尤其用于高压或中压断路器或开关的弹簧式的控制设备

摘要

控制设备具有结合此种类型的控制设备的大部分功能性元件结合在一起的刚性主要部分。其由旋转轴的两个部分(7A，7B)组成，具有布置在它们之间的通过相对于旋转轴偏移的枢轴(5)连接在一起的凸轮(4)与支撑臂(6)。具有齿的内组的齿轮布置在设有棘轮系统(8)的支撑臂(6)周围。齿轮(1)具有经由中间齿轮通过电机驱动的齿(3)的外组。枢轴(5)通过组件旋转来控制致动弹簧的压缩。此设备适用于高压与中压断路器与开关。

权利要求

1.一种弹簧式控制设备，包括：

弹簧(10)，其用于快速地传送能量以便移动开关的可移动触头；

旋转轴(7A，7B)，其用于传送用于加载所述弹簧(10)所需要的能量；

齿轮(1)，其接收经由齿的外组(3)通过所述弹簧(10)传送的能量并且设计为当加载所述弹簧(10)时驱动所述旋转轴(7A，7B)；

棘轮系统，其用于联接与去联接所述齿轮(1)与所述旋转轴(7A，7B)；

凸轮(4)，其固定到所述旋转轴(7A，7B)以使由所述弹簧(10)传递的能量传送到所述开关的所述可移动触头；

支撑臂(6)，其固定到承载所述棘轮系统的所述旋转轴(7A，7B)并且所述齿轮(1)围绕所述支撑臂(6)布置；以及枢轴(5)，其紧固到所述支撑臂(6)，相对于所述旋转轴(7A，7B)轴向地偏移并且机械地连接到所述弹簧(10)；

所述设备的特征在于，所述旋转轴(7A，7B)、所述凸轮(4)、所述支撑臂(6)以及所述枢轴(5)构成以曲轴形式的单个部件，所述枢轴(5)居中地布置在所述凸轮(4)与所述支撑臂(6)之间，所述枢轴(5)通过连接杆(11)连接到所述弹簧(10)的第一端(10A)，所述连接杆具有枢转地连接在所述枢轴(5)上的第一端(11A)并且具有连接到所述弹簧(10)的所述第一端(10A)的第二端(11B)，所述旋转轴(7A，7B)由两个部分(7A，7B)组成，在所述凸轮(4)旁边的所述部分中的一个(7A)以及在所述支撑臂(6)旁边的另一部分(7B)。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述支撑臂(6)具有至少三个成角度地偏移的分支(6B)，其具有通过与齿的内组(2)的尖端接触来支撑所述齿轮(1)的周边表面(6A)，所述棘轮系统布置在所述分支中的一个上以便与所述齿轮(1)的齿的所述内组(2)配合。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述开关是断路器。

4.一种利用弹簧式系统的开关，其特征在于，其包括根据权利要求1或权利要求2的控制设备。

5.根据权利要求4所述的利用弹簧式系统的开关，其特征在于，所述开关是断路器。

说明书

尤其用于高压或中压断路器或开关的弹簧式的控制设备

技术领域

[0001] 本发明涉及其中在一个或多个弹簧中积累能量的类型的致动器组件，也称作“控制机构”，其通常地被称为用于高压或中压断路器或开关的“弹簧控制机构”，并且包括飞轮联接设备，即棘轮系统。

背景技术

[0002] 弹簧式控制设备存在用于高压或中压开关与断路器，尤其用于供气体绝缘开关设备(GIS)的断路器与开关。这些类型的控制设备利用诸如转矩的能量，以便闭合与打开开关或断路器设备的可移动触头。在此类控制设备中使用三种技术：液压设备、气动设备以及弹簧设备。本发明涉及弹簧式设备。因此，本发明可适用于气体绝缘设施(GIS)，但是可以同样良好地适用于空气绝缘设施，并且还适用于室内或户外设施。

[0003] 与本发明的控制设备相关的此技术将用于加载弹簧的棘轮系统，即飞轮系统，与用于控制开关或断路器的凸轮系统结合在一起。

[0004] 专利文献WO2008/117437A1描述了用于开关设备的弹簧式的蓄能器设备。在此类型的设备中，电机经由传动轮16、中间传动轮33与主齿轮5联接到闭合弹簧22。闭合弹簧22连接到由三个共轴传动轮A、B和C组成的主齿轮5。传动轮B在其全部周边上具有齿35的外组，然而传动轮A和C仅在圆弧的相应部分上方设有齿的相应组34a和34b。当加载闭合弹簧时，电机3沿着顺时针方向驱动齿轮16。因此，其沿着相反的方向驱动中间齿轮33。中间齿轮33与主齿轮5啮合。当闭合弹簧22被完全地加载时，无齿部分34确保中间齿轮33与齿轮16连同电机3不再与传动轮A一起旋转。无齿部分34使电机3从传动轮A去联接并且防止电机由于系统被迫停止而受损。

[0005] 具有卡爪41a、41b的棘轮系统被用于传动轮C上并且与传动轮B的内齿36配合。当闭合弹簧完全加载时，传动轮C由于其非齿部分34b而停止旋转。然而，由卡爪41a、41b驱动的传动轮B不再与传动轮B的齿的内组啮合。

[0006] 由此可以通过闭合弹簧22释放发生设备的闭合操作。

[0007] 此解决方案要求至少结合使用两个传动轮A和B以便加载闭合弹簧22并且驱动开关的可移动触头。因为其用于允许传动轮A停止达到死点的非齿部分34a，需要传动轮A使闭合弹簧完全地加载。需要传动轮B来驱动可移动触头。

[0008] 通过此解决方案，由于需要传动轮A和B、中间齿轮33和棘轮系统同时地操作，因此闭合操作相对地缓慢。

[0009] 还应该观察到的是，专利文献US4491709还描述了利用用于开关应用的棘轮系统的弹簧控制系统。

[0010] 在提出的全部设备中，设备的整体尺寸不是可忽略的。不幸的是，需要能够具有相对紧凑的控制设备。这对于此类经常安装在其中空间有限的建筑密集区域中的气体绝缘开关是尤其有利的。此外，需要限制组成此控制系统的机械移动部件的数量以便避免机构中的故障的风险。此外，这还可以改进设备的紧凑性。

发明内容

[0011] 为此目的，本发明主要地提供了弹簧式控制设备，其包括：

[0012] 弹簧，其用于快速地传送能量以便移动断路器或开关的可移动触头；

[0013] 旋转轴，其用于传送用于加载弹簧所需要的能量；

[0014] 齿轮，其接收经由齿的外组的能量并且用于当加载弹簧时驱动旋转轴；

[0015] 棘轮系统，其用于联接与去联接齿轮与旋转轴；

[0016] 凸轮，其固定到旋转轴以使由弹簧传递的能量传送到可移动触头；

[0017] 支撑臂，其固定到所述旋转轴并且承载棘轮系统，齿轮布置在弹簧臂周围；以及[0018] 枢轴，其紧固到臂，此枢轴相对于旋转轴轴向地偏移并且机械地连接到弹簧。

[0019] 根据本发明，旋转轴、凸轮、支撑臂与枢轴形成单个曲轴状部件，枢轴布置在此组部件的中部，在支撑臂与凸轮之间，枢轴通过加载杆连接到弹簧的一端使得其另一端安装为在枢轴上的枢轴，与连接杆类似，旋转轴包括两个部分，一个在凸轮旁边并且另一个在支撑臂旁边。

[0020] 在本发明的主要实施方式中，支撑臂具有至少三个成角度偏移的分支，其具有通过与齿轮的齿的内组的齿的尖端接触而支撑齿轮的周边表面，棘轮系统布置在支撑臂的分支中的一个上以便与齿轮的齿的内组配合。

[0021] 本发明的两个其它主要方面是利用上述设备的断路器与开关。

附图说明

[0022] 在阅读附随有四幅附图的下面的描述时，可以更好地理解本发明及其多个技术特征，在附图中，相应地：

[0023] 图1是本发明的设备的大部分的立体图；

[0024] 图2是从齿轮的侧面观察的本发明的设备的一部分的前视图；

[0025] 图3是本发明的设备的大部分的侧视图；以及

[0026] 图4是完全示出的本发明的设备的侧视图。

具体实施方式

[0027] 图1示出了没有能量供给弹簧与将弹簧连接到图1中示出的元件的加载连接杆的本发明的设备。在此附图中示出的主要元件中，存在具有齿的内组2与齿的外组3的齿轮1。齿的外组3用于接收用于加载弹簧的能量，例如，如由电机经由与齿轮1的齿的外组3啮合的传动轮(未示出)所传送的。图1还示出了凸轮4，该凸轮具有用于致动电设施的可移动触头的功能性外表面4A以便接合或脱离接合。凸轮4经由通过轴部分构成的枢轴5连接到布置在齿轮1内部的支撑臂6。支撑臂6的功能之一是支撑该轮。在图1中示出的实施方式中，支撑臂
6以具有三个分支6B的星的形式，但那仅仅是实例，并且还可以设想具有四个分支6B或者甚至更多的实施方式。支撑臂6的外表面6A必须能够与齿轮1的齿的内组2的齿的尖端接触。

[0028] 在由此四个元件构成的组件的任一侧上，在两个部分7A和7B中具有设备的旋转轴。此两个部分7A和7B是共轴的并且它们设计为由轴承支撑。枢轴5与旋转轴7A、7B轴向地偏离。

[0029] 由此可以看出，旋转轴7A、7B、凸轮4、枢轴5与支撑臂6被构成并且被制造为单个部件。此单元具有大体上曲轴的形状。自然地，防止了组成此单元的多个元件相对于彼此移动。

[0030] 在齿轮1旁边，可以看到围绕齿轮1的全部周边延伸的内边缘1A。这使得轮能够相对于具有大于横向边缘1A的内径的整体直径的臂6定位。

[0031] 枢轴5用于使图1中示出的单元机械地连接到一个或多个弹簧以便传送用于打开或关闭电设施所需要的能量。为了简化此实施方式的描述，图1中未示出弹簧。然而，枢轴5用于使由图1中示出的该组元件传送的能量经由同样未示出的连接杆联通到压紧弹簧。

[0032] 枢转地安装在支撑臂6的分支6B的一个端部上的卡爪8与齿轮1的齿的内组2配合以形成棘轮系统。卡爪8的端部由此穿过齿轮1的齿的内组2的两个齿之间。当轮顺时针旋转时，卡爪8啮合在齿轮1的齿的内组2的两个齿之间。在此情形下，旋转轴的两个部分7A和7B、支撑臂6以及凸轮4沿着顺时针方向与齿轮1一起旋转相同的量。

[0033] 与此相反，如果支撑臂6顺时针旋转，那么卡爪8趋于与齿轮1的齿的内组2脱离接合。因此，固定到支撑臂6的组件不再将任何机械动量或能量传送到齿轮1。

[0034] 棘轮系统的存在对于加载弹簧来说是需要的。经由通过辅助轮(未示出)顺时针地驱动齿轮1的电机执行此加载弹簧的阶段。仍然在加载弹簧时，卡爪由此保持接合在齿轮1的齿的内组2的两个齿之间并且图1中示出的全部元件都一起顺时针旋转。因此，枢轴5可以将用于压缩闭合弹簧的移动传送到连接杆。

[0035] 当加载闭合弹簧时，当此旋转组件达到下死点时，即当连接杆与闭合弹簧对准时，弹簧释放。然后其如以前那样沿着相同的方向、但是以远远更大的速度驱动枢轴5与支撑轴。由于沿着支撑臂的旋转的此加速，卡爪8与轮1的齿的内组2的齿脱离接合。由此，轮1在旋转时未被驱动并且未将摇动传送到驱动电机。

[0036] 图2更加清楚地示出了具有棘轮设备的支撑臂6以及齿轮1，其中轮布置在支撑臂周围。

[0037] 棘轮系统操作如下。卡爪8通过小的枢轴销9安装以在支撑臂6的分支的一个端部处枢转。通过此枢转连接，卡爪8可以占据两个位置。在图2中，示出的位置是其中卡爪8接合在齿轮1的齿的内组2的两个齿之间的位置。在此位置处，支撑臂6与齿轮1一起旋转。第二位置是其中卡爪8能够沿着逆时针方向围绕其枢转轴9枢转的位置。在此第二位置处，卡爪8与齿轮1的内组2的齿脱离接合。因此，支撑臂6与齿轮1可以在彼此之间不传送力或机械动量的情况下相对于彼此单独地旋转。

[0038] 图2还示出了凸轮4与齿轮1的内边缘1A。

[0039] 图3清楚地示出了构成单个机械部件的设备的大部分元件的曲轴形状，即旋转轴的两个部分7A和7B、凸轮4、枢轴5以及支撑臂6。

[0040] 布置在凸轮4与支撑臂6之间的枢轴5相对于旋转轴7A、7B轴向地偏移。由此可以看到，在旋转轴7A和7B的旋转过程中，枢轴5相对于与图3的轴垂直的轴的位置改变。此位置变化与闭合弹簧的压缩的变化相应。

[0041] 图4复制图3中示出的组件，即旋转轴7A、7B、凸轮4、枢轴5与通过齿轮1隐藏的支撑臂。连接杆11在第一端11A处枢轴地安装在枢轴5上。连接杆在第二端11B处连接到使闭合弹簧10的第一端10A布置在其上的板12，在此类型实施方式中的此弹簧是螺旋弹簧。应该观察到的是，弹簧10的第二端11B是固定的。

[0042] 可以容易地理解的是，在旋转轴7A、7B的一次旋转过程中，枢轴5相对于与图4的平面垂直并且包含旋转轴7A、7B的旋转轴线的平面的位置改变。在旋转轴7A、7B的任一方向中的旋转都使枢轴5能够相对于图4升高，由此通过升高其上布置有弹簧的板12压紧闭合弹簧10。

[0043] 技术效果

[0044] 因此，本发明的控制设备提出将凸轮4、枢轴5、支撑臂6及其棘轮系统、连同旋转轴7A、7B结合在单个刚性元件中。避免了在现有技术设备中使用的多个机械元件，诸如例如：
在控制系统与弹簧之间的传动链。这产生了小得多的故障风险与更加紧凑的组件。