本发明属于隔离开关技术领域，具体涉及一种三工位隔离开关。
背景技术：
隔离开关主要应用于轨道交通行业领域的供电系统中，当主供电电源出现故障时可避免故障电源向负载供电，或者用于双电源电压地铁高压供电系统中时刻实现电网/蓄电池工作电源的转换。
目前还没有一种既可用于供电系统中，当主供电电源出现故障时避免故障电源向负载供电、又可用于双电源电压地铁高压供电系统，以实现电网/蓄电池工作电源转换的三工位隔离开关。
技术实现要素：
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种三工位隔离开关，既可用于供电系统中，当主供电电源出现故障时避免故障电源向负载供电，又可用于双电源电压地铁高压供电系统，实现电网/蓄电池工作电源的转换。
本发明的技术方案是提供了一种三工位隔离开关，包括由下至上依次设置的隔离刀机构、控制回路机构、电动操作机构和手动操作集成总成，所述电动操作机构通过传动轴连接控制回路机构和隔离刀机构；所述隔离刀组件包括静触头组ⅰ、静触头组ⅱ和动触头组，所述静触头组ⅰ和静触头组ⅱ对称分布在动触头组两侧，所述动触头组通过连杆机构与传动轴转动连接；所述控制回路机构包括套接在传动轴上的凸轮机构和设置在凸轮机构两侧的辅助开关信号组，所述辅助开关信号组通过接线排与外部控制系统电连接；所述手动操作集成总成通过齿轮传动机构与电动操作机构连接。
进一步的，所述连杆机构包括主动杆和从动杆，所述主动杆与传动轴连接，所述从动杆与动触头组连接，所述主动杆和从动杆之间通过轴销铰接。
进一步的，所述凸轮机构包括沿传动轴轴向分布的凸轮ⅰ和凸轮ⅱ，所述凸轮ⅰ和凸轮ⅱ与辅助开关信号组的触头相接触。
进一步的，所述电动操作机构包括电机底板和设置在电机底板上的电机，所述电机输出轴端与传动轴连接。
进一步的，所述电动操作机构还包括止挡杆和止挡销，所述止挡杆垂直于传动轴的轴向方向设置，且止挡杆的一端固定在传动轴上，所述止挡销固定设置在电机底板上，且止挡销与传动轴之间的距离小于止挡杆的长度。
进一步的，所述手动操作集成总成包括操作面板，所述操作面板一侧设置有锁定开关位置按钮、操作手柄、指示标识、开关位置锁按钮、防误操锁按钮，操作面板另一侧设置有开关位置锁、防误操锁、手动解锁辅助开关和电动解锁辅助开关，所述锁定开关位置按钮底部设置有反力弹簧，所述操作手柄与所述齿轮机构连接，所述开关位置锁与开关位置锁按钮对应设置，开关位置锁与电动解锁辅助开关连接，所述防误操锁与防误操锁按钮对应设置，防误操锁与手动解锁辅助开关连接，所述手动解锁辅助开关和电动解锁辅助开关均与电动操作机构电连接，所述指示标识与辅助开关信号组电连接。
进一步的，所述齿轮机构包括主动锥齿轮和从动锥齿轮，所述从动锥齿轮与电机传动连接，所述主动锥齿轮连接在操作手柄的端部，通过操作手柄控制主动齿轮位于工作位和非工作位，所述主动锥齿轮在工作位与从动锥齿轮啮合，主动锥齿轮在非工作位与从动锥齿轮断开。
进一步的，所述电动操作机构包括有定位块，所述定位块一端固定在传动轴上，另一端上设有与防误操锁相对应的卡槽。
进一步的，所述静触头组ⅰ和静触头组ⅱ均包括静触头座和设置在静触头座上的铜排，所述静触头组ⅰ和静触头组ⅱ的铜排位于同一水平面设置，所述铜排靠近动触头组的一侧具有倒角；所述动触头组包括动触头座、设置在动触头座上的固定板以及与固定板一端部转动连接的触板组件，所述触板组件与铜排位于同一水平面设置，触板组件与静触头组ⅰ或静触头组ⅱ对应接触的一端设有与铜排相接触的触指，所述触板组件中部通过连杆机构与传动轴连接。
进一步的，所述触板组件包括两个平行间隔设置的夹板，位于两夹板之间平行设置的两个触指板，以及位于在夹板和触指板之间的簧片和垫板，所述簧片插接在所述触指板上，两个所述触指板之间通过支撑轴和设置在支撑轴上的支撑轴套间隔固定，所述连杆机构端部固定在支撑轴套上，所述夹板和触指板之间通过螺栓固定连接，两个所述触指板之间的间隔距离小于所述铜排厚度，所述固定板夹持在两个所述触指板一端部之间，所述触指有多个，且沿直线排列设置在两触指板内侧端部。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
(1)本发明提供的这种三工位隔离开关通过控制回路中凸轮机构控制隔离开关中动触头组位于静触头组ⅰ、静触头组ⅱ和中间位置的动作过程，并显示隔离开关位置信号输出；同时采用传动轴与控制回路机构中的凸轮机构直接连接，控制电动操作机构信号开关组，大大的提高了三工位隔离开关的位置精度，实现高精度分合闸；而且亦可在电动操作机构失效的情况下通过手动操作集成总成确保隔离开关的正常工作。
(2)本发明提供的这种三工位隔离开关采用隔离刀机构和辅助信号开关组实现两路高压电源电路闭合或断开的相互转换，采用分层设计及模块化设计，具有层次分明、结构简单紧凑、转换快速和可靠性高等优点。
(3)本发明提供的这种三工位隔离开关中隔离刀机构结构紧凑，同时触头系统采用分布式接触方式，且为平面接触或点接触，增加了触指与连接排的接触面积，有效避免或减小了因电流集中发热，大大提高了载流能力、短时耐受电流能力及使用寿命期限。
(4)本发明提供的这种三工位隔离开关中手动操作集成总成设有开关位置锁、防误操锁、手动解锁辅助开关和电动解锁辅助开关，多种防护措施共同实现隔离开关可靠动作，确保了隔离开关电动操作或手动操作安全可靠。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明三工位隔离开关的整体结构示意图；
图2是本发明三工位隔离开关中隔离刀机构的结构示意图；
图3是本发明三工位隔离开关中控制回路机构与隔离刀机构组装结构示意图；
图4是本发明三工位隔离开关中电动操作机构的结构示意图；
图5是本发明中手动操作集成总成的俯视图；
图6是本发明中手动操作集成总成的主视图；
图7是本发明中手动操作集成总成的仰视图；
图8是本发明中隔离刀机构的触板组件爆炸图。
附图标记说明：1、隔离刀机构；2、控制回路机构；3、电动操作机构；4、手动操作集成总成；5、接线排；6、传动轴；7、连杆机构；8、静触头组ⅱ；9、动触头组；10、静触头组ⅰ；11、静触头座；12、铜排；13、动触头座；14、固定板；15、触板组件；16、从动杆；17、辅助开关信号组；18、止挡杆；19、凸轮ⅰ；20、凸轮ⅱ；21、主动杆；22、轴销；23、电机；24、定位块；25、从动锥齿轮；26、止挡销；27、防误操锁按钮；28、开关位置锁按钮；29、操作面板；30、锁定开关位置按钮；31、操作手柄；32、指示标识；33、主动锥齿轮；34、电动解锁辅助开关；35、反力弹簧；36、手动解锁辅助开关；37、防误操锁；38、开关位置锁；39、夹板；40、簧片；41、触指板；42、支撑轴；43、支撑轴套；44、触指；45、垫板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；另外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
如图1、图2和图3所示，本实施例提供了一种三工位隔离开关，包括由下至上依次设置的隔离刀机构1、控制回路机构2、电动操作机构3和手动操作集成总成4，所述电动操作机构3通过传动轴6连接控制回路机构2和隔离刀机构1，电动操作机构3为该隔离开关提供动力驱动，驱动传动轴6带动控制回路机构2和隔离刀机构1转动；而为了实现隔离开关三工位的控制，所述隔离刀组件1包括静触头组ⅰ10、静触头组ⅱ8和动触头组9，所述静触头组ⅰ10和静触头组ⅱ8对称分布在动触头组9两侧，所述动触头组9通过连杆机构7与传动轴6转动连接，在传动轴6转动过程中带动连杆机构7同步转动，从而控制动触头组9在静触头组ⅰ10和静触头组ⅱ8之间移动；所述控制回路机构2包括套接在传动轴6上的凸轮机构和设置在凸轮机构两侧的辅助开关信号组17，所述辅助开关信号组17通过接线排5与外部控制系统电连接。其中，辅助开关信号组17可以是多个速动开关；传动轴6在转动过程中，连接在传动轴6上的凸轮机构同步转动，当隔离刀机构1的动触头组9位于静触头组ⅰ10或静触头组ⅱ8或中间位置时，同步转动的凸轮机构与辅助开关信号组17中对应触头相接触，从而辅助开关信号组17传输动触头组9的位置信号，实现隔离开关的三个工位的动作过程，并显示隔离开关位置信号输出；所述手动操作集成总成4通过齿轮传动机构与电动操作机构3连接，在电动操作机构3失效的情况下，可通过手动操作集成总成4控制齿轮传动机构工作，从而齿轮传动机构齿轮传动带动电动操作机构3驱动传动轴6转动，保证该三工位隔离开关的正常工作。本实施例提供的这种三工位隔离开关结构紧凑，采用隔离刀机构1和辅助信号开关组17实现两路高压电源电路闭合或断开的相互转换，且通过传动轴6与控制回路机构2中的凸轮机构直接连接，控制电动操作机构3信号开关组，大大的提高了三工位隔离开关的位置精度，实现高精度分合闸。
细化的实施方式，对于动触头组9位置的驱动结构，如图2和图3所示，所述连杆机构7包括主动杆21和从动杆16，所述主动杆21与传动轴6连接，所述从动杆16与动触头组9连接，所述主动杆21和从动杆16之间通过轴销22铰接，在传动轴6顺时针转动过程中，带动主动杆21同步转动，主动杆21的转动带动从动杆16运动，进而带动动触头组9向静触头组ⅱ8方向移动，并与静触头组ⅱ8电性相通，反之，在传动轴6逆时针转动过程中，带动动触头组9向静触头组ⅰ10方向移动，并与静触头组ⅰ10电性相通，通过传动轴6的转动，可实现动触头组9位于静触头组ⅰ10、静触头组ⅱ8或其两者中间位置三个不同工位处；而在动触头组9移动过程中，控制回路机构2中的凸轮机构亦与动触头组9的移动产生同步运动，并与其两侧的辅助开关信号组17电性相通，从而辅助开关信号组17根据连通的信号传输出动触头组9不同的位置信号；具体的，所述凸轮机构包括沿传动轴6轴向分布两种不同类型的凸轮ⅰ19和凸轮ⅱ20，所述凸轮ⅰ19和凸轮ⅱ20与辅助开关信号组17的触头相接触，即凸轮ⅰ19和凸轮ⅱ20呈上下分布，凸轮ⅰ19和凸轮ⅱ20数量均可为多个，与对应的辅助开关信号组17的触头数量相对应，各凸轮ⅰ19和凸轮ⅱ20之间可通过垫片间隔；动触头组9与静触头组ⅰ10或静触头组ⅱ8接触电性导通时，凸轮ⅰ19亦同步转动与辅助开关信号组17对应的触头相接触，从而辅助开关信号组17传输出动触头组9位于静触头组ⅰ10或静触头组ⅱ8工位处信号，而动触头组9转动至静触头组ⅰ10和静触头组ⅱ8两者之间时，凸轮ⅱ20同步转动与辅助开关信号组17对应的触头相接触，从而辅助开关信号组17传输出动触头组9位于中间位置的信号，这样通过控制辅助开关信号组17时序实现隔离开关三个不同工位的动作过程，并显示隔离开关在三个不同工位的状态指示，操作简单，三工位隔离开关的位置精度高，可实现高精度分合闸。
一种实施方式，如图2所示，所述静触头组ⅰ10和静触头组ⅱ8均包括静触头座11和设置在静触头座11上的铜排12，所述静触头组ⅰ10和静触头组ⅱ8的铜排12位于同一水平面设置，所述动触头组9包括动触头座13、设置在动触头座13上的固定板14以及与固定板14一端部转动连接的触板组件15，所述触板组件15与铜排12位于同一水平面设置，触板组件15与静触头组ⅰ10或静触头组ⅱ8对应接触的一端设有与铜排12相接触的触指44，所述触板组件15中部通过连杆机构7与传动轴6连接，传动轴6通过连杆机构7驱动动触头组9的触板组件15在水平方向移动单独与静触头组ⅰ10或静触头组ⅱ8的铜排12接触或位于中间位置，隔离刀机构1的设计方式结构紧凑，同时触头系统采用分布式接触方式，且为平面接触或点接触，增加了触指与连接排的接触面积，有效避免或减小了因电流集中发热，大大提高了载流能力、短时耐受电流能力及使用寿命期限；而将所述铜排12靠近动触头组9的一侧设计有倒角，使得动触头组件9与静触头组ⅰ10或静触头组ⅱ8的铜排12合闸阻力减小，进而亦可使得电机负载平缓过渡。进一步的，如图8所示，所述触板组件15包括两个平行间隔设置的夹板39，位于两夹板39之间平行设置的两个触指板41，以及位于在夹板39和触指板41之间的簧片40和垫板45，所述簧片40插接在所述触指板41上，两个所述触指板41之间通过支撑轴42和设置在支撑轴42上的支撑轴套43间隔固定，所述连杆机构7端部固定在支撑轴套43上，所述夹板39和触指板41之间通过螺栓固定连接，两个所述触指板41之间的间隔距离小于所述铜排12厚度，所述固定板14夹持在两个所述触指板41一端部之间，所述触指44有多个，且沿直线排列设置在两触指板41内侧端部，该动触头组9的触板组件15与静触头组ⅰ10或静触头组ⅱ8的铜排12进行合闸工作时，静触头组ⅰ10或静触头组ⅱ8的铜排12可插入两触指板41之间并与与两触指板41端部分布的触指44相接触实现电性导通，夹板39和触指板41之间的多个簧片40通过垫板45的厚度来控制其初始压缩量为触指板41提供初始压力与铜排12实现多点接触，此种布置具有结构紧凑的优点；而在触指板41与铜排12完全接触过程中，触指板41通过进一步地压缩簧片40来保持两触指板41之间的夹持力，保证触指板41与铜排12完全可靠地电性接触。
作为一种具体实施方式，所述电动操作机构3为隔离开关提供动力驱动，其结构如图4所示，包括电机底板和设置在电机底板上的电机23，所述电机23输出轴端与传动轴6连接，通过电机23驱动传动轴6转动，从而带动凸轮机构和隔离刀机构1同步运动。而为了实现对隔离刀机构1中动触头组9在移动过程中的精确定位，所述电动操作机构1还包括止挡杆18和止挡销26，所述止挡杆18垂直于传动轴6的轴向方向设置，且止挡杆18的一端固定在传动轴6上，所述止挡销26固定设置在电机底板上，且止挡销26与传动轴6之间的距离小于止挡杆18的长度，传动轴6在带动凸轮机构和隔离刀机构1的动触头组9同步运动过程中，止挡销26可对与传动轴6同步转动的止挡杆18进行阻挡，进而对动触头组9的运动进行定位，进一步提高了该三工位隔离开关的位置精度。
作为一种具体的实施方式，如图1、图5、图6和图7所示，所述手动操作集成总成4包括操作面板29，所述操作面板29一侧设置有锁定开关位置按钮30、操作手柄31、指示标识32、开关位置锁按钮28、防误操锁按钮27，操作面板29另一侧设置有开关位置锁38、防误操锁37、手动解锁辅助开关36和电动解锁辅助开关34，所述锁定开关位置按钮30底部设置有反力弹簧35，所述操作手柄31与所述齿轮机构连接，通过操作手柄31控制齿轮机构工作，齿轮机构传动而带动电机23驱动传动轴6转动，确保了在电动操作机构3失效的情况下，该三工位隔离开关能正常工作；具体的，所述齿轮机构包括主动锥齿轮33和从动锥齿轮25，所述从动锥齿轮25与电机23传动连接，所述主动锥齿轮33连接在操作手柄31的端部，在电动操作机构3失效的情况下，通过操作手柄31控制主动锥齿轮33向下推动而位于工作位与从动锥齿轮25啮合，进而带动电机23驱动传动轴6转动，实现隔离开关的手动操作状态，相反，隔离开关到位后，拉起操作手柄31并带动主动锥齿轮33上升而断开与从动锥齿轮25的啮合，主动锥齿轮33位于非工作位；所述开关位置锁38与开关位置锁按钮28对应设置，开关位置锁38与电动解锁辅助开关34连接，所述防误操锁37与防误操锁按钮27对应设置，防误操锁37与手动解锁辅助开关36连接，所述手动解锁辅助开关36和电动解锁辅助开关34均与电动操作机构3电连接，所述指示标识32与辅助开关信号组17电连接。当开关位置锁38解锁后，电动解锁辅助开关34给出解锁信号并接通电机23的开关控制回路，同时锁定开关位置按钮30在反力弹簧35反力作用下自动弹开，隔离开关可进行电动操作；当防误操锁37解锁，操作手柄31可带动主动锥齿轮33向下推动，并与从动锥齿轮25啮合，同时在防误操锁37解锁时触发手动解锁辅助开关36，断开电机23的控制回路，实现隔离开关手动操作；相反，隔离开关到位后，拉起操作手柄31并带动主动锥齿轮33上升，断开主、从动锥齿轮啮合，并锁定防误操锁37，手动解锁辅助开关36复位；按压下开关位置锁按钮28并锁定开关位置锁38，电动解锁辅助开关34复位。该手动操作集成总成4可实现隔离开关手动操作过程，锁定隔离开关位置，并指示隔离开关位置，亦可通过手动解锁辅助开关36和电动解锁辅助开关34互锁允许隔离开关实现电动操作过程。而优化的，所述电动操作机构3包括有定位块24，所述定位块24一端固定在传动轴6上，另一端上设有与防误操锁37相对应的卡槽，定位块24用于对防误操锁37进行准确定位。
综上所述，本发明提供的这种三工位隔离开关采用隔离刀机构和辅助信号开关组实现两路高压电源电路闭合或断开的相互转换，采用分层设计及模块化设计，具有层次分明、结构简单紧凑、转换快速和可靠性高等优点。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。