一种开关柜前门锁定装置及使用该锁定装置的开关柜的制作方法

本实用新型涉及一种开关柜前门锁定装置及使用该锁定装置的开关柜。

背景技术：

根据中压开关柜设备五防要求，防止误入带电间隔，35kV中压开关设备为金属铠装封闭式结构，在开关柜的运行过程中，需要控制柜体可移开部件的联锁控制，在开关柜的断路器处于工作位置时，断路器室形成导通回路，在这种状态下，如果打开断路器室门，存在误入带电间隔的危险。

目前行业的高压开关柜中，大多没有设计当断路器在试验位置与工作位置的位移转换时对开关柜前门的开关操作进行控制的结构，存在误开启的风险。有少数制造厂商对误入带电断路器室的设计方式为利用开关柜活门联锁结构，在断路器与活门联锁机构的行进行程上加装联锁，实现对开关柜前门的联锁控制，这套联锁结构与活门联锁结构一体，结构复杂，两套联锁结构存在传动制约关系，可靠性不高，存在相互影响，同时，这套联锁结构处于柜体内部，在柜体外侧无法实现紧急解锁。

在授权公告号为CN201887366U的中国实用新型专利中公开了一种手车式开关柜的断路器与前门的联锁机构，包括用于设置在前门上的锁扣和用于设置在柜体中的固定块，固定块上转动装配有挂钩，挂钩具有用于与锁扣对应插接的钩头，挂钩上具有直杆段，直杆段用于与断路器配合，当断路器由前向后移动进入工作位置时，断路器向上顶压直杆段，迫使挂钩转动，使得挂钩前端的钩头与前门上的锁扣对应插配，实现对前门的锁止，而当断路器由后向前移动时，断路器不再向上顶推直杆段，在直杆段自身重力作用下，挂钩反向转动以使得钩头与锁扣脱开，实现解锁。

这种联锁机构较为简单，但必须依靠断路器顶压作为锁止-解锁装置的挂钩才能实现锁止，这就需要根据断路器工作位置来设计作为锁止-解锁装置的挂钩结构、长度，保证对挂钩的锁止。由于断路器进入柜体中的工作位置比较靠内，这使得挂钩需要设计得较长，如35kV开关柜行程一般在600mm左右，转动时转动空间较大，容易受到干扰，而使挂钩直动进行锁止、解锁的话，就需要另外配置转动驱动机构以实现对挂钩的锁止、解锁，导致整个锁止-解锁装置结构会比较复杂。

技术实现要素：

本实用新型提供一种开关柜前门锁定装置，以解决现有技术中联锁装置必须依靠断路器顶压作为锁止-解锁装置的挂钩才能实现锁止的技术问题；同时，本实用新型还提供一种使用上述锁定装置的开关柜。

本实用新型所提供的开关柜前门锁定装置的技术方案是：一种开关柜前门锁定装置，包括用于设置在柜体前门上的锁扣和用于设置在开关柜中的锁止-解锁机构，所述锁止-解锁机构包括用于往复活动装配在开关柜中的锁舌，锁舌的往复活动行程包括正向锁止行程和反向解锁行程，锁舌在其正向锁止行程上依赖重力和/或弹性机构施加的弹性作用力正向活动以与所述锁扣对应钩挂配合，锁舌在其反向解锁行程上用于由开关柜中从后向前移动的断路器驱动反向活动以与所述锁扣脱开解锁。

所述锁止-解锁机构包括用于转动装配在开关柜中的解锁臂，解锁臂的往复转动行程包括向后摆动的正向避让行程和向前摆动的反向顶推行程，解锁臂具有朝前的用于由从前向后进入开关柜中的断路器顶推以迫使解锁臂向后摆动的前顶推避让面，解锁臂还具有朝后的用于由从后向前移动的断路器顶推以迫使解锁臂向前摆动进而驱动所述锁舌在反向解锁行程上移动的后顶推解锁面。

所述锁止-解锁机构还包括用于转动装配在开关柜中的中间传动臂，中间传动臂具有在其往复转动过程中驱动所述锁舌往复活动的驱动部，中间传动臂正向转动以通过所述驱动部驱动锁舌在正向锁止行程上活动，中间传动臂反向转动以通过所述驱动部驱动所述锁舌在反向解锁行程上活动，解锁臂通过单向离合传动机构与中间传动臂连接，单向离合传动机构在解锁臂位于反向顶推行程上时处于接合状态以由解锁臂驱动中间传动臂反向转动，单向离合传动机构在解锁臂位于正向避让行程上时处于脱开状态。

所述中间传动臂的转动中心轴线与解锁臂的转动中心轴线同轴，所述单向离合传动机构包括所述中间传动臂上设有的朝向所述解锁臂的传动顶推面，所述解锁臂具有在解锁臂处于反向顶推行程上时顶推传动顶推面以驱动中间传动臂反向转动、在解锁臂处于正向避让行程上时避让所述传动顶推面以使得单向离合传动机构处于脱开状态的单向顶推部。

开关柜前门锁定装置还包括用于在断路器与所述解锁臂的后顶推解锁面脱离时驱动中间传动臂反向转动的紧急解锁结构。

所述锁舌为用于沿上下方向导向移动装配在开关柜中的限位板，该限位板上设有沿上下方向延伸并与所述中间传动臂的驱动部插配以使得限位板与中间传动臂的驱动部形成曲柄滑块结构的导向滑槽。

本实用新型所提供的使用上述锁定装置的开关柜的技术方案是：一种开关柜，包括柜体和前门，柜体中设有可向后进入柜体中且可向前从柜体中退出的断路器，开关柜还包括用于对前门进行锁止的锁定装置，锁定装置包括设置在前门上的锁扣和设置在柜体中的锁止-解锁机构，所述锁止-解锁机构包括往复活动装配在柜体中的锁舌，锁舌的往复活动行程包括正向锁止行程和反向解锁行程，锁舌在其正向锁止行程上依赖重力和/或弹性机构施加的弹性作用力正向活动以与所述锁扣对应钩挂配合，锁舌在其反向解锁行程上由从后向前移动的断路器驱动反向活动以与所述锁扣脱开解锁。

所述锁止-解锁机构包括转动装配在柜体中的解锁臂，解锁臂的往复转动行程包括向后摆动的正向避让行程和向前摆动的反向顶推行程，解锁臂具有朝前的用于由向后进入柜体中的断路器顶推以迫使解锁臂向后摆动的前顶推避让面，解锁臂还具有朝后的用于由从后向前移动的断路器顶推以迫使解锁臂向前摆动进而驱动所述锁舌在反向解锁行程上移动的后顶推解锁面。

所述锁止-解锁机构还包括转动装配在柜体中的中间传动臂，中间传动臂具有在其往复转动过程中驱动所述锁舌往复活动的驱动部，中间传动臂正向转动以通过所述驱动部驱动锁舌在正向锁止行程上活动，中间传动臂反向转动以通过所述驱动部驱动所述锁舌在反向解锁行程上活动，解锁臂通过单向离合传动机构与中间传动臂连接，单向离合传动机构在解锁臂位于反向顶推行程上时处于接合状态以由解锁臂驱动中间传动臂反向转动，单向离合传动机构在解锁臂位于正向避让行程上时处于脱开状态。

所述锁定装置还包括用于在断路器与所述解锁臂的后顶推解锁面脱离时驱动中间传动臂反向转动的紧急解锁结构。

本实用新型的有益效果是：本实用新型所提供的开关柜前门锁定装置中，锁止-解锁机构的锁舌依靠重力和/或弹性机构的弹性作用与锁扣对应挂钩配合，实现锁止，在断路器向后移动时，可驱动锁舌在其反向解锁行程上移动以与锁扣脱开，实现解锁。由于可依靠重力和/或弹性机构提供的弹性作用力实现锁止，不需要由断路器对锁止-解锁机构进行锁止，这样，布置在柜体内部较深位置处的断路器工作位置，不会给锁止-解锁机构造成意外影响，锁止-解锁机构不需要做的很大或是很复杂，占用空间相对较小，结构也相对较为简单。

进一步地，锁止-解锁机构包括转动装配在开关柜柜体中的解锁臂，解锁臂的往复转动行程包括向后摆动的正向避让行程和向前摆动的反向顶推行程，开关柜中的断路器向后移动以进入柜体中时顶推解锁臂上的前顶推避让面，迫使解锁臂向后摆动进入正向避让行程，而当断路器由后向前移动时，断路器会顶推解锁臂上的后顶推解锁面，迫使解锁臂向前摆动进入反向顶推行程，由解锁臂驱动锁舌在反向解锁行程上反向活动以实现解锁，结构较为简单，使用方便。

进一步地，锁止-解锁机构还包括中间传动臂，正向转动的中间传动臂通过中间传动臂上的驱动部驱动锁舌在正向锁止行程上活动，反向转动的中间传动臂通过中间传动臂上的驱动部驱动锁着在反向解锁行程上活动，对应中间传动臂设置弹性机构，由弹性机构向中间传动臂施加迫使其正向转动的作用力，以保证锁舌与锁扣有效锁止，单向离合传动机构在保证向前移动的断路器可通过解锁臂、中间传动臂迫使锁舌正常解锁的前提下，还使得断路器仅需克服解锁臂的转动即可进入开关柜的柜体中，阻力较小，方便进入。

进一步地，限位板和中间传动臂的驱动部形成曲柄滑块结构，可减小中间传动臂在进行解锁、锁止操作时的转动角度，减小锁止-解锁机构占用的空间。

进一步地，由于锁止-解锁机构不需要断路器对其进行锁止，这样可以利用设置在柜体上的紧急解锁机构驱动中间传动臂反向转动以驱动锁舌与锁扣脱开解锁，提高整个锁定装置的安全性。

进一步地，由于前门通常利用旁侧布置的铰链实现开合，由于前门较重，容易出现掉角下移的问题，由于在固定板上于锁舌下方布置横向支撑板段，并且，锁扣的朝向柜体内部的一端具有引导斜面，这样一来，在关闭前门时，即便是前门出现掉角下移的问题，也可利用引导斜面与横向支撑板段的配合，利用横向支撑板段将锁扣连同前门向上抬起，保证前门的正常关闭。

附图说明

图1是本实用新型所提供的开关柜的一种实施例的结构示意图（断路器处于工作位置，前门锁定装置处于锁定位置）；

图2是图1所示开关柜中的断路器处于试验位置时的示意图（前门锁定装置处于解锁位置）；

图3是图1中前门锁定装置的立体图；

图4为图3中的解锁臂的结构示意图；

图5为图3中中间传动臂的结构示意图；

图6为图3中解锁臂和中间传动臂在断路器由前向后进入开关柜时的变化状态图（图中虚线表示解锁臂位于正向避让行程中）；

图7为图3中解锁臂和中间传动臂在断路器由后向前移动以驱动锁止-解锁机构解锁的变化状态图（图中虚线表示解锁臂未进入反向解锁行程的示意图）；

图中箭头所示为相应图中断路器移动方向。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明。

本实用新型所提供的开关柜的实施例，该实施例中的开关柜如图1至图7所示，包括柜体3和前门1，前门1铰接装配在柜体3的前端开口处，还包括用于对前门进行锁止的锁定装置，此处锁定装置包括设置在柜体前门1上的锁扣5，锁扣5具体为具有锁钩结构的板，当前门关闭后，锁扣5移动到位，通过对锁钩结构行程的挡止配合实现对前门的锁止。

柜体中设有固定板7，锁定装置还包括安装在固定板7上的锁舌6、中间传动臂9及解锁臂11，此处的锁舌6具体为沿上下方向导向移动装配在固定板7上的限位板，锁舌6沿上下方向往复移动装配在固定板上，锁舌的往复活动行程包括正向锁止行程和反向解锁行程，锁舌在其正向锁止行程上依赖重力和弹性机构施加的弹性作用力正向活动以与锁扣上的锁钩对应钩挂配合，锁舌在其反向解锁行程上用于由开关柜中的从后向前移动的断路器驱动反向活动以与锁扣上的锁扣结构脱开解锁，就本案来说，锁舌向下移动为正向活动，锁舌向上移动为反向活动。

实际上，在锁扣5的锁钩结构的朝向柜体内侧的端部设有倾斜向前延伸至顶部的顶推斜面，在前门关闭时，向后移动的锁扣利用顶推斜面将锁舌6向上定期，以方便实现锁舌与锁扣的正常钩挂配合。

本实施例中，在固定板上设有两套锁止-解锁机构，每套锁止-解锁机构均包括同轴转动装配在固定板7上的一个中间传动臂9和一个解锁臂11，两者的转动中心轴线同轴，使用时，通过中间传动臂9的往复转动以驱动锁舌在上下方向上的往复移动，从而实现锁止和解锁，中间传动臂9具有在其往复转动过程中驱动锁舌往复活动的驱动部91，对应的，在锁舌6上设有沿上下方向延伸的导向滑槽61，驱动部91插入导向滑槽61中以使得锁舌6与中间传动臂的驱动部91形成曲柄滑块结构，方便中间传动臂在正向转动时通过驱动部91驱动锁舌6在正向锁止行程上活动，即中间传动臂在正向转动时利用驱动部91驱动锁舌6向下移动，方便中间传动臂在反向转动时通过驱动部91驱动锁舌6在反向解锁行程上活动，即中间传动臂在反向转动时利用驱动部91驱动锁舌6向上移动。

本实施例中，对于解锁臂11来讲，解锁臂11的往复转动行程包括向后摆动的正向避让行程和向前摆动的反向顶推行程，解锁臂11具有朝前的用于由从前向后进入柜体3中的断路器2顶推以迫使解锁臂向后摆动的前顶推避让面111，解锁臂11还具有朝后的用于由从后向前移动的断路器2顶推以迫使解锁臂向前摆动进而驱动锁舌6在反向解锁行程上移动的后顶推解锁面112。

实际上，解锁臂11通过单向离合传动机构与中间传动臂9连接，此处的单向离合传动机构在解锁臂11位于反向顶推行程上时处于接合状态以由解锁臂驱动中间传动臂反向转动，单向离合传动机构在解锁臂11位于正向避让行程上时处于脱开状态，换句话说，在解锁臂处于反向顶推行程上时，单向离合传动机构处于接合状态，向前摆动的解锁臂带着中间传动臂反向转动，中间传动臂则通过驱动部91带着锁舌6向上移动，实现解锁；在解锁臂处于正向避让行程上时，单向离合传动机构处于脱开状态，向后摆动的解锁臂不能带着中间传动臂进行转动，这样，可有效减少断路器进入的阻力。

此处的单向离合传动机构具体包括中间传动臂9上设有的朝向解锁臂11的传动顶推面92，解锁臂11具有在解锁臂处于反向顶推行程上时顶推传动顶推面以驱动中间传动臂9反向转动、在解锁臂11处于正向避让行程上时避让传动顶推面92以使得单向离合传动机构处于脱开状态的单向顶推部113，单向顶推部113的前端具有平端面114，后端面则具有圆弧角115。

如图6所示，当断路器2向后进入柜体中时，断路器2顶推解锁臂11迫使解锁臂11向后摆动，解锁臂逆时针转动，单向顶推部113的圆弧角向上摆动，由于圆弧角的避让，使得单向顶推部113不会顶推中间传动臂9上的传动顶推面92，中间传动臂不会跟随解锁臂一同转动。

如图7所示，当断路器2由向向前朝向前门移动时，断路器2顶推解锁臂11迫使解锁臂11向前摆动，即图中的顺时针方向，单向顶推部113的平端面11向上摆动并与中间传动臂上的传动顶推面92顶推配合，此时，中间传动臂会跟随解锁臂一同顺时针转动，实际上，此处中间传动臂的转动为驱使锁舌解锁的反向转动。

实际上，本实施例中，对应中间传动臂9设置有扭簧8，扭簧8作为弹性机构向中间传动臂9施加迫使其正向转动的弹性作用力，就本案来讲，扭簧8使得中间传动臂9的驱动部91下压锁舌6，也就是说，在本实施例中，锁舌弹性机构施加的弹性作用力以在正向锁止行程上活动，实现对前门的锁止。

另外，在本实施例中，前门锁定装置还包括用于在断路器2与解锁臂11的后顶推解锁面112脱离时驱动中间传动臂9反向转动的紧急解锁结构，该紧急解锁结构具体为穿状在柜体3上的解锁杆4，此处的解锁杆4导向的装配在柜体3上设有的解锁孔中，当需要进行紧急解锁时，向下摁压解锁杆4以与中间传动臂9的后解锁端93顶推配合，可驱动中间传动臂9反向转动，进而驱动锁舌6在反向解锁行程上移动，实现紧急解锁。

而且，前门1上的锁扣包括向上弯折的锁钩结构，锁扣前端的后侧面设有倾斜向前延伸至顶端的顶推斜面51，在关闭前门时，锁扣5可以将锁舌6向上顶起以实现锁扣与锁舌6的正常挂钩配合。另外，在锁扣移动到位时，锁扣5与固定板7下端支撑限位，防止出现柜门掉角的问题。

另外，在本实施例中，固定板7上于锁舌6下方设有用于支撑锁扣5的横向支撑板段71，锁扣5的朝向柜体内部的一端具有用于在前门关闭时与横向支撑板段顶推配合以将锁扣引导至横向支撑板段上方的引导斜面52。由于前门通常利用旁侧布置的铰链实现开合，由于前门较重，容易出现掉角下移的问题，利用固定板7上的横向支撑板段71和锁扣的引导斜面52的配合，在关闭前门时，即便是前门出现掉角下移的问题，也可利用引导斜面与横向支撑板段的配合，利用横向支撑板段将锁扣连同前门向上抬起，保证前门的正常关闭。

需要说明的是，在具体设计时，为减小前门的关门阻力，可将固定板的横向支撑板段设计的位置靠下一些，在前门不发生掉角下移的情况下，如图1和图2所示，锁扣的引导斜面也可不与横向支撑板段接触，只有在前门存在掉角下移的情况下，横向支撑板段才起到相应的顶推作用。

使用时，当需要将手车式断路器装入开关柜中时，可以利用解锁杆4顶压中间传动臂9反向转动以实现解锁操作，打开前门1，将手车式的断路器2推入柜体3中，此时，断路器2顶推解锁臂11向后摆动，由于布置在解锁臂11和中间传动臂之间的单向离合传动机构仅能驱动中间传动臂9进行反向转动，所以，中间传动臂9不会对断路器的正向转动造成任何阻力，断路器2可以轻松进入开关柜中，并且，在断路器2越过解锁臂11后，解锁臂11在重力作用下自动摆动至待解锁位置，此处的待解锁位置为竖直位置，以待由后向前移动的断路器顶压解锁。

而且，当断路器2朝向工作位置移动而越过解锁臂11时，在作为弹性机构的扭簧8的作用下，中间传动臂9正向迫使锁舌6向下移动以与锁扣5钩挂配合，以实现对前门的锁止。

当断路器2由后向前的由工作位置朝向试验位置移动时，顶推解锁臂11向前摆动，解锁臂11驱动中间传动臂9反向转动，并由中间传动臂9驱动限位板上移以与前门上的锁扣5脱开，实现解锁操作。

当断路器在工作位置而需要紧急解锁时，可以摁压解锁杆4，由解锁杆4驱动中间传动臂反向转动，以驱动限位板上移而实现解锁。

本实施例中，锁止-解锁机构包括解锁臂、中间传动臂及作为锁舌的限位板，在其他实施例中，锁止-解锁机构也可以包括一体的L型拐臂，L型拐臂具有沿上下方向延伸的纵向拐臂和沿横向延伸的横向拐臂，纵向拐臂相当于解锁臂，横向拐臂相当于中间传动臂及锁舌，此处的锁舌可以直接一体设置在横向拐臂上，此处的L型拐臂可沿上下方向往复装配在柜体中，纵向拐臂上可以设置两个顶推斜面，并利用L型拐臂的自身重力实现对前门的锁止，当断路器由前向后移动时，断路器通过相应顶推斜面可顶推L型拐臂向上移动以实现避让，当断路器越过L型拐臂后，在重力作用下，Ｌ型拐臂下落以实现锁止，当断路器由后向前移动时，断路器可通过相应顶推斜面顶推Ｌ型拐臂向上移动以实现解锁。

本实施例中，锁舌与中间传动臂分体设置，在其他实施例中，锁舌也可以与中间传动臂一体设置。

本实施例中，主要依靠弹性机构驱动中间传动臂正向转动以进行锁止，在其他实施例中，也可以仅依靠锁止-解锁机构的重力驱动中间传动臂正向转动以进行锁止，或者利用重力及弹性机构一同驱动中间传动正向转动以迫使锁舌处于正向锁止行程上。

本实用新型还提供一种开关柜前门锁定装置的实施例，该实施例中的前门锁定装置的结构与上述开关柜实施例中的前门锁定装置的结构相同，在此不再赘述。