CN1921043B - 开关装置 - Google Patents

Abstract

一种开关装置具有机架、操作手柄和传动机构，该机架在其操作面具有圆形槽，操作手柄设置在该槽内，所述操作手柄可以从对应自动模式的较低位置改变到对应手动模式的较高位置，且该手柄在两个位置中均可在所述槽中转动，所述传动机构包括主齿轮、与马达连接的离合齿轮，及与主齿轮连接的开关齿轮。主齿轮、离合齿轮和手柄构成离合装置，从而在自动模式下主齿轮与离合齿轮啮合而在手动模式下主齿轮与离合齿轮脱离。因为在手动模式下马达与主齿轮脱离，转动操作手柄不会与马达相互影响，这样避免了可能的冲突和导致的损害。

Description

开关装置

技术领域

本发明涉及一种具有两种操作模式的开关装置，尤其是一种用在ATSE(自动转换开关电器)中的开关装置。

背景技术

开关装置被广泛应用于许多领域中，例如紧急情况下的供电。在突然出现电力故障的情况下，典型地启动开关装置将电力线从正常电源转换到后备电源上，例如独立发电机。大多数开关装置可在两种模式下工作，即自动和手动，以完成转换动作。

参考图9到图11，示出一种在ATSE中使用的常规的开关装置。图9是该常规开关装置在手动模式下的顶视图，图10、11分别示出该常规开关装置在自动模式下和手动模式下的示意性剖视图。该常规开关装置1具有机架10、手柄11、由马达(未示出)驱动的离合齿轮12，及开关齿轮13。机架10在其操作面上具有圆形槽14，及支撑轴15，所述手柄可绕该支撑轴转动。

如图10所示，在自动模式下，手柄11在较低位置。根据收到的自动操作信号，马达驱动离合齿轮12转动。然后离合齿轮12驱动开关齿轮13以完成将开关组件如负荷开关转换到另一位置的转换动作，同时手柄也被驱动而旋转。通常手柄11上具有标记，其于在机架10的操作面上的标记结合，可指示出转动的量。例如在机架10的操作面上有三个标记，显示出“关”位置、“常用电源”位置及“备用电源”位置。

如图11所示，在手动模式下，抬起手柄11。操作者可以转动手柄11，然后操作者施加的力通过离合齿轮12被传送到开关齿轮13。如同在自动模式下一样，借助于在手柄11和操作面上的标记显示出旋转的角度，这样能够正确完成转换过程，例如将电力线转换到正常电源或后备电源。

然而，在现有技术中，即使在手动模式下，手柄11也与离合齿轮12连接。由于马达与离合齿轮12连接，需要额外的力来转动马达。即使在马达的供电被切断时，所需要的力仍相当大。为使在自动模式下操作更容易，该开关装置使用辅助手柄，其可套在操作手柄11上并提供更大的扭矩。但是辅助手柄是一个单独的组件因而易于丢失。除了这一缺点，现有技术还有一个更严重的缺陷。在手动模式下，由于可能的误操作，马达可能仍被供电并甚至收到错误的操作指令，而手动操作可能会引起马达的损坏及其他安全问题。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种可在自动模式和手动模式下操作的开关装置，其在手动模式下的操作更安全。

根据本发明的开关装置包括，机架，在其操作面上具有圆形槽；设置在该圆形槽中的操作手柄，可操作所述手柄从对应自动模式的较低位置改变到对应手动模式的较高位置，且该手柄在这两个位置上均可在所述圆形槽中转动；及设置在机架中的传动机构，所述传动机构包括主齿轮、与马达连接的离合齿轮，及与主齿轮连接的开关齿轮。该主齿轮、离合齿轮和手柄构成离合装置，从而在自动模式下主齿轮与离合齿轮啮合而在手动模式下主齿轮与离合齿轮脱离。

与现有技术相比，根据本发明的开关装置在手动操作时更安全。因为在手动模式下，马达与主齿轮脱离，操作手柄的转动不会与马达相互影响。这样手动操作不会影响/被影响马达的运动。即使在发生误操作例如向马达发出驱动命令的情况下，该手动操作也可避免可能的冲突和导致的损害。

附图说明

图1示出根据本发明的开关装置在自动模式下的顶视图；

图2与图1相似，除了该根据本发明的开关装置是在手动模式下；

图3示出沿图1中A-A线在啮合位置的剖视图；

图4示出沿图2中A-A线在离合器脱开位置的剖视图；

图5示出具有延伸组件和锁住组件的手柄当延伸手柄处于手柄内时的剖视图；

图6示出图5中当延伸手柄完全抽出时手柄的另一剖视图；

图7示出根据本发明的开关装置的离合装置的另一结构的剖视图；

图8示出根据本发明的开关装置的离合装置的又一结构的剖视图；

图9示出常规开关装置在手动模式下的顶视图；

图10示出常规开关装置在自动模式下的示意性剖视图；及

图11与图10相似，除了常规开关装置是在手动模式下。

具体实施方式

参考图1到图4，示出根据本发明一实施例的开关装置。图1和图2分别示出该开关装置在自动模式和手动模式下的顶视图。图3和图4分别示出在图1和图2中沿A-A线的剖视图。开关装置200包括，机架21，在其操作面上具有圆形槽211；设置在该槽中的操作手柄230；及传动机构，其包括与手柄230连接的主齿轮240、与马达(未示出)连接的离合齿轮250，及与主齿轮240连接的开关齿轮260。手柄230可在圆形槽260中绕其圆心转动，手柄230的一部分形成凸轮231。支撑轴212固定在机架210上并穿过手柄230从而手柄230可绕支撑轴212转动。

参考图1及图3，在自动模式下，手柄230在较低位置，整个手柄不会从圆形槽211中突出。凸轮231克服弹簧力压迫主齿轮240到较低的位置，在那里主齿轮240与离合齿轮250啮合并可被其驱动。在本实施例中，主齿轮240在其下部内表面具有若干齿，其与离合齿轮250的外表面的齿相配合而形成内齿轮传动。

当在马达上施加电压，马达转动并驱动离合齿轮250转动。由于主齿轮240与离合齿轮250啮合，主齿轮240也被驱动而转动。这使得开关齿轮260转动，并完成将开关组件如负荷开关转换到另一位置的转换动作。同时，手柄230转动并借助于其上的标记指示旋转的角度。

参考图2和图4，在手动模式下，手柄230在较高位置，手柄从圆形槽211中向上突出并与操作面形成直角。在本实施例中，为实现这一改变，操作者首先按在手柄230上的卵形凹陷处232以产生轻微的旋转，然后借助于在手柄230一侧上的凹陷部233将手柄230抬到垂直的位置。在手柄230转动时，凸轮231也转动，在凸轮231和主齿轮240之间的接触点在向上方向上后退。这样主齿轮240被弹簧(未示出)推向/拉向较高的位置，从而主齿轮240与离合齿轮250脱离。

当手柄230被抬起后，可用手使其绕圆形槽211的圆心转动。由于主齿轮240与手柄230连接，主齿轮240被驱动而也转动。这使得开关齿轮260转动并完成转换动作。在手柄230和操作面上的标记可指示出旋转角度，这样可完成想要的旋转。

在本实施例中，手柄230、主齿轮240和离合齿轮250连同弹簧形成离合装置。该离合装置借助于凸轮31和弹簧实现在主齿轮240和离合齿轮250之间的接合与脱离。在手动模式下，由于离合齿轮250不再通过主齿轮240连接到手柄230，手动操作变得更容易并不会影响/被影响马达。因此，该开关装置在手动模式下具有更好的安全性。

参考图5和图6，是操作手柄在手动操作时的两种状态的放大的剖视图。操作手柄230包括延伸组件234，其可被插入到槽(未标示)中及在手动模式下从该槽中拉出。当从该槽中拉出延伸组件时，可提供更大的扭矩而使手动操作更容易。当开关装置与一些特定的开关组件如负荷开关一起使用时，因为要转换到另一位置负荷开关需要比断路器更大的力，所以如果给出同样的力臂，其手动操作需要更大的力。因此延伸组件234尤其在整个装置与负荷开关一起使用时有用。可选的，延伸组件可以是折叠结构，其可在手动模式下展开。

再参考图5和图6，手柄230还包括锁住组件235，其可插入到同一槽中及在手动模式下从槽中拉出。该锁住组件235具有与形成在延伸组件234上的限制突起2341相对应的限制槽2351。如图5所示，当将锁住组件从槽中拉出一适当长度时，形成在锁住组件235上的锁住孔2352到达与手柄230的锁孔236的相同位置。可使用锁(未示出)将锁住组件235锁在手柄230上，由于限制槽2351和限制突起2341的存在，延伸组件234无法被拉出。这样实现当锁住组件插入时不可能拔出延伸组件之功能。与之相反，在需要大扭矩的情况下，锁住组件235可在槽中移动，而可如图6所示将延伸组件234拉出。

如同现有技术的开关装置10一样，开关装置200也可用于ATSE中。在操作面上可设置三个标记“关”、“正常”和“后备”以指示三种开关状态，即关闭、连接到正常电源和连接到后备电源。在某些情况中可能要求将开关装置锁住在某一状态，例如关闭状态。在本实施例中，锁住组件235和形成在机架210上的槽213(参考图1和图2)配合以提供这样的功能。如图2所示，当手柄230被转动到关闭位置，锁住组件235可被拉出并部分嵌入到槽213中。然后由于锁住孔2352和锁孔236的存在，可将锁住组件235锁在手柄230上以禁止手柄230旋转。可选的，锁住组件235可使用另一个锁住孔而不是锁住孔2352，以及也可在机架210上设置用于其他位置如“正常”和“后备”位置的槽。

为了使开关装置200在手动操作下更安全，提供一个用于切断马达的电力的切断开关(未示出)。该切断开关可连接到凸轮231或主齿轮240上，其在手柄230绕支撑轴212转动而被抬起时被关闭。因此，即使当有误操作向马达发出自动操作命令，马达也不会收到该信号。

在上述实施例中，手柄230通过旋转运动从较低位置改变到较高位置，而主齿轮240被凸轮231和弹簧作用而相应地移动。这样手柄230、主齿轮240和离合齿轮250构成离合装置。当然，存在其他方式来形成与所述离合装置功能上等价的离合装置，下面给出离合装置的另一种可能的结构。

参考图7，操作手柄330可在机架310的圆形槽311中象活塞一样上下运动。用于驱动开关齿轮360的主齿轮340固定到手柄330上而形成一体的结构，从而主齿轮340的运动与手柄330的运动一致。离合齿轮360设置在主齿轮340的下面，这样手柄330、主齿轮340和离合齿轮350构成离合装置。一个可拆卸或不可拆卸的操作组件332设置在手柄330的圆柱形槽331中。该操作组件332用于将手柄330及主齿轮340拉至较高的位置，即手动操作位置。与延伸组件234相似，操作组件332可以从槽中拉出以提供更大的力矩。可选的，操作手柄330可形成为实心的而在内部没有槽，但仍具有类似操作组件的突出部。因为希望手柄330在较低位置即自动操作位置时是在操作面水平面之下，圆形槽311可能比在图1到图6中所示的圆形槽更深。

参考图8，示出由主齿轮和离合齿轮组成的离合装置的另一种结构。主齿轮440可在机架410中垂直运动并向下推动离合齿轮450。归因于设置在其间的滚动轴承470，主齿轮440和离合齿轮450均可绕轴O转动而相互之间互不影响。在自动模式下，离合齿轮450与两个开关齿轮460接合并可驱动它们。可使用操作手柄430将主齿轮440和离合齿轮450压至较低位置，从而主齿轮440代替离合齿轮450来驱动开关齿轮460。操作手柄430的下部可插入到在主齿轮440中的槽中并与该槽配合，这样通过转动操作手柄430，可以使主齿轮440绕轴O转动。在自动模式下，因为主齿轮440不被离合齿轮450驱动，可能需要一个连接到开关齿轮460的指示组件以显示出当前的状态，象前述的开关装置的标记。

可以修改在图8所示的开关装置。例如主齿轮可具有沿轴O的通孔，操作手柄可直接压迫离合齿轮并将其推至较低位置。这样的结构不涉及主齿轮在垂直方向上的运动。因此需要安排主齿轮在自动模式和手动模式下均与开关齿轮结合。

这里引入另一种变更，其可能在概念上更简单但在结构上更复杂。这一次主齿轮和离合齿轮均不能沿轴O移动。实现在开关齿轮和离合齿轮之间从啮合到脱离的转换的是开关齿轮的移动。由于开关齿轮的数量通常大于一，这种结构可能更复杂。

在实际应用中，可能需要惰轮设置在开关齿轮和离合齿轮之间作为中间传动齿轮。

给出上述描述及附图，本发明的概念已变得清楚。即在自动模式下自动操作单元即离合齿轮，与开关机构即开关齿轮啮合；在手动模式下，它们之间发生脱离。在将开关装置从自动模式转换到手动模式期间，至少自动操作单元和开关机构其中之一移动而产生所述脱离。然后使用手动操作单元即操作手柄和主齿轮的组合，来驱动开关机构。可以理解，当采用如在图1至图4中的结构时，主齿轮是自动操作单元和手动操作单元的公共部件。在该实施例中，主齿轮和手柄构成手动操作单元，同时主齿轮结合离合齿轮而形成自动操作单元。

联系优选实施例已经示出并描述了本发明的原理，应理解的是该实施例为示范性的而非限制性的。

Claims (14)

1.一种可在自动模式和手动模式下操作的开关装置，包括：

机架，在其操作面上具有圆形槽，

设置在该槽中的操作手柄，所述手柄可操作为从对应自动模式的第一位置改变到对应手动模式的第二位置，

设置在机架中的传动机构，所述传动机构包括连接到手柄的主齿轮、连接到一马达的离合齿轮，及连接到主齿轮的开关齿轮，所述开关齿轮具有至少两个开关位置，

其中，主齿轮、离合齿轮、开关齿轮和手柄构建为使得：

在自动模式下主齿轮与离合齿轮接合，并且被离合齿轮驱动而旋转，促使开关齿轮完成切换动作，所述手柄转动并表示转动角度，以及

在手动模式下主齿轮与离合齿轮脱离，并且被手柄驱动而转动，促使开关齿轮转动并完成切换动作。

2.如权利要求1所述的开关装置，还包括固定至所述机架的支撑轴，所述手柄绕该支撑轴旋转，其中手柄包括压在主齿轮上的凸轮，当手柄绕支撑轴转动时，通过凸轮迫使主齿轮垂直移动。

3.如权利要求1所述的开关装置，还包括用于将主齿轮向手柄方向偏置的偏置装置。

4.如权利要求1所述的开关装置，其中操作手柄还包括用于在手动模式下增大扭矩的延伸组件。

5.如权利要求4所述的开关装置，其中该延伸组件包含在手柄的一个槽中，并在手动模式下可拉出。

6.如权利要求5所述的开关装置，还包括锁住组件，其可被锁住而当手柄对应特定位置时禁止在自动模式下操作手柄在圆形槽中转动。

7.如权利要求1所述的开关装置，其中手柄可在圆形槽中垂直移动。

8.如权利要求5所述的开关装置，其中手柄和主齿轮形成一体的结构。

9.如权利要求1所述的开关装置，其中操作手柄还包括用于在手动模式下增大扭矩的延伸组件。

10.如权利要求9所述的开关装置，其中该延伸组件包含在手柄的一个槽中，并在手动模式下可拉出。

11.如权利要求9所述的开关装置，其中该延伸组件是折叠的，并在手动模式下可拉出。

12.如权利要求1所述的开关装置，还包括锁住组件，其可被锁住而当手柄对应特定位置时禁止在自动模式下操作手柄在圆形槽中转动。

13.如权利要求12所述的开关装置，其中操作手柄还包括用于在手动模式下增大扭矩的延伸组件，该锁住组件可被锁住而防止使用延伸组件。

14.如前述任一权利要求所述的开关装置，还包括切断开关，其在手动模式下切断向马达的电力供应。

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