一种弹簧操动机构及其锁闩组件的制作方法

本发明涉及一种弹簧操动机构及其锁闩组件。

背景技术：

随着国家电力需求的快速增长，高压开关设备的需求也越来越大，在未来的十年到二十年内，配弹簧操动机构的断路器产品市场容量非常可观，高压断路器弹簧操动机构的研究和应用也迎来新浪潮，但目前弹簧操动机构的种类很多，品质有高有低，成本也参差不齐。

目前的断路器弹簧操动机构通常包括机架，在机架上转动安装有输出转轴和储能轴，输出转轴上止转套装有拐臂，储能轴上止转套装有凸轮，凸轮上连接有合闸弹簧，拐臂上连接有分闸弹簧，合闸弹簧在储能释放后，凸轮能够驱动拐臂，使输出转轴朝合闸的方向转动；在分闸弹簧储能释放后，分闸弹簧通过拐臂驱动输出转轴朝分闸的方向转动。机架上还设置有合闸挚子和分闸挚子，合闸挚子和分闸挚子用于将合闸弹簧和分闸弹簧置于储能保持的状态。为了避免弹簧驱动挚子动作，实现对挚子的控制，弹簧操动机构还包括锁闩组件。

锁闩组件的结构如图1所示，锁闩组件包括转动安装在机架上的锁闩100，锁闩100的中间位置转动安装在机架上，锁闩100的一端为可在弹簧操动机构合闸保持和分闸保持时与挚子300挡止配合以防止挚子300脱扣进而导致弹簧储能释放的挡止端（即图1中锁闩100的左端）。锁闩100在往复摆动的行程上具有能够挡止挚子的后挡止位（即图1所处的位置）和让开挚子300的前让开位。在锁闩100的挡止端与机架之间弹性压装有可将锁闩保持在后挡止位的复位弹簧200。锁闩组件还包括可向上顶推锁闩另一端以将锁闩置于前让开位的电磁顶推结构，电磁顶推结构包括沿上下方向串联布置的两个电磁铁，上部的电磁铁为主电磁铁500，下部的电磁铁为副电磁铁600。主电磁铁500上设置有主伸缩杆400。使用时，主电磁铁500的线圈烧毁，可以通过副电磁铁600推动主电磁铁内的主伸缩杆400顶推锁闩100的右端，使锁闩100的左端向下摆动，之后挚子300脱离锁闩100的挡止，能够自行摆动或转动后与储能轴之间脱离挡止，完成弹簧操动机构状态的切换。

由图2中可以看出，锁闩上用于对挚子滚轮挡止配合的挡止端端面为挡止平面700，挚子滚轮与挡止平面700设计的配合位置为图2中实线表示的位置，当挚子滚轮处于该位置时，挚子滚轮对锁闩产生的作用力方向800为过挚子滚轮圆心以及挚子滚轮与挡止平面700相交点的直线方向，由于挚子滚轮与挡止平面700之间的相交点位于锁闩摆动轴线的上方，会对锁闩产生沿图2中顺时针的力矩作用，当该力矩作用较大时会推动锁闩顺时针转动，但是由于主伸缩杆400的存在，会防止锁闩顺时针转动过大进而脱离对挚子的挡止。

但是，在实际加工和装配时，由于加工和/或装配精度的原因，有时，挚子滚轮所在的位置会如图2中虚线所在的位置，此时挚子滚轮与挡止平面700之间的相交点位于锁闩摆动轴线的下方，会对锁闩产生逆时针的力矩作用，当该力矩作用较大时会推动锁闩逆时针转动，此时，主伸缩杆400无法对锁闩产生挡止作用力，使得锁闩失去对挚子的挡止作用。导致操动机构出现合闸、分闸故障，不利于电网安全稳定运行。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种弹簧操动机构，以解决现有技术中由于锁闩的挡止端端面为平面而导致对锁闩和挚子的加工、装配精度要求较高的技术问题；还提供一种弹簧操动机构用锁闩组件。

为实现上述目的，本发明弹簧操动机构的技术方案是：一种弹簧操动机构，包括锁闩组件和具有挚子滚轮的挚子，锁闩组件包括底座和转动装配在底座上的锁闩，锁闩具有用于与挚子滚轮挡止配合的挡止端，挡止端在受控往复摆动行程上具有挡止挚子滚轮的后挡止位和让开挚子滚轮的前让开位，底座上还设有用于与锁闩挡止配合以防止挡止端后摆过位的挡止部，所述挡止端具有用于与所述挚子滚轮挡止配合的外凸圆弧面，当挡止端处于后挡止位时，挚子滚轮的圆心与所述外凸圆弧面的几何中心之间的连线位于挚子滚轮的圆心与所述锁闩的摆动轴线之间连线的后侧，或与挚子滚轮的圆心与所述锁闩的摆动轴线之间的连线重合。

本发明的有益效果是：使用时，挚子滚轮与锁闩的外凸圆弧面挡止配合，对锁闩的作用力经过挚子滚轮与外凸圆弧面的几何中心，由于该几何中心与挚子滚轮圆心之间的连线与挚子滚轮圆心与锁闩摆动轴线之间的连线重合或者位于其后方，对锁闩无法产生力矩作用，或者仅能对锁闩挡止端产生向后摆动的力矩作用，由于底座上挡止部的存在，能够使得锁闩无法摆动幅度较大而让开挚子滚轮。本发明中，通过设置外凸圆弧面，即使锁闩和挚子的加工、装配精度较低，也不会出现挚子滚轮推动锁闩向前摆动进而使得锁闩脱离对挚子滚轮挡止作用的情况发生。

底座上设有用于将挡止端由后挡止位顶推至前让开位的电磁铁，所述电磁铁的伸缩杆设于锁闩的旁侧，伸缩杆的前端端部构成所述的挡止部。

所述底座上并联布置有至少两个可单独驱动所述锁闩由后挡止位摆动至前让开位的电磁铁，还包括用于将锁闩由前让开位复位至后挡止位的弹性复位件。

各电磁铁沿所述锁闩的摆动轴线延伸方向依次并排布置且各电磁铁中伸缩杆的伸缩方向一致，所述锁闩上设有沿所述锁闩的摆动轴线方向延伸的撞杆，各伸缩杆均设于撞杆的同一侧。

底座包括沿锁闩摆动轴线方向分设于锁闩两侧的两个锁闩安装板，锁闩上设有复位杆，复位杆具有两端分别延伸至两锁闩安装板外部的延伸段，该延伸段与底座之间设有所述弹性复位件。

锁闩安装板上设有的供所述复位杆穿过的穿孔具有用于对复位杆的复位极限进行限制的限位孔壁。

本发明弹簧操动机构用锁闩组件的技术方案是：一种弹簧操动机构用锁闩组件，包括底座和转动装配在底座上的锁闩，锁闩具有用于与挚子滚轮挡止配合的挡止端，挡止端在受控往复摆动行程上具有挡止挚子滚轮的后挡止位和让开挚子滚轮的前让开位，底座上还设有用于与锁闩挡止配合以防止挡止端后摆过位而让开挚子滚轮的挡止部，所述挡止端具有用于与所述挚子滚轮挡止配合的外凸圆弧面，当挡止端处于后挡止位时，挚子滚轮的圆心与所述外凸圆弧面的几何中心之间的连线位于挚子滚轮的圆心与所述锁闩的摆动轴线之间连线的后侧，或与挚子滚轮的圆心与所述锁闩的摆动轴线之间的连线重合。

底座上设有用于将挡止端由后挡止位顶推至前让开位的电磁铁，所述电磁铁的伸缩杆设于锁闩的旁侧，伸缩杆的前端端部构成所述的挡止部。

所述底座上并联布置有至少两个可单独驱动所述锁闩由后挡止位摆动至前让开位的电磁铁，还包括用于将锁闩由前让开位复位至后挡止位的弹性复位件。

各电磁铁沿所述锁闩的摆动轴线延伸方向依次并排布置且各电磁铁中伸缩杆的伸缩方向一致，所述锁闩上设有沿所述锁闩的摆动轴线方向延伸的撞杆，各伸缩杆均设于撞杆的同一侧。

底座包括沿锁闩摆动轴线方向分设于锁闩两侧的两个锁闩安装板，锁闩上设有复位杆，复位杆具有两端分别延伸至两锁闩安装板外部的延伸段，该延伸段与底座之间设有所述弹性复位件。

锁闩安装板上设有的供所述复位杆穿过的穿孔具有用于对复位杆的复位极限进行限制的限位孔壁。

附图说明

图1为现有技术中弹簧操动机构的锁闩组件的示意图；

图2为现有技术中锁闩与挚子滚轮之间的力学分析图；

图3为本发明弹簧操动机构实施例中锁闩组件的示意图；

图4为本发明锁闩组件另一视角的示意图；

图5为本发明弹簧操动机构实施例中锁闩组件与挚子滚轮的配合示意图；

图6为图5的俯视图；

图7为本发明弹簧操动机构实施例中锁闩与挚子滚轮之间的力学分析图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明的弹簧操动机构的具体实施例，如图3至图7所示，弹簧操动机构包括机架，机架上转动安装有储能轴、动力输出轴和挚子，挚子能够在断路器正常使用时将合闸弹簧和分闸弹簧挡止保持在储能保持的状态，也能够在合闸弹簧和分闸弹簧储能释放时让开挡止。挚子包括挚子滚轮11。

为了实现对挚子的控制，弹簧操动机构中还设置有锁闩组件，锁闩组件包括固定在机架上的底座1，其中底座1包括l形弯板10，l形弯板10包括垂直分布的长边和短边（当然，在其他实施例中，长边和短边之间所成夹角可以根据实际情况进行改变），在长边的外侧安装有两个电磁铁2，两个电磁铁2并联布置，而且，两个电磁铁2可单独动作且互不影响。

在l形弯板10短边的内侧固定有两个平行布置的支撑轴9，在两个支撑轴9上沿支撑轴9的延伸方向间隔布置有两个锁闩安装板5，锁闩3的两端往复摆动安装在锁闩安装板5上。在锁闩3的其中一端上固定有撞杆4，撞杆4的延伸方向与支撑轴9的延伸方向相同，且撞杆4具有延伸至锁闩3外部的延伸部分，该延伸部分与两个电磁铁2的伸缩杆相对应，而且，两个电磁铁2的伸缩杆均位于撞杆4的同一侧。由上可知，无论两个电磁铁2中哪一个的伸缩杆向外伸出均可以推动锁闩3摆动，具体使用时，两电磁铁2可以一用一备，也可以同时使用。当然，在其他实施例中，电磁铁的数量可以根据实际情况进行布置，另外，多个电磁铁之间的排布方式也可以根据实际的使用工况进行改变，如将其中一个电磁铁的伸缩杆与锁闩3的其中一端对应布置，将另一个电磁铁的伸缩杆与锁闩3的另一端对应布置。

为了实现锁闩3的自动复位，本实施例中，在锁闩3的另一端固定穿装有复位杆12，复位杆12与撞杆4的延伸方向一致，而且，复位杆12延伸至锁闩安装板5的外部而具有延伸段。本实施例中，两个锁闩安装板5均具有沿支撑轴9的延伸方向朝外侧弯折的弯折部分，在该弯折部分与复位杆12的延伸段之间弹性压装有复位拉簧6，复位拉簧6能够在电磁铁2失电后，带动锁闩3复位至挡止挚子的位置（即后挡止位）。复位拉簧6构成了弹性复位件，其他实施例中，弹性复位件可以为具有弹性的橡胶带，也可以为设置在复位杆另一侧的复位压簧。

本实施例中，为了满足复位杆12随锁闩3摆动的行程需要，以及限制复位拉簧6拉动锁闩3复位的极限，在两个锁闩安装板5上开设孔径大于复位杆12外径的穿孔，供复位杆12穿出并使复位杆12能够在穿孔内摆动，且穿孔的孔壁能够对复位杆12的复位极限进行限制而形成了限位孔壁。

正常使用时，弹簧操动机构电动控制分合闸，但是，在弹簧操动机构控制系统断电时，弹簧操动机构中的分闸弹簧和合闸弹簧尚且带有压缩能量，电磁铁2在没有电源的情况下，其伸缩杆无法伸缩。鉴于此情况的发生，本发明中，在弹簧操动机构上设置手动操作部分，手动操作部分包括转动套装在其中一个支撑轴9上的手动操作板8，由图3可以看出，手动操作板8的下端设置有贯通槽，复位杆的延伸段贯穿该贯通槽，贯通槽的两侧槽壁能够驱动延伸段往复摆动而形成了驱动槽壁，在手动操作板8上设置有操作手柄7。当弹簧操动机构断电，电磁铁无法正常工作时，人工扳动操作手柄7，使手动操作板8带动复位杆12转动，实现分合闸操作。

本发明的使用过程如下：如图4和图5所示为弹簧操动机构处于储能保持状态的示意图，此时，锁闩3置于挡止挚子滚轮11的位置（即后挡止位），挚子滚轮11将弹簧操动机构中的合闸弹簧或分闸弹簧置于储能保持的状态。当弹簧操动机构进行分合闸操作时，电磁铁2得电，电磁铁2的伸缩杆伸出并顶压撞杆4，进而带动锁闩3绕图4所示的顺时针方向转动，使挚子滚轮11脱离被锁闩3挡止，之后，挚子滚轮11随即进行脱扣，完成弹簧操动机构的合闸或分闸操作。当机构完成分合闸操作后，电磁铁2失电，锁闩3在复位拉簧6的作用下进行复位，并通过锁闩安装板5上的穿孔止位，完成一次电磁铁的动作。

当弹簧操动机构无法实现电动分闸和电动合闸时，人工扳动操作手柄7进行手动分闸和手动合闸，避免造成人身和电网安全事故。

本实施例中，电磁铁2与l形弯板10的长边之间可拆相连，电磁铁2的伸缩杆伸出和缩回的一侧具有安装面，安装面能够沿电磁铁2的伸缩方向与l形弯板10对装。由于两者之间可拆相连，可以在两者之间填充垫片来改变伸缩杆初始位置与撞杆之间的电磁铁冲程间隙，不同的电磁铁冲程间隙能够对撞杆施加不同的顶推作用力。本发明中，若产品在出厂时电磁铁冲程间隙已经确定且后期不需要调整，则电磁铁与l形弯板之间不需要可拆相连，通过在加工时调整不同厚度的垫片或调整不同数量的垫片，即可调整电磁铁冲程间隙。本发明中，若客户在具体使用时需要调整电磁铁冲程间隙，则需要电磁铁与l形弯板之间可拆相连。

由图7中可以看出，本实施例中，锁闩具有圆弧挡止面13，圆弧挡止面13的几何中心与挚子滚轮圆心之间的连线位于锁闩摆动轴线与挚子滚轮圆心之间的连线的后侧（即图7所示的右侧，忽略挚子滚轮圆心的重合部分），当挚子滚轮与圆弧挡止面13挡止配合时，无论挚子滚轮与圆弧挡止面13之间的相交点在圆弧挡止面13上的任何位置，挚子滚轮对锁闩的作用力方向14均过挚子滚轮的圆心和圆弧挡止面的几何中心，由于圆弧挡止面的几何中心位于锁闩摆动轴线的右方，挚子滚轮始终对锁闩产生驱动锁闩逆时针转动的力矩作用。而由于电磁铁中伸缩杆的存在，使得锁闩即使能够被挚子滚轮推动，也不能摆动较大的幅度，不会使挚子滚轮脱离被挡止。图中无论是实线的情况和虚线的情况均适用。

本发明中，通过设置圆弧挡止面13，能够控制锁闩所受力矩的方向，不会出现由于电磁铁的伸缩杆无法对锁闩产生挡止而使得锁闩摆动幅度较大的情况发生。而且，在设置圆弧挡止面13后，挚子滚轮对锁闩产生的力矩力臂大小始终保持不变，避免了力臂过大而导致电磁铁无法解锁的情况发生。

当然，在其他实施例中，若能够保证一定的加工和装配精度，可以使得圆弧挡止面13的几何中心与挚子滚轮圆心的连线正好与挚子滚轮圆心与锁闩摆动轴线之间的连线重合，此时，挚子滚轮不会对锁闩产生力矩作用，也避免了锁闩被推开的情况发生，但是，在该种情况下，对加工和装配精度的要求较高。

本实施例中伸缩杆上用于与锁闩顶推配合的部位为挡止部。当然，在其他实施例中，可以额外设置一挡止部。

本发明弹簧操动机构用锁闩组件的具体实施例，锁闩组件与上述实施例中的结构一致，其内容不再赘述。