阅读说明：本技术 一种负荷开关的弹簧操作机构 (Spring operating mechanism of load switch ) 是由 彭康寿 陈美兰 陈伟 伍梓良 于 2020-11-19 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种负荷开关的弹簧操作机构,包括：基座；主动单元,包括转动设置在基座上的主动轴,主动轴上设有主动齿轮；离合单元,包括转动设置在基座上的从动轴,从动轴上设有从动齿轮、离合盘,离合盘的外边缘处设有离合卡口,离合掣子靠近离合盘的外边缘并扣合在离合卡口上；拐臂,转动设置在基座上；蓄能单元,与基座和主动轴连接；输出单元；合闸脱扣单元；分闸脱扣单元；主动轴转动令蓄能单元蓄能后,拐臂压紧离合掣子并使离合掣子脱离离合卡口。本发明利用离合结构,在蓄能单元储能完成后,输入扭矩无法再传递至从动轴中,从动轴空转,提高容错率,避免电机或人力在主动单元上影响合闸过程。(The invention discloses a spring operating mechanism of a load switch, which comprises: a base; the driving unit comprises a driving shaft which is rotatably arranged on the base, and a driving gear is arranged on the driving shaft; the clutch unit comprises a driven shaft which is rotatably arranged on the base, a driven gear and a clutch disc are arranged on the driven shaft, a clutch bayonet is arranged at the outer edge of the clutch disc, and a clutch pawl is close to the outer edge of the clutch disc and is buckled on the clutch bayonet; the crank arm is rotatably arranged on the base; the energy storage unit is connected with the base and the driving shaft; an output unit; a closing trip unit; a brake separating and tripping unit; after the driving shaft rotates to enable the energy storage unit to store energy, the crank arm presses the clutch pawl and enables the clutch pawl to be separated from the clutch bayonet. According to the invention, by utilizing the clutch structure, after the energy storage of the energy storage unit is completed, the input torque can not be transmitted to the driven shaft, the driven shaft idles, the fault-tolerant rate is improved, and the influence of a motor or manpower on the switching-on process on the driving unit is avoided.)

一种负荷开关的弹簧操作机构

技术领域

本发明涉及电气设备技术领域，特别涉及一种负荷开关的弹簧操作机构。

背景技术

负荷开关是介于断路器和隔离开关之间的一种开关电器，具有简单的灭弧装置，能切断额定负荷电流和一定的过载电流，但不能切断短路电流。

目前，在开关柜上应用的负荷开关操作机构一般采用类似隔离开关的操作机构，比如大部分厂家采用盘形弹簧结构，此类结构只适用于开断小电流的负荷开关，无法适用于高压电流，且零件数目多，结构复杂，此类机构的机械寿命一般较短，可使用次数大部分为3000-5000次，达不到要求高的用户的使用需求。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种负荷开关的弹簧操作机构，可满足大电流、长寿命及结构简单的要求。

根据本发明的第一方面实施例的负荷开关的弹簧操作机构，包括：基座；主动单元，包括转动设置在所述基座上的主动轴，所述主动轴上设有主动齿轮；离合单元，包括转动设置在所述基座上的从动轴，所述从动轴上设有从动齿轮、离合盘，所述从动齿轮转动连接在从动轴上，并与所述主动齿轮啮合，所述离合盘同步设置在所述从动轴上，所述从动齿轮上转动设置有离合掣子，所述离合盘的外边缘处设有离合卡口，所述离合掣子靠近所述离合盘的外边缘并扣合在所述离合卡口上；拐臂，转动设置在所述基座上，并位于所述离合掣子所在行进路径的外侧；蓄能单元，与所述基座和所述主动轴连接；输出单元，所述输出单元与所述从动轴连接，所述拐臂与所述输出单元连接并能够随着所述输出单元的状态往复摆动；合闸脱扣单元，所述合闸脱扣单元与所述离合单元连接；分闸脱扣单元，所述分闸脱扣单元与所述输出单元连接；所述主动轴转动令蓄能单元蓄能后，所述拐臂压紧所述离合掣子并使所述离合掣子脱离所述离合卡口。

根据本发明实施例的负荷开关的弹簧操作机构，至少具有如下有益效果：本机构在以前常用的断路器操作机构的设计原理上取消了储能保持功能，使机构在完成储能操作后马上进行合闸动作；另增加了储能合闸后不能再次储能的功能，即预储能功能，在进行合闸时，将蓄能单元所储存的能量迅速释放，实现快速合闸，能够显著提高合闸效率；利用离合结构，在蓄能单元储能完成后，输入扭矩无法再传递至从动轴中，从动轴空转，提高容错率，避免电机或人力在主动单元上影响合闸过程；改进后的整个机构能满足负荷开关大电流分闸的要求，机构体积小巧，使用寿命高。

根据本发明的一些实施例，所述蓄能单元包括蓄能弹簧和蓄能凸轮，所述蓄能凸轮同步连接在所述从动轴上，所述蓄能凸轮的底部偏心转动连接有弹簧连接件，所述蓄能弹簧连接在所述基座和所述弹簧连接件之间，所述从动轴转动使蓄能弹簧拉伸至最长位置处时，所述拐臂压住所述离合掣子并使所述离合掣子脱离离合盘。

根据本发明的一些实施例，所述输出单元包括输出轴和设置在输出轴上的输出摆臂，所述从动轴上还同步设置有凸轮盘，所述输出摆臂的第一端部抵接在所述凸轮盘上，第二端部与所述分闸脱扣单元连接。

根据本发明的一些实施例，所述输出轴与所述拐臂之间设有联动组件，所述联动组件包括连杆、设置在所述拐臂上的第一连接片和设置在所述拐臂上的第二连接片，所述连杆的两端分别铰接在所述第一连接片和所述第二连接片上。

根据本发明的一些实施例，所述分闸脱扣单元包括分闸脱扣轴、分闸摆件、分闸弹簧和分闸按钮，所述分闸摆件和所述分闸脱扣轴转动连接在所述基座上，所述分闸按钮与所述分闸脱扣轴抵接，所述分闸脱扣轴上设有分闸扣槽，所述分闸摆件的第一端部扣合在所述分闸扣槽上，第二端部与所述输出摆臂抵接，所述分闸弹簧连接在所述输出单元和所述基座之间。

根据本发明的一些实施例，所述输出摆臂的第一端部设有抵接滚轮，所述凸轮盘上设有与所述抵接滚轮相抵接的第一弧形面，所述分闸摆件的第二端部设有与所述输出摆臂的第二端部相抵接的第二弧形面。

根据本发明的一些实施例，所述合闸脱扣单元包括合闸脱扣轴、合闸按钮和合闸摆件，所述合闸脱扣轴和所述合闸摆件转动连接在所述基座上，所述合闸脱扣轴上设有能够与所述合闸摆件相扣合的合闸扣槽，所述离合盘上设有偏心卡紧件，所述蓄能单元蓄能时，所述合闸摆件的第一端部抵接在所述合闸扣槽外侧，所述偏心卡紧件在所述蓄能单元的作用下抵接在所述合闸摆件的第二端部上。

根据本发明的一些实施例，所述离合掣子转动连接在所述从动齿轮上，所述从动齿轮与所述离合掣子的转动连接处设有复位弹簧，所述离合卡口由断面和弧形过渡面组成，所述断面背向所述从动齿轮的转动方向。

根据本发明的一些实施例，所述偏心卡紧件为转动设置在所述离合盘上端面的偏心滚轮。

根据本发明的一些实施例，所述主动单元还包括驱动组件，所述驱动组件包括驱动件、驱动蜗轮和驱动蜗杆，所述驱动件与所述驱动蜗杆相啮合连接，所述驱动蜗轮同步连接在所述主动轴上。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例的负荷开关的弹簧操作机构的整体结构示意图；

图2为图1示出的弹簧操作机构的俯视图；

图3为图1示出的弹簧操作机构的底部结构示意图；

图4为图1示出的弹簧操作机构的内部结构的俯视图；

图5为图1示出的弹簧操作机构的内部结构的轴测图；

图6为图5中A处的局部放大示意图；

图7为图4示出的弹簧操作机构的分闸联动部分的结构示意图。

附图标注：

基座100；

主动单元200、主动轴210、主动齿轮220、驱动组件230、驱动蜗杆231、驱动蜗轮232；

离合单元300、从动轴310、从动齿轮320、离合掣子321、离合盘330、离合卡口331、偏心卡紧件332、凸轮盘340；

拐臂400；

蓄能单元500、蓄能弹簧510、蓄能凸轮520、弹簧连接件530、连接杆540；

合闸脱扣单元600、合闸脱扣轴610、合闸扣槽611、合闸按钮620、合闸摆件630、第一扣件轴640、合闸限位轴650、合闸脱扣板660、合闸杆670；

分闸脱扣单元700、分闸脱扣轴710、分闸扣槽711、分闸按钮730、分闸摆件740、第二扣件轴750、分闸脱扣板760、分闸杆770；

输出单元800、输出轴810、输出摆臂820、抵接滚轮821；

联动组件900、连杆910、第一连接片920、第二连接片930。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个或两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

一并参照图1至图7，以下对本发明实施例的负荷开关的弹簧操作机构进行说明。

参照图1至图3，一种负荷开关的弹簧操作机构，包括基座100、主动单元200、离合单元300、拐臂400、蓄能单元500、输出单元800、合闸脱扣单元600和分闸脱扣单元700。

主动单元200包括转动设置在基座100上的主动轴210，主动轴210上设有主动齿轮220，主动齿轮220通与主动轴210同步连接，离合单元300包括转动连接在基座100上的从动轴310，从动轴310上设有从动齿轮320和离合盘330，离合盘330同步连接在从动轴310上，而从动齿轮320则转动连接在从动轴310上，即从动齿轮320可相对从动转转动，两者的转动轴心相同但互不干扰，主动齿轮220与从动齿轮320相啮合。从动齿轮320上转动设置有离合掣子321，离合盘330的外边缘处设有离合卡口331，离合掣子321设置在靠近离合盘330的外边缘位置，并扣合在离合卡口331上。参照图1，从动齿轮320在主动齿轮220作用下沿着U方向转动，同时通过离合掣子321带动离合盘330转动，离合盘330带动从动轴310转动，蓄能单元500经从动轴310进行蓄能。

拐臂400转动设置在基座100上，并位于离合掣子321所在行进路径的外侧，蓄能单元500与基座100和主动轴210连接，输出单元800与从动轴310连接。拐臂400与输出单元800连接并能够随着输出单元800的状态往复摆动，根据负荷开关的打开与关闭操作，输出单元800的状态为分闸状态或分闸状态，输出单元800进行合闸时，拉动拐臂400朝着从动轴310即接近离合掣子321行进路径的方向运动，向内转动，能够压紧在离合掣子321上，使离合掣子321与离合盘330分离；输出单元800分闸时，拉动拐臂400朝着远离离合掣子321行进路径的方向运动，向外转动，离开离合掣子321的行进路径，离合掣子321重新与离合盘330相扣合。离合掣子321在从动齿轮320的带动线绕着从动轴310做圆周运动，并卡紧在离合盘330的离合卡口331上，离合掣子321上设有抵接部。在拐臂400处于朝内的状态下，当离合掣子321运动经过拐臂400时，拐臂400压住抵接部，使离合掣子321扣合在离合卡口331上的扣合部脱离离合卡口331，离合盘330不再随着从动齿轮320转动，此时蓄能单元500蓄能完成，且从动轴310停止转动。合闸脱扣单元600与离合单元300连接，用于启动合闸运动，分闸脱扣单元700与输出单元800连接，用于合闸后的重新分闸启动。

具体实施时，参照图4，合闸蓄能准备阶段时，输出单元800处于分闸状态，主动单元200带动从动齿轮320运动，在离合掣子321的扣合下带动从动轴310转动，从动轴310带动蓄能单元500蓄能，蓄能单元500蓄能完成后，离合掣子321刚经过拐臂400位置，拐臂400压紧离合掣子321使离合掣子321脱离离合盘330，从动齿轮320继续转动，离合盘330与从动轴310不动，当从动齿轮320上的离合掣子321再次经过拐臂400时，拐臂400依然压紧离合掣子321使离合掣子321与离合盘330分开，此时从动齿轮320空转，蓄能单元500处于蓄能准备阶段，合闸脱扣单元600抵住从动轴310的转动；合闸时，合闸脱扣单元600松开从动轴310，从动轴310在蓄能单元500的释能作用下转动，推动输出单元800合闸，完成合闸过程，此时拐臂400处于打开状态，离合掣子321重新与离合盘330口扣合；分闸时，分闸脱扣单元700带动输出单元800做分闸运动，输出单元800分闸后，带动拐臂400回转，此时重新进行合闸蓄能准备过程。

在本发明的一些实施例中，蓄能单元500包括蓄能弹簧510和蓄能凸轮520，蓄能凸轮520同步连接在从动轴310底部，蓄能凸轮520的底部偏心转动连接有弹簧连接件530，基座100底部固设有连接杆540，蓄能弹簧510的第一端部挂设连接在连接杆540上，第二端部挂设连接在弹簧连接件530上，从动轴310在转动过程中，往复拉伸蓄能弹簧510，当蓄能弹簧510拉伸至最长位置处时，蓄能凸轮520刚过死点位置，此时离合掣子321经过拐臂400位置，拐臂400压主离合掣子321并使离合掣子321脱离离合盘330，同时合闸脱扣单元600顶住离合盘330使整个从动轴310处于蓄能单元500的蓄能阶段。

具体的，参照图5和图6，合闸脱扣单元600包括合闸脱扣轴610、合闸按钮620和合闸摆件630，合闸脱扣轴610和合闸摆件630转动连接在基座100上，基座100上设有第一扣件轴640，合闸摆件630转动设置在第一扣件轴640上，合闸摆件630的第一端部设有合闸弧形扣，合闸脱扣轴610上设有合闸扣槽611，合闸弧形扣的外侧面为弧形面，合闸弧形扣能够扣合在合闸扣槽611上，离合盘330上设有偏心卡紧件332，偏心卡紧件332绕着从动轴310转动。合闸摆件630与第一扣件轴640上的转动连接处设有第一复位件，合闸脱扣轴610与基座100的转动连接处设有第二复位件，第一复位件使合闸摆件630沿着M方向转动，基座100上设有合闸限位轴650，合闸摆件630的端部上设有抵接在合闸限位轴650上的限位面，初始状态下，第一复位件使合闸摆件630抵接在合闸限位轴650上，此时合闸摆件630的第一端部位于离合盘330上方并靠近从动轴310位置，并处于偏心卡紧件332的运动路径上，当离合盘330经从动齿轮320带动旋转，使离合掣子321脱离离合盘330后，偏心卡紧件332在蓄能弹簧510的作用下顶紧在和合闸摆件630的第一端部上，合闸摆件630的第二端部则抵接在合闸脱扣轴610上且位于合闸扣槽611的外侧。合闸脱扣轴610上设有合闸脱扣板760，合闸按钮620连接合闸杆670，合闸杆670限位在基座100上并沿着基座100直线运动，合闸杆670的端部抵接在合闸脱扣板760上，按下合闸按钮620时合闸杆670推动合闸抵接板沿着N方向转动，而第二复位件带动合闸脱扣轴610沿着反N方向转动，使合闸脱扣板760始终抵接在合闸杆670的端部上。合闸时，按下合闸按钮620，合闸杆670推动合闸脱扣轴610沿着N方向转动一个角度，偏心卡紧件332在蓄能弹簧510的作用下推动合闸摆件630朝着反M的方向转动，合闸摆件630的第二端部扣入合闸扣槽611中，偏心卡紧件332离开合闸摆件630，此时蓄能弹簧510能够驱动从动轴310沿着A方向旋转，并带动输出单元800合闸。当偏心卡紧件332离开合闸摆件630后，合闸脱扣轴610在第二复位件的作用下沿着反N方向复位并经合闸脱扣板760推动合闸按钮620复位，合闸摆件630在第一复位件的作用下沿着M方向转动重新抵接在合闸限位轴650上，合闸摆件630的第二端部离开合闸扣槽611。

具体的，偏心卡紧件332为转动设置在离合盘330上端面上的偏心滚轮，偏心滚轮能够降低推开合闸摆件630的摩擦阻力以及顶紧力，以便顺利经过合闸摆件630，减少合闸损耗，提高使用寿命。

还需要说明的是，离合掣子321转动连接在从动齿轮320上，从动齿轮320与离合掣子321的转动连接处设有复位弹簧，所述离合卡口331由断面和弧形过渡面组成，断面背向所述从动齿轮320的转动方向,离合掣子321的第一端部为抵接部，第二端部为扣合部，复位弹簧推动离合掣子321沿着B方向旋转，使扣合部朝着从动轴310压紧在离合盘330的外边缘上，从而与离合卡口331扣合。在蓄能完成阶段时，离合卡口331停止在拐臂400位置，离合掣子321在从动齿轮320的运动下重新经过离合卡口331时，拐臂400从下压紧离合掣子321的抵接部，使得离合掣子321无法与离合卡口331扣合，此时从动齿轮320处于空转状态。

在本发明的一些实施例中，输出单元800包括输出轴810和设置在输出轴810上的输出摆臂820，从动轴310上还同步设置有凸轮盘340，本实施例中，凸轮盘340、蓄能凸轮520、离合轮均通过平键同步设置在从动轴310上。输出单元800包括输出轴810和设置在输出轴810上的输出摆臂820，从动轴310上还同步设置有凸轮盘340，输出摆臂820的第一端部抵接在凸轮盘340上，第二端部与分闸脱扣单元700连接，输出轴810转动连接在基座100上，输出轴810的侧面设有限位平面，输出摆臂820经限位平面实现与输出摆臂820的同步连接，输出摆臂820的第一端部上设有抵接滚轮821，输出摆臂820用于连接开关柜上的合闸机构，凸轮盘340上设有能够与抵接滚轮821相抵接的第一弧形面，分闸摆件740的第二端部设有与输出摆臂820的第二端部相抵接的第二弧形面。输出摆臂820绕着C方向转动时，推动合闸机构合闸，当输出摆臂820绕着反C方向转动时，拉动合闸机构分闸。合闸的时候，蓄能弹簧510拉动从动轴310转动，凸轮盘340在从动轴310作用下推动输出摆臂820沿着C方向转动，合闸机构合闸，合闸后，离合掣子321与离合卡口331重新扣合，从动齿轮320带动离合盘330和从动轴310转动，由于凸轮盘340推动输出单元800合闸后，此时凸轮盘340对输出单元800不起作用，凸轮盘340、从动轴310、离合盘330与从动齿轮320一同空转。

参照图5至图7，分闸脱扣单元700包括分闸脱扣轴710、分闸摆件740、分闸弹簧和分闸按钮730，分闸摆件740和分闸脱扣轴710转动连接在基座100上，基座100上设有第二扣件轴750，分闸摆件740转动连接在第二扣件轴750上，分闸摆件740与第二扣件轴750的连接处设有第三复位件，第三复位件能够驱动分闸摆件740沿着D方向转动，基座100上设有分闸限位轴，分闸限位轴用于限制分闸摆件740沿D的反方向的摆动位置。分闸脱扣轴710上设有分闸脱扣板760，分闸纽扣上连接有分闸杆770，分闸杆770限位设置在基座100上并沿着基座100做直线运动，分闸杆770的端部抵接在分闸脱扣板760上，分闸脱扣轴710上设有分闸扣槽711，分闸脱扣轴710上还设有第四复位件，第四复位件使分闸脱扣轴710沿着E方向转动。分闸弹簧连接在输出摆臂820和基座100之间，一端连接在输出摆臂820的第一端部，另一端连接在基座100上，能够拉动分闸弹簧朝着从动轴310转动，即沿着C的反方向转动。合闸时，凸轮盘340推动输出摆臂820克服分闸弹簧沿着C方向运动，原扣合在该分闸脱扣轴710上的分闸摆件740经输出摆臂820推动脱离分闸脱扣轴710，分闸脱扣轴710在第四复位件的作用线沿着E方向转动一个小角度，此时分闸摆件740无法扣合在分闸脱扣轴710上，当凸轮盘340经从动轴310带动脱离输出摆件时，分闸摆件740在第三复位件的作用下卡紧在分闸扣槽711外侧，保持输出摆臂820的合闸状态；分闸时，按下分闸按钮730，经分闸杆770推动分闸脱扣轴710沿着E的反方向移动，分闸摆件740重新扣合在分闸扣槽711上，分闸弹簧拉动输出摆臂820沿着C的反方向运动，输出摆件拉动合闸机构分闸，完成分闸过程。

需要说明的是，第一复位件和第三复位件为设置在轴上的复位用的扭簧，第二复位件和第四复位件为复位弹簧，第二复位件的一端连接在基座100上，另一端连接在合闸脱扣轴610上，第四复位件的一端同样连接在基座100上，另一端连接在分闸脱扣轴710上。

进一步的，输出轴810与拐臂400之间设有联动组件900，联动组件900包括连杆910、设置在输出上的第一连接片920和设置在拐臂400上的第二连接片930，连杆910的两端分别铰接在第一连接片920和第二连接片930上，第一连接片920和第二连接片930可通过螺钉连接的方式分别输出轴810和拐臂400上，连杆910、第一连接片920和第三连接片之间形成三连杆910联动机构。当输出轴810朝着沿着C方向转动时，此时为合闸过程，联动组件900拉动拐臂400沿着F方向转动，背向从动轴310打开，拐臂400脱离离合掣子321的行进路径，无法压紧离合掣子321，离合掣子321与离合盘330重新扣合；当输出轴810朝着C的反方向转动时，此时为分闸过程，联动组件900拉动拐臂400沿着F的反方向转动，靠近从动轴310，压紧离合掣子321使离合掣子321与离合盘330分离。

在本发明的一些实施例中，主动单元200还包括驱动组件230，驱动组件230包括驱动件、驱动蜗轮232和驱动蜗杆231，驱动蜗轮232通过键连接在主动轴210上，驱动蜗杆231与驱动蜗轮232相啮合，驱动件与驱动蜗杆231连接，用于驱动驱动蜗杆231转动。本实施例中，驱动件为驱动电机，除了采用驱动件进行驱动转动外，驱动蜗杆231还可以通过人工转动的方式驱动转动，利用把柄进行旋转，使从动轴310转动，主动轴210利用主动齿轮220驱动从动齿轮320转动。采用蜗轮蜗杆结构，可以减少传动噪音，且可以改变驱动件的设置方向，提高结构的紧凑性。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。