一种齿轮储能共轴传动式弹簧操动机构的制作方法

本实用新型涉及高压输变电技术领域，特别涉及一种齿轮储能共轴传动式弹簧操动机构。

背景技术：

弹簧操动机构是高压输变电领域的重要设备,是高压断路器的重要组成部分,高压断路器的合分闸操作是通过操动机构来实现的。弹簧操动机构具有成本低、结构简单、原理直观、维护少等特点，适合在高压断路器上大量使用。

目前应用于高压断路器的弹簧操动机构普遍存在整体体积庞大、输出功率小等问题。由于传动结构效率问题，造成断路器的分合闸时间长，特性不稳定，降低了高压断路器的可靠性。随着国家电力系统的发展，系统容量的不断增加，传送电压不断增高，断路器技术的进步，国家电网需要一种分合闸时间短、机械特性稳定，输出功率大的新型弹簧操动机构。

技术实现要素：

本实用新型提供一种齿轮储能共轴传动式弹簧操动机构，可以解决现有技术中，整体体积庞大、输出功率小，特性不稳定，降低了高压断路器的可靠性的问题。

本实用新型提供了一种齿轮储能共轴传动式弹簧操动机构，所述右壁板与所述左壁板平行设置，所述右壁板与所述左壁板之间通过螺栓连接有固定座、固定块和两个弹簧固定座；所述右壁板与所述左壁板之间设置有二级齿轮轴和一级齿轮轴；所述右壁板上通过螺钉连接有电机；且电机置于右壁板与所述左壁板之间；所述右壁板与所述左壁板之间水平设置有分闸弹簧；所述分闸弹簧的两端分别设置有分闸弹簧调整垫；所述左侧的分闸弹簧调整垫与分闸弹簧安装在分闸弹簧座右侧，所述右侧的分闸弹簧调整垫和分闸弹簧安装在弹簧固定座左侧；所述分闸弹簧座通过缓冲缸螺纹连接有活塞；所述缓冲缸右侧与第二缸座螺纹固定连接；所述缓冲缸安装在弹簧固定座上；所述弹簧固定座的右端通过螺钉固定连接有盖板；所述缓冲缸左端孔内部设置有第一密封圈、第二密封圈和第三密封圈；所述合闸弹簧左侧与分闸弹簧调整垫贴合并一同安装在合闸弹簧座右侧；所述电机上设置有电机齿轮；且电机从右壁板伸出；所述一级齿轮轴伸出右壁板且一端设置有一级大齿轮；所述右壁板与所述左壁板上设置有输出轴和储能套轴；所述输出轴通过第一滚针轴承安装有储能套轴；所述输出轴与输出拐臂安装固定连接；所述输出拐臂上端、分闸弹簧座和连板通过第一销轴安装连接；所述储能套轴与合闸弹簧内拐臂上端安装固定连接；所述合闸弹簧内拐臂下端与合闸弹簧座通过第二轴销安装连接；所述右壁板左下端固定连接有合闸电磁铁；所述右壁板外壁设置有闭锁掣子轴；所述右壁板外壁相对于闭锁掣子轴右侧设置有一级合闸掣子轴；所述右壁板外壁相对于一级合闸掣子轴右侧设置有二级合闸掣子轴；所述闭锁掣子轴上安装有闭锁掣子；所述闭锁掣子左端通过螺轴与拉杆安装限位链接；所述联锁拐臂安装在输出轴上；所述一级合闸掣子安装在一级合闸掣子轴上；所述二级合闸掣子轴安装在二级合闸掣子上；所述二级合闸掣子左端通过轴销安装有第一滚子；所述一级合闸掣子轴上安装有第二扭簧；所述一级合闸掣子与合闸电磁铁限位连接；所述右壁板通过螺钉安装有第一扭簧；所述左壁板外壁设置有储能轴；所述储能轴安装固定连接有凸轮；所述传动拐臂的下端安装限位有传动滚子轴；所述左壁板的上端中间位置处设置有分闸电磁铁；所述左壁板外壁设置有压板；所述左壁板与压板之间设置有一级分闸掣子轴、二级分闸掣子轴、扭簧轴和三级分闸掣子轴；所述一级分闸掣子轴上安装有一级分闸掣子和第四扭簧；所述一级分闸掣子限位连接有分闸电磁铁；所述二级分闸掣子轴上安装有二级分闸掣子和第五扭簧；所述三级分闸掣子安装在三级分闸掣子轴上，所述四级分闸掣子轴安装在三级分闸掣子轴上置于三级分闸挚子轴的左端，所述四级分闸掣子设置在四级分闸掣子轴上，且置于三级分闸掣子内部；所述第六扭簧安装在扭簧轴上；所述三级分闸掣子与四级分闸掣子轴通过三级分闸掣子轴和压板上的腰孔限位；所述储能拐臂通过轴销与传动连杆左端连接；所述三级大齿轮通过曲柄轴与传动连杆连接；所述三级大齿轮上通过锁定滚子轴连接有锁定滚子；且置于三级大齿轮中间凹槽内；所述三级大齿轮通过活齿轴连接有活齿；所述第三扭簧设置在活齿轴内部；所述二级分闸掣子与第二滚子限位连接；所述固定座侧壁连接有电磁铁支板；所述传动拐臂连接有滚子轴承；所述活塞右侧安装在第一缸座和缓冲套都设置于缓冲缸内部；所述输出轴连接有第二滚针轴承。

较佳地，所述固定座、固定块、两个所述弹簧固定座通过螺栓固定在右壁板与左壁板之间的四角位置，构成本机构的主体框架。

较佳地，所述二级齿轮轴和一级齿轮轴两端穿装在右壁板和左壁板之间，水平置于右壁板与左壁板中间位置；且所述二级齿轮轴与所述一级齿轮轴单侧伸出右壁板。

较佳地，所述缓冲缸通过弹簧固定座上的止口与盖板限位连接。

较佳地，所述所述安装后的输出轴与储能套轴两端伸出右壁板与左壁板。

较佳地，所述第一缸座上设置有第四密封圈和第五密封圈，所述第二缸座上设置有第六密封圈和第七密封圈，且通过设置第四密封圈、第五密封圈、第六密封圈和第七密封圈将缓冲缸内的液压油密封。

较佳地，所述二级齿轮轴伸出右壁板，伸出一端设置有与二级齿轮轴一体的齿。

较佳地，所述拉杆上端通过第三轴销与联锁拐臂连接。

较佳地，所述传动拐臂的上端通过第四轴销固定连接有锁定滚子。

较佳地，所述第三滚子用第五轴销安装在三级分闸掣子的左端。

本实用新型的有益效果是：

储能过程：如图、图所示，电机通电，通过电机齿轮、一级大齿轮、一级齿轮轴、二级大齿轮、二级齿轮轴、三级大齿轮配合传动，形成三级减速机构，使三级大齿轮带动储能拐臂逆时针转动。三级大齿轮和凸轮与其固定的储能轴一起转动，储能拐臂逆时针转动带动与其固定的储能套轴一起转动，同时并带动与储能套轴固定的合闸内拐臂逆时针转动，向右压缩合闸弹簧。当三级大齿轮转动到活齿前最后一个齿时，控制电路切断电机电源，此时三级大齿轮会被合闸弹簧拉着逆时针转动，当三级大齿轮上的锁定滚子与二级合闸掣子上的斜边贴合，二级合闸掣子上的第一滚子被一级分闸掣子上边的切面顶住，三级大齿轮的转动被卡主，合闸弹簧弹力势能被锁定，从而完成储能过程。

电机电源切断后会有转动惯量继续转动，但三级大齿轮被锁住无法继续转动，三级大齿轮上的活齿在扭簧的配合下，可以使二级齿轮轴、一级齿轮轴和电机继续转动，直至电机和各个齿轮自己停下。

合闸过程：如图所示，合闸电磁铁通电后击打一级合闸掣子下端，使一级合闸掣子逆时针转动，二级合闸掣子上的滚子脱离一级合闸掣子，二级合闸掣子被锁定滚子推动逆时针转动，在合闸弹簧的弹力势能作用下，经过合闸弹簧座、合闸内拐臂、储能套轴、储能拐臂、传动连杆带动三级大齿轮和储能轴快速逆时针转动。如图所示，凸轮随储能轴快速转动，凸轮撞击并带动传动滚子快速转动，在凸轮作用下，传动拐臂逆时针快速转动直至凸轮脱离传动滚子，传动拐臂转动带着输出拐臂转动从而压缩分闸弹簧，传动拐臂逆时针快速转动时，其上的第三滚子推动四级分闸掣子左端向上移动，锁定滚子脱离四级分闸掣子左端后，四级分闸掣子在扭簧作用下，左端向下移动复位，如图所示，四级分闸掣子、三级分闸掣子、二级分闸掣子和一级分闸掣子相互配合卡住锁定滚子和传动拐臂，分闸弹簧的弹力势能被锁住。输出轴上输出拐臂转动带动开关完成合闸动作。

分闸过程：如图所示，分闸电磁铁通电后击打一级分闸掣子，一级分闸掣子顺时针转动，使二级分闸掣子上的滚子脱离一级分闸掣子，在分闸弹簧的弹力势能作用下，滚子脱离二级分闸掣子，锁定滚子脱离四级分闸掣子，二级分闸掣子、三级分闸掣子和四级分闸掣子顺时针转动，锁定滚子和传动拐臂不再被锁定，传动拐臂和输出轴快速顺时针转动，输出轴利用输出拐臂和活塞限位，输出轴上输出拐臂转动带动开关完成分闸动作。

附图说明

图1为本发明弹簧操动机构右壁板正视示意图(合闸位置，合闸储能状态)；

图2为本发明弹簧操动机构图1的左向示意图；

图3为本发明弹簧操动机构图2上的a-a剖面示意图(合闸位置，合闸储能状态)；

图4为本发明弹簧操动机构左壁板正视示意图(分闸位置，合闸弹簧储能状态)；

图5为本发明弹簧操动机构右壁板正视示意图(分闸位置，合闸弹簧储能状态)；

图6为本发明弹簧操动机构左壁板正视示意图(合闸位置，合闸弹簧储能状态)；

图7为本发明弹簧操动机构输处轴与储能轴共轴结构在图1上的b-b剖面示意图。

附图标记说明：1-右壁板；2-左壁板；3-分闸弹簧座；4-分闸弹簧调整垫；5-分闸弹簧；6-曲柄轴；7-三级大齿轮；8-活齿；9-二级齿轮轴；10-一级大齿轮；11-一级齿轮轴；12-电机齿轮；13-二级合闸掣子轴；14-第一扭簧；15-二级合闸掣子；16-第一滚子；17-一级合闸掣子；18-第二扭簧；19-一级合闸掣子轴；20-合闸电磁铁；21-闭锁掣子轴；22-闭锁掣子；23-拉杆；24-锁定滚子轴；25-锁定滚子；26-第一轴销；27-传动连杆；28-联锁拐臂；29-输出拐臂；30-输出轴；31-储能套轴；32-储能拐臂；33-第三扭簧；34-压板；35-传动拐臂；36-传动滚子；37-固定座；38-电磁铁支板；39-二级大齿轮；40-固定块；41-连板；42-活塞；43-第一密封圈；44-第二密封圈；45-第三密封圈；46-第一缸座；47-第四密封圈；48-第五密封圈；49-缓冲套；50-缓冲缸；51-第六密封圈；52-第七密封圈；53-第二缸座；54-盖板；55-弹簧固定座；56-电机；57-储能轴；58-合闸弹簧；59-第一轴销；60-合闸弹簧座；61-第二轴销；62-合闸弹簧内拐臂；63-分闸电磁铁；64-一级分闸掣子轴；65-一级分闸掣子；66-第四扭簧；67-二级分闸掣子轴；68-二级分闸掣子；69-第二滚子；70-第五扭簧；71-扭簧轴；72-第三滚子；73-第六扭簧；74-四级分闸掣子；75-三级分闸掣子轴；76-四级分闸掣子轴；77-三级分闸掣子；78-锁定滚子；79-传动滚子轴；80-活齿轴。81-凸轮；82滚子轴承；83第一滚针轴承；84-第二滚针轴承；85-活齿轴。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

如图1至图7所示，本实用新型实施例提供的一种齿轮储能共轴传动式弹簧操动机构，所述右壁板1与所述左壁板2平行设置，所述右壁板1与所述左壁板2之间通过螺栓连接有固定座37、固定块40和两个弹簧固定座55；所述右壁板1与所述左壁板2之间设置有二级齿轮轴9和一级齿轮轴11；所述右壁板1上通过螺钉连接有电机56；且电机56置于右壁板1与所述左壁板2之间；所述右壁板1与所述左壁板2之间水平设置有分闸弹簧5；所述分闸弹簧5的两端分别设置有分闸弹簧调整垫4；所述左侧的分闸弹簧调整垫4与分闸弹簧5安装在分闸弹簧座3右侧，所述右侧的分闸弹簧调整垫4和分闸弹簧5安装在弹簧固定座55左侧；所述分闸弹簧座3通过缓冲缸50螺纹连接有活塞42；所述缓冲缸50右侧与第二缸座53螺纹固定连接；所述缓冲缸50安装在弹簧固定座55上；所述弹簧固定座55的右端通过螺钉固定连接有盖板54；所述缓冲缸50左端孔内部设置有第一密封圈43、第二密封圈44和第三密封圈45；所述分闸弹簧调整垫4与合闸弹簧58的左侧贴合并一同安装在合闸弹簧座60右侧；所述电机56上设置有电机齿轮12；且电机56从右壁板1伸出；所述一级齿轮轴11伸出右壁板1且一端设置有一级大齿轮10；所述右壁板1与所述左壁板2上设置有输出轴30和储能套轴31；所述输出轴30通过第一滚针轴承83安装有储能套轴31；所述输出轴30与输出拐臂29安装固定连接；所述输出拐臂29上端、分闸弹簧座3和连板41通过第一销轴59安装连接；所述储能套轴31与合闸弹簧内拐臂62上端安装固定连接；所述合闸弹簧内拐臂62下端与合闸弹簧座60通过第二轴销61安装连接；所述右壁板1左下端固定连接有合闸电磁铁20；所述右壁板1外壁设置有闭锁掣子轴21；所述右壁板1外壁相对于闭锁掣子轴21右侧设置有一级合闸掣子轴19；所述右壁板1外壁相对于一级合闸掣子轴19右侧设置有二级合闸掣子轴13；所述闭锁掣子轴21上安装有闭锁掣子22；所述闭锁掣子22左端通过螺轴与拉杆23安装限位链接；所述联锁拐臂28安装在输出轴30上；所述一级合闸掣子17安装在一级合闸掣子轴19上；所述二级合闸掣子轴13安装在二级合闸掣子15上；所述二级合闸掣子15左端通过轴销安装有第一滚子16；所述一级合闸掣子轴19上安装有第二扭簧18；所述一级合闸掣子17与合闸电磁铁20限位连接；所述右壁板1通过螺钉安装有第一扭簧14；所述左壁板2外壁设置有储能轴57；所述储能轴57安装固定连接有凸轮81；所述传动拐臂35的下端安装限位有传动滚子轴79；所述左壁板2的上端中间位置处设置有分闸电磁铁63；所述左壁板2外壁设置有压板34；所述左壁板2与压板34之间设置有一级分闸掣子轴64、二级分闸掣子轴67、扭簧轴71和三级分闸掣子轴75；所述一级分闸掣子轴64上安装有一级分闸掣子65和第四扭簧66；所述一级分闸掣子65限位连接有分闸电磁铁63；所述二级分闸掣子轴67上安装有二级分闸掣子68和第五扭簧70；所述三级分闸掣子77安装在三级分闸掣子轴75上，所述四级分闸掣子轴76安装在三级分闸掣子77上置于三级分闸掣子轴75的左端，所述四级分闸掣子74设置在四级分闸掣子轴76上，且置于三级分闸掣子77内部；所述第六扭簧73安装在扭簧轴71上；所述三级分闸掣子77与四级分闸掣子轴76通过三级分闸掣子轴75和压板34上的腰孔限位；所述储能拐臂32通过轴销26与传动连杆27左端连接；所述三级大齿轮7通过曲柄轴6与传动连杆27连接；所述三级大齿轮7上通过锁定滚子轴24连接有锁定滚子25；且置于三级大齿轮7中间凹槽内；所述三级大齿轮7通过活齿轴80连接有活齿8；所述第三扭簧33设置在活齿轴85内部；所述二级分闸掣子68与第二滚子69限位连接；所述固定座37侧壁连接有电磁铁支板38；所述传动拐臂35连接有滚子轴承82；所述活塞42右侧安装在第一缸座46和缓冲套49都设置于缓冲缸50内部；所述输出轴30连接有第二滚针轴承84。

本实施例中，所述固定座37、固定块40、两个所述弹簧固定座55通过螺栓固定在右壁板1与左壁板2之间的四角位置，构成本机构的主体框架。

本实施例中，所述二级齿轮轴9和一级齿轮轴11两端穿装在右壁板1和左壁板2之间，水平置于右壁板1与左壁板2中间位置；且所述二级齿轮轴9与所述一级齿轮轴11单侧伸出右壁板1。

本实施例中，所述缓冲缸50通过弹簧固定座55上的止口与盖板54限位连接。

本实施例中，所述所述安装后的输出轴30与储能套轴31两端伸出右壁板1与左壁板2。

本实施例中，所述第一缸座46上设置有第四密封圈47和第五密封圈48，所述第二缸座53上设置有第六密封圈51和第七密封圈52，且通过设置第四密封圈47、第五密封圈48、第六密封圈51和第七密封圈52将缓冲缸50内的液压油密封。

本实施例中，所述二级齿轮轴9伸出右壁板1，伸出一端设置有与二级齿轮轴9一体的齿。

本实施例中，所述拉杆23上端通过第三轴销与联锁拐臂28连接。

本实施例中，所述传动拐臂35的上端通过第四轴销固定连接有锁定滚子78。

本实施例中，所述第三滚子72用第五轴销安装在三级分闸掣子77的左端。

工作原理：储能过程：如图1、图3所示，电机56通电，通过电机齿轮12、一级大齿轮10、一级齿轮轴11、二级大齿轮39、二级齿轮轴9、三级大齿轮7配合传动，形成三级减速机构，使三级大齿轮7带动储能拐臂32逆时针转动。三级大齿轮7和凸轮81与其固定的储能轴57一起转动，储能拐臂32逆时针转动带动与其固定的储能套轴31一起转动，同时并带动与储能套轴31固定的合闸内拐臂62逆时针转动，向右压缩合闸弹簧58。当三级大齿轮7转动到活齿80前最后一个齿时，控制电路切断电机56电源，此时三级大齿轮7会被合闸弹簧58拉着逆时针转动，当三级大齿轮7上的锁定滚子25与二级合闸掣子15上的斜边贴合，二级合闸掣子15上的第一滚子16被一级分闸掣子17上边的切面顶住，三级大齿轮7的转动被卡主，合闸弹簧58弹力势能被锁定，从而完成储能过程。电机56电源切断后会有转动惯量继续转动，但三级大齿轮7被锁住无法继续转动，三级大齿轮7上的活齿80在扭簧33的配合下，可以使二级齿轮轴9、一级齿轮轴11和电机56继续转动，直至电机56和各个齿轮自己停下。合闸过程：如图5所示，合闸电磁铁20通电后击打一级合闸掣子17下端，使一级合闸掣子15逆时针转动，二级合闸掣子15上的滚子16脱离一级合闸掣子17，二级合闸掣子15被锁定滚子25推动逆时针转动，在合闸弹簧58的弹力势能作用下，经过合闸弹簧座60、合闸内拐臂62、储能套轴31、储能拐臂32、传动连杆27带动三级大齿轮7和储能轴57快速逆时针转动。如图4所示，凸轮81随储能轴57快速转动，凸轮81撞击并带动传动滚子36快速转动，在凸轮81作用下，传动拐臂35逆时针快速转动直至凸轮81脱离传动滚子36，传动拐臂35转动带着输出拐臂29转动从而压缩分闸弹簧5，传动拐臂35逆时针快速转动时，其上的第三滚子78推动四级分闸掣子74左端向上移动，锁定滚子78脱离四级分闸掣子74左端后，四级分闸掣子74在扭簧73作用下，左端向下移动复位，如图6所示，四级分闸掣子74、三级分闸掣子77、二级分闸掣子68和一级分闸掣子65相互配合卡住锁定滚子78和传动拐臂35，分闸弹簧5的弹力势能被锁住。输出轴30上输出拐臂29转动带动开关完成合闸动作。分闸过程：如图6所示，分闸电磁铁63通电后击打一级分闸掣子65，一级分闸掣子65顺时针转动，使二级分闸掣子68上的滚子69脱离一级分闸掣子65，在分闸弹簧5的弹力势能作用下，滚子72脱离二级分闸掣子68，锁定滚子78脱离四级分闸掣子74，二级分闸掣子68、三级分闸掣子77和四级分闸掣子74顺时针转动，锁定滚子78和传动拐臂35不再被锁定，传动拐臂35和输出轴30快速顺时针转动，输出轴30利用输出拐臂29和活塞42限位，输出轴30上输出拐臂29转动带动开关完成分闸动作。

以上公开的仅为本实用新型的具体实施例，但是，本实用新型实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。