CN107527759A - 三工位开关‑断路器装置及其连锁装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电气开关领域，特别是涉及到了一种三工位开关‑断路器装置及其连锁装置。连锁装置包括侧板，侧板上安装有三工位开关连动件和断路器连动件，所述三工位开关连动件包括用于与三工位开关同步传动连接的凸轮装置，断路器连动件包括连锁杆，连锁杆一端铰接在侧板或侧板上所安装的附件上，另一端形成用于与断路器传动连接的连接端，凸轮装置位于连锁杆的摆动路径上，具有用于在断路器合闸时与连锁杆挡止配合以闭锁三工位开关、在三工位开关处于非工作位置时顶推连锁杆以将断路器闭锁至分闸位置的连锁凸部。本发明实现了三工位开关和断路器的互锁。

Description

三工位开关-断路器装置及其连锁装置

技术领域

本发明涉及电气开关领域，特别是涉及到了一种三工位开关-断路器装置及其连锁装置。

背景技术

在输电配电系统中，三工位开关和断路器是两种不可或缺的开关装置。其中断路器具有较强的灭弧能力，主要用于大电流的开断与导通。三工位开关是一种防护开关，主要起到保护操作人员安全的作用。应用时，二者之间是配套使用的，起到互补的作用。由于本身特性导致，在断路器在合闸状态下，是严格禁止对隔离开关进行操作的，否则便会烧坏三工位开关，带来事故。相应地，在三工位开关处于非工作位置（三工位开关的工作位置有合闸位置、隔离位置、接地位置，其余均为非工作位置）时，也是严格禁止对断路器进行合闸操作的。

鉴于上述原因，在实际应用中，三工位开关与断路器之间均是需要设置连锁装置的，以在断路器合闸时，锁闭三工位开关；在三工位开关处于非工作位置时，锁闭断路器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三工位开关断路器连锁装置；同时，本发明的目的还在于提供使用上述连锁装置的三工位开关-断路器装置 。

为实现上述目的，本发明的三工位开关断路器连锁装置采用以下技术方案：方案1：该三工位开关断路器连锁装置包括侧板，侧板上安装有三工位开关连动件和断路器连动件，所述三工位开关连动件包括用于与三工位开关同步传动连接的凸轮装置，断路器连动件包括连锁杆，连锁杆一端铰接在侧板或侧板上所安装的附件上，另一端形成用于与断路器传动连接的连接端，凸轮装置位于连锁杆的摆动路径上，具有用于在断路器合闸时与连锁杆挡止配合以闭锁三工位开关、在三工位开关处于非工作位置时顶推连锁杆以将断路器闭锁至分闸位置的连锁凸部。

采用上述结构时，可通过凸轮装置随三工位开关的动作而产生的转动来抬起或者落下连锁杆，驱使连锁杆往复摆动，而当断路器合闸时，与之连接的连锁杆的位置被断路器内部的结构闭锁，从而可阻止凸轮装置转动，由此便可阻止与凸轮装置传动连接的三工位开关动作；当三工位开关处于非工作位置时，由于受到凸轮装置的连锁凸部的顶推作用，连锁杆无法复位，由此便可阻止与之连接的断路器进行合闸操作，实现三工位开关和断路器的互锁。

方案2：在方案1的基础上，所述连锁杆上还可以设置用于与凸轮装置配合的滚轮。此种情况下，可以减小连锁杆与凸轮装置之间的摩擦力，减少磨损的同时可使连锁杆以及凸轮装置的动作更加流畅。

方案3：在方案1的基础上，连锁杆的连接端设有拉线，用于与断路器连接。采用拉线作为与断路器的连接部件，可以有效地解决传动的换向等问题，容易实现。

方案4：在方案3的基础上，所述拉线采用闸线。以闸线作为拉线一方面可以方便复位，另一方面可以防止拉线出现打结、缠绕等问题。

方案5：在方案1的基础上，所述连锁杆与侧板之间设有复位弹簧，复位弹簧用于驱使连锁杆向靠近凸轮装置的方向摆动以复位。复位弹簧的设置是为了保证连锁杆能够更加可靠的复位。

方案6：在方案5的基础上，所述复位弹簧为拉簧。以拉簧作为复位弹簧不仅便于安装，而且较扭簧、压簧等部件来说，更加可靠。

方案7：在方案6的基础上，所述拉簧设于连锁杆的连接端。这样是为了省力，降低对拉簧的要求。

方案8：在方案1-7任一个的基础上，所述侧板上还安装有三工位开关的操作轴以及到位确认杆，到位确认杆为摆杆，凸轮装置上设有与到位确认杆配合的到位确认凸部，到位确认凸部与连锁凸部沿凸轮装置轴向错开，用于在三工位开关处于非工作位置时顶起到位确认杆、能够在三工位开关处于工作位置时避开到位确认杆，到位确认杆的自由端与操作轴之间设有到位卡止机构。在实际应用中，在对三工位开关进行操作时，三工位开关到达工作位置之前，到位确认杆一直处于被到位确认凸轮顶起的状态，直至到达工作位置时，到位确认凸轮的到位确认凸部错开到位确认杆，此时到位确认杆落下，卡止机构卡合，由此便可确认三工位开关的工作位置，以方便工作人员进行精准的操作。

方案9：在方案8的基础上，所述到位卡止机构包括分设在到位确认杆和操作轴上的止挡件和卡槽，到位确认凸部避开到位确认杆时，止挡件可自动卡入卡槽中。止挡件与卡槽结构简单，成本低，而且便于实现。

方案10：在方案9的基础上，所述止挡件设在到位确认杆上，为止挡销轴。当止挡件设在到位确认杆上时，相对更加容易实现，因为此种情况下仅需在操作轴上安装齿轮状部件即可形成卡槽。

方案11：在方案8的基础上，所述到位确认杆与侧板之间设有复位弹簧，复位弹簧用于驱使到位确认杆向靠近凸轮装置的方向摆动以复位。到位确认杆与侧板之间的复位弹簧是为了保证到位确认杆能够更加可靠地复位。

方案12：在方案11的基础上，到位确认杆与侧板之间的复位弹簧为拉簧。以拉簧作为复位弹簧不仅便于安装，而且较扭簧、压簧等部件来说，更加可靠。

方案13：在方案12的基础上，到位确认杆与侧板之间的复位弹簧设在到位确认杆的临近自由端的位置处。这样是为了省力，降低对拉簧的要求。

方案14：在方案8的基础上，到位确认杆上设有解锁手柄，用于强制解锁操作轴。这样是为了满足三工位开关的紧急解锁。

方案15：在方案8的基础上，所述凸轮装置包括到位确认凸轮和连锁凸轮，二者之间同轴设置，连锁凸部设于连锁凸轮上，到位确认凸部设于到位确认凸轮上。采用两轮并行的方式，可以简化凸轮装置的成本，方便其的单独部分的更换。

方案16：在方案8的基础上，所述侧板上还安装有活门，活门为摆动门，用于挡止或让出操作轴，活门上铰接有第一连杆和第二连杆，第一连杆上设有与连锁杆连接的第一连接孔，第二连杆上设有与到位确认杆连接的第二连接孔，第一、第二连接孔均为长孔，第一连接孔满足：当断路器合闸时，连锁杆顶住第一连杆并且阻止活门打开，当断路器分闸时，不影响活门状态，当活门打开时，第一连杆顶住连锁杆而阻止断路器合闸，当活门关闭时，不影响断路器的分闸状态；第二连接孔满足：当活门关闭时，第二连杆顶起到位确认杆，当活门打开时，不影响到位确认杆的动作。

采用此种设计，断路器合闸时，三工位开关活门不能打开或者打开至三工位开关操作手柄可插入的状态，不能手动操作，断路器分闸时，三工位开关可以进行手动和电动操作。三工位开关手动操作时，断路器不能合闸操作；三工位开关处于非工作位置时，断路器不能合闸操作；三工位开关处于工作位置且活门关闭时，断路器可以合闸操作。同时，活门打开时，通过到位确认杆和操作轴的配合，实现三工位开关到达工作位置时手动操作的到位确认功能。此时三工位开关的手柄无法继续转动，需要对到位确认功能解锁后才能继续操作。由此解决了断路器与三工位开关在操作过程中无法互锁的问题以及三工位开关到达工作位置时的到位确认问题。

三工位开关-断路器装置采用以下技术方案：

方案17：三工位开关-断路器装置，包括三工位开关和断路器，三工位开关与断路器之间通过连锁装置互锁，连锁装置包括侧板，侧板上安装有三工位开关连动件和断路器连动件，所述三工位开关连动件包括与三工位开关同步传动连接的凸轮装置，断路器连动件包括连锁杆，连锁杆一端铰接在侧板或侧板上所安装的附件上，另一端形成与断路器传动连接的连接端，凸轮装置位于连锁杆的摆动路径上，具有用于在断路器合闸时与连锁杆挡止配合以闭锁三工位开关、在三工位开关处于非工作位置时顶推连锁杆以将断路器闭锁至分闸位置的连锁凸部。

方案18：在方案17的基础上，所述连锁杆上设有用于与凸轮装置配合的滚轮。

方案19：在方案17的基础上，连锁杆的连接端设有拉线，与断路器连接。

方案20：在方案19的基础上，所述拉线为闸线。

方案21：在方案17的基础上，所述连锁杆与侧板之间设有复位弹簧，复位弹簧用于驱使连锁杆向靠近凸轮装置的方向摆动以复位。

方案22：在方案21的基础上，所述复位弹簧为拉簧。

方案23：在方案22的基础上，所述拉簧设于连锁杆的连接端。

方案24：在方案17-23中任一个的基础上，所述侧板上还安装有三工位开关的操作轴以及到位确认杆，到位确认杆为摆杆，凸轮装置上设有与到位确认杆配合的到位确认凸部，到位确认凸部与连锁凸部沿凸轮装置轴向错开，用于在三工位开关处于非工作位置时顶起到位确认杆、能够在三工位开关处于工作位置时避开到位确认杆，到位确认杆的自由端与操作轴之间设有到位卡止机构。

方案25：在方案24的基础上，所述到位卡止机构包括分设在到位确认杆和操作轴上的止挡件和卡槽，到位确认凸部避开到位确认杆时，止挡件可自动卡入卡槽中。

方案26：在方案25的基础上，所述止挡件设在到位确认杆上，为止挡销轴。

方案27：在方案24的基础上，所述到位确认杆与侧板之间设有复位弹簧，复位弹簧用于驱使到位确认杆向靠近凸轮装置的方向摆动以复位。

方案28：在方案27的基础上，到位确认杆与侧板之间的复位弹簧为拉簧。

方案29：在方案28的基础上，到位确认杆与侧板之间的复位弹簧设在到位确认杆的临近自由端的位置处。

方案30：在方案24的基础上，所述凸轮装置包括到位确认凸轮和连锁凸轮，二者之间同轴设置，连锁凸部设于连锁凸轮上，到位确认凸部设于到位确认凸轮上。

方案31：在方案24的基础上，到位确认杆上设有解锁手柄，用于强制解锁操作轴。这样是为了满足三工位开关的紧急解锁。

方案32：在方案24的基础上，所述侧板上还安装有活门，活门为摆动门，用于挡止或让出操作轴，活门上铰接有第一连杆和第二连杆，第一连杆上设有与连锁杆连接的第一连接孔，第二连杆上设有与到位确认杆连接的第二连接孔，第一、第二连接孔均为长孔，第一连接孔满足：当断路器合闸时，连锁杆顶住第一连杆并且阻止活门打开，当断路器分闸时，不影响活门状态，当活门打开时，第一连杆顶住连锁杆而阻止断路器合闸，当活门关闭时，不影响断路器的分闸状态；第二连接孔满足：当活门关闭时，第二连杆顶起到位确认杆，当活门打开时，不影响到位确认杆的动作。

关于三工位开关-断路器装置的各技术方案的有益效果，可参照三工位开关断路器连锁装置的技术方案的有益效果，此处不予赘述。

附图说明

图1是三工位开关断路器连锁装置的实施例1的结构示意图；

图2是图1连锁装置中三工位开关在工作位置且活门关闭时的机械原理简图；

图3是图1连锁装置中三工位开关在工作位置且活门打开时的机械原理简图；

图4是图1连锁装置中三工位开关在非工作位置且活门关闭时的机械原理简图；

图5是图1连锁装置中三工位开关在非工作位置且活门打开时的机械原理简图；

图6是连锁装置的实施例2中三工位开关在工作位置且活门关闭时的机械原理简图；

图7是连锁装置的实施例3中三工位开关在工作位置且活门关闭时的机械原理简图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明的三工位开关断路器连锁装置的具体实施例1，如图1至图5所示：图1示出了本实施例中连锁装置的构成及构造。由图可知，其包括侧板12、凸轮装置、连锁杆9、到位确认杆1、操作轴6、活门5、第一连杆10以及第二连杆4。其中侧板12是整个连锁装置的基础，其余部件均是安装在侧板12上。在本实施例中侧板12为平板，外轮廓形状是结合其安装以及节省材料考虑而设计，在其它实施例中，侧板12的形状还可以根据应用场合而任意设计。凸轮装置转动安装在侧板12上，其用于与三工位开关传动连接，以随着三工位开关的动作而动作，在本实施例中，凸轮装置是由两个凸轮构成，其中一个为连锁凸轮11，另一个为到位确认凸轮2。其中连锁凸轮11上设有连锁凸部，到位确认凸轮2上设有到位确认凸部，作为必然的结果，到位确认凸部与连锁凸部沿凸轮装置轴向错开。关于连锁凸部以及到位确认凸部的作用，下文中将会进行详细说明。操作轴6为三工位开关的操作轴，其转动装配在侧板12上，并且止转的设有卡盘6-1，卡盘6-1与操作轴6之间的止转可以是通过键（平键、花键等）连接止转，也可以是通过过盈配合止转或者为一体式结构。活门5为摆动门，通过销轴安装在侧板12上，用于遮挡或让出操作轴6。第一连杆10和第二连杆4均铰接连接在活门5上。连锁杆9一端铰接在侧板12（其它实施例中，还可以是侧板上所安装的附件，如焊接在侧板上的安装座等）上，另一端形成用于与断路器传动连接的连接端，连接端设置了用于与断路器连接的拉线8，此处拉线8具体采用的是闸线。本实施例中，连锁杆9与侧板12之间设置了复位弹簧（其它实施例中可省略，依靠断路器的作用保持连锁杆的位置），此处称为连锁杆复位弹簧7，连锁杆复位弹簧7具体采用的是拉簧，设于连锁杆9的自由端处，当然，本领域的技术人员应当知晓，在其它实施例中，连锁杆复位弹簧7还可以是扭簧、压簧（顶簧）等，在采用拉簧的情况下，还可以将其设在连锁杆9的中部。凸轮装置位于连锁杆9的摆动路径上，连锁凸部用于在断路器合闸时与连锁杆9挡止配合以闭锁三工位开关、在三工位开关处于非工作位置时顶推连锁杆以将断路器闭锁至分闸位置，在本实施例中，为了减轻连锁杆与凸轮装置之间的磨损，连锁杆上设置了用于与凸轮装置配合使用的滚轮。到位确认杆1为摆杆，凸轮装置上的到位确认凸部与到位确认杆1配合，可在三工位开关处于非工作位置时顶起到位确认杆1、能够在三工位开关处于工作位置时避开到位确认杆1，到位确认杆1的自由端与操作轴6之间设有到位卡止机构。为了保证到位确认杆1的可靠自动复位，在到位确认杆1与侧板之间设置了复位弹簧，此处称之为确认杆复位弹簧3，在本实施例中，确认杆复位弹簧3具体采用的是拉簧，为了避免与到位卡止机构干涉，设于到位确认杆1的靠近自由端处，当然，本领域的技术人员应当知晓，在其它实施例中，确认杆复位弹簧3还可以是扭簧、压簧（顶簧）等。在本实施例中，到位卡止机构包括设在到位确认杆上的止挡件1-2和设在操作轴6上的卡槽，此处的卡槽具体是由卡盘6-1外周面上的槽形成。到位确认杆1上设有解锁手柄1-1，用于强制解锁操作轴。第一连杆10上设有与连锁杆9连接的第一连接孔，第二连杆4上设有与到位确认杆连接的第二连接孔，第一、第二连接孔均为长孔，第一连接孔满足：当断路器合闸时，连锁杆9顶住第一连杆10并且阻止活门打开，当断路器分闸时，不影响活门5状态，当活门5打开时，第一连杆10顶住连锁杆9而阻止断路器合闸，当活门5关闭时，不影响断路器的分闸状态；第二连接孔满足：当活门5关闭时，第二连杆4顶起到位确认杆1，当活门打开时，不影响到位确认杆1的动作。

下面将结合该连锁机构的应用进一步说明其构造及原理。

如图2所示，当断路器合闸且三工位开关处于工作位置时，拉线8被断路器拉动处于复位状态，连锁杆9落入连锁凸轮11的连锁凸部之间形成的凹槽内，由于断路器内部的结构的闭锁作用，拉线8无法被向远离凸轮装置的方向拉动，由此使得与之连接的连锁杆的位置闭锁，加上此时连锁杆9又与凸轮装置的连锁凸部互相挡止，因此可阻止凸轮装置转动，凸轮装置与三工位开关之间的传动为互锁式的传动，即当三工位开关动作时，则凸轮装置必然随之转动，当凸轮装置转动时，三工位开关必然随之动作（本实施例中，凸轮装置将直接与三工位开关的轴连接），此时通过断路器对凸轮装置进行了闭锁，即相当于对三工位开关进行了闭锁。同时，第一连杆10上长孔的底部接触连锁杆9，活门5推动第二连杆4向上运动，第二连杆4的长孔的底部接触到位确认杆1，进而推动到位确认杆1抬起，同时，活门5挡住操作轴6，三工位开关手动操作手柄不能插入，此时三工位开关活门5不能打开，不能进行三工位操作，实现断路器对三工位开关手动操作的闭锁。

如图3所示，当断路器分闸且三工位开关处于工作位置时，顺时针（以图示状态为主视角）手动操作打开活门5，第二连杆4对到位确认杆1的推力减小，到位确认杆1在到位确认杆复位弹簧3的作用下复位，落入到位确认凸轮2的到位确认凸部之间形成的凹槽内。第一连杆10的长孔的底部推动连锁杆9向左运动，拉动拉线8向左运动，三工位开关的手柄可以插入操作轴6进行手动操作，三工位开关处于工作位置时到位确认杆1上的止挡件1-2落入卡盘6-1内，使之无法继续沿原运动方向运动；若要继续往前转动，则需向上抬解锁手柄1-1解锁，才能继续往前转动，在此过程中，由于受到连锁凸轮11的连锁凸部的顶推作用，连锁杆始终处于向左偏摆的状态，绷紧拉线9，阻止断路器合闸。

如图4所示，三工位开关处于非工作位置时，到位确认杆1被到位确认凸轮2抬起并保持在抬起状态，连锁杆9被连锁凸轮11抬起并保持在抬起状态。此时，拉线8被连锁杆9拉动处于向左运动一段距离状态，实现三工位开关闭锁断路器，断路器不能合闸。三工位开关电动操作时，活门5处于关闭状态，第一连杆10长孔的顶部接触连锁杆9，第二连杆4的长孔底部接触到位确认杆1，不管三工位开关电动操作时处于工作位置还是非工作位置，到位确认杆1都在第二连杆4的推力作用下处于抬起状态，不会受到操作轴6上到位卡盘6-1的影响，实现电动操作的顺利进行。

如图5所示，三工位开关处于非工作位置时，到位确认杆1被到位确认凸轮2抬起并保持在抬起状态，连锁杆9被连锁凸轮11抬起并保持在抬起状态。此时，拉线8被连锁杆9拉动处于向左运动一段距离状态，实现三工位开关闭锁断路器，断路器不能合闸。此时，顺时针手动操作可以打开活门5，活门5打开以后，第一连杆10长孔的底部接触连锁杆9，第二连杆4的长孔顶部接触到位确认杆1，操作轴6上的手动操作孔显露出来，三工位开关的手柄可以插入手动操作孔进行手动操作。三工位开关在非工作位置手动操作过程中，到位确认杆1上的止挡件1-2处于抬起状态，不会受到操作轴6上的卡盘6-1的影响。

本发明的三工位开关断路器连锁装置的具体实施例2，如图6所示，在本实施例中，省略了到位确认杆、到位确认凸轮活门以及它们的附属部件，此种情况下，由于连锁凸轮以及连锁杆的存在，其仍然足以起到互锁断路器与三工位开关的作用，防止误操作情况的出现，本实施例中，拉线8除了采用闸线以外，还可以采用诸如钢丝等强度能够满足要求的任意线绳。

本发明的三工位开关断路器连锁装置的具体实施例3，如图7所示，本实施例与实施例1的区别仅在于，在本实施例中，省略了活门以及与之连接的第一、第二连杆，此种情况下，由于到位确认杆及到位确认凸轮的存在，仍然可以起到三工位开关到位确认的作用，连锁杆与连锁凸轮可以避免断路器与三工位开关的误操作。

通过以上实施例1、2、3可知，在满足三工位开关与断路器互锁的情况下，连锁凸轮与连锁杆不必其它的任何部件的协同，便可实现对断路器与三工位开关的互锁。在其它实施例中，到位确认杆与操作轴之间的挡止结构还可以采用在操作轴上设销，在到位确认杆上设槽的结构形式。连锁杆上的滚轮还可以省略，此种情况下，仅需要保证凸轮装置外圆面的光滑度即可；凸轮装置除了采用上述的连锁凸轮加到位确认凸轮的结构形式以外，还可以整体采用一体式结构；。

三工位开关-断路器装置的实施例：该装置包括三工位开关、断路器以及设于二者之间的连锁装置，连锁装置具体采用上述连锁装置的实施例1所示结构。在其它实施例中，连锁装置还可以为上述连锁装置的实施例2或实施例3的结构。

Claims (10)

1.三工位开关断路器连锁装置，其特征在于，包括侧板，侧板上安装有三工位开关连动件和断路器连动件，所述三工位开关连动件包括用于与三工位开关同步传动连接的凸轮装置，断路器连动件包括连锁杆，连锁杆一端铰接在侧板或侧板上所安装的附件上，另一端形成用于与断路器传动连接的连接端，凸轮装置位于连锁杆的摆动路径上，具有用于在断路器合闸时与连锁杆挡止配合以闭锁三工位开关、在三工位开关处于非工作位置时顶推连锁杆以将断路器闭锁至分闸位置的连锁凸部。

2.根据权利要求1所述的三工位开关断路器连锁装置，其特征在于，所述连锁杆上设有用于与凸轮装置配合的滚轮。

3.根据权利要求1所述的三工位开关断路器连锁装置，其特征在于，连锁杆的连接端设有拉线，用于与断路器连接。

4.根据权利要求3所述的三工位开关断路器连锁装置，其特征在于，所述拉线为闸线。

5.根据权利要求1所述的三工位开关断路器连锁装置，其特征在于，所述连锁杆与侧板之间设有复位弹簧，复位弹簧用于驱使连锁杆向靠近凸轮装置的方向摆动以复位。

6.三工位开关-断路器装置，包括三工位开关和断路器，三工位开关与断路器之间通过连锁装置互锁，其特征在于，连锁装置包括侧板，侧板上安装有三工位开关连动件和断路器连动件，所述三工位开关连动件包括与三工位开关同步传动连接的凸轮装置，断路器连动件包括连锁杆，连锁杆一端铰接在侧板或侧板上所安装的附件上，另一端形成与断路器传动连接的连接端，凸轮装置位于连锁杆的摆动路径上，具有用于在断路器合闸时与连锁杆挡止配合以闭锁三工位开关、在三工位开关处于非工作位置时顶推连锁杆以将断路器闭锁至分闸位置的连锁凸部。

7.根据权利要求6所述的三工位开关-断路器装置，其特征在于，所述连锁杆上设有用于与凸轮装置配合的滚轮。

8.根据权利要求6所述的三工位开关-断路器装置，其特征在于，连锁杆的连接端设有拉线，与断路器连接。

9.根据权利要求8所述的三工位开关-断路器装置，其特征在于，所述拉线为闸线。

10.根据权利要求6所述的三工位开关-断路器装置，其特征在于，所述连锁杆与侧板之间设有复位弹簧，复位弹簧用于驱使连锁杆向靠近凸轮装置的方向摆动以复位。