第一缺口61处并止动，合闸弹簧300保持拉伸，从而完成手动储能操作，储能指示轴120在储能拐臂35的带动指示板121显示储能状态。

本发明提供的真空断路器的弹簧操动机构，在手动储能时通过送进棘爪、和棘轮转动齿轮轴和储能轴拉伸合闸弹簧实现储能，并且通过传动板、储能扇板的结构以及扭簧实现自动限位和自动复位；在电动储能时通过储能电机直接转动齿轮轴和储能轴拉伸合闸弹簧实现储能，高度地精简了弹簧操动机构的储能系统，减少了零部件的数量和整体机构的占用空间，减少装配工作量和成本，提高了传动效率。

[第二实施例]

如图5-图7所示，本发明第二实施例提供一种真空断路器，包括本发明第一实施例提供的真空断路器的弹簧操动机构，还包括辅助开关230、分闸线圈220、合闸线圈130及可转动的分闸掣子轴70、分闸半轴80和拐臂轴90，分闸掣子轴70固定有分闸掣子41，分闸半轴80设有第二缺口81，分闸半轴80在一部分角度使分闸掣子41从第二缺口81内转动通过，分闸半轴80在另一部分角度对分闸掣子41止动，拐臂轴90设有滚轮92，滚轮92用于经合闸凸轮31撞击带动拐臂轴90转动，拐臂轴90通过连杆机构240与辅助开关230的储能轴231连接，通过拐臂轴90通的转动带动辅助开关230的储能轴231转动实现辅助开关230的状态切换，合闸半轴60固定有合闸推板62，分闸半轴80固定有分闸推板82，合闸线圈130用于推动合闸推板62使合闸半轴60转动从而使合闸掣子51从第一缺口61内转动通过，分闸线圈220用于推动分闸推板82使分闸半轴80转动从而使分闸掣子41从第二缺口81内转动通过。

如图7所示，在本实施例中，连杆机构240包括拐臂241、辅开连板242、摇臂243和辅开拐臂244，拐臂241与拐臂轴90连接，辅开拐臂244与辅助开关230的储能轴231连接，使拐臂轴90的转动可以带动储能轴231转动。

进一步地，分闸半轴80和分闸掣子轴70均设有水平分闸限位销，真空断路器还设有竖直分闸限位销，竖直分闸限位销用于与水平分闸限位销相抵靠，保证分闸半轴80和分闸掣子轴70在一定范围内转动。

进一步地，真空断路器还包括可转动的手动分合轴140，手动分合轴140的两端分别固定有合闸杆141和分闸杆142，合闸杆141和分闸杆142在手动分合轴140向不同方向转动时分别推动合闸推板62或分闸推板82。

进一步地，真空断路器还包括过流线圈250，过流线圈250用于推动分闸推板82使分闸半轴80转动从而使分闸掣子41从第二缺口81内转动通过。

本发明提供的真空断路器的合闸过程及分闸过程如下：

电动合闸操作：当弹簧操动机构处于分闸已储能状态时，合闸指令发出后，合闸线圈130得电，合闸线圈130的顶杆撞向合闸推板62，带动合闸半轴60逆时针转动，合闸掣子51从第一缺口61脱扣，合闸弹簧300迅速释放，带动合闸凸轮31撞向拐臂轴90的滚轮92，拐臂轴90顺时针转动，与此同时，拐臂轴90带动拐臂241顺时针转动，通过辅开连板242使摇臂243顺时针转动，辅开拐臂244在摇臂243的作用下将辅助开关230的状态切换，从而断开合闸线圈130电源，完成电动合闸操作。

手动合闸操作：当弹簧操动机构处于分闸已储能状态时，顺时针转动手动分合轴140，合闸杆141带动合闸推板62和合闸半轴60逆时针转动，合闸掣子51从第一缺口61脱扣，合闸弹簧300迅速释放，带动合闸凸轮31撞向拐臂轴90的滚轮92，拐臂轴90顺时针转动，与此同时，拐臂轴90带动拐臂241顺时针转动，通过辅开连板242使摇臂243顺时针转动，辅开拐臂244在摇臂243的作用下将辅助开关230的状态切换，完成手动合闸操作。

电动分闸操作：当弹簧操动机构处于合闸状态时，分闸指令发出后，分闸线圈220得电，分闸线圈220的顶杆撞向分闸推板82，带动分闸半轴80逆时针转动，分闸掣子71从第二缺口81脱扣，在真空断路器内部的分闸弹簧(图未示)及触头弹簧(图未示)的作用下，拐臂轴90带动拐臂241逆时针转动，通过辅开连板242使摇臂243逆时针转动，辅开拐臂244在摇臂243的作用下带动主轴231转动使辅助开关230的状态切换，从而断开分闸线圈220电源，完成电动分闸操作。

手动分闸操作：当弹簧操动机构处于合闸状态时，逆时针转动手动分合轴140，分闸杆142推动分闸线圈220的顶杆撞击分闸推板82，使分闸推板82带动分闸半轴80逆时针转动，分闸掣子71从第二缺口81脱扣，在真空断路器内部的分闸弹簧及触头弹簧的作用下，拐臂轴90带动拐臂241逆时针转动，通过辅开连板242使摇臂243逆时针转动，辅开拐臂244在摇臂243的作用下带动主轴231转动使辅助开关230的状态切换，完成手动分闸操作。

在本实施例中，如图6所示，分闸线圈220通过内六角圆柱头螺钉固定在后夹板200上，前夹板100设有与该内六角圆柱头螺钉相对应的工艺孔201，从工艺孔201可方便从前夹板100的正面拆卸内六角圆柱头螺钉，从而完成分闸线圈220的更换。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。