CN217788271U - 一种轨道交通用三工位隔离开关柜的限位机构 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种轨道交通用三工位隔离开关柜的限位机构，包括至少一个手动限位器、至少一个手动限位件和自动限位器，手动限位器和手动限位件一一对应设置，手动限位件跟随驱动轴转动，手动限位件上设置有第一限位部，手动限位器适于抵触至第一限位部阻止手动限位件转动，自动限位器包括至少一根可伸缩的锁定杆和自动限位件，锁定杆平行于驱动轴，自动限位件设置于驱动轴上跟随驱动轴转动，锁定杆适于伸长并阻挡自动限位件转动，通过手动和电动两种机械结构对三工位开关的活动位置进行限位，起到保险防护作用，能够阻止合闸刀头往隔离工位活动或者往接地工位活动。

Description

一种轨道交通用三工位隔离开关柜的限位机构

技术领域

本申请涉及户外高压配电设备技术领域，具体涉及一种轨道交通用三工位隔离开关柜的限位机构。

背景技术

开关柜是一种电气设备，开关柜的主要作用是在电力系统进行发电、输电、配电和电能转换的过程中，进行开合、控制和保护用电设备。开关柜内的部件主要有断路器、隔离开关、负荷开关、操作机构、互感器以及各种保护装置等组成。开关柜的分类方法很多，如通过断路器安装方式可以分为移开式开关柜和固定式开关柜；或按照柜体结构的不同，可分为敞开式开关柜、金属封闭开关柜、和金属封闭铠装式开关柜；根据电压等级不同又可分为高压开关柜，中压开关柜和低压开关柜等。

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，因为一把刀只能在一个位置，而不像传统的隔离开关，主刀是主刀，地刀是地刀，两把刀之间就可能出误操作。而三工位隔离开关用的是一把刀，一把刀的工作位置在某一时刻是唯一的，不是在主闸合闸位置，就是在隔离位置或接地位置，避免了误操作的可能性。

但是，现有的三工位隔离开关柜存在以下缺陷：由于三工位开关的刀头通常由驱动装置控制，若驱动装置发生故障，则刀头可能会意外合闸，导致设备损坏，产生危险并造成较大的损失。

发明内容

本申请的一个目的在于提供一种具有三工位开关活动限位功能的轨道交通用三工位隔离开关柜。

本申请的另一个目的在于提供一种能够对三工位开关进行机械限位的轨道交通用三工位隔离开关柜的限位机构。

本申请的还一个目的在于提供一种能够对三工位开关进行电气控制限位的轨道交通用三工位隔离开关柜的操作机构。

为达到以上目的，本申请采用的技术方案为：一种轨道交通用三工位隔离开关柜的限位机构，包括至少一个手动限位器、至少一个手动限位件和自动限位器，所述手动限位器和所述手动限位件一一对应设置，所述手动限位件跟随驱动轴转动，所述手动限位件上设置有第一限位部，所述手动限位器适于抵触至所述第一限位部阻止所述手动限位件转动，所述自动限位器包括至少一根可伸缩的锁定杆和自动限位件，所述锁定杆平行于所述驱动轴，所述自动限位件设置于所述驱动轴上跟随所述驱动轴转动，所述锁定杆适于伸长并阻挡所述自动限位件转动。

作为优选，所述手动限位器和所述手动限位件的数量皆为两个，一个所述手动限位器适于和一个所述手动限位件配合阻止合闸刀头向隔离工位外侧活动，另一个所述手动限位器适于和另一个所述手动限位件配合阻止所述合闸刀头向接地工位外侧活动。

作为改进，所述手动限位器包括限位套、限位柱和锁定柱，所述限位柱滑动设置于所述限位套内，所述限位柱前端适于和所述第一限位部抵触卡接，所述锁定柱沿所述限位套径向滑动设置于所述限位套上，所述限位柱上开设有锁定槽，所述锁定柱适于穿过所述限位套卡接至所述锁定槽内。

作为改进，所述限位柱上套设有第一复位件，所述第一复位件适于阻止所述限位柱和所述第一限位部卡接。

作为改进，所述锁定柱上套设有第二复位件，所述第二复位件适于阻止所述锁定柱脱离所述锁定槽。

作为优选，所述锁定杆的数量为两根，两根所述锁定杆适于分别阻挡所述自动限位件正转或反转。

作为改进，所述自动限位器还包括锁定座和稳定座，所述锁定杆和所述稳定座分别设置于所述自动限位件两侧，所述锁定杆适于伸长卡接至所述锁定杆内，所述稳定座适于引导所述锁定杆伸长至所述锁定座内。

与现有技术相比，本申请的有益效果在于：限位机构通过手动和电动两种机械结构对三工位开关的活动位置进行限位，起到保险作用，能够阻止合闸刀头往隔离工位活动或者往接地工位活动，能够避免因驱动器故障等原因导致合闸刀头意外合闸使连接设备损坏，提升安全性，限位机构能够在现场操作也能够远程操作，操作方式多样，控制方便。

附图说明

图1是根据本申请的一个优选实施例的柜体的主视图；

图2是根据本申请的一个优选实施例图1中沿A-A方向的剖面视图；

图3是根据本申请的一个优选实施例的柜体的内部结构视图；

图4是根据本申请的一个优选实施例的驱动轴的整体结构视图；

图5是根据本申请的一个优选实施例的手动限位器阻止合闸刀头向隔离工位移动时的连接结构视图；

图6是根据本申请的一个优选实施例的手动限位器阻止合闸刀头向接地工位移动时的连接结构视图；

图7是根据本申请的一个优选实施例的锁定杆的连接结构视图；

图8是根据本申请的一个优选实施例的图7中沿B-B方向的剖面视图；

图9是根据本申请的一个优选实施例的锁定杆锁定时的结构示意图；

图10是根据本申请的一个优选实施例的第一开关组和第一凸轮的配合关系示意图；

图11是根据本申请的一个优选实施例的第二开关组和第二凸轮的配合关系示意图；

图12是根据本申请的一个优选实施例的合闸刀头位于分闸工位时的操作机构的结构示意图；

图13是根据本申请的一个优选实施例的合闸刀头位于隔离工位时的操作机构的结构示意图；

图14是根据本申请的一个优选实施例的合闸刀头位于接地工位时的操作机构的结构示意图；

图15是根据本申请的一个优选实施例的驱动臂的转动过程示意图。

图中：1、柜体；11、柜门；12、观察窗；13、光源；14、照明按钮；15、摄像头；2、三工位开关；21、合闸刀头；22、隔离开关；23、接地开关；3、控制装置；31、驱动器；32、驱动轴；33、连杆组件；331、驱动臂；332、拉杆；4、限位机构；41、手动限位器；411、限位套；412、限位柱；4121、锁定槽；4122、第一复位件；413、锁定柱；4131、第二复位件；42、手动限位件；421、第一限位部；43、自动限位器；431、锁定杆；432、锁定座；433、稳定座；44、自动限位件；5、操作机构；51、第一凸轮；52、第二凸轮；53、第一开关组；531、第一限位开关；54、第二开关组；541、第二限位开关；55、触臂。

具体实施方式

下面，结合具体实施方式，对本申请做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

在本申请的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”、“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本申请的具体保护范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本申请做进一步说明：

如图1至15所示，本申请的一个优选实施例包括柜体1，柜体1内设置有三工位开关2、控制装置3、限位机构4和操作机构5，三工位开关2包括合闸刀头21、隔离开关22和接地开关23，合闸刀头21可活动的设置于柜体1内，合闸刀头21适于在隔离开关22处形成隔离工位，合闸刀头21适于在接地工位处形成接地工位，合闸刀头21适于在隔离开关22和接地开关23之间形成分闸工位，控制装置3包括驱动器31、驱动轴32和连杆组件33，连杆组件33连接驱动轴32和合闸刀头21，驱动器31适于控制驱动轴32转动使合闸刀头21活动，限位机构4适于阻止合闸刀头21活动至隔离工位或接地工位，操作机构5适于感应驱动轴32的转动行程来对驱动器31进行控制。

连杆组件33包括驱动臂331和拉杆332，驱动臂331对驱动轴32转动连接，拉杆332两端分别与驱动臂331和合闸刀头21的中下部连接，驱动臂331的活动过程如图15所示，驱动臂331初始状态下，即合闸刀头21自然下垂至分闸工位时，驱动臂331和竖直方向上的夹角为α＝13°，当驱动臂331需要控制和合闸刀头21至隔离工位合闸时，驱动臂331向左(顺时针)转动β＝51°，当驱动臂331需要控制合闸刀头21至接地工位合闸时，驱动臂331向右(逆时针)转动γ＝59°。

限位机构4通过机械结构对三工位开关2的活动位置进行限位，起到保险作用，能够阻止合闸刀头21往隔离工位活动或者往接地工位活动，能够避免因驱动器31故障等原因导致合闸刀头21意外合闸使连接设备损坏，提升安全性。

操作机构5能够通过远程电气连接控制合闸刀头21的活动，通过在驱动轴32上设置行程开关组来对合闸刀头21的活动进行机械限位行程感应，识别效果较好，超过设定的转动行程时可直接控制驱动器31停止对合闸刀头21的驱动，电器控制的方式不会损伤驱动器31等装置，感应精准，控制及时。

限位机构4和操作机构5能够单独使用，也可以相互配合形成过重保险，对合闸刀头21的合闸分闸过程进行限制和感应，确保合闸刀头21的活动范围在可控范围内，避免合闸刀头21发生碰撞。

合闸刀头21的上部转动设置于柜体1内，连杆组件33适于控制合闸刀头21的下部在隔离开关22和接地开关23之间摆动合闸，合闸刀头21适于在隔离开关22和接地开关23之间形成分闸工位，合闸刀头21分闸状态下自然下垂，不需要连杆组件33的支撑，当合闸刀头21失去连杆组件33的支撑效果时，能够在重力的影响下自动变为分闸状态，提升使用安全性，同时该设计能够降低合闸刀头21在隔离开关22和接地开关23之间活动的难度，连杆组件33能够较为容易和精准的控制合闸刀头21摆动。

柜体1上设置有柜门11，柜体1四周开设有至少一个观察窗12，观察窗12优选设置于柜门11上，观察窗12适于观察三工位开关2，柜体1内设置有光源13，光源13适于照亮三工位开关2，光源13优选使用LED灯，柜体1上可设置照明按钮14，当按下照明按钮14时，可以点亮光源13，并通过观察窗12对三工位开关2的工作状态进行观察，柜体1内设置有摄像头15，摄像头15适于监控三工位开关2，通过摄像头15和光源13的配合能够远程观察三工位开关2的工作状态，并对其进行控制，提升使用安全性。

如图4至6所示，限位机构4包括至少一个手动限位器41和至少一个手动限位件42，手动限位器41和手动限位件42一一对应设置，手动限位件42跟随驱动轴32转动，手动限位件42上设置有第一限位部421，手动限位器41适于抵触至第一限位部421阻止手动限位件42转动，手动限位件42为凸轮结构，第一限位部421为凸轮上的凸起部，手动限位器41能够抵触至凸起部进行卡位，通过操作手动限位器41能够阻止手动限位件42转动，从而阻止驱动轴32转动，实现合闸刀头21的机械死限位，手动限位器41能够在现场就地操作。

由于合闸刀头21在隔离开关22和接地开关23之间来回摆动，因此需要在合闸刀头21摆动的两侧进行限位，所以手动限位器41和手动限位件42的数量优选为两个，两个手动限位件42的凸起部朝向相反，使合闸刀头21在来回摆动合闸的过程中能够分别在隔离工位和接地工位与手动限位器41相配合抵触，一个手动限位器41适于和一个手动限位件42配合阻止合闸刀头21向隔离工位方向活动，另一个手动限位器41适于和另一个手动限位件42配合阻止合闸刀头21向接地工位方向活动，增加合闸刀头21的安全性。

手动限位器41包括限位套411、限位柱412和锁定柱413，限位柱412滑动设置于限位套411内，限位柱412前端适于和第一限位部421抵触卡接，锁定柱413沿限位套411径向滑动设置于限位套411上，限位柱412上开设有锁定槽4121，锁定柱413适于穿过限位套411卡接至锁定槽4121内，限位柱412能够通过手动插拔实现与第一限位部421的抵触从而阻止手动限位件42转动，锁定柱413能够在限位柱412抵触时对其进行锁定，能够提升限位柱412的限位稳定性。

限位柱412上套设有第一复位件4122，第一复位件4122优选使用弹簧，第一复位件4122适于阻止限位柱412和第一限位部421卡接，第一复位件4122能够使限位柱412在解除锁定柱413的锁定时自动解除抵触状态，避免忘记解除限位柱412的抵触状态导致限位效果依旧保持，减少误操作的概率。

锁定柱413上套设有第二复位件4131，第二复位件4131优选使用弹簧，第二复位件4131适于阻止锁定柱413脱离锁定槽4121，第二复位件4131能够让锁定柱413保持锁定状态，直至手动操作锁定柱413脱离锁定状态，同时限位柱412进行限位时，第二复位件4131能够帮助锁定柱413进行自动锁定，降低操作难度，减少误操作的概率。

如图7至9所示，限位机构4包括自动限位器43，所述自动限位器43包括至少一根可伸缩的锁定杆431，锁定杆431使用气缸或电机控制伸缩，锁定杆431平行于驱动轴32，驱动轴32上设置有自动限位件44，自动限位件44跟随驱动轴32转动，锁定杆431适于伸长至自动限位件44处阻止其转动，通过控制锁定杆431的伸缩来实现对合闸刀头21的自动限位，操作简单，结构稳定。

由于合闸刀头21在隔离开关22和接地开关23之间来回摆动，因此需要在合闸刀头21摆动的两侧进行限位，所以锁定杆431的数量优选为两根，两根锁定杆431适于分别阻挡自动限位件44正转或反转，其对应的则是阻止合闸刀头21活动至隔离工位或接地工位。

自动限位器43还包括锁定座432和稳定座433，锁定杆431和稳定座433分别设置于自动限位件44两侧，锁定杆431适于伸长卡接至锁定杆431内，稳定座433适于引导锁定杆431伸长至锁定座432内，锁定座432和稳定座433都能够增加锁定杆431的结构稳定性，可降低自动限位件44转动力度过大导致锁定杆431变形的概率。

如图10至14所示，操作机构5包括凸轮组和行程开关组，凸轮组以驱动轴32为轴心跟随驱动轴32转动，凸轮组包括第一凸轮51和第二凸轮52，行程开关组包括第一开关组53和第二开关组54，第一开关组53和第二开关组54分别设置于第一凸轮51和第二凸轮52的运动行程内，第一开关组53随第一凸轮51的转动而触发控制信号，第二开关组54随第二凸轮52的转动而触发控制信号，驱动器31适于接收控制信号进行动作，操作机构5通过第一开关组53和第一凸轮51以及第二开关组54和第二凸轮52的配合来收到行程开关的信号，通过辨别收到控制信号的位置和时间上的不同，能够最终得到合闸刀头21的活动趋势和当前状态，当合闸刀头21的运动和系统设定相违背时，驱动器31能够切断动力使驱动轴32停止转动，从而及时停止合闸刀头21的运动，避免产生更大的损失。

第一开关组53和第二开关组54上设置有触臂55，触臂55适于受到第一凸轮51或第二凸轮52的外边缘压迫发生摆动并触发控制信号，通过触臂55能够使第一开关组53和第二开关组54紧贴第一凸轮51和第二凸轮52的外边缘，获得较大的行程，增加触发的精准度，避免误感应识别第一凸轮51和第二凸轮52的状态。

第一开关组53包括至少两个第一限位开关531，第二开关组54包括至少两个第二限位开关541，第一限位开关531和第二限位开关541环绕设置于驱动轴32四周，第一限位开关531和第二限位开关541的数量为两个时，第一限位开关531中的至少一个与第一凸轮51触发控制信号，第二限位开关541中的至少一个与第二凸轮52触发控制信号，第一限位开关531和第二限位开关541中的至少两个且至多三个与凸轮组触发控制信号，通过感应各个第一限位开关531和第二限位开关541之间的触发状态来得到合闸刀头21的运动状态和运动位置，这中间的感应处理可以使用时间继电器来进行控制。

如图10所示，第一开关组53从左至右依次处于隔离空行程、隔离分闸行程和隔离合闸行程状态下。

如图11所示，第二开关组54从左至右依次处于接地合闸行程、接地分闸形成和接地空行程状态下。

由于第一凸轮51和第二凸轮52随驱动轴32同步转动，因此第一开关组53和第二开关组54的上述状态一一对应变化，从而实现合闸刀头21运动状态的判定。

操作机构5的运行原理为：设定第一开关组53感应隔离工位的合闸分闸状态，第二开关组54感应接地工位的合闸分闸状态；

如图12所示，合闸刀头21在初始状态时，隔离工位和接地工位皆属于分闸状态，第一开关组53和第二开关组54仅在同一侧的一个第一限位开关531和一个第二限位开关541分别与第一凸轮51和第二凸轮52配合触发，此时另一个第一限位开关531和另一个第二限位开关541应分别处于刚刚脱离触发和准备进入触发的状态；

如图13所示，合闸刀头21在隔离工位合闸时，驱动轴32反转，第一开关组53和第二开关组54在不同侧各有一个第一限位开关531和一个第二限位开关541分别与第一凸轮51和第二凸轮52配合触发，另一第二限位开关541处于空行程，此状态下识别到另一第一限位开关531脱离触发状态时，则说明合闸刀头21已完成和隔离工位的合闸，此时需控制驱动器31停止；

如图14所示，合闸刀头21在接地工位合闸时，驱动轴32正转，第一开关组53和第二开关组54在不同侧各有一个第一限位开关531和一个第二限位开关541分别与第一凸轮51和第二凸轮52配合触发，另一第一限位开关531处于空行程，此状态下识别到另一第二限位开关541脱离触发状态时，则说明合闸刀头21已完成和接地工位的合闸，此时需控制驱动器31停止。

通过上述原理还能够对合闸刀头21的合闸过程进行干涉，阻止合闸刀头21向隔离工位或接地工位活动，当合闸刀头21在初始状态，隔离工位和接地工位皆属于分闸状态时，若未触发的第一限位开关531优先触发，则合闸刀头21正在进行隔离工位的合闸动作，若系统设定不允许隔离工位的合闸，则可以控制驱动器31停止；若未触发的第二限位开关541优先触发，则合闸刀头21正在进行接地工位的合闸动作，若系统设定不允许接地工位的合闸，则可以控制驱动器31停止。

以上描述了本申请的基本原理、主要特征和本申请的优点。本行业的技术人员应该了解，本申请不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本申请的原理，在不脱离本申请精神和范围的前提下本申请还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本申请的范围内。本申请要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (7)

1.一种轨道交通用三工位隔离开关柜的限位机构，其特征在于：包括至少一个手动限位器、至少一个手动限位件和自动限位器，所述手动限位器和所述手动限位件一一对应设置，所述手动限位件跟随驱动轴转动，所述手动限位件上设置有第一限位部，所述手动限位器适于抵触至所述第一限位部阻止所述手动限位件转动，所述自动限位器包括至少一根可伸缩的锁定杆和自动限位件，所述锁定杆平行于所述驱动轴，所述自动限位件设置于所述驱动轴上跟随所述驱动轴转动，所述锁定杆适于伸长并阻挡所述自动限位件转动。

2.如权利要求1所述的一种轨道交通用三工位隔离开关柜的限位机构，其特征在于：所述手动限位器和所述手动限位件的数量皆为两个，一个所述手动限位器适于和一个所述手动限位件配合阻止合闸刀头向隔离工位外侧活动，另一个所述手动限位器适于和另一个所述手动限位件配合阻止所述合闸刀头向接地工位外侧活动。

3.如权利要求1所述的一种轨道交通用三工位隔离开关柜的限位机构，其特征在于：所述手动限位器包括限位套、限位柱和锁定柱，所述限位柱滑动设置于所述限位套内，所述限位柱前端适于和所述第一限位部抵触卡接，所述锁定柱沿所述限位套径向滑动设置于所述限位套上，所述限位柱上开设有锁定槽，所述锁定柱适于穿过所述限位套卡接至所述锁定槽内。

4.如权利要求3所述的一种轨道交通用三工位隔离开关柜的限位机构，其特征在于：所述限位柱上套设有第一复位件，所述第一复位件适于阻止所述限位柱和所述第一限位部卡接。

5.如权利要求3所述的一种轨道交通用三工位隔离开关柜的限位机构，其特征在于：所述锁定柱上套设有第二复位件，所述第二复位件适于阻止所述锁定柱脱离所述锁定槽。

6.如权利要求1所述的一种轨道交通用三工位隔离开关柜的限位机构，其特征在于：所述锁定杆的数量为两根，两根所述锁定杆适于分别阻挡所述自动限位件正转或反转。

7.如权利要求1所述的一种轨道交通用三工位隔离开关柜的限位机构，其特征在于：所述自动限位器还包括锁定座和稳定座，所述锁定杆和所述稳定座分别设置于所述自动限位件两侧，所述锁定杆适于伸长卡接至所述锁定杆内，所述稳定座适于引导所述锁定杆伸长至所述锁定座内。

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