CN109148179A - 一种基于弹簧释能快速分合闸的电源切换装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于弹簧释能快速分合闸的电源切换装置，包括至少一个拨叉总成、用于驱动所述拨叉总成分合闸的驱动齿轮和用于固定断路器的框架，所述拨叉总成包括与所述驱动齿轮啮合的从动齿轮、穿过所述从动齿轮的旋转中心的从动轴、主弹簧、弹簧臂和用于连接断路器的手柄的拨叉臂，分合闸过程中所述弹簧臂转动并压缩所述主弹簧到最大压缩位置，所述主弹簧越过最大压缩位置后往所述弹簧臂的转动方向释能，冲击所述拨叉臂完成分合闸。

Description

一种基于弹簧释能快速分合闸的电源切换装置

技术领域

本发明涉及一种双电源切换装置，更具体地，涉及一种基于弹簧释能快速分合闸的电源切换装置。

背景技术

目前，市面上各种CB级ATSE双电源自动切换开关，绝大部分都是由电动机带动拨盘或齿轮机构来模拟人手动作，这里的人手操作对应操作CB级双电源自动切换开关使用的断路器的手柄，断路器的手柄设计本意是人手操作，所以采用上述传统机构的模拟手动，该机构很难控制手柄在推动到合适位置时停止机构动作，很大机会出现电机堵转或合闸不到位的情况；而在紧急情况，如在电路中出现较大冲击电流情况下需要切换电源，传统CB级双电源自动切换开关，由于机构运动缓慢(相对于燃弧时间)，对手柄的动作机构限制开关手柄回弹速度，因此在分断较大电流时，造成开关触头分离不及时，造成触头损毁。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于弹簧释能快速分合闸的电源切换装置，通过弹簧释能将控制断路器的拨叉瞬间打到分闸或合闸位置，使切换过程变得准确和快速。

本发明解决其问题所采用的技术方案是：

一种基于弹簧释能快速分合闸的电源切换装置，包括至少一个拨叉总成、用于驱动所述拨叉总成分合闸的驱动齿轮和用于固定断路器的框架，所述拨叉总成包括与所述驱动齿轮啮合的从动齿轮、穿过所述从动齿轮的旋转中心的从动轴、主弹簧、弹簧臂和用于连接断路器的手柄的拨叉臂，所述拨叉总成和驱动齿轮设置于所述框架内且所述拨叉臂延伸出所述框架，所述弹簧臂和拨叉臂均与所述从动轴转轴连接，所述主弹簧的一端为与所述框架连接的固定铰接端，另一端为与所述弹簧臂的边缘相铰接的活动铰接端；分合闸过程中所述弹簧臂转动并压缩所述主弹簧，所述主弹簧越过最大压缩位置后往所述弹簧臂的转动方向释能，冲击所述拨叉臂完成分合闸。

进一步，所述从动齿轮的端面上设置有两个或以上的卡位台阶，所述卡位台阶绕所述从动齿轮的中心轴设置且相邻两个所述卡位台阶之间设置有作为空行程的间隔位。

进一步，所述拨叉臂包括凸台和容纳所述弹簧臂的内腔，所述凸台设置于所述间隔位内并在分合闸状态下与其中一个所述卡位台阶接触、与另一个所述卡位台阶之间的行程，为所述从动齿轮使所述主弹簧到达最大压缩位置而所需转动的角度的两倍；所述内腔与所述弹簧臂互相卡接固定成同时转动的整体。

进一步，所述拨叉总成还包括防尘挡板，所述防尘挡板上设置有一个用于穿过于所述拨叉臂的缺口，所述防尘挡板贴近所述框架的内侧壁设置。

进一步，所述固定铰接端和活动铰接端均垂直于所述主弹簧的压缩方向，所述弹簧臂的边缘设置有穿入所述活动铰接端的孔位，所述框架的内部设置有用于容纳所述固定铰接端的凹槽，所述主弹簧的压缩方向与所述弹簧臂的转动方向处于同一平面。

进一步，所述框架还包括用于固定断路器的连接卡扣和用于与断路器内脱扣杆联动的光电挡销，所述连接卡扣和光电挡销设置于所述框架的侧面。

进一步，还包括设置于所述框架内部的电路模块和用于转动所述驱动齿轮的驱动电机，所述电路模块包括光电报警模块、电机控制模块和模式切换开关，所述光电挡销与所述光电报警模块连接，所述电机控制模块为微动开关模块，包括能够由所述拨叉臂的转动而触发的微动开关弹片，微动开关模块与所述驱动电机连接，所述驱动电机与所述驱动齿轮转轴连接。

进一步，所述拨叉臂上设置有触发凸轮，所述触发凸轮随所述拨叉臂转动，分闸状态下，所述微动开关弹片到所述拨叉臂的转动轴的距离小于所述触发凸轮的外沿到所述拨叉臂的转动轴的距离。

进一步，所述框架包括与所述模式切换开关接触并使其在手动模式和自动模式之间切换的滑动上盖和用于手动模式操作的可拆卸的手柄，所述滑动上盖上设置有一个用于插入所述手柄的端部的手柄穿孔，所述驱动齿轮包括一个与所述手柄相卡接的异形凸台；手动模式下，所述滑动上盖的手柄穿孔与所述异形凸台在同一直线上，所述手柄通过所述手柄穿孔插入所述异形凸台，自动模式下，所述滑动上盖的手柄穿孔与所述异形凸台错开。

进一步，所述框架还包括与所述滑动上盖相匹配的底座，所述滑动上盖包括卡扣脚，所述卡扣脚设置在所述滑动上盖的底部边缘往下延伸，数量为四个，所述底座包括与所述卡扣脚连接的卡扣孔，所述卡扣孔设置于所述底座的外侧面。

进一步，所述滑动上盖包括导轨板、滑动板和电气挂锁摆杆，所述导轨板上设置有两条开口方向相反并互相平行的导轨，所述滑动板上设置有方向相向设置的滑块，所述滑块卡入所述导轨中，所述电气挂锁摆杆与所述导轨板固定连接，所述模式切换开关上设置有V型开关柄，所述电气挂锁摆杆的端部设置于所述V型开关柄的中间。

进一步，所述拨叉总成的数量设置为两个，两个所述拨叉总成互为镜像对称，所述驱动齿轮设置于两个所述拨叉总成之间。

进一步，还包括分合闸互锁机构，所述分合闸互锁机构包括设置于所述拨叉臂上的侧向凸轮和由于所述拨叉臂转动而被所述侧向凸轮移动的互锁片，所述侧向凸轮位于所述互锁片的下方，所述互锁片设置于两个所述拨叉总成的侧向凸轮之间。

本发明的有益效果是：本发明利用了主弹簧的压缩－释能的过程，在拨叉臂带动弹簧臂转动的过程中，主弹簧受到压缩并在死点处到达最大压缩距离，随着拨叉臂继续转动使主弹簧越过死点，主弹簧伸展释能，往拨叉臂转动的方向冲击拨叉臂，相当于拨叉臂控制断路器的手柄往分合闸方向打出，因此本发明能够利用弹簧达到瞬间完成分合闸的效果，相对于传统电机全行程控制的分合闸机构，本发明能够减小了合闸不到位、开关触头分离不及时而造成触头损毁等问题。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明实施例的立体结构示意图；

图2是本发明实施例的拨叉总成拆解立体结构示意图；

图3是本发明实施例的拨叉总成拆解俯视结构示意图；

图4是本发明实施例的拨叉总成局部侧视结构示意图；

图5是本发明实施例的拨叉总成组立立体结构示意图；

图6是本发明实施例的底座及其内部部件的拆解立体结构示意图；

图7是本发明实施例的滑动上盖的拆解立体结构示意图；

图8是本发明实施例的底座及其内部部件俯视结构示意图；

图9是本发明实施例一侧合闸一侧分闸的示意图；

图10是本发明实施例两侧分闸的示意图；

图11是本发明实施例手动模式下滑动上盖的示意图；

图12是本发明实施例自动模式下滑动上盖的示意图。

具体实施方式

参照图1－图5，一种基于弹簧释能快速分合闸的电源切换装置，包括以下主要部件：

拨叉总成1，所述拨叉总成1包括与所述驱动齿轮2啮合的从动齿轮11、穿过所述从动齿轮11的旋转中心的从动轴12、主弹簧13、弹簧臂14和用于连接断路器的手柄的拨叉臂15；

驱动齿轮2，用于驱动所述从动齿轮11转动，从而使所述拨叉总成1带动断路器的手柄完成分合闸；

框架3，用于固定断路器并承载所述拨叉总成1、驱动齿轮2及其他部件；

本实施例中所述拨叉总成1的数量设置为两个，两个所述拨叉总成1互为镜像对称，所述驱动齿轮2设置于两个所述拨叉总成1之间，两个所述拨叉总成1和驱动齿轮2均设置于所述框架3内，框架3为长方体空腔，两个所述拨叉臂15从所述框架3的两个相对的侧面延伸出来，从而分别连接到固定于所述框架3两侧的断路器的手柄，所述拨叉臂15的横截面为C型以匹配断路器的手柄的形状。

下面介绍所述拨叉总成1的具体结构：

参照图2－图5，所述弹簧臂14和拨叉臂15均与所述从动轴12转轴连接，所述主弹簧13的一端为与所述框架3连接的固定铰接端131，另一端为与所述弹簧臂14的边缘相铰接的活动铰接端132，所述固定铰接端131和活动铰接端132均垂直于所述主弹簧13的压缩方向，所述弹簧臂14的边缘设置有穿入所述活动铰接端132的孔位141，所述框架3的内部设置有用于容纳所述固定铰接端131的凹槽4，所述主弹簧13的压缩方向与所述弹簧臂14的转动方向处于同一平面；所述从动齿轮11的端面上设置有两个或以上的卡位台阶111，所述卡位台阶111绕所述从动齿轮11的中心轴设置且相邻两个所述卡位台阶111之间设置有作为空行程的间隔位112，本实施例中卡位台阶111的数量设置为三个，三等分所述从动齿轮11的端面；所述拨叉臂15包括凸台151和容纳所述弹簧臂14的内腔，所述凸台151设置于所述间隔位112内并在分合闸状态下与其中一个所述卡位台阶111接触，所述凸台151与另一个所述卡位台阶111之间的行程，为所述从动齿轮11使所述主弹簧13到达最大压缩位置而所需转动的角度的两倍；所述内腔与所述弹簧臂14互相卡接固定成同时转动的整体。

所述拨叉臂15和弹簧臂14之间还包括一个穿过所述从动轴12的扭簧17，所述扭簧17的两臂中一臂连接所述拨叉臂15，另一臂连接所述弹簧臂14。

所述拨叉总成1还包括防尘挡板16，所述防尘挡板16上设置有一个用于穿过于所述拨叉臂15的缺口，所述防尘挡板16贴近所述框架3的内侧壁设置，同时所述防尘挡板16的中央设置有穿过所述从动轴12的穿孔，使其跟随所述拨叉总成1转动。

参照图6和图8，还包括分合闸互锁机构9，所述分合闸互锁机构9包括设置于所述拨叉臂15上的侧向凸轮152和由于所述拨叉臂15转动而被所述侧向凸轮152移动的互锁片91，所述侧向凸轮152位于所述互锁片91的下方，所述互锁片91设置于两个所述拨叉总成1的侧向凸轮152之间。所述互锁片91的作用在于，当其中一侧所述拨叉总成1合闸时，该侧所述侧向凸轮152移动所述互锁片91的一端使其偏移，由于所述互锁片91中央转轴固定，所述互锁片91的另一端往反方向移动卡入另一侧的拨叉总成1使其无法同时合闸。

下面介绍所述框架3及其内部部件的具体结构：

参照图1和图6，所述框架3包括用于固定断路器的连接卡扣5和用于与断路器内脱扣杆联动的光电挡销6，所述连接卡扣5和光电挡销6设置于所述框架3的侧面，本实施例中所述框架3的左右两个侧面均连接有断路器，因此该两个侧面均朝向外侧设置有所述连接卡扣5和光电挡销6。

所述框架3内部设置有用于电路模块7和用于转动所述驱动齿轮2的驱动电机8，所述电路模块7贴近所述框架3的内侧壁设置，电路模块7所在的平面与所述拨叉臂15转动的平面不相平行，本实施例中，上述两个平面互相垂直；所述电路模块7包括光电报警模块71、电机控制模块72和模式切换开关73，所述光电挡销6与所述光电报警模块71连接，当断路器的脱扣杆脱扣时，所述光电挡销6由于自身转动挡住所述光电报警模块71的光敏元件，可以导致所述光电报警模块71进行报警，所述光电报警模块71属于本领域技术人员常规的技术手段，其包含的光敏元件的布置方式、报警方式等此处略去不提；所述电机控制模块72为微动开关模块，包括能够由所述拨叉臂15的转动而触发的微动开关弹片74，微动开关模块与所述驱动电机8连接，所述驱动电机8设置于所述框架3的底部，所述驱动电机8与所述驱动齿轮2之间设置有离合器81和离合弹簧82，所述离合器81和离合弹簧82套在所述驱动电机8的输出轴上，在所述离合器81上再穿入所述驱动齿轮2，从而实现所述驱动电机8转动所述驱动齿轮2，所述拨叉臂15上设置有触发凸轮153，所述触发凸轮153随所述拨叉臂15转动，分闸状态下，所述微动开关弹片74到所述拨叉臂15的转动轴的距离小于所述触发凸轮153的外沿到所述拨叉臂15的转动轴的距离，合闸过程中，所述驱动电机8使所述驱动齿轮2转动，从而带动所述拨叉臂15转动，所述主弹簧13驱动所述拨叉臂15转动，从而使所述触发凸轮153碰触到所述微动开关弹片74，所述微动开关弹片74触发断开所述驱动电机8的供电。

本实施例设置有手动模式和自动模式，由所述框架3的结构实现两种模式的切换：

参照图7、图11和图12，所述框架3包括与所述模式切换开关73接触并使其在手动模式和自动模式之间切换的滑动上盖31和用于手动模式操作的可拆卸的手柄32，所述滑动上盖31上设置有一个用于插入所述手柄32的端部的手柄穿孔311，所述驱动齿轮2包括一个与所述手柄32相卡接的异形凸台21；手动模式下，所述滑动上盖31的手柄穿孔311与所述异形凸台21在同一直线上，所述手柄32通过所述手柄穿孔311插入所述异形凸台21，所述模式切换开关73断开所述驱动电机8的供电，自动模式下，所述滑动上盖31的手柄穿孔311与所述异形凸台21错开，所述模式切换开关73恢复所述驱动电机8的供电。

具体来说，所述滑动上盖31包括导轨板313、滑动板314和电气挂锁摆杆315，按照所述框架3的形状，所述导轨板313和滑动板314均为长方形，所述导轨板313上设置有两条开口方向相反并互相平行的导轨，所述滑动板314上设置有方向相向设置的滑块，所述滑块卡入所述导轨中实现左右滑动，所述电气挂锁摆杆315与所述导轨板314固定连接，所述模式切换开关73上设置有V型开关柄731，所述电气挂锁摆杆315的端部设置于所述V型开关柄731的中间。

所述框架3还包括与所述滑动上盖31相匹配的底座33，所述滑动上盖31包括卡扣脚312，所述卡扣脚312设置在所述滑动上盖31的底部边缘往下延伸，数量为四个，所述底座33包括与所述卡扣脚312连接的卡扣孔331，所述卡扣孔331设置于所述底座33的外侧面。

参照图9和图10，本实施例的工作过程如下：

初始状态下，所述主弹簧13处于非压缩状态，此时进行分闸或合闸操作，所述驱动齿轮2转动，带动所述拨叉总成1转动，相当于所述拨叉总成1中的拨叉臂15和弹簧臂14转动，即所述拨叉臂15上的凸台151由所述驱动齿轮2的卡位台阶111带动转动，所述弹簧臂14同时转动并压缩所述主弹簧13，所述主弹簧13在压缩过程中到达最大压缩位置，该最大压缩位置为，所述孔位141和所述凹槽4相距最近的位置，所述主弹簧13的压缩程度最大，称为死点，所述驱动齿轮2继续转动，所述主弹簧13越过死点后往转动方向伸展释能，冲击所述拨叉臂15使其打到分闸或合闸位置，完成分合闸操作，此时所述拨叉臂15上的凸台151停靠在所述从动齿轮11的另一个卡位台阶111旁，为下一次合闸或分闸做好准备；而下一次分闸或合闸时所述驱动齿轮2的转动方向相反，工作过程与上述工作过程相似。

本实施例中由于设置两个对称的拨叉总成1，控制左右两组断路器，因此实际操作过程中左右两侧的拨叉臂15的转动方向相反，一边分闸则另一边合闸。

手动模式下，使用者通过所述手柄32驱动所述驱动齿轮2，此时驱动电机8不工作，经由上述工作过程完成分合闸；自动模式下，由所述驱动电机8代替手动模式下人手操作的那一段路程，自动模式由所述驱动电机8代替手动模式下人手操作的那一段路程，开关合分闸后，所述微动开关弹片74触发切断所述驱动电机8电源。

本实施例的优点有如下几个：

结构简单，其分合闸动作机构的零件较少，稳定性好；

零件以注塑为主，生产方便，成本较低，减小了金属导电的事故；

通过弹簧释能分合闸保证了合闸的可靠性和迅速分闸的要求，若断路器采用D型脱扣曲线开关的情况下，本实施例能够安全分断6被额定电流；

所述滑动上盖31采用滑动式结构，仅需滑动板314一个零件就实现了手动模式和电动模式的切换、手柄32固定、手柄32防误插几个功能，且模式状态显示直观。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于弹簧释能快速分合闸的电源切换装置，其特征在于：包括至少一个拨叉总成(1)、用于驱动所述拨叉总成(1)分合闸的驱动齿轮(2)和用于固定断路器的框架(3)，所述拨叉总成(1)包括与所述驱动齿轮(2)啮合的从动齿轮(11)、穿过所述从动齿轮(11)的旋转中心的从动轴(12)、主弹簧(13)、弹簧臂(14)和用于连接断路器的手柄的拨叉臂(15)，所述拨叉总成(1)和驱动齿轮(2)设置于所述框架(3)内且所述拨叉臂(15)延伸出所述框架(3)，所述弹簧臂(14)和拨叉臂(15)均与所述从动轴(12)转轴连接，所述主弹簧(13)的一端为与所述框架(3)连接的固定铰接端(131)，另一端为与所述弹簧臂(14)的边缘相铰接的活动铰接端(132)；分合闸过程中所述弹簧臂(14)转动并压缩所述主弹簧(13)，所述主弹簧(13)越过最大压缩位置后往所述弹簧臂(14)的转动方向释能，冲击所述拨叉臂(15)完成分合闸。

2.根据权利要求1所述的一种基于弹簧释能快速分合闸的电源切换装置，其特征在于：所述从动齿轮(11)的端面上设置有两个或以上的卡位台阶(111)，所述卡位台阶(111)绕所述从动齿轮(11)的中心轴设置且相邻两个所述卡位台阶(111)之间设置有作为空行程的间隔位(112)。

3.根据权利要求2所述的一种基于弹簧释能快速分合闸的电源切换装置，其特征在于：所述拨叉臂(15)包括凸台(151)和容纳所述弹簧臂(14)的内腔，所述凸台(151)设置于所述间隔位(112)内并在分合闸状态下与其中一个所述卡位台阶(111)接触、与另一个所述卡位台阶(111)之间的行程，为所述从动齿轮(11)使所述主弹簧(13)到达最大压缩位置而所需转动的角度的两倍；所述内腔与所述弹簧臂(14)互相卡接固定成同时转动的整体。

4.根据权利要求1所述的一种基于弹簧释能快速分合闸的电源切换装置，其特征在于：所述拨叉总成(1)还包括防尘挡板(16)，所述防尘挡板(16)上设置有一个用于穿过于所述拨叉臂(15)的缺口，所述防尘挡板(16)贴近所述框架(3)的内侧壁设置。

5.根据权利要求1所述的一种基于弹簧释能快速分合闸的电源切换装置，其特征在于：所述固定铰接端(131)和活动铰接端(132)均垂直于所述主弹簧(13)的压缩方向，所述弹簧臂(14)的边缘设置有穿入所述活动铰接端(132)的孔位(141)，所述框架(3)的内部设置有用于容纳所述固定铰接端(131)的凹槽(4)，所述主弹簧(13)的压缩方向与所述弹簧臂(14)的转动方向处于同一平面。

6.根据权利要求1所述的一种基于弹簧释能快速分合闸的电源切换装置，其特征在于：所述框架(3)还包括用于固定断路器的连接卡扣(5)和用于与断路器内脱扣杆联动的光电挡销(6)，所述连接卡扣(5)和光电挡销(6)设置于所述框架(3)的侧面。

7.根据权利要求6所述的一种基于弹簧释能快速分合闸的电源切换装置，其特征在于：还包括设置于所述框架(3)内部的电路模块(7)和用于转动所述驱动齿轮(2)的驱动电机(8)，所述电路模块(7)包括光电报警模块(71)、电机控制模块(72)和模式切换开关(73)，所述光电挡销(6)与所述光电报警模块(71)连接，所述电机控制模块(72)为微动开关模块，包括能够由所述拨叉臂(15)的转动而触发的微动开关弹片(74)，微动开关模块与所述驱动电机(8)连接，所述驱动电机(8)与所述驱动齿轮(2)转轴连接。

8.根据权利要求7所述的一种基于弹簧释能快速分合闸的电源切换装置，其特征在于：所述框架(3)包括与所述模式切换开关(73)接触并使其在手动模式和自动模式之间切换的滑动上盖(31)和用于手动模式操作的可拆卸的手柄(32)，所述滑动上盖(31)上设置有一个用于插入所述手柄(32)的端部的手柄穿孔(311)，所述驱动齿轮(2)包括一个与所述手柄(32)相卡接的异形凸台(21)；手动模式下，所述滑动上盖(31)的手柄穿孔(311)与所述异形凸台(21)在同一直线上，所述手柄(32)通过所述手柄穿孔(311)插入所述异形凸台(21)，自动模式下，所述滑动上盖(31)的手柄穿孔(311)与所述异形凸台(21)错开。

9.根据权利要求1－8任一所述的一种基于弹簧释能快速分合闸的电源切换装置，其特征在于：所述拨叉总成(1)的数量设置为两个，两个所述拨叉总成(1)互为镜像对称，所述驱动齿轮(2)设置于两个所述拨叉总成(1)之间。

10.根据权利要求9所述的一种基于弹簧释能快速分合闸的电源切换装置，其特征在于：还包括分合闸互锁机构(9)，所述分合闸互锁机构(9)包括设置于所述拨叉臂(15)上的侧向凸轮(152)和由于所述拨叉臂(15)转动而被所述侧向凸轮(152)移动的互锁片(91)，所述侧向凸轮(152)位于所述互锁片(91)的下方，所述互锁片(91)设置于两个所述拨叉总成(1)的侧向凸轮(152)之间。