本发明涉及开关柜技术领域，尤其涉及开关柜中的断路器、储能装置及其储能弹簧的操作装置。
背景技术：
真空断路器机构作为中压环网柜的重要操作部件，其性能的好坏直接影响输配电系统的安全性和可靠性。断路器的储能装置是断路器能量传动的重要元件。目前市场上使用的真空断路器储能装置种类较多，例如，2013年7月17日公布的、公告号为CN203070955U的中国专利提供了一种用于真空断路器的弹簧操动机构，2010年7月14日公布的、公告号为CN201527927U的中国专利提供了一种真空断路器的齿轮传动储能装置，2010年9月29日公布的、公告号为CN201594493U的中国专利提供了一种真空断路器用模块化弹簧操动机构。
这些储能装置存在的问题是在储能轴与主轴之间需采用一系列的传动机构如凸轮、拐臂、链条等，使得机构尺寸大、零件多、传动环节复杂、造价高，无法适应日益压缩的安装空间。
技术实现要素：
本发明旨在提供一种简化传动环节、结构紧凑的储能弹簧的操作装置。
本发明还旨在提供一种应用上述改进的操作装置的储能装置。
本发明还旨在提供一种应用上述改进的操作装置的断路器。
根据本发明的一个方面，提供了一种储能弹簧的操作装置，包括：第一传动装置，其包括第一斜齿轮，所述第一传动装置构造成适于操作所述储能弹簧；第二传动装置，其包括与所述第一斜齿轮啮合的第二斜齿轮，所述第二斜齿轮的轴线与所述第一斜齿轮的轴线相垂直；第三传动装置，其包括与所述第一斜齿轮啮合的第三斜齿轮，所述第三斜齿轮的轴线与所述第一斜齿轮的轴线相平行；以及驱动装置，其被构造成与所述第二斜齿轮和第三斜齿轮中的一个相间隔，而与另一个选择性接合或分离。
本发明的技术方案涉及的三个斜齿轮中，其中第一斜齿轮作为主齿轮，而第二、第三斜齿轮作为储能齿轮。两个储能齿轮中的一个储能齿轮与主齿轮垂直排列，另一个储能齿轮与主齿轮平行排列，省去了中间的传动环节、减小了装置的占用空间且简化了结构。
在一个优选的实施方式中，所述驱动装置包括：电机，其具有输出轴；以及离合器，其安装在所述电机的输出轴上，所述离合器被构造成当所述第二斜齿轮和第三斜齿轮中的与所述驱动装置相间隔的一个斜齿轮作为主动齿轮时，该离合器能够使所述输出轴与另一个斜齿轮分离，且该离合器能够使所述输出轴与该另一个斜齿轮相接合从而使该另一个斜齿轮作为主动齿轮。
优选地，所述电机的输出轴与所述第一斜齿轮的轴线平行并适于与所述第三斜齿轮接合或分离。
在一个优选的实施方式中，所述第一传动装置还包括与所述储能弹簧可操作连接的第一轴，所述第一斜齿轮安装在所述第一轴上。
在一个优选的实施方式中，所述第二传动装置还包括与所述第一斜齿轮的轴线相垂直的第二轴，所述第二斜齿轮安装在所述第二轴上，其中所述驱动装置与所述第二斜齿轮和第二轴相间隔而所述第三斜齿轮选择性接合或分离。
在一个优选的实施方式中，所述第一斜齿轮的分度圆螺旋角在45°至55°范围内。
在一个优选的实施方式中，所述第二斜齿轮的分度圆螺旋角在35°至45°范围内。
在一个优选的实施方式中，所述第三斜齿轮的分度圆螺旋角在45°至55°范围内。
根据本发明的另一个方面，提供了一种储能装置，包括：机架；储能弹簧，其第一端固定于所述机架上；以及前述的操作装置，其中所述第一传动装置与所述储能弹簧的第二端相连接。
根据本发明的又一个方面，提供了一种断路器，包括前述的储能装置。
本发明的其它特征和优点的一部分将会是本领域技术人员在阅读本申请后显见的，另一部分将在下文的具体实施方式中结合附图描述。
附图说明
以下，结合附图来详细说明本发明的实施例，其中：
图1是根据本发明的实施例的储能装置的局部三维示意图；
图2是根据本发明的实施例的储能装置的局部平面图；
图3是从图2背侧看过去的储能装置的局部平面图；
图4是根据本发明的实施例的操作装置的一个角度的示意图；以及
图5是根据本发明的实施例的操作装置的另一个角度的示意图。
在本发明中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。
附图标记说明：
10.机架 101.第一立板
102.第二立板 40.第二传动装置
20.储能弹簧 401.第二轴
201.第一端 402.第二斜齿轮
202.第二端 50.第三传动装置
30.第一传动装置 501.第三轴
301.第一轴 502.第三斜齿轮
302.第一斜齿轮 60.电机
303.棘轮
具体实施方式
现参考附图，详细说明本发明所公开的储能弹簧的操作装置、储能装置及断路器的示意性方案。尽管提供附图是为了呈现本发明的一些实施方式，但附图不必按具体实施方案的尺寸绘制，并且某些特征可被放大、移除或局剖以更好地示出和解释本发明的公开内容。附图中的部分构件可在不影响技术效果的前提下根据实际需求进行位置调整。在说明书中出现的短语“在附图中”或类似用语不必参考所有附图或示例。
在下文中被用于描述附图的某些方向性术语，例如“内”、“外”、“上方”、“下方”和其它方向性术语，将被理解为具有其正常含义并且指正常看附图时所涉及的那些方向。除另有指明，本说明书所述方向性术语基本按照本领域技术人员所理解的常规方向。
本发明中所使用的术语“第一”、“第一个”、“第二”、“第二个”及其类似术语，在本发明中并不表示任何顺序、数量或重要性，而是用于将一个部件与其它部件进行区分。
图1至图3示出了根据本发明的一个实施例的储能装置的示意图。如图所示，储能装置包括机架10、安装到机架10上的操作装置以及第一端201连接至该操作装置而第二端202固定到机架10上的储能弹簧20。该储能装置例如适用于真空断路器中，通过操作装置来操作、例如拉伸/压缩储能弹簧20，对断路器机构进行储能，进而来实现断路器的合闸操作。
在所示出的实施例中，机架10包括相对布置的第一立板101和第二立板102，操作装置被支承在该第一立板101和第二立板102上。
图4和图5具体示出了操作装置的一个实施例。在所示出的实施例中，操作装置包括能够操作储能弹簧20的第一传动装置30以及分别接合该第一传动装置30的第二传动装置40和第三传动装置50。具体来说，第一传动装置30包括水平设置的第一轴301(或称主轴)、安装在第一轴301一端的第一斜齿轮302(或称主齿轮)和安装在第一轴301的另一端的棘轮303。其中，棘轮303与储能弹簧20的第一端201例如通过拐臂连接，储能弹簧20的第二端202固定到机架10的第二立板102上。本领域技术人员将会理解，棘轮303与储能弹簧20的具体结构并非本申请的重点，现有的棘轮和储能弹簧可以结合到第一传动装置30上以获得根据本发明的储能装置，因此在此出于节省篇幅的目的不予赘述。
在一个优选的实施方式中，第一斜齿轮302的分度圆螺旋角选自45°至55°的范围，以减少储能过程中的操作力。
第二传动装置40包括竖直设置的第二轴401和安装在该第二轴401上的第二斜齿轮402。在所示出的实施例中，第二轴401作为手动储能轴，而第二斜齿轮402作为手动储能齿轮与第一斜齿轮302啮合。在一个优选的实施方式中，第二斜齿轮402的分度圆螺旋角选自35°至45°的范围，以减少储能过程中的操作力。
第三传动装置50包括与第一斜齿轮302啮合的第三斜齿轮502，且第三斜齿轮502的轴线与第一斜齿轮302的轴线平行。在所示出的实施例中，第三斜齿轮502作为电动储能齿轮在驱动装置的驱动下枢转。在所示出的实施例中，选用电机60来驱动第三斜齿轮502。在电机60的水平设置的输出轴与第三斜齿轮502之间安装有离合器，以使电机60的输出轴能够根据情况与第三斜齿轮502接合或分离，以实现储能装置正常运行。
在一个优选的实施方式中，第三斜齿轮502的分度圆螺旋角选自45°至55°的范围，以减少储能过程中的操作力。
虽然示出的实施例中以电机60和离合器来驱动电动储能轴枢转，但是本领域技术人员可以想到用其它驱动电动储能轴枢转的机构替换电机。
该储能装置的具体操作过程为：
在手动储能操作时，转动第二轴401以带动第二斜齿轮402一起转动，通过第二斜齿轮402与第一斜齿轮302相啮合来实现第一斜齿轮302的转动，同时第一斜齿轮302通过离合装置带动第一轴301转动，进而带动棘轮303旋转以驱动连接至其的储能弹簧20拉伸/压缩，完成储能动作。在第二斜齿轮402用作驱动第一斜齿轮302的主动齿轮的手动储能过程中，电机60的输出轴与第三斜齿轮502之间的离合器使得该输出轴与第三斜齿轮502分离，从而允许第三斜齿轮502在第一斜齿轮302的带动下自由旋转。
在电动储能操作时，电机60的输出轴与第三斜齿轮502之间的离合器使得该输出轴与第三斜齿轮502接合，从而允许第三斜齿轮502在电机60驱动下旋转。第三斜齿轮502带动第一斜齿轮302旋转，而第一斜齿轮302通过离合装置带动第一轴301转动，进而带动棘轮303旋转以驱动连接至其的储能弹簧20拉伸/压缩，完成储能动作。在需要第三斜齿轮502用作驱动第一斜齿轮302的主动齿轮的电动储能过程中，第二轴401和第二斜齿轮402随第一斜齿轮302的旋转而自由转动。
在未示出的另一个实施例中，操作装置包括第一传动装置以及分别接合该第一传动装置的第二传动装置和第三传动装置。其中，第一传动装置包括水平设置的第一轴(或称主轴)、安装在第一轴一端的第一齿轮(或称主齿轮)和安装在第一轴另一端的棘轮。其中，棘轮与储能弹簧连接。与前一实施例相似，棘轮与储能弹簧可采用现有技术安装和连接。
在一个优选的实施方式中，第一斜齿轮的分度圆螺旋角选自45°至55°的范围，以减少储能过程中的操作力。
第二传动装置包括与第一斜齿轮相啮合的第二斜齿轮，且第二斜齿轮的轴线与第一斜齿轮的轴线垂直。在该未示出的实施例中，第二斜齿轮作为电动储能齿轮通过离合器与电机相连接，从而根据需要而与电机的输出轴接合或分离。
在一个优选的实施方式中，第二斜齿轮的分度圆螺旋角选自35°至45°的范围，以减少储能过程中的操作力。
第三传动装置包括水平设置的第三轴和安装在该第三轴上的第三斜齿轮。在该未示出的实施例中，第三轴作为手动储能轴，而第三斜齿轮作为手动储能齿轮与第一齿轮啮合。
在一个优选的实施方式中，第三斜齿轮的分度圆螺旋角选自45°至55°的范围，以减少储能过程中的操作力。
该储能装置的具体操作过程为：
在手动储能操作时，转动第三轴以带动第三斜齿轮一起转动，通过第三斜齿轮与第一斜齿轮相啮合来实现第一斜齿轮的转动，同时第一斜齿轮通过离合装置带动第一轴转动，进而带动棘轮旋转以驱动连接至其的储能弹簧拉伸/压缩，完成储能动作。在第三斜齿轮用作驱动第一斜齿轮的主动齿轮的手动储能过程中，电机的输出轴与第二斜齿轮之间的离合器使得该输出轴与第二斜齿轮分离，从而允许第二斜齿轮在第一斜齿轮的带动下自由旋转。
在电动储能操作时，电机的输出轴与第二斜齿轮之间的离合器使得该输出轴与第二斜齿轮接合，从而允许第二斜齿轮在电机驱动下旋转。第二斜齿轮带动第一斜齿轮旋转，而第一斜齿轮通过离合装置带动第一轴转动，进而带动棘轮旋转以驱动连接至其的储能弹簧拉伸/压缩，完成储能动作。在第二斜齿轮用作驱动第一斜齿轮的主动齿轮的电动储能过程中，第三轴和第三斜齿轮随第一斜齿轮的旋转而自由转动。
本发明通过将其中一个储能齿轮与主齿轮垂直排列、将另一个储能齿轮与主齿轮平行排列，从而实现主齿轮与两个储能齿轮的直接接合，省去了中间传动环节，减小机构的占用空间且简化结构。通过取消其中一个储能齿轮，还可以简单实现单独的手动或电动储能，降低机构成本。
应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其它实施方式。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本发明保护的范围。