CN103489692A - 一种三工位机构手动联锁及其互锁装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三工位机构手动联锁及其互锁装置，包括设置在机构上的侧板，及设在侧板上的DS挡板和ES挡板，在侧板前端水平设置有机械互锁装置支撑板、沿侧板垂直滑动连接的一对驱动销，以及沿驱动销内侧平行设置的一对凸轮，支撑板上设有相对滑动的互锁销，互锁销与DS挡板和ES挡板上的闭锁孔相对应；与互锁销相对应的支撑板内侧连接在轴销上有一对驱动杠杆；其一端与驱动销相配合；通过手动或电动操作，驱动销联动驱动杠杆转动，互锁销在驱动杠杆作用下动作插入DS挡板或ES挡板上的闭锁孔来闭锁DS挡板或ES挡板。本发明在手动操作至预期位置时可被自动锁定，实现高压隔离/接地三工位开关配用的三工位操动机构手动操作的互锁功能。

Description

一种三工位机构手动联锁及其互锁装置

技术领域

本发明涉及一种高压隔离/接地三工位开关使用的三工位机构手动联锁及其互锁装置。

背景技术

高压隔离/接地三工位开关是将常规隔离开关和接地开关复合为共箱的三工位开关，目前已广泛用于输变电设备——SF6气体绝缘全封闭组合电器中，其配用的操动机构也必须满足三工位操作的功能。为了人身和设备及输变电系统的安全，对三工位机构的操作必须设置一定的前提条件，同时操作后必须满足设定的效果，包括电动操作和手动操作。而现有的三工位机构手动操作时无法将机构的状态信息反馈到系统中的其他元件上，本应不得动作的原件没有从程序上加以限制，存在误操作风险。同时，现有三工位机构手动操作为滑动式活门结构，活门需要滑动时常会出现滑动阻力大、滑动费力的情况，这给用户手动操作造成困扰，见图1（a）和图1（b）所示。基于上述原因需要对三工位机构的手动操作功能进行优化，设计用于实现联锁功能的转动式DS挡板和ES挡板，特别是能够实现两套挡板的互锁功能，从而实现高压隔离/接地三工位开关配用操动机构手动操作的简便性、可靠性和易维护性的功能。

发明内容

本发明的目的是提供一种三工位机构手动联锁及其互锁装置，该装置的DS挡板或ES挡板能够各自独立驱动，并共用一套联锁电磁铁，同时能够自动实现三工位机构DS挡板和ES挡板的互锁功能，该装置具有结构紧凑、机械互锁效果好的特点，同时也为三工位操动机构手动操作时防止误操作提供保障，避免由于手动误操作导致的设备故障及设备损坏的严重后果。

为达到以上目的，本发明采取如下技术方案予以实现的：

一种三工位机构手动联锁及其互锁装置，包括设置在机构上的侧板，及设置在侧板上的DS挡板和ES挡板，所述侧板上设有能够锁定DS挡板和ES挡板的DS驱动机构和ES驱动机构；

所述DS驱动机构和ES驱动机构包括在侧板前端水平设置的支撑板、沿侧板垂直滑动连接的一对驱动销，以及沿驱动销内侧平行设置的一对凸轮；所述支撑板上设有互锁销，互锁销与DS挡板和ES挡板上的闭锁孔相对应；与所述互锁销相对应的支撑板内侧设有共同连接在轴销上的一对驱动杠杆；一对驱动杠杆一端分别设有作为互锁销推动部件的圆柱销，另一端与驱动销相配合；通过手动或电动操作，给予驱动销主动力，驱动销联动驱动杠杆转动，互锁销在驱动杠杆作用下动作插入DS挡板或ES挡板上的闭锁孔来闭锁DS挡板或ES挡板。

进一步地，所述凸轮通过挡板轴连接于侧板上，且挡板轴延伸至侧板外侧，其上分别设有能够使DS挡板或ES挡板复位的复位扭簧。

进一步地，所述互锁销上固连有复位弹簧，并通过弹簧固定螺母作为其固定端。

进一步地，所述DS驱动机构和ES驱动机构的一对凸轮之间的侧板上设有与外部元件电气联锁的联锁电磁铁。

进一步地，所述驱动销上分别设有复位弹簧。

进一步地，所述轴销通过定位销安装于侧板上，轴销通过扭簧支座分别设有DS杠杆复位扭簧和ES杠杆复位扭簧。

进一步地，所述驱动杠杆为拐臂结构，所述拐臂与驱动销相接端部为圆弧形，圆弧侧部设有沿驱动销工作轨迹的两个相接的导向圆弧面，且在起始位置工作的导向圆弧面和转动后工作的导向圆弧面距轴销的中心距为一恒定值。

进一步地，所述一对驱动销的内侧侧板上分别设置有导向板。

进一步地，沿所述驱动销轴向设为两个变径圆柱结构，且大直径端圆柱面上设计有依靠导向板导向的铣扁。

本发明三工位机构手动联锁及其互锁装置，通过插入侧板的驱动销沿侧板上安装驱动销小孔的轴线做直线运动，同时受到安装于侧板上的导向板的作用，其在动作过程中不能够沿圆周方向转动，用来驱动DS驱动杠杆或ES驱动杠杆动作，并依靠复位弹簧复位。通过定位销固定于侧板的轴销及装于其上的DS驱动杠杆、ES驱动杠杆以及驱使其复位的扭簧，该构件组的DS驱动杠杆或ES驱动杠杆依靠前述驱动销的直线运动来推动其绕轴销轴线做旋转运动，并依靠该构件组中的复位扭簧来复位。手动机械互锁装置的执行部件互锁销及其上的复位弹簧，在DS驱动杠杆或ES驱动杠杆上与其固连的销子的推动下，沿手动机械互锁装置支撑板上互锁销的导向孔做直线运动，直至其插入ES挡板或DS挡板上的闭锁孔内，从而实现对闭锁ES挡板或DS挡板的闭锁，以达到DS与ES手动操作互锁的目的。

相对于现有隔离/接地三工位开关配用的三工位操动机构的手动操作方式，本发明的三工位机构中手动联锁及其互锁装置具有下述特点：

1）手动操作挡板设计为旋转式操作方式，操作过程仅需要人力克服复位扭簧的弹性变形产生的扭力即可，操作方便、省力、可靠。

2）三工位操动机构进行手动分、合闸操作至任意工位，均可实现手动操作转换为电动操作的功能，彻底消除了设备误动作的可能性。

3）三工位机构手动机械互锁装置为防止手动误操作提供了有力的保障。

4）本发明外观更加美观，功能更加齐全，在很大程度上提高了产品的可靠性和品质。

本发明可以完全消除现有三工位机构手动操作方式存在的手动合闸后不能够电动分闸而可能造成误动作的缺陷，同时也使得手动操作更加简便、可靠及省力，消除了用户对当前三工位手动操作装置存在缺陷的顾虑，使得三工位机构的品质在很大程度上得以提高。

附图说明

图1（a）、（b）是原有三工位机构手动联锁及其互锁装置示意图；

图2（a）、（b）是本发明结构示意图；

图3（a）、（b）是本发明DS合闸、ES分闸工作状态示意图；

图3（c）、（d）是本发明ES杠杆起始工作位置示意图；

图4（a）、（b）是本发明DS分闸、ES合闸工作状态示意图；

图4（c）、（d）是本发明ES杠杆旋转16°的极限工作位置示意图；

图5是本发明DS、ES共同驱动一套电磁铁的结构示意图。

图中：1、DS挡板；2、侧板；3、DS凸轮；4、DS驱动杠杆；5、ES凸轮；6、轴销；7、DS杠杆复位扭簧；8、扭簧支座；9、ES驱动杠杆；10、ES杠杆复位扭簧；11、ES挡板；12、定位销；13-1、ES驱动销；13-2、DS驱动销；14、复位弹簧；15、弹簧固定螺母；16、复位弹簧、17-1、ES互锁销、17-2、DS互锁销、18、支撑板；19、导向板；20、联锁电磁铁；21、复位扭簧。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图2（a）、2（b）所示，三工位机构手动联锁及其互锁装置包括设置在机构上的侧板2，插入侧板2的ES驱动销13-1和DS驱动销13-2，以及平行固定于侧板2前端的支撑板18；侧板2上分别设有DS挡板1和ES挡板11，DS挡板1和ES挡板11的挡板轴上设有DS凸轮3和ES凸轮5，机械互锁装置支撑板18上分别设有ES互锁销17-1和DS互锁销17-2，ES互锁销17-1和DS互锁销17-2分别与DS挡板1和ES挡板11上的销钉孔相对应，互锁销设置为驱动杠杆的被动部件；ES互锁销17-1和DS互锁销17-2分别通过弹簧固定螺母15固定于支撑板18上；ES驱动杠杆9和DS驱动杠杆4的支点通过轴承共同连接在轴销6上，一端分别与ES驱动销13-1和DS驱动销13-2配合，另一端设有圆柱销，将作为互锁销的推动部件；通过手动或电动操作，给予驱动销主动力，ES驱动销13-1和DS驱动销13-2驱动ES驱动杠杆9和DS驱动杠杆4转动，带动ES互锁销17-1和DS互锁销17-2动作插入DS挡板1或ES挡板11上的闭锁孔来闭锁DS挡板1或ES挡板11，以达到DS与ES手动操作互锁的目的。

在本装置中，DS凸轮3和ES凸轮5通过挡板轴连接于侧板2上，且挡板轴延伸至侧板2外侧，其上分别设有能够使DS挡板1或ES挡板11复位的复位扭簧21。DS凸轮3和ES凸轮5之间的侧板2上设有与外部元件电气联锁的联锁电磁铁20。通过人为转动驱动部件DS挡板1或ES挡板11能够实现DS或ES各自独立驱动其共用的一套联锁电磁铁20，并依靠安装于该挡板组件上的复位扭簧21复位。ES驱动销13-1和DS驱动销13-2上分别设有复位弹簧14。ES互锁销17-1和DS互锁销17-2上设有复位弹簧16，并依靠弹簧固定螺母15作为其固定端。轴销6通过定位销12安装于侧板2上实现准确定位，轴销6通过扭簧支座8分别设有DS杠杆复位扭簧7和ES杠杆复位扭簧10。

本发明互锁装置工作位置及功能简述：

DS（隔离开关）、ES（接地开关）均处于分闸位置：本机构主要传动部件－丝杠螺母组件中的螺母给予DS驱动销13-2、ES驱动销13-1主动力F，使得DS驱动销13-2、ES驱动销13-1处于图2（b）所示位置，此时DS驱使杠杆4或ES驱动杠杆9受DS驱动销13-2、ES驱动销13-1的作用转动至图2（b）示极限位置，ES互锁销17-1或DS互锁销17-2上固连的弹簧固定螺母15与DS驱动杠杆4或ES驱动杠杆9脱离接触，其受一端固定于支撑板18、另一端固定于弹簧固定螺母15的复位弹簧16弹簧变形能的作用，处于未插入ES挡板11或DS挡板1的位置。即：ES或DS均处于分闸位置，只要DS驱动机构或ES驱动机构任一元件的联锁条件满足后，可实现转动ES挡板1或DS挡板11，插入手柄进行手动操作。

如图3（a）、（b）所示，DS已被操作至非分闸位置，同时DS驱动销13-2上施加的作用力F随机构主要传动部件－丝杠螺母组件中的螺母的运动而被逐渐撤销，直至它们脱离后该力完全消失，在此运动过程DS驱动销13-2在其上复位弹簧14弹性变形能的作用下，运动至图3（b）所示的极限位置。同时DS驱动杠杆4受DS杠杆复位扭簧7的作用配合DS驱动销13-2的运动转动至图3（b）所示的极限位置，其在转动的过程中，当与ES互锁销17-1上的弹簧固定螺母15接触后，压动ES互锁销17-1动作，直至ES互锁销17-1动作至插入ES挡板11上的闭锁孔内的极限位置。至此，ES挡板11被ES互锁销17-1锁定，不能够转动。即：DS处于非分闸位置后，ES依靠机械互锁被锁定，不能够进行操作，可完全避免DS合闸情况下，ES误合闸的操作。

如图4（a）、（b）所示，DS已被操作至分闸位置，而ES被操作至非分闸位置，其动作过程同上，最终实现DS互锁销17-2动作至插入DS挡板1上的闭锁孔内的极限位置。即：ES处于非分闸位置后，DS依靠机械互锁被锁定，不能够进行操作，可完全避免ES合闸情况下，DS误合闸的操作。

如图5所示，为本发明DS挡板、ES挡板组件，所述通过箭头所示的方向人为转动驱动部件DS挡板1或ES挡板11能够实现DS或ES各自独立驱动其共用的一套联锁电磁铁20，联锁条件满足后，进行手动操作分、合闸操作，操作完毕后，依靠安装于该挡板组件上的复位扭簧21复位，实现对高压隔离/接地三工位开关使用的三工位操动机构满足联锁条件后的手动操作功能。

图3（c）、（d）是本发明ES杠杆起始工作位置示意图，图4（c）、（d）是本发明ES杠杆旋转16°的极限工作位置示意图。

本发明互锁装置动作机理简述：

如图3（c）所示，为本发明ES杠杆9起始工作位置示意图，在该ES杠杆9上设计了R4.25的导向圆弧面且其距其回转中心的距离为一固定值，在ES杠杆复位扭簧10弹性变形能的作用下，ES杠杆9按其上R4.25导向工作面配合ES驱动杆13-1的运动而动作，DS杠杆4起始工作位置同ES杠杆9。

如图4（c）所示，为本发明ES杠杆9转动16°后的极限工作位置示意图，ES驱动杠杆为拐臂结构，拐臂与驱动销相接端部为圆弧形（图4（d）R20箭头所指），圆弧形的拐臂的侧部设有驱动销工作轨迹的两个相接的导向圆弧面，在该杠杆9上设计了R2.25的导向圆弧面且其距其回转中心的距离为一固定值所示。在ES杠杆复位扭簧10弹性变形能的作用下，ES杠杆9按其上R4.25导向工作面配合ES驱动杆13-1的运动而动作至与ES驱动杆13-1的小圆柱面与其上R2.25导向工作面配合时，该ES杠杆9转动16°至极限工作位置。DS杠杆4转动16°后的极限工作位置同ES杠杆9。

如图4（d）所示，在ES杠杆9上设计R20的工作圆弧面，该圆弧面与ES驱动杆13-1上大圆柱和小圆柱过渡端面配合，依靠ES驱动杆13-1的运动来驱使ES杠杆9转动，且转动到其极限工作位置后，ES驱动杆13-1可继续运动，但ES杠杆9不再转动。DS杠杆4的R20工作圆弧面机理同ES杠杆9。

如图3（d）、4（d）所示，ES驱动销13-1和DS驱动销13-2设计为沿其轴向的两个变径圆柱结构，小圆柱向大圆柱过渡平面与大圆柱大径的交线设计为1×30°的倒角，且大圆柱面上设计有依靠导向板19导向的铣扁。

ES驱动销13-1和DS驱动销13-2小圆柱向大圆柱面过渡的平面作为驱动工作面驱动DS驱使杠杆4或ES驱动杠杆9转动，同时小圆柱面配合DS驱使杠杆4或ES驱动杠杆9上的R2.25导向圆弧面进行导向，大圆柱面配合DS驱使杠杆4或ES驱动杠杆9上的R4.25导向圆弧面进行导向。

本发明的工作原理简述如下：

操作人员需要对三工位操动机构进行手动分、合闸操作时，当机构工作位置处于隔离和接地均为分闸的状态，可依照操作规程转动DS挡板1或ES挡板11，插入手柄进行手动操作。现以DS手动操作为例，进行DS手动操作至合闸位置后，DS驱动杆4在DS杠杆复位扭簧7弹性变性能的作用下转动至其极限位置，同时DS杠杆4转动过程中驱动ES互锁销17-1动作，并使其插入ES挡板11上的闭锁孔内，这时ES挡板11的转动已被其限制，此时即便人为转动ES挡板11该挡板也无法动作，从而达到了ES与DS手动操作时互锁的目的，继续对DS进行手动操作至分闸位置时，由于DS驱动杆13-2的运动，驱使DS杠杆4做旋转运动，进而ES互锁销17-1在其复位弹簧16弹簧变性能的驱使下复位，解除对ES挡板11的闭锁，同时DS复位扭簧储能，为下次推动ES互锁销17-1的插入动作做准备。

本发明完全摒弃三工位操动机构滑动式闭锁装置操作费力及手动操时存在功能的缺陷，创造性的设计了一种手动操作省力、功能齐全的手动联锁及其互锁装置。上述结合附图对本装置的基本结构和使用原理进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述具体实施方式仅仅是示意性的，本领域的技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明的宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (9)

1.一种三工位机构手动联锁及其互锁装置，包括设置在机构上的侧板（2），及设置在侧板（2）上的DS挡板（1）和ES挡板（11），其特征在于，所述侧板（2）上设有能够锁定DS挡板（1）和ES挡板（11）的DS驱动机构和ES驱动机构；

所述DS驱动机构和ES驱动机构包括在侧板（2）前端水平设置的支撑板（18）、沿侧板（2）垂直滑动连接的一对驱动销，以及沿驱动销内侧平行设置的一对凸轮；所述支撑板（18）上设有互锁销，互锁销与DS挡板（1）和ES挡板（11）上的闭锁孔相对应；与所述互锁销相对应的支撑板（18）内侧设有共同连接在轴销（6）上的一对驱动杠杆；一对驱动杠杆一端分别设有作为互锁销推动部件的圆柱销，另一端与驱动销相配合；通过手动或电动操作，给予驱动销主动力，驱动销联动驱动杠杆转动，互锁销在驱动杠杆作用下动作插入DS挡板（1）或ES挡板（11）上的闭锁孔来闭锁DS挡板（1）或ES挡板（11）。

2.根据权利要求1所述的三工位机构手动联锁及其互锁装置，其特征在于，所述凸轮通过挡板轴连接于侧板（2）上，且挡板轴延伸至侧板（2）外侧，其上分别设有能够使DS挡板（1）或ES挡板（11）复位的复位扭簧（21）。

3.根据权利要求1所述的三工位机构手动联锁及其互锁装置，其特征在于，所述互锁销上固连有复位弹簧（16），并通过弹簧固定螺母（15）作为其固定端。

4.根据权利要求1所述的三工位机构手动联锁及其互锁装置，其特征在于，所述DS驱动机构和ES驱动机构的一对凸轮之间的侧板（2）上设有与外部元件电气联锁的联锁电磁铁（20）。

5.根据权利要求1所述的三工位机构手动联锁及其互锁装置，其特征在于，所述驱动销上分别设有复位弹簧（14）。

6.根据权利要求1所述的三工位机构手动联锁及其互锁装置，其特征在于，所述轴销（6）通过定位销（12）安装于侧板（2）上，轴销（6）通过扭簧支座（8）分别设有DS杠杆复位扭簧（7）和ES杠杆复位扭簧（10）。

7.根据权利要求1所述的三工位机构手动联锁及其互锁装置，其特征在于，所述驱动杠杆为拐臂结构，所述拐臂与驱动销相接端部为圆弧形，圆弧形拐臂的侧部设有沿驱动销工作轨迹的两个相接的导向圆弧面，且在起始位置工作的导向圆弧面和转动后工作的导向圆弧面距轴销（6）的中心距为一恒定值。

8.根据权利要求1所述的三工位机构手动联锁及其互锁装置，其特征在于，所述一对驱动销的内侧侧板上分别设置有导向板（19）。

9.根据权利要求8所述的三工位机构手动联锁及其互锁装置，其特征在于，沿所述驱动销轴向设为两个变径圆柱结构，且大直径端圆柱面上设计有依靠导向板（19）导向的铣扁。

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