本发明涉及高压开关领域中的一种三工位开关手动操动机构及使用该操动机构的三工位开关。
背景技术：
目前的开关隔离机构大多是只能在合闸位置与分闸位置之间相互切换的两工位机构，能在隔离合、隔离分和接地之间相互切换的三工位机构的数量相对较少。目前市场上的三工位机构普遍存在体积大，操作不方便，切换不可靠等问题。公告号为CN205039087U、公告日为2016.02.17的中国实用新型专利公开了一种三工位开关手动操动机构，包括由前基板、后基板和支撑在前后基板之间的立柱所形成的壳体，壳体中于前、后基板之间转动转配有隔离输入轴、接地输入轴和主传动轴；隔离输入轴上设有隔离输入齿轮，接地输入轴上设有接地输入齿轮；主传动轴用于驱动三工位开关的动触头移动，主传动轴上设有离合器，离合器上设有供电动操作机构驱动的电动驱动齿轮和供手动操作机构驱动的手动驱动齿轮；隔离输入轴处于接地输入轴和主传动轴之间，隔离输入齿轮同时与接地输入齿轮和离合器上的手动输入齿轮啮合。隔离输入轴和接地输入轴均具有供拐臂或手柄操作的操作端。
所述壳体中还设有蜗轮蜗杆组件，蜗杆的一端朝向主传动轴，蜗杆的朝向主传动轴的一端与主传动轴之间以一对相互啮合的锥齿轮传动，蜗轮安装在蜗轮轴上，蜗轮随传动主轴转动；蜗轮和接地输入齿轮上分别设有用于在两者相对转动过程中挡止配合的挡止块；两挡止块在三工位开关达到隔离合位置和接地位置时均能形成挡止配合，实现对手动操动机构行程的限位。现有的三工位开关手动操动机构虽然能够实现对三工位开关在隔离合位置和接地位置的限位，但是还缺少对三工位开关处于隔离分位置的限位；并且各工作位置之间的切换的自由性较大，限位性能较差，切换不可靠。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种三工位开关手动操动机构，用以解决现有的三工位开关手动操动机构存在的限位性能较差、切换不可靠的问题；本发明的目的还在于提供一种使用该操动机构的三工位开关。
为实现上述目的，本发明的三工位开关手动操动机构的方案1是：三工位开关手动操动机构包括壳体和转动安装在壳体上的隔离输入轴、接地输入轴和蜗轮轴，所述隔离输入轴的外壁上设有沿其周向间隔设置的两卡槽，隔离输入轴上转动安装有限位套，限位套上设有用于控制所述卡槽开闭的两避让孔，蜗轮轴上设有限位套驱动齿轮，限位套具有避让孔与卡槽位置重合的让开位和避让孔与卡槽位置错开的封闭位；壳体上还设有用于在所述卡槽打开时插入卡槽中以限制隔离输入轴转动的棘爪组件，棘爪具有分别用于与两卡槽配合的两棘爪部分，两棘爪部分卡在隔离输入轴的外侧，两棘爪部分的端部之间的间隔大于两卡槽之间的间隔，壳体上还设有用于驱动棘爪组件摆动以实现棘爪组件对隔离输入轴限制转动方向切换的切换结构。
方案2是，根据方案1所述的手动操动机构，所述棘爪组件包括棘爪和棘爪轴，棘爪安装在棘爪轴上，棘爪的两棘爪部分成V形交叉，棘爪轴上间隔设有两扭簧，各扭簧均具有相互平行的两扭簧臂，切换结构包括安装在棘爪轴上的操作切换板，壳体和棘爪上分别设有复位螺钉，两复位螺钉分别插入对应扭簧的两扭簧臂之间；操作切换板上设有朝向壳体内侧延伸的用于驱动所述扭簧的扭簧驱动板，扭簧驱动板上设有供扭簧臂嵌入的嵌入槽，各扭簧臂均卡在嵌入槽中。
方案3是，根据方案2所述的手动操动机构，所述壳体包括前基板、后基板和设置在前基板上的面板部件，隔离输入轴、接地输入轴和涡轮轴设置在前、后基板之间，隔离输入轴和接地输入轴上安装有手柄操作套组件，两手柄操作套组件和棘爪组件设置在面板部件和前基板之间，操作切换板安装在面板部件的外板面上，面板部件上设有与手柄操作套组件位置对应的手柄避让孔，操作切换板上设有两个手柄插入孔，操作切换板在其转动范围内具有将其中一手柄插入孔打开同时将另一手柄插入孔关闭的两个位置。
方案4是，根据方案3所述的手动操动机构，所述操作切换板的远离其转动轴线的一侧设有朝向壳体内侧翻折的内翻边，面板部件上设有用于避让内翻边的弧形槽。
方案5是，根据方案4所述的手动操动机构，所述蜗轮轴上安装有蜗轮，接地输入轴上安装有接地输入齿轮，蜗轮和接地输入齿轮上设有用于止挡限位的限位块，蜗轮和/或接地输入齿轮上设有供限位块弹性安装的限位块安装座。
本发明的三工位开关的方案1是：三工位开关包括手动操动机构，手动操动机构包括壳体和转动安装在壳体上的隔离输入轴、接地输入轴和蜗轮轴，所述隔离输入轴的外壁上设有沿其周向间隔设置的两卡槽，隔离输入轴上转动安装有限位套，限位套上设有用于控制所述卡槽开闭的两避让孔，蜗轮轴上设有限位套驱动齿轮，限位套具有避让孔与卡槽位置重合的让开位和避让孔与卡槽位置错开的封闭位；壳体上还设有用于在所述卡槽打开时插入卡槽中以限制隔离输入轴转动的棘爪组件，棘爪具有分别用于与两卡槽配合的两棘爪部分，两棘爪部分卡在隔离输入轴的外侧，两棘爪部分的端部之间的间隔大于两卡槽之间的间隔，壳体上还设有用于驱动棘爪组件摆动以实现棘爪组件对隔离输入轴限制转动方向切换的切换结构。
方案2是，根据方案1所述的三工位开关，所述棘爪组件包括棘爪和棘爪轴，棘爪安装在棘爪轴上，棘爪的两棘爪部分成V形交叉，棘爪轴上间隔设有两扭簧，各扭簧均具有相互平行的两扭簧臂，切换结构包括安装在棘爪轴上的操作切换板，壳体和棘爪上分别设有复位螺钉，两复位螺钉分别插入对应扭簧的两扭簧臂之间；操作切换板上设有朝向壳体内侧延伸的用于驱动所述扭簧的扭簧驱动板，扭簧驱动板上设有供扭簧臂嵌入的嵌入槽，各扭簧臂均卡在嵌入槽中。
方案3是，根据方案2所述的三工位开关，所述壳体包括前基板、后基板和设置在前基板上的面板部件，隔离输入轴、接地输入轴和涡轮轴设置在前、后基板之间，隔离输入轴和接地输入轴上安装有手柄操作套组件，两手柄操作套组件和棘爪组件设置在面板部件和前基板之间，操作切换板安装在面板部件的外板面上，面板部件上设有与手柄操作套组件位置对应的手柄避让孔，操作切换板上设有两个手柄插入孔，操作切换板在其转动范围内具有将其中一手柄插入孔打开同时将另一手柄插入孔关闭的两个位置。
方案4是，根据方案3所述的三工位开关，所述操作切换板的远离其转动轴线的一侧设有朝向壳体内侧翻折的内翻边，面板部件上设有用于避让内翻边的弧形槽。
方案5是，根据方案4所述的三工位开关，所述蜗轮轴上安装有蜗轮，接地输入轴上安装有接地输入齿轮，蜗轮和接地输入齿轮上设有用于止挡限位的限位块，蜗轮和/或接地输入齿轮上设有供限位块弹性安装的限位块安装座。
本发明的有益效果是：使用时转动隔离输入轴或者接地输入轴，转动过程中，当三工位开关从隔离合位置或接地位置移动到隔离分位置时，限位套上的避让孔与隔离输入轴上的卡槽位置重合，其中一棘爪部分插入一卡槽中，另一棘爪部分与另一卡槽相间隔，隔离输入轴的转动方向受限，操动切换结构，使棘爪组件向相反方向摆动，其中一棘爪部分从卡槽中脱离，同时另一棘爪部分插入对应卡槽中，由于两棘爪部分卡在隔离输入轴的外侧，两棘爪部分的延伸线处于隔离输入轴轴线的径向两侧，两棘爪部分对隔离输入轴的限制转动方向不同，随着切换结构的切换，操动不同输入轴，保证三工位开关的动触头在隔离分位置时仅能沿之前移动方向继续移动，限制反向移动。相比于现有技术，各工位之间的切换更加可靠，安全性更高。
附图说明
图1为本发明的三工位开关手动操动机构的具体实施例的立体图；
图2为本发明的三工位开关手动操动机构的主视图；
图3为图2的俯视图；
图4为图1的后视图；
图5为棘爪组件与操作切换板之间的连接结构图；
图6为本发明的三工位开关手动操动机构处于隔离合位置时机构内部结构的主视图；
图7为图6的俯视图；
图8为图6的后视图；
图9为本发明的三工位开关手动操动机构处于隔离分位置时机构内部结构的后视图；
图10为本发明的三工位开关手动操动机构从隔离分即将到达接地位置时机构内部结构的主视图；
图11为本发明的三工位开关手动操动机构处于接地位置时机构内部结构的主视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
本发明的三工位开关手动操动机构的具体实施例，如图1至图11所示，包括主体模块6和面板部件1，主体模块6包括前基板、后基板和设置在前后基板之间的支撑结构；面板部件1固定在前基板上，主体模块6中于前、后基板之间设有隔离输入轴21、固定设置在隔离输入轴21上的隔离输入齿轮211、接地输入轴22、固定设置在接地输入轴22上的接地输入齿轮221、主传动轴4和安装在主传动轴4上的离合器20；隔离输入轴21、接地输入轴22和主传动轴4均转动装配在前基板和后基板上。主传动轴4向后伸出主体模块6，主传动轴4通过轴端的输出结构可驱动三工位开关的动触头运动。
隔离输入轴21的一端和接地输入轴22的一端均穿过主体模块6并伸入到面板部件1中；隔离输入轴21的伸入面板部件1的一端和接地输入轴22的伸入面板部件1的一端分别安装有供手柄操作的手柄操作套组件7；面板部件1上设有供所述手柄插入的手柄插孔，手柄插孔有与隔离输入轴21对应的隔离轴手柄插孔和与接地输入轴22对应的接地轴手柄插孔。面板部件1上转动装配有操作切换板2，操作切换板2上设有用于避让所述隔离轴手柄插孔和接地轴手柄插孔的两个手柄避让口。
离合器20为现有技术，离合器20具有直径较大的电动驱动齿轮201和直径较小的手动驱动齿轮202；电动驱动齿轮201和手动驱动齿轮202同轴设置；电动驱动齿轮201供电动操动机构驱动。隔离输入齿轮211与接地输入齿轮221相啮合，手动驱动齿轮202与隔离输入齿轮211相啮合。
主传动轴4上在靠近主体模块6的位置设有第一传动齿轮8，第一传动齿轮8处于主体模块6的外侧；主体模块6上于第一传动齿轮8的正下方设有第二传动齿轮5；主体模块6的内侧设有与第二传动齿轮5同轴设置的第一锥齿轮101；蜗杆17倾斜设置在主体模块6的内壁上，蜗杆17的靠近第一锥齿轮101的一端设有用于与第一锥齿轮101配合的第二锥齿轮102。主体模块6中于前、后基板之间设有用于与蜗杆17配合的蜗轮18。
接地输入齿轮221上设有接地轮限位块222，蜗轮18上设有用于与接地轮限位块222挡止配合的蜗轮限位块231；蜗轮18上设有供蜗轮限位块231安装的限位块安装座23；蜗轮限位块231弹性安装在限位块安装座23上，蜗轮限位块231在限位块安装座23内部簧力的作用下可在一定角度范围内摆动。
隔离输入轴21的伸入面板部件1的轴段部分的外壁上设有沿隔离输入轴21周向间隔设置的两处卡槽；隔离输入轴21的设有卡槽的部分上转动装配有用于控制所述卡槽开闭的限位套24；限位套24连接有用于带动限位套24绕隔离输入轴21转动的限位套齿轮241；蜗轮18所在的转轴上设有用于驱动限位套齿轮241转动的限位套驱动齿轮181，限位套驱动齿轮181与蜗轮18同步转动。限位套24上设有两处用于在限位套24转动到位时同时让开隔离输入轴21上的两所述卡槽的避让孔。
面板部件1中设有用于在隔离输入轴21上的卡槽打开时卡入对应卡槽中以限制隔离输入轴21转动的棘爪组件3；棘爪组件3包括棘爪轴、装配在棘爪轴上的棘爪31、扭簧32和用于对扭簧32施压的复位螺钉33；扭簧32有沿棘爪轴轴向间隔设置的两个，分别为上扭簧321和下扭簧322；棘爪31具有相向设置的第一棘爪部分311和第二棘爪部分312，操作切换板2安装在棘爪轴上。复位螺钉33包括上复位螺钉331和下复位螺钉332。
上复位螺钉331固定安装在面板部件1上，下复位螺钉332固定安装在棘爪31上，上、下复位螺钉分别处于对应扭簧的两扭簧臂之间，操作切换板2上设有向内翻折的成工字形的扭簧驱动板34，扭簧驱动板34上设有供各扭簧臂嵌入的嵌入槽。扭簧驱动板34随操作切换板2转动，上扭簧321在上复位螺钉331的限制下用于向操作切换板2提供回复力，扭簧驱动板通过下扭簧322、下复位螺钉332驱动棘爪31摆动，第一棘爪部分311和第二棘爪部分312仅有一个被压紧在限位套24上。
当操作切换板2转动至与隔离输入轴21位置对应时，棘爪31在扭簧力的作用下在各后视图中有顺时针转动的趋势，第一棘爪311压紧在限位套24的外壁面上，第二棘爪部分312与限位套24之间相间隔；当操作切换板2转动至与接地输入轴22位置对应时，棘爪31在扭簧力的作用下在各后视图中有逆时针转动的趋势，第二棘爪312压紧在限位套24的外壁面上，第一棘爪部分311与限位套24之间相间隔。
本实施例中，隔离输入齿轮211与接地输入齿轮221为1:1传动，隔离输入齿轮211与手动驱动齿轮202为1:2传动，第一传动齿轮8与手动驱动齿轮202同轴转动，第一传动齿轮8与第二传动齿轮5为1:1传动，第一锥齿轮101与第二传动齿轮5同轴转动，第一锥齿轮101与第二锥齿轮102为1:1传动，蜗杆17与第二锥齿轮102同轴转动，蜗杆17与蜗轮18为48:1传动，限位套驱动齿轮181与蜗轮18同轴转动，限位套驱动齿轮181与限位套齿轮241之间为3:2传动。
手动操动机构的最终运动形式，在图5中，隔离输入轴21顺时针转动n（0≤n≤12）圈，接地输入轴22逆时针转动n圈，主传动轴4逆时针转动2n圈，蜗轮18顺时针转动n/24圈，限位套齿轮241逆时针转动3n/48圈。
本发明的三工位开关手动操动机构的工作过程如下：隔离输入轴21、隔离输入齿轮211、接地输入轴22和接地输入齿轮221的转动方向以主视图作为基准。
三工位开关从隔离合到隔离分，如图6所示，三工位开关处于隔离合工位；转动操作切换板2，将手柄插入隔离输入轴21上的手柄操作套组件7中，准备对隔离输入轴21进行转动；此时，蜗轮18上的蜗轮限位块231与接地输入齿轮221上的接地轮限位块222挡止限位，隔离输入齿轮211只能顺时针转动；顺时针转动隔离输入轴21，隔离输入齿轮211带动接地输入齿轮221和手动驱动齿轮202转动，主传动轴4随手动驱动齿轮202逆时针转动，主传动轴4带动三工位开关的动触头向隔离分位置移动。于此同时，第一传动齿轮8随主传动轴4转动，第一传动齿轮8通过第二传动齿轮5、锥齿轮组件10、蜗杆17和蜗轮18带动限位套驱动齿轮181转动，限位套驱动齿轮181带动转动装配在隔离输入轴21上的限位套24转动。
如图8，当操作切换板2转动至与隔离输入轴21位置对应时，棘爪31在扭簧32的压力作用下在后视视角上有顺时针转动的趋势，第一棘爪311压紧在限位套24的外壁面上；在三工位开关的动触头达到隔离分位置之前，由于限位套24上的避让口和隔离输入轴21上的卡槽位置相错开，第一棘爪部分311无法进入卡槽。当隔离输入轴21转动到12圈时，三工位开关到达隔离分位置；此时，限位套24上的避让口与隔离输入轴21上的卡槽位置相重合，第一棘爪部分311在扭簧32力的作用下插入隔离输入轴21上的卡槽中；隔离输入轴21无法继续顺时针转动，三工位开关从隔离合位置到达隔离分位置。
三工位开关从隔离分到接地位，将操作切换板2转动至与接地输入轴22相对应的位置，将手柄插入接地输入轴22上的手柄操作套组件7中，准备对接地输入轴22进行转动；此时，棘爪31在扭簧力的作用下在后视视角上有逆时针转动的趋势，第一棘爪部分311从隔离输入轴21上的对应卡槽中脱出，第二棘爪部分312在扭簧力的作用下卡入隔离输入轴21上的与第二棘爪部分312相对应的卡槽中，由于第一棘爪部分311和第二棘爪部分312对隔离输入轴21的限制转动的方向相反，隔离输入轴21可以继续进行顺时针转动，而不能进行逆时针转动；对应的，接地输入轴22只能逆时针转动。
逆时针转动接地输入轴22，接地输入齿轮221带动隔离输入齿轮211顺时针转动，隔离输入齿轮211带动手动驱动齿轮202逆时针转动，主传动轴4随手动驱动齿轮202进行逆时针转动，主传动轴4带动三工位开关的动触头向接地位置移动。当接地输入轴22转动至第10至第11圈之间时，如图10，接地轮限位块222转动至蜗轮限位块231的另一侧，继续转动，两限位块发生碰撞。由于蜗轮限位块231是弹性安装在限位块安装座23上的，两限位块的碰撞位置靠近对应限位块的头部，蜗轮限位块231在碰撞力的作用下摆向另一侧，接地轮限位块222会越过蜗轮限位块231。接地轮限位块22在越过蜗轮限位块231后，接地输入齿轮221可继续进行第12圈的逆势针转动。
当接地输入轴22转动至第12圈时，两限位块继续进行碰撞，此时两限位块的碰撞位置靠近限位块的根部，蜗轮限位块231偏移到位之后，接地轮限位块222仍然无法越过蜗轮限位块231，两限位块形成挡止配合；此时，接地输入轴22无法继续逆时针转动，三工位开关从隔离分位置到达接地位置。
三工位开关从接地位置到隔离分位置，顺时针转动接地输入轴22，接地输入齿轮221带动隔离输入齿轮211逆时针转动，隔离输入齿轮211带动手动驱动齿轮202顺时针转动，主传动轴4随手动驱动齿轮202顺时针转动，主传动轴4带动三工位开关的动触头向隔离分位置移动。当接地输入轴22顺时针转动12圈时，限位套上24上的避让孔与隔离输入轴21上的卡槽位置重合，第二棘爪部分312在扭簧力的作用下卡入隔离输入轴21上的对应卡槽中；此时，隔离输入轴21无法继续逆时针转动；相应的，接地输入轴22无法继续顺时针转动，三工位开关的动触头达到隔离分位置。
三工位开关从隔离分位置到隔离合位置，将操作切换板2转动至与隔离输入轴21相对应的位置，将手柄插入隔离输入轴21上的手柄操作套组件7中；此时，棘爪31在扭簧32的作用下在后视视角上有顺时针转动的趋势，第二棘爪部分312从隔离输入轴21上的对应卡槽中脱出，第一棘爪部分311在扭簧力的作用下卡入隔离输入轴21上的对应卡槽中；此时，隔离输入轴21可以逆时针转动，而不能顺时针转动。然后，逆时针转动隔离输入轴21，当隔离输入轴21转动至第11至第12圈时，接地轮限位块222和蜗轮限位块231进行第一次的碰撞；当隔离输入轴21转动第12圈时，接地轮限位块222和蜗轮限位块231挡止限位，隔离输入轴21无法继续逆时针转动，三工位开关的动触头达到隔离合位置。
相比于现有技术，本发明的三工位开关手动操动机构的体积小，结构简单，制造成本低，性能稳定，传动精度较高，各工作位置之间的切换更加可靠，操作更加安全，不需要借助其他的构件对开关的隔离分位置进行限制。
在其他实施例中，可以将接地轮限位块设置成可弹性偏移的弹性块，而将蜗轮限位块固定地设置在蜗轮上。
本发明的三工位开关的实施例，包括用于对三工位开关进行手动操作的手动操动机构，手动操动结构的结构与上述本发明的三工位开关手动操动机构的任一实施例的结构相同。因此，不再重复说明。