CN117690746B - 直动式三工位开关操作机构 - Google Patents

Abstract

一种直动式三工位开关操作机构，包括有框架，框架中安装有主操作轴，框架前面为操作面板，操作面板开设有主操作孔，框架中还安装有副操作轴、第一齿轮、第二齿轮，第二齿轮与主操作轴固定连接而同步转动；操作面板还开设有副操作孔；在操作面板的后方还能摆动地设有挡板，挡板开设有左通孔和右通孔；副操作轴还固定连接有联锁轮，联锁轮的边缘设有第一缺口、第二缺口；框架上还安装有联锁轴，联锁轴的后端固定连接有第一摆板，第一摆板固定连接有第一卡销和第二卡销；联锁轴的前端固定连接有第一棘爪和第二棘爪；挡板的摆轴连接有弹性拨叉，第二棘爪的传动销位于弹性拨叉的叉口中。本发明能实现操作动作与操作结果之间具有一一对应关系。

Description

直动式三工位开关操作机构

技术领域

本发明属于电气设备技术领域，尤其是涉及一种直动式三工位开关操作机构。

背景技术

电力系统中的开关设备设有隔离开关和接地开关。传统开关设备的隔离开关和接地开关是分别独立设置、分别独立操控的，接地开关设有接地开关操作轴，隔离开关设有接地开关操作轴，在开关设备面板上开设有隔离开关操作孔和接地开关操作孔，操作时利用操作手柄穿过隔离开关操作孔驱动隔离开关操作轴转动，利用操作手柄穿过接地开关操作孔驱动接地开关操作轴转动，并且习惯上顺时针转动接地开关操作轴则接地开关闭合，逆时针转动接地开关操作轴则接地开关断开，顺时针转动隔离开关操作轴则隔离开关闭合，逆时针转动隔离开关操作轴则隔离开关断开，这种操作习惯在行业内的大部分人头脑里面已经根深蒂固。

闭合隔离开关是为了下一步进行送电操作，而闭合接地开关是为了下一步进行安全检修操作。因此，隔离开关和接地开关必须形成以下闭锁关系：隔离开关闭合时不能合接地开关，接地开关闭合时不能合隔离开关。传统开关设备的隔离开关和接地开关为了实现上述闭锁关系，一般需要使用电气联锁进行控制，但电气联锁存在可靠性不高的问题。

后来，人们设计了直动式三工位开关。直动式三工位开关设有三个固定不动的静触头和一个动触头30，三个静触头依次为接地静触头31、中间静触头32、隔离静触头33，如图1、图2、图3、图4所示，三个静触头布置在同一直线上且皆为圆筒结构，动触头为圆棒形，由丝杆机构驱动动触头在三个静触头的筒腔内部直线移动而切换开关状态。直动式三工位开关可以手动操控，即利用操作手柄的转动驱动操作轴转动，操作轴带动输出轴转动，输出轴通过齿轮组带动丝杆转动。

直动式三工位开关的动触头具有三个工作位置，依次分别为接地位置、双分位置、合闸位置，接地位置和合闸位置位于两端，双分位置位于中间。其中动触头处于接地位置如图2所示，动触头30将接地静触头31和中间静触头32连接起来，相当于接地开关合闸，隔离开关分闸，该位置可以确保检修人员的安全；动触头处于双分位置如图3所示，动触头30只接触中间静触头32而不接触接地静触头31或隔离静触头33，相当于隔离开关和接地开关均处于分闸状态（故称双分位置）；动触头处于合闸位置则如图4、图1所示，动触头30将隔离静触头33和中间静触头32连接起来，相当于隔离开关合闸，接地开关分闸。直动式三工位开关其实就是整合了隔离开关和接地开关两者的功能，其中动触头30位于双分位置和接地位置之间段落时就相当于接地开关，而动触头位于双分位置和合闸位置之间段落时就相当于隔离开关。由于动触头的位置在某一时刻是唯一的，因而绝对不可能出现接地开关和隔离开关同时合闸的状态，完全确保实现“合隔离开关时不能合接地开关，合隔离开关时不能合接地开关”的闭锁关系。

直动式三工位开关动触头虽然能够从内在上形成接地开关和隔离开关的完全可靠闭锁关系，但由于将隔离开关和接地开关整合在一起，因此容易导致操作动作混淆、错误，具体原因如下：

一、现有直动式三工位开关利用一根操作轴驱动动触头在三个位置移动，因此操作方式与人们多年来形成的根深蒂固的操作习惯不一致，甚至有关隔离开关的转动方向与结果的关系刚好与人们头脑中的习惯完全相反。

二、动触头处于双分位置的状态下，需要确保操作轴转动方向正确，但现有直动式三工位开关难以满足这个要求，具体如下：当动触头处于双分位置的状态下，此时如果想要进行检修则需要合接地开关(即顺时针转动操作轴），反之如果想要送电则需要合隔离开关（即逆时针转动操作轴），此时的操作轴转动方向不能搞反，否则的话，本来想要实现接地的安全检修状态，就会由于转动手势错误而变成合隔离开关的带电状态，从而给检修人员带来危险。而传统的直动式三工位开关单纯只能依靠操作人员的空间思维指挥手势的顺逆时针转动方向；但对于绝大多数人而言，顺时针或者逆时针方向仅是抽象的空间方向，在一念之间很容易搞混，一旦的操作手柄转动方向错误，就会出现安全隐患。

三、操作动作与操作孔之间缺乏一一对应关系，操作动作与操作结果之间也缺乏一一对应关系，容易造成关于操作动作与操作结果对应关系的混淆，并且难以在操作面板上直观地标明操作结果，进而容易导致动作失误，具体如下：

1.由于隔离开关和接地开关都是利用同一根操作轴、同一个操作孔进行操作，操作孔与隔离开关/接地开关之间缺乏一一对应关系，因而，不能在操作孔旁边标明本次操作究竟是针对隔离开关还是接地开关进行操作；

2.同样是顺时针转动操作手柄的动作，既有可能是驱动动触头接近接地静触头（即合接地开关的动作），也有可能是驱动动触头离开隔离静触头（即分隔离开关的动作）；同样是逆时针转动操作手柄的动作，既有可能是驱动动触头离开接地静触头（即分接地开关的动作），也有可能是驱动动触头接近隔离静触头（即合隔离开关的动作）。也就是说，顺时针转动操作动作与操作结果之间缺乏一一对应关系，逆时针转动操作动作与操作结果之间也缺乏一一对应关系，因而不能在操作面板上利用顺时针的箭头直观地标明操作结果，也不能利用逆时针的箭头直观地标明操作结果。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺点而提供一种直动式三工位开关操作机构，它的每一个操作动作与操作结果之间具有一一对应关系。

其目的可以按以下方案实现：一种直动式三工位开关操作机构，所述的直动式三工位开关设有三个固定不动的静触头和一个动触头，三个静触头依次为接地静触头、中间静触头、隔离静触头，三个静触头布置在同一直线上且皆为圆筒结构，动触头为圆棒形，由丝杆机构驱动动触头在三个静触头的筒腔之间直线移动而切换开关状态；动触头具有三个工作位置，依次分别为接地位置、双分位置、合闸位置；其中动触头由合闸位置向双分位置方向的移动以及由双分位置向接地位置方向的移动称为动触头正向移动，动触头由接地位置向双分位置方向的移动以及由双分位置向合闸位置方向的移动称为动触头逆向移动；

该操作机构包括有框架，框架上安装有输出轴，输出轴通过变速齿轮组驱动所述丝杆机构；框架中安装有主操作轴，框架前面为操作面板，操作面板开设有主操作孔，主操作孔位于主操作轴的正前方；主操作轴与输出轴位于同一直线上且固定连接而同步转动；主操作轴的顺时针旋转带动动触头正向移动；

其特征在于，框架中还安装有副操作轴、第一齿轮、第二齿轮，第一齿轮和第二齿轮两者的大小和形状相同，副操作轴平行于主操作轴；第一齿轮与第二齿轮啮合传动，第一齿轮与副操作轴固定连接而同步转动，第二齿轮与主操作轴固定连接而同步转动；操作面板还开设有副操作孔，副操作孔位于副操作轴的正前方；

在操作面板的后方还能摆动地设有挡板，挡板的摆轴平行于主操作轴，挡板与其摆轴固定连接并同步摆动，挡板的纵向位置比主操作轴前端点和副操作轴前端点更加靠前，挡板开设有左通孔和右通孔；还设有拨动挡板摆动的挡板手柄，挡板手柄的竖向位置低于挡板的摆轴，挡板手柄的前端露出在操作面板的前方，操作面板开设有供挡板手柄露出的长孔； 当挡板向左摆动（即绕摆轴中心轴线顺时针摆动）到左极限位置时，右通孔对准主操作孔；当挡板向右摆动（即绕摆轴中心轴线逆时针摆动）到右极限位置时，左通孔对准副操作孔；

副操作轴还固定连接有联锁轮，联锁轮与副操作轴同步转动；联锁轮的边缘设有第一缺口、第二缺口；框架上还安装有联锁轴，联锁轴位于副操作轴上方，联锁轴的后端固定连接有第一摆板，第一摆板固定连接有第一卡销和第二卡销，第一卡销位于联锁轴的左下侧，第二卡销位于联锁轴的右下侧；联锁轴的前端固定连接有第一棘爪和第二棘爪，第一棘爪和第二棘爪位于第一齿轮的上方，第一棘爪位于联锁轴的左下侧，第二棘爪位于联锁轴的右下侧；第二棘爪还固定连接有传动销；

挡板的摆轴连接有弹性拨叉，弹性拨叉带有叉口，第二棘爪的传动销位于弹性拨叉的叉口中，弹性拨叉通过传动销拨动第二棘爪绕联锁轴中心轴线摆动，第一卡销、第二卡销、第一棘爪和第二棘爪绕联锁轴的中心轴线同步摆动； 当第一卡销脱离联锁轮的第一缺口时，第一棘爪脱离第一齿轮的齿槽；当第二卡销脱离联锁轮的第二缺口时，第二棘爪脱离第二齿轮的齿槽；

当动触头位于双分位置且挡板向左摆动到左极限位置时，弹性拨叉通过传动销拨动第一卡销嵌入联锁轮边缘的第一缺口，第一棘爪嵌入第一齿轮的齿槽而限制第一齿轮顺时针转动；

当动触头位于双分位置且挡板向右摆动到右极限位置时，弹性拨叉通过传动销拨动第二卡销嵌入联锁轮边缘的第二缺口，第二棘爪嵌入第一齿轮的齿槽而限制第一齿轮逆时针转动；

当动触头位于双分位置且挡板位于其摆动轨迹的正中间点位置，第一卡销对准联锁轮边缘的第一缺口，但第一卡销并没有进入联锁轮边缘的第一缺口，同时第二卡销对准联锁轮边缘的第二缺口，但第二卡销也没有进入联锁轮边缘的第二缺口。

较好的是，主操作轴还固定连接有联锁盘，联锁盘随同主操作轴转动；

联锁盘的盘面上设有弧形凸肋和扇形凸块，弧形凸肋位于扇形凸块的外侧（即远离联锁盘中心轴线的一侧）；弧形凸肋设有供第一凸销越过的第一豁口以及供第二凸销越过的第二豁口；挡板的摆轴还固定连接有第二摆板，第二摆板固定连接有第一凸销和第二凸销，

当动触头处于双分位置时，第一凸销、第二凸销绕摆轴中心轴线摆动的摆动轨迹不会与弧形凸肋形成交叉，也不会与扇形凸块形成交叉；

当动触头处于接地位置时，联锁盘的第一豁口对准第二摆板的第一凸销；当动触头处于合闸位置时，联锁盘的第二豁口对准第二摆板的第二凸销；

当动触头处于接地位置且挡板位于其摆动轨迹的正中间点位置时，第一凸销接触到扇形凸块，扇形凸块限制第一凸销逆时针摆动；当动触头处于合闸位置且挡板位于其摆动轨迹的正中间点位置时，第二凸销接触到扇形凸块，扇形凸块限制第二凸销顺时针摆动；

当挡板向左摆动到左极限位置且动触头位于双分位置和接地位置之间时， 第一凸销位于弧形凸肋的外侧（即远离联锁盘中心轴线的一侧），弧形凸肋限制第一凸销绕挡板摆轴中心轴线逆时针摆动；

当挡板向右摆动到右极限位置且动触头处于双分位置和合闸位置之间时，第二凸销位于弧形凸肋的外侧（即远离联锁盘中心轴线的一侧），弧形凸肋限制第二凸销绕挡板摆轴中心轴线顺时针摆动。

第一缺口和第二缺口的结构对称相同；联锁轮的每个缺口具有缺口底部和两面缺口侧壁，两面缺口侧壁分别称为径向壁和倾斜壁，径向壁的延伸方向为联锁轮的径向，倾斜壁的延伸方向与联锁轮的径向形成斜交；倾斜壁分为两段，第一段倾斜壁靠近联锁轮边缘，第二段倾斜壁靠近缺口底部；联锁轮的每个缺口对应设有一摆动件，摆动件的摆轴安装在联锁轮的边缘区域，摆动件包括固定连为一体的弧形拼接部和摆动主体；弧形拼接部的纵向位置与联锁轮的纵向位置重叠，摆动主体的纵向位置与联锁轮的纵向位置错开；弧形拼接部具有一面呈弧形的外侧面以及两面内侧面；还设有对摆动件施加扭力的第三扭簧，第三扭簧的扭矩方向是将摆动件的弧形拼接部向靠近联锁轮缺口的倾斜壁的方向推动；当摆动件在第三扭簧的扭力作用下处于常态位置时，弧形拼接部的外侧面与联锁轮的外周边缘拼接形成连续顺滑的圆弧形状，弧形拼接部的第一面内侧面压在第一段倾斜壁上面，弧形拼接部的第二面内侧面与第二段倾斜壁之间形成有锐角夹角。

在长孔的左侧设有“接地开关”的标识，在长孔的右侧设有“隔离开关”的标识。

在主操作孔的旁边带有顺逆时针方向的双向箭头标识，且在顺时针方向的箭头末端设有“接地合闸”的标识，在逆时针方向的箭头末端设有“分闸”的标识。

在副操作孔的旁边带有顺逆时针方向的双向箭头标识，且在顺时针方向的箭头末端设有“隔离合闸”的标识，在逆时针方向的箭头末端设有“分闸”的标识。

本发明具有如下优点和效果：

一、本发明将直动式三工位开关动触头的操控结构分解为两个操作孔、两根操作轴，其中动触头在接地位置和双分位置之间的双向移动可以且只能由主操作轴和主操作孔进行操控，而动触头在合闸位置和双分位置之间的双向移动可以且只能由副操作轴和副操作孔进行操控，主操作轴只能操控动触头在接地位置和双分位置之间的双向移动（而不能操控动触头在合闸位置和双分位置之间的双向移动），副操作轴只能操控动触头在合闸位置和双分位置之间的双向移动（而不能操控动触头在接地位置和双分位置之间的双向移动），接地开关和隔离开关的操控部件划分清晰。进一步地，通过主操作孔顺时针转动主操作轴只会产生一种操作结果（即合接地开关），通过主操作孔逆时针转动主操作轴只会产生一种操作结果（即分接地开关），通过副操作孔顺时针转动副操作轴只会产生一种操作结果（即合隔离开关），通过副操作孔逆时针转动副操作轴只会产生一种操作结果（即分隔离开关），这与行业内多年的操作习惯完全相同。总之，每个操作孔的不同操作动作与操作结果之间具有一一对应关系，对应关系清晰、唯一，进一步可以利用图文标识将这些对应关系刻写到操作面板上，这样操作起来就可以借助图文的指引，而不是单凭操作者的空间想象力，显得直观、清晰，不容易出错。

二、在初始状态（即动触头处于双分位置且挡板处于其摆动轨迹的正中间点位置的状态）下想要进行移动动触头的操作时，可以借助第一卡销和第二卡销的限制，避免误操作而使动触头移动方向错误。

三、当动触头刚离开双分位置、卡销（第一卡销或第二卡销）刚离开联锁轮边缘的对应缺口时，卡销可以顶开摆动件的弧形拼接部而沿着缺口的倾斜壁缓慢爬出，避免缺口壁过分陡峭而将卡销卡死；另一方面，在动触头返回双分位置的过程中，当动触头即将达到双分位置但尚未真正到达双分位置时，卡销先沿弧形拼接部的外侧面滑行（这里的滑行是相对运动，实际上是卡销固定不动而弧形拼接部运动），而不是沿倾斜壁缓慢落入缺口，这样的好处是使卡销落入缺口的落点范围小（缺口开口的周向尺寸小），避免卡销因为倾斜壁的存在而提前落入缺口，即避免在动触头尚未真正到达双分位置时，对应的棘爪在弹性拨叉的扭矩作用下太早落入的第一齿轮的齿槽而将第一齿轮卡死进而导致动触头不能精准运行到双分位置。

附图说明

图1是直动式三工位开关的立体结构示意图。

图2是直动式三工位开关的动触头处于接地位置时的剖面示意图。

图3是直动式三工位开关的动触头处于双分位置时的剖面示意图。

图4是直动式三工位开关的动触头处于合闸位置时的剖面示意图。

图5是本发明具体实施例的立体结构示意图。

图6是本发明具体实施例的俯视结构示意图。

图7是图5中面板的结构示意图。

图8是图5所示结构隐藏去面板之后的立体示意图。

图9是图8中挡板和第一齿轮、第二齿轮的正视投影位置关系示意图。

图10是副操作轴及其关联部件的立体示意图。

图11是图10所示结构的剖视示意图。

图12是主操作轴及其关联部件的立体示意图。

图13是联锁轮及其关联部件的立体示意图。

图14是联锁轮和摆动件的装配关系分解示意图。

图15是图13所示结构的剖视示意图。

图16是第一卡销嵌入联锁轮第一缺口的示意图。

图17是图16局部放大示意图。

图18是联锁轮第一缺口和摆动件的几何形状解析示意图。

图19是第一卡销顶开摆动件的弧形拼接部并沿第一缺口的倾斜壁爬出第一缺口的示意图。

图20是图19局部放大示意图。

图21是第一卡销离开第一缺口之后的示意图。

图22是副操作轴顺时针转动过程中第一卡销沿弧形拼接部外侧面滑行的示意图。

图23是图22局部放大示意图。

图24是第二卡销嵌入联锁轮第二缺口的示意图。

图25是第一齿轮、第二齿轮、第一棘爪、第二棘爪的正视结构示意图。

图26是第一棘爪嵌入第一齿轮齿槽的状态示意图。

图27是第二棘爪嵌入第一齿轮齿槽的状态示意图。

图28是第二摆板位于其摆动轨迹的正中间点位置、动触头位于双分位置时的联锁盘和第二摆板两者配合关系示意图。

图29是图28中的第二摆板摆动到左极限位置的变化状态示意图。

图30是挡板向左摆动到左极限位置且动触头处于双分位置和接地位置之间时的第一凸销与弧形凸肋两者配合关系示意图。

图31是图30中联锁轮顺时针转动到第一凸销对准第一豁口的变化状态示意图。

图32是当动触头处于接地位置且挡板位于其摆动轨迹的正中间点位置时的第一凸销与扇形凸块两者配合关系示意图。

图33是图28中的第二摆板摆动到右极限位置的变化状态示意图。

图34是挡板摆动到右极限位置且动触头处于双分位置和合闸位置之间时的第二凸销与弧形凸肋两者配合关系示意图。

图35是图34中联锁轮转动到第二凸销对准第二豁口的变化状态示意图。

图36是图35中的第二摆板顺时针摆动其摆动轨迹的正中间点位置的变化状态示意图。

具体实施方式

该实施例为一种直动式三工位开关操作机构，所述的直动式三工位开关设有三个固定不动的静触头和一个动触头30，三个静触头依次为接地静触头31、中间静触头32、隔离静触头33，三个静触头布置在同一直线上且皆为圆筒结构，动触头30为圆棒形，由丝杆机构驱动动触头在三个静触头的筒腔之间直线移动而切换开关状态，如图1、图2、图3、图4所示；动触头30具有三个工作位置，依次分别为接地位置、双分位置、合闸位置，其中动触头处于接地位置如图2所示，动触头30将接地静触头31和中间静触头32连接起来，相当于接地开关合闸，隔离开关分闸；动触头处于双分位置如图3所示，动触头30只接触中间静触头32而不接触接地静触头31或隔离静触头33，相当于隔离开关和接地开关均处于分闸状态；动触头处于合闸位置则如图4所示，动触头30将隔离静触头33和中间静触头32连接起来，相当于隔离开关合闸，接地开关分闸。动触头30的接地位置和合闸位置位于两端，双分位置位于中间；动触头30由合闸位置向双分位置方向的移动以及由双分位置向接地位置方向的移动称为动触头正向移动，动触头由接地位置向双分位置方向的移动以及由双分位置向合闸位置方向的移动称为动触头逆向移动。

图5、图6、图7、图8所示，该操作机构设有框架4，框架4上安装有输出轴40，输出轴40通过变速齿轮组驱动所述丝杆机构；框架中还安装有主操作轴2、副操作轴1、第一齿轮11、第二齿轮21，第一齿轮11和第二齿轮21的大小和形状相同，副操作轴1平行于主操作轴2；第一齿轮11与第二齿轮21啮合传动，第一齿轮11与副操作轴1固定连接而同步转动，第二齿轮21与主操作轴2固定连接而同步转动；还配套设有与主操作轴2和副操作轴1都匹配的操作手柄42；操作手柄42的后端可以与主操作轴2的前端活动套插，或者与副操作轴1的前端活动套插；框架4前面为操作面板41，操作面板41开设有主操作孔20和副操作孔10，主操作孔20位于主操作轴2的正前方，副操作孔10位于副操作轴1的正前方；主操作轴2与输出轴40位于同一直线上且固定连接而同步转动；主操作轴2的顺时针旋转带动动触头正向移动。

图5、图6、图7、图9所示，在操作面板41的后方还能摆动地设有挡板5，挡板的摆轴50平行于主操作轴2，挡板5与其摆轴50固定连接而同步摆动，挡板5的纵向位置比主操作轴2前端点和副操作轴1前端点更加靠前，挡板5开设有左通孔51和右通孔52；还设有拨动挡板5摆动的挡板手柄53，挡板手柄53的竖向位置低于挡板的摆轴50，挡板手柄53的前端露出在操作面板41的前方，操作面板41开设有供挡板手柄露出的长孔410。当挡板5向左摆动到左极限位置时（即绕摆轴50中心轴线顺时针摆动到极限位置），右通孔52对准主操作孔20；当挡板5向右摆动到右极限位置（即绕摆轴中心轴线逆时针摆动到极限位置）时，左通孔51对准副操作孔10。

图8、图10、图11、图13、图14、图15所示，副操作轴1还固定连接有联锁轮3，联锁轮3与副操作轴1同步转动；联锁轮3的边缘设有两个缺口，即第一缺口13和第二缺口23。图8、图10、图11、图13、图15、图25所示，框架4上还安装有联锁轴9，联锁轴9位于副操作轴1上方，联锁轴9的后端固定连接有第一摆板15，联锁轴9与第一摆板15同步摆动，第一摆板15固定连接有第一卡销16和第二卡销26，第一卡销16位于联锁轴9的左下侧，第二卡销26位于联锁轴9的右下侧；联锁轴9的前端固定连接有第一棘爪17和第二棘爪27，第一棘爪17和第二棘爪27随同联锁轴9同步转动；第一棘爪17和第二棘爪27位于第一齿轮11的上方，第一棘爪17位于联锁轴9的左下侧，第二棘爪27位于联锁轴9的右下侧；第二棘爪27还固定连接有传动销61；图8、图10、图12、图25所示，挡板的摆轴50固定连接有弹性拨叉6，弹性拨叉6随同挡板的摆轴50转动，弹性拨叉带有叉口60，第二棘爪的传动销61位于弹性拨叉的叉口60中，弹性拨叉6通过传动销61拨动第二棘爪27绕联锁轴中心轴线摆动，第一卡销16、第二卡销26、第一棘爪17和第二棘爪27绕联锁轴9的中心轴线同步摆动；当第一卡销16脱离联锁轮的第一缺口13时，第一棘爪17脱离第一齿轮11的齿槽；当第二卡销26脱离联锁轮的第二缺口23时，第二棘爪27脱离第二齿轮21的齿槽。

当动触头30位于双分位置且挡板5向左摆动到左极限位置（即绕摆轴50中心轴线顺时针摆动到极限位置）时，弹性拨叉6通过传动销61、联锁轴9拨动第一卡销16嵌入联锁轮边缘的第一缺口13，如图16、图17所示，第一棘爪17嵌入第一齿轮11的齿槽而限制第一齿轮11顺时针转动，如图26所示；当动触头30位于双分位置且挡板5向右摆动到右极限位置（即绕摆轴50中心轴线逆时针摆动到极限位置）时，弹性拨叉6通过传动销61、联锁轴9拨动第二卡销26嵌入联锁轮边缘的第二缺口23，如图24所示，第二棘爪27嵌入第一齿轮11的齿槽而限制第一齿轮11逆时针转动，如图27所示。

当动触头30位于双分位置且挡板5位于到其摆动轨迹的正中间点位置（即左极限位置和右极限位置之间的正中间位置），第一卡销16对准联锁轮3边缘的第一缺口13（即第一缺口13转动到对准第一卡销16的位置），同时第二卡销26对准联锁轮边缘的第二缺口23（即第二缺口23转动到对准第二卡销26的位置），但第一卡销16并没有进入联锁轮边缘的第一缺口13，同时第二卡销26也没有进入联锁轮边缘的第二缺口23，如图15、图13所示，这意味着联锁轮3的转动暂时不受第一卡销16、第二卡销26的限制，此种状态下联锁轮3既可顺时针也可逆时针转动。

图8、图12、图28、图31、图35所示，主操作轴2还固定连接有联锁盘8，联锁盘8随同主操作轴2转动；挡板5的摆轴50固定连接有第二摆板25，第二摆板25固定连接有第一凸销19和第二凸销29；联锁盘8的盘面上设有弧形凸肋81和扇形凸块82，弧形凸肋81位于扇形凸块82的外侧（即远离联锁盘8中心轴线的一侧）；弧形凸肋81设有供第一凸销19越过的第一豁口18以及供第二凸销29越过的第二豁口28；

当动触头30处于接地位置时，联锁盘8的第一豁口18对准第二摆板的第一凸销19，第一凸销19绕摆轴中心轴线摆动的摆动轨迹经过第一豁口18，如图31、图32所示；当动触头30处于合闸位置时，联锁盘8的第二豁口28对准第二摆板的第二凸销29，第二凸销29绕摆轴中心轴线摆动的摆动轨迹经过第二豁口28，如图35、图36所示；

当动触头30处于接地位置且挡板5位于其摆动轨迹的正中间点位置（意味着第二摆板25也位于其摆动轨迹的正中间点位置）时，第一凸销19接触到扇形凸块82，扇形凸块82限制第一凸销19绕挡板摆轴中心轴线逆时针摆动，如图32所示；当动触头30处于合闸位置且挡板5位于其摆动轨迹的正中间点位置（意味着第二摆板25也位于其摆动轨迹的正中间点位置）时，第二凸销29接触到扇形凸块82，扇形凸块82限制第二凸销29绕挡板摆轴中心轴线顺时针摆动，如图36所示。

当挡板5向左摆动到左极限位置（意味着第二摆板25也位于其摆动轨迹的左极限位置）且动触头30处于双分位置和接地位置之间时，第一凸销19位于弧形凸肋81的外侧（即远离联锁盘8中心轴线的一侧），弧形凸肋81限制第一凸销19绕挡板摆轴中心轴线逆时针摆动，如图30所示；

当挡板5向右摆动到右极限位置（意味着第二摆板25也位于其摆动轨迹的右极限位置）且动触头30处于双分位置和合闸位置之间时，第二凸销29位于弧形凸肋81的外侧（即远离联锁盘8中心轴线的一侧），弧形凸肋81限制第二凸销29绕挡板摆轴中心轴线顺时针摆动，如图34所示。

当动触头30处于双分位置时，第一凸销19、第二凸销29绕挡板摆轴中心轴线摆动的摆动轨迹不会与弧形凸肋81形成交叉，也不会与扇形凸块82形成交叉，这意味着第二摆板25可以在其摆动轨迹的左极限位置和右极限位置之间摆动而不受限制，如图28所示。

图13、图14、图15所示，第一缺口13和第二缺口23的结构对称相同；图18、图20所示，联锁轮3的每个缺口（指第一缺口13和第二缺口23）都具有缺口底部（如图18中BC部位）和两面缺口侧壁，两面缺口侧壁分别称为径向壁和倾斜壁，径向壁（如图18、图20中的AB侧壁）的延伸方向为联锁轮的径向，倾斜壁（如图18、图20、图23中的CE侧壁）的延伸方向与联锁轮3的径向形成斜交；倾斜壁（如图18、图20中的CE侧壁）分为两段，第一段倾斜壁（如图18、图20、图23中的ED侧壁段落）靠近联锁轮边缘，第二段倾斜壁（如图18、图20、图23中的CD侧壁段落）靠近缺口底部；

图10、图13、图18、图14所示，联锁轮的每个缺口（指第一缺口13和第二缺口23）对应设有一摆动件7，摆动件7的摆轴70安装在联锁轮3的边缘区域，摆动件7包括固定连为一体的弧形拼接部72和摆动主体71；弧形拼接部72的纵向位置与联锁轮3的纵向位置重叠，摆动主体71的纵向位置与联锁轮3的纵向位置错开；弧形拼接部72具有一面呈弧形的外侧面（如图18、图20、图23中为MH圆弧面）以及两面内侧面（如图18、图20、图23中的NG面和HG面）；还设有对摆动件7施加扭力的第三扭簧，第三扭簧的扭矩方向是将摆动件7的弧形拼接部72向靠近联锁轮3缺口的倾斜壁的方向推动；当摆动件7在第三扭簧的扭力作用下处于常态位置时，弧形拼接部72的外侧面（如图18、图20、图23中为MH弧面）与联锁轮的外周边缘（如图18、图20、图23中为EF边缘）拼接形成连续顺滑的圆弧段（如图23中表现为FEHM圆弧段），弧形拼接部72的第一面内侧面（如图18、图20、图23中的HG面）压在缺口的第一段倾斜壁（如图18、图20、图23中的ED侧壁段落）上面，弧形拼接部72的第二面内侧面（如图18、图20、图23中的NG面）与第二段倾斜壁（如图18、图20、图23中的CD侧壁段落）之间形成有锐角夹角，锐角夹角如图23中∠NDC所示。

图7所示，在面板41的长孔410的左侧设有“接地开关”标识91，在长孔410的右侧设有“隔离开关”的标识92；在主操作孔20的旁边带有顺逆时针方向的双向箭头标识，且在顺时针方向的箭头末端设有“接地合闸”标识93，在逆时针方向的箭头末端设有“分闸”标识94；在副操作孔10的旁边带有顺逆时针方向的双向箭头标示，且在顺时针方向的箭头末端设有“隔离合闸”标识95，在逆时针方向的箭头末端设有“分闸”标识96。

上述实施例的使用原理如下：

在初始状态下，动触头30处于双分位置且挡板5处于其摆动轨迹的正中间点位置，第二摆板25也位于其摆动轨迹的正中间点位置，挡板5摆动方向不受第一凸销19、第二凸销29的限制，如图28所示；

在初始状态下，如果想要合接地开关，则可根据长孔左侧的“接地开关”标识91的指引将挡板5和第二摆板25顺时针向左摆动到左极限位置，如图29所示，使挡板的右通孔52对准主操作孔20，挡板5带动摆轴50顺时针转动，弹性拨叉6顺时针摆动到极限位置，弹性拨叉6通过传动销61带动联锁轴9逆时针转动，第一棘爪17、第二棘爪27、第一摆板15、第一卡销16和第二卡销26绕联锁轴9的中心轴线逆时针摆动到极限位置，第一卡销16嵌入联锁轮3边缘的第一缺口13，如图16、图17所示，第一棘爪17嵌入第一齿轮11的齿槽而限制第一齿轮11顺时针转动，如图26所示，即限制第二齿轮21和主操作轴2逆时针转动，这意味着动触头30不能逆向移动（不能向靠近合闸位置的方向移动），只能正向移动（向靠近接地位置的方向移动），只能进行合接地开关的操作而不能进行合隔离开关的操作，因此不会出现“本来想要合接地开关但却由于转动方向错误而误合隔离开关”的问题。

同理，在初始状态下，如果想要合隔离开关，则可根据长孔右侧“隔离开关”标识92的指引将挡板5和第二摆板25逆时针向右摆动到右极限位置，如图33所示，使挡板的左通孔51对准副操作孔10，挡板5带动摆轴50逆时针转动，弹性拨叉6逆时针摆动到极限位置，弹性拨叉6通过传动销61带动联锁轴9顺时针转动，第一棘爪17、第二棘爪27、第一摆板15、第一卡销16和第二卡销26绕联锁轴9的中心轴线顺时针摆动到极限位置，第二卡销26嵌入联锁轮边缘的第二缺口23，如图24 所示，第二棘爪27嵌入第一齿轮11的齿槽而限制第一齿轮11逆时针转动，如图27所示，即限制第二齿轮21和主操作轴2顺时针转动，这意味着动触头30不能向靠近接地位置的方向移动（不能正向移动），只能向靠近合闸位置的方向移动（只能逆向移动），

只能进行合隔离开关的操作而不能进行合接地开关的操作，因此不会出现“本来想要合隔离开关但却由于操作轴转动方向错误而误合接地开关”的问题。

当动触头30到达接地位置时，联锁轮3的第一豁口18对准第二摆板的第一凸销19，如图31所示，第一凸销19可以越过第一豁口18，挡板5可以在其摆动轨迹的正中间点位置和左极限位置之间自由摆动；当挡板5摆动到正中间点位置将遮挡主操作孔和副操作孔，暂停对动触头30位置进行改变的操作，如图32所示；此时挡板5不能越过摆动轨迹的正中间点位置向右摆动，左通孔51不能对准副操作孔10，不能进行副操作轴1的操作。当动触头30位于双分位置和接地位置之间段落（不包括接地位置）时，挡板5的右通孔52对准操作面板的主操作孔20，挡板5遮挡操作面板的副操作孔10，且挡板5不能摆动（因为第一凸销19位于弧形凸肋81的外侧，弧形凸肋81限制第一凸销19绕挡板摆轴中心轴线逆时针摆动），如图30所示。总之，当直动式三工位开关执行接地开关功能的过程中，操作手柄42只能通过操作面板的主操作孔20驱动主操作轴2转动，而副操作孔10则一定被挡板5遮住，不能通过操作面板的副操作孔10进行操作，不能驱动副操作轴1转动。

同理，当动触头30到达合闸位置时，联锁轮3的第二豁口28对准第二摆板的第二凸销29，如图35所示，第二凸销29可以越过第二豁口28，挡板5可以在其摆动轨迹的正中间点位置和右极限位置之间自由摆动；当挡板5摆动到正中间点位置将遮挡主操作孔和副操作孔，暂停对动触头30位置进行改变的操作，如图36所示；此时挡板5不能越过摆动轨迹的正中间点位置向左摆动，右通孔52不能对准主操作孔20，不能进行主操作轴2的操作。当动触头30位于双分位置和合闸位置之间段落（不包括合闸位置）时，挡板5的左通孔51对准操作面板的副操作孔10，挡板5遮挡操作面板的主操作孔20，且挡板5不能摆动（因为第二凸销29位于弧形凸肋81的外侧，弧形凸肋81限制第二凸销29绕挡板摆轴中心轴线顺时针摆动），如图36所示。总之，当直动式三工位开关执行隔离开关功能的过程中，操作手柄42只能通过操作面板的副操作孔10驱动副操作轴1，而主操作孔20则一定被挡板5遮住，不能通过操作面板的主操作孔20接驱动主操作轴2，此种情况下，副操作轴1通过第一齿轮11和第二齿轮21的啮合带动主操作轴2转动，主操作轴2转动带动输出轴40转动，主操作轴2仅仅起到传动作用。

当动触头30在副操作轴1作用下离开双分位置之后向合闸位置方向移动时，挡板5位于其摆动轨迹的右极限位置，虽然弹性拨叉6仍然对传动销61和联锁轴9施加扭矩，但由于第一卡销16已经不再对准第一缺口13，第二卡销26已经不再对准第二缺口23，联锁轮3的边缘克服弹性拨叉6的扭矩，将第二卡销26向离心方向（指联锁轮3的离心方向）顶起，第一卡销16和第二卡销26均贴靠在联锁轮的圆周面上，如图21所示状态，第一棘爪17和第二棘爪27脱离第一齿轮11的齿槽，第一棘爪17和第二棘爪27不限制第一齿轮11的转动方向，如图25所示，第一齿轮11可以顺时针或逆时针方向转动，即动触头30既可正向移动，也可反向移动；当动触头30从合闸位置返回到双分位置时，联锁轮边缘的第一缺口13重新对准第一卡销16，同时联锁轮边缘的第二缺口23重新对准第二卡销26，此时可将挡板5摆动到其摆动轨迹的正中间点位置，即回到初始状态，如图15所示，弹性拨叉6对传动销61的扭矩消失；

同理，当动触头30在主操作轴2作用下离开双分位置之后向接地位置方向移动时，挡板5位于其摆动轨迹的左极限位置，虽然弹性拨叉6仍然对传动销61和联锁轴9施加扭矩，但由于第一卡销16已经不再对准第一缺口13，第二卡销26已经不再对准第二缺口23，联锁轮3的边缘克服弹性拨叉6的扭矩，将第一卡销16向离心方向（指联锁轮3的离心方向）顶起，第一卡销16和第二卡销26均贴靠在联锁轮的圆周面上，第一棘爪17和第二棘爪27脱离第一齿轮11的齿槽，第一棘爪17和第二棘爪27不限制第一齿轮11的转动方向，如图25所示，第一齿轮11可以顺时针或逆时针方向转动，即动触头30既可正向移动，也可反向移动；当动触头30从接地位置返回到双分位置时，联锁轮边缘的第一缺口13重新对准第一卡销16，同时联锁轮边缘的第二缺口23重新对准第二卡销26，此时可将挡板5摆动到其摆动轨迹的正中间点位置，即回到初始状态，如图15所示，弹性拨叉6对传动销61的扭矩消失。

在初始状态下，如果想要合接地开关，则可根据长孔左侧的“接地开关”标识91的指引将挡板5和第二摆板25顺时针向左摆动到左极限位置，第一卡销16嵌入联锁轮3边缘的第一缺口13，如图16、图17所示；接下来，当动触头30刚离开双分位置向接地位置移动时，主操作轴2顺时针转动，副操作轴1和联锁轮3逆时针转动，第一卡销16离开联锁轮边缘的第一缺口13（这里是相对运动，实际上是联锁轮边缘的第一缺口13在移动而离开第一卡销16），第一卡销16可以顶开摆动件的弧形拼接部72而沿着缺口的倾斜壁（图20中的CE壁）缓慢爬出，如图19、图20所示，这样就避免缺口侧壁过分陡峭而将第一卡销16卡死。另一方面，在动触头从接地位置返回双分位置的过程中，主操作轴2逆时针转动，副操作轴1和联锁轮3顺时针转动，当动触头30即将达到双分位置但尚未真正到达双分位置时，第一卡销16先沿弧形拼接部72的外侧面（图23中MH面）滑行（这里是相对运动，实际上是第一卡销16固定不动，而弧形拼接部72在移动），如图22、图23所示，而不是沿倾斜壁CE逐渐落入第一缺口13，这样就使第一卡销16落入第一缺口13的落点范围小（相当于将第一缺口开口的周向尺寸缩小，即落点范围从图23中原本的EA范围缩小为MA范围），避免第一卡销16因为倾斜壁（图23中的CE壁）的存在而太早落入第一缺口13，即避免在动触头30尚未真正到达双分位置时，第一棘爪17在弹性拨叉6的扭矩作用下提前落入第一齿轮11的齿槽而将第一齿轮11卡死进而导致动触头30不能精准回到双分位置。同理，第二缺口23的倾斜壁也有利于动触头30刚离开双分位置向合闸位置移动时第二卡销26沿着缺口的倾斜壁缓慢爬出；第二缺口23对应的摆动件的弧形拼接部72也可以避免动触头30从合闸位置返回双分位置的过程中，第二棘爪27在弹性拨叉6的扭矩作用下太早落入的第一齿轮11的齿槽而将第一齿轮11卡死进而导致动触头30不能精准运行回到双分位置。

Claims (6)

1.一种直动式三工位开关操作机构，所述的直动式三工位开关设有三个固定不动的静触头和一个动触头，三个静触头依次为接地静触头、中间静触头、隔离静触头，三个静触头布置在同一直线上且皆为圆筒结构，动触头为圆棒形，由丝杆机构驱动动触头在三个静触头的筒腔之间直线移动而切换开关状态；动触头具有三个工作位置，依次分别为接地位置、双分位置、合闸位置；其中动触头由合闸位置向双分位置方向的移动以及由双分位置向接地位置方向的移动称为动触头正向移动，动触头由接地位置向双分位置方向的移动以及由双分位置向合闸位置方向的移动称为动触头逆向移动；该操作机构包括有框架，框架上安装有输出轴，输出轴通过变速齿轮组驱动所述丝杆机构；框架中安装有主操作轴，框架前面为操作面板，操作面板开设有主操作孔，主操作孔位于主操作轴的正前方；主操作轴与输出轴位于同一直线上且固定连接而同步转动；主操作轴的顺时针旋转带动动触头正向移动；

其特征在于：框架中还安装有副操作轴、第一齿轮、第二齿轮，第一齿轮和第二齿轮两者的大小和形状相同，副操作轴平行于主操作轴；第一齿轮与第二齿轮啮合传动，第一齿轮与副操作轴固定连接而同步转动，第二齿轮与主操作轴固定连接而同步转动；操作面板还开设有副操作孔，副操作孔位于副操作轴的正前方；在操作面板的后方还能摆动地设有挡板，挡板的摆轴平行于主操作轴，挡板与其摆轴固定连接并同步摆动，挡板的纵向位置比主操作轴前端点和副操作轴前端点更加靠前，挡板开设有左通孔和右通孔；还设有拨动挡板摆动的挡板手柄，挡板手柄的竖向位置低于挡板的摆轴，挡板手柄的前端露出在操作面板的前方，操作面板开设有供挡板手柄露出的长孔； 当挡板向左摆动到左极限位置时，右通孔对准主操作孔；当挡板向右摆动到右极限位置时，左通孔对准副操作孔；

副操作轴还固定连接有联锁轮，联锁轮与副操作轴同步转动；联锁轮的边缘设有第一缺口、第二缺口；框架上还安装有联锁轴，联锁轴位于副操作轴上方，联锁轴的后端固定连接有第一摆板，第一摆板固定连接有第一卡销和第二卡销，第一卡销位于联锁轴的左下侧，第二卡销位于联锁轴的右下侧；联锁轴的前端固定连接有第一棘爪和第二棘爪，第一棘爪和第二棘爪位于第一齿轮的上方，第一棘爪位于联锁轴的左下侧，第二棘爪位于联锁轴的右下侧；第二棘爪还固定连接有传动销；

挡板的摆轴连接有弹性拨叉，弹性拨叉带有叉口，第二棘爪的传动销位于弹性拨叉的叉口中，弹性拨叉通过传动销拨动第二棘爪绕联锁轴中心轴线摆动，第一卡销、第二卡销、第一棘爪和第二棘爪绕联锁轴的中心轴线同步摆动； 当第一卡销脱离联锁轮的第一缺口时，第一棘爪脱离第一齿轮的齿槽；当第二卡销脱离联锁轮的第二缺口时，第二棘爪脱离第二齿轮的齿槽；

当动触头位于双分位置且挡板向左摆动到左极限位置时，弹性拨叉通过传动销拨动第一卡销嵌入联锁轮边缘的第一缺口，第一棘爪嵌入第一齿轮的齿槽而限制第一齿轮顺时针转动；

当动触头位于双分位置且挡板向右摆动到右极限位置时，弹性拨叉通过传动销拨动第二卡销嵌入联锁轮边缘的第二缺口，第二棘爪嵌入第一齿轮的齿槽而限制第一齿轮逆时针转动；

当动触头位于双分位置且挡板位于其摆动轨迹的正中间点位置，第一卡销对准联锁轮边缘的第一缺口，但第一卡销并没有进入联锁轮边缘的第一缺口，同时第二卡销对准联锁轮边缘的第二缺口，但第二卡销也没有进入联锁轮边缘的第二缺口。

2.根据权利要求1所述的直动式三工位开关操作机构，其特征在于：主操作轴还固定连接有联锁盘，联锁盘随同主操作轴转动；联锁盘的盘面上设有弧形凸肋和扇形凸块，弧形凸肋位于扇形凸块的外侧；弧形凸肋设有供第一凸销越过的第一豁口以及供第二凸销越过的第二豁口；挡板的摆轴还固定连接有第二摆板，第二摆板固定连接有第一凸销和第二凸销；

当动触头处于双分位置时，第一凸销、第二凸销绕摆轴中心轴线摆动的摆动轨迹不会与弧形凸肋形成交叉，也不会与扇形凸块形成交叉；

当动触头处于接地位置时，联锁盘的第一豁口对准第二摆板的第一凸销；当动触头处于合闸位置时，联锁盘的第二豁口对准第二摆板的第二凸销；

当动触头处于接地位置且挡板位于其摆动轨迹的正中间点位置时，第一凸销接触到扇形凸块，扇形凸块限制第一凸销逆时针摆动；当动触头处于合闸位置且挡板位于其摆动轨迹的正中间点位置时，第二凸销接触到扇形凸块，扇形凸块限制第二凸销顺时针摆动；

当挡板向左摆动到左极限位置且动触头位于双分位置和接地位置之间时， 第一凸销位于弧形凸肋的外侧，弧形凸肋限制第一凸销绕挡板摆轴中心轴线逆时针摆动；

当挡板向右摆动到右极限位置且动触头处于双分位置和合闸位置之间时，第二凸销位于弧形凸肋的外侧，弧形凸肋限制第二凸销绕挡板摆轴中心轴线顺时针摆动。

3.根据权利要求1或2所述的直动式三工位开关操作机构，其特征在于：第一缺口和第二缺口的结构对称相同；联锁轮的每个缺口具有缺口底部和两面缺口侧壁，两面缺口侧壁分别称为径向壁和倾斜壁，径向壁的延伸方向为联锁轮的径向，倾斜壁的延伸方向与联锁轮的径向形成斜交；倾斜壁分为两段，第一段倾斜壁靠近联锁轮边缘，第二段倾斜壁靠近缺口底部；联锁轮的每个缺口对应设有一摆动件，摆动件的摆轴安装在联锁轮的边缘区域，摆动件包括固定连为一体的弧形拼接部和摆动主体；弧形拼接部的纵向位置与联锁轮的纵向位置重叠，摆动主体的纵向位置与联锁轮的纵向位置错开；弧形拼接部具有一面呈弧形的外侧面以及两面内侧面；还设有对摆动件施加扭力的第三扭簧，第三扭簧的扭矩方向是将摆动件的弧形拼接部向靠近联锁轮缺口的倾斜壁的方向推动；当摆动件在第三扭簧的扭力作用下处于常态位置时，弧形拼接部的外侧面与联锁轮的外周边缘拼接形成连续顺滑的圆弧形状，弧形拼接部的第一面内侧面压在第一段倾斜壁上面，弧形拼接部的第二面内侧面与第二段倾斜壁之间形成有锐角夹角。

4.根据权利要求1或2所述的直动式三工位开关操作机构，其特征在于：在长孔的左侧设有“接地开关”的标识，在长孔的右侧设有“隔离开关”的标识。

5.根据权利要求1或2所述的直动式三工位开关操作机构，其特征在于：在主操作孔的旁边带有顺逆时针方向的双向箭头标识，且在顺时针方向的箭头末端设有“接地合闸”的标识，在逆时针方向的箭头末端设有“分闸”的标识。

6.根据权利要求1或2所述的直动式三工位开关操作机构，其特征在于：在副操作孔的旁边带有顺逆时针方向的双向箭头标识，且在顺时针方向的箭头末端设有“隔离合闸”的标识，在逆时针方向的箭头末端设有“分闸”的标识。