CN101452780B - 电气设备控制机构的锁闭装置和配备该装置的控制机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于电气设备控制机构的锁闭装置和配备该装置的控制机构。本发明的锁闭装置的特殊设计能够确保高可靠性，同时具有减小的开锁力。本发明的锁闭装置包括控制轮(10)、止挡指杆(20)和滑块(30)，它们被设置成使得锁闭装置具有锁闭形态，其中控制轮(10)被阻止而不能转动，首先，通过指杆(20)的凸轮从动部分(22)在控制轮(10)的凸轮面(12)的止挡部分(13)上接合，其次，通过依靠被滑块(30)的抵接部分(31)保持的指杆(20)的端部止挡部分(23)，指杆(20)不可转动，所述装置被如此设置，以使其通过将滑块(30)置于直线运动中而从锁闭形态中释放。

Description

电气设备控制机构的锁闭装置和配备该装置的控制机构

技术领域

本发明总体上涉及电气设备领域，特别涉及中压断续器(mediumvoltage interrupter)控制机构的领域。本发明涉及用于中压断续器控制机构的锁闭装置，且涉及具有这种锁闭装置的控制机构。

背景技术

配电开关设备，例如中压开关，尤其包括用以在开关设备中接通和断开电流的断续器(断路器)。

通常地，中压断续器被弹簧操作的控制机构控制，控制机构例如借助于可移除的控制杆被操作。这些机构可以具有或不具有锁，取决于它们的功能。已知这种控制机构承受很强大的力。现在，为了遵守在致动力方面施加限制的立法标准，具有锁的控制机构通常包括复杂的杆式连接或很长的控制臂，以达到所需要致动力最小化的目的。

为此，文献FR 2 160 980介绍了一种用于断路器的控制机构，特别地，其包括驱动轮，当驱动轮被旋转时，驱动轮致使致动弹簧被处于拉伸状态下，因此，贮存在其内部的弹性能的释放致动开关。

如附图7中所示，其再现了上面提及的文献的一个图示，控制机构包括用以将致动弹簧A18置于拉伸状态的系统，该系统包括作用在与止回棘轮(元件A11和A12)协作的驱动轮A8上的机械零件A1至A7。所述轮A8通过指杆A9作用以驱动被安装在所述轮A8的轴A14上的凸轮A10，且凸轮A10的端部被设置成接触棘爪A13。被连接到所述轮A8的轴A14上的是锁闭组件(元件A15至A18)和开锁组件(元件A19至A22)。特别地，此控制机构的锁闭装置由凸轮A10、包括作用到凸轮A10上的指杆A9的驱动轮A8、棘爪A13和阻止轮A8在相反方向上转动的止回棘轮A11和A12组成。

这种用于控制机构的锁闭装置具有很多缺点。首先，锁闭装置的机械结构的特征在于有很多不同尺寸的机械零件，它们容易变形。例如，当锁闭装置处于其锁闭形态(凸轮A10相对于棘爪A13接合)时，其中在此位置凸轮A10施加持续的力在棘爪A13上，更容易出现上述情况。凸轮和棘爪之间的表面接触的不良状态，以及这两个零件中任一个的任何变形，都可能引起控制机构意外释放。因此，就不能再保证控制机构是可靠的了。

其次，拉伸将锁闭机构置于其锁闭形态中的致动弹簧必须使用具有很多元件的复杂的拉伸系统，特别地，这些元件很小(滚子A7、后备滚子A3、控制杆A6和平衡臂A2)，且都很易于被变形，因此，降低了控制机构的可靠性。例如，凸轮A10和滚子A7之间的接触失败可能引起棘爪A5在驱动轮A8的轮齿之间的持续接合，因此，阻止了控制机构被致动。另外，为了达到最小化致动力的目的，控制机构包括复杂的杆式连接，特别地，杆式连接由控制臂A19、连接杆A16和大凸轮A10组成。

因此，可以理解，上面所述的控制机构具有锁闭装置和用于所述装置的操作组件，操作组件具有复杂的结构，由很多易于遭受变形的不同尺寸的元件组成。那些机械零件中最轻微的运动或变形都可能导致控制机构被卡住，使其不可能或者竖起或者操作机构，或甚至可能导致意外的操作。现有技术的控制机构的不可靠性还与减轻低可靠性问题所必须的高维护成本有关，以及与使用大量机械元件所固有的庞大尺寸的问题有关。

发明内容

本发明的目的是提供一种对于上述缺点的补救措施，且特别地，提出了一种用于中压断续器(断路器)控制机构的锁闭装置，其被设计成保证高可靠性，同时具有被减小的开锁力。

根据本发明，所述锁闭装置定义为用于控制机构尤其中压断续器控制机构的锁闭装置，且包括：

·控制轮，其被可旋转地安装在第一轴上，并处在偏压力的作用下，以推动控制轮在预定方向上转动，控制轮具有凸轮面；

·止挡指杆，其被可旋转地安装在第二轴上，具有端部止挡部分和用于与所述凸轮面接触的凸轮从动部分；和

·具有抵接部分的滑块；

所述装置被设置成通过下述操作而达到锁闭形态(状态)，在该形态中，所述控制轮被阻止而不能转动：

·首先，通过所述凸轮从动部分在所述凸轮面的止挡部分上接合；

·其次，通过由滑块的所述抵接部分施加在指杆的端部止挡部分上的限位作用导致的指杆不可转动；

所述装置被设置成通过下述操作而从其锁闭形态中被释放：通过使滑块运动，致使所述端部止挡部分和滑块的所述抵接部分之间的接合被断开，释放所述指杆以使其在第二轴上转动，这个接合的断开导致控制轮在所述偏压力作用下转动，并且由于指杆在第二轴上转动，控制轮推动凸轮从动部分，以使其通过相对于凸轮面移动而与凸轮面的所述止挡部分脱离接合。

优选地，止挡指杆的端部止挡部分包括滚子，滚子可绕大体平行于第二轴的第三轴旋转且具有被设置成可与滑块的抵接部分接触的表面。

具有优势地，滑块在其运动中被可在转轴上旋转的至少两个滚子引导。

优选地，所述或每个所述滚子被安装在由自润滑聚合物制成的衬套上。

可替代地，所述或每个滚子被安装在由聚四氟乙烯制成的衬套上。

优选地，所述或每个滚子和滑块的表面都由钢制成。

在本发明的某一实施例中，所述滑块包括被设置成可与所述止挡指杆的端部止挡部分接触的部分，所述滑块部分被与滑块的抵接部分大体相邻，且被如此定位以，在指杆的操作过程中，其与端部止挡部分的接触致使滑块被移动。

优选地，开锁控制杆被连接到所述滑块上，以控制所述滑块的运动。

本发明还提供控制机构，尤其用于中压断续器的控制机构，机构包括具有任意上述特征的锁闭装置。

本发明的其它优势和特征在下面非限制性的详细说明中被更清楚地公开了。

附图说明

本发明的某些实施例在下面通过非限制性实例且参照附图被描述，在附图中：

·图1为用于中压断续器的控制机构的一部分的透视图，该控制机构包括本发明优选实施例中的锁闭装置，该锁闭装置被示出处于其开锁形态；

·图2为在图1中示出的锁闭装置处于其锁闭形态中的正视图；

·图3为在图1中示出的锁闭装置的正视图，其中，止挡指杆处于被释放过程中；

·图4为在图1中示出的锁闭装置处于其开锁形态的正视图；

·图5为在本发明的另一实施例中的锁闭装置的正视图；和

·图6为在本发明的另一实施例中的锁闭装置的正视图。

·图7中示出了现有技术中的一种控制机构。

具体实施方式

如图1中所概要示出的，本发明的锁闭装置包括控制轮10，其被可旋转地安装在第一轴体或轴11上，且可被阻止而不能转动。控制轮10被偏压以在预定的旋转方向上转动。在图1中示出的实施例中，控制轮10被偏压以在从前面看过去的逆时针方向上转动。控制轮10可以通过螺旋弹簧(图中未示出)，或通过某一其它适合类型的弹簧例如螺旋弹簧，被偏压，弹簧的一端被连接到控制轮10上。

控制轮10在其外周边具有凸轮面12。控制轮10的凸轮面12包括圆弧形状的凹槽形式的至少一个止挡部分13。

本发明的锁闭装置包括被安装成在平行于第一轴11的第二轴21上旋转的止挡指杆20。止挡指杆20具有被设计成与控制轮10的凸轮面12接触的凸轮从动部分22。用以施加回返力的构件(图中未示出)，例如扭转弹簧，被连接到止挡指杆20上，以保持止挡指杆20的凸轮从动部分22和控制轮10的凸轮面12之间接触。

在图1中示出的本发明的本实施例中，第二轴21被置于与指杆20的一端非常接近，而凸轮从动部分22被置于与其另一端非常接近。

在控制轮10的逆时针转动过程中，由于被螺旋弹簧施加的力，止挡指杆20的凸轮从动部分22沿着保持与其接触的凸轮面12移动。如图2中所示，当凸轮从动部分22与凸轮面12的止挡部分13接触时，止挡部分13施加力到凸轮从动部分22上，这个力在止挡部分13的曲线法向上且被定向为朝向凸轮从动部分22。如在图3和4中所示出的，此被施加在凸轮从动部分22上的力使凸轮从动部分22从止挡部分13上脱离接合，且由于指杆20在第二轴21上的转动，其被相对于止挡部分13移动。换句话说，为了偏压控制轮使之转动而通过螺旋弹簧施加到控制轮10上的力被传递到止挡指杆20上，因此导致指杆20转动。指杆20的转动使凸轮从动部分22从止挡部分13上脱离接合，并使轮10能够转动。当指杆20被阻止而不能转动时，凸轮从动部分22从止挡部分13上脱离接合是不可能的，且因此轮被阻止而不能转动了。在图1至4中示出的本发明的实施例中，由于指杆20的逆时针转动，凸轮从动部分22能够离开止挡部分13。

在本发明的优选实施例中，锁闭装置包括具有抵接部分31的滑块30。滑块能够在直线运动中滑动，以在滑块30的抵接部分31和止挡指杆20的端部止挡部分23之间产生接触或断开接触。滑块30被关于止挡指杆20放置，以当止挡指杆20的端部止挡部分23与滑块30的抵接部分31接触时阻止指杆20转动。止挡指杆20的端部止挡部分23和滑块30的抵接部分31之间的断开接合导致释放指杆20，使其变得自由。因此，滑块30作为可移除的邻接元件。

在工作中，本发明的锁闭装置被设置为处于锁闭形态中，其中，控制轮10如图2中所示被阻止而不可转动。此控制轮10不可转动通过两种方式被保证，首先，通过凸轮从动部分22在凸轮面12的止挡部分13上接合，其次，通过由于滑块30的抵接部分31施加在指杆20的端部止挡部分23上的限位作用导致指杆20不可转动。

锁闭装置的致动，或换句话说，锁闭装置从其锁闭形态中的释放，是这样是咸的：通过将滑块30设置于运动中，以使指杆20的端部止挡部分23从滑块30的抵接部分31上脱离接合。指杆20被释放以围绕第二轴21自由转动，这样凸轮面12的止挡部分13能够从凸轮从动部分22上脱离接合。

本发明的锁闭装置具有很多优势。首先，锁闭装置的开锁力被减小，因为它只对应于使滑块30能够滑动且使滑块30的抵接部分31和指杆20的端部止挡部分23之间脱离接合所需要的力。另外，由控制轮10直接施加到滑块30上的力被减小，因为它们部分被指杆20的轴21吸收了。这有助于减小被应用到滑块30上的开锁力。

此外，减小开锁力使得使用长联接杆能够被消除。另外，所有变形和因此卡住或甚至意外致动的危险都被避免了。本发明的锁闭装置的可靠性因此被增加了。

本发明的锁闭装置具有由于没有必要使用杆联接或长连接元件而造成的尺寸减小的优势。

最后，与现有技术相比的元件的经济性和改进的可靠性一起使制造成本和维护成本都能够被减小。

在本发明的优选实施例中，止挡指杆20的端部止挡部分23由滚子23组成，滚子23可绕大体平行于第二轴21的第三轴24旋转，且包括被设置成可与滑块30的抵接部分31接触的表面。这样，当滑块被设置于运动中以断开连接时，指杆20的端部止挡部分23通过沿滑块30的抵接部分31滚动而被移动。这能够使致动力被减小，因为指杆20的端部止挡部分23和滑块30的抵接部分31之间的摩擦力被减小了。

具有优势地，滑块30在其运动中被至少两个滚子32A和32B引导，这两个滚子分别绕各自的转轴33A和33B旋转，所述转轴大体平行于第三轴24且大体与滑块30的移动方向成直角，与滑块30的表面永久接触。这样，滑块30被关于这两个滚子32A和32B移动，以使它们旋转。这能够使开锁力最小化，因为滑块30不是通过在支撑上滑动而是通过在这两个滚子32A和32B上滚动而发生移动。应记住，当钢元件在相同材料的支撑上滑动时，动态干摩擦系数达到10^-1。当具有例如1厘米半径的钢滚子在相同材料的支撑上滚动时，滚动摩擦系数达到10^-3，也就是说，它比动摩擦系数小两个数量级。致动力因此被减小了。

为了减小滚子的滚动摩擦，滚子23、32A和32B可以分别被安装在衬套25、35A和35B上。滚子23、32A和32B，和衬套25、35A和35B，和滑块30的表面34的材料被选择以具有很低的滚动摩擦系数，以减小如上面所述的开锁力。优选地，滚子23、32A和32B和滑块30的表面34由钢制成，而衬套25、35A和35B由自润滑聚合物制成。此处，术语“自润滑”是指具有足够低的摩擦系数，以不必须在衬套25、35A和35B和各自的滚子23、32A和32B之间使用润滑剂的材料。优选地，自润滑聚合物可以是含氟聚合物，例如聚四氟乙烯(PTFE)，或具有PTFE和/或硅树脂填料的聚甲醛(POM)。

因此，不必须给锁闭装置的元件涂润滑脂。包含在润滑脂老化和它们的变质(由于干燥或凝结引起的)中的危险因此被避免了。另外，这能够使维护工作被避免，尤其是涂润滑脂的维护工作，因此降低了成本。

在本发明的优选实施例中，滑块30具有被设置成可与所述止挡指杆20的端部止挡部分23接触的滑块部分36。滑块部分36实质上与滑块30的抵接部分31相邻，且被如此定位以，在由所述轮10的转动引起的所述指杆20的转动过程中，承受被所述指杆20的端部止挡部分23施加的力。

当止挡指杆20通过被设置于运动中的滑块30被释放以使其可自由转动时，指杆20的端部止挡部分23与滑块30的滑块部分36接触。被控制轮10的转动驱动而转动的指杆20使端部止挡部分23被沿滑块部分36移动。滑块部分36被如此定位，以使指杆20的端部止挡部分23，在其运动中，施加力到滑块30的滑块部分36上，因此使滑块30在对应于开锁方向的直线内被移动。图2示出了平面形式的滑块部分36，其相对于滑块30的抵接部分31限定了远远大于90°的角度。

滑块30的所述滑块部分36的存在能够使滑块按照需要的移动，以使接合的断开减到最少。接着，滑块在直线内被转动的指杆施加的力推动预定的距离。这能够使所需的致动行程被最小化。

为了达到致动本发明的锁闭装置的目的，开锁控制杆40可以被设置成控制滑块30的运动。在本发明的优选实施例中，开锁控制杆40被可旋转地安装在大体平行于指杆20的轴21的轴41上。控制杆40被形成具有通孔形式的长槽42，能够使控制杆40关于轴41被纵向移动。控制杆40被可枢转地连接到滑块30上，以使控制杆40的转动在直线内移动滑块30。

本发明的优选实施例包括致动器实体50，衬套35A和35B与开锁控制杆40的轴41一起被固定在它上面。轴11、21和41被大体成直角地安装在安装板(图中未示出)上。

在本发明的另一替代实施例中，如图5中所示，控制轮10被约束以在顺时针方向上转动。被控制轮10施加在指杆20上的力趋于导致其在逆时针方向上转动，以使指杆20的凸轮从动部分22离开凸轮面12的止挡部分13。开锁运动的剩余步骤与上面介绍的相同。

图6示出了本发明的另一实施例，其中指杆20的轴21大体位于指杆20的中心。凸轮从动部分22和端部止挡部分23不再和本发明的前述优选实施例中那样被大体置于指杆20的同一端附近，而是被置于相反端。凸轮从动部分22被置于止挡指杆20的一端附近，而端部止挡部分23被置于其另一端附近。而且，开锁运动与对本发明的前述优选实施例介绍的相同。

锁闭装置的致动可以通过或者人工或者自动操作开锁控制杆40实现。存在很多可能的操作开锁控制杆40的方式，例如在人工作用的情况下通过按钮。开锁控制杆40还可以通过熔断保险丝，或通过电磁作用，或再通过无压线圈(no-voltage coil)或撞杆被操作。

锁闭装置的致动使控制轮10转动，以使从其转动得到的能量能够使机械构件(图中未示出)被致动，这些机械构件被连接到控制轮10上且被设置成在转换中接通或断开电流。

当锁闭装置已经被致动，再次锁闭可以人工地实现或借助于适合的电机驱动构件实现。通过被固定在开锁控制杆40和致动器实体50之间的回动弹簧，开锁控制杆40被操作，以使滑块30在与开锁方向相反的方向上滑动。止挡指杆20的凸轮从动部分23被沿滑块部分36移动，然后与滑块的抵接部分31接触。与此平行地，指杆20的凸轮从动部分22被沿凸轮面12移动，直到其与凸轮面12的止挡部分13接触。锁闭装置就被再一次置于其锁闭状态下了。控制轮10被阻止而不能转动，首先，通过凸轮从动部分22在凸轮面12的止挡部分13上接合，其次，通过由滑块30的抵接部分31施加在指杆20的端部止挡部分23上的限位作用导致指杆20不可转动。

Claims (11)

1.一种用于控制机构的锁闭装置，其特征在于，包括：

·控制轮(10)，其被可旋转地安装在第一轴(11)上，并处在偏压力的作用下，以推动控制轮在预定方向上转动，控制轮具有凸轮面(12)；

·止挡指杆(20)，其被可旋转地安装在第二轴(21)上，具有端部止挡部分(23)和用于与所述凸轮面(12)接触的凸轮从动部分(22)；以及

·具有抵接部分(31)的滑块(30)；

所述锁闭装置被设置成通过下述操作而达到锁闭形态，在该形态中，控制轮(10)被阻止而不能转动：

.首先，使所述凸轮从动部分(22)接合在所述凸轮面(12)的止挡部分(13)上；和

·其次，由滑块(30)的所述抵接部分(31)施加在止挡指杆(20)的端部止挡部分(23)上的限位作用导致止挡指杆不可转动；

所述锁闭装置被设计成可通过下述操作而从其锁闭形态释放：使滑块(30)运动，以使所述端部止挡部分(23)和滑块(30)的所述抵接部分(31)之间的接合被断开，释放所述止挡指杆(20)使其在第二轴(21)上转动，所述接合的断开使得控制轮(10)在所述偏压力的作用下转动，并且由于止挡指杆(20)在第二轴(21)上的转动，控制轮推动凸轮从动部分(22)，以使其通过相对于凸轮面的移动而与凸轮面(12)的所述止挡部分(13)脱离接合。

2.根据权利要求1所述的锁闭装置，其特征在于，止挡指杆(20)的端部止挡部分(23)包括滚子，滚子可绕大体平行于第二轴(21)的第三轴(24)旋转，且具有被设置成可与滑块(30)的抵接部分(31)接触的表面。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的锁闭装置，其特征在于，滑块(30)在其运动中被可在转轴(33A、33B)上旋转的至少两个滚子(32A、32B)引导。

4.根据权利要求2所述的锁闭装置，其特征在于，所述滚子(23；32A、32B)被安装在由自润滑聚合物制成的衬套(25；35A、35B)上。

5.根据权利要求4所述的锁闭装置，其特征在于，所述滚子(23；32A、32B)被安装在由聚四氟乙烯制成的衬套(25；35A、35B)上。

6.根据权利要求4或权利要求5所述的锁闭装置，其特征在于，所述滚子(23；32A、32B)和滑块(30)的表面(34)都由钢制成。

7.根据权利要求1或权利要求2所述的锁闭装置，其特征在于，所述滑块(30)包括被设置成与所述止挡指杆(20)的端部止挡部分(23)接触的滑块部分(36)，所述滑块部分(36)实质上与滑块(30)的抵接部分(31)相邻，且被以下述方式定位：在止挡指杆(20)的操作过程中，滑块部分与端部止挡部分(23)的接触致使滑块(30)被移动。

8.根据权利要求1或权利要求2所述的锁闭装置，其特征在于，开锁控制杆(40)被连接到所述滑块(30)上，以控制所述滑块(30)的运动。

9.根据权利要求1所述的锁闭装置，其特征在于，所述控制机构是中压断续器控制机构。

10.一种控制机构，包括根据前面任一权利要求所述的锁闭装置。

11.根据权利要求10所述的控制机构，其特征在于，所述控制机构用于中压断续器。

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