CN105097316B - 三工位开关操作机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种三工位开关操作机构，它包括壳体和基于该壳体安装的手动传动齿轮系、位置反馈齿轮系、限位装置和驱动三工位开关的输出凸轮；所述手动传动齿轮系传动所述输出凸轮，所述输出凸轮传动所述位置反馈齿轮系，所述位置反馈齿轮系驱动所述限位装置，该限位装置具有两个限位位置，当所述输出凸轮转动并驱动所述三工位开关到达合闸位置或接地位置时，所述限位装置到达其中一限位位置。该三工位开关操作机构具有设计科学、有效保护三工位开关不受损坏、控制精度高、结构紧凑的优点。

Description

三工位开关操作机构

技术领域

本发明涉及一种中压开关设备，具体的说，涉及了一种三工位开关操作机构。

背景技术

现有气体绝缘金属封闭开关设备通常采用三工位开关技术，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。

现有直动式三工位开关中合闸位置和接地位置位于两端，隔离位置位于中间，操作机构通常采用齿轮变速传动系统、电机、输入输出部件等组成，现有的操作机构存在如下技术缺陷：

第一：电动操作到合闸或接地两端位置时，如果对应辅助开关失效，电动操作到位后不会停止，继续向两端移动，易损坏三工位开关，造成较大经济损失。

第二：采用丝杠定位对三个工作位置定位，丝杠长度短，则定位不精确，丝杠长度长，则机构整体尺寸偏大。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种设计科学、有效保护三工位开关不受损坏、控制精度高、结构紧凑的三工位开关操作机构。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种三工位开关操作机构，包括壳体和基于该壳体安装的手动传动齿轮系、位置反馈齿轮系、限位装置和驱动三工位开关的输出凸轮；

所述手动传动齿轮系传动所述输出凸轮，所述输出凸轮传动所述位置反馈齿轮系，所述位置反馈齿轮系驱动所述限位装置，该限位装置具有两个限位位置，当所述输出凸轮转动并驱动所述三工位开关到达合闸位置或接地位置时，所述限位装置到达其中一限位位置。

基上所述，所述手动传动齿轮系包括至少一个输入轴、由该输入轴驱动的至少一个手动齿轮，所述手动齿轮驱动所述输出凸轮。

基上所述，所述手动传动齿轮系包括隔离输入轴、安装在该隔离输入轴上的隔离输入齿轮、接地输入轴、安装在该接地输入轴上并与所述隔离输入齿轮啮合的接地输入齿轮以及与所述隔离输入齿轮啮合的手动输入凸轮，所述手动输入凸轮与所述输出凸轮通过轴传动。

基上所述，所述位置反馈齿轮系包括由所述输出凸轮传动的传动齿轮组、由该传动齿轮组传动的锥齿轮组以及由该锥齿轮组传动蜗轮蜗杆。

基上所述，所述限位装置包括安装在所述蜗轮上并随之转动的限位止挡和安装在所述隔离输入齿轮上或所述接地输入齿轮上且与所述限位止挡配合的限位块。

基上所述，它还包括电动传动齿轮系、所述电动传动齿轮系通过离合装置传动所述手动传动齿轮系。

基上所述，所述电动传动齿轮系包括电机、安装在所述电机输出轴上的电动传动齿轮以及与该电动传动齿轮啮合的电动输入凸轮，所述电动输入凸轮通过离合装置传动所述手动输入凸轮。

基上所述，所述壳体包括两个平行设置的基板以及连接在两基板之间的支柱，各齿轮的转轴均安装在两基板上。

基上所述，所述隔离输入轴的外端具有隔离输入接口，所述接地输入轴的外端具有接地输入接口。

基上所述，所述传动齿轮组包括与所述输出凸轮同轴安装的第一传动齿轮和与该第一传动齿轮啮合的第二传动齿轮，所述第一传动齿轮、所述第二传动齿轮以及所述输出凸轮均安装在其中一基板的外侧，所述锥齿轮组包括与所述第二传动齿轮同轴安装的第一锥齿轮、与该第一锥齿轮啮合的第二锥齿轮，所述第二锥齿轮固定在所述蜗杆的端部并带动所述蜗杆转动。

本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本发明采用齿轮配合驱动三工位开关，手动传动齿轮系作为输入动力，位置反馈齿轮系作为到位时的限位控制，其原理是，通过设置特定的操作圈数实现三工位开关在三个位置的精确定位，即输出凸轮转动一定的圈数，使得三工位开关到达两端的位置时，限位装置刚好到达限位位置，阻止凸轮继续转动对三工位开关两端部分造成损坏，经计算和调校后的齿轮组可以很好地满足这一精度要求，且体积能够得到控制。

进一步的，手动输入轴通过手动工具操作转动，通过至少一个齿轮驱动所述输出凸轮，实现输出凸轮的转动，从而实现驱动三工位开关的操作；具体使用时，输入轴分为隔离输入轴和接地输入轴，以便操作时进行区分，两输入轴所带动的齿轮相互啮合，之后传动手动输入凸轮，手动输入凸轮与输出凸轮通过轴传动，通常输出凸轮位于壳体外部，手动输入凸轮位于壳体内部，采用此方法实现输出凸轮的传动。

进一步的，位置反馈齿轮系的作用是将输出凸轮需要转动的圈数转化为限位装置的位移量，通过输出凸轮驱动，传动至安装在蜗轮上的限位止挡，配合安装在所述隔离输入齿轮上或所述接地输入齿轮上的限位块，实现达到一定转动圈数时，限位止挡与限位块抵接限位，手动输入齿轮系被锁死，对三工位开关进行有效的保护，防止输入过量对开关造成损害。

进一步的，还包括电动传动齿轮系，可以通过电动操作，电机驱动电动传动齿轮带动电动输入凸轮转动，电动输入凸轮和手动输入凸轮之间通过离合装置传动，电机启动时，离合装置闭合，带动手动输入齿轮系以及输出凸轮转动，达到同样的效果，两种操作模式，适用性更强。

进一步的，壳体设计为平行设置的两块基板，大部分的齿轮设置于两基板之间，能够对齿轮进行有效的保护，且易于将空间最大化利用，做到紧凑。

进一步的，隔离输入接口和接地输入接口可以采用内多边形的槽，通过柺棒等工具进行手动输入。

进一步的，具体的位置反馈齿轮系包括一次传动的第一传动齿轮、第二传动齿轮、第一锥齿轮、第二锥齿轮、蜗杆和蜗轮，首先实现了限位止挡与限位块的位置配合，其次实现了输出凸轮转动圈数对应的限位装置位移量，根据实际情况对具体的齿轮大小、距离等数据进行计算，达到精确的目的。

其具有设计科学、有效保护三工位开关不受损坏、控制精度高、结构紧凑的优点。

附图说明

图1是本发明中三工位开关操作机构内部的结构示意图。

图2是本发明中三工位开关操作机构内部的A-A向结构示意图。

图3是本发明中三工位开关操作机构内部的B-B向结构示意图。

图4是本发明中三工位开关操作机构外部的结构示意图。

图5为本发明中三工位开关操作机构的离合装置示意图。

图中，1.前基板；2.后基板；3.支柱；4.电机；5.隔离输入接口；6.接地输入接口；7.输出凸轮；7-1. 开关驱动接口；7-2. 带键槽小圆孔；7-3. 反馈接口；8.电动传动齿轮；8-1.输出轴；9.电动输入凸轮；10.隔离输入齿轮；11.接地输入齿轮；11-1.限位块；12.手动输入凸轮；13.第一传动齿轮；14.第二传动齿轮；15.第一锥齿轮；16.第二锥齿轮；17.蜗杆；18.蜗轮；19.限位止挡； 20.主旋转轴；21.离合装置。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

如图1-图5所示，一种三工位开关操作机构，包括壳体和基于该壳体安装的手动传动齿轮系、位置反馈齿轮系、限位装置和驱动三工位开关的输出凸轮；

所述手动传动齿轮系传动所述输出凸轮7，所述输出凸轮7传动所述位置反馈齿轮系，所述位置反馈齿轮系驱动所述限位装置，该限位装置具有两个限位位置，当所述输出凸轮7转动并驱动所述三工位开关到达合闸位置或接地位置时，所述限位装置到达其中一限位位置，手动齿轮系进行动力输入，通过输出凸轮7上的开关驱动接口7-1驱动三工位开关动作，位置反馈齿轮系通过事前设计与计算，以保证三工位开关到达接地位置或者合闸位置时，限位装置刚好起到限位作用，避免三工位开关继续动作破坏该三工位开关，在本实施例中，设定输出凸轮7正转或反转20圈，三工位开关到达接地位置或者合闸位置，限位装置到达其中一个限位位置。

所述壳体包括两个平行设置的前基板1和后基板2以及连接在两基板之间的支柱3，各齿轮的转轴均安装在两基板上，大部分齿轮均设置在两基板之间，保证结构更加紧凑，且对齿轮起到保护作用。

所述手动传动齿轮系包括隔离输入轴、安装在该隔离输入轴上的隔离输入齿轮10、接地输入轴、安装在该接地输入轴上并与所述隔离输入齿轮10啮合的接地输入齿轮11以及与所述隔离输入齿轮10啮合的手动输入凸轮12，所述手动输入凸轮12与所述输出凸轮7通过主旋转轴20传动，具体通过带键槽小圆孔7-2与主旋转轴20传动。所述隔离输入轴的外端具有隔离输入接口5，所述接地输入轴的外端具有接地输入接口6，两输入接口可设计为内多边形的孔，通过对应的柺棒驱动输入轴转动。

所述位置反馈齿轮系包括由所述输出凸轮传动的传动齿轮组、由该传动齿轮组传动的锥齿轮组以及由该锥齿轮组传动蜗轮蜗杆。所述传动齿轮组包括与所述输出凸轮7通过反馈接口7-3安装的第一传动齿轮13和与该第一传动齿轮13啮合的第二传动齿轮14，所述第一传动齿轮13、所述第二传动齿轮14以及所述输出凸轮7均安装在其中一基板的外侧，所述锥齿轮组包括与所述第二传动齿轮14同轴安装的第一锥齿轮15、与该第一锥齿轮15啮合的第二锥齿轮16，所述第二锥齿轮16固定在所述蜗杆17的端部并带动所述蜗杆17转动，蜗杆17驱动蜗轮18转动。

所述限位装置包括安装在所述蜗轮18上并随之转动的限位止挡19和安装在所述接地输入齿轮11上且与所述限位止挡19配合的限位块11-1，达到限位位置后，反馈齿轮系停转，同时手动输入齿轮系同步被限位停转，进一步的保证了该操作机构的稳定性和有效性。

为实现自动化操作，它还包括电动传动齿轮系、所述电动传动齿轮系通过离合装置传动所述手动传动齿轮系。所述电动传动齿轮系包括电机4、安装在所述电机4输出轴8-1上的电动传动齿轮8以及与该电动传动齿轮8啮合的电动输入凸轮9，所述电动输入凸轮9通过离合装置21传动所述手动输入凸轮12。

三工位开关操作机构的工作方式可通过四个个工作过程来描述：

隔离合闸工作过程：三工位开关在隔离位置，隔离合闸手动操作时，由人力通过操作手柄驱动隔离输入接口5顺时针旋转，手动力通过旋转轴传递给隔离输入齿轮10，隔离输入齿轮10将手动力传递给手动力输入凸轮12（此过程接地输入齿轮11、接地输入接口6逆时针空转），手动力输入凸轮12接受手动力，并通过离合装置21、主旋转轴20将手动力传递给输出凸轮7，输出凸轮驱动三工位开关动作；

隔离合闸电动操作时，电机产生顺时针旋转电动力，驱动电动传动齿轮8，电动传动齿轮8将电动力传递给电动输入凸轮9，电动输入凸轮9接受电动力（电动操作过程手动传动齿轮系空转），并通过离合装置21、主旋转轴20将电动力传递给输出凸轮7。手动/电动操作力最终均传递给输出凸轮7，输出凸轮7通过开关驱动接口7-1逆时针驱动三工位开关隔离合闸，输出凸轮7逆时针旋转20圈，三工位开关隔离合闸到位。在隔离合闸过程中，输出凸轮7输出位置状态依次通过第一传动齿轮13、第二传动齿轮14、传动轴14-1、第一锥齿轮15、第二锥齿轮16、传动轴16-1、蜗杆17、蜗轮18，并最终传递给限位止挡19，隔离合闸到位后，限位止挡19对限位块11-1进行限位，限位块11-1与接地输入齿轮11固定连接，等效于接地输入齿轮11、隔离输入齿轮10、手动输入齿轮12被同步限位，同时，离合装置21被触发脱离，电动力也无法传递给主旋转轴20，电机空转，因此，无论电动/手动最终都能实现对三工位开关的安全保护。

隔离分闸工作过程：三工位开关在合闸位置，隔离分闸手动操作时，与以上操作的转动方向调整为反向，手动/电动操作力最终均传递给输出凸轮7，输出凸轮7通过开关驱动接口7-1顺时针驱动三工位开关隔离分闸, 输出凸轮7顺时针旋转20圈，三工位开关隔离分闸到隔离位置。三工位开关在隔离位置时，则开关动触头处在全行程中间位置，无机械损伤开关隐患，不需实现到位的机械保护，输出凸轮7输出位置状态通过位置反馈齿轮传动系传递给限位装置19，此时限位装置19不对限位块11-1进行限位，三工位开关隔离分闸到位依靠电气辅助开关或特定操作圈数实现定位。

接地合闸工作过程：三工位开关在隔离位置，接地合闸手动操作时，由人力通过操作手柄驱动接地输入接口6顺时针旋转，手动力通过旋转轴传递给接地输入齿轮11，接地输入齿轮11将手动力传递给隔离输入齿轮10，隔离输入齿轮10再传递给手动力输入凸轮12（此过程隔离输入接口5逆时针空转），手动力输入齿轮12接受手动力，并通过离合装置21、主旋转轴20将手动力传递给输出凸轮7；接地合闸电动操作时，电机产生逆时针旋转电动力，电动力通过输出轴8-1被传给电动传动齿轮8，电动传动齿轮8将电动力传递给电动力输入凸轮9，电动力输入凸轮9接受电动力（电动操作过程手动传动齿轮系空转），并通过离合装置21、主旋转轴20将电动力传递给输出凸轮7。手动/电动操作力最终均传递给输出凸轮7，输出凸轮7通过开关驱动接口7-1顺时针驱动三工位开关接地合闸，输出凸轮7顺时针旋转20圈，三工位开关接地合闸到接地位置。在接地合闸过程中，输出凸轮7输出位置状态依次通过第一传动齿轮13、第二传动齿轮14、传动轴14-1、第一锥齿轮15、第二锥齿轮16、传动轴16-1、蜗杆17、蜗轮18，并最终传递给限位止挡19，输出凸轮7顺时针旋转20圈，接地合闸到位后，限位止挡19对限位块11-1进行限位，限位块11-1与接地输入齿轮11固定连接，等效于接地输入11、隔离输入齿轮10、手动输入凸轮12被同步限位，同时，离合装置21被触发脱离，电动力也无法传递给主旋转轴20，电机空转，因此，无论电动/手动最终都能实现对三工位开关的安全保护。

接地分闸工作过程：三工位开关在接地位置，接地分闸手动操作时，与接地合闸的转动方向相反，手动/电动操作力最终均传递给输出凸轮7，输出凸轮7通过开关驱动接口7-1逆时针驱动三工位开关隔离分闸, 输出凸轮7逆时针旋转20圈，三工位开关接地分闸到隔离位置。三工位开关在隔离位置时，则开关动触头处在全行程中间位置，无机械损伤开关隐患，不需实现到位的机械保护，输出凸轮7输出位置状态通过位置反馈齿轮传动系传递给限位止挡19，此时限位止挡19不对限位块11-1进行限位，三工位开关接地分闸到位依靠电气辅助开关或特定操作圈数实现定位。

该装置通过齿轮传动实现对三工位开关的控制，同时，设置有效的位置反馈齿轮系和限位装置，对三工位开关进行过位保护，有效的提升了三工位开关操作的安全性，同时，采用齿轮传动，保证了结构整体的紧凑性和准确性，总体提升了该装置的性能。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所述领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (8)

1.一种三工位开关操作机构，其特征在于：包括壳体和基于该壳体安装的手动传动齿轮系、位置反馈齿轮系、限位装置和驱动三工位开关的输出凸轮；

所述手动传动齿轮系传动所述输出凸轮，所述输出凸轮传动所述位置反馈齿轮系，所述位置反馈齿轮系驱动所述限位装置，该限位装置具有两个限位位置，当所述输出凸轮转动并驱动所述三工位开关到达合闸位置或接地位置时，所述限位装置到达其中一限位位置，所述手动传动齿轮系包括至少一个输入轴、由该输入轴驱动的至少一个手动齿轮，所述手动齿轮驱动所述输出凸轮，所述手动传动齿轮系包括隔离输入轴、安装在该隔离输入轴上的隔离输入齿轮、接地输入轴、安装在该接地输入轴上并与所述隔离输入齿轮啮合的接地输入齿轮以及与所述隔离输入齿轮啮合的手动输入凸轮，所述手动输入凸轮与所述输出凸轮通过轴传动。

2.根据权利要求1所述的三工位开关操作机构，其特征在于：所述位置反馈齿轮系包括由所述输出凸轮传动的传动齿轮组、由该传动齿轮组传动的锥齿轮组以及由该锥齿轮组传动的蜗轮和蜗杆。

3.根据权利要求2所述的三工位开关操作机构，其特征在于：所述限位装置包括安装在所述蜗轮上并随之转动的限位止挡和安装在所述隔离输入齿轮上或所述接地输入齿轮上且与所述限位止挡配合的限位块。

4.根据权利要求2或3所述的三工位开关操作机构，其特征在于：它还包括电动传动齿轮系、所述电动传动齿轮系通过离合装置传动所述手动传动齿轮系。

5.根据权利要求4所述的三工位开关操作机构，其特征在于：所述电动传动齿轮系包括电机、安装在所述电机的输出轴上的电动传动齿轮以及与该电动传动齿轮啮合的电动输入凸轮，所述电动输入凸轮通过离合装置传动所述手动输入凸轮。

6.根据权利要求5所述的三工位开关操作机构，其特征在于：所述壳体包括两个平行设置的基板以及连接在两基板之间的支柱，各齿轮的转轴均安装在两基板上。

7.根据权利要求1所述的三工位开关操作机构，其特征在于：所述隔离输入轴的外端具有隔离输入接口，所述接地输入轴的外端具有接地输入接口。

8.根据权利要求2所述的三工位开关操作机构，其特征在于：所述传动齿轮组包括与所述输出凸轮同轴安装的第一传动齿轮和与该第一传动齿轮啮合的第二传动齿轮，所述第一传动齿轮、所述第二传动齿轮以及所述输出凸轮均安装在其中一基板的外侧，所述锥齿轮组包括与所述第二传动齿轮同轴安装的第一锥齿轮、与该第一锥齿轮啮合的第二锥齿轮，所述第二锥齿轮固定在所述蜗杆的端部并带动所述蜗杆转动。