CN102545086B - 抽屉式断路器的三位置自动锁示装置 - Google Patents

Abstract

将断路器本体分别在抽屉座上的分离、试验、连接三位置处可自动锁定和指示的锁示装置，转动安装在抽屉座上的丝杠与枢转安装在抽屉座上的纵向螺旋轴平行，安装在抽屉座上的移动板与丝杠螺纹传动连接，且与纵向螺旋轴螺旋传动连接，控制轴按移动副形式安装在抽屉座上的轴套内，轴向平行于丝杠轴线。离合板与轴固定连接，它沿丝杠的轴向移动使其上的第一结合部与丝杠上的第二结合部执行结合/分离。切换机构具有使两结合部分离的储能与使两结合部结合的释放两种工作状态并可在这两种状态间切换，自锁控制机构在纵向螺旋轴上的凸轮上有与离合板上的凸轴滑动配合的曲线端面，使切换机构由储能状态切换到释放状态。通过推压按钮带动控制轴移动，由释放状态切换到储能状态。

Description

抽屉式断路器的三位置自动锁示装置

技术领域

本发明属于交流额定工作电压1200V及以下的低压配电装置领域，涉及一种框架式断路器的锁定装置，特别是一种抽屉式断路器三个位置的自动锁示装置，具有到位提示。

背景技术

配电电器中大量使用的抽屉式断路器，也叫框架式、万能式断路器的抽屉式断路器，其断路器本体安装在抽屉座里，抽屉座一般包括壳体、安装在壳体上的接线装置、安装在壳体内的传动机构和滑动机构，滑动机构中包括一个用于承载安装断路器本体的滑动件，滑动件能按设计的运动轨迹滑动，以实现断路器本体插入抽屉座的壳体内或从抽屉座的壳体内抽出来。传动机构的功能是将来自手柄的驱动力传递给滑动机构的滑动件或断路器本体，接线装置将壳体外的包括主电路的输入端与输出端在内的各接线端子引入壳体内，以便将壳体内的各接线端子与断路器本体上的各接线端子对应连接。断路器本体与抽屉座之间有多路主电路和多路副电路的电连接，这些电连接的连接是在断路器本体插入安装到抽屉座内的过程中自动完成，而这些电连接的分离是在断路器本体从抽屉座内抽出的过程中自动完成。在断路器本体的插入或抽出的操作过程中，需要断路器本体能准确地停留在抽屉座的三个位置，该三个位置通常称之为“连接”、“试验”和“分离”，便于对断路器进行检修、隔离或更换。抽屉式空气断路器通常通过操作件或手柄对传动机构的操作，实现断路器本体进出抽屉座并使之处于分离、试验、连接三个工作位置，断路器本体的插入或抽出操作的动作过程通常是：人为转动设置在壳体外的手柄，传动机构将手柄的转动转换成直线运动方式后传递给滑动机构的滑动件或断路器本体，从而实现断路器本体作插入或抽出动作。当人为转动手柄的动作停止时，断路器本体的运动随之停止，即断路器本体停留在某一位置，由于传动机构中的丝杠传动组件具有自锁功能，所以只要丝杠不转动，断路器本体就停止并不会自由运动。所述的手柄与传动机构是可分离的，在操作断路器本体作插入或抽出动作时，需将手柄与传动机构连接；在断路器本体停留状态下，手柄可与传动机构脱离并从传动机构上卸下。当状态指示器指示断路器本体已到达“连接”、“试验”或“分离”的位置时，手柄停止转动，使断路器本体停留在该位置。断路器本体与抽屉座之间的主电路、副电路在上述的三个位置分别具有不同的连接状态。具体的说：在“连接”位置，断路器本体与抽屉座的主电路、副电路都是连接的，断路器处于正常工作状态，此时，断路器本体插入到了抽屉座的最里面；在“试验”位置，断路器本体与抽屉座的主电路是分离的，而副电路是连接的，断路器处于测试状态，此时断路器本体停留在抽屉座的某一中间位置；在“分离”位置，断路器本体与抽屉座的主电路、副电路都是分离的，断路器处于可卸下状态，此时断路器本体被抽出到了抽屉座的最外面。为了确保安全，要求断路器本体在抽屉座内停留的“连接”、“试验”、“分离”三个位置必须准确，以保证：在“连接”位置时，所述的主电路、副电路都处于可靠的电连接状态；在“试验”位置时，所述的主电路处于完全的分离状态，而副电路处于可靠的电连接状态；在“分离”位置时，所述的主电路、副电路都处于完全的分离状态。

现有的抽屉式断路器的三个位置指示装置，只能是大概的位置指示，精度有限，而且要求操作人员在操作断路器本体的插入或抽出过程中一边要转动手柄一边要时刻注视指示器的指针看是否到位，增加操作难度，使断路器本体停留的位置很不准确，定位精度不高。而且目前的指示装置不能自动锁，只是一个简单的指示，操作人员摇到位置以后没有任何提示，可以继续摇动本体，断路器本体处于“连接”、“试验”或“分离”三个位置状态下所述的丝杠仍能转动，即断路器本体不能分别安全锁定在所述的三个位置上，这样会降低安全性能。比如：在实验位置时，操作人员正在实验，另一位操作人员有可能会误操作产品，存在操作欠安全问题。如中国发明专利ZL99100934.7公开了一种断路器插入和分离机构的锁示装置，采用了状态指示器加锁示装置来获取断路器工作位置的信息，而所采用的锁示装置，只能取关闭状态和开启状态两个状态下切换锁定或解锁，具体为：在关闭位置，可禁止手柄安装，即通过切断手柄向丝杠输入驱动力来实现锁定；而在开启位置，可使手柄安装，显然，它不能分别对“连接”、“试验”或“分离”三位置进行锁定或解锁。又如中国发明专利ZL02138306.5公开的一种抽出式断路器的锁示装置，包括设置在底板上的第二支座、滑板、穿设在第二支座上且与滑板连接的传动杆、模拟指示器，底板上增设第一支座，第一支座与第二支座之间设有方轴，方轴上面设有三条沟槽，第一支座上滑动连接有一卡板，卡板上具有锁钩、凸起、丝杆孔，锁钩与方轴的外侧匹配，凸起位于丝杆孔内，在丝杆孔内穿设传动丝杆，卡沟能与凸起嵌配，卡板通过弹簧构成向一侧偏置。这种现有的锁定装置机构复杂，零件数量多且加工难度大，产品安装调试困难，特别是它通过卡板的横向(垂直于丝杠的轴线方向)移动来禁止丝杠转动的锁定结构，必需采用方轴，而且方轴需沿丝杠的相反方向设置，所以使锁示装置的纵向(平行于丝杠的轴线方向)的尺寸过大，无法满足低压断路器尽可能小型化的使用要求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种低压抽屉式断路器的三位置自动锁示装置，断路器本体在抽屉座里运动时，可获得准确的到位提示，每到分离、试验、连接位置时，都会自动锁住，操作者必须解锁才可以继续摇动本体，不仅提高了可靠性，增强了操作者的安全意识，而且提高了操作的便利性。

为了实现上述目的，本发明的抽屉式断路器的三位置自动锁示装置采用了如下技术方案。

该装置包括转动安装在抽屉座2上的丝杠4、直线滑动地安装在抽屉座2上的移动板5和枢转安装在抽屉座2上的纵向螺旋轴6，丝杠4与纵向螺旋轴6平行设置，移动板5与丝杠4螺纹传动连接，移动板5与纵向螺旋轴6螺旋传动连接，操作摇柄3驱动丝杠4转动，丝杠4的转动驱动移动板5直线移动，移动板5的直线移动驱动纵向螺旋轴6转动，实现断路器本体1分别在抽屉座2上的“分离”、“试验”、“连接”三位置处的自动锁定。所述的自动锁示装置还包括：一个控制轴20，按移动副形式安装在所述抽屉座2上的轴套21内，并且控制轴20的移动方向平行于所述丝杠4的轴线。一个离合板7，与控制轴20固定连接，在离合板7与丝杠4之间设有轴向离合结构47，轴向离合结构47包括设置在离合板7上的第一结合部和设置在丝杠4上的第二结合部，离合板7随控制轴20沿丝杠4的轴向移动驱使第一结合部与第二结合部执行结合/分离配合。一个切换机构9，它具有储能与释放两种工作状态并可在这两种工作状态之间切换，在储能状态下，切换机构9向控制轴20输出一个驱使第一结合部与第二结合部分离的力，在释放状态下，切换机构9向控制轴20输出一个驱使第一结合部与第二结合部结合的力。一个自锁控制机构8，包括设置在纵向螺旋轴6上的凸轮61和设置在离合板7上的凸轴72，凸轮61上设有与凸轴72滑动配合的曲线端面611，该曲线端面611推动凸轴72沿纵向螺旋轴6的轴向移动，可使所述的切换机构9由储能状态切换到释放状态；通过人为推压一个与控制轴20固定链接的按钮10，带动控制轴20移动推压，可使切换机构9由释放状态切换到储能状态。

根据轴向离合结构47的第一实施方式，第一结合部为设置在离合板7上的多边形通孔711，第二结合部为设置在丝杠4上的并与丝杠4同轴的多边形轴段411，该多边形通孔711套入多边形轴段411，形成多边形通孔711与多边形轴段411之间的结合配合，该多边形通孔711与多边形轴段411脱开，形成多边形通孔711与多边形轴段411之间的分离配合。

根据轴向离合结构47的第二实施方式，第一结合部为设置在离合板7上的键槽712，第二结合部为固定在丝杠4上的键412，该键槽712套入键412，形成键槽712与键412之间的结合配合，该键槽712与键412脱开，形成键槽712与键412之间的分离配合。

根据轴向离合结构47的第三实施方式，第一结合部为设置在离合板7上的销孔713，第二结合部为固定在丝杠4的轴肩上的凸销413，销孔713套入凸销413，形成销孔713与凸销413之间的结合配合，销孔713与凸销413脱开，形成销孔713与凸销413之间的分离配合。或者根据轴向离合结构47的第四实施方式，第一结合部为固定在离合板7上的凸销714，第二结合部为设置在丝杠4的轴肩415上的销孔414，凸销714插入销孔414，形成凸销714与销孔414之间的结合配合，凸销714与销孔414脱开，形成凸销714与销孔414之间的分离配合。

根据本发明的推荐实施方式，所述的切换机构9包括一个按圆柱副形式安装在抽屉座2上的轴套21内的滑动轴91、第一弹簧92、第二弹簧93、设置在滑动轴91与控制轴20之间的驱转结构和设置在滑动轴91与轴套21之间的转换结构。所述的第一弹簧92的一端与轴套21的底盖22连接，第一弹簧92的另一端与滑动轴91连接，第二弹簧93的一端与抽屉座2连接，第二弹簧93的另一端与离合板7连接，并且第一弹簧92的弹力大于第二弹簧93的弹力。所述的驱转结构包括设置在滑动轴91上的传动端齿911和设置在控制轴20上的驱转端齿201，所述的控制轴20的移动带动驱转端齿201与传动端齿911接触配合，驱转端齿201驱动传动端齿911带动滑动轴91转动。所述的转换结构包括设置在滑动轴91上的滑键912、滑键912上的工作端面913、设置在轴套21上的阻挡斜面211、滑槽212、与滑槽212衔接的引导面213以及与阻挡斜面211衔接的阻挡竖面214，所述的滑键912分别与滑槽212、阻挡竖面214接触配合，工作端面913分别与阻挡斜面211、引导面213接触配合。通过工作端面913与阻挡斜面211的接触和滑动，驱使滑键912与阻挡竖面214接触，致使滑动轴91被限定，第一弹簧92压缩储能，第二弹簧93释放，切换机构9稳定在储能状态；通过工作端面913与引导面213的接触和滑动，引导滑键912滑入滑槽212，第一弹簧92释放并推动滑动轴91移动，第二弹簧93压缩储能，使切换机构9切换到释放状态。

根据本发明的另一个推荐实施方式，所述的自锁控制机构8的凸轮61上的曲线端面611设有定位槽612和凸拐点613；每当移动板5到达”分离”或“试验”或“连接”三位置中之一时，凸拐点613与离合板7上的凸轴72接触，使切换机构9先切换到释放状态，然后驱使所述凸轴72进入定位槽612，同时驱使离合板7上的第一结合部与丝杠4上的第二结合部结合。

根据本发明的另一个推荐实施方式，指针614设置在所述的纵向螺旋轴6的端面615上，抽屉座2上设有包含“分离”、“试验”、“连接”字样的三位置分立标记210，当移动板5到达其中的位置之一时，所述的指针614指向抽屉座2上的对应分立标记210位置。

根据本发明的优选实施方式，按钮10上设有锁孔101，每当移动板5到达所述的三位置之一时，挂锁孔101露在抽屉座2之外，供挂锁102上锁。

根据本发明的另一个优选实施方式，所述的离合板7上还设有导向机构，该导向机构包括设置在离合板7上的动滑块301和设置在抽屉座2上的定滑槽302，且定滑槽302的纵向与丝杠4的轴向平行；或者所述的离合板7上还设有导向机构，该导向机构包括设置在离合板7上的动滑槽、设置在抽屉座2上的定滑块，且动滑槽的纵向与丝杠4的轴向平行。

本发明的传动机构设置在所述的移动板5与抽屉座2上，用于驱动断路器本体1随移动板5移动到”分离”或“试验”或“连接”位置中之一，该传动机构包括固定安装在抽屉座2上的轴承座23、枢转安装在轴承座23上的转轴24、固定在转轴24上的不全的齿轮26、固定在转轴24上的拨叉27和设置在移动板5上的齿孔25，所述的齿孔25与齿轮26啮合，拨叉27与断路器本体1连接。

本发明的低压抽屉式断路器的三位置自动锁示装置结构简单、零件数少、易于生产制造、制造成本低，通过在“连接”、“试验”或“分离”三位置之间的转换操作前需先进行解锁操作的方式，能对断路器本体在进出抽屉座的运动过程中，将其分别自动锁定在“连接”、“试验”或“分离”位置，同时提供到位提示。而且还可通过明锁的方式，显示和控制解锁操作的禁止或许可，防止非操作人员摇动开关。本发明的自动锁示装置不仅广泛适用于各种低压抽屉式断路器，而且还能与位置显示装置和/或到位声音提示装置兼容组合。

附图说明

图1是抽屉式断路器的整体示意图，其抽屉座上装配有本发明的抽屉式断路器的三位置自动锁示装置。

图2是本发明的抽屉式断路器的三位置自动锁示装置的结构示意图，图中所示的自动锁示装置处于锁定状态。

图3是本发明的抽屉式断路器的三位置自动锁示装置的结构示意图，图中所示的自动锁示装置处于解锁状态。

图4是本发明的抽屉式断路器的三位置自动锁示装置的滑动轴零件的结构示意图。

图5是本发明的抽屉式断路器的三位置自动锁示装置的控制轴零件的局部结构示意图。

图6是本发明的抽屉式断路器的三位置自动锁示装置的轴套零件的局部结构示意图。

图7是本发明的抽屉式断路器的三位置自动锁示装置的纵向螺旋轴零件的局部结构示意图。

图8和图9分别是本发明的抽屉式断路器的三位置自动锁示装置的锁定机构的结构示意图，图8中所示的锁定机构处于锁定状态，图9中所示的锁定机构处于解锁状态。

图10是本发明的抽屉式断路器的三位置自动锁示装置的离合结构第一实施例的结构示意图。

图11是本发明的抽屉式断路器的三位置自动锁示装置的离合结构第二实施例的结构示意图。

图12是本发明的抽屉式断路器的三位置自动锁示装置的离合结构第三实施例的结构示意图。

图13是本发明的抽屉式断路器的三位置自动锁示装置的离合结构第四实施例的结构示意图。

图14是本发明的抽屉式断路器的三位置自动锁示装置的指示机构的结构示意图。

图15是本发明的抽屉式断路器的三位置自动锁示装置的挂锁机构的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图，详细说明本发明的抽屉式断路器的三位置自动锁示装置的各种具体实施方式。本发明的抽屉式断路器的三位置自动锁示装置不限于以下实施例的描述。

图1是抽屉式断路器的整体示意图。图1所示的抽屉式断路器是一种公知的低压电器，包括断路器本体、抽屉座2、摇柄3，本发明的抽屉式断路器的三位置自动锁示装置安装在抽屉座2上，是抽屉式断路器的重要组成部分。图2和图3都是本发明的抽屉式断路器的三位置自动锁示装置的结构示意图，参见图2、图3，本发明的抽屉式断路器的三位置自动锁示装置包括转动安装在抽屉座2上的丝杠4、直线滑动地安装在抽屉座2上的移动板5和枢转安装在抽屉座2上的纵向螺旋轴6，其中的移动板5与丝杠4螺纹传动连接，移动板5与纵向螺旋轴6螺旋传动连接。抽屉式断路器的摇柄3与自动锁示装置的丝杠4、移动板5、纵向螺旋轴6之间形成以下传动链配置关系：摇柄3驱动丝杠4转动，丝杠4的转动驱动移动板5直线移动，移动板5的直线移动驱动纵向螺旋轴6转动，而从该传动链的原理可知，丝杠4与纵向螺旋轴6必须平行设置。具体地说，这里所述的“转动安装”是指丝杠4安装到抽屉座2上后只能转动，不能直线移动，并且转动的角度大于360度，而实现转动的具体结构可采用只有一个转动自由度的转动副，如常用的轴承滑动或滚动副。这里所述的“直线滑动地安装”是指移动板5安装到抽屉座2上后只能直线移动，而实现直线移动的具体结构可采用只有一个直线移动自由度的移动副，如直线滑动导轨副。这里所述的“枢转安装”是指纵向螺旋轴6安装到抽屉座2上后只能转动，不能直线移动，并且转动的角度小于360度，而实现转动的具体结构可采用只有一个转动自由度的转动副，如常用的轴承滑动或滚动副。这里所述的“螺纹传动”是指移动板5与丝杠4之间连接后形成螺纹传动关系，丝杠4转动会驱使移动板5直线移动，而移动板5的直线移动不能驱使丝杠4转动，即螺纹传动具有从直线移动向转动传动的单向自锁功能。这里所述的“螺旋传动”是指移动板5与纵向螺旋轴6连接后形成螺旋传动关系，而自动锁示装置的螺旋传动关系与螺纹传动关系的区别在于：螺旋传动不具有直线移动向转动传动的单向自锁功能，即移动板5的直线移动会驱使纵向螺旋轴6转动，但由于移动板5的直线移动的行程小于纵向螺旋轴6的导程，所以纵向螺旋轴6的转动角度小于360度。

参见图2或3，本发明的抽屉式断路器的三位置自动锁示装置还包括一个离合板7、一个轴套21、一个控制轴20、一个自锁控制机构8、一个切换机构9和一个按钮10，轴向离合结构47设置在离合板7与自动锁示装置的丝杠4之间，图2中的轴向离合结构47处于结合配合状态，即抽屉式断路器的三位置自动锁示装置处于锁定状态，而图3中的轴向离合结构47处于分离配合状态，即抽屉式断路器的三位置自动锁示装置处于解锁状态。自动锁示装置传动链中的轴套21固定安装在抽屉座2上，控制轴20按移动副形式安装在抽屉座2上的轴套21内，这里的“移动副”是指控制轴20安装到轴套21内后，只具有一个直线移动的自由度，而移动副的只能直线移动的功能是由控制轴20与轴套21的轴-套之间的配合结构实现的，移动副的不能转动的功能是由控制轴20上的滑动块201与轴套21内的滑动槽(图中未示出)之间配合形成的防转结构实现的。控制轴20的移动方向平行于丝杠4的轴线，且控制轴20与离合板7固定连接。

下面结合图2-15，分别说明自动锁示装置的自锁控制机构8、切换机构9、设置在离合板7与自动锁示装置的丝杠4之间的轴向离合结构47和按钮10。

参见图8或9，自锁控制机构8包括设置在纵向螺旋轴6上的凸轮61和设置在离合板7上的凸轴72，凸轮61上设有与凸轴72滑动配合的、并能驱动凸轴72沿纵向螺旋轴6的轴向移动的曲线端面611，该曲线端面611推动凸轴72的轴向移动致使切换机构9由储能状态切换到释放状态。如图7所示，所述的自锁控制机构8的凸轮61上的曲线端面611上设有定位槽612和凸拐点613，每当自动锁示装置的移动板5到达”分离”或“试验”或“连接”位置之一时，所述凸拐点613与凸轴72接触，致使切换机构9先切换到释放状态，然后驱使离合板7上的凸轴72进入定位槽612，同时驱使离合板7上的第一结合部与丝杠4上的第二结合部结合。自锁控制机构8的凸轮61的曲线端面611上的定位槽612的数量为3个，三个定位槽612分别对应“分离”、“试验”和“连接”三个位置，即定位槽612的数量是由锁示装置需要锁定的位置数量决定的，如果自动锁定位置需要增加或减少的话，则定位槽612的数量也可随之增加或减少。在自动锁示装置的纵向螺旋轴6的端面615上设有指针614，断路器的抽屉座2上设有包含“分离”、“试验”、“连接”字样的三位置分立标记210，当自动锁示装置的移动板5到达其中的位置之一时，所述的指针614指向抽屉座2上的对应分立标记210位置(如图14所示)。

参见图3，切换机构9包括一个按圆柱副形式安装在抽屉座2上的轴套21内的滑动轴91、一个第一弹簧92、一个第二弹簧93、设置在滑动轴91与控制轴20之间的驱转结构和设置在滑动轴91与轴套21之间的转换结构。这里的“圆柱副”是指滑动轴91安装在轴套21内后，滑动轴91具有一个直线移动自由度和一个转动自由度，即滑动轴91在轴套21内既能转动又能直线移动。切换机构9的第一弹簧92的一端与自动锁示装置的轴套21的底盖22连接，底盖22与轴套21固定连接，第一弹簧92的另一端与滑动轴91连接；第二弹簧93的一端与断路器的抽屉座2连接，第二弹簧93的另一端与自动锁示装置的离合板7连接，并且第一弹簧92的弹力大于第二弹簧93的弹力。切换机构9具有执行储能状态与释放状态两种工作状态，并在控制轴20的移动推压的控制下自动执行两种工作状态之间的切换。具体地说，在切换机构9处于储能状态下，移动推压控制轴20，可使切换机构9切换到释放状态；而在切换机构9处于释放状态下，移动推压控制轴20，可使切换机构9切换到储能状态。在储能状态下，切换机构9通过控制轴20控制第一结合部与第二结合部分离，其控制过程为：切换机构9向控制轴20施加一个由第二弹簧93提供的弹力，该弹力驱动控制轴20向方向A(参见图2、3)的反方向移动，控制轴20的移动带动离合板7移动，离合板7的移动使轴向离合结构47的第一结合部与第二结合部分离。在释放状态下，切换机构9通过轴20控制第一结合部与第二结合部结合，其控制过程为：切换机构9向控制轴20施加一个由第一弹簧92提供的弹力，该弹力驱动控制轴20向方向A(参见图2、3)移动，控制轴20的移动带动离合板7移动，离合板7的移动使轴向离合结构47的第一结合部与第二结合部结合。也就是说，在储能状态下切换机构9向控制轴20输出一个驱使第一结合部与第二结合部分离的力，在释放状态下切换机构9向控制轴20输出一个驱使第一结合部与第二结合部结合的力。所述的切换机构9的驱转结构包括设置在滑动轴9上的传动端齿911和设置在控制轴20上的驱转端齿201(参见图5)，由驱转结构形成的传动链为：控制轴20的移动带动驱转端齿201与传动端齿911接触配合，驱转端齿201驱动传动端齿911带动滑动轴91转动。下面结合附图2-5说明驱转结构的工作原理：控制轴20的轴向移动带动其上的驱转端齿201移动，驱转端齿201的移动使它的齿顶与传动端齿911的齿顶先接触，控制轴20继续轴向移动，驱转端齿201的齿顶在传动端齿911的齿廓上向传动端齿911的齿根方向滑动；由于传动端齿911的齿廓是从齿顶到齿根的斜面，所以驱转端齿201的齿顶在传动端齿911的齿廓上的滑动会驱动传动端齿911带动滑动轴91转动。所述的切换机构9的转换结构包括设置在滑动轴91上的滑键912、滑键912上的工作端面913(参见图4)、设置在轴套21上的阻挡斜面211、滑槽212、与滑槽212衔接的引导面213和与阻挡斜面211衔接的阻挡竖面214(参见图6)，其中滑键912分别与滑槽212、阻挡竖面214接触配合，工作端面913分别与阻挡斜面211、引导面213接触配合。在滑键912、工作端面913、阻挡斜面211、阻挡竖面214、引导面213、滑槽212、滑动轴91、第一弹簧92和第二弹簧93之间形成的配合控制链为：当工作端面913与阻挡斜面211接触时，工作端面913在阻挡斜面211上滑动、并驱使滑键912与阻挡竖面214接触，致使滑动轴91被限定，第一弹簧92压缩储能，第二弹簧93释放，切换机构9稳定在储能状态。当工作端面913与引导面213接触时，工作端面913在引导面213上滑动、并引导滑键912滑入滑槽212，第一弹簧92释放并推动滑动轴91移动，第二弹簧93压缩储能，使切换机构9切换到释放状态。附图4-5所示的实施例的切换机构9采用了如驱转端齿201、传动端齿911形式的驱转结构加滑键912、滑槽212等键槽形式的转换结构，其优点是结构简单、体积小、可靠性好，这种端齿驱转+键槽转换结构的方案是优选方案，还可采用如由连杆结构和/或其它结构组成的切换机构等其它方案替代该方案。

轴向离合结构47包括设置在离合板7上的第一结合部和设置在丝杠4上的第二结合部，离合板7沿丝杠4的轴向移动，驱使第一结合部与第二结合部实现结合/分离配合。这里的结合/分离配合是指：在第一结合部与第二结合部结合时，丝杠4被锁定不能转动；在第一结合部与第二结合部分离时，丝杠4被解锁，即能转动。图10至13示出了轴向离合结构47的四个实施例。如图10所示的第一实施例，所述的轴向离合结构47的第一结合部为设置在离合板7上的多边形通孔711，第二结合部为设置在丝杠4上的并与丝杠4同轴的多边形轴段411，多边形通孔711可套入多边形轴段411，形成多边形通孔711与多边形轴段411之间的结合配合，而多边形通孔711与多边形轴段411脱开，则形成多边形通孔711与多边形轴段411之间的分离配合。图10所示的第一实施例的多边形通孔711为等边六边形孔，多边形轴段411为等边六边形柱，多边形通孔711和多边形轴段411还可以采用其他形状，不限于六边形。如图11所示的第二实施例，所述的轴向离合结构47的第一结合部为设置在离合板7上的键槽712，第二结合部为固定在丝杠4上的键412，键槽712套入键412形成键槽712与键412之间的结合配合，键槽712与键412脱开形成键槽712与键412之间的分离配合。图11所示的键412和键槽712的数量分别为六个，实际上键412和键槽712的数量可不限于六个，而且键412与键槽712的数量可以不等，如一个键412分别与多个键槽712配合。键412与丝杠4可以是一体成形，也可以是分体成形后固定连接。如图12所示的第三实施例，所述的轴向离合结构47的第一结合部为设置在离合板7上的销孔713，第二结合部为固定在丝杠4的轴肩上的凸销413，销孔713套入凸销413形成销孔713与凸销413之间的结合配合，销孔713与凸销413脱开形成销孔713与凸销413之间的分离配合。如图13所示的第四实施例，所述的轴向离合结构47的第一结合部为固定在离合板7上的凸销714，第二结合部为设置在丝杠4的轴肩415上的销孔414，凸销714插入销孔414形成凸销714与销孔414之间的结合配合，凸销714与销孔414脱开形成凸销714与销孔414之间的分离配合。图12和13所示的凸销(413，714)和销孔(414，713)的数量分别为六个，容易想到的是，凸销(413，714)和销孔(414，713)的数量可不限于六个，而且凸销(413，714)和销孔(414，713)的数量可以不等，如一个凸销413或714分别与多个销孔414或713配合。在自动锁示装置的离合板7上可设有导向机构30，由于控制轴20与离合板7固定连接，所以离合板7的移动方向和轨迹已由控制轴20与轴套21组成的移动副所确定，或者说，即使没有导向机构30的情况下，控制轴20与轴套21组成的移动副已为离合板7提供了直线移动的功能，然而增加导向机构30的优点是可改善离合板7的移动精度，从而提高离合板7的轴向离合结构47的第一结合部与第二结合部之间的结合/分离配合的可靠性。导向机构30包括设置在离合板7上的动滑块301和设置在抽屉座2上的定滑槽302，定滑槽302的纵向(即动滑块301在定滑槽302内的滑动方向)与丝杠4的轴向平行。一种可替代图2和3所示的导向机构30可包括设置在离合板7上的动滑槽(图中未示出)和设置在抽屉座2上的定滑块(图中未示出)，动滑槽的纵向与丝杠4的轴向平行。

当操作人员在三位置中之一位置进行操作时，可在复位用按钮10上增加一挂锁102，把断路器本体1锁在此位置，下次必须有钥匙打开挂锁以后才可以继续进行操作，以保证更完善的安全性能。具体结构是：自动锁示装置的按钮10上设有挂锁孔101，按钮10与控制轴20固定连接，当自动锁示装置的移动板5到达”分离”或“试验”或“连接”位置之一时，挂锁孔101露在抽屉座2之外，以供挂锁102上锁(如图15所示)，人为推压按钮10并带动控制轴20的移动，能使切换机构9由释放状态切换到储能状态。

下面说明本发明的自动锁示装置的工作原理。如前所述，断路器在抽屉座上有三个位置，则就有从分离到试验、从试验到连接、从连接到试验、从试验到分离四个过程，自动锁示装置的移动板5与断路器的抽屉座2上设有传动机构，用于将移动板5在上述四个过程中的移动动作传递给断路器本体1，并且驱动断路器本体1随移动板5移动到”分离”或“试验”或“连接”位置之一。所述的传动机构包括固定安装在抽屉座2上的轴承座23、枢转安装在轴承座23上的转轴24、固定在转轴24上的不全的齿轮26、固定在转轴24上的拨叉27和设置在移动板5上的齿孔25，其中齿孔25与齿轮26啮合，拨叉27与断路器本体1连接。当移动板5在摇柄3、自动锁示装置的丝杠4的驱动下移动时，齿孔25随之移动并驱动齿轮26、转轴24、拨叉27绕转轴24的轴线转动，拨叉27的转动拨动断路器本体1移动。当移动板5到达”分离”或“试验”或“连接”位置之一中的任意一个位置时，本发明的抽屉式断路器的三位置自动锁示装置都会自动转换到锁定状态，在此锁定状态下，切换机构9处于释放状态，离合板7的轴向离合结构47处于结合配合状态，滑键912在滑槽212内，丝杠4不能转动，且移动板5不能移动，指针614确定地指定在抽屉座2的标记210“分离”、“试验”或“连接”中的某一个位置。如果要移动自动锁示装置的移动板5，使移动板5从“分离”、“试验”或“连接”位置中的一个位置转移到另一个位置，则必须先解锁，解锁的操作过程和各机构的传动过程如下。人为推动按钮10，按钮10推动控制轴20、离合板7和凸轴72向方向A的反方向移动，同时控制轴20的驱转端齿201的齿顶推动滑动轴91的传动端齿911的齿顶，由于滑键912在滑槽212内，所以滑动轴91先直线移动，直到轴向离合结构47的离合板7上的第一结合部与丝杠4上的第二结合部分离、离合板7上的凸轴72脱离凸轮61上的定位槽612、滑动轴91上的滑键912从轴套21上的滑槽212脱出；继续推动按钮10、控制轴20向方向A的反方向移动，控制轴20的驱转端齿201的齿顶在滑动轴91的传动端齿911的齿廓上滑动并驱动传动端齿911、滑动轴91转动，直到驱转端齿201的齿顶滑到传动端齿911的齿根，传动端齿911转过半个齿距并带动滑键912转动，使滑键912上的工作端面913自动对着轴套21上的阻挡斜面211；松手撤去对按钮10的人为推动力，在第一弹簧92的弹力作用下滑键912上的工作端面913与轴套21上的阻挡斜面211接触并在阻挡斜面211上滑动，直到滑键912与阻挡竖面214接触，工作端面913在阻挡斜面21上的滑动停止，致使滑动轴91被限定而不能运动，本发明的抽屉式断路器的三位置自动锁示装置人为转换到解锁定状态。在解锁定状态下，由于在工作端面913与阻挡斜面21滑动的过程中传动端齿911又转过半个齿距，所以传动端齿911的齿顶又重新对着驱转端齿201的齿顶；第一弹簧92被压缩储能，离合板7在第二弹簧93的弹力作用下被稳定在与丝杠4分离的状态，即轴向离合结构47的第一结合部与第二结合部分离，丝杠4能转动。

在上述的抽屉式断路器的三位置自动锁示装置处于解锁的状态下，可通过转动丝杠4，驱使移动板5移动到相邻的“分离”、“试验”或“连接”位置，其操作过程和各机构的传动过程如下：摇动摇柄3驱动丝杠4转动，丝杠4的转动驱动移动板5直线移动，移动板5的直线移动带动齿孔25移动并驱动齿轮26、转轴24、拨叉27绕转轴24的轴线转动，拨叉27的转动拨动断路器本体1移动，同时移动板5的直线移动驱动纵向螺旋轴6转动，纵向螺旋轴6的转动带动凸轮61转动，凸轮61转动一定角度后使凸轮61的曲线端面611与凸轴72接触并推动凸轴72直线移动，凸轴72的直线移动带动离合板7和控制轴20向如图2、3所示的方向A的反方向移动，控制轴20的移动带动驱转端齿201的齿顶推动滑动轴91的传动端齿911的齿顶，使滑动轴91上的滑键912在轴套21上的阻挡竖面214上滑动，即沿方向A的反方向滑动，直至凸轮61的曲线端面611上的凸拐点613与凸轴72接触，同时滑键912与阻挡竖面214脱离，使驱转端齿201的齿顶在传动端齿911的齿廓上滑动并驱动传动端齿911、滑动轴91转动，直到驱转端齿201的齿顶滑到传动端齿911的齿根，传动端齿911转过半个齿距并带动滑键912转动，使滑键912上的工作端面913自动对着轴套21上的引导面213。操作摇柄3继续驱动丝杠4转动；移动板5的继续移动驱动纵向螺旋轴6继续转动，纵向螺旋轴6的转动带动凸轮61继续转动，曲线端面611上的凸拐点613移过凸轴72后，凸轴72过渡到与另一侧的曲线端面611接触，同时，在第一弹簧92的弹力作用下，滑键912上的工作端面913与轴套21上的引导面213滑动，使滑键912滑入滑槽212内，第一弹簧92释放，第一弹簧92释放的弹力驱动滑动轴91、控制轴20、离合板7、凸轴72向方向A移动，直到离合板7上的第一结合部与丝杠4上的第二结合部结合、同时凸轴72插入曲线端面611上的定位槽612内，此时丝杠4不能转动，本发明的抽屉式断路器的三位置自动锁示装置又自动转换到锁定状态。可见，本发明巧妙利用斜面和沟槽的动配合，使第一弹簧92这个大弹簧交替压缩能量和释放能量，在大弹簧压缩能量时，小弹簧即第二弹簧93朝轴向一方向移动起作用，当大弹簧释放能量时，两个弹簧共同作用，但合力和大弹簧92的作用方向相同，使刚移动的轴向另一方向移动，从而起到来回推动移动板5的效果，并且以六角孔和六角轴的配合来阻止转动，以六角孔与圆轴的配合使转动自由，实现了以一种简易方式快速成型出模型，而且经验证，其性能不仅达到设计要求，而且寿命很高。

Claims (10)

1.一种抽屉式断路器的三位置自动锁示装置，包括转动安装在抽屉座(2)上的丝杠(4)、直线滑动地安装在抽屉座(2)上的移动板(5)和枢转安装在抽屉座(2)上的纵向螺旋轴(6)，丝杠(4)与纵向螺旋轴(6)平行设置，移动板(5)与丝杠(4)螺纹传动连接，移动板(5)与纵向螺旋轴(6)螺旋传动连接，操作摇柄(3)驱动丝杠(4)转动，丝杠(4)的转动驱动移动板(5)直线移动，移动板(5)的直线移动驱动纵向螺旋轴(6)转动，实现断路器本体(1)分别在抽屉座(2)上的“分离”、“试验”、“连接”三位置处的自动锁定，其特征在于，所述的自动锁示装置还包括：

一个控制轴(20)，按移动副形式安装在所述抽屉座(2)上的轴套(21)内，并且控制轴(20)的移动方向平行于所述丝杠(4)的轴线；

一个离合板(7)，与控制轴(20)固定连接，在离合板(7)与丝杠(4)之间设有轴向离合结构(47)，轴向离合结构(47)包括设置在离合板(7)上的第一结合部和设置在丝杠(4)上的第二结合部，离合板(7)随控制轴(20)沿丝杠(4)的轴向移动驱使第一结合部与第二结合部执行结合/分离配合；

一个切换机构(9)，它具有储能与释放两种工作状态并可在这两种工作状态之间切换，在储能状态下，切换机构(9)向控制轴(20)输出一个驱使第一结合部与第二结合部分离的力，在释放状态下，切换机构(9)向控制轴(20)输出一个驱使第一结合部与第二结合部结合的力；

一个自锁控制机构(8)，包括设置在纵向螺旋轴(6)上的凸轮(61)和设置在离合板(7)上的凸轴(72)，凸轮(61)上设有与凸轴(72)滑动配合的曲线端面(611)，该曲线端面(611)推动凸轴(72)沿纵向螺旋轴(6)的轴向移动，可使所述的切换机构(9)由储能状态切换到释放状态；通过人为推压一个与控制轴(20)固定连接的按钮(10)，带动控制轴(20)移动推压，可使切换机构(9)由释放状态切换到储能状态。

2.根据权利要求1所述的抽屉式断路器的三位置自动锁示装置，其特征在于：所述的轴向离合结构(47)的第一结合部为设置在离合板(7)上的多边形通孔(711)，第二结合部为设置在丝杠(4)上的并与丝杠(4)同轴的多边形轴段(411)，该多边形通孔(711)套入多边形轴段(411)，形成多边形通孔(711)与多边形轴段(411)之间的结合配合，该多边形通孔(711)与多边形轴段(411)脱开，形成多边形通孔(711)与多边形轴段(411)之间的分离配合。

3.根据权利要求1所述的抽屉式断路器的三位置自动锁示装置，其特征在于：所述的轴向离合结构(47)的第一结合部为设置在离合板(7)上的键槽(712)，第二结合部为固定在丝杠(4)上的键(412)，该键槽(712)套入键(412)，形成键槽(712)与键(412)之间的结合配合，该键槽(712)与键(412)脱开，形成键槽(712)与键(412)之间的分离配合。

4.根据权利要求1所述的抽屉式断路器的三位置自动锁示装置，其特征在于：

所述的轴向离合结构(47)的第一结合部为设置在离合板(7)上的销孔(713)，第二结合部为固定在丝杠(4)的轴肩上的凸销(413)，销孔(713)套入凸销(413)，形成销孔(713)与凸销(413)之间的结合配合，销孔(713)与凸销(413)脱开，形成销孔(713)与凸销(413)之间的分离配合；或者

所述的轴向离合结构(47)的第一结合部为固定在离合板(7)上的凸销(714)，第二结合部为设置在丝杠(4)的轴肩(415)上的销孔(414)，凸销(714)插入销孔(414)，形成凸销(714)与销孔(414)之间的结合配合，凸销(714)与销孔(414)脱开，形成凸销(714)与销孔(414)之间的分离配合。

5.根据权利要求1所述的抽屉式断路器的三位置自动锁示装置，其特征在于：

所述的切换机构(9)包括一个按圆柱副形式安装在抽屉座(2)上的轴套(21)内的滑动轴(91)、第一弹簧(92)、第二弹簧(93)、设置在滑动轴(91)与控制轴(20)之间的驱转结构和设置在滑动轴(91)与轴套(21)之间的转换结构；

所述的第一弹簧(92)的一端与轴套(21)的底盖(22)连接，第一弹簧(92)的另一端与滑动轴(91)连接，第二弹簧(93)的一端与抽屉座(2)连接，第二弹簧(93)的另一端与离合板(7)连接，并且第一弹簧(92)的弹力大于第二弹簧(93)的弹力；

所述的驱转结构包括设置在滑动轴(91)上的传动端齿(911)和设置在控制轴(20)上的驱转端齿(201)，所述的控制轴(20)的移动带动驱转端齿(201)与传动端齿(911)接触配合，驱转端齿(201)驱动传动端齿(911)带动滑动轴(91)转动；

所述的转换结构包括设置在滑动轴(91)上的滑键(912)、滑键(912)上的工作端面(913)、设置在轴套(21)上的阻挡斜面(211)、滑槽(212)、与滑槽(212)衔接的引导面(213)以及与阻挡斜面(211)衔接的阻挡竖面(214)，所述的滑键(912)分别与滑槽(212)、阻挡竖面(214)接触配合，工作端面(913)分别与阻挡斜面(211)、引导面(213)接触配合；

通过工作端面(913)与阻挡斜面(211)的接触和滑动，驱使滑键(912)与阻挡竖面(214)接触，致使滑动轴(91)被限定，第一弹簧(92)压缩储能，第二弹簧(93)释放，切换机构(9)稳定在储能状态；通过工作端面(913)与引导面(213)的接触和滑动，引导滑键(912)滑入滑槽(212)，第一弹簧(92)释放并推动滑动轴(91)移动，第二弹簧(93)压缩储能，使切换机构(9)切换到释放状态。

6.根据权利要求1所述的抽屉式断路器的三位置自动锁示装置，其特征在于：所述的自锁控制机构(8)的凸轮(61)上的曲线端面(611)设有定位槽(612)和凸拐点(613)；每当移动板(5)到达“分离”、“试验”和“连接”三位置之一时，凸拐点(613)与离合板(7)上的凸轴(72)接触，使切换机构(9)先切换到释放状态，然后驱使所述凸轴(72)进入定位槽(612)，同时驱使离合板(7)上的第一结合部与丝杠(4)上的第二结合部结合。

7.根据权利要求1所述的抽屉式断路器的三位置自动锁示装置，其特征在于：指针(614)设置在所述的纵向螺旋轴(6)的端面(615)上，抽屉座(2)上设有包含“分离”、“试验”、“连接”字样的三位置分立标记(210)，当移动板(5)到达其中的位置之一时，所述的指针(614)指向抽屉座(2)上的对应分立标记(210)位置。

8.根据权利要求1所述的抽屉式断路器的三位置自动锁示装置，其特征在于：所述的按钮(10)上设有挂锁孔(101)，每当移动板(5)到达所述的三位置之一时，挂锁孔(101)露在抽屉座(2)之外，供挂锁(102)上锁。

9.根据权利要求1所述的抽屉式断路器的三位置自动锁示装置，其特征在于：

所述的离合板(7)上还设有导向机构，该导向机构包括设置在离合板(7)上的动滑块(301)和设置在抽屉座(2)上的定滑槽(302)，且定滑槽(302)的纵向与丝杠(4)的轴向平行；或者

所述的离合板(7)上还设有导向机构，该导向机构包括设置在离合板(7)上的动滑槽、设置在抽屉座(2)上的定滑块，且动滑槽的纵向与丝杠(4)的轴向平行。

10.根据权利要求1所述的抽屉式断路器的三位置自动锁示装置，其特征在于：传动机构设置在所述的移动板(5)与抽屉座(2)上，用于驱动断路器本体(1)随移动板(5)移动到“分离”、“试验”和“连接”三位置之一，该传动机构包括固定安装在抽屉座(2)上的轴承座(23)、枢转安装在轴承座(23)上的转轴(24)、固定在转轴(24)上的不全的齿轮(26)、固定在转轴(24)上的拨叉(27)和设置在移动板(5)上的齿孔(25)，所述的齿孔(25)与齿轮(26)啮合，拨叉(27)与断路器本体(1)连接。