一种断路器弹簧操动机构的制作方法

本实用新型涉及断路器技术领域，特别涉及一种断路器弹簧操动机构。

背景技术：

断路器要实现合闸或分闸操作，必须配用驱动机构，弹簧操动机构作为其驱动机构之一，其动作原理是电机通过传动系统给合闸弹簧储能，并通过储能保持合闸脱扣系统进行合闸弹簧能量保持；当断路器需要进行合闸动作时，储能保持合闸脱扣系统在外力或电磁力的作用下，进行脱扣动作，储能的合闸弹簧能量释放，并通过凸轮滚子传动系统，带动滚子所在的输出拐臂进行转动或平动，一方面实现断路器的合闸操作，另一方面给分闸弹簧进行储能，并通过合闸保持分闸脱扣系统对断路器的合闸位置进行保持，同时对储能的分闸弹簧进行保持，缓冲器在断路器进行合闸操作时起到缓冲冲击和消耗多余合闸弹簧能量的作用；当断路器需要进行分闸动作时，合闸保持分闸脱扣系统在外力或电磁力的作用下，进行脱扣动作，储能的分闸弹簧能量释放，作用于输出拐臂进行转动或平动，实现断路器的分闸操作，缓冲器在断路器进行分闸操作时起到缓冲冲击和消耗多余分闸弹簧能量的作用。

现有的断路器用弹簧操动机构，合闸弹簧和分闸弹簧均为圆柱螺旋弹簧，圆柱螺旋弹簧力的特性与弹簧变形量满足线性关系。在断路器进行空载特性调试时，通过调整弹簧变形量实现合闸弹簧或分闸弹簧输出能量的改变，从而达到匹配断路器的特性要求；在断路器进行负载开断试验时，大部分断路器的负载分闸特性曲线均会发生折弯现象，引起折弯现象的原因是由于断路器在进行负载分闸操作时在各种场力的作用下，对动力源的反作用力增加，通过传动系统逆向传递到所配的弹簧操动机构，从而使分闸弹簧输出能量发生变化所致。圆柱螺旋弹簧由于弹簧力特性与弹簧变形量之间的线性关系，使得对这种逆向的反作用力响应特别敏感，可能降低了断路器的可靠性。

为了解决上述问题，目前现行的方法是增大弹簧操动机构分闸弹簧的能量，即增大分闸弹簧的操作功，以满足断路器负载开断特性要求，相应的也要增加合闸弹簧的操作功。增加操作功意味着弹簧需要加长或加粗，机构结构尺寸就会加大，机构可靠性也会降低。

技术实现要素：

为解决以上技术问题，本实用新型提供了一种断路器弹簧操动机构，减弱分闸弹簧输出能量发生的变化，保证断路器负载开断时的机械特性。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种断路器弹簧操动机构，包括分闸弹簧和合闸弹簧，其中，所述分闸弹簧采用数片碟形弹簧组合而成，所述合闸弹簧采用圆柱螺旋弹簧。

所述碟形弹簧组的两端分别安装有支撑法兰和导向法兰，支撑法兰和导向法兰与碟形弹簧组的接触面及各片碟形弹簧接触面之间均设有支撑槽，该支撑槽内安装限位装置，对碟簧起到径向限位作用。

所述限位装置为钢丝。

所述导向法兰的一端设置有导向圆柱，在碟簧组进行压缩或伸长过程中，部分碟形弹簧组自由穿过该导向圆柱，以限制碟簧组在径向方向上产生较大滑移。

该断路器弹簧操动机构缓冲器内的活塞与分闸弹簧固定连接，活塞随碟形弹簧的压缩或伸长一起运动。

所述缓冲器包括外缸和内缸，所述内缸的一端安装有封闭端头，该封闭端头分别设置有第一通孔和第二通孔，该第一通孔和第二通孔分别于缓冲器的内缸和外缸连通。

所述封闭端头内安装有调节螺杆，该调节螺杆沿缓冲器的中心线朝向缓冲器中心延伸但未延伸至内缸内部，该调节螺杆的端部和封闭端头的第一通孔之间形成环缝，通过调节旋入封闭端头的螺杆长度调整环缝的大小，进而决定液压油通道的大小。

所述环缝通过以下形式形成：调节螺杆的端部设计为带有锥度的结构，所述第一通孔为柱状的通孔。

所述环缝通过以下形式形成：调节螺杆的端部设计为球形结构，所述第一通孔为球形的通孔。

数片碟形弹簧采用对合、叠合或对叠相间的方式组合。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：分闸弹簧采用碟形弹簧组，充分利用碟形弹簧的刚度大、变刚度的非线性特性和占空间小的特点，为断路器的分闸操作提供驱动力，从而降低分闸弹簧因断路器负载开断时所带来逆向反作用力的响应敏感性，特别是用于需要大的或特大操作功的断路器弹簧操动机构的分闸弹簧，这种敏感性降低效果显著，使断路器在负载开断时的机械特性更好。

【附图说明】

图1是本实用新型所涉及的弹簧操动机构主要结构示意图；

图2是本实用新型的分闸弹簧装配示意图；

图3是本实用新型的缓冲器装配示意图；

图4是本实用新型的缓冲器调节装置的局部放大图；

附图标记说明：

1.支架；2.传动链条；3.槽轮；4、合闸弹簧；5.支撑法兰；6.缓冲器；7.碟形弹簧组；8.导向法兰；9.分合闸弹簧筒；10.连板；11.输出轴装配；12.活动件；13.支撑件；14.滚子；15.离合装置；16.凸轮；17.传动齿轮轴装配a；18传动齿轮轴装配b；19.电机；61.密封圈；62.调节螺杆；63.锁紧螺母；64.封闭端头；65.外缸；66.内缸；67.活塞。

【具体实施方式】

本实用新型的目的就是为了解决上述问题，提供一种特别适用于大的或特大操作功的(同时也适用于中等及较小操作功)断路器弹簧操动机构的分闸弹簧和带有调节装置的缓冲器组合，分闸弹簧采用碟形弹簧组，充分利用碟形弹簧的刚度大、变刚度的非线性特性和占空间小的特点，为断路器的分闸操作提供驱动力；缓冲器采用带有一定调节作用的组合结构，即弹簧操动机构配断路器进行初始特性调试时，需对缓冲器内缸的主要节流孔进行尺寸和位置调整，当主要节流孔的尺寸和位置调整合适，满足断路器主要速度特性曲线段后，对主要节流孔可不再进行修改，通过调整位于缓冲器端部调节螺杆的旋入深度，对封闭端头内的节流孔封堵的大小进行调整，实现对断路器速度特性曲线的微调，采用此结构，可以减少断路器特性调试阶段缓冲器内缸的反复拆装和修改，省时省力。

下面结合附图及具体实施例对本实用新型的具体实施方式等做进一步详细说明。

图1是本实用新型所涉及的弹簧操动机构主要结构示意图。图2是本实用新型的分闸弹簧装配示意图。图3是本实用新型的缓冲器装配示意图。图4是本实用新型的缓冲器调节装置的局部放大图。

如图1所示，本实用新型提供了一种断路器用弹簧操动机构，包括分闸弹簧、合闸弹簧4、电机19，以及传动系统和凸轮滚子传动系统。所述传动系统包括与电机19连接的传动齿轮轴装配(包括彼此啮合的传动齿轮轴装配a和传动齿轮轴装配b)，凸轮和离合器15，以及传动链条2和槽轮3；所述凸轮滚子传动系统包括通过连扳与分闸弹簧连接的输出轴装配11，该输出轴装配11上进一步安装有活动件12、支撑件13和滚子14。所述分闸弹簧和合闸弹簧安装在分合闸弹簧筒9内，为断路器的分闸操作提供驱动力。

请参阅图2所示，所述分闸弹簧由数片碟形弹簧组7组合而成，碟形弹簧组7可以采用对合、叠合或对叠相间的组合形式。该碟形弹簧组7的两端分别设置有带支撑槽的支撑法兰5、和带支撑槽的导向法兰8。断路器用弹簧操动机构缓冲器6贯穿支撑法兰5、碟形弹簧组7和导向法兰8的中心孔，导向法兰与缓冲器的活塞67固定，随碟形弹簧组7的压缩或伸长一起运动，如此，整体结构布置紧凑，机构整体占用空间减少。

所述的支撑法兰5和导向法兰8与碟形弹簧组7的接触面及各片碟形弹簧接触面之间均设有支撑槽，该支撑槽具有一定的宽度和深度，该支撑槽内可以安装钢丝，对碟簧起到径向限位作用。此外，所述的导向法兰8一端带有一定长度的导向圆柱，当碟形弹簧组的碟簧片数较多时，在碟簧组进行压缩或伸长过程中，部分碟形弹簧组通过本身的中心孔可以自由穿过导向圆柱，以限制碟簧组在径向方向上产生较大滑移。

请结合图3、图4所示，带调节作用的缓冲器包括内缸66、活塞67、外缸65、封闭端头64、调节螺杆62、锁紧螺母63和密封圈61。所述的内缸66在圆周上设有节流孔，以满足断路器分合闸操作的基本特性要求。

所述的封闭端头64中心区域开孔依次设置有螺纹、密封槽和节流用第一通孔，该第一通孔与内缸66相通，换句话说，所述的封闭端头为中空结构，其内壁设置有螺纹，用于与调节螺杆连接，另外，该封闭端头的内壁进一步设置有密封槽，密封槽内安装有密封圈，以保证封闭端头与调节螺杆的密封性能，最后，该封闭端头开设有与内缸连通的第一通孔；此外，封闭端头64的圆周设有节流用的第二通孔，该第二通孔分别与中心孔和外缸相通，形成内缸与外缸相通的液压油通道，通道的大小可通过调节螺杆62进行调整，第二通孔的数量不定，但可控制在2～3个，多则增加加工成本；封闭端头64与外缸65接触面设有密封槽，密封槽中装入密封圈，起到密封外缸(65)液压油的作用。

如图3、图4所示，自带螺纹的调节螺杆62安装在封闭端头内，该调节螺杆62一端为六方结构(扳手作用位置)，一端为带有锥度的结构，中间分别是螺纹和光轴结构，螺纹与封闭端头64的螺纹配合使用，光轴与密封圈61配合使用，锥度结构与封闭端头64的第一通孔配合使用。

如图3、图4所示，缓冲器起调节作用的动作原理如下所述。

首先松脱锁紧螺母63，调整调节螺杆62旋入封闭端头64的深度，使调节螺杆62带锥度的端头进入封闭端头64的第一通孔内，从而使带锥度的端头和第一通孔形成节流环形缝隙(以下称环缝)，环缝的通流面积可以对缓冲特性进行精确调整，实现缓冲特性的圆滑过渡，起到类似“阀”的作用。调节螺杆62旋入的一个极端位置是带锥度的端头与节流圆孔接触，把节流圆孔完全封堵，相当于关闭“阀”；调节螺杆62的另一个极端位置是环缝的通流面积等于或大于封闭端头64圆周布置的所有节流小孔通流面积之和，相当于完全打开“阀”。当缓冲特性满足断路器的最佳特性要求时，紧固锁紧螺母63。

本实用新型应用于某一断路器的空载特性调试和负载开断试验，空载特性调试拆装次数少，特性调试效果显著；负载开断试验比分闸弹簧是圆柱螺旋弹簧(机构其它结构一致，操作功与碟形弹簧相当)效果好。

综上所述，本实用新型对比传统的弹簧操动机构，分合闸弹簧均为圆柱螺旋弹簧，具有以下优点：

1)分闸弹簧采用碟形弹簧组，充分利用碟形弹簧的刚度大、变刚度的非线性特性和占空间小的特点，为断路器的分闸操作提供驱动力，显著降低分闸弹簧因断路器负载开断时所带来逆向反作用力的响应敏感性，特别是用于需要大的或特大操作功的断路器弹簧操动机构的分闸弹簧，这种敏感性降低效果显著，使断路器在负载开断时的机械特性更好。

2)缓冲器采用带有一定调节作用的组合结构，不但可以对缓冲特性进行精确调整，实现缓冲特性的圆滑过渡，又可以减少断路器特性调试阶段缓冲器内缸的反复拆装和修改次数，缩短研发周期，省时省力。

以上按具体实施例说明了本实用新型一种断路器弹簧操动机构的具体实施方式，但本实用新型并不限定于这种实施方式，还可以是包含本实用新型所述特征的其他实施方式，例如：

1)实施例中，分闸弹簧7与带调节装置的缓冲器6为组合结构，但带调节装置的缓冲器可以单独使用，虽然占用一定的空间，拆卸却比较方便。

2)实施例中，调节螺杆62与封闭端头64配合的端部为锥度结构，但也可以是球形结构或其他任何形状，而封闭端头64节流圆孔改为带锥度的形状，即只要是能够调整环缝大小的结构(类似“阀”)均可。