一种充气柜用刀闸式三工位隔离开关及其使用方法与流程

1.本发明涉及隔离开关领域，具体是指一种充气柜用刀闸式三工位隔离开关及其使用方法。


背景技术：

2.随着气体绝缘开关设备产品近年来的快速发展，气体绝缘开关设备应用于发电厂、变电站、高层楼宇、工矿企业、地铁等配电系统中。研究制造高安全型气体绝缘开关设备的初衷正是顺应时代发展需要，坚决贯彻首先将以人为本始终放在首位的战略考量。尤其尽快改进并消除我们一些老产品中存在的设计缺陷已成当务之急：本专利技术主要是针对刀闸式三工位隔离开关及其操作机构一项最新的研究成果，三工位隔离开关是整合了隔离开关和接地开关，常被用于配电设备技术领域的开关柜中。其有三个工作位置，分别为关合位置，隔离位置和接地位置；目前市场上的三工位隔离开关结构都相对复杂，体积较大，操作麻烦，无法满足小型化的要求，而且存在开关动作的准确性差，可靠性差，维护成本高等缺点。目前充气柜用刀闸式三工位隔离开关传动机构常采用分体式锥齿轮传动，该种传动方式对齿轮的安装精度要求较高，而且存在传动卡滞、轮齿断裂失效、拉杆断裂的现象，从而导致三工位隔离开关分、合闸失效的问题。


技术实现要素：

3.本发明针对现有技术的不足，提供一种充气柜用刀闸式三工位隔离开关及其使用方法，以解决上述现有技术存在的问题，实现用户对气体绝缘开关设备分合闸操作更可靠、更安全。
4.本发明是通过如下技术方案实现的，提供一种充气柜用刀闸式三工位隔离开关及其使用方法，包括密闭的柜体以及位于柜体外的操作机构，所述柜体内装有三个并排的接地触头和三个并排的接通触头，所述柜体内还铰接有三个隔离刀片组件，所述操作机构通过锥齿轮传动机构带动三个隔离刀片组件在接通触头与接地触头之间同步摆动，所述操作机构包括固定架、横向轴接在固定架上的蜗杆以及竖向轴接在固定架上的蜗轮轴，所述蜗轮轴上固接有与蜗杆啮合的蜗轮，所述操作机构还包括连锁摆动板以及横向滑接在固定架前端的连锁板，所述连锁摆动板的后端与固定架铰接，连锁摆动板的前端与连锁板连接，连锁摆动板上固接有位于蜗轮轴两侧的隔离挡块和接地挡块，所述蜗轮轴上固接有限位凸台，通过连锁板横向滑动带动连锁摆动板左右摆动，使隔离挡块或接地挡块摆动至限位凸台的旋转路径上，所述固定架上开有容操作手柄插入的操作孔，连锁板上开有位于操作孔左右两侧的连锁孔，固定架上轴接有位于操作孔后方且与操作手柄适配的操作齿轮，所述蜗杆前端固接有与操作齿轮啮合的前端齿轮，所述蜗杆后端与锥齿轮传动机构传动连接。
5.本方案中的三个隔离刀片组件在接通触头与接地触头之间同步摆动，实现隔离或接地操作，通过操作手柄插入操作机构中的操作孔，并带动操作齿轮转动，通过前端齿轮带动蜗杆旋转，并通过蜗杆带动锥齿轮传动机构，从而实现隔离刀片的摆动。
6.两个连锁孔位于操作孔两侧，插入操作手柄前，向一侧拨动连锁板，使另一侧的连锁孔与操作孔对齐，从而使操作手柄可以插入，此时通过连锁板的移动，带动连锁摆动板左右摆动，使隔离挡块或接地挡块摆动至限位凸台的旋转路径上，使蜗轮轴只能向一侧转动，从而限制了操作手柄的旋转方向。
7.作为优化，所述操作手柄包括操作杆、固接在操作杆前端的大径轴以及固接在大径轴前端的操作头，所述操作机构还包括到位限定机构，所述到位限定机构包括横向滑接在固定架上的到位限定齿板以及固接在蜗轮轴上的到位限定齿轮，所述到位限定齿板与到位限定齿轮啮合，所述到位限定齿板上开有三个左右排布的到位孔，所述到位孔设置在连锁孔前方，所述位限定齿板上开有贯穿三个到位孔的连通槽，所述连通槽与操作手柄的操作杆适配，所述到位孔与操作手柄的大径轴适配。
8.本方案中大径轴的直径与到位孔相等且大于操作杆的直径，操作时，蜗轮轴上的到位限定齿轮带动到位限定齿板横向滑动，移动过程中连通槽卡在操作杆上，使操作手柄无法拔出，需要操作到位时，到位孔与操作手柄对齐，才能将操作手柄拔出。
9.作为优化，所述操作机构还包括指示机构，所述指示机构包括轴接在固定架上的指示盘转轴以及横向滑接在固定架上的指示滑动齿板，所述蜗轮轴上固接有与指示滑动齿板啮合的指示驱动齿轮，所述指示盘转轴的前端固接有指示盘，指示盘转轴的后端固接有拨动板，所述拨动板上开有拨动槽，所述指示滑动齿板上固接有插入拨动槽中的拨轴。
10.本方案中的蜗轮轴通过指示驱动齿轮带动指示滑动齿板左右滑动，从而通过拨动槽中的拨轴带动指示盘转轴旋转，从而使指示盘旋转，指示当前状态。
11.作为优化，所述指示盘转轴设置有两个。本方案中的指示盘转轴设置有两个，从而通过两个指示盘分别指示隔离和接地的开关状态，只需要将两个拨动槽的位置错位设置，就可以实现两个指示盘的分别动作。
12.作为优化，所述蜗轮轴的下端固接有限位块，所述固定架上固接有两个位于限位块两侧旋转路径上的限位螺栓。本方案中的限位块限制了蜗轮轴的转动角度。
13.作为优化，所述蜗杆后端固接有后端齿轮，所述固定架上装有操作电机，所述操作电机上装有与后端齿轮啮合的电机齿轮，所述固定架上还轴接有与后端齿轮啮合的输出齿轮，所述输出齿轮与锥齿轮传动机构传动连接。本方案中设置的操作电机便于通过电机实现切换。
14.作为优化，所述连锁板的正面固接有连锁杆。本方案中的连锁杆便于拨动连锁板。
15.作为优化，所述锥齿轮传动机构包括固接在柜体内的锥齿轮安装座、轴接在锥齿轮安装座上的六方轴以及固接在六方轴上的三个拐臂，三个拐臂分别通过绝缘拉杆与三个隔离刀片组件连接，所述六方轴上固接有从动锥齿轮，锥齿轮安装座上轴接有与从动锥齿轮啮合的主动锥齿轮，所述主动锥齿轮通过磁流体与操作机构连接。本方案中操作机构通过磁流体带动主动锥齿轮旋转，然后通过从动锥齿轮带动三个拐臂摆动，通过拐臂带动三个隔离刀片组件同步摆动实现隔离接地操作。
16.作为优化，所述隔离刀片组件包括两个并排的隔离刀片以及穿过两个隔离刀片的刀片连接杆，两个隔离刀片的内侧设有凸起，所述刀片连接杆的两端装有将隔离刀片向内侧压紧的碟簧。本方案中两侧的碟簧将两个隔离刀片向内压紧，从而夹紧接地触头或接通触头。
17.一种充气柜用刀闸式三工位隔离开关的使用方法，包括如下步骤：a. 通过操作机构带动锥齿轮传动机构，实现三个隔离刀片组件在接通触头与接地触头之间同步摆动，实现隔离或接地操作；b.手动操作时，向一侧拨动连锁板，使另一侧的连锁孔与操作孔对齐，从而使操作手柄可以插入，此时通过连锁板的移动，带动连锁摆动板左右摆动，使隔离挡块或接地挡块摆动至限位凸台的旋转路径上，使蜗轮轴只能向一侧转动，从而限制了操作手柄的旋转方向，从而实现了连锁，防止误操作；c. 蜗轮轴旋转时，蜗轮轴上的到位限定齿轮带动到位限定齿板横向滑动，移动过程中连通槽卡在操作杆上，使操作手柄无法拔出，需要操作到位时，到位孔与操作手柄对齐，才能将操作手柄拔出；d. 通过蜗轮轴的旋转，通过指示驱动齿轮带动指示滑动齿板左右滑动，从而通过拨动槽中的拨轴带动指示盘转轴旋转，从而使指示盘旋转，指示当前状态。
18.本发明的有益效果为：本发明的一种充气柜用刀闸式三工位隔离开关及其使用方法，通过接地和隔离互锁机构的设计，避免了人为误操作的发生；通过整体式锥齿轮传动机构的设计，使得锥齿轮的安装精度得到保障，装配效率也得到了很大提高，非常适用于现代快速规模化生产。
附图说明
19.图1为本发明内部结构示意图；图2为本发明锥齿轮传动机构拆分示意图；图3为本发明隔离刀片组件端部示意图；图4为本发明操作机构结构示意图；图5为本发明操作机构不含操作面板的结构示意图；图6为本发明操作机构背面示意图；图7为本发明连锁机构正面示意图；图8为本发明连锁机构结构示意图；图9为本发明连锁机构底部示意图；图10为本发明到位限定机构结构示意图；图11为本发明到位限定机构侧面示意图；图12为本发明操作齿轮和前端齿轮俯视示意图；图13为本发明指示机构结构示意图；图14为本发明指示机构剖面示意图；图15为本发明操作手柄结构示意图；图中所示：1、接地触头，2、接地排，3、隔离刀片组件，4、绝缘拉杆，5、接通触头，6、接通触头绝缘子，7、接通触头连接块，8、接通触头连接板，9、操作机构，10、锥齿轮传动机构，11、连接绝缘子，12、接地触头连接板，13、磁流体，14、操作手柄，101、锥齿轮安装座，102、从动锥齿轮，103、六方轴，104、拐臂定位螺栓，105、拐臂，106、六方轴轴承，107、套筒挡圈，108、轴承套筒，109、轴承座，110、四角套，111、主动锥齿轮，112、齿轮轴挡圈，113、齿轮轴承，114、齿轮
安装轴，301、隔离刀片，302、刀片定位套，303、调整垫片，304、碟簧、305、刀片连接杆，306、压环，307、销轴，901、操作面板，902、机构安装板，903、插座安装板，904、电源插座，905、连锁杆，906、操作电机，907、指示机构，908、固定架，909、蜗杆，910、蜗轮轴，911、蜗轮，912、连锁板，913、后端齿轮，914、输出齿轮，915、电机齿轮，916、前端齿轮，917、操作齿轮，918、操作孔，919、连锁孔，920、连锁摆动板，921、隔离挡块，922、接地挡块，923、限位凸台，924、限位块，925、限位螺栓，926、到位限定齿板，927、到位孔，928、连通槽，929、指示盘，930、指示盘转轴，931、指示滑动齿板，932、拨轴，933、拨动板，934、拨动槽，935、指示驱动齿轮，936、到位限定齿轮。
具体实施方式
20.为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。
21.如图1~15所示，本发明的一种充气柜用刀闸式三工位隔离开关及其使用方法，包括密闭的柜体以及位于柜体外的操作机构9，所述柜体内装有三个并排的接地触头1和三个并排的接通触头5，所述柜体内还铰接有三个隔离刀片组件3，所述操作机构9通过锥齿轮传动机构10带动三个隔离刀片组件3在接通触头5与接地触头1之间同步摆动。
22.如图1所示，所述柜体内固接有接地触头连接板12，所述接地触头1通过接地排2安装在接地触头连接板12上，柜体内还固接有接通触头连接板8，接通触头5通过接通触头绝缘子6安装在接通触头连接块7上，然后固定在接通触头连接板8上。
23.隔离刀片组件3的一端铰接在连接绝缘子11上，另一端摆动实现与接通触头5或接地触头1的接通。
24.锥齿轮传动机构10包括固接在柜体内的锥齿轮安装座101、轴接在锥齿轮安装座101上的六方轴103以及固接在六方轴103上的三个拐臂105，三个拐臂105并排安装在六方轴103上并通过拐臂定位螺栓104进行固定。
25.还包括固接在柜体内的轴承座109，六方轴103还通过六方轴轴承106轴接在轴承座109上。六方轴轴承106的内圈装有轴承套筒108，轴承套筒108的外圈装有套筒挡圈107，轴承套筒108套在六方轴103上，三个拐臂105分别通过绝缘拉杆4与三个隔离刀片组件3连接，绝缘拉杆4的一端与拐臂105铰接，另一端与隔离刀片组件3铰接。
26.所述六方轴103上固接有从动锥齿轮102，锥齿轮安装座101上轴接有与从动锥齿轮102啮合的主动锥齿轮111，本实施例中锥齿轮安装座101上固接有齿轮安装轴114，主动锥齿轮111通过齿轮轴承113轴接在齿轮安装轴114上，齿轮安装轴114的端部装有齿轮轴挡圈112。
27.所述主动锥齿轮111通过磁流体13与操作机构9连接。本实施例中主动锥齿轮111的一侧开有六方孔，六方孔内装有四角套110，四角套110外圈为六方形，内开有四方孔，用于和磁流体13连接。
28.所述隔离刀片组件3包括两个并排的隔离刀片301以及穿过两个隔离刀片301的刀片连接杆305，两个隔离刀片301的内侧设有凸起，便于隔离刀片与接通触头及接地触头配合，凸起设置在隔离刀片301的端部，所述刀片连接杆305的两端装有将隔离刀片301向内侧压紧的碟簧304，两片隔离刀片301之间设有定位套302，保证了两刀片之间的相对位置。
29.刀片连接杆305穿过两个隔离刀片301，刀片连接杆305的两端装有压环306，碟簧304的一端顶在压环306上，另一端顶在隔离刀片301外侧，碟簧304和隔离刀片301之间装有调整垫片303，两个隔离刀片301的松紧程度可以通过调整垫片303的数量和厚度进行调节。
30.所述操作机构9包括固定架908、横向轴接在固定架908上的蜗杆909以及竖向轴接在固定架908上的蜗轮轴910，所述固定架908有钢板折弯连接拼装组成，固定架908的前端固接有操作面板901，固定架908的后端固接有机构安装板902，操作机构9通过机构安装板902固定在开关的柜体外。固定架908的侧面设有电源插座904，电源插座904通过插座安装板安装在机构安装板902上。
31.如图2~6所示，蜗杆909前后延伸，所述蜗轮轴910上固接有与蜗杆909啮合的蜗轮911，如图10所示，所述蜗轮轴910的下端固接有限位块924，限位块924位于蜗轮轴910的前方，所述固定架908上固接有两个位于限位块924两侧旋转路径上的限位螺栓925，限位螺栓925位于蜗轮轴910后方的两侧，对限位块924两侧的旋转位置进行限位，限位块924顶在限位螺栓925的端面上，通过调节限位螺栓924可以调节限位。
32.所述蜗杆909后端与锥齿轮传动机构10传动连接，如图6所示，所述蜗杆909后端固接有后端齿轮913，所述固定架908上装有操作电机906，所述操作电机906上装有与后端齿轮913啮合的电机齿轮915，所述固定架908上还轴接有与后端齿轮913啮合的输出齿轮914，所述磁流体13与输出齿轮914连接，从而实现输出齿轮914与锥齿轮传动机构10的传动连接。
33.如图12所示，固定架908上轴接有位于操作孔918后方且与操作手柄14适配的操作齿轮917，所述蜗杆909前端固接有与操作齿轮917啮合的前端齿轮916，操作齿轮917位于前端齿轮916左侧，通过操作手柄14插入操作齿轮917中，通过转动操作手柄14驱动操作齿轮917转动。
34.所述操作机构9还包括连锁摆动板920以及横向滑接在固定架908前端的连锁板912，所述连锁板912的正面固接有连锁杆905，连锁杆905用于握持进行拨动连锁板912左右移动。
35.连锁板912设置在操作面板901的后方，如图8所示，所述连锁摆动板920的后端与固定架908铰接，连锁摆动板920的前端与连锁板912连接，本实施例中连锁板912的下端开有容连锁摆动板920前端插入的插槽，通过连锁板912左右摆动，可以带动连锁摆动板920左右摆动。
36.连锁摆动板920上固接有位于蜗轮轴910两侧的隔离挡块921和接地挡块922，如图9所示，连锁摆动板920上开有套在蜗轮轴910外侧的孔，且孔径大于蜗轮轴910从而使连锁摆动板920可以左右摆动。隔离挡块921和接地挡块922分别设置在孔内。
37.所述蜗轮轴910上固接有限位凸台923，通过连锁板912横向滑动带动连锁摆动板920左右摆动，使隔离挡块921或接地挡块922摆动至限位凸台923的旋转路径上，当连锁板912左右移动时，带动连锁摆动板920向一侧摆动，使该侧的隔离挡块921或接地挡块922挡在限位凸台923的旋转路径上，从而使蜗轮轴910只能向另一侧转动，具体来说，例如连锁板912向操作面板901上显示的隔离侧移动时，接地挡块922挡在限位凸台923的旋转路径上，使蜗轮轴910只能向隔离侧转动。
38.所述固定架908上开有容操作手柄14插入的操作孔918，操作孔918设置在操作面
板901上，操作齿轮917位于操作孔918的正后方，连锁板912上开有位于操作孔918左右两侧的连锁孔919，所述连锁孔919通过平移后可以与操作孔918同轴，从而使操作手柄14可以插入操作齿轮917，因此只有操作连锁板912左右移动后，才能插入操作手柄，防止误操作。
39.如图15所示，所述操作手柄14包括操作杆、固接在操作杆前端的大径轴以及固接在大径轴前端的操作头，所述操作头为六方头，操作齿轮917上开有对应的六方孔。
40.大径轴的直径大于操作杆的直径，所述操作孔918和连锁孔919均略大于大径轴的直径。
41.所述操作机构9还包括到位限定机构，如图10所示，所述到位限定机构包括横向滑接在固定架908上的到位限定齿板926以及固接在蜗轮轴910上的到位限定齿轮936，所述到位限定齿板926与到位限定齿轮936啮合，到位限定齿轮936固接在蜗轮轴910的下端，所述到位限定齿板926为l形板，竖直段位于连锁板912前方，操作面板901的后方，蜗轮轴910旋转时，通过到位限定齿轮936带动到位限定齿板926左右移动。
42.所述到位限定齿板926上开有三个左右排布的到位孔927，所述到位孔927设置在连锁孔919前方，其中中间的到位孔927与操作孔918对齐，当切换到隔离位或接地位时，左侧或右侧的到位孔927与操作孔918对齐所述位限定齿板926上开有贯穿三个到位孔927的连通槽928，所述连通槽928与操作手柄14的操作杆适配，所述到位孔927与操作手柄14的大径轴适配。当隔离开关操作过程中未到位时，操作手柄14的操作杆位于连通槽928内，连通槽928的宽度小于操作手柄14的大径轴，因此操作手柄14无法拔出。
43.所述操作机构9还包括指示机构907，所述指示机构907包括轴接在固定架908上的指示盘转轴930以及横向滑接在固定架908上的指示滑动齿板931，所述指示盘转轴930设置有两个，所述指示盘转轴930的前端固接有指示盘929，两个指示盘929分别对应隔离位的开关状态和接地位的开关状态。指示盘929上标有指示箭头，操作面板901上开有指示开关的方孔。
44.所述蜗轮轴910上固接有与指示滑动齿板931啮合的指示驱动齿轮935，指示驱动齿轮935跟随蜗轮轴910旋转，从而带动指示滑动齿板931左右滑动。
45.指示盘转轴930的后端固接有拨动板933，所述拨动板933上开有拨动槽934，所述指示滑动齿板931上固接有插入拨动槽934中的拨轴932，拨轴932移动到拨动槽934端部时带动拨动板933摆动，两个拨动板933上的拨动槽934分别对应拨轴932的左右位置。
46.一种充气柜用刀闸式三工位隔离开关的使用方法，包括如下步骤：a. 通过操作机构带动锥齿轮传动机构，实现三个隔离刀片组件在接通触头与接地触头之间同步摆动，实现隔离或接地操作；b.手动操作时，向一侧拨动连锁板，使另一侧的连锁孔与操作孔对齐，从而使操作手柄可以插入，此时通过连锁板的移动，带动连锁摆动板左右摆动，使隔离挡块或接地挡块摆动至限位凸台的旋转路径上，使蜗轮轴只能向一侧转动，从而限制了操作手柄的旋转方向，从而实现了连锁，防止误操作；c. 蜗轮轴旋转时，蜗轮轴上的到位限定齿轮带动到位限定齿板横向滑动，移动过程中连通槽卡在操作杆上，使操作手柄无法拔出，需要操作到位时，到位孔与操作手柄对齐，才能将操作手柄拔出；
d. 通过蜗轮轴的旋转，通过指示驱动齿轮带动指示滑动齿板左右滑动，从而通过拨动槽中的拨轴带动指示盘转轴旋转，从而使指示盘旋转，指示当前状态。
47.当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本发明的技术方案并非是对本发明的限制，参照优选的实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。