CN101465220B - 中高压开关设备和用于中高压开关设备中开关的操作机构 - Google Patents

Abstract

一种用于中高压开关设备的操作机构，其中可旋转主轴(6)与开关连接，并且摇杆板(4)可以与主轴(6)一起旋转，主轴(6)被设置为通过倾斜摇杆板(4)来断开和闭合所述开关。摇杆板(4)构成多个力传递杆，而且包括多个分布在主轴周围的区域。旋转驱动器(100)具有在相应于开关闭合的方向上驱动摇杆板的力传递装置，和在相应于开关断开的方向上驱动摇杆板(4)的断开弹簧(402)。闭合开关锁定装置(200)连接在摇杆板(4)上，而且基本上位于摇杆板(4)的公共平面中。

Description

中高压开关设备和用于中高压开关设备中开关的操作机构

技术领域

本发明涉及用于中高压开关设备的紧凑型操作机构。

背景技术

例如，从文献EP0651409和文献EP1178505中获知这种机械操作机构。

为了断开和闭合开关，这些操作机构包括多个杆，这些杆靠储存在弹簧中的能量而旋转设置。

特别地，一个杆设置为将闭合力传递给所述开关，一个杆将断开力传递给所述开关，一个杆直接作用于所述开关，一个杆在所述开关的闭合位置将其锁定，和一个杆在闭合所述开关的操作过程中为操作机构提供阻尼。这种操作机构尺寸很大，其制造复杂，且其销售成本高。

另外，通过多个轴传递各种力，所述轴承受严重的被施加的扭矩和挠曲力。

也可以从文献EP0294561中获知用于断路开关的机械操作机构，其包括可以在第一扭力杆上旋转的摇杆板，与被第二扭力杆所驱动的凸轮接触，以便使断路开关闭合，同时断路开关的闭合使得能量存储在第一扭力杆中以备断开所述断路开关所用，摇杆板也可以与锁定装置和阻尼装置连接。

这种操作机构利用扭力杆来闭合所述开关，大大增加操作机构的尺寸，并且从扭力杆向凸轮传递力需要复杂的终端产品。

除此之外，由于操作机构和所述开关相连，使得操作机构和开关都承受附加的弯曲应力，这种弯曲应力引发降低操作机构和开关的使用寿命的风险。

因此本发明的目标是提供用于中高压开关设备的机械操作机构，其简单，结构紧凑，而且与本领域现有的操作机构相比减少部件数量，成本降低。

发明内容

上述目标通过用于断开和闭合开关的操作机构来实现，其包括通过主轴可旋转地安装在安装板上的摇杆板，断开和闭合所述开关的装置，和在所述开关的闭合位置将其锁定的装置。摇杆板，开关的断开和闭合装置，和被闭合开关锁定装置基本上都设置在同一个平面上，所述开关与所述主轴连接。降低了零件的数量，以使操作机构在成本降低的同时更加紧凑。另外，其中的一些力通过摇杆板而不是通过所述轴来传递，并且在所述摇杆板的平面中被施加，这样所述轴承受较小的压力。

在本发明的一个特别有益的实施例中，开关闭合装置包括与摇杆板配合操作的凸轮，以使摇杆板倾斜，从而使所述开关被闭合。该凸轮被设置为随驱动轮旋转，驱动轮自身被弹簧驱动，该弹簧一部分固定在驱动轮上，并且一部分固定在安装板上，这种设置使所述弹簧覆盖在所述摇杆板上。这使得操作机构更加紧凑。

因此，操作机构利用作为杆的摇杆板来执行许多不同的功能，并且这能够减小操作机构的尺寸，特别是深度。这还使得闭合弹簧能够被设置在与所述杆的平面平行的平面中，以便闭合弹簧位于所述杆之上。实际上多个杆组合在一个摇杆板中，与闭合弹簧的特定设置一起能够得到非常紧凑的操作机构。

本发明的特定的实施例将断开所需要的机械能的存储器和保持和释放所述断开能量的系统都置于一个共同的平面中。

例如主轴包括开关操作杆，其旋转连接在主轴上，而且与所述开关的动触头连接。

根据本发明，提供用于中高压开关设备的开关的操作机构，包括固定在主轴上的摇杆板，主轴旋转地安装在至少一个第一安装板上，所述主轴与第一安装板垂直，而且摇杆板与主轴垂直，主轴与所述开关连接，其中由于主轴的旋转使得所述开关断开和闭合，所述摇杆板的倾斜移动使主轴转动，并且所述操作机构还包括：

具有力传递装置的旋转闭合驱动器，用于闭合所述开关；

用于断开所述开关的断开驱动器；

在闭合状态锁定所述开关的闭合开关锁定装置，所述锁定装置适于为摇杆板提供锁定力，用于当所述开关位于它的闭合状态时锁定摇杆板；

所述摇杆板与断开驱动器连接，旋转闭合驱动器适于与摇杆板接触，从而使摇杆板在相应于开关闭合的方向上枢转，并且闭合开关锁定装置适于与摇杆板接触，从而保持开关被闭合；和

摇杆板、断开驱动器、闭合驱动器的力传递装置和闭合开关锁定装置设置为断开驱动器、闭合驱动器的力传递装置和闭合开关锁定装置所施加的力基本上都在摇杆板的一个平面内，被称作第一平面。

力传递装置可以由固定在与主轴平行的闭合轴上与闭合轴一起旋转的凸轮组成，凸轮适于与摇杆板的第二区域接触，从而将在第一旋转方向上的倾斜力施加给固定在主轴上的摇杆板，以便使开关闭合，所述凸轮可以与驱动盘一起旋转，驱动盘被包括闭合弹簧的弹性能量存储装置旋转驱动，所述闭合弹簧位于基本上平行于第一平面的第二平面内，并且所述闭合弹簧的第一端可旋转地安装在第一安装板上，和弹簧的第二端安装在驱动盘上。

操作机构还包括为闭合弹簧加载的装置，所述装置包括使驱动盘旋转的装置，其旋转方向与闭合弹簧所释放的存储能量所产生的旋转方向相同。例如，为闭合弹簧加载的装置包括被电动马达驱动的齿轮传动系，同时一个所述齿轮与驱动盘周围的齿啮合。

另外，操作机构优选还包括断开开关锁定装置，当闭合弹簧处于被加载的状态时，其施加使驱动盘保持静止的力。

优选驱动盘、与驱动盘啮合的齿轮和断开开关锁定装置基本上位于与第一平面平行的公共的第三平面内，这致使操作机构深度减小。

优选闭合弹簧位于摇杆板的上面，这致使操作机构的整体尺寸减小。

例如，断开驱动器包括断开弹簧，其促使摇杆板沿与第一旋转方向相反的第二旋转方向旋转，从而使所述开关被断开，断开弹簧安装在第一安装板上与摇杆板相同的表面上，闭合弹簧位于第一安装板的另一个表面上，断开弹簧具有可旋转地安装在第一安装板的一个侧面上的第一端，安装板的该侧面与闭合弹簧的第一端相对于摇杆板的侧面相同，而且断开弹簧还具有可旋转安装在摇杆板上的第二端。

优选闭合弹簧与断开弹簧十字交叉，其使得操作机构更为紧凑。

相对基本上与断开弹簧的轴线平行并且与主轴交叉的轴线，闭合轴位于与断开弹簧所在侧面相反的侧面。

例如，闭合弹簧和断开弹簧是螺旋拉伸弹簧。

断开弹簧的轴线定义为与水平方向成大约45°角，这使得可以水平或垂直地定位操作机构。

操作机构还可以包括由断开弹簧来抑制摇杆板旋转的装置。优选地，阻尼装置位于断开弹簧的内部，使得整个尺寸减小。

闭合开关锁定装置与可旋转地安装在摇杆板上的操作杆配合操作。

因此，操作机构还可以包括制动装置，用于当闭合弹簧的负载达到所要求的值时，阻止为闭合弹簧加载的装置，所述制动装置包括相对于驱动盘固定并随其一起转动的轮子，所述轮子在它的周围上具有开槽，所述开槽与抑制装置配合操作，抑制装置由抑制所述加载装置的机构组成，并且所述开槽相对于驱动盘周向定位，以使它与驱动盘的旋转相应，驱动盘的旋转本身与所要求的负载值相对应。

例如，所述抑制装置包括断路器，适于中断所述马达的电源。

操作机构还可以包括绝缘装置，一旦驱动盘达到与闭合弹簧所要求的负载值相对应的上止点，用于使驱动盘与给闭合弹簧加载的装置绝缘，所述绝缘装置由驱动盘的至少一个径向可缩回的齿组成。

例如，闭合开关锁定装置和断开开关锁定装置位于闭合弹簧的与主轴所在侧面相反的侧面。

在优选的实例中，操作机构还可以包括手动驱动装置，适于交替地释放断开开关锁定装置和闭合开关锁定装置，以便分别地使开关被闭合和断开，其提供单一的在它的开关闭合和断开两种模式下解锁操作机构的设备，因此能够减小操作机构的整体尺寸和生产成本。

手动驱动装置可以包括可旋转安装在第一安装板上的驱动杆，并且驱动杆位于闭合开关锁定装置和断开开关锁定装置之间。驱动杆可以在其第一端被操作，而且被设置为通过驱动杆的一端与断开开关锁定装置的杆接触，和通过驱动杆的另一端与闭合开关锁定装置的杆接触，以便使所述杆倾斜，从而分别释放开关闭合能量和开关断开能量。

在一个实施例中，驱动杆可以由第一部分和第二部分组成，第一部分包括第二端，该第二端是与用于抑制断开开关锁定装置的所述杆配合操作的端，而且第二部分包括径向凸起元件，其是与用于抑制闭合开关锁定装置的所述杆配合操作的端。

例如，闭合开关锁定装置和断开开关锁定装置安装在第一安装板的任一侧。

优选在闭合弹簧加载装置中的齿轮传动系位于闭合弹簧的与主轴所在侧面相反的侧面，比手动驱动装置更靠近闭合轴。

有益地，操作机构还可以包括状态指示装置，用于指示开关的主要状态，所述状态指示装置位于闭合弹簧的与主轴相同的侧面。例如，所述状态指示装置由位置指示中断器、可视位置指示器和阻挡杆的制动装置组成，断开开关锁定装置、位置指示中断器、可视位置指示器和制动装置都通过连接杆与摇杆板连接。

优选操作机构还包括与第一安装板平行的第二安装板，摇杆板位于两个安装板之间的空间内，并且主轴从至少一个安装板的表面突出到两个所述安装板的外部空间。

例如，摇杆板位于至少两个平行平面中，而且然后摇杆板可以由多个固定在一起的杆组成，以形成机械组件。

本发明还提供中高压开关设备，包括具有在直线上可移动的触头和固定极的开关，还包括本发明的操作机构。

开关可以包括可围绕它的轴线旋转的轴，和可以与所述轴一起旋转的开关驱动杆，开关驱动杆连接在所述动触头上，以便所述轴围绕其轴线的旋转运动使所述动触头在直线上移动，并且主轴和开关的轴彼此同轴，而且一起转动。

在另一个例子中，开关驱动杆可以随主轴转动，而且被固定在主轴上的主轴从一个安装板上突出的位置，开关驱动杆与动触头连接。

在又一个例子中，发明的开关设备包括将开关驱动杆连接到开关的动触头上的杆系统。

例如，开关驱动杆通过可移动构件与动触头连接，可移动构件可以沿直线移动。或者开关驱动杆具有长圆槽，与开关的可动极刚性连接的元件的一端在该长圆槽内松动地安装，或者开关驱动杆包括有齿的角形部分，与被刚性连接在开关的可动极上的齿形部分啮合。

附图说明

可以通过下面的描述和附图更为清楚地理解本发明，其中：

图1A是本发明的操作机构的一个实施例的前视图；

图1B是图1A中所示的操作机构的侧视图；

图2A是图1A中所示的操作机构的摇杆板的前视图，这里将其单独示出；

图2B是图2A所示摇杆板被安装在操作机构中的侧视图；

图3A示出用于图1中所示的操作机构的开关闭合驱动装置的前视图，这里将其单独示出；

图3B是图3A中所示的驱动装置安装在操作机构上的侧视图；

图4A是图1A的一部分的放大视图，为了阐明断开开关锁定装置和驱动盘之间的配合，其示出断开开关锁定装置；

图4B是图1A的一部分的放大视图，为了阐明闭合开关锁定装置和摇杆板之间的配合，其示出闭合开关锁定装置；

图4C是图1A的一部分的放大视图，其示出与手动驱动装置配合操作的闭合开关锁定装置和断开开关锁定装置；

图4D是图4A和4B中所示出的两个锁定装置的侧视图；

图4E是图4C中所示出的驱动装置中的驱动杆单独的俯视图；

图5是图1A的一部分的放大的详细视图，其示出用于指示开关位置的光电装置；

图6A是本发明的开关设备单元的一个实施例的侧视图；

图6B是从图6A中A-A平面看去，开关设备单元的一部分的纵向剖面图；

图7A是根据本发明的开关设备单元的一个实施例切去一部分后的前视图；

图7B是从图7A中A-A平面看去，所示出的开关设备单元的纵向剖面图；

图8A是根据本发明的开关设备单元的另一个实施例切去一部分后的前视图；

图8B是从图8A中A-A平面看去，所示出的开关设备单元的一部分的纵向剖面图；和

图9示出根据本发明的开关设备单元的另一个实施例的详细的示意性透视图，其中部分是纵剖面。

具体实施方式

整个说明书中，操作机构的高度定义为图1A中垂直方向上的尺寸；它的宽度是水平方向上的尺寸；和它的厚度是与沿图1A中的纸平面成直角的轴线方向的尺寸。

作为实例，图1A示出本发明的用于开关的机械操作机构C的一个实施例，特别是用于断路开关。

该操作机构具有两个安装板2，图1A中仅能看到其中的一个，在两个安装板之间通过主轴6可旋转地安装摇杆板4。摇杆板4基本上平行于安装板2设置。

主轴6安装在滚动轴承上以在两个平行的安装板之间旋转。在下面的详细描述中，为了简便起见，通常仅参考一个安装板2。

摇杆板4被设计为在不同的驱动器和开关（未示出）之间传递力。

穿过摇杆板4的主轴6基本上在摇杆板的中心部分延伸，在实例中示出用花键将其固定在这里，一起转动。由于不给轴6传递转矩，所以轴6和摇杆板4之间也可以为其它类型的连接，例如使用六角形轮廓。主轴6设置为与开关连接，特别是开关的动触头，以使所述开关被断开或闭合。

摇杆板4基本上呈五边形，其五条边被标记为10.1，10.2，10.3，10.4和10.5。两个边10.1和10.2形成凹（面向外）拐角12.1（见图2A）。

五边形的每一个拐角12.1，12.2，12.3，12.4和12.5连接到适于向摇杆板施加力或从摇杆板接收力的装置上。

拐角12.4被设计为接收由旋转驱动器所施加的力，以使摇杆板在开关的闭合方向上倾斜。下面，该驱动器被称作闭合驱动器100。

优选在拐角12.4上设置可以自由转动的辊子16，而且其设置为与旋转凸轮（下面描述）接触，因此使摩擦力降低。

拐角12.5包括设置为与摇杆板4的闭合开关锁定装置配合操作的操作杆20。

拐角12.1与指示装置300连接，指示装置300用来指示所述开关所处的各种位置。

拐角12.2与驱动器连接，驱动器使摇杆板在所述开关断开的方向上倾斜。该驱动器下面被称作断开驱动器400。

至于拐角12.3，在所示出的实例中其不与任何控制装置相连。

主轴6的旋转被转换为所述开关的动触头的直线运动。

在图2B所示出的实施例的第一个例子中，主轴6具有从安装板2伸出的第一端部6.1，而且用于把力传递给所述开关的开关驱动杆15安装在其上。杆15的自由端可以通过杆连接与动触头连接，以便主轴6围绕其自身轴线的旋转使动触头在直线方向上移动。

在另一个实施例中，主轴6与所述开关的控制轴同轴。这个例子下面描述。

在所示出的例子中，拐角12.2和12.4与主轴6的距离基本相同。其它结构可以获得特定的传动比。

另外，拐角12.2和12.4基本上相对于主轴6对称。特别地，认真地选择这些角度能够避免各种操作单元（即摇杆板、弹簧、棘齿和凸轮）之间的碰撞，并且能够设定传动比。

为了避免摇杆板和断开弹簧之间发生碰撞，拐角12.1优选为凹入的。

作为例子，在一个实施例中，摇杆板4由两个平行板4.1和4.2组成，其能够在图2B中看到，并且其围绕主轴6旋转地固定。例如，所述板4.1和4.2间隔20毫米（mm）。

在下面的描述中，对于由一张金属片板组成的摇杆板来说，摇杆板的平面是指包含摇杆板的平面，对于由多个板组成的摇杆板来说，例如在例子中所示的两个平行板4.1和4.2，摇杆板的平面是指位于两个板之间并与其平行的任何平面。

因此，可以制造摇杆板使得它实际上包含在多个彼此邻近设置的平行平面中。可以用薄金属板受压形成所述摇杆板，或者用合适的合金浇铸而成，或者甚至可以由多个独立的被焊接或螺纹连接在一起的杆制成，以使摇杆板由位于多个平行平面中的不同的杆组成，例如平行平面之间距离20mm。在多个彼此临近的重叠的平面中，这种特殊的结构不会在主轴6上施加任何很大的力，因此不需要设置大直径的轴来经受大的机械应力。本发明的操作机构在高度和宽度上仍具有很高的紧凑性。

当两个板距离20mm时，摇杆板的平面是指任何位于20mm间隙中且都平行于两个板4.1和4.2的平面。

图3A和3B中可以看到单独示出的闭合驱动器100。

闭合驱动器包括通过轴104可旋转安装在安装板2上的凸轮102，轴104称作闭合轴，支撑在滚动轴承103上。

闭合凸轮102平行于安装板2，并且基本上呈月牙形，在末端105旋转地固定在轴104上，这里是较大曲率部分106和较小曲率部分108的接合点。

闭合凸轮102设置成与被摇杆板4支撑的辊子18接触，接触区域限定在较大曲率的区域106侧的末端105和末端110之间。

接触区域106和辊子16之间的接触使得摇杆板4在触头的闭合方向上倾斜。在所示出的例子中，这对应于摇杆板4围绕主轴6的逆时针旋转。

驱动器100包括驱动装置112，其由弹性装置组成，在这个例子中是螺旋弹簧，称作闭合弹簧。弹簧114在它的一个端部114.1上安装，以便可以在安装板2上自由的旋转，同时它的另一端114.2也完全可旋转地安装在驱动盘116上，驱动盘116固定在闭合凸轮102上。驱动盘116安装在轴104上，且可以随其转动。

闭合弹簧114是拉伸弹簧。

弹簧114，或更为精确的它的纵向轴线，设置在与摇杆板的平面平行且其覆盖的平面中。固定在安装板2上的第一端114.1位于摇杆板4下面，同时固定在驱动盘116上的第二端114.2位于摇杆板上方。因此，包含闭合弹簧114的轴线的平面与安装板2的平面重叠。这样使得操作机构减小横向尺寸，特别是它的高度和宽度尺寸。除此之外，如下面说明书所述，由于使用单个多功能的摇杆板，使得操作机构的厚度有可能减小。闭合弹簧114如此设置使得弹簧位于主轴6的一侧，而且不与其干涉。

在操作机构的图中，驱动盘16位于摇杆板4之上。

闭合弹簧114设置在驱动盘116的直径上，同时它的固定在安装板2上的第一端114.1与驱动盘116相对于摇杆板4的方向相反。在图1A所示的方案中，闭合弹簧114基本上在操作机构的整个高度上延伸。

闭合弹簧114存储弹性能，当弹簧被释放时，弹性能驱动驱动盘和闭合凸轮102围绕轴104沿顺时针方向旋转。

因此，闭合弹簧114设置在操作机构内部，以便释放弹性能使得驱动盘116沿顺时针方向转动，因而使所述开关闭合。

通过驱动齿轮传动系120的电动马达118，驱动盘116围绕轴104沿顺时针方向的转动给闭合弹簧114加载，齿轮传动系120由齿轮组成，其中一个齿轮与驱动盘116的齿周116.1啮合。

电动马达118和齿轮传动系120位于驱动盘116的一侧，位于摇杆板4的离开力传递杆的相对侧。

马达118通过齿轮传动系120驱动驱动盘116，齿轮传动系120是减速传动系。齿轮传动系包括飞轮连接装置（未示出），可以从文献EP1408522中获知一个实际的例子，其在开关操作而没有驱动马达的过程中，使驱动盘116快速地转动。

驱动盘116还具有可缩回的部分（未示出），驱动盘116一通过闭合弹簧114的上止点，可缩回部分就使马达118从驱动盘116上脱开连接。上止点是闭合弹簧114的满负载位置。

例如，可缩回部分与文献EP1369886所公开的可缩回部分一样。

如下进行操作。

断路器（断路开关）被闭合，由闭合弹簧114通过驱动盘116、闭合凸轮102和摇杆板4来驱动。驱动盘116转动直到驱动盘116的惯性储存在闭合弹簧114中。马达118较早地被启动。

驱动盘的旋转速度一减小，飞轮连接装置就将驱动盘和马达连接在一起，以便驱动盘的旋转速度达到马达118被齿轮传动系降低后的速度。马达驱动驱动盘116到达闭合弹簧114的上止点。越过该上止点之后，闭合弹簧114驱动驱动盘116直到它被断开开关锁600阻挡。马达和齿轮传动系然后通过可缩回部分从轮116上脱开连接。中断器124使马达118停止，中断器124被杆126触发，杆126的位置被盘130的轮廓所控制。

驱动盘116如何被驱动旋转的例子绝不是用于限制，任何其它的驱动装置都是适合的。例如，弹簧114、马达118和齿轮传动系120可以被液压或气动系统所替换，或着被与驱动器100相连的电动马达所替换。

驱动器100还包括装置122，用于给马达通电或断电，和控制闭合弹簧114的载荷。

这种装置122包括中断器124，当闭合弹簧114被加载到所需要的量时，中断器124能够中断马达的电源。

中断器124通过传递杆128与杆126连接，当达到所需要的能量时，杆126被旋转驱动。

杆126可旋转地安装在安装板2上，并且适于与控制轮130的角区域130.1接触，控制轮130和驱动盘116同轴且可以一起转动。角区域130.1形成凹槽，从控制轮130的外围径向向内延伸。

然后杆126能够占据两个位置，即杆的自由端126.1与控制轮130的圆周接触的第一位置（图1A中用虚线示出），和杆的自由端126.1伸入凹槽130.1的第二位置（图1A中用实线示出）。

当杆126位于其第一位置时，中断器124闭合，电动马达118被供电，而且因此驱动盘116旋转，从而使闭合弹簧114被加载。

当杆126位于其第二位置时，中断器124被断开，电动马达118被断电，并且驱动盘116抵靠断开开关锁定装置600被保持静止，闭合弹簧114处于其被加载的状态，而且马达和齿轮传动能够在惯性的作用下停止旋转，同时由于可缩回的齿形部分，不会作用在盘116上。

杆126通过扭簧132被弹性偏置为与控制轮130接触。

优选控制轮的尺寸为构成惯性块或飞轮。

也可以设置用于指示弹簧负载（弹簧中载荷的值）的可视指示器134，其呈盘形，旋转地与杆126连接。该盘能够从外部看到。该盘134具有相应于弹簧124的有负载或无负载状态的可视标记。

闭合驱动器100具有结构可靠和坚固的优点。

除此之外，它同时具有给弹簧114施加负载的装置、使触头的闭合时间和速度可控的惯性块、用于电动马达为闭合弹簧114施加负载的控制装置、和用于闭合弹簧114的可视负载指示器的控制。

断开驱动器400包括存储弹性能的装置。这些装置由螺旋弹簧402组成，称作断开弹簧，其第一端402.1可选转地安装在安装板2上，且其第二端402.2安装在摇杆板4的拐角12.2上。

断开弹簧402是拉伸弹簧。

有利地，阻尼装置500设置在螺旋弹簧402内部，而且也固定在摇杆板4的拐角12.2上。

所述阻尼装置，或者制动器，500被设计为当断开弹簧402正在使摇杆板4在相应于触头断开的方向发生倾斜时，制动摇杆板的运动。这种阻尼器对本领域技术人员来说是已知的，例如从文献EP1130610中已知，因此不需要在这里详细描述。

断开弹簧402的第一端402.1优选固定在安装板2的尽可能低的、远离摇杆板4、和摇杆板4的远离断开凸轮102的相反侧的位置。

断开弹簧/制动器402优选相对于图1A中的垂直向上的方向向右倾斜大约45°角。

当断开弹簧402所存储的弹性能释放时，摇杆板4被顺时针方向驱动，因此使触头断开。

在所示出的例子中，断开弹簧402是拉伸弹簧，当由于摇杆板4在逆时针方向倾斜而使触头进入闭合阶段时，所述弹簧被施加负载。这种倾斜在断开弹簧402的第二端402.2产生拉伸力。

主轴6的轴线和闭合轴104的轴线之间的距离等于凸轮的最大直径加主轴6的半径，公差为凸轮最大直径的+30%。

认真地选择操作机构的各个元件之间的距离，通过减小未占用的中间空间的大小，有时会提高它的紧凑型。

图4A和4B详细地示出作用在摇杆板4的拐角12.5上的闭合开关锁定装置200，和直接作用在驱动盘116上的断开开关锁定装置600。该锁定装置200和600被设置在断开弹簧402和闭合弹簧114的加载装置之间。

锁定装置200被设计为使摇杆板4在触头的闭合位置保持静止，以抵抗断开弹簧402由于倾向于使摇杆板4在触头断开的相应方向上倾斜所施加的力。

闭合开关锁定装置200通过将摇杆板所正承受的高转矩转换为较弱的转矩而能够使摇杆板4保持静止。由于闭合开关锁定装置200直接与固定在摇杆板4上的杆20配合，因此它们位于两个安装板2之间。

在所示出的例子中，闭合开关锁定装置200包括串联连接的杆系统，其一端与操作杆20接合，操作杆20可旋转地安装在摇杆板4的拐角12.5上。

锁定装置200包括第一杆202，其可旋转地安装在安装板2上，并且被设置为在一端202.1与操作杆20的一端20.1接触。断开弹簧402给摇杆板4施加顺时针方向的力，并且之后摇杆板向操作杆20传递力，该力再传递给所述第一杆202，该力所施加的方向不通过第一杆202的旋转轴，因此产生转矩M1。

锁定装置200包括第二杆204，其可旋转地安装在安装板2上，第一杆202通过其一端202.2精准地向杆204的一端204.1施加力，该力的方向不通过第二杆204的旋转轴，因此产生转矩M2。

被施加在第二杆204上的，倾向于使它顺时针枢轴转动的转矩被棘爪210所吸收，棘爪210被保持静止，并且组成机械支座。电控装置212使该棘爪210位移。

锁定装置还包括第三杆206，其可旋转地安装在安装板上，并且设置为直接与棘爪210配合进行手工锁定，这通过下面描述的杆来实现。

电控装置212包含至少一个使棘爪210移动的电磁体214，因此释放第二杆204，以便杆204顺时针旋转，因而使得触头断开。

还在每一个杆202、204和206上和棘轮210上设置扭簧型复位装置，用于把它们偏置到它们的锁定位置。

优选在杆的接触端部上设置辊子，以便降低摩擦。

由摇杆板4所支撑的操作杆20也由弹簧24定位。因此，在开关闭合操作过程中当摇杆板4能够恢复到它的初始位置时，它被闭合开关锁定装置200锁定在适当的位置。

当检测到需要断开触头时，电控装置212被操作。

下面描述手动断开装置。

在本发明的应用中，闭合开关锁定装置200位于摇杆板4的一侧，电动马达118下面和驱动轮116下面。

如图4A和4C所示，还设置了断开开关锁定装置600，其被设置为使驱动盘116保持静止，以抵抗由于闭合弹簧114倾向于使摇杆板4在触头闭合的相应方向上倾斜所施加的力。如例子中所示，将这些部件设置在闭合开关锁定装置200之上。

与闭合开关锁定装置200类似，该断开开关锁定装置600包括杆系统，以通过棘爪（未示出）重复闭合弹簧114施加在驱动盘116上的转矩，电控装置使该棘爪相对于安装板2保持静止。

断开开关锁定装置600安装在安装板2上，其所在的安装板的表面与闭合开关锁定装置200设置在安装板上的表面相反。

杆系统包括第一杆604，用于接收来自驱动盘116的力，该第一杆604通过它的一个端部604.1与辊子117接触，辊子117可以在驱动盘116的径向外围枢转。

由闭合弹簧114所施加的力倾向于使驱动盘116旋转。该力沿不穿过它的旋转轴的方向作用在第一杆604上，以便产生转矩。该转矩倾向于使第一杆604枢转运动。

转矩被棘爪吸收，棘爪被保持静止，并且组成机械支座。电控装置612使该棘爪位移。

断开开关锁定装置600还包括第二杆606，其可旋转地安装在安装板上，并且设置为直接与棘爪610配合进行手工解锁，手工解锁在下面描述。

电控装置612包含至少一个使棘爪移动的电磁体614，以便释放第一杆604，于是第一杆604旋转以释放驱动盘116，因此驱动盘116在逆时针方向上驱动摇杆板，从而使触头闭合。

还在每一个杆604和606上设置扭簧型复位装置，用于把它们向锁定位置偏置。

优选在杆的接触端部上设置辊子，以便降低摩擦。

在本发明的应用中，断开开关锁定装置600设置在电动马达118和闭合开关锁定装置200之间。

除此之外，设置断开开关锁定装置600使得它们能够作用于驱动盘116，并且相对于驱动盘116的旋转轴位于轨道位置。其布局提供一些选择的自由以便在哪里定位锁定装置。

摇杆板在它的拐角12.1处与状态指示装置300连接，以示出开关所处的不同位置。

指示装置300包括位于摇杆板4下面的电子位置指示中断器302（为清楚起见，在图4A中仅示出其中的一个），位于中断器302和断开弹簧402之间的盘形视觉位置指示器308，和用于阻止断开开关锁定功能的装置。

摇杆板4通过连接杆304控制中断器302。设置多个中断器302，例如4个，而且由将该4个中断器连接在一起的杆将其组合在一起，这个杆自身与连接杆304相连接。

视觉指示器308呈盘形，设置为被连接杆312旋转驱动，连接杆312自由地在盘308和摇杆板4上枢转。因此，摇杆板4的倾斜运动使得盘308周向移动（角向地）。

状态指示器300包括杆314，其通过止动杆315来控制断开开关锁定杆604的移动。如果开关没有被完全断开，杆604被阻止，并且不能释放开关闭合操作。

还设置用于锁定装置200和600的手动驱动装置。

特别的优点在于，手动驱动装置700唯一地（也就是说独立地）作用在两个锁定装置200和600中的每一个上。锁定装置包括杆702，其在静止位置用实线示出。

杆702的一个例子通过图4E中俯视的例子所示出，其中为清楚起见省略了闭合和断开开关锁定装置本身。

为了自由旋转，杆702安装在安装板2之间和两个锁定装置200和600之间。

杆702由第一部分703和第二部分704组成，第一部分703设置在安装板2的外侧，第二部分704设置在安装板2的内侧。

第一部分703平行于安装板2，而且具有作为手动操作手柄的第一端705，而且第二端706用于当断开开关锁定装置600被手动操作时与装置600配合操作。

第二部分704延长第一端705，其基本上沿杆702的旋转轴展开，而且包括U型径向凸起部分707，用于当装置200被手动操作时与闭合开关锁定装置200配合操作。

当操作者通过抬高第一端705使杆702顺时针转动（到达A处用虚线所示的位置），第二部分704的元件707与杆206顶靠连接，杆206与从棘爪210突出的销208接触，而且棘爪210以与电操作时相同的方式顺时针转动，以便闭合开关锁定系统被解锁。

如果操作者通过向下移动第一端705沿顺时针方向移动手动杆702（到达B处用虚线所示的位置），第一部分703的第二端706与杆606顶靠连接，而且又如电操作中一样的方式使棘爪610顺时针枢转。

杆702的形状使得在两个平面上相互作用，这两个平面与闭合开关锁定系统和断开开关锁定系统相对应。

手动驱动装置具有设计简单和唯一地作用在所选择的闭合开关或者断开开关锁定装置上的优点，这使得操作机构中的部件数量减少，并因此降低生产成本。

在本发明的应用中，摇杆板4、凸轮102、带有一体式阻尼装置500的断开弹簧402，和闭合开关锁定装置200都位于同一个平面中，而且布局为当发生移动时在它们之间不会干涉。

通过本发明的操作机构非常紧凑和非常坚固，而且减少了部件的数量。

图6A和6B示出开关设备（开关）单元的一个例子，具有驱动触头的装置，能够安装在触头的下面，而不是如本领域现有的开关设备中所通用的那样位于侧面。这些驱动装置可以有效地与本发明的操作机构联合使用。

图6A和6B所示出的例子中，驱动装置800包括中间杆802，其一端802.1可旋转地连接在绝缘杆804上，绝缘支撑柱或衬套806沿Y轴在直线运动方向上引导绝缘杆804。

绝缘杆804的上端与触头的一个极（未示出）连接，以便绝缘杆804在直线方向上的位移使得该极相对于触头的另一个极沿两个极彼此相向或远离的方向移动，而且因此沿着相应于触头闭合或断开的方向移动。

还在柱806的上端806.1和下端806.2设置导向轴套808是有利地。

中间杆802的与它的第一端802.1相反的第二端802.2在杆801上自由枢转，杆810紧固在控制轴812上，以随其一起转动。

由中间杆802和杆810组成的系统组成将轴的旋转运动转换为绝缘杆的直线运动的连杆。

这些驱动装置可以消除寄生力，而且可以将连接杆的输出端集成在操作机构中，而不是在开关的侧面输出。

驱动装置800特别适合于图1A～5中所示出的本发明的操作机构C，其中轴812是轴6，杆810是杆15，和中间杆802在杆15上枢转。

另外，这些驱动装置800可以仅仅在单元的下部分814的高度处进行密封，而不用对整个开关设备单元进行密封。

驱动装置800具有移动部件很少的优点，而且除此之外，移动部件尺寸较小。因此驱动装置非常紧凑，而且节省能量。

除此之外，这里所描述的驱动装置能够避免绝缘杆弯曲：这种弯曲由本领域目前状态中的设备施加压缩应力所产生。轴812的旋转运动被简单地转换为传递给绝缘杆804的线性运动。

图7A和7B示出根据本发明的用于触头的驱动装置的另一个例子900。

与图6A和6B中所看到的开关相似，绝缘杆904安装为在衬套或绝缘支撑柱906中滑动移动，而且由套管908在衬套906的下端和上端处导向。

在这个例子中，没有中间杆，而且驱动装置900包括杆902，其在一端902.1固定在轴912上，同时它的第二端902.2在绝缘杆904的下端上枢转。

由于细长槽910，杆902具有间隙地安装在绝缘杆904上，以避免在绝缘杆904上施加任何横向力。

杆902在两个位置被示出，即触头断开的位置I’，和触头闭合的位置II’。

驱动装置900具有由很少的移动部件组成的优点，而且除此之外，移动部件尺寸小。因此驱动装置非常紧凑，而且节省能量。

驱动装置900还具有给绝缘杆施加的压缩力很小的优点。

驱动装置900也特别适合于图1A～5中所示出的本发明的操作机构C：在此结构中，轴912是主轴6，和杆902由杆15来表示，在杆15的自由端15.1具有长圆槽。在图6A中操作机构C位于驱动装置900的左边。

根据本发明，图8A和8B通过实例的方式示出了作用于触头的驱动装置进一步的方案1000。

以图6A和6B中的所述开关相似的方式示出了绝缘杆1004，其安置在衬套或绝缘支撑柱1006中并可以滑动，同时通过套筒1010使其在所述衬套1006的下端和上端的位置上得以导向。

在本方案中，没有中间杆，驱动装置包含在第一端1002.1固定在轴1012上的杆1002。所述杆1002包括角形带齿部分1002.3，其与所述具有一套相应齿1004.2的绝缘杆1004的下端1004.1相啮合。

末端止动件1014安置在所述绝缘杆1004的下端，用来防止角形带齿部分与所述绝缘杆的齿形部分脱离啮合。

因此，所述杆1002的旋转会导致绝缘杆1004沿Y轴移动。

所述驱动装置1000的优点在于其由很少的移动部件组成，而且所述移动部分具有较小的尺寸。因此，所述驱动装置非常紧凑，同时节约能源。

所述驱动装置900也具有对所述绝缘杆施加较少压缩力的优点。

此外，所述驱动装置1000特别有利地适用于图1A到图5中所示的本发明的操纵机构C：所述轴1012是所述主轴6，同时所述杆1002由具有齿形部分的轮廓的所述杆15来表示。在图6A中，所述操纵机构C位于所述驱动装置1000的左侧。所述齿形部分具有能在所述杆15上直接形成的优点。

根据图9概略地所示，也能够想象出来的是，通过在断路器的衬套或绝缘支撑柱内所构造的旋转轴1102，来导向断路器内的运动。所述轴1102通过所述衬套的壁，以密封地大体直角延伸，同时沿其轴线转动。所述轴1102具有两个杆1104和1106，每一端具有一个杆。所述杆1104安装在所述衬套1103的内部，且与所述绝缘杆1108以机械的方式相连。所述杆1106，作为外部杆，安装在所述衬套的外部，且与同所述杆15相连的力传递杆14以机械的方式相连。所述外部杆106将所述杆14的直线运动转换为所述轴1102的旋转。所述内部杆1104将所述轴1102的旋转转换为所述绝缘杆1108的直线运动。在本方案中，密封是容易实现的，因为它密封的是旋转轴而不是滑动杆。

在修改的实施例中（没有示出），所述主轴6和所述轴1102同轴，例如通过套筒的方式，其与这个轴相连以便随之旋转。因此，所述主轴的旋转能引起所述轴1102的旋转，同时引起所述活动触头的滑动运动。当本发明操纵机构的所述主轴与所述开关的控制轴相互对齐时，本方案能够想象出来。本方案具有结构简单的优点。

本发明操纵机构的操作在下面描述。

所述开关假设位于闭合状态时，所述弹簧402和114被加载，处于图1所示的位置。

当给出断开开关的命令时，激活所述电控装置212，以致引起棘爪210的移动，同时使所述闭合开关锁定装置200失效，以致引起摇杆板4的释放，通过断开弹簧402使摇杆板4顺时针方向倾斜。

当给出闭合开关的命令时，激活所述电控装置612，以致引起棘爪的移动，同时释放所述杆604以便使其枢转。然后，通过闭合弹簧114可以使所述驱动盘116旋转，其支撑所述闭合凸轮102。然后，所述闭合凸轮102在拐角12.4上与摇杆板4相接触，以致引起其在逆时针方向上倾斜。所述主轴被驱动旋转，以致引起所述杆15的旋转，从而使杆14上升，因此闭合所述开关。

所述逆时针倾斜运动也引起所述断开弹簧402的加载，以致其准备实现新的断开操作。所述闭合开关锁定装置200也可以再一次的激活。

然后，所述闭合弹簧114的加载会发生。第一步，使用所述驱动盘116的旋转惯性来使所述闭合弹簧114部分加载。当所述驱动盘116的旋转速度降低到和齿轮传动系的速度相同时，所述飞轮表现为阻挡模式，同时所述电机118驱动所述驱动盘116旋转，以致完成所述闭合弹簧的张紧，直到其超过所述闭合弹簧114的上止点。所述指示器134示出所述闭合弹簧114的加载，通过中断器124的开关使所述电机118停止，同时所述闭合弹簧114使所述驱动盘116连续地旋转。

然后，当所述辊子117与断开开关锁定系统600相接合时，所述断开开关的锁定自动地发生。

当给出断开开关的命令时，激活所述电控装置212，以致引起棘爪210的移动，同时与所述杆202相连的所述杆204被释放成枢转运动。然后，所述摇杆板4在所述断开弹簧402的作用下顺时针转动，以驱动主轴6和杆15(图9中表示的实例)，同时所述力传递杆14向下移动，以致引起所述开关的断开。

所述开关的断开和闭合也可以通过所述杆702的操作以已经描述的方式手动控制。

因此，操纵机构已经实现了紧凑、坚固并且设计简单。而且，同本领域现有状态下的操纵机构相比，其成本降低。

Claims (21)

1.一种用于中高压开关设备中开关的操作机构，包括固定在主轴（6）上的摇杆板（4），主轴旋转地安装在至少一个第一安装板（2）上，所述主轴（6）与第一安装板垂直，而且摇杆板与主轴（6）垂直，主轴（6）与所述开关连接，其中通过主轴（6）的旋转使得开关断开和闭合，所述摇杆板（4）的倾斜移动使主轴旋转，并且所述操作机构还包括：

-具有力传递装置（102）的旋转闭合驱动器（100），用于闭合所述开关；

-用于断开所述开关的断开驱动器（400）；

-在闭合状态锁定开关的闭合开关锁定装置（200），当所述开关位于闭合状态时，所述锁定装置适于对摇杆板（4）施加锁定力用于锁定摇杆板（4）；

所述摇杆板与断开驱动器（400）连接，旋转闭合驱动器（100）适于与摇杆板接触，从而使摇杆板在相应于开关闭合的方向上枢转，而且闭合开关锁定装置适于与摇杆板接触，从而保持开关被闭合；并且

摇杆板、断开驱动器（400）、闭合驱动器（100）的力传递装置和闭合开关锁定装置（200）设置为，由断开驱动器（400）、闭合驱动器的力传递装置和闭合开关锁定装置（200）所施加的力都在摇杆板的一个平面内，该平面为第一平面。

2.根据权利要求1所述的操作机构，其中力传递装置（102）由一凸轮组成，该凸轮固定在与主轴（6）平行的闭合轴（104）上并能够与闭合轴一起旋转，该凸轮适于与摇杆板的第二区域接触，从而在第一旋转方向上将倾斜力施加给固定在主轴（6）上的摇杆板，以使开关闭合，所述凸轮能够与驱动盘（116）一起旋转，驱动盘被包括闭合弹簧（114）的弹性能量存储装置（114）驱动旋转，所述闭合弹簧位于平行于第一平面的第二平面内，并且所述闭合弹簧（114）的第一端可旋转地安装在第一安装板（2）上，闭合弹簧的第二端安装在驱动盘（116）上。

3.根据权利要求2所述的操作机构，还包括断开开关锁定装置（600），当闭合弹簧（112）处于被加载的状态时，其适于施加使驱动盘（116）保持静止的力。

4.根据权利要求3所述的操作机构，其中为闭合弹簧加载的装置包括被电动马达驱动的齿轮传动系（120），所述齿轮传动系中的一个齿轮与驱动盘周边上的齿啮合，而且其中驱动盘、与驱动盘啮合的齿轮和断开开关锁定装置（600）位于与第一平面平行的公共的第三平面内。

5.根据权利要求2～4中任一个所述的操作机构，其中闭合弹簧（114）位于摇杆板（4）的上面。

6.根据权利要求2～4中任一个所述的操作机构，其中断开驱动器（400）包括断开弹簧（402），其沿与第一旋转方向相反的第二旋转方向推动摇杆板（4），从而使所述开关被断开，断开弹簧（402）安装在第一安装板（2）上与摇杆板（4）相同的表面上，闭合弹簧（114）位于第一安装板（2）的另一个表面上，断开弹簧具有在该安装板的一侧可旋转地安装在第一安装板上的第一端，该安装板的该侧与闭合弹簧的第一端相对于摇杆板的一侧相同，而且断开弹簧还具有可旋转安装在摇杆板上的第二端。

7.根据权利要求6所述的操作机构，其中闭合弹簧（114）与断开弹簧（402）交叉。

8.根据权利要求6所述的操作机构，其中，相对于与断开弹簧（402）的轴线平行并且与主轴（6）交叉的轴线，闭合轴（104）位于断开弹簧所在侧的相反侧。

9.根据权利要求7所述的操作机构，其中，相对于与断开弹簧（402）的轴线平行并且与主轴（6）交叉的轴线，闭合轴（104）位于断开弹簧所在侧的相反侧。

10.根据权利要求2～4中任一个所述的操作机构，其中闭合开关锁定装置（200）与可旋转地安装在摇杆板（4）上的操作杆（20）配合。

11.根据权利要求2和4中任一所述的操作机构，还包括断开开关锁定装置（600），当闭合弹簧（112）处于被加载的状态时，其适于施加使驱动盘（116）保持静止的力；并且

所述操作机构还包括手动驱动装置（700），适于交替地释放断开开关锁定装置（600）和闭合开关锁定装置（200），以便分别地使开关被闭合和断开，所述手动驱动装置（700）包括可旋转安装在第一安装板（2）上的驱动杆，并且驱动杆位于闭合开关锁定装置和断开开关锁定装置之间。

12.根据权利要求11所述的操作机构，其中驱动杆适于在其第一端（705）被操作，而且被设置为通过驱动杆的第二端与断开开关锁定装置的杆（606）接触，并且通过驱动杆的径向凸起元件与闭合开关锁定装置的杆（206）接触，以便使所述杆（606，206）倾斜，从而分别释放开关闭合的能量和开关断开的能量。

13.根据权利要求11所述的操作机构，其中所述驱动杆（702）由第一部分（703）和第二部分（704）组成，第一部分包括第二端（706），该第二端是与所述断开开关锁定装置的杆（606）配合用于使断开开关锁定装置（600）失效的端，而且第二部分包括径向凸起元件（707），其是与所述闭合开关锁定装置的杆（206）配合用于使闭合开关锁定装置（200）失效的端。

14.根据权利要求2和4中任一所述的操作机构，还包括断开开关锁定装置（600），当闭合弹簧（112）处于被加载的状态时，其适于施加使驱动盘（116）保持静止的力；其中闭合开关锁定装置（200）和断开开关锁定装置（600）安装在第一安装板（2）的任一侧。

15.根据权利要求2～4中任一个所述的操作机构，其中摇杆板（4）位于至少两个平行平面中。

16.一种中高压开关设备，包括具有在直线上可移动的动触头或极和固定极的开关，还包括根据权利要求2～4中任一个所述的操作机构。

17.根据权利要求16所述的开关设备，其中开关包括能够围绕其轴线旋转的轴和能够与所述轴一起旋转的开关驱动杆，开关驱动杆连接在所述动触头上，以便所述轴围绕其轴线的旋转运动使所述动触头做直线移动，并且其中主轴（6）和开关的轴彼此同轴而且能够一起转动。

18.根据权利要求16所述的开关设备，其中开关驱动杆能够随主轴（6）转动，而且在主轴从其中一个第一安装板上突出的位置固定在主轴上，开关驱动杆与动触头连接。

19.根据权利要求18所述的开关设备，还包括将开关驱动杆（15）连接到开关的动触头上的连杆（800）系统。

20.根据权利要求18所述的开关设备，其中开关驱动杆（15）具有长圆槽（910），与开关的可移动的极刚性连接的元件的一端松动地安装在该长圆槽内。

21.根据权利要求18所述的开关设备，其中开关驱动杆（15）包括角形带齿部分（1002），其适于与被刚性连接在开关的可移动的极上的齿形部分啮合。

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