CN1776852A - 用于电气开关设备的设有选择杆的机械控制装置 - Google Patents

Abstract

一种控制装置(10)，其用于带三个切换位置即闭合位置、断开位置和接地位置的电气开关设备，并包括主轴(14)和驱动轴(28)，该控制装置(10)包括：模式选择杆(30)，其设计成可在“电动机驱动型切换模式”、“在电气开关设备的断开位置和闭合位置之间的第一手动切换模式”和“在电气开关设备的断开位置和接地位置之间的第二手动切换模式”中选择一种操作模式，所述模式选择杆(30)包括带弯曲轮廓的开孔(40)，和凸轮盘(50)，其带有能够在开孔(40)中移动的凸轮(54)。本发明可应用于隔离开关。

Description

用于电气开关设备的设有选择杆的机械控制装置

技术领域

本申请要求享有于2004年11月18日提交的法国专利申请No.0452679的优先权，其通过引用而结合在本文中。

本发明涉及用于带三个切换位置即闭合位置、断开位置和接地位置的开关设备的机械控制装置的技术领域。

更具体地说，本发明涉及一种机械控制装置，其用于气体绝缘的带屏蔽式开关设备，例如带三个切换位置的气体绝缘式断路器或隔离开关。这种机械控制装置可用于通过电动或手动方式来促动该开关设备。

背景技术

文献EP1271588-A1和EP 1271589-A1公开了一种用于带三个切换位置即闭合位置、断开位置和接地位置的隔离开关的控制装置，通过该控制装置可电动或手动促动隔离开关。这种控制装置包括将与隔离开关的活动触头相连接的旋转主轴。在切换工作过程中，通过电动机或手动方式并经由曲柄而使这种活动轴旋转，而后曲柄与手动开关元件相联接，手动开关元件与主轴相连地运动。

更准确地说，这些文献介绍了用于三位置隔离开关的控制装置，其包括两个手动开关元件，其中一个开关元件将隔离开关从其闭合位置切换到其断开位置，或反之亦然，另一个开关元件将隔离开关从其断开位置切换到其接地位置，或反之亦然。

EP 1271588-A1介绍了一种隔离开关控制器，其中集成了一种可阻止隔离开关的某些手动切换顺序以满足用户特殊要求的机构。

EP 1271589-A1介绍了一种隔离开关控制器，其还包括当隔离开关从其闭合位置或其接地位置到达其断开位置时，可锁住曲柄的旋转运动的装置。

这两篇文献中所介绍的隔离开关控制装置都具有缺点。

首先，这些隔离开关控制装置包括联锁机构，这种机构的设置和构造可阻止隔离开关的某些手动切换顺序。例如在闭合操作之后是无法执行接地操作。

此外，这些隔离开关控制装置包括两个可***曲柄的单独开孔，从而在闭合位置和断开位置之间，或在断开位置和接地位置之间进行手动切换。每个开孔都设有联接部分，其将定位螺栓连接到控制器和闭合构件上，从而当开关处于阻止相应操作的某个位置时，可防止将曲柄***到开孔中。这两个开孔还各设有至少一个螺栓。复制这些零部件是困难且昂贵的。

此外，这些隔离开关控制装置的联锁机构受到副轴的控制，主轴通过锥齿轮驱动副轴。然而，这存在着联锁机构处于与主轴位置不对应的位置中的风险，这会导致不适当的手动操作。

因此，存在对用于带三个切换位置的开关设备的机械控制装置的需求，这种控制装置没有上述控制装置中的缺点。

发明内容

本发明的目的是提出一种用于带三个切换位置的电气开关设备如隔离开关的控制装置，其不具有上述的缺点。

根据本发明，这种用于带三个切换位置即包括闭合位置、断开位置和接地位置的电气开关设备中、并包括主轴和驱动轴的控制装置设计成与所述电气开关设备的活动触头相连。这种控制装置包括：

-模式选择杆，其设计成在“电动机驱动型切换模式”、“在电气开关设备的断开位置和闭合位置之间的第一手动切换模式”和“在电气开关设备的断开位置和接地位置之间的第二手动切换模式”中选择一种操作模式，所述模式选择杆包括开孔，和

-固定在驱动轴上的凸轮盘，其带有能够在所述开孔中移动的凸轮，

这样，当控制装置处于电动机驱动型切换模式时，凸轮盘的移动是自由的，当控制装置处于第一手动切换模式时，凸轮盘的移动限制在驱动轴的第一角位移范围内，当控制装置处于第二手动切换模式时，凸轮盘的移动限制在驱动轴的第二角位移范围内。

该模式选择杆在以下位置之间运动：

-中性位置，这时选择了电动机驱动型切换模式，对于主轴的任何角位置而言，都可到达该中性位置，

-第一极限位置，这时选择了在电气开关设备的断开位置和闭合位置之间的第一手动切换模式，当主轴的角位置处于第一角度范围时，可到达该第一极限位置，

-第二极限位置，这时选择了在电气开关设备的断开位置和接地位置之间的第二手动切换模式，当主轴的角位置处于第二角度范围时，可到达该第二极限位置。

凸轮的轮廓基本上是圆形或椭圆形或卵形的，并具有与凸轮盘的曲率中心相重合的曲率中心。它通过两个限定了周向凸头的连接区而与凸轮盘相连。

模式选择杆的开孔的轮廓包括通过两个中间部分而相互连接起来的两个弯曲部分，该弯曲部分和中间部分通过限定了两个连接槽口的连接区而分隔开。

控制装置包括固定在主轴上的传动联锁盘，所述传动联锁盘包括功能性地与位置指示装置相连的盘的第一部分，以及与模式选择杆协同操作的盘的第二部分，以便防止模式选择杆在与主轴角位置相关联地移动的过程中处于错误的位置中。

盘的第一部分在其周边周围设有齿，所述齿设计成与操纵杆中的齿相啮合，操纵杆在功能上与辅助开关相连，并与位置指示器相连。

盘的第二部分包括狭缝，其基本上呈两个径向上相互偏离并且相互间连通的环部分的形状。

连接装置包括固定在模式选择杆上的心轴(spindle)，其接合在所述狭缝中，以防止模式选择杆在与主轴角位置相关联地移动的过程中处于不正确的位置。

心轴基本上垂直于模式选择杆的面向传动联锁盘的面而延伸。

传动联锁盘由支撑于主轴上的从动盘来驱动，所述从动盘本身由固定在驱动轴上的滚轮来驱动，其中从动盘设有两个凹口和两个止动区，这样所述从动盘和所述滚轮组成了间歇轮传动机构。

根据该控制装置的第一实施例，从动盘刚性地固定在主轴上，并驱动主轴和固定在所述主轴上的传动联锁盘。

根据该控制装置的第二实施例，从动盘具有一定程度的围绕所述主轴的旋转自由度，以及一定程度的沿着所述主轴的移动自由度，从动盘驱动传动联锁盘，从动盘通过复位机构而与传动联锁盘保持弹性接触。所述从动盘和传动联锁盘各自包括相应的孔，这些孔相互重合以形成其中可放置球体的空腔。传动联锁盘、从动盘、复位机构、球体和孔的组合形成了扭矩限制机构。

可以与第一实施例和第二实施例中相同的方式，来中断第一凸轮盘的旋转：

-当选择杆处于第一极限位置且电气开关设备处于断开位置时，因为凸轮盘上的凸轮的第一个凸头停止与模式选择杆中的开孔的第一连接槽口相接触，

-或者当模式选择杆处于第一极限位置且电气开关设备处于闭合位置时，由于在间歇轮传动机构的操作过程中，滚轮的滚子的第一个停止与从动盘的其中一个止动区相接触，

-或者当模式选择杆处于第二极限位置且电气开关设备处于断开位置时，因为凸轮盘上的凸轮的第二个凸头停止与模式选择杆的开孔的第二连接槽口相接触，

-或者当模式选择杆处于第二极限位置且电气开关设备处于接地位置时，由于在间歇轮传动机构的操作过程中，滚轮的滚子的第二个停止与从动盘的另一止动区相接触。

以与第一实施例和第二实施例中相同的方式，控制装置包括在功能上与模式选择杆相连的促动杆，这样，通过将促动杆定位在以下三个位置的其中一个位置上，就可以选择电动机驱动型切换模式或者两种手动切换模式的其中一种模式：

-与模式选择杆的中性位置相对应的中性位置，通过该位置可选择电动机驱动型切换模式，

-与模式选择杆的第一极限位置相对应的第一极限位置，通过该位置可选择在电气开关设备的断开位置和闭合位置之间的第一手动切换模式，

-与模式选择杆的第二极限位置相对应的第二极限位置，通过该位置可选择在电气开关设备的断开位置和接地位置之间的第二手动切换模式。

促动杆的移动导致与模式选择杆相连并控制模式选择杆移动的连杆产生移动。

促动杆可围绕处在垂直于副轴的平面中的枢轴而枢轴转动。

控制装置在功能上与锁定机构相连，该锁定机构包括刚性地固定在促动杆上的锁杆和定位螺栓。控制装置和锁定机构设置在外壳中，使得促动杆和定位螺栓设置在所述外壳的壁外侧上，而锁杆设置在所述外壳的所述壁的内侧上。

外壳还设有通道孔，定位螺栓配有螺栓杆。这样：

-当选择了电动机驱动型切换模式时，锁杆定位成面向通道孔，以便防止螺栓杆或操纵部件与副轴联接而使所述副轴旋转，和

-当选择了其中一种手动切换模式时，锁杆定位成可释放通道孔，使得螺栓杆或操纵部件可与副轴联接。

通过一种带臂的挂锁可将定位螺栓和促动杆一起锁定在对应于电动机驱动型切换模式的位置中，或者锁定在对应于两种手动切换模式中的任一模式的位置中，这些挂锁臂穿过促动杆中的至少一个锁孔和定位螺栓中的至少一个孔。这样，就在两种切换模式的其中一种模式中锁定了副轴的旋转。

此外，控制装置包括至少一个与锁定机构相关联的切换杆，所述至少一个切换杆与本身连接到电动机上的另外的开关相连，以便通知所述电动机所选择的是哪种切换模式。

附图说明

在参照附图并阅读本发明的用于示例目的、而决非具限制性的实施例的以下详细描述之后，可更好地理解本发明，其中：

-图1是显示了设置在外壳中的控制装置和锁定机构的第一实施例的自上方看去的透视图，该视图包括上壁的切开部分以显示控制装置和电动机之间的连接部分；

-图2是类似于图1的不带外壳的视图；

-图2A是显示了控制装置的第一凸轮盘的旋转角位移的顶视图；

-图3是显示了不带外壳的图1所示控制装置自下方看去的透视图；

-图4以更大比例显示了类似于图3的视图，其没有显示连接部分，但显示了控制装置和锁定机构；

-图5显示了控制装置的第二实施例的正视剖面图，其中控制装置装备了扭矩限制机构；

-图6以更大比例显示了类似于图3的视图，其显示了处于另一操作位置中的锁定机构，但没有显示连接部分；

-图7是类似于图6的视图，为了便于理解，而将机构的其中一部分与其余部分分开；

-图8显示了根据第一或第二实施例的控制装置的传动联锁盘的顶视图；

-图9显示了根据第一或第二实施例的控制装置的模式选择杆的顶视图；

-图10显示了根据第一或第二实施例的控制装置的凸轮盘的顶视图；

-图11显示了根据第一或第二实施例的控制装置的带凹口盘的顶视图；

-图12显示了根据第一或第二实施例的控制装置的从动盘的顶视图。

具体实施方式

现在将介绍根据本发明的控制装置的第一实施例。首先参见图1和2，这些图显示了用于带活动触头的电气开关设备的控制装置10，该电气开关设备可在对应于电气开关设备的断开、闭合和接地这三个位置之间进行切换。

控制装置10设置在外壳12中。控制装置10包括将与电气开关设备的活动触头(未示出)相联接的旋转主轴14。

在正常的操作或电动机驱动型模式中，主轴14由电动机2(图2中所示)来驱动。该电动机2由源自辅助开关13和主控制设备(未示出)的信号来控制。一旦到达电气开关设备的三个位置(断开、闭合或接地位置)的其中一个位置时，电动机2停止运转。

更准确地说，控制装置10包括均平行于主轴14的驱动轴28和中间轴68。主轴14支撑了由轮60驱动的从动盘84，轮60被支撑在驱动轴28上。该轮60具有带齿的周边，并且其本身由中间轴68所支撑的一组齿轮4来驱动，这组齿轮4由电动机2驱动旋转。

图2和3中可见的轮60刚性地固定在驱动轴28上。轮60包括两个滚子62，63，它们沿直径相互相对地设置，并刚性地固定在该轮的轮面上。

顶视图12中所示的从动盘84刚性地固定在主轴14上。从动盘84基本上呈带直径边缘85的半盘形状。其设有两个凹口86，它们中的每一个在尺寸和位置上设置成可容纳两个滚子62，63的其中一个。从动盘84还设有两个止动区88，各从动盘84设在其中一个凹口86与直径边缘85之间。这些止动区88的轮廓基本呈部分盘的形状。

轮60和从动盘84一起与已知为“间歇轮传动机构”的机构相类似地起作用。换句话说，当轮60旋转时，滚子62，63中的一个与从动盘84的其中一个凹口86相接合，并驱动从动盘84沿着符合一部分圆的路径旋转，而后滚子将移出该凹口86。

在某些情况下，例如在电力故障或紧急情况下，需要主轴14应能在手动控制下旋转，而非在电动机2的控制下旋转。

为了达到这个目的，通过可与副轴106联接的操纵部件来使用控制装置10。控制装置100装备了促动杆112，其设在对应于手动切换模式的位置中。该促动杆112与同第一凸轮盘50协同操作的模式选择杆30在功能上相连。第一凸轮盘50由驱动轴28支撑，驱动轴28经由间歇轮传动机构以与上述电动机驱动型切换模式所用的相同方式来驱动主轴14。主轴14的旋转运动受到与模式选择杆30协同操作的第一凸轮盘50的限制，并受到从动盘84上的与轮60的滚子62，63协同操作的止动区88的限制。所有这些部件都将参照图2至4以及图8至11进行介绍。

图2至4所示的促动杆112通过操作者手动促动。促动杆112包含具有基本类似于细长板形状的主体部分。促动杆112平行于外壳面而设置在外壳12外侧。促动杆112的一端固定在枢轴116上，使得促动杆112可在垂直于所述枢轴116的平面中围绕枢轴116枢轴转动。

如图2所示，促动杆112的角位移被限定在某个角度扇形内，该角度扇形的极限限定了两个极限位置112-2和112-3，该角度扇形的中线限定了中性位置112-1。

图2和4中显示了模式选择杆30。模式选择杆30基本呈板的形式，并且具有大致盘状的中心体32，中心体32带有从中心体32中延伸出并大致以三角形形式而逐渐变细的第一延伸部分34，以及从中心体32中延伸出的第二尾状延伸部分36。这两个延伸部分34，36沿直径设在中心体32的相对两侧上。

第一延伸部分34的端部包括旋转杆38穿过其中的孔35，旋转杆38本身刚性地固定在外壳12上，使得模式选择杆30可在垂直于主轴14和驱动轴28的平面中围绕该旋转杆38自由地旋转。

第二延伸部分36的端部可自由旋转地与连杆98的第一端98相连，连杆98本身在功能上与促动杆，112相连。当连杆98作用在第二延伸部分36的端部上时，将使模式选择杆30围绕旋转杆38旋转。如图2中所示，模式选择杆30的角位移限定在某个角度扇形内，该角度扇形的极限限定了两个极限位置30-2和30-3，且其中线限定了中性位置30-1。

通过连杆98沿着连杆的轴向方向的移动，可触发模式选择杆30的角位移，这种移动本身由促动杆112绕其枢轴的角位移引起。因此，这些附图、尤其是图2所示的示例中的促动杆112和模式选择杆30的角位移之间的对应性如下：

-当促动杆112处于其中性位置112-1时，模式选择杆30处于其中性位置30-1，且选择了电动机驱动型切换模式，

-当促动杆112处于其第一极限位置112-2时，模式选择杆30处于图2所示中性位置30-1右边的其第一极限位置30-2，并且选择了在电气开关设备的断开位置和闭合位置之间的第一手动切换模式，

-当促动杆112处于其第二极限位置112-3时，模式选择杆30处于图2所示中性位置30-1左边的其第一极限位置30-3中，并且选择了在电气开关设备的断开位置和接地位置之间的第二手动切换模式。

图9的顶视图中所示的模式选择杆30设有在大致盘状中心体32中形成的开孔40。该开孔40在所示示例中是通孔。其具有弯曲的轮廓，带有基本上遵循一部分圆或一部分椭圆或一部分卵形或这些形状组合的两个弯曲部分42，43。这两个弯曲部分设置成一个面向第一三角形延伸部分34，而另一个则面向第二尾状延伸部分36。这两个弯曲部分42，43通过两个中间部分44而相互连接起来，这两个中间部分44在开孔40中延伸以便中断这两个弯曲部分所限定的圆形或椭圆形或卵形的线。这两个中间部分44与定位成面向第二延伸部分36的弯曲部分43之间的两个连接区限定了开孔40的轮廓中的连接槽口46。

当模式选择杆30处于中性位置30-1时，开孔40围绕驱动轴28基本上居中地定位。

模式选择杆30还包括设置在中间部分44上的心轴48，其位于主轴14一侧上。图5中可见的此心轴48基本垂直于模式选择杆30的中心体32而从该选择杆的一面上开始延伸。

控制装置10还包括图10的顶视图中所示的第一凸轮盘50，其具有形成凸轮54的突出部分。凸轮54具有基本圆形或椭圆形的轮廓，其曲率中心与盘50的曲率中心重合。盘50的轮廓和凸轮54的轮廓之间的两个连接区限定了两个周向凸头56。

第一凸轮盘50刚性地固定在驱动轴28上，面向轮60的其上设有两个滚子62，63的轮面。这两个周向凸头56对称地设置在沿轮60的直径的两侧上，在这两侧上设有两个滚子62，63。

第一凸轮盘50相对于驱动轴28处在与模式选择杆30基本上相同的水平面上。第一凸轮盘50的尺寸、即盘的直径加上凸轮54的厚度，小于开孔40的最大尺寸。结果，模式选择杆30的开孔40包围了第一凸轮盘50。

图8顶视图中所示的传动联锁盘16刚性地固定在主轴14上。传动联锁盘16包括周边带齿的第一盘部分18，该带齿周边与操纵杆22的带齿的第一线性部分24相啮合，从而形成锥齿轮。操纵杆22包括与辅助开关13相啮合的带齿的第二线性部分25。操纵杆22的其中一端穿出到外壳12之外。位置指示器26刚性地固定在操纵杆22的这一端上，因此可从外壳12外侧看到该指示器。

传动联锁盘16包括不带齿的第二盘部分20，其直径大于第一盘部分18的直径。

在图中所示的示例中，传动联锁盘16在尺寸上设置成使两个盘部分18，20各自基本上对应于盘的一半。盘的第二部分20包括基本呈径向上彼此偏开的两个环部分形式的贯通狭缝202，这两个环部分在径向方向上通过基本平直的中间部分而连接起来。在操作过程中，该狭缝202用于保持模式选择杆30的心轴48。

控制装置10还包括刚性地固定在主轴14上并与滚子杆(rollerlever)76协同操作的带凹口盘72。图11的顶视图中显示了该带凹口盘72。带凹口盘72包括三个凹口74，它们基本上为在其周边上打开的部分圆的形状。在所示的示例中，所有这三个凹口74都处于带凹口盘72的同一半中。

在图3中可完全看到的滚子杆76基本呈杆的形式，其带有两块细长的平行直板。滚子杆76的其中一端与中间轴68相连，使其可绕中间轴自由旋转。在其另一端，滚子杆76装备了第一滚子78，其设置在这两板之间且可绕垂直于这两板的轴线自由旋转，并将这两板连接在一起。在其两端之间，滚子杆76装备了第二滚子80，其设置在这两板之间且可绕垂直于这两板的轴线自由旋转，并将这两板连接在一起。这两个滚子78，80的旋转轴线垂直于滚子杆76的方向。第二滚子80与支撑于驱动轴28上的第二凸轮盘82协同操作，并与复位弹簧83协同操作，复位弹簧83用于使第二滚子80与第二凸轮盘82保持接触。第二凸轮盘82基本上呈带圆角的矩形形状，使得当第二滚子80运动至与第二凸轮盘82相接触时，滚子杆76通过围绕中间轴68的角度运动而被驱动。滚子杆76的长度、第一滚子78和第二滚子80的直径和位置设置成使得第一滚子78可与带凹口盘72的其中一个凹口74相接合，并在滚子杆76的运动过程中运动出该凹口。

在图中所示的示例中，从动盘84沿主轴14设置在传动联锁盘16和带凹口盘72之间。呈半盘形式的从动盘84设置成使得它基本上面向传动联锁盘16的盘的第二部分20。压缩弹簧90将从动盘84推压至与传动联锁盘16相接触，从而保持这两个盘之间的接触(图3)。就将这两个盘16，84刚性地固定在主轴14上这一方面而言，该压缩弹簧90的设置对于第一实施例来说是可选的。

现在将参照图2，2A，3和4来介绍根据第一实施例的控制装置10的操作。

我们将第一凸轮盘50的第一角位移范围标为图2A中由50-1所表示的角度范围，将第一凸轮盘50的第二角位移范围标为图2A中由50-2所表示的角度范围。

如上所述，当将促动杆112手动式地定位在其中性位置112-1时，模式选择杆处于其中性位置30-1，并且选择了电气开关设备的电动机驱动型切换模式。电动机2驱动齿轮组4，其驱动间歇轮传动机构的轮60。驱动轴28固定在该轮60上。因此，刚性地固定在驱动轴28上的第一凸轮盘50与轮60同时地旋转。该第一凸轮盘可自由旋转，对于选择杆30的中性位置30-1而言，凸轮54可在模式选择杆30的开孔40中自由旋转。其次，在轮60的旋转过程中，该轮60的其中一个滚子62，63与从动盘84中的其中一个凹口86相接合。因此，就驱动从动盘84和主轴14一起旋转，从动盘84刚性地固定在主轴14上。

操作者可决定将促动杆112手动地定位在其第一极限位置112-2或其第二极限位置112-3中。在这种情况下，可将操纵部件如曲柄与副轴106相联接，副轴106然后驱动这组齿轮4，其方式类似于在选择了电动机驱动型切换模式时电动机2驱动这组齿轮4的方式。

当促动杆112处于其第一极限位置112-2或其第二极限位置112-3时，模式选择杆30相应地处于其第一极限位置30-2或其第二极限位置30-3，并且选择了电气开关设备的两种手动切换模式的其中一种。以下将介绍这两种情况。

当模式选择杆30处于其第一极限位置30-2时，选择了第一手动切换模式，其对应于在电气开关设备的断开位置和闭合位置之间进行切换。

驱动轴28旋转。驱动轴28提升起滚子杆76。驱动轴28驱动第一凸轮盘50旋转，这个凸轮盘在凸轮盘50的第一角位移范围50-1内旋转了大约200度，其对应于主轴14的大致60度的旋转。然后，电气开关设备处于断开位置或闭合位置或处于这两个位置之间的某一中间位置。这个角度范围50-1在两侧都受到限制：

-首先，当电气开关设备处于断开位置时，因为凸轮54的第一个凸头56停止与模式选择杆30的开孔40的第一连接槽口46接触，所以中断了第一凸轮盘50的旋转，

-其次，当电气开关设备处于闭合位置时，即使该第一凸轮盘50可在这个方向上旋转大约另一20度，但由于在间歇轮传动机构的运转过程中，轮60的其中一个滚子62，63停止与从动盘84的其中一个止动区88接触，所以中断了第一凸轮盘50的旋转。

当模式选择杆30处于第二极限位置30-3时，选择了第二手动切换模式，其对应于在电气开关设备的断开位置和接地位置之间进行切换。

驱动轴28旋转。驱动轴28提升起滚子杆76。驱动轴28驱动第一凸轮盘50旋转，这个凸轮盘在凸轮盘50的第二角位移范围50-2内旋转了大约200度，其对应于主轴14的大致60度的旋转。然后，电气开关设备处于断开位置或接地位置或处于这两个位置之间的某一中间位置。这个角度范围50-2在两侧上受到如下限制：

-首先，当电气开关设备处于断开位置时，因为凸轮54的第二个凸头56停止与模式选择杆30的开孔40的第二连接槽口46相接触，所以中断了第一凸轮盘50的旋转，

-其次，当电气开关设备处于接地位置时，即使该第一凸轮盘50可在这个方向上旋转大约另一20度，但由于在间歇轮传动机构的运转过程中，轮60的其中另一个滚子62，63停止与从动盘84的其中一个止动区88接触，所以中断了第一凸轮盘50的旋转。

在刚才所介绍的这两种情况下，都必须记录下以下特征，即从电气开关设备的断开位置到闭合位置的手动切换模式以及从电气开关设备的断开位置到接地位置的手动切换模式。

首先，当轮60的其中一个或另一个滚子62，63停止与从动盘84的其中一个止动区88相接触时，滚子杆76的滚子78与带凹口盘72的其中一个凹口74相接合，从而防止主轴14的自由旋转，这是因为轮的这两个滚子62，63都不会接合在从动盘84的其中一个凹口86中。

模式选择杆30中的开孔40的两个连接槽口46的角位置控制了由轮60和从动盘84组成的间歇轮传动机构的操作。连接槽口46的这种角位置选择成使得，通过刚好在轮60的两个滚子62，63的其中一个与从动盘84的其中一个凹口86相接触之前其中一个凸头56与其中一个连接槽口46相接合，可使凸轮盘50的旋转在角度范围50-1和50-2内均可中断。这样，如果主轴14处于其中性位置时，则可使间歇轮传动机构停止。这样，电气开关设备处于其断开位置。

这些连接槽口46的形状还可选择成使得当第一凸轮盘50的旋转被与其中一个连接槽口46相接合的其中一个凸头56中断时，所产生的作用力处于朝向模式选择杆30的孔35的中心的方向上。

最后，传动联锁盘16用于限制模式选择杆30的旋转，使得当模式选择杆30通过操作者利用促动杆112和连杆98而进行手动移动时，使其不可能定位错误。换句话说，模式选择杆30无法朝向其第一极限位置30-2运动，除非电气开关设备的活动触头处于断开位置或闭合位置或处于这两个位置之间的某一中间位置。类似地，模式选择杆30无法朝向其第二极限位置30-3移动，除非电气开关设备的活动触头处于断开位置或接地位置或处于这两个位置之间的某一中间位置。通过心轴48来限制模式选择杆30的这种移动，心轴48从模式选择杆的面向传动联锁盘16的一面上延伸出来，并在模式选择杆30的移动过程中，在该传动联锁盘16的狭缝202中运动。当模式选择杆30处于其中性位置30-1时，心轴48在狭缝202的中间平直部分中滑动。当模式选择杆30处于其中性位置30-1与其第一极限位置30-2之间时，心轴48在狭缝202的其中一个环部分中滑动。当模式选择杆30处于其中性位置30-1与其第二极限位置30-3之间时，心轴48在狭缝202的另一个环部分中滑动。狭缝202的尺寸选择成可实现心轴48的这种运动。

现在将参照图5来介绍控制装置10’的第二实施例，图5是控制装置10’的正视剖面图。具体说来，类似于根据第一实施例的控制装置10，该控制装置包括主轴14、与主轴14平行的驱动轴28、作用在固定于驱动轴28上的第一凸轮盘50上的模式选择杆30，以及由带两个滚子62，63的轮60和从动盘84’组成的间歇轮传动机构。

根据第二实施例的控制装置10’与根据第一实施例的控制装置10的不同之处在于，从动盘84’不是刚性地固定在主轴14上，而是具有一定程度的围绕该主轴14旋转的自由度，以及一定程度的沿着主轴14平移的自由度。

根据第二实施例的控制装置10’与根据第一实施例的控制装置10的不同之处还在于，传动联锁盘16’在其面向从动盘84’的面上设有联锁孔150，这些孔150在所述面上朝上开口，并具有大致圆柱形，其内设有球体152。联锁孔150的深度设置成可使球体152突出于传动联锁盘16’之外。

根据第二实施例的控制装置10’与根据第一实施例的控制装置10的不同之处还在于，从动盘84’在其面向传动联锁盘16’的面上设有从动孔154，这些孔154在所述面上开口朝上，并具有大致圆柱形，这些孔154的直径远小于联锁孔150的直径。

传动联锁盘16’的联锁孔150和从动盘84’的从动孔154定位成使得，对于传动联锁盘16’和从动盘84’的给定的相对角位置而言，这些孔可定位成彼此相向。压缩弹簧90将从动盘84’推压至与传动联锁盘16’相接触。需校准压缩弹簧90的压力，以用于给定的扭矩。

根据一个优选实施例，设有八个联锁孔150、八个球体152和八个从动孔154。

因此，根据该第二实施例，扭矩直接从这个从动盘84’传递到传动联锁盘16’上，而并不经过主轴14进行传递。通过形成为复位机构的压缩弹簧90，可使从动盘84’与传动联锁盘16’保持接触。这样，在从动孔150和联锁孔154所形成的空腔中限定球体152就提供了将传动联锁盘16’和从动盘84’固定在一起的方法。

在发生故障的情况下，例如如果电气开关设备的活动触头被锁住时，自从动盘84’传递至传动联锁盘16’上的扭矩会超过对应于压缩弹簧90压紧力的扭矩值，这样，压缩弹簧90将不再使从动盘84’与传动联锁盘16’保持接触。从动盘84’在轴向方向上沿着主轴14移动离开传动联锁盘16’，并且球体152移出到从动盘84’的从动孔154之外。这就导致从动盘84’和传动联锁盘16’之间分离。

利用这种设置，即使在故障情况下，控制或指示隔离切换位置的元件即位置指示器、传动联锁盘16’中的狭缝202，以及辅助开关13都可处于电气开关设备的正确切换位置。

此外，这种设置还满足了IEC(国际电工委员会)标准No.129的要求，根据该标准，从电动机直至活动触头的运动链系中最薄弱的元件必须定位在电动机与位置指示器元件之间。

刚才参照控制装置的第二实施例10’而已经介绍过的传动联锁盘16’像第一实施例一样，具有通过盘的第一带齿部分18来驱动位置指示器26的功能，以及通过狭缝202来限制模式选择杆30移动的功能。它还通过球体152而执行扭矩限制器的功能。这种扭矩限制器设置在间歇轮传动机构附近。

我们现在将参照图纸2，3，4，6和7来介绍锁定机构100。虽然只是在结合控制装置第一实施例10的附图上显示了锁定机构100，但是它也可用于控制装置的第二实施例10’。

锁定机构100是手动促动的。它设计成当使用电动机驱动型切换模式时阻止手动切换模式，并在选择了两种手动切换模式的其中一种模式时阻止电动机驱动型切换模式。控制装置10，10’和锁定结构100组件的结构设置成使得模式选择杆30定位在主轴14和锁定机构100之间。

锁定机构100包括固定在外壳12的侧壁上的板102。

在板102上钻有通道孔104。副轴106设置在外壳102中，使其一端面向通道孔104，并与其间隔开一段距离。副轴106的方向基本上垂直于主轴14的方向。在其另一端，副轴106在支承件108内滑动，其在支承件内可绕其自身的轴线旋转。

在板102中还钻有轴孔110，其在所示示例中定位成使通道孔104和轴孔110之间的直线基本上与主轴14的方向平行。首先将促动杆112，而后将锁杆114和两个切换杆142固定在穿过轴孔110的枢轴116上，使得板102插在促动杆112和锁杆114之间。这样，促动杆112和锁杆114就可绕枢轴116一起枢轴转动，并且平行于板102且位于板102的两侧上。

锁杆114与连杆98的第二端相连，连杆98的另一端如上所述与模式选择杆30相连。这样，锁杆114的枢轴转动导致连杆98沿着连杆的轴向方向平移，连杆98基本垂直于通道孔104和轴孔110之间的直线，并垂直于主轴14的方向。这样，促动杆112在功能上与模式选择杆30相连，以便控制模式选择杆的运动。促动杆112是手动移动的。当促动杆112从其中性位置112-1移动到其第一极限位置112-2时，模式选择杆30从其中性位置30-1移动到其第一极限位置30-2。类似地，当促动杆112从其中性位置112-1移动到其第二极限位置112-3时，模式选择杆30从其中性位置30-1移动到其第二极限位置30-3。

促动杆112基本呈细长板的形状。在其自由端钻有杆孔118，其直径基本上等于通道孔104的直径。促动杆112还包括在其自由端延伸出来的两个延伸凸耳120，其基本垂直于细长板的平面，并位于该板的同一侧。当促动杆112安装成其中一个面面向板102时，这两个延伸凸耳120定位在与面向板102的这一个面相对的面上。

在这两个延伸凸耳120中各钻有锁孔122，这两个锁孔122设置成沿着与细长板的方向垂直的方向彼此相向(图7)。

锁定机构100还包括带螺栓头132和螺栓杆134的定位螺栓130。在所示的示例中，螺栓头132和螺栓杆134基本呈圆柱形状，其圆形截面对中在同一轴线上。螺栓头132的直径足够小，使得可将螺栓头132放置在促动杆112的两个延伸凸耳120之间。螺栓头132的直径又足够大，使得螺栓头132不能穿过通道孔104。

螺栓杆134是中空的，它可接合在副轴106的自由端上，穿过通道孔104，并且对于促动杆112的某些位置而言，它可沿着将副轴106的自由端与板102分隔开的一段距离而移动，如后文所述。螺栓杆134的端部包括两个设置成沿直径彼此相对的槽口136，它们将与设置在副轴106的自由端上的沿直径彼此相对的两个销107协同操作。因此，当螺栓杆134接合在副轴106的自由端上时，槽口136和销107形成了锁定机构，其用于将定位螺栓130和副轴106固定在一起(图6和7)。因此，当定位螺栓130通过如挂锁140固定时，就阻止了副轴106发生旋转。

螺栓头132包括一个或多个定位螺栓孔138(在所示示例中为两个)。这些定位螺栓孔138相互平行，并沿直径穿过螺栓头132，换句话说，它们垂直于螺栓杆134的方向(图7)。

定位螺栓孔138和锁孔122将包含挂锁140的臂或类似联锁装置，从而将定位螺栓130和促动杆112互锁在促动杆112的三种可能位置112-1，112-2，112-3的其中一个位置上(图2)。

此外，每个切换杆142的自由端都与另外的开关144如微型开关(见图3)相连，该开关本身连接在电动机上并将关于所选择模式的信息通知电动机，以便在选择了两种手动切换模式的其中一种模式时切断电动机的电源。

现在将参照图2，3，4和6来介绍与控制装置协同操作的锁定机构100的操作。

图2和3显示了控制装置10和锁定机构100的组件，其处于对应于电动机驱动型切换模式的设置中。促动杆112处于其中性位置112-1。促动杆112定位成使杆孔118面向通道孔104。螺栓杆134定位成使它连续穿过位于两个延伸凸耳120之间的杆孔118，并穿到通道孔104中。当处于其位置上时，锁杆114封闭了通道孔104，使得螺栓杆134停止与锁杆114相接触，而不能穿过通道孔104。因此，螺栓杆134并不接合在副轴106的自由端上。因此，副轴106可由电动机2驱动而自由旋转。安装上挂锁140(图3)，将锁定机构100固定在这个位置上，挂锁140的各臂定位在其中一个定位螺栓孔138中。定位螺栓130以这种方式的设置定位可防止促动杆112朝向两个极限位置112-2，112-3的其中一个位置枢轴转动。之后，将锁杆114以与促动杆112相同的方式而定位在板102的另一侧上。在这种设置中，连杆98定位成使得连接在连杆98的第一端上的模式选择杆30处于其中性位置30-1，并选择了电气开关设备的电动机驱动型切换模式。

图4显示了控制装置10和锁定机构100，它们处在对应于在电气开关设备的断开位置和接地位置之间的第二手动切换模式的设置中。促动杆112处于其第二极限位置112-3。促动杆112定位成使杆孔118并不面向通道孔104，而是位于其左侧，如图4所示。螺栓杆134定位成使得它只穿过通道孔104，而不穿过促动杆112的厚度。螺栓头132直接与板102保持接触。因此，螺栓杆134足够长，使得它可接合在副轴106的自由端上，槽口136与销107相接合。安装上挂锁140，以便将锁定机构100固定在这种设置中，并用于固定副轴106和电动机2，以防止控制装置10的任何意外操作。挂锁140的其中一臂从最远离板102处开始穿过定位螺栓孔138和其中一个延伸凸耳120，而挂锁140的另一臂不穿过任何部件。锁杆114以与促动杆112相同的方式而定位在板102的另一侧上。在这种设置中，连杆98定位成使得连接在连杆98的第一端上的模式选择杆30处于其第二极限位置30-3，并选择了在电气开关设备的断开位置和接地位置之间的第二手动切换模式。

为了手动使用控制装置10，可取下挂锁140和定位螺栓130，并将图中未示出的操纵部件与副轴106联接起来。将该操纵部件、例如曲柄***到通道孔104中，并与副轴106联接起来，副轴106然后驱动齿轮组4。

图6显示了锁定机构100，其处于对应于在电气开关设备的断开位置和闭合位置之间的第一手动切换模式的设置中。促动杆112处于其第一极限位置112-2。促动杆112定位成使得杆孔118并不面向通道孔104，而是位于其右侧，如图6所示。螺栓杆134定位成使得它只穿过通道孔104，而不必穿过促动杆112的厚度。螺栓头132定位成直接与板102保持接触。因此，螺栓杆134足够长，使得它可接合在副轴106的自由端上，槽口136与销107相接合。挂锁140在图中未示出，但可以类似于图4中所示的方式来安装挂锁140，以便将锁定机构100固定在这种设置中，以及用于固定副轴106和电动机2，以防止控制装置10的任何意外操作。锁杆114以与促动杆112相同的方式而定位在板102的另一侧上。在这种设置中，连杆98定位成使得连接在连杆98的第一端上的模式选择杆30处于其第一极限位置30-2，并选择了在电气开关设备的断开位置和闭合位置之间的第一手动切换模式。

当然，本发明并不局限于以上介绍过的实施例。还可考虑执行相同功能的变型实施例。

例如，开孔40为通孔，但它可由位于模式选择杆30的下表面上的凹口来替代。

例如，此处有两个切换杆142，但也可以有单个或三个或更多切换杆。

此外，锁定机构100和副轴106可以设置在不同的方位，例如，副轴106可平行于主轴14，并平行于驱动轴28。

Claims (22)

1.一种控制装置(10，10’)，其用于带三个切换位置即闭合位置、断开位置和接地位置的电气开关设备，并包括主轴(14)和驱动轴(28)，所述控制装置设计成与所述电气开关设备的活动触头相连，

其特征在于，所述控制装置包括：

-模式选择杆(30)，其在“电动机驱动型切换模式”、“在电气开关设备的断开位置和闭合位置之间的第一手动切换模式”和“在电气开关设备的断开位置和接地位置之间的第二手动切换模式”中选择一种操作模式，所述模式选择杆(30)包括开孔(40)，和

-固定在所述驱动轴(28)上的凸轮盘(50)，其带有能够在所述开孔(40)中移动的凸轮(54)，

这样，当所述控制装置(10)处于所述电动机驱动型切换模式时，所述凸轮盘(50)的移动是自由的，当所述控制装置(10)处于所述第一手动切换模式时，所述凸轮盘(50)的移动限制在所述驱动轴(28)的第一角位移范围内，当所述控制装置(10)处于所述第二手动切换模式时，所述凸轮盘(50)的移动限制在所述驱动轴(28)的第二角位移范围内。

2.根据权利要求1所述的控制装置(10，10’)，其特征在于，所述模式选择杆(30)在以下位置之间运动：

-中性位置(30-1)，这时选择了所述电动机驱动型切换模式，对于所述主轴(14)的任何角位置而言，都可到达所述中性位置，

-第一极限位置(30-2)，这时选择了在所述电气开关设备的断开位置和闭合位置之间的所述第一手动切换模式，当所述主轴(14)的角位置处于第一角度范围时，可到达所述第一极限位置，

-第二极限位置(30-3)，这时选择了在所述电气开关设备的断开位置和接地位置之间的所述第二手动切换模式，当所述主轴(14)的角位置处于第二角度范围时，可到达所述第二极限位置。

3.根据权利要求1或2所述的控制装置(10，10’)，其特征在于，所述凸轮(54)具有基本上圆形或椭圆形或卵形的轮廓，并具有与所述凸轮盘(50)的曲率中心相重合的曲率中心，所述凸轮(54)通过限定了两个周向凸头(56)的两个连接区而与所述凸轮盘(50)相连。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的控制装置(10，10’)，其特征在于，所述模式选择杆(30)的所述开孔(40)具有包括通过两个中间部分(44)而相互连接的两个弯曲部分(42，43)的轮廓，所述弯曲部分(42，43)和所述中间部分(44)通过限定了两个连接槽口(46)的连接区而分开。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的控制装置(10，10’)，其特征在于，所述控制装置(10，10’)包括固定在所述主轴(14)上的传动联锁盘(16，16’)，所述传动联锁盘(16，16’)包括在功能上与位置指示装置相连的盘的第一部分(18)，以及与所述模式选择杆(30)协同操作的盘的第二部分(20)，从而可防止所述模式选择杆(30)在与所述主轴(14)角位置相关地移动的过程中处于错误位置。

6.根据权利要求5所述的控制装置(10，10’)，其特征在于，所述盘的第一部分(18)在其周边周围设有齿，所述齿设计成与操纵杆(22)中的齿相啮合，所述操纵杆(22)在功能上与辅助开关(13)相连，并与位置指示器(26)相连。

7.根据权利要求5或6所述的控制装置(10，10’)，其特征在于，所述盘的第二部分(20)包括狭缝(202)，其基本呈两个在径向上相互偏离并相互连通的环部分的形状。

8.根据权利要求7所述的控制装置(10，10’)，其特征在于，所述控制装置(10，10’)包括固定在所述模式选择杆(30)上的心轴(48)，所述心轴(48)接合在所述狭缝(202)中，以防止所述模式选择杆(30)在与所述主轴(14)的角位置相关地移动的过程中处于错误位置。

9.根据权利要求8所述的控制装置(10，10’)，其特征在于，所述心轴(48)基本上垂直于所述模式选择杆(30)的面向所述传动联锁盘(16，16’)的一面而延伸。

10.根据权利要求5至9中任一项所述的控制装置(10，10’)，其特征在于，所述传动联锁盘(16，16’)由支撑于所述主轴(14)上的从动盘(84，84’)来驱动，所述从动盘(84，84’)本身由固定在所述驱动轴(28)上的滚轮(60)来驱动，其中所述从动盘(84，84’)设有两个凹口(86)和两个止动区(88)，这样，所述从动盘(84，84’)和所述滚轮(60)就形成了间歇轮传动机构。

11.根据权利要求10所述的控制装置(10)，其特征在于，所述间歇轮传动机构将所述主轴(14)的旋转限制在120度的角度范围内。

12.根据权利要求10或11所述的控制装置(10)，其特征在于，所述从动盘(84)刚性地固定在所述主轴(14)上，并驱动所述主轴(14)以及固定在所述主轴(14)上的所述传动联锁盘(16)。

13.根据权利要求10或11所述的控制装置(10’)，其特征在于，所述从动盘(84’)具有一定程度的围绕所述主轴(14)旋转的自由度，以及一定程度的沿所述主轴(14)移动的自由度，所述从动盘(84’)驱动所述传动联锁盘(16’)，所述从动盘(84’)通过复位机构(90)而被弹性地施加成与所述传动联锁盘(16’)保持接触，所述从动盘(84’)和所述传动联锁盘(16’)的每一个都包括相应的孔(154，150)，这些所述孔相重合以形成其中可放置球体(152)的空腔，所述传动联锁盘(16’)、所述从动盘(84’)、所述复位机构(90)、所述球体(152)和所述孔(150，154)的组合形成了扭矩限制机构。

14.根据与权利要求3和4相组合的权利要求10至13中任一项所述的控制装置(10，10’)，其特征在于，在出现以下情形时，将中断所述第一凸轮盘(50)的旋转：

-当所述模式选择杆(30)处于所述第一极限位置(30-2)且所述电气开关设备处于所述断开位置时，因为所述凸轮盘(50)上的所述凸轮(54)的第一个凸头(56)停止与所述模式选择杆(30)中的所述开孔(40)的第一连接槽口(46)相接触，

-或者，当所述模式选择杆(30)处于所述第一极限位置(30-2)且所述电气开关设备处于所述闭合位置时，由于在所述间歇轮传动机构的操作过程中，所述轮(60)的滚子(62，63)的第一个停止与所述从动盘(84，84’)的其中一个所述止动区(88)相接触，

-或者，当所述模式选择杆(30)处于所述第二极限位置(30-3)且所述电气开关设备处于所述断开位置时，由于所述凸轮盘(50)上的所述凸轮(54)的第二个凸头(56)停止与所述模式选择杆(30)中的所述开孔(40)的第二连接槽口(46)相接触，

-或者，当所述模式选择杆(30)处于所述第二极限位置(30-3)且所述电气开关设备处于所述接地位置时，由于在所述间歇轮传动机构的操作过程中，所述轮(60)的滚子(62，63)的第二个停止与所述从动盘(84，84’)的另一所述止动区(88)相接触。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的控制装置(10，10’)，其特征在于，所述控制装置(10，10’)包括在功能上与所述模式选择杆(30)相连的促动杆(112)，这样，通过将所述促动杆(112)定位在以下三个位置的其中一个位置上，就可选择所述电动机驱动型切换模式或两种所述手动切换模式的其中一种：

-与所述模式选择杆(30)的中性位置(30-1)相对应的中性位置(112-1)，通过所述位置(112-1)，就可选择所述电动机驱动型切换模式，

-与所述模式选择杆(30)的第一极限位置(30-2)相对应的第一极限位置(112-2)，通过所述位置(112-2)，就可选择在所述电气开关设备的断开位置和闭合位置之间的所述第一手动切换模式，

-与所述模式选择杆(30)的第二极限位置(30-3)相对应的第二极限位置(112-3)，通过所述位置(112-3)，就可选择在所述电气开关设备的断开位置和接地位置之间的所述第二手动切换模式。

16.根据权利要求15所述的控制装置(10，10’)，其特征在于，所述促动杆(112)的移动导致与所述模式选择杆(30)相连并用于控制所述模式选择杆(30)的移动的连杆(98)产生移动。

17.根据权利要求15或16所述的控制装置(10，10’)，其特征在于，所述促动杆(112)可在垂直于副轴(106)的平面中围绕枢轴(116)而枢轴转动。

18.根据权利要求15至17中任一项所述的控制装置(10，10’)，其特征在于，所述控制装置(10，10’)在功能上与锁定机构(100)相连，所述锁定机构(100)包括刚性地固定在所述促动杆(112)上的锁杆(114)，以及定位螺栓(130)，所述控制装置(10)和所述锁定机构(100)设置在外壳(12)中，使得所述促动杆(112)和所述定位螺栓(130)设置在所述外壳(12)的壁外侧，而所述锁杆(114)设置在所述外壳(112)的所述壁内侧。

19.根据权利要求18所述的控制装置(10，10’)，其特征在于，

-所述外壳(12)设有通道孔(104)，

-所述定位螺栓(130)配有螺栓杆(134)，

当选择了所述电动机驱动型切换模式时，所述锁杆(114)定位成面向所述通道孔(104)，以便防止所述螺栓杆(134)或操纵部件与所述副轴(106)相联接。

20.根据权利要求18所述的控制装置(10，10’)，其特征在于，

-所述外壳(12)设有通道孔(104)，

-所述定位螺栓(130)配有螺栓杆(134)，

选择了其中一种所述手动切换模式时，所述锁杆(114)定位成使释放所述通道孔(104)，使得螺栓杆(134)或某部件可与所述副轴(106)相联接。

21.根据权利要求15至20中任一项所述的控制装置(10，10’)，其特征在于，利用带臂的挂锁(140)将所述定位螺栓(130)和所述促动杆(112)一起锁定在对应于所述电动机驱动型切换模式的位置中，或者锁定在对应于两种手动切换模式的任一种切换模式的位置中，所述臂穿过所述促动杆(112)中的至少一个锁孔(122)和所述定位螺栓(130)中的至少一个孔(138)。

22.根据权利要求15至21中任一项所述的控制装置(10，10’)，其特征在于，所述控制装置(10，10’)包括至少一个与所述锁定机构(100)相关联的切换杆(142)，所述至少一个切换杆(142)与另外的开关(144)相连，所述开关(144)本身连接在电动机上，以通知所述电动机所选择的是哪种切换模式。

Images