CN105428108B - 一种弹簧操动机构及其储能装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种弹簧操动机构及其储能装置，该储能装置的机架上转动装配有转动轴线沿前后方向延伸的传动摆臂，传动摆臂靠近其左端的部分设有与动力输入装置配合的配合部分，该配合部分能够在动力输入装置的往复推力作用下带动传动摆臂的右端上下往复运动，储能棘爪安装于传动摆臂上靠近传动摆臂的右端的部分上，储能棘爪随传动摆臂上下往复运动时能够间歇推动棘轮朝着储能方向转动。本发明中的储能装置在动力输入装置与储能棘爪之间增加了传动摆臂，使布局更加紧凑合理，节省了空间，并且输入和输出在棘轮两侧的分置，使得储能装置的机构整体在受力上更加均匀。
Description
技术领域
本发明涉及电气开断装置（如断路器、隔离开关）中的弹簧操动机构，以及弹簧操动机构的储能装置。
背景技术
弹簧操动机构是保证电气开断装置（如断路器、隔离开关）安全可靠运行的重要部件，现有技术的一类弹簧操动机构采用了包含棘轮机构的储能装置，如中国专利公开号CN2906889Y、CN 102034621B公开的弹簧操动机构以及其中的储能装置，这种储能装置均包括用于向储能弹簧储能的棘轮、储能棘爪、防回退棘爪，以及由手动（摇把）或电动（电机）驱动转动的曲轴，该储能装置利用棘轮机构中棘爪与棘轮单向离合的特性，将棘轮与棘爪（储能棘爪、防回退棘爪）的锁止方向设定为与棘轮带动储能弹簧储能的旋转方向相反，使得储能棘爪在转动的曲轴的偏心部分的带动下能够往复运动并间歇的推动棘轮的棘齿，使棘轮朝着能够带动储能弹簧储能的正向（储能方向）转动，而防回退棘爪则在储能过程中始终阻止棘轮的反向转动。上述储能装置采用曲轴来驱动储能棘爪，受操动机构的整体的空间布局限制，曲轴的偏心部分的偏心距离有限，因此较长的棘爪的长度才能获得足够的推力，而且棘爪需要足够的强度，但同时由于棘爪需要与棘轮有精确的配合，可是同时兼顾强度和精度又给设计和制造带来了较多的困难；并且，用于动力输入的曲轴和储能棘爪均偏置在棘轮的一侧，因此仍会占用较大的空间，导致该储能装置的结构松散且在弹簧操动机构的机座（壳体）整体上存在受力集中的问题。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术存在的问题，提供一种布局、结构更为合理的弹簧操动机构的储能装置，同时提供使用该储能装置的弹簧操动机构。
本发明的弹簧操动机构的储能装置的技术方案是：一种弹簧操动机构的储能装置，包括机架、提供往复推动力的动力输入装置、转动轴线沿前后方向延伸的棘轮、与棘轮单向离合配合的储能棘爪，所述机架上转动装配有转动轴线沿前后方向延伸的传动摆臂，传动摆臂的左右两端分置于棘轮的左右两侧，传动摆臂靠近其左端的部分设有与动力输入装置配合的配合部分，该配合部分能够在动力输入装置的往复推力作用下带动传动摆臂的右端上下往复运动，传动摆臂上连接有对传动摆臂的配合部分施加朝动力输入装置运动的作用力的第二弹性件，所述的储能棘爪安装于传动摆臂上靠近传动摆臂的右端的部分上，传动摆臂上安装有对储能棘爪施加贴靠在棘轮外周上的作用力的第一弹性件，储能棘爪随传动摆臂上下往复运动时能够间歇推动棘轮朝着储能方向转动。
所述第一弹性件为扭簧，扭簧一端顶在储能棘爪上，另一端顶在传动摆臂上所设的定位轴上。
所述动力输入装置为储能电机带动的偏心轮，所述传动摆臂上的配合部分是转动装配在传动摆臂上的与所述偏心轮滚压配合的滚轮，所述第二弹性件为传动摆臂与机架之间连接的对传动摆臂的左端部分施加朝偏心轮运动的作用力的第二复位簧。
所述棘轮的外周具有沿棘轮圆周方向延伸的仅能与储能棘爪滑动配合的无轮齿圆柱面段，该无轮齿圆柱面段在棘轮圆周方向上的长度和位置被设置成在棘轮转动至储能结束时无轮齿圆柱面段即与棘爪滑动接触配合。
所述传动摆臂和棘轮同轴的装配在机架上所设的一根主轴上。
本发明的弹簧操动机构的技术方案是：一种弹簧操动机构，包括储能装置和与用于控制储能装置进行储能或释放的控制部分，所述储能装置包括机架、提供往复推动力的动力输入装置、转动轴线沿前后方向延伸的棘轮、与棘轮单向离合配合的储能棘爪，所述机架上转动装配有转动轴线沿前后方向延伸的传动摆臂，传动摆臂的左右两端分置于棘轮的左右两侧，传动摆臂靠近其左端的部分设有与动力输入装置配合的配合部分，该配合部分能够在动力输入装置的往复推力作用下带动传动摆臂的右端上下往复运动，传动摆臂上连接有对传动摆臂的配合部分施加朝动力输入装置运动的作用力的第二弹性件，所述的储能棘爪安装于传动摆臂上靠近传动摆臂的右端的部分上，传动摆臂上安装有对储能棘爪施加贴靠在棘轮外周上的作用力的第一弹性件，储能棘爪随传动摆臂上下往复运动时能够间歇推动棘轮朝着储能方向转动。
所述第一弹性件为扭簧，扭簧一端顶在储能棘爪上，另一端顶在传动摆臂上所设的定位轴上。
所述动力输入装置为储能电机带动的偏心轮，所述传动摆臂上的配合部分是转动装配在传动摆臂上的与所述偏心轮滚压配合的滚轮，所述第二弹性件为传动摆臂与机架之间连接的对传动摆臂的左端部分施加朝偏心轮运动的作用力的第二复位簧。
所述棘轮的外周具有沿棘轮圆周方向延伸的仅能与储能棘爪滑动配合的无轮齿圆柱面段，该无轮齿圆柱面段在棘轮圆周方向上的长度和位置被设置成在棘轮转动至储能结束时无轮齿圆柱面段即与棘爪滑动接触配合。
所述传动摆臂和棘轮同轴的装配在机架上所设的一根主轴上。
本发明的有益效果：本发明中的储能装置在动力输入装置与储能棘爪之间增加了传动摆臂，使得棘爪不需要承担更大的载荷从而降低了制造难度，将传动摆臂的两端相对的分置于棘轮的左右两侧，从而利用了棘轮本身占据的空间来容纳较长的用于传输扭矩的力臂，使布局更加紧凑合理，节省了空间，并且输入和输出在棘轮两侧的分置，使得储能装置的机构整体在受力上更加均匀。
附图说明
图1是本发明弹簧操动机构的储能装置的实施例的结构示意图；
图2是图1的右视图；
图3是图1中的储能装置在储能完毕时的局部结构示意图。
具体实施方式
如图1-图3所示，本发明的弹簧操动机构的储能装置的实施例，包括机架和转动装配在机架上的主轴14，主轴14固定有转动轴线与主轴的轴线同轴设置的棘轮6、输出拐臂12，棘轮6通过主轴14、输出拐臂12与储能弹簧7传动连接，在棘轮6正向转动（顺时针）时带动主轴14转动，进而由输出拐臂12拉动储能弹簧7储能，本实施例中的储能弹簧7为合闸弹簧，储能弹簧7上下各有一个挂板8，上端连接固定轴9，下端连接输出拐臂12。防回退棘爪18与棘轮6在棘轮反向转动方向上（逆时针）锁止配合，而在棘轮正向转动方向上能够脱离锁止，在储能的过程中，防回退棘爪18始终能够通过与棘轮6的齿面啮合，防止合闸弹簧7在储能过程中带动棘轮6的回退，保证储能过程的顺利进行。
本实施例的上述内容属于现有技术而不再详述，而相比于现有技术的改进在于，在主轴14上转动装配有传动摆臂5，传动摆臂5的两端相对的分置于棘轮6的左右两侧，传动摆臂5靠近其左端的部分上通过滚轮轴3装配有滚轮4，该滚轮4与棘轮6右侧所设的储能电机17转轴上的偏心轮2滚压配合。偏心轮2通过键1与储能电机17的传动轴固连。传动摆臂5在储能电机17及偏心轮2的带动下做上下摆动动作。传动摆臂5靠近其右端的部分上装配有与棘轮6单向离合配合的储能棘爪11，储能棘爪11随传动摆臂5上下往复运动时能够间歇推动棘轮6顺时针旋转，带动储能弹簧7储能。传动摆臂5上安装有对储能棘爪11施加贴靠在棘轮6外周上的作用力的第一复位簧15，第一复位簧15为扭簧，一端顶在储能棘爪11上，另一端顶在传动摆臂5上固定的定位轴16上。传动摆臂5与机架之间还连接有对传动摆臂15的左端部分施加朝偏心轮2运动的作用力的第二复位簧13，使得偏心轮2在转动时能够推到传动摆臂15。当然在其他实施例中，以上两复位簧均可以用其他形式的如柱形弹簧、弹片等常规的弹性件代替。
进而，棘轮的外周具有沿棘轮圆周方向延伸的仅能与储能棘爪滑动配合的无轮齿圆柱面段61，该无轮齿圆柱面段61在棘轮圆周方向上的长度和位置被设置成在棘轮6转动至储能结束时无轮齿圆柱面段61即与棘爪11滑动接触配合。
本发明的上述弹簧操动机构的实施例在工作时，如图1所示，当弹簧操动机构的控制部分发出储能指令时，储能电机17得电，电机输出轴转动，通过键1带动偏心轮2的顺时针转动，由于偏心轮2的运动特性，传动摆臂5以主轴14为中心进行上下往复摆动，储能棘爪11通过传动摆臂5的上下摆动带动棘轮6顺时针转动，即传动摆臂5为杠杆，杠杆左端被偏心轮2顶起，杠杆右端的储能棘爪11被压下，从而推动棘轮6顺时针转动，棘轮6通过轴14带动输出拐臂12的运转，拉长储能弹簧7，完成储能弹簧7的储能过程。
图3所示，储能过程完毕后，输出拐臂12带动储能弹簧7已经储能到位。若控制部分中电器件失效而不能立刻制动，储能电机17会继续转动，但此时储能棘爪11已经运行至棘轮6无轮齿圆柱面段61，棘爪在棘轮的光滑的无轮齿圆柱面段上进行往复运动，无法带动主轴14的转动，电机处于空转状态，避免了电机烧毁事故的发生，从而实现对弹簧操动机构的保护。
本发明的弹簧操动机构的实施例，包括储能装置和与用于控制储能装置进行储能或释放的控制部分，储能装置的结构与上述弹簧操动机构的储能装置的实施例的结构相同，该操动机构的改进在于储能装置，其他部分均属于现有技术而不再赘述。
在本发明的弹簧操动机构、弹簧操动机构的储能装置的其他实施例中，也可以增加、或将储能电机替换为手动储能的输入轴构成其他形式的动力输入装置，另外，动力输入装置也可以采用其他常规的能够实现对传动摆臂一端的往复推动动作的驱动装置，例如电磁铁、液压缸等。另外，其他实施例中，传动摆臂5也通过其他的常规的安装方式转动装配在机架上，只需要保证能够实现储能能力输入和棘轮的配合即可，比如将传动拐臂可以安装在主轴以外的其他的轴上或者将传动拐臂固连的轴转动装配在机架上的轴承上。
Claims (8)
1.一种弹簧操动机构的储能装置，包括机架、提供往复推动力的动力输入装置、转动轴线沿前后方向延伸的棘轮、与棘轮单向离合配合的储能棘爪，其特征在于：所述机架上转动装配有转动轴线沿前后方向延伸的传动摆臂，传动摆臂的左右两端分置于棘轮的左右两侧，传动摆臂靠近其左端的部分设有与动力输入装置配合的配合部分，该配合部分能够在动力输入装置的往复推力作用下带动传动摆臂的右端上下往复运动，传动摆臂上连接有对传动摆臂的配合部分施加朝动力输入装置运动的作用力的第二弹性件，所述的储能棘爪安装于传动摆臂上靠近传动摆臂的右端的部分上，传动摆臂上安装有对储能棘爪施加贴靠在棘轮外周上的作用力的第一弹性件，储能棘爪随传动摆臂上下往复运动时能够间歇推动棘轮朝着储能方向转动，所述动力输入装置为储能电机带动的偏心轮，所述传动摆臂上的配合部分是转动装配在传动摆臂上的与所述偏心轮滚压配合的滚轮，第二弹性件为传动摆臂与机架之间连接的对传动摆臂的左端部分施加朝偏心轮运动的作用力的第二复位簧以使偏心轮在转动时能够推到传动摆臂，第二复位簧设置在传动摆臂的靠近其右端的部分。
2.根据权利要求1所述的弹簧操动机构的储能装置，其特征在于：所述棘轮的外周具有沿棘轮圆周方向延伸的仅能与储能棘爪滑动配合的无轮齿圆柱面段，该无轮齿圆柱面段在棘轮圆周方向上的长度和位置被设置成在棘轮转动至储能结束时无轮齿圆柱面段即与棘爪滑动接触配合。
3.根据权利要求1所述的弹簧操动机构的储能装置，其特征在于：所述第一弹性件为扭簧，扭簧一端顶在储能棘爪上，另一端顶在传动摆臂上所设的定位轴上。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的弹簧操动机构的储能装置，其特征在于：所述传动摆臂和棘轮同轴地 装配在机架上所设的一根主轴上。
5.一种弹簧操动机构，包括储能装置和用于控制储能装置进行储能或释放的控制部分，所述储能装置包括机架、提供往复推动力的动力输入装置、转动轴线沿前后方向延伸的棘轮、与棘轮单向离合配合的储能棘爪，其特征在于：所述机架上转动装配有转动轴线沿前后方向延伸的传动摆臂，传动摆臂的左右两端分置于棘轮的左右两侧，传动摆臂靠近其左端的部分设有与动力输入装置配合的配合部分，该配合部分能够在动力输入装置的往复推力作用下带动传动摆臂的右端上下往复运动，传动摆臂上连接有对传动摆臂的配合部分施加朝动力输入装置运动的作用力的第二弹性件，所述的储能棘爪安装于传动摆臂上靠近传动摆臂的右端的部分上，传动摆臂上安装有对储能棘爪施加贴靠在棘轮外周上的作用力的第一弹性件，储能棘爪随传动摆臂上下往复运动时能够间歇推动棘轮朝着储能方向转动，所述动力输入装置为储能电机带动的偏心轮，所述传动摆臂上的配合部分是转动装配在传动摆臂上的与所述偏心轮滚压配合的滚轮，所述第二弹性件为传动摆臂与机架之间连接的对传动摆臂的左端部分施加朝偏心轮运动的作用力的第二复位簧以使偏心轮在转动时能够推到传动摆臂，第二复位簧设置在传动摆臂的靠近其右端的部分。
6.根据权利要求5所述的弹簧操动机构，其特征在于：所述棘轮的外周具有沿棘轮圆周方向延伸的仅能与储能棘爪滑动配合的无轮齿圆柱面段，该无轮齿圆柱面段在棘轮圆周方向上的长度和位置被设置成在棘轮转动至储能结束时无轮齿圆柱面段即与棘爪滑动接触配合。
7.根据权利要求5所述的弹簧操动机构，其特征在于：所述第一弹性件为扭簧，扭簧一端顶在储能棘爪上，另一端顶在传动摆臂上所设的定位轴上。
8.根据权利要求5-7中任一项所述的弹簧操动机构，其特征在于：所述传动摆臂和棘轮同轴地 装配在机架上所设的一根主轴上。
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