用于电力开关设备的弹簧操作致动器制造技术

本发明专利技术涉及一种用于电力开关设备的弹簧操作致动器。该致动器具有主轴(1)将致动运动传递到开关设备，还具有打开弹簧装置和闭合弹簧装置。根据本发明专利技术的打开弹簧装置包括打开扭力弹簧(3)和闭合装置包括闭合扭力弹簧(4)。扭力弹簧(3，4)的轴线在相同方向延伸并相互间隔小于外部打开弹簧直径20％的距离。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于电力开关设备的弹簧操作致动器，该弹簧操作致动器包括设置为将致动运动传递到开关设备的旋转驱动主轴，打开弹簧装置和闭合弹簧装置。
技术介绍
在电力传输或配电网中，开关设备被包含在配电网中以提供响应于异常负荷条件的自动保护或者允许打开或闭合(开关)配电网的一部分。因此，该开关设备可能被要求执行多个不同的操作，例如，终端故障或短路故障中断、小感应电流的中断、电容电流中断、反相位切换或空载切换，所有这些操作对于本领域的技术人员是公知的。 在开关设备中，实际的打开或闭合操作由两个触头执行，通常，其中一个触头是固定的，另一个触头是可动的。可动触头由包括致动器和机构的操作设备操作，其中所述机构将致动器可操作地连接到可动触头。用于中高压开关和断路器的已知的操作设备的致动器为弹簧操作致动器、液压或电磁型的。在下文中，将描述操作设备操作断路器，但类似的已知的操作设备也可以操作开关。弹簧操作致动器或者又称作弹簧驱动单元通常使用两个弹簧来操作断路器，使用打开弹簧来打开断路器，使用闭合弹簧来闭合断路器并再加载打开弹簧。取代对打开弹簧和闭合弹簧的每一者仅设置一个弹簧，有时可对打开弹簧和闭合弹簧的每一者使用一组弹簧。例如，这样的一组弹簧可包括设置在较大弹簧内的小弹簧或者平行并排设置的两个弹簧。在下文中，应该了解的是，当涉及各打开弹簧和闭合弹簧时，该弹簧可包括一组弹簧。另一机构将弹簧的运动转换为可动触头的平移运动。在其闭合位置时，在配电网中，断路器的可动触头和固定触头相互接触，并且操作设备的打开弹簧和闭合弹簧被加载。在发出打开指令时，打开弹簧打开断路器，将触头分离。在发出闭合指令时，闭合弹簧闭合断路器，同时加载打开弹簧。打开弹簧此时准备好在需要时执行第二打开操作。当闭合弹簧已闭合断路器时，操作设备中的电动机再加载闭合弹簧。该再加载操作花费几秒钟。断路器的弹簧操作致动器的示例可在例如US 4，678，877、US5, 280, 258、US5，571，255、US 6, 444, 934 以及 US 6，667，452 中找到。在已知弹簧操作致动器中使用轴向动作弹簧，即压缩或张力螺旋弹簧。扭力弹簧比如扭力杆，螺旋弹簧和时钟弹簧也用于打开和闭合运动的致动。轴向动作弹簧的使用是需要大量空间的设置，尤其是因为弹簧通常被导向为与驱动轴成一角度。而且，这些类型的弹簧需要将线性弹簧运动转换为驱动轴的旋转运动的机构。这增加了致动器中所需运动部件的数量并因此使其变得复杂。扭力弹簧更少频率地用于致动器。传统地这些弹簧还以与驱动轴成一角度或从驱动轴轴向偏置而定位。已知扭力弹簧操作致动器也使打开弹簧和闭合弹簧的轴线相对彼此轴向偏置。已知弹簧操作致动器，不论使用轴向动作或张力弹簧，因而存在缺陷，它们需要很多空间和相对大量的组件。关于与螺旋扭力弹簧有关的术语“端部”，在本申请中表示弹簧材料的端部，即，弹簧螺旋方向上的端部。对于 轴向方向上的端部，使用术语“轴向端部”。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供所讨论的这种需要小空间和相对少组件的弹簧操作致动器，并因而克服已知的这种致动器带来的缺陷。该目的实现于打开弹簧装置，包括至少一个打开扭力弹簧，定义打开弹簧轴线和外部打开弹簧直径，闭合弹簧，包括至少一个闭合扭力弹簧，定义闭合弹簧轴线，这些轴线在相同方向延伸并相互间隔小于外部打开弹簧直径的20%的距离。关于其相互接近的轴线设置的两个扭力弹簧使得可以获得致动器的紧凑构造，将弹簧力传递到主轴所需的组件的数量可以相对传统构造而减少。优选地轴线之间的距离小于外部打开弹簧直径的10%。根据一优选实施方式，这两个轴线基本上对齐。通过使轴线对齐，即相互间隔零距离，以上描述的优点将更明显。该构造也比如果在它们之间存在小距离更简单。根据另一优选实施方式，对齐的弹簧轴线作为主轴的轴线在相同方向延伸。因为从扭力弹簧传递的力被相对于弹簧垂直导向因而该实施方式还简化了到驱动轴的连接。根据另一优选实施方式，驱动轴的轴线与弹簧轴线对齐。这进一步有利于简化弹簧到驱动轴的连接，因为来自弹簧的垂直力可以作为驱动轴上的垂直力被直接传递。而且该实施方式最小化驱动轴的径向方向的空间的需求。根据另一优选实施方式，每个扭力弹簧是螺旋弹簧。在应用中如在本专利技术中螺旋弹簧在大多数情况下对于存储和提供机械能是最有效的方式。例如与钟表弹簧相比，螺旋弹簧为弹簧的最佳相对位置提供更大自由度。根据另一优选实施方式，打开扭力弹簧具有比闭合扭力弹簧的外径更大的内径。关于直径之间的关系，闭合扭力弹簧可以完全或部分位于打开扭力弹簧的内部，这进一步有利于实现紧凑装置的可能性。根据另一优选实施方式，打开扭力弹簧和闭合扭力弹簧定位为它们之一在另一个的径向外侧且使得打开扭力弹簧的至少主要部分和闭合弹簧的至少主要部分具有相同的轴向位置。该设置提供了扭力弹簧的非常紧凑的配置，由此更加有利于实现小尺寸的致动器。优选地，整个打开扭力弹簧和整个闭合扭力弹簧具有相同的轴向位置，因为这是关于节约空间的最佳配置。根据另一优选实施方式，打开扭力弹簧位于闭合扭力弹簧的外侧。这有利于扭力弹簧的加载，其中，打开扭力弹簧由闭合扭力弹簧再加载，而闭合扭力弹簧由电动机加载或者以手动方式加载。由于打开扭力弹簧通常以比闭合弹簧装置更快的速度动作，所以更加有利，因为这种配置很容易使打开扭力弹簧以比闭合扭力弹簧更大的半径作用于驱动轴。根据另一优选实施方式，闭合扭力弹簧包括第一扭力弹簧单元和第二扭力弹簧单元，其中，第一和第二扭力弹簧单元同轴，第一扭力弹簧单元的至少主要部分和第二扭力弹簧单元的至少主要部分具有相同的轴向位置，第一扭力弹簧单元位于第二扭力弹簧单元的径向外侧，并且第一和第二扭力弹簧单元在闭合扭力弹簧的一个轴向端部附近连接到彼此。 通过本实施方式，闭合扭力弹簧使它的两个端部即框架支撑端部和活动端部成为扭力弹簧的相邻的一个相同的轴向端部。这更加有利于实现紧凑的设计、闭合弹簧的轴向延伸的缩短、以及部件数量的减少。优选地，整个第一扭力弹簧单元和整个第二扭力弹簧单元具有相同的轴向位置，因为这使得闭合弹簧的轴向长度最小并且简化了致动。尽管两个扭力弹簧单元可由一个单一的组件构成，但优选地，两个扭力弹簧单元是通过弹簧力传递连接配件连结在一起的两个分离的组件。这简化了这种闭合扭力弹簧的制造。根据另一优选实施方式，每个扭力弹簧定义了相对卷绕方向和解绕方向，每个扭力弹簧设置为在解绕方向加载机械能而在卷绕方向释放机械能。这意味着当其存储能量时扭力弹簧被压缩，弹簧的端部通过推压代替像传统螺旋扭力弹簧中的拉伸来动作。弹簧端部到支撑件和驱动轴的连接借此变得与在代替压力的张力下固定相比更不复杂。根据另一优选实施方式，弹簧操作致动器包括旋转阻尼器，其具有与主轴对齐的轴线。旋转阻尼器比线性阻尼器需要更少的空间。当与主轴对齐时可以实现特别紧凑的构造。根据另一优选实施方式，电力开关设备是用于中压或高压的断路器。断路器是本专利技术的最重要的应用，并且本专利技术的优点在中压和高压范围特别有用。对于中压，通常指I至72kV范围的电压电平，对于高压，通常指72kV以上的电压电平，这些表述在本申请中具有这种含义。本专利技术还涉及包括根据本专利技术的，特别是根据本专利技术的任一优选实施例的弹簧操作致动器的电力开关设备本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.11.03 EP 09174919.21.一种用于电力开关设备的弹簧操作致动器，所述弹簧操作致动器包括旋转驱动主轴(I)，其设置为向开关设备传递致动运动，打开弹簧装置和闭合弹簧装置，其特征在于打开弹簧装置包括至少一个打开扭力弹簧(3)，定义打开弹簧轴线和外部打开弹簧直径，闭合弹簧包括至少一个闭合扭力弹簧(4)，定义闭合弹簧轴线，这些轴线在相同方向延伸并相互间隔小于外部打开弹簧直径的20%的距离。2.根据权利要求I所述的 弹簧操作致动器，其特征在于所述轴线基本上对齐。3.根据权利要求2所述的弹簧操作致动器，其特征在于对齐的弹簧轴线在与主轴(I)的轴线相同的方向延伸。4.根据权利要求3所述的弹簧操作致动器，其特征在于主轴(I)的轴线与弹簧轴线对齐。5.根据权利要求4所述的弹簧操作致动器，其特征在于每个扭力弹簧(3，4)是螺旋弹簧。6.根据权利要求5所述的弹簧操作致动器，其特征在于打开扭力弹簧(3)具有比闭合扭力弹簧(4)的外径更大的内径。7.根据权利要求5或6所述的弹簧操作致动器，其特征在于打开扭力弹簧(3)和闭合扭力弹簧(4)定位为它们之一在另一个的径向外侧且使得打开扭力弹簧(3)的至少主要部分和闭合扭力弹簧(4)的至少主要部分具有相同的轴向位置。8.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·斯塔法斯，J·特雷道克斯，M·霍尔曼，
申请(专利权)人：ABB技术有限公司，
类型：发明
国别省市：