CN201845668U - 一种采用双蜗轮蜗杆模式的三工位机构 - Google Patents

Abstract

一种采用双蜗轮蜗杆模式的三工位机构，包括箱罩以及位于箱罩内的前板、中间板和后板，两侧部位上的电机的底部输出轴上带有的电机齿轮分别与两侧部位的小轴上的齿轮相匹配；两根小轴的旋转运动通过离合器装置分别传动至两根蜗杆，并且带动与蜗杆分别相配合的左侧、右侧的蜗轮旋转，驱动板位于两侧的蜗轮和拐臂之间，左侧、右侧的拐臂上安装有销分别在所述驱动板的斜槽内运动；所述驱动板后方的驱动轴上固定有一大齿轮，所述大齿轮与一小齿轮相啮合，所述小齿轮通过输出轴固定在所述中间板和后板之间。这样的三工位机构，不但能够实现隔离开关和接地开关的互锁功能，而且能够实现大角度的输出和具有更好的系统稳定性。

Description

一种采用双蜗轮蜗杆模式的三工位机构 

技术领域

本实用新型涉及一种110kV以上电压等级的SF₆气体绝缘金属封闭开关设备，特别是涉及一种SF₆气体绝缘金属封闭开关设备上的三工位机构。 

背景技术

现有SF₆气体绝缘金属封闭开关设备上的三工位机构大都采用ABB、东芝、西门子、Alstom等公司的技术，传动结构多数使用蜗轮蜗杆传动、齿轮传动或丝杆螺母，但这些公司的技术存在着这样或那样的问题。主要缺点如下：1、隔离开关与接地开关分闸位置不重合，机械限位不可靠。如图1所示三工位机构，它使用的是齿轮传动。其结构在隔离开关与接地开关的分闸位置使用的是用限位块顶限位开关切断电机电源与凹凸轮机械限位的方法，这种方法能保证开关的位置不过头，但当出现负载较重或其它情况时，有可能出现不到位就停下的情况，当限位开关提前切换时，会出现图1所示滚轮不能压到限位块上的情况。当负载较轻或限位开关延迟切换时，又会出现滚轮硬挤在限位块上，容易造成滚轮或其它环节损坏。2、限位开关出现损坏或电机惯性过冲，机构及开关极易出现危险。如图1所示三工位机构，机构接地、隔离分闸位置的磁吹开关容易出现损坏，在操作中机构会从接地合闸直接走到隔离合闸或从隔离合闸走到接地合闸，而这种同类型三工位机构在接地、隔离分闸位置无法采用机械限位办法，将直接影响到开关的使用；机构在合闸操作时电机在应停位置不会停下来，将使机构、开关触头顶伤，图1中具有的限位销能在机构接地、隔离合闸时加以约束，但也无法保证机构不会往前冲，或即使限位住了也会将电机烧结和拉坏机构零件。3、机构不自锁或者需要手动力很大。如图1所示三工位机构，图1a为接地开关合闸位置，图1b为接地和隔离开关分闸位置，图1c为隔离开关合闸位置，它通过齿轮传递力矩，齿轮是不自锁的，机构在反作用力的推动下会往回走，如果要让机构到位后处于静态，方法是减低电机转速，但这样则会加大手动操作力，使手摇非常费劲。4、机构运转不可靠。如图2所示典型的曲柄槽轮传动结构三工位机构，由于机构在接地、隔离分闸位置处于自由状态，在受外力作用下就会使机构输出偏移，从而机构在合闸时传力曲柄的滚轮进入不了槽轮的槽内。 

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种能实现隔离 开关和接地开关的互锁功能、并且可以实现大角度调节和机械脱扣保护的开关三工位机构。 

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种采用双蜗轮蜗杆模式的三工位机构，包括箱罩以及位于箱罩内将箱罩分隔成三个空间的前板、中间板和后板，所述后板靠在所述箱罩内侧，其特征在于： 

两个电机分别固定在中间板和后板之间的两侧部位上，所述两侧部位上的电机的底部输出轴上带有的电机齿轮分别与两侧部位的小轴上的齿轮相匹配； 

两侧部位上的两根小轴和两根蜗杆分别固定在中间板与前板之间，两根小轴的旋转运动通过离合器装置分别传动至两根蜗杆，并且带动与蜗杆分别相配合的左侧、右侧的蜗轮旋转，左侧的蜗轮与左侧的拐臂、右侧的蜗轮与右侧的拐臂分别同轴安装在中间板与前板之间； 

驱动板通过驱动轴安装在该三工位机构的中轴线位置处，并且位于两侧的蜗轮和拐臂之间，所述驱动板的两侧分别具有斜槽，左侧、右侧的拐臂上分别安装有销在所述驱动板的长槽内运动； 

所述驱动板后方的驱动轴上、所述中间板和后板之间固定有一大齿轮，所述大齿轮与一小齿轮相啮合，所述小齿轮通过输出轴固定在所述中间板和后板之间。这样的三工位机构，不但能够实现隔离开关和接地开关的互锁功能，而且能够实现大角度的输出和具有更好的系统稳定性。 

优选地，所述两侧部位上的小轴分别通过两侧的离合器座、定位座安装在中间板与前板之间，所述两侧部位上的蜗杆分别通过两侧的轴承座、中间座安装在中间板与前板之间，所述轴承座、中间座、离合器座和定位座依次从上往下平行间隔分布。 

为了能够在分闸和合闸状态时更好地离合，所述离合器装置包括离合器套、位置识别板、螺杆、复位弹簧和小拐臂，所述螺杆固定在所述中间座和离合器座之间，所述复位弹簧也套于所述螺杆的外侧，所述位置识别板为一折弯型部件，其竖直部分位于所述蜗杆的外侧并且该竖直部分外侧固定有两个上下间隔设置的调整螺钉，其横向部分插入在中间座与离合器座之间，位置识别板的横向部分与离合器套相固定并且供螺杆穿过，所述离合器套的上部和下部分别具有长槽，蜗杆底部和小轴顶部具有的销分别插入到所述离合器套上部和下部的长槽中，所述复位弹簧分为两段，一段分别抵于所述中间座和位置识别板横向部分的上表面之间，另一段分别抵于所述位置识别板横向部分的下表面与所述离合器座之间，小拐臂通过螺钉安装在中间板上，并且小拐臂的一端与所述位置识别板的调整螺钉相配合，小拐臂的另一端与所述蜗轮上间隔设置的两个销相配合。 

为了使离合器套能够顺利地脱开正在旋转的小轴或者蜗杆，所述离合器套的一个端面为右旋凸轮，另一个端面为左旋凸轮。 

优选地，所述位置识别板的横向部分上具有大缺口和大缺口两侧的两个小孔，所述 大缺口内嵌入所述离合器套外表面具有的槽并与所述离合器套相固定，所述小孔内装有尼龙套并且所述尼龙套内供螺杆穿过。 

为了使驱动板和蜗杆的配合更加稳定，具有良好的导向作用，所述驱动板的两侧面为等弧面。 

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本机构设计了一种不受制于限位开关的蜗轮蜗杆传动及离合结构，使隔离开关与接地开关的合闸与分闸位置不会因为负载变化而变化，也不会因为限位开关的提前或延迟切换而变化，保证了开关的可靠性与安全；改进了传统的曲柄槽轮结构，使机构在分合闸时曲柄的滚轮能安全可靠的进出槽轮的槽内，又能保证接地分闸和隔离分闸的一致性，并且采用齿轮传动比的改动，满足输出角度的不同要求。 

附图说明

图1为现有技术中的三工位机构结构示意图，其中图1a为接地开关合闸位置示意图，图1b为接地和隔离开关分闸位置示意图，图1c为隔离开关合闸位置示意图。 

图2为现有技术中另一种三工位机构的结构示意图。 

图3为本实用新型的三工位机构的俯视剖视图。 

图4为本实用新型的三工位机构沿图3中A-A线的剖视图。 

图5为本实用新型的三工位机构沿图3中B-B线的剖视图。 

图6为本实用新型的三工位机构沿图3中C-C线的剖视图。 

图7为本实用新型的三工位机构的接地和隔离开关的分、合闸时机构的机构状态示意图，其中图7a为接地开关合闸时机构的状态图，图7b为接地开关、隔离开关处于分闸时机构的状态图，图7c为隔离开关处于合闸时机构的状态图。 

图8为连锁板在隔离、接地开关分闸和合闸状态下的示意图，其中图8a为接地开关和隔离开关均处于分闸的状态，图8b为接地开关处于合闸状态，图8c为隔离开关处于合闸的状态。 

1---后板  2---中间板  3---前板  4---输出轴  5---大齿轮  6---小齿轮  7---驱动轴8---驱动板  9---右蜗轮轴  10---左蜗轮轴  11---蜗轮  12---拐臂  13---轴承座  14---蜗杆  15---位置识别板  16---小拐臂  17---中间座  18---复位弹簧  19---传动销20---尼龙套  21---离合器套  22---离合器座  23---齿轮  24---定位座  25---小轴26---连锁板  27---定位销  28---底座  29---指示轴  30---指示器  31---小齿轮  32---继电器  33---电机  34---电机齿轮  35---电机固定板  36---锥齿轮  37---螺杆轴38---锥齿轮拐臂  39---磁吹开关  40---偏心轮  41---调节头  42---拉杆  43---底座44---锥齿轮  45---锥齿轮  46---杆  47---磁吹开关  48---盖板  49---小齿轮  50---辅助开关  51---箱罩  52---销  53---辅助开关安装板  54---销  55---斜槽 

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。 

该三工位机构包括箱罩51，机构的内部结构是三夹板包裹形式，零部件都安装在前板3、中间板2后板1之间。两个电机33分别利用电机固定板35固定在后板1的两侧边部位上，并且两个电机33输出轴上带有电机齿轮34，电机齿轮34与小轴25上带着的齿轮23配对使用，从而电机齿轮34带动小轴25作旋转运动。小轴25通过离合器座22、定位座24安装在中间板2与前板3之间，并且与电机33配套两边各有一组。蜗杆14通过轴承座13、中间座17安装在中间板2与前板3之间，小轴25的顶部和蜗杆14的底部都插入到离合器套21内，并且小轴25与蜗杆14各有一个传动销19，离合器套21的上下部分均分别具有两个沿离合器套21长度方向延伸的长槽，小轴25顶部和蜗杆14底部的传动销19分别插入到离合器套21下部和上部的长槽中，使得在离合器套21没有松开的情况下，小轴25的旋转运动通过离合器套21带动蜗杆14作同方向的旋转运动。蜗轮11相对于蜗杆14更靠近中轴线并且与蜗杆14相配合，左边的蜗轮11与右侧的拐臂12通过左蜗轮轴10安装在中间板2和前板3之间，右边的蜗轮11与右侧的拐臂12通过右蜗轮轴9安装在中间板2和前板3之间。蜗杆14的旋转运动通过蜗轮11使拐臂12作垂直于蜗杆14运动的相反运动。驱动板8布置在中轴线上，它通过驱动轴7安装在中间板2与前板3之间，并且驱动板8的两侧分别具有一个斜槽55，左侧和右侧的拐臂12上安装的销52分别在驱动板8的斜槽55内运动，将蜗轮11的运动转换为驱动轴7的相反运动。 

所述三工位机构在中间板2与前板3之间的两边各有一套离合器装置，它由离合器套21、位置识别板15、螺杆、尼龙套20、复位弹簧18、小拐臂16组成。所述螺杆固定在中间座17和离合器座22之间，所述螺杆外侧套有复位弹簧18。所述离合器套21通过两端的长槽分别插入有传动销19与蜗杆14和小轴25相连，所述位置识别板15为一折弯的部件，竖直的一部分位于所述蜗杆14的外侧，并且该竖直部分的外侧具有上下两个间隔固定的调整螺钉，所述位置识别板15横向的部分位于所述中间座17与所述离合器座22之间。位置识别板15的横向部分具有一个大缺口和两侧分别各一个小孔，位置识别板15的大缺口嵌入离合器套21外表面的槽内使位置识别板15与所述离合器套21相固定，尼龙套20放进位置识别板15的小孔里并且尼龙套20内共螺杆穿过，复位弹簧18为两段，一段分别抵于中间座17和位置识别板15的横向部分上表面之间，另一段抵于位置识别板15的横向部分下表面和离合器座22之间。小拐臂16通过螺钉销安装在中间板2上，小拐臂16的一端位于所述位置识别板15的两个调整螺钉之间与该调整螺钉相匹配，小拐臂16的另一端介于蜗轮11的两个间隔设置的销54之间，并且与该销54相配合。拐臂12的旋转运动通过销52和小拐臂16转变成位置识别板15的上下直线运动。离合器套21的一个端面为右旋凸轮，另一个端面为左旋凸轮，优选地，所述左侧接地开关用的离合器套21的上端面为右旋凸轮，下端面为左旋凸轮，右 侧隔离开关用的离合器套21上端面为左旋凸轮，下端面为右旋凸轮。当位置识别板15带着离合器套21向下或者向上移开时，蜗杆14的传动销19或小轴25上的传动销19就会脱开离合器套21的长槽，达到离合的效果；当外力去除后，位置识别板15和离合器套21在复位弹簧18的复位力作用下恢复原位。驱动板8后方的驱动轴7上，在所述中间板2与后板1之间，还安装有大齿轮5，大齿轮5与一小齿轮6啮合，小齿轮6通过输出轴4固定在中间板2和后板1之间，驱动轴7作的运动通过大齿轮5和与大齿轮5啮合的小齿轮6传递给输出轴4作输出运动。如图3-6所示，左侧的离合器装置和电机等为接地开关提供分合闸的动力和操作机构，右侧的离合器装置和电机等位隔离开关提供分合闸的动力和操作机构。并且所述驱动板8的两侧具有两个等弧面，在蜗轮11的转动带动驱动板8转动时起到很好的导向作用。 

在前板3与箱罩51之间，还设有锥齿轮拐臂38，磁吹开关39，偏心轮40，调节头41，拉杆42，底座43，锥齿轮44，锥齿轮45，杆46，磁吹开关47，盖板48，小齿轮49，辅助开关50。这些部件的设置和连接为本领域常规的技术手段，本领域惯用的技术手段，因此在此不做赘述。 

动作原理：参见图7，其中图7a为接地开关处于合闸时机构的状态图，图7b为接地开关、隔离开关处于分闸位置时机构的状态图，图7c为隔离开关处于合闸时机构的状态图，在实际应用当中，可根据使用位置，将机构镜像。也就是说，两边都能操作接地开关和隔离开关。图7b中，左右两边的销52都处在驱动板8的斜槽55的顶点上端，因此驱动板8不能转动，这种状态是接地开关与隔离开关同时处于分闸状态的情况。 

1、接地开关的合闸运动：左边的电机33通电，使电机齿轮34作逆时针方向运动时，左侧的拐臂12以左蜗轮轴10为轴心作顺时针运动，当运动至驱动板8的斜槽55下槽边时，销52会滑入驱动板8的斜槽55中，销52对驱动板8有力的作用，随着拐臂12的向下运动，驱动驱动板8与连接在其上的驱动轴7、大齿轮5作逆时针的旋转运动，大齿轮5带动与之啮合的小齿轮6和输出轴4作顺时针的运动，输出轴的运动带动接地开关作合闸运动。当运动到如图7a所示状态时，此时装在蜗轮11上的销54带动小拐臂16顶在位置识别板15的下方的调整螺钉上，小拐臂16作逆时针运动，推动位置识别板15向下运动，位置识别板15向下运动带动离合器套21向下运动，使离合器套21脱开蜗杆14上的传动销19，小轴25的旋转运动不能传递到蜗杆14上了，蜗杆14不再转动，驱动板19运动被销52限制，与此时限位开关切换给电机断电，合闸完成。 

2、接地开关的分闸运动：左边的电机33通电，使电机齿轮34作顺时针方向运动时，左侧的拐臂12以左蜗轮轴10为轴心作逆时针运动，销52对驱动板8有力的作用，使驱动板8作顺时针方向的旋转运动，随着拐臂12的向上运动，驱动驱动板8与联接在其上的驱动轴7、大齿轮5作顺时针的旋转运动，大齿轮5带动与之啮合的小齿轮6和输出轴4作逆时针的运动，输出轴4的运动带动接地开关作分闸运动，当运动到如图 7b所示状态时，左侧拐臂12上的销52带动蜗轮11上的销54使小拐臂16顶在位置识别板的位置识别15的上调整螺钉上，小拐臂16顺时针运动，推动位置识别板15向上运动，位置识别板15向上运动带动离合器套21向上运动，使离合器套21脱开小轴25上的传动销19，小轴25的旋转运动不能再传递到蜗杆14上，蜗杆14不再转动，驱动板8被销52限制，与此时限位开关切换给电机断电，分闸完成。 

3、隔离开关的分合闸运动：隔离开关的分合闸运动与接地开关的分合闸运动方式一样，只是隔离开关所用的是位于右侧的电机33、电机齿轮34、以及右侧拐臂12和右涡轮轴9等位于右侧的另一套部件。 

4、手动操作：用一摇把摇动小轴25使其作顺时针或逆时针运动，带动蜗杆14作顺时针或逆时针运动，使拐臂12运动，从而驱动驱动板8作逆时针或顺时针运动，达到输出轴输出一个固定角度后，通过离合拉板的上下移动，推开离合器套21使其不与其中一个传动销19咬合，达到脱开传动，中止传动的效果。 

5、左右侧操作的互锁：如图8所示，图8为该机构的图5底部的连锁板26的正面视图，该连锁板26上具有左右两个孔洞可分别露出左侧的小轴25和右侧的小轴25。如图8a所示，图中此状态是开关处于分闸状态，在这种状态，左侧的小轴25和右侧的小轴25均在孔洞露出，所以既可操作左边的蜗杆，也可操作右边的蜗杆，也就是说既可操作隔离开关合闸也可操作接地开关合闸，这满足了开关对操作的要求。当左边的蜗轮蜗杆操作使接地开关合闸后，右边的小轴25就隐藏于该连锁板26后，右边的蜗杆蜗轮就不能操作了，如图8b所示状态。同样当右边的蜗杆蜗轮操作使隔离开关合闸后，左边的蜗杆蜗轮就不能操作了，如图8c所示状态。这满足了开关设备的“隔离开关合闸时不能操作接地开关，只有隔离开关分闸后才能操作接地开关合闸的要求”。这种结构使隔离开关与接地开关有着天然的联锁功能，既减少了机构数量，缩小了整个开关的体积，又达到了隔离开关与接地开关的联锁，避免了开关可能出现的误操作。 

本机构设计了一种不受制于限位开关的蜗轮蜗杆传动及离合结构，使隔离开关与接地开关的合闸与分闸位置不会因为负载变化而变化，也不会因为限位开关的提前或延迟切换而变化，保证了开关的可靠性与安全；改进了传统的曲柄槽轮结构，使机构在分合闸时曲柄的滚轮能安全可靠的进出槽轮的槽内，又能保证接地分闸和隔离分闸的一致性。并且采用齿轮传动比的改动，满足输出角度的不同要求。 

尽管以上详细地描述了本实用新型的优选实施例，但是应该清楚地理解，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (6)

1.一种采用双蜗轮蜗杆模式的三工位机构，包括箱罩(51)以及位于箱罩(51)内将箱罩(51)分隔成三个空间的前板(3)、中间板(2)和后板(1)，所述后板(1)靠在所述箱罩(51)内侧，其特征在于：

两个电机(33)分别固定在中间板(2)和后板(1)之间的两侧部位上，所述两侧部位上的电机(33)的底部输出轴上带有的电机齿轮(34)分别与两侧部位上的小轴(25)上的齿轮(23)相匹配；

两侧部位上的两根小轴(25)和两根蜗杆(14)分别固定在中间板(2)与前板(3)之间，两根小轴(25)的旋转运动通过离合器装置分别传动至两根蜗杆(14)，并且带动与蜗杆(14)分别相配合的左侧、右侧的蜗轮(11)旋转，左侧的蜗轮(11)与左侧的拐臂(12)、右侧的蜗轮(12)与右侧的拐臂(12)分别同轴安装在中间板(2)与前板(3)之间；

驱动板(8)通过驱动轴(7)安装在该三工位机构的中轴线位置处，并且位于两侧的蜗轮(11)和拐臂(12)之间，所述驱动板(8)的两侧分别具有斜槽(55)，左侧、右侧的拐臂(12)的一端上分别安装有销(52)在所述驱动板(8)的斜槽内运动；

所述驱动板(8)后方的驱动轴(7)上、所述中间板(2)和后板(1)之间固定有一大齿轮(7)，所述大齿轮(7)与一小齿轮(6)相啮合，所述小齿轮(6)通过输出轴(4)固定在所述中间板(2)和后板(1)之间。

2.如权利要求1所述的三工位机构，其特征在于：所述两侧部位上的小轴(25)分别通过两侧的离合器座(22)、定位座(24)安装在中间板(2)与前板(3)之间，所述两侧部位上的蜗杆(14)分别通过两侧的轴承座(13)、中间座(17)安装在中间板(2)与前板(3)之间，所述轴承座(13)、中间座(17)、离合器座(22)和定位座(24)依次从上往下平行间隔分布。

3.如权利要求2所述的三工位机构，其特征在于：所述离合器装置包括离合器套(21)、位置识别板(15)、螺杆、复位弹簧(18)和小拐臂(16)，所述螺杆固定在所述中间座(17)和离合器座(22)之间，所述复位弹簧(18)也套于所述螺杆的外侧，所述位置识别板(15)为一折弯型部件，其竖直部分位于所述蜗杆(14)的外侧并且该竖直部分外侧固定有两个上下间隔设置的调整螺钉，其横向部分插入在中间座(17)与离合器座(22)之间，位置识别板(15)的横向部分与离合器套(21)相固定并且供螺杆穿过，所述离合器套(21)的上部和下部分别具有长槽，蜗杆(14)底部和小轴(25)顶部具有的销(19)分别插入到所述离合器套(21)上部和下部的长槽中，所述复位弹簧(18)分为两段，一段分别抵于所述中间座(17)和位置识别板(15)横向部分的上表面之间，另一段分别抵于所述位置识别板(15)横向部分的下表面与所述离合器座(22)之间，小拐臂(16)通过螺钉安装在中间板(2)上，并且小拐臂(16)的一端与所述位置识别板(12)的调整螺钉相配合，小拐臂(16)的另一端与所述蜗轮(11)上间隔设置的两个销(54)相配合。

4.如权利要求3所述的三工位机构，其特征在于：，所述离合器套(21)的一个端面为右旋凸轮，另一个端面为左旋凸轮。

5.如权利要求4所述的三工位机构，其特征在于：所述位置识别板(15)的横向部分上具有大缺口和大缺口两侧的两个小孔，所述大缺口内嵌入所述离合器套(21)外表面具有的槽并与所述离合器套(21)相固定，所述小孔内装有尼龙套(20)并且所述尼龙套(20)内供螺杆穿过。

6.如权利要求1-5任一项所述的三工位机构，其特征在于：所述驱动板(8)的两侧面为等弧面。

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