CN203218164U - 单电机三工位机构的联锁、指示和辅助开关结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种单电机三工位机构的联锁、指示和辅助开关结构，安装在三工位机构的机架上，与三工位机构的驱动装置中的蜗轮相联动，其特征在于：包括与所述蜗轮同轴安装的齿轮Ⅲ，所述齿轮Ⅲ下方设置有与所述齿轮Ⅲ啮合作水平直线运动的齿条联锁板，所述齿条联锁板的两侧设有随所述齿条联锁板的直线运动而转动的辅助开关和指示器。当蜗轮转动时，齿条联锁板在水平方向移动，相应的辅助开关和指示器根据齿条联锁板同步转动。用齿轮、齿条推动联锁板直线移动，再借助于长槽和传动销的配合来控制辅助开关和指示器角的转动，可靠地实现了接地辅助开关合/分、隔离辅助开关分/合的同步切换动作。

Description

单电机三工位机构的联锁、指示和辅助开关结构

技术领域

本实用新型涉及一种开关操作机构，尤其是一种适用于操作隔离/接地开关组合件的单电机三工位机构的联锁、指示和辅助开关结构。

背景技术

高压配电开关装置一般分为以下三种：第一种是空气绝缘的常规配电开关装置，简称AIS，其母线裸露直接与空气接触，断路器可用瓷柱式或罐式；第二种是混合式配电开关装置，简称H-GIS，母线采用开敞式；第三种是六氟化硫气体绝缘全封闭配电开关装置，简称GIS。

其中上述采用SF6气体作为绝缘介质的新型GIS占地面积小，重量轻，易实现标准化。并随着技术发展，人们又将GIS中的隔离开关和接地开关两个独立元件合并为一个隔离/接地开关三工位组合元件。由于两者组合在一起，装在一个气室内，大大缩小了GIS尺寸，使之更为小型化。两者组合后，操动机构由以前独立操作隔离开关或接地开关的两工位机构，变成一台既能操作隔离开关也能操作接地开关的三工位机构。所谓三工位是指三个工作位置：1、隔离开关主断口接通的合闸位置，2、主断口分开的隔离位置，3、接地侧的接地位置。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，并由一把刀来完成，这样就可以实现机械闭锁，防止主回路带电合地刀，避免了误操作的可能性。

现有在使用的三工位机构大致分为两种，一种是用两个电机两套驱动装置通过曲柄槽轮结构合成一个输出，俗称双电机三工位机构，这种三工位机构由于有两套驱动装置，结构复杂、体积过于庞大、成本较高、维护困难。另一种是一个电机一套驱动装置直接输出的单电机三工位机构，单电机的三工位机构结构简单，从外形、生产成本、产品的维护等方面比双电机三工位机构更适合共箱GIS的要求。

用一台机构操作两台开关，就有联锁的问题出现，GB1985-2000《交流高压隔离开关和接地开关》中的要求隔离开关在合闸位置时，不能操作接地开关，只有在隔离开关处在分闸位置时，才能操作接地开关合闸，同样，只有接地开关处在分闸位置时，才能操作隔离开关合闸。要在一台机构上要满足这个要求，就必须实现手动操作隔离开关与手动操作接地开关之间的联锁，而现有的联锁装置结构繁杂，使用不方便。

GIS分箱发展为三相共箱后，三工位隔离和接地辅助开关也必须共箱控制。双电机三工位机构因有两套驱动装置可以分别控制隔离辅助开关和接地辅助开关；以前的单电机三工位机构很多采用三位置辅助开关，触点相间角度只有30°，造成通电电流小；或采用槽轮加连杆控制，结构繁琐，成本高，日常维护量大。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构简单、使用方便、成本低的单电机三工位机构的联锁、指示和辅助开关结构。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种单电机三工位机构的联锁、指示和辅助开关结构，安装在三工位机构的机架上，与三工位机构的驱动装置中的蜗轮相联动，其特征在于：包括与所述蜗轮同轴安装的齿轮Ⅲ，所述齿轮Ⅲ下方设置有与所述齿轮Ⅲ啮合作水平直线运动的齿条联锁板，所述齿条联锁板的两侧设有随所述齿条联锁板的直线运动而转动的辅助开关和指示器。当蜗轮转动时，齿条联锁板在水平方向移动，相应的辅助开关和指示器根据齿条联锁板同步转动。

所述辅助开关中间设有四方杆，在所述四方杆上套设有传动拐臂，所述齿条联锁板的下端两侧分别设有能推入到所述传动拐臂的长槽内从而推动所述传动拐臂转动的传动销，所述指示器固定在所述四方杆的末端，当齿条联锁板水平移动时，传动销推入到传动拐臂的长槽内，继续移动可推动传动拐臂转动，从而带动四方杆转动，由此辅助开关和指示器同步转动。

所述齿条联锁板的上部开设有横向的长槽孔，固定在所述机架内的销轴插入在所述长槽孔中，由此限定了齿条联锁板在纵向上的位置。

所述齿条联锁板上开设有缺口，所述缺口的位置在开关分闸状态时与所述手动轴以及所述机架底部用于插入手柄的操作口相应，随着齿条联锁板的移动，可选择性地打开或关闭手动轴。

所述辅助开关为两位辅助开关，且以所述蜗轮为中心对称设置，可以分别独立地显示接地、隔离的状态，给操作者更直观的显示结果。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：用齿轮、齿条推动联锁板直线移动，再借助于长槽和传动销的配合来控制辅助开关和指示器角的转动，可靠地实现了接地辅助开关合/分、隔离辅助开关分/合的同步切换动作，并同时直观、清楚地实现了接地指示合、隔离指示分，隔离指示合、接地指示分，或接地指示分、隔离指示分的三种指示状态，且辅助开关和指示分合闸一致，无误动作存在，可靠性高，重量轻，并还具有占用空间小，成本低，安装方便，工作效率高的特点。

附图说明

图1为本实用新型的三工位机构的装配示意图；

图2为本实用新型的三工位机构仰视图；

图3为本实用新型的三工位机构侧视图；

图4-1为本实用新型的限位和分离机构分闸状态示意图；

图4-2为本实用新型的限位和分离机构合闸开始状态示意图；

图4-3为本实用新型的限位和分离机构合闸状态示意图；

图4-4为本实用新型的限位和分离机构分闸到位前状态示意图；

图5-1为本实用新型的联锁、指示和辅助开关结构分闸状态仰视图；

图5-2为本实用新型的联锁、指示和辅助开关结构分闸状态示意图；

图5-3为图5-2的A-A向剖视图；

图6-1为本实用新型的联锁、指示和辅助开关结构顺时针合闸仰视图；

图6-2为本实用新型的联锁、指示和辅助开关结构顺时针合闸示意图；

图6-3为图6-2的B-B向剖视图；

图7-1为本实用新型的联锁、指示和辅助开关结构构逆时针合闸仰视图；

图7-2为本实用新型的联锁、指示和辅助开关结构逆时针合闸示意图；

图7-3为图7-2的C-C向剖视图。

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。

参见图1-图3，一种开关用单电机三工位机构，适用于操作GIS、H-GIS、PASS(PIugAnd Switch System插接式开关装置)隔离/接地开关组合件，尤其适合用于操作126KV的GIS隔离/接地组合开关。三工位机构的外形呈扁平形，非常适合共箱GIS的要求。

上述的三工位机构包括机架1，机架1内设置有驱动装置2和常规的电气控制装置，为了便于走线，电气控制装置中的中间继电器3和温度/湿度控器4布置在机架1内的左侧，与驱动装置2错开。

驱动装置2包括有包含电机21、蜗杆22蜗轮26副和离合器，其中电机21通过电机固定板固定在机架1内，电机输出轴211上设置有齿轮Ⅰ212，蜗杆22的两端各装设有一个轴承23，分别通过轴承座安装在机架1内设置的前板11和后板12之间。上述离合器为扭力离合器25，该扭力离合器25设置在蜗杆22的一端上，并且抵住安装在蜗杆22这一端上的齿轮Ⅱ221，上述齿轮Ⅰ212和齿轮Ⅱ221啮合配对，由此将电机21的转动传递到蜗杆22。蜗杆22的中部与蜗轮26啮合，蜗轮26与前板11和后板12平行，蜗杆22被电机21带动转动后可带动蜗轮26转动。

蜗轮26的前表面上设置有一个限位销261，随着蜗轮26的转动而转动，用于与位于蜗轮26下方的限位和分离机构5配合，该限位和分离机构5将在下文详细介绍。蜗杆22和蜗轮26减速运动传递扭矩，扭矩通过与蜗轮26联动的输出轴27输出。本实施例中，与蜗轮26同轴安装的主动齿轮28则与安装在输出轴27上的从动齿轮29相啮合，通过改变主、从动齿轮的齿数，可以方便地调节输出角度，机架1的安装面上与输出轴27相应处，开设有内矩形花键13，使得开关轴(即开关的输出轴)可以伸入到机架1内与输出轴27连接，并且机构的传动系统不外露，既有利于密封，又使开关美观大方。三工位机构的二次接线通过机架1顶部的工业联接器14输出，工业联接器14为常规的接插件式结构，方便三工位机构与开关的电气联接。

蜗轮26的两侧分别设置有手动轴6，两个手动轴6的上端分别通过锥齿轮对与蜗杆22的两端连接。三工位机构还包括联锁、指示和辅助开关结构7，将在下文详细介绍。

参见图4-1，限位和分离机构5包括对称设置呈倾斜的两个摇臂51，以及同样对称设置呈倾斜的两个拐臂52，在分闸状态时，限位销261位于两个摇臂51的上端部之间并抵接，参见图4-1。摇臂51的下端部通过销54连接在相应侧拐臂52的中部，并且连接处设置有扭簧Ⅰ53。拐臂52的上端部转动设置在定位轴55上，并设置有扭簧Ⅲ63，两个拐臂52的下端部之间设有限位轴56，各拐臂52和限位轴56之间设有脱扣板57以及与其通过扭簧Ⅱ58成角度连接的半轴59，半轴59和限位轴56均设在前板11和后板12之间，优选的，分闸状态时，脱扣板57呈垂直，半轴59则呈水平，此时半轴59与拐臂52相抵，以防止拐臂52向下转动。该脱扣板57和半轴59绕两者的连接处转动，不能作前后的运动。还包括顶杆可水平移动的电磁铁，电磁铁的线圈60装于各拐臂52侧面，通过弯板与前板11连接，电磁铁的顶杆向拐臂52相对的内侧移动时，可顶到脱扣板57。每个拐臂52上方还分别设有止动轴61，不受外力作用下，摇臂51和拐臂52在扭簧Ⅰ53和扭簧Ⅲ63的扭力作用下只能往扭力方向运动，运动到合适位置，被止动轴61顶住，为分闸限位作准备。半轴59在扭簧Ⅱ58的扭力作用下往扭力方向运动，运动到合适位置时半轴59的运动被限位轴56限位。蜗轮26上部两侧分别设有合闸限位块62，使得当限位销261转动到该位置时，被合闸限位块62止挡，停止运动。

参见图7-1-图7-3，联锁、指示和辅助开关结构7包括与蜗轮26同轴安装的齿轮Ⅲ71，通过一个端面呈六边形的方轴实现与蜗轮26同步运动。齿轮Ⅲ71下方设置有齿条联锁板72，齿条联锁板72的上端设有锯齿721，用于与齿轮Ⅲ71啮合，从而当齿轮Ⅲ71转动时可以使得齿条联锁板72作水平方向的移动。齿条联锁板72的上部开设有横向的长槽孔722，与后板12固定的销轴15插入在长槽孔722中，从而限定了齿条联锁板72在垂直方向上的位置。当齿条联锁板72作水平移动时，销轴15在长槽孔722内滑动。齿条联锁板72上开设有长方形的缺口724，用于与两侧的手动轴6配合，从而打开或挡住手动轴6。每个手动轴6的外侧设有一个辅助开关73，在此，两个辅助开关73以蜗轮为中心对称布置，分别用固定板固定在后板12上，辅助开关73中间设有四方杆731，在四方杆731上套设有传动拐臂732。齿条联锁板72的下端两侧分别设有传动销723，与传动拐臂732配合，用来保持和转动辅助开关73。传动拐臂732的中部开设有长槽7321，传动销723可推入到长槽7321内，传动拐臂732还具有从长槽7321向外延伸的直线平面7322，分闸状态时直线平面7322呈水平，向相对侧的传动拐臂732延伸。四方杆731向下延伸出机架1外，其末端用螺栓固定有指示器74，显示合闸或分闸，相同侧的辅助开关73和指示器74同步运动。

在机架1内下部还设置有常规手电动联锁开关8，用于允许或锁住手动/电动操作。整个三工位机构以输出轴27为中心左右对称布置，既紧凑，又美观。

本实用新型的三工位机构的工作原理为：

隔离/接地合闸操作：图4-1为分闸状态示意图，在本实施例中，蜗轮26从图4-1位置顺时针转动时，是隔离合闸操作；蜗轮26从图4-1位置逆时针转动时，为接地合闸操作。由于原理相同，仅转动方向相反，现以图4-1位置开始以隔离合闸操作为例加以说明，当电机21通电后，通过齿轮Ⅰ212传动到蜗杆22，蜗杆22的转动使得蜗轮26带动输出轴27转动，此外，蜗轮26的旋转还使得其上的限位销261从分闸位置往隔离合闸位置旋转。同时，参见图4-2和图4-3，右侧电磁铁的线圈60得电，该电磁铁的顶杆向内侧移动，电磁铁的顶杆推动该侧的脱扣板57，由于脱扣板57与半轴59固定在一起，脱扣板57被电磁铁的顶杆推动后使得半轴59转动28°，呈打开状态，让出与拐臂52之间的缺口。这时，限位销261顶住摇臂51。由于摇臂51为一个偏心件，当限位销261继续运动时，可推动摇臂51和拐臂52向下旋转。由于半轴59已转动，不再对拐臂52进行限位。限位销261越往隔离合闸位置旋转，摇臂51和拐臂52就越往下旋转，直至限位销261与摇臂51不再接触，分离动作完成。分离动作完成后，摇臂51和拐臂52失去了限位销261对它们的压力，在扭簧Ⅰ53和扭簧Ⅲ63的复位力作用下，从半轴59让出的缺口上出来，恢复到分闸限位原状。半轴59阻力消失，也恢复分闸限位原状。当限位销261转动到顶到左侧的合闸限位块62时，合闸到位。与此同时，齿轮Ⅲ71也顺时针转动，使齿条联锁板72向左水平移动，如图7-1、7-2、7-3所示，当隔离合闸时，通过传动销723与传动拐臂732中的长槽7321的配合，推动四方杆731转动，使辅助开关73相应触点断开，电机21失电，停止运转，同时右侧的指示器74显示隔离合闸的标识，左侧的指示器74显示接地分闸的标识。在此隔离合闸的过程中，如辅助开关73损坏或电机21过冲，开关负载、摇臂51、拐臂52和合闸限位块62的阻力超过扭力离合器25的额定打滑力矩，电机21旋转，而蜗杆22和蜗轮26传动装置不动，从而避免了因过载而引起的损坏。

隔离/接地分闸操作：图4-3为隔离合闸状态示意图，在本实施例中，蜗轮26从图4-3位置逆时针转动时，是隔离分闸操作；当图4-3中限位销261与右侧的合闸限位块62相抵时，为接地合闸状态示意图，此时若蜗轮26顺时针转动，则为接地分闸操作。由于原理相同，仅转动方向相反，现以图4-3开始以隔离分闸操作为例加以说明，当电机21得电后，通过齿轮Ⅰ212传动到蜗杆22，蜗杆22的反转使得蜗轮26带动输出轴27逆时针转动，此外，蜗轮26的反转还使得其上的限位销261从隔离合闸位置往分闸位置旋转。当限位销261到达如图4-4所示的位置时，蜗轮26继续逆时针转动，限位销261克服扭簧Ⅰ53的作用力，并压迫左侧的摇臂51绕销54作顺时针转动，直至限位销261越过该摇臂51后，限位销261到了中间位置(即隔离分闸与接地分闸重合位置)，摇臂51顶住限位销261，此时半轴59已恢复原状，对拐臂52起到限位作用，蜗轮26的旋转运动被阻止，限位完成，输出轴27停止运动。在此过程中，齿轮Ⅲ71也逆时针转动，使齿条联锁板72由图7-2向右移动至图5-2所示的中间状态，如图5-1、5-2、5-3所示，当隔离分闸时，通过传动销723与传动拐臂732中的长槽7321的配合，推动四方杆731反向转动，使辅助开关73相应触点断开，电机21失电，停止运转，分闸到位。同时右侧的指示器74显示隔离分闸的标识，左侧的指示器74仍显示接地分闸的标识。在此隔离分闸的过程中，如辅助开关73损坏或电机21过冲，开关负载、摇臂51、拐臂52和脱扣板57和半轴59的阻力超过扭力离合器25的额定打滑力矩，电机21旋转，而蜗杆22和蜗轮26传动装置不动，从而避免了因过载而引起的损坏。

手动电动操作联锁：手动操作使开关合分闸时，打开机架1，电动电源被切断。从机架1底部的隔离操作口81或接地操作口82(这两个操作口与齿条联锁板72上的缺口724对应)插入手柄与手动轴6连接，手动摇动手柄带动蜗杆22，从而使输出轴27和蜗轮26旋转，使得三工位机构按需分别进行隔离合闸、分闸，接地合闸或分闸操作，其与电动的区别在于，蜗轮26的旋转、脱扣板57和半轴59的转动由手动完成。三工位机构在分闸位置时，可手动操作三工位机构隔离合闸或接地合闸；三工位给机构在隔离合闸位置时，其接地操作口82被齿条联锁板72挡住，不能操作三工位机构去接地合闸；三工位机构在接地合闸位置时，其隔离操作口81被齿条联锁板72挡住，不能操作三工位机构去隔离合闸。

参见图5-1至图5-3，处于中间状态(分闸状态)时，齿条联锁板72在中间位置，此时手动操作手柄既可插入左侧的隔离操作口81内，又可插入右侧的接地操作口82内。两侧的辅助开关、传动拐臂732处于初始位置，辅助开关73在分闸状态，左、右两指示器74均指示分闸。

参见图6-1和图6-2，只有当处于分闸状态齿条联锁板72未挡住任一操作口时，才能进行手动操作，如从右侧的接地操作口82和齿条联锁板72的缺口724内插入进行手动操作时，操作右侧的手动轴6作顺时针运动(也可以是电机21顺时针运动)，带动齿轮Ⅲ71作逆时针方向旋转，也带动齿条联锁板72向右运动。齿条联锁板72的向右运动，其在右侧的传动销723进入右侧的传动拐臂732的长槽内推动右侧的传动拐臂732旋转，右侧的辅助开关73和指示器74同步旋转。同时，位于齿条联锁板72左侧的传动销723也向右作直线运动，与左侧的传动拐臂732的直线平面接触作平行运动，保持左侧的辅助开关73和指示器74为原有状态。右侧接地合闸到位，左侧的手动轴6被挡住，手动操作手柄不能对其进行操作，右侧的辅助开关73合闸接通，右侧的指示器74显示接地合闸，左侧的辅助开关73和指示器74仍然还是分闸状态。这时只能对右侧的开关进行操作，外部显示右侧状态。当操作右侧的手动轴6作逆时针运动(也可以是电机21逆时针运动)，带动齿轮Ⅲ71作顺时针运旋转，也带动齿条联锁板72向左直线运动。齿条联锁板72向左运动，其在右侧的传动销723进入右侧的传动拐臂732的长槽7321推动右侧的传动拐臂732往回旋转，右侧的辅助开关73和指示器74同步旋转。同时，位于齿条联锁板72左侧的传动销723也向左作直线运动，与左侧的传动拐臂732的直线平面7322接触作平行运动，保持左侧的辅助开关73和指示器74为原有状态。当接地分闸到位，左侧的手动轴6被露出，手动操作手柄对两边都能进行手动操作，两侧的辅助开关73都在分闸，两指示器74指示分闸。参见图6-3，操作左侧的手动轴6时与此类似，只是方向相反。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的原理前提下，还可以做出多种变形和改进，这也应该视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种单电机三工位机构的联锁、指示和辅助开关结构，安装在三工位机构的机架(1)上，与三工位机构的驱动装置(2)中的蜗轮(26)相联动，其特征在于：包括与所述蜗轮(26)同轴安装的齿轮Ⅲ(71)，所述齿轮Ⅲ(71)下方设置有与所述齿轮Ⅲ(71)啮合作水平直线运动的齿条联锁板(72)，所述齿条联锁板(72)的两侧设有随所述齿条联锁板(72)的直线运动而转动的辅助开关(73)和指示器(74)。 

2.如权利要求1所述的单电机三工位机构的联锁、指示和辅助开关结构，其特征在于，所述辅助开关(73)中间设有四方杆(731)，在所述四方杆(731)上套设有传动拐臂(732)，所述齿条联锁板(72)的下端两侧分别设有能推入到所述传动拐臂(732)的长槽(7321)内从而推动所述传动拐臂(732)转动的传动销(723)，所述指示器(74)固定在所述四方杆(731)的末端。 

3.如权利要求1所述的单电机三工位机构的联锁、指示和辅助开关结构，其特征在于，所述齿条联锁板(72)的上部开设有横向的长槽孔(722)，固定在所述机架(1)内的销轴(15)插入在所述长槽孔(722)中。 

4.如权利要求1所述的单电机三工位机构的联锁、指示和辅助开关结构，其特征在于，所述蜗轮(26)的两侧分别设置有手动轴(6)，所述齿条联锁板(72)上开设有缺口(724)，所述缺口(724)的位置在开关分闸状态时与所述手动轴(6)以及所述机架(1)底部用于插入手柄的操作口相应。 

5.如权利要求1-4中任一项所述的单电机三工位机构的联锁、指示和辅助开关结构，其特征在于，所述辅助开关(73)为两位辅助开关，且以所述蜗轮(26)为中心对称设置。 

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