CN104465193B - 一种具有自保持功能的刀闸式开关 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种具有自保持功能的刀闸式开关，包括刀闸主轴、刀闸、驱动拐臂、驱动轴和销；刀闸主轴和刀闸固定连接；驱动拐臂的一端与驱动轴固定连接，另一端设置有销孔；刀闸主轴和驱动轴只能绕其各自的轴心转动，刀闸主轴和驱动轴平行布置，并相距一定的距离；刀闸的下部沿长度方向在刀闸中心线处开有一个长槽孔；长槽孔通过销与驱动拐臂连接，销穿过长槽孔及驱动拐臂上的销孔，销能够沿长槽孔滑动。该刀闸式开关在基本不改变传统刀闸式开关结构的情况下，增加开关在接通位置和断开位置的自保持功能，使开关刀闸在接通位置和断开位置时在正反两个方向都能锁定不动。本发明相较传统的刀闸式开关来说，可提高刀闸式开关的安全性能，减少事故发生。

Description

一种具有自保持功能的刀闸式开关

【技术领域】

本发明涉及开关技术领域，特别涉及一种具有自保持功能的刀闸式开关。

【背景技术】

当前在高压开关设备领域，刀闸式开关以其结构简单、成本低廉占据着主导地位。

传统的刀闸式开关仅具有接通和断开位置的单向限位功能，在刀闸运动方向不能进行限位。开关在接通位置经受短路电流时，或者在断开位置进行短路关合时，由于电动力的作用，可能把开关刀闸与开关静触头斥开一定的距离，在刀闸和静触头间引起电弧燃烧，轻则损坏开关设备，引起停电事故，重则引发操作人员的伤亡事故。

为了避免上述问题，一般在开关所在的主回路或接地回路设计时，需要考虑电动力的方向，使电动力指向限位的方向，防止事故的发生。这样一来，可能会造成主回路或接地回路零件的复杂化，而且对开关的布置方式也产生了很大的限制，影响开关设备的结构设计。特别在有些复杂的电流回路情况下，电动力的方向不容易确定，有可能造成方向判断失误。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种具有自保持功能的刀闸式开关，以克服上述刀闸式开关存在的缺陷或不足；本发明在基本不改变传统刀闸式开关结构的情况下，增加开关在接通位置和断开位置的自保持功能，使开关刀闸在接通位置和断开位置时在正反两个方向都能锁定不动。

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种具有自保持功能的刀闸式开关，包括刀闸主轴、刀闸、驱动拐臂、驱动轴和销；刀闸主轴和刀闸固定连接；驱动拐臂的一端与驱动轴固定连接，另一端设置有销孔；刀闸主轴和驱动轴只能绕其各自的轴心转动，刀闸主轴和驱动轴平行布置，并相距一定的距离；刀闸的下部沿长度方向在刀闸中心线处开有一个长槽孔；长槽孔通过销与驱动拐臂连接，销穿过长槽孔及驱动拐臂上的销孔，销能够沿长槽孔滑动。

优选的，刀闸在中部偏下位置有一个与刀闸主轴固定连接的固定孔，刀闸通过该固定孔与刀闸主轴固定连接，使刀闸只能随刀闸主轴一起绕刀闸主轴轴心作旋转运动；驱动拐臂的一端有一个与驱动轴固定连接的固定孔，驱动拐臂通过该固定孔与驱动轴固定连接，使驱动拐臂只能随驱动轴一起绕驱动轴轴心作旋转运动；销能够在所述销孔内绕自身轴心转动。

优选的，刀闸主轴的轴心和驱动轴的轴心连线与水平方向的夹角为45度。

优选的，驱动轴连接有手动或者电动操动机构。

优选的，所述具有自保持功能的刀闸式开关由刀闸主轴、刀闸、驱动拐臂、驱动轴和销组成。

优选的，所述具有自保持功能的刀闸式开关具有两个工作位置，分别是断开位置和接通位置；在断开位置或接通位置中一个位置时，刀闸的中心线与驱动拐臂的中心线之间的夹角小于90度，且销轴位于长槽孔远离刀闸主轴的一端；在断开位置或接通位置中另一个位置时，刀闸的中心线与驱动拐臂的中心线之间的夹角小于90度，且销轴位于长槽孔远离刀闸主轴的一端。

优选的，在断开位置或接通位置中一个位置时，刀闸的中心线与驱动拐臂的中心线之间的夹角小于90°且大于等于45°；在断开位置或接通位置中另一个位置时，刀闸的中心线与驱动拐臂的中心线之间的夹角小于90°且大于等于45°。

优选的，所述具有自保持功能的刀闸式开关，其操动过程包括以下步骤：外接操动机构推动驱动轴转动，驱动轴带动其上的驱动拐臂一起转动，驱动拐臂带动销一起绕驱动轴的轴心转动，销在运动时沿刀闸上的长槽孔相对滑动，并推动刀闸绕刀闸主轴的轴心转动，从而完成开关的动作过程。

优选的，所述具有自保持功能的刀闸式开关由断开位置运动到接通位置操动过程包括以下步骤：驱动轴顺时针方向转动，带动驱动拐臂及销一起绕驱动轴的轴心作顺时针方向转动，销由于刀闸上的长槽孔的限制将沿长槽孔向靠近刀闸主轴的方向滑动，并推动刀闸绕刀闸主轴的轴心作逆时针方向转动，刀闸的中心线在越过刀闸主轴与驱动轴的轴心连线后，销沿长槽孔的滑动方向将改变，将改为向远离刀闸主轴的方向滑动，并继续推动刀闸绕刀闸主轴的轴心作逆时针方向转动，当销沿长槽孔运动到远离刀闸主轴的一端时，由于长槽孔的限位作用，销不能继续绕驱动轴的轴心顺时针方向转动，从而限制了驱动拐臂和驱动轴的转动，开关整体停止运动，开关达到接通位置。

优选的，所述刀闸连接有软连接或接地软铜线；在刀闸式开关的接通位置设置有与刀闸相配合的第一静触头座。

优选的，所述刀闸连接有软连接；在刀闸式开关的接通位置设置有与刀闸相配合的第一静触头座；在刀闸式开关的断开位置设置有与刀闸相配合的第二静触头座。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明用于刀闸式开关的主体部分，其动作过程为，驱动轴带动驱动拐臂一起绕驱动轴转动，驱动拐臂转动时通过销推动刀闸绕刀闸主轴转动，同时销在刀闸的长槽孔内滑动，当销滑动到长槽孔靠近刀闸端部的孔端部时，由于孔端部的限位作用，运动停止，开关到达接通或者断开位置。

刀闸式开关在运动时，必须使驱动拐臂的中心线与刀闸的中心线越过垂直位置后驱动轴再继续转动一个很小的角度，刀闸上的长槽孔才允许限位，此时，驱动拐臂所受到的反作用力使驱动拐臂对驱动轴的转矩方向已经反向，对刀闸施加正反两个方向的转矩，由于长槽孔和销的限位作用，刀闸均无法转动，刀闸被锁定在接通或者断开位置，达到自保持的目的。

经验证实验，本发明的刀闸式开关在零件的机械强度允许的范围内，均能达到自保持的效果。

本发明具有以下有益效果：本刀闸式开关，分合闸位置可对调；相较传统的刀闸式开关来说，可提高刀闸式开关的安全性能，减少事故发生。

【附图说明】

图1a和图1b为本发明一种具有自保持功能的刀闸式开关在断开和接通位置的示意图；

图2a和图2b为本发明一种具有自保持功能的刀闸式开关配合第一静触头座和软连接时，处于隔离位置和接通位置的示意图；

图3a和图3b为本发明一种具有自保持功能的刀闸式开关配合第一静触头座和接地软铜线时作为接地开关的示意图；其中，图3a处于分闸位置，图3b接地位置的示意图；

图4a、4b、4c为本发明一种具有自保持功能的刀闸式开关配合第一静触头座、软连接以及第二静触头座时作为三工位开关的示意图；图4a为三工位开关的接地位置，图4b为三工位开关的隔离位置，图4c为三工位开关的接通位置。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

如图1a和图1b所示，本发明一种具有自保持功能的刀闸式开关有两个工作位置，分别是断开位置和接通位置。

本发明一种具有自保持功能的刀闸式开关，包括刀闸主轴1、刀闸2、驱动拐臂3、驱动轴4和销5；

刀闸主轴1和驱动轴4只能绕其各自的轴心转动，刀闸主轴1和驱动轴4平行布置，并相距一定的距离，以利于刀闸2和驱动拐臂3的布置；

刀闸主轴1的轴心和驱动轴4的轴心连线与水平方向的夹角为45度，这样可以保证刀闸式开关在接通或断开位置时刀闸2接近水平或垂直，以利于开关设备整体主回路或接地回路的设计；

刀闸主轴1和驱动轴4的轴心位置在需要时可以成任何角度的方位布置，此时刀闸2的位置也比图1a和图1b所示位置旋转一定角度，以满足特殊的使用场合的角度要求；

刀闸2如图1a和图1b所示，在中部偏下有一个与刀闸主轴1固定连接的固定孔，刀闸2通过该固定孔与刀闸主轴1固定连接，使刀闸2只能随刀闸主轴1一起绕刀闸主轴1轴心作旋转运动，图1a和图1b中所画的圆孔只作连接示意用，实际固定连接方式根据情况可以通过焊接、平键、花键、定位销等方式实现；

沿刀闸2长度方向中心线处开有一个长槽孔2.1，长槽孔2.1通过销5与驱动拐臂3连接，销5穿过长槽孔2.1及驱动拐臂3上的销孔，销5可以沿长槽孔2.1滑动；

驱动拐臂3在左侧开有一个销孔，销5可以在该销孔内绕自身轴心转动；驱动拐臂3在右侧有一个与驱动轴4固定连接的固定孔，驱动拐臂3通过该固定孔与驱动轴4固定连接，使驱动拐臂只能随驱动轴4一起绕驱动轴4轴心作旋转运动，图1a和图1b中所画的圆孔只作连接示意用，实际固定连接方式根据情况可以通过焊接、平键、花键、定位销等方式实现；

本发明一种具有自保持功能的刀闸式开关通过外接操动机构推动驱动轴4转动，驱动轴4带动其上的驱动拐臂3一起转动，驱动拐臂3带动销5一起绕驱动轴4的轴心转动，销5在运动时沿刀闸2上的长槽孔2.1相对滑动，并推动刀闸2绕刀闸主轴1的轴心转动，从而完成开关的动作过程；

外接的操动机构可以是手动机构或者电动机构；

驱动轴4上可以比图1a所示的结构再增加过中弹簧，实现刀闸式开关的快速动作；

从图1a所示的断开位置运动到图1b所示双点划线所示的接通位置的过程为：驱动轴4顺时针方向转动，带动驱动拐臂3及销5一起绕驱动轴4的轴心作顺时针方向转动，销5由于刀闸2上的长槽孔2.1的限制将沿长槽孔2.1向靠近刀闸主轴1的方向滑动，并推动刀闸2绕刀闸主轴1的轴心作逆时针方向转动，刀闸2的中心线在越过刀闸主轴1与驱动轴4的轴心连线后，销5沿长槽孔2.1的滑动方向将改变，将改为向远离刀闸主轴1的方向滑动，并继续推动刀闸2绕刀闸主轴1的轴心作逆时针方向转动，当销5沿长槽孔2.1运动到如图1b所示的位置时，由于长槽孔2.1的限位作用，销5不能继续绕驱动轴4轴心顺时针方向转动，从而限制了驱动拐臂3和驱动轴4的转动，开关整体停止运动，开关达到图2所示接通位置；

刀闸式开关从图1b所示的接通位置运动到图1a所示的断开位置的过程，与上述过程原理相同，转动方向相反；

如图1a所示，刀闸式开关在断开位置时，驱动拐臂3必须在其中心线越过驱动轴4的轴心到刀闸2的中心线的垂直线位置后再继续转动一个很小的角度θ(建议该角度：0°＜θ≤45°)，刀闸2上的长槽孔2.1才进行限位，此时，当给刀闸2提供一个继续顺时针方向转动的力矩时，刀闸2基本被锁定在图1a所示的位置，当给刀闸2提供一个逆时针方向的转矩时，由于驱动拐臂3的中心线已经越过驱动轴4的轴心到与刀闸2的中心线的垂直线位置一个角度θ，此时刀闸2对销5及驱动拐臂3产生的力矩为逆时针方向的，由于长槽孔2.1端部的限位作用，刀闸2无法逆时针方向转动，被锁定在图1a所示的位置，因此，刀闸2正反两个方向均被锁定，达到了自保持的功能；

刀闸式开关在接通位置时，其结构与在图1a所示断开位置关于驱动轴4的轴心与刀闸主轴1的轴心的连线对称，其锁定原理与在上述断开位置相同。

图2a和图2b所示本刀闸式开关的刀闸主体结构配合第一静触头座6和软连接7时，通过外加操动机构可实现隔离开关的功能，图2a为隔离开关的隔离位置，图2b为隔离开关的接通位置。

图3a和图3b所示本刀闸式开关的主体结构配合第一静触头座6和接地软铜线8时，通过外加操动机构可实现接地开关的功能，图3a为接地开关的分闸位置，图3b为接地开关的接地位置。图3a和图3b所示的接地开关的分闸位置和接地位置的保持原理与图1a和图1b所示的隔离开关的隔离位置和接通位置相同。

图4a、4b、4c所示本刀闸式开关的主体结构配合第一静触头座6、软连接7以及第二静触头座9时，通过外加三工位操动机构可实现三工位开关的功能，图4a为三工位开关的接地位置，图4b为三工位开关的隔离位置，图4c为三工位开关的接通位置。

图4a和图4c所示的三工位开关的接地位置和接通位置的保持原理与图1a和图1b所示的隔离开关的隔离位置和接通位置相同，图4b所示的三工位开关的隔离位置不具有自保持功能，其隔离位置由外加的三工位操动机构限定。

Claims (10)

1.一种具有自保持功能的刀闸式开关，其特征在于：包括刀闸主轴(1)、刀闸(2)、驱动拐臂(3)、驱动轴(4)和销(5)；

刀闸主轴(1)和刀闸(2)固定连接；驱动拐臂(3)的一端与驱动轴(4)固定连接，另一端设置有销孔；

刀闸主轴(1)和驱动轴(4)只能绕其各自的轴心转动，刀闸主轴(1)和驱动轴(4)平行布置，并相距一定的距离；

刀闸(2)的下部沿长度方向在刀闸(2)中心线处开有一个长槽孔(2.1)；长槽孔(2.1)通过销(5)与驱动拐臂(3)连接，销(5)穿过长槽孔(2.1)及驱动拐臂(3)上的销孔，销(5)能够沿长槽孔(2.1)滑动。

2.根据权利要求1所述的一种具有自保持功能的刀闸式开关，其特征在于：刀闸(2)在中部偏下位置有一个与刀闸主轴(1)固定连接的固定孔，刀闸(2)通过该固定孔与刀闸主轴(1)固定连接，使刀闸(2)只能随刀闸主轴(1)一起绕刀闸主轴(1)轴心作旋转运动；

驱动拐臂(3)的一端有一个与驱动轴(4)固定连接的固定孔，驱动拐臂通过该固定孔与驱动轴(4)固定连接，使驱动拐臂只能随驱动轴(4)一起绕驱动轴(4)轴心作旋转运动；

销(5)能够在所述销孔内绕自身轴心转动。

3.根据权利要求1所述的一种具有自保持功能的刀闸式开关，其特征在于：刀闸主轴(1)的轴心和驱动轴(4)的轴心连线与水平方向的夹角为45度。

4.根据权利要求1所述的一种具有自保持功能的刀闸式开关，其特征在于：驱动轴(4)连接有手动或者电动操动机构。

5.根据权利要求1所述的一种具有自保持功能的刀闸式开关，其特征在于：所述具有自保持功能的刀闸式开关具有两个工作位置，分别是断开位置和接通位置；

在断开位置或接通位置中一个位置时，刀闸(2)的中心线与驱动拐臂(3)的中心线之间的夹角小于90度，且销轴(5)位于长槽孔(2.1)远离刀闸主轴(1)的一端；在断开位置或接通位置中另一个位置时，刀闸(2)的中心线与驱动拐臂(3)的中心线之间的夹角小于90度，且销轴(5)位于长槽孔(2.1)远离刀闸主轴(1)的一端。

6.根据权利要求1所述的一种具有自保持功能的刀闸式开关，其特征在于：在断开位置或接通位置中一个位置时，刀闸(2)的中心线与驱动拐臂(3)的中心线之间的夹角小于90°且大于等于45°；在断开位置或接通位置中另一个位置时，刀闸(2)的中心线与驱动拐臂(3)的中心线之间的夹角小于90°且大于等于45°。

7.根据权利要求1所述的一种具有自保持功能的刀闸式开关，其特征在于：所述具有自保持功能的刀闸式开关，其操动过程包括以下步骤：

外接操动机构推动驱动轴(4)转动，驱动轴(4)带动其上的驱动拐臂(3)一起转动，驱动拐臂(3)带动销(5)一起绕驱动轴(4)的轴心转动，销(5)在运动时沿刀闸(2)上的长槽孔(2.1)相对滑动，并推动刀闸(2)绕刀闸主轴(1)的轴心转动，从而完成开关的动作过程。

8.根据权利要求1所述的一种具有自保持功能的刀闸式开关，其特征在于：所述具有自保持功能的刀闸式开关由断开位置运动到接通位置操动过程包括以下步骤：

驱动轴(4)顺时针方向转动，带动驱动拐臂(3)及销(5)一起绕驱动轴(4)的轴心作顺时针方向转动，销(5)由于刀闸(2)上的长槽孔(2.1)的限制将沿长槽孔(2.1)向靠近刀闸主轴(1)的方向滑动，并推动刀闸(2)绕刀闸主轴(1)的轴心作逆时针方向转动，刀闸(2)的中心线在越过刀闸主轴(1)与驱动轴(4)的轴心连线后，销(5)沿长槽孔(2.1)的滑动方向将改变，将改为向远离刀闸主轴(1)的方向滑动，并继续推动刀闸(2)绕刀闸主轴(1)的轴心作逆时针方向转动，当销(5)沿长槽孔(2.1)运动到远离刀闸主轴(1)的一端时，由于长槽孔(2.1)的限位作用，销(5)不能继续绕驱动轴(4)的轴心顺时针方向转动，从而限制了驱动拐臂(3)和驱动轴(4)的转动，开关整体停止运动，开关达到接通位置。

9.根据权利要求5或6所述的一种具有自保持功能的刀闸式开关，其特征在于：所述刀闸(2)连接有软连接(7)或接地软铜线(8)；在刀闸式开关的接通位置设置有与刀闸(2)相配合的第一静触头座(6)。

10.根据权利要求5或6所述的一种具有自保持功能的刀闸式开关，其特征在于：所述刀闸(2)连接有软连接(7)；在刀闸式开关的接通位置设置有与刀闸(2)相配合的第一静触头座(6)；在刀闸式开关的断开位置设置有与刀闸(2)相配合的第二静触头座(9)。