一种弹簧操动机构及使用该弹簧操动机构的断路器的制作方法

本实用新型涉及高压开关设备技术领域，具体涉及一种弹簧操动机构及使用该弹簧操动机构的断路器。

背景技术：

现有的弹簧操动机构如图1所示，包括机构本体100和安装在机构本体100上的分闸弹簧筒200和合闸弹簧筒300，分闸弹簧筒200内装有分闸缓冲器和分闸弹簧，合闸弹簧筒300内装有合闸弹簧。

分闸弹簧筒和合闸弹簧筒的具体结构可参考授权公告号为cn209729847u的中国实用新型专利所公开的126kv-252kv高压断路器弹簧操作机构，包括分闸弹簧和合闸弹簧，分闸弹簧设置在分闸弹簧筒内，分闸弹簧筒的底部设置有第一盖板、顶部设置有第一支架，分闸弹簧筒、第一盖板和第一支架构成分闸弹簧支架。分闸弹簧的顶部设置有分闸弹簧座，分闸弹簧内腔设有缓冲器，缓冲器的缸体与第一盖板固定、缓冲器的活塞杆穿过分闸弹簧座后通过夹叉与双头螺栓（即分闸弹簧拉杆）连接，使用时缓冲器拉杆向下移动，带动分闸弹簧座向下移动压缩分闸弹簧进行储能，同时缓冲器的活塞杆向下收回。合闸弹簧设置在合闸弹簧筒内，合闸弹簧筒的顶部固定有第二支架、底部固定有第二盖板，合闸弹簧筒、第二支架和第二盖板构成合闸弹簧支架。合闸弹簧的底部设置有合闸弹簧座，合闸弹簧拉杆固定在合闸弹簧座上并向上穿过合闸弹簧和第二支架，使用时合闸弹簧拉杆向上移动，带动合闸弹簧座向上移动压缩合闸弹簧进行储能。

现有弹簧操动机构中的分闸弹簧和合闸弹簧均采用圆柱螺旋弹簧，弹簧长度占据整个机构长度的55%以上，整体机构较大，占用空间较多，成本较高。此外，弹簧需要设置在弹簧筒内，这样的结构比较复杂，不方便安装，也不方便观察弹簧的状态。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种弹簧操动机构，以解决现有技术中的分闸弹簧和合闸弹簧采用圆柱螺旋弹簧而导致占用空间较多、成本较高的问题；本实用新型的目的还在于提供一种断路器，以解决现有技术中弹簧操动机构的分闸弹簧和合闸弹簧采用圆柱螺旋弹簧而导致占用空间较多、成本较高的问题。

为实现上述目的，本实用新型中的弹簧操动机构采用如下技术方案：

一种弹簧操动机构，包括：

机构本体；

分闸弹簧支架，安装在机构本体上，分闸弹簧支架内设置有分闸弹簧；

合闸弹簧支架，安装在机构本体上，合闸弹簧支架内设置有合闸弹簧；

所述分闸弹簧和合闸弹簧中的至少一个为波形弹簧。

上述技术方案的有益效果在于：由于分闸弹簧和合闸弹簧中的至少一个为波形弹簧，波形弹簧的特点就是高度低，只需要较小的安装空间就可以提供理想的弹力，比一般的螺旋弹簧节省50%的空间，因此采用波形弹簧作为分闸弹簧和/或合闸弹簧，可以减少占用空间、节省成本。

进一步的，分闸弹簧和合闸弹簧均为波形弹簧；分闸弹簧支架包括第一端板、第二端板以及固定连接第一端板和第二端板的第一螺柱，第一螺柱沿周向设置有至少三根，分闸弹簧位于多根第一螺柱围成的区域内，分闸弹簧的一端顶压在第一端板或第二端板上、另一端顶压在分闸弹簧座上，分闸弹簧座位于第一端板和第二端板之间、且通过分闸弹簧拉杆与机构本体的驱动装置连接；合闸弹簧支架包括第三端板、第四端板以及固定连接第三端板和第四端板的第二螺柱，第二螺柱沿周向设置有至少三根，合闸弹簧位于多根第二螺柱围成的区域内，合闸弹簧的一端顶压在第三端板或第四端板上、另一端顶压在合闸弹簧座上，合闸弹簧座位于第三端板和第四端板之间、且通过合闸弹簧拉杆与机构本体的驱动装置连接。

有益效果：降低弹簧操动机构的整机高度，更好的节约弹簧操动机构成本，同时简化结构，方便分闸弹簧和合闸弹簧的安装以及弹簧状态的观察。

进一步的，分闸弹簧内设置有缓冲器，缓冲器的活塞杆与分闸弹簧座同步运动，第一螺柱的个数少于第二螺柱的个数。

有益效果：起到较好的缓冲作用，同时由于缓冲器可以对分闸弹簧形成导向，因此可以减少第一螺柱的根数，从而简化结构设置。

进一步的，所述波形弹簧为平端波形弹簧。

有益效果：平端波形弹簧的两端各有一层平圈，使弹簧的装配面积更大，不易疲劳，性能更稳定，精密度高，降低机构噪音。

为实现上述目的，本实用新型中的断路器采用如下技术方案：

一种断路器，包括断路器本体和与断路器本体连接的弹簧操动机构，弹簧操动机构包括：

机构本体；

分闸弹簧支架，安装在机构本体上，分闸弹簧支架内设置有分闸弹簧；

合闸弹簧支架，安装在机构本体上，合闸弹簧支架内设置有合闸弹簧；

所述分闸弹簧和合闸弹簧中的至少一个为波形弹簧。

上述技术方案的有益效果在于：由于分闸弹簧和合闸弹簧中的至少一个为波形弹簧，波形弹簧的特点就是高度低，只需要较小的安装空间就可以提供理想的弹力，比一般的螺旋弹簧节省50%的空间，因此采用波形弹簧作为分闸弹簧和/或合闸弹簧，可以减少占用空间、节省成本。

进一步的，分闸弹簧和合闸弹簧均为波形弹簧；分闸弹簧支架包括第一端板、第二端板以及固定连接第一端板和第二端板的第一螺柱，第一螺柱沿周向设置有至少三根，分闸弹簧位于多根第一螺柱围成的区域内，分闸弹簧的一端顶压在第一端板或第二端板上、另一端顶压在分闸弹簧座上，分闸弹簧座位于第一端板和第二端板之间、且通过分闸弹簧拉杆与机构本体的驱动装置连接；合闸弹簧支架包括第三端板、第四端板以及固定连接第三端板和第四端板的第二螺柱，第二螺柱沿周向设置有至少三根，合闸弹簧位于多根第二螺柱围成的区域内，合闸弹簧的一端顶压在第三端板或第四端板上、另一端顶压在合闸弹簧座上，合闸弹簧座位于第三端板和第四端板之间、且通过合闸弹簧拉杆与机构本体的驱动装置连接。

有益效果：降低弹簧操动机构的整机高度，更好的节约弹簧操动机构成本，同时简化结构，方便分闸弹簧和合闸弹簧的安装以及弹簧状态的观察。

进一步的，分闸弹簧内设置有缓冲器，缓冲器的活塞杆与分闸弹簧座同步运动，第一螺柱的个数少于第二螺柱的个数。

有益效果：起到较好的缓冲作用，同时由于缓冲器可以对分闸弹簧形成导向，因此可以减少第一螺柱的根数，从而简化结构设置。

进一步的，所述波形弹簧为平端波形弹簧。

有益效果：平端波形弹簧的两端各有一层平圈，使弹簧的装配面积更大，不易疲劳，性能更稳定，精密度高，降低机构噪音。

附图说明

图1为现有技术中弹簧操动机构的结构图；

图2为本实用新型中弹簧操动机构的结构图；

图3为本实用新型中弹簧操动机构的原理图（合闸位置、合闸弹簧和分闸弹簧均处于储能状态）；

图4为本实用新型中弹簧操动机构的原理图（分闸位置、合闸弹簧处于储能状态、分闸弹簧处于释放状态）；

图5为本实用新型中弹簧操动机构的原理图（合闸位置、合闸弹簧处于释放状态、分闸弹簧处于储能状态）。

图中：100-机构本体；200-分闸弹簧筒；300-合闸弹簧筒；1-合闸弹簧拉杆；2-合闸弹簧；3-合闸弹簧座；4-第二螺柱；5-第三端板；6-第四端板；7-第一螺柱；8-第二端板；9-缸体；10-分闸弹簧；11-活塞杆；12-分闸弹簧座；13-第一端板；14-夹叉；15-分闸弹簧拉杆；16-储能电机；17-棘爪；18-棘轮；19-合闸弹簧；20-拐臂；21-传动拐臂；22-分闸弹簧；23-分闸脱扣器；24-分闸止位销；25-主拐臂；26-合闸脱扣器；27-合闸止位销；28-拉杆；29-磙子；30-凸轮；31-传动杆。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下结合实施例对本实用新型的特征和性能作进一步的详细描述。

本实用新型中弹簧操动机构的一个实施例如图2所示，包括机构本体100，机构本体100的结构与现有技术相同，本实用新型中不再介绍。机构本体100上安装有分闸弹簧支架和合闸弹簧支架，其中分闸弹簧支架包括第一端板13、第二端板8以及固定连接第一端板13和第二端板8的第一螺柱7，第一端板13和第二端板8上下布置，第二端板8位于弹簧操动机构的底部。第一螺柱7上下延伸且沿周向均布设置有三根，分闸弹簧10位于三根第一螺柱7围成的区域内，分闸弹簧10为平端波形弹簧，分闸弹簧10的一端顶压在第二端板8上、另一端顶压在分闸弹簧座12上，分闸弹簧座12位于第一端板13和第二端板8之间。

分闸弹簧10内设置有缓冲器，缓冲器包括缸体9和活塞杆11，活塞杆11穿过分闸弹簧座12后通过夹叉14与分闸弹簧拉杆15连接，分闸弹簧拉杆15与机构本体的驱动装置连接，机构本体的驱动装置属于现有技术，此处不再介绍。使用时由驱动装置带动分闸弹簧拉杆15向下移动，分闸弹簧拉杆15带动分闸弹簧座12向下移动压缩分闸弹簧10进行储能，同时缓冲器的活塞杆11向下收回，活塞杆11与分闸弹簧座12同步运动。

合闸弹簧支架包括第三端板5、第四端板6以及固定连接第三端板5和第四端板6的第二螺柱4，第四端板6和第三端板5也是上下布置，第三端板5位于底部。第二螺柱4上下延伸且沿周向均布设置有四根，合闸弹簧2位于四根第二螺柱4围成的区域内，合闸弹簧2也为平端波形弹簧，合闸弹簧2的一端顶压在第四端板6上、另一端顶压在合闸弹簧座3上，合闸弹簧座3位于第三端板5和第四端板6之间，合闸弹簧座3通过合闸弹簧拉杆1与机构本体的驱动装置连接。使用时由驱动装置带动合闸弹簧拉杆1向上移动，进而带动合闸弹簧座3向上移动压缩合闸弹簧2进行储能。

弹簧操动机构的工作原理与现有技术是相同的，本实用新型的改进首先在于将现有螺旋弹簧替换为波形弹簧，波形弹簧的特点就是高度低，只需要较小的安装空间就可以提供理想的弹力，比一般的螺旋弹簧节省50%的空间，因此采用波形弹簧作为分闸弹簧和合闸弹簧，可以降低弹簧操动机构的整机高度，减少占用空间，节省成本。并且，平端波形弹簧的两端各有一层平圈，使弹簧的装配面积更大，性能更稳定，降低机构噪音。

此外，本实用新型中将分闸弹簧支架和合闸弹簧支架设置成端板和螺杆的形式，相比现有的弹簧筒来说，可以简化结构，方便分闸弹簧和合闸弹簧的安装以及弹簧状态的观察。

弹簧操动机构的工作过程分为：分闸位置（合闸弹簧已储能）→合闸操作（合闸弹簧释放、分闸弹簧储能）→合闸弹簧储能→分闸操作（分闸弹簧释放）→合闸操作（合闸弹簧释放、分闸弹簧储能）→……

现对主要工作过程进行详细介绍：

合闸弹簧储能操作过程（该操作过程是从图5到图3的转变过程）。

当断路器合闸操作完毕时（如图5所示），限位开关将储能电机16接通，储能电机16带动棘爪17推动棘轮18顺时针旋转，通过合闸弹簧拉杆将合闸弹簧19储能，棘轮18过死点后，在合闸弹簧力的作用下棘轮18受到顺时针旋转的力矩，但合闸脱扣器26又将棘轮18上的合闸止位销27锁住，从而将机构保持在合闸预备状态，如图3所示。

合闸操作过程（该操作过程是从图4到图5的转变过程）。

弹簧操动机构处于分闸位置且合闸弹簧19已储能（如图4所示）。当合闸电磁铁受电动作后，合闸脱扣器26释放棘轮18上的合闸止位销27，从而在合闸弹簧19的作用下，棘轮18通过传动杆31带动凸轮30顺时针旋转，凸轮30推动主拐臂25上的磙子29，从而带动主拐臂25旋转，并通过拉杆28带动传动拐臂21顺时针旋转，传动拐臂21旋转时不仅带动拐臂盒中的拐臂20顺时针旋转将断路器本体合闸，并且传动拐臂21对分闸弹簧22储能。当断路器合闸到位后，分闸脱扣器23又将主拐臂25上的分闸止位销24锁住，从而保持断路器本体在合闸位置以及分闸弹簧22在压缩储能状态，为下一次分闸准备，如图5所示。

分闸操作过程（该操作过程是从图3到图4的转变过程）。

弹簧操动机构处于合闸位置并且分闸弹簧22被压缩储能时（如图3所示），当分闸电磁铁受电动作后，分闸脱扣器23释放主拐臂25上的分闸止位销24，从而使分闸弹簧22释放能量，并带动传动拐臂21逆时针旋转，传动拐臂21旋转的同时不仅带动拐臂盒中的拐臂20逆时针旋转将断路器本体分闸，同时带动拉杆28使主拐臂25顺时针转动，同时由分闸弹簧22的预压缩力将断路器本体保持在分闸位置，如图4所示。

在弹簧操动机构的其他实施例中，波形弹簧可以不是两端带有平圈的平端波形弹簧，而是两端仍为波纹圈的波形弹簧。

在弹簧操动机构的其他实施例中，不管有没有缓冲器，第一螺柱的个数与第二螺柱的个数都是可以相同的，例如均有三根或者均有四根，或者更多；第一螺柱的个数也可以多于第二螺柱的个数，例如第一螺柱有四根、第二螺柱有三根。

在弹簧操动机构的其他实施例中，多根第一螺柱和多根第二螺柱均可以不是圆周均布，只是分布在同一圆周上。

在弹簧操动机构的其他实施例中，分闸弹簧支架和合闸弹簧支架也可以采用现有技术中的弹簧导向筒。

在弹簧操动机构的其他实施例中，可以仅有分闸弹簧为波形弹簧，或者仅有合闸弹簧为波形弹簧。

本实用新型中断路器的实施例为：断路器包括断路器本体和与断路器本体连接的弹簧操动机构，弹簧操动机构的结构与上述实施例中的弹簧操动机构相同，在此不再重述。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，本实用新型的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。