CN100437869C - 用于高压断路器的弹簧液压操动机构 - Google Patents

Abstract

一种用于高压断路器的弹簧液压操动机构，属于输变电技术领域。包括油箱、碟簧片组、工作缸体、储能活塞、缸体，工作缸体置于缸体的孔内，两缸体通过直径为φa的圆台端面来限位，在缸体的上方固定有油箱，在工作缸体和缸体之间安装有储能活塞，形成环型储能活塞与工作缸套装式的储能模式，在工作缸体上储能活塞下方安装有压板，压板的φm端面与储能活塞的端面相接触，φn端面与碟簧片组相接触，圆板安装在压板的φn圆柱外侧，板套装在工作缸体的另一端，在压板和板之间封闭有碟簧片组，缸体的四面沿顺时针依次设置有换向阀、油泵、安全泄压阀、行程开关。本发明优点是结构紧凑，稳定性好，杜绝了液压油的渗漏，不受环境温度变化的影响。

Description

用于高压断路器的弹簧液压操动机构

技术领域

本发明属于输变电技术领域，特别涉及一种用于高压断路器的弹簧液压操动机构。

技术背景

操动机构是高压输变电的主要设备，是高压断路器的重要组成部分，高压断路器分、合闸操作是由操动机构来实现的。目前，用于高压断路器中的弹簧液压操动机构，三个储能缸为分体结构，由于受碟簧片径向分力的影响，受力不均匀，径向分力容易造成单个储能活塞与储能缸研住，使储能活塞不能运动，密封圈易损坏漏油，如一个储能缸不能工作，将造成碟簧片组偏心受力，使机构不能正常储能。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于高压断路器的弹簧液压操动机构，它是采用环型储能活塞与工作缸套装式的储能模式，模块式组合，无外部管路连接，先进的液压阻尼系统，实现高压断路器分、合闸操作。

本发明的结构，包括油箱、电机、油泵、碟簧片组、工作缸体、储能活塞、缸体，辅助开关固定在支架上，工作缸活塞的一端通过辅助开关连杆与辅助开关连接，另一端置于工作缸体内部，工作缸体置于缸体的孔内，工作缸体的内孔为圆柱孔，外表面为三级圆柱体，外径依次为φa、φb、φg，在外径φa、φb之间开有密封槽I，密封槽I内均置有密封圈，密封槽I靠φa一端的端面距外径为φa的端面的距离X₁与工作缸体全长L₁的关系及范围为： $30\mathrm{mm}\≤X_1\≤\frac{1}{10}{L}_1,$ 外径为φc的端部带有直径为φg的外螺纹，外螺纹φg的长度L₃的范围为80mm≤L₃≤100mm；缸体外表面为四方体，内表面三级圆柱孔，依次为φa、φb、φc，在内径为φc的内壁上开有密封槽II，密封槽II内置有密封圈，密封槽II靠近内径φc端部的端面距内径φc端面的距离X₄的范围为：5mm≤X₄≤20mm；两缸体通过直径为φa的圆台端面来限位，两缸体的φa、φb圆径均为配合尺寸；在缸体的上方通过螺栓固定有油箱，工作缸体被装夹在缸体的φa圆台内，工作缸体、缸体和油箱固定为一体；在工作缸体和缸体之间安装有储能活塞，形成环型储能活塞与工作缸套装式的储能模式，储能活塞为空芯圆柱体，内径的两端与外径的一端均设有密封槽，密封槽内均置有密封圈，其外径密封槽III的上端面距储能活塞端面的最小距离X₂与储能活塞的全长L₂的范围关系为： $10\mathrm{mm}\≤X_2\≤\frac{1}{5}{L}_2,$ 储能活塞内径上端的密封槽IV的上端面或储能活塞内径下端的密封槽IV的下端面分别距储能活塞上端面或下端面的最小距离X₃的范围关系为：15mm≤X₃≤20mm，其内孔与工作缸体的外螺纹φg及外圆柱面与缸体的内孔φc均为动配合，即尺寸φg、φc均为动配合尺寸，储能活塞在工作缸体和缸体的中间可轴向自由运动；在工作缸体上储能活塞下方安装有压板，即压板内孔φg套入工作缸体的外圆柱φg上，压板外表面为三级圆柱体，内表面为圆柱孔，在内表面上靠端部的两端均设有导向槽，导向槽内置有导向环，上面的导向槽的上端面或下面的导向槽的下端面分别距压板上端面或下端面的h₁的范围为：5mm≤h₁≤15mm，压板的φm端面与储能活塞的端面相接触，φn端面与碟簧片组相接触，可沿工作缸体的φg表面轴向自由运动；圆板安装在压板的φn圆柱外侧，在圆板和压板之间安装有弹性卡圈，弹性卡圈的端面距外径φn端面的距离h₂的范围为：5mm≤h₂≤15mm，使圆板只能旋转，不能沿压板轴向运动；板套装在工作缸体的另一端，与工作缸体螺纹联接，在压板和板之间封闭有碟簧片组，缸体的四面沿顺时针依次设置有换向阀、安全泄压阀、油泵、行程开关，换向阀的一端与油箱联接，另一端分别与分闸电磁阀及合闸电磁阀联接，圆板与安全泄压阀联接，与行程开关通过传动系统联接。

本发明采用的传动系统为齿轮传动系统：包括齿条、齿轮、凸轮、磁吹开关、轴及轴套，在轴上安装有凸轮、齿轮，在凸轮两侧安装有轴套，在凸轮外侧轴上的一端安装有齿轮，齿轮下方安装有齿条，齿条的一端通过两个螺母来固定弯板，通过弯板及螺栓固定齿条，在齿条上安装有支架I，在凸轮的两端固定有支板，相邻两凸轮之间安装有弹簧，凸轮上方的支板上固定有支架II，支架II上安装有若干个磁吹开关，在凸轮下方安装有螺杆，通过螺栓II固定。

本发明采用压缩碟簧片组来获得能量的机械式能量储存方式，无漏氮问题，稳定性好，可靠性高，不受环境温度变化的影响。模块式组合，无外部管路连接，杜绝了液压油的渗漏；机构输出功率大，传动平稳，操作噪音低，先进的液压阻尼系统，有效降低操作系统的磨损，适应频繁操作；采用环型储能活塞与工作缸套装式的储能模式，使结构更为紧凑，零部件少，密封环节少，环型储能活塞使碟簧片组受力均匀，可靠性高，杜绝了三个分体储能缸储能模式的不可靠环节。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2、图3是本发明的工作过程结构示意图，其中图2是本发明处于分闸位置，碟簧片组储能过程；图3是本发明处于合闸位置，碟簧片组储能过程；

图4是图1的俯视图；

图5是图1中的缸体结构示意图；

图6是图5的俯视示意图；

图7是图1中的工作缸体结构示意图；

图8是图7的俯视示意图；

图9是图1中的储能活塞结构示意图；

图10是图9的俯视示意图；

图11是图1中的压板结构示意图；

图12是图11的俯视示意图；

图13是图1中的圆板结构示意图；

图14是图1中传动系统结构示意图；

图15是图14的B向视图；

图中1.支架，2.油箱，3.电机，4.油泵，5.放油阀，6.压板，7.圆板，8.碟簧片组，9.工作缸体，10.辅助开关连杆，11.辅助开关，12.油标，13.分闸调速螺钉，14.分闸电磁阀，15.合闸电磁阀，16.换向阀，17.合闸调速螺钉，18.储能活塞，19.缸体，20.工作缸活塞，21.行程开关，22.安全泄压阀，23.板，24.传动系统，25.D腔，26.F腔，27.密封槽I，28.弹性卡圈，29.导向槽，30.密封槽II，31.密封槽III，32.密封槽IV，33.断路器的分合闸位置，34.齿条，35.齿轮，36.弯板，37.支架I，38.支板，39.磁吹开关，40.螺杆，41.螺栓I，42凸轮，43.螺栓II，44.轴套，45.轴，46.支架II，47.螺栓III，48.螺母，49.弹簧。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述：

实施例1：如图1所示，为机构压力释放，处于分闸位置。本发明的结构包括油箱2、电机3、油泵4、碟簧片组8、工作缸体9、储能活塞18、缸体19，辅助开关11固定在支架1上，工作缸活塞20的一端通过辅助开关连杆10与辅助开关11连接，另一端置于工作缸体9内部，工作缸体9置于缸体19的孔内，两缸体通过直径为φa的圆台端面来限位，在缸体19的上方通过螺栓固定有油箱2，在工作缸体9和缸体19之间安装有储能活塞18，在工作缸体9上储能活塞18下方安装有压板6，压板6的φm端面与储能活塞18的端面相接触，φn端面与碟簧片组8相接触，圆板7安装在压板6的φn圆柱外侧，在圆板7和压板6之间安装有弹性卡圈28，板23与工作缸体9为螺纹联接，在压板6和板23之间封闭有碟簧片组8，缸体19的四面沿顺时针依次设置有换向阀16、安全泄压阀22、油泵4、行程开关21，换向阀16的一端与油箱2联接，另一端分别与分闸电磁阀14及合闸电磁阀15联接，圆板7与安全泄压阀22联接，与行程开关21通过传动系统24联接。

本发明采用的传动系统为齿轮传动系统：如图14所示，包括齿条34、齿轮35、凸轮42、磁吹开关39、轴45及轴套44，在轴45上安装有凸轮42、齿轮35，在凸轮42两侧安装有轴套44，在凸轮42外侧轴45上的一端安装有齿轮35，齿轮35下方安装有齿条34，齿条34的一端通过两个螺母48来固定弯板36，通过弯板36及螺栓I 41固定齿条34，在齿条34上安装有支架I 37，在凸轮42的两端固定有支板38，相邻两凸轮42之间安装有弹簧49，凸轮42上方的支板38上固定有支架II 46，支架II 46上安装有若干个磁吹开关39，在凸轮42下方安装有螺杆40，通过螺栓II 43固定。

工作缸体9的结构如图7、图8所示，其内孔为圆柱孔，外表面为三级圆柱体，工作缸体9的全长L₁为540mm，外径依次为φa、φb、φg，在外径φa、φb之间开有密封槽I 27，密封槽I 27内置有密封圈，密封槽I 27靠φa一端的端面距外径为φa的端面的距离X₁为40mm，外径为φc的端部带有直径为φg的外螺纹，外螺纹φg的的长度L₃为90mm。缸体19的结构如图5、图6所示，其外表面为四方体，内表面三级圆柱孔，孔径依次为φa、φb、φc，在内径为φc的内壁上开有密封槽II 30，密封槽II 30内置有密封圈，密封槽II 30靠近内径φc端部的端面距内径φc端面的距离X₄为12mm。储能活塞18为空芯圆柱体，如图9、图10所示，其全长L₂为240mm，内径的两端与外径的一端均设有密封槽，密封槽内均置有密封圈，其外径密封槽III31的上端面距储能活塞18端面的最小距离X₂为20mm，内径两端的密封槽IV32端面距储能活塞18端面的最小距离X₃为17mm，其内孔与工作缸体9的外螺纹及外圆柱面与缸体19的内孔均为动配合。压板6外表面为三级圆柱体，内表面为圆柱孔，如图11、图12所示，在内表面上靠端部的两端均设有导向槽29，导向槽29内置有导向环，导向槽29的端面距其靠近端的端面的距离h₁为10mm。圆板7和压板6之间安装的弹性卡圈28，其端面距外径φn端面的距离h₂为6mm。

实施例2：本发明的结构与实施例1相同，如图1所示，其中工作缸体9的结构如图7、图8所示，工作缸体9的全长L₁为540mm，在外径φa、φb之间开有的密封槽I 27靠φa一端的端面距外径为φa的端面的距离X₁为30mm，外径为φc的端部带有直径为φg的外螺纹，外螺纹φg的的长度L₃为80mm。缸体19的结构如图5、图6所示，在内径为φc的内壁上开有的密封槽II 30，靠近内径φc端部的端面距内径φc端面的距离X₄为5mm。储能活塞18为空芯圆柱体，如图9、图10所示，其全长L₂为240mm，其外径密封槽III31的上端面距储能活塞18端面的最小距离X₂为10mm，内径两端的密封槽IV32端面距储能活塞18端面的最小距离X₃为15mm。压板6结构如图11、图12所示，在其内表面上靠端部的两端均设有导向槽29，导向槽29的端面距其靠近端的端面的距离h₁为5mm。圆板7和压板6之间安装的弹性卡圈28，其端面距外径φn端面的距离h₂为5mm。

实施例3：本发明的结构与实施例1相同，如图1所示，其中工作缸体9的结构如图7、图8所示，工作缸体9的全长L₁为540mm，在外径φa、φb之间开有的密封槽I 27靠φa一端的端面距外径为φa的端面的距离X₁为54mm，外径为φc的端部带有直径为φg的外螺纹，外螺纹φg的的长度L₃为100mm。缸体19的结构如图5、图6所示，在内径为φc的内壁上开有的密封槽II 30，靠近内径φc端部的端面距内径φc端面的距离X₄为20mm。储能活塞18为空芯圆柱体，如图9、图10所示，其全长L₂为240mm，其外径密封槽III31的上端面距储能活塞18端面的最小距离X₂为48mm，内径两端的密封槽IV32端面距储能活塞18端面的最小距离X₃为20mm。压板6结构如图11、图12所示，在其内表面上靠端部的两端均设有导向槽29，导向槽29的端面距其靠近端的端面的距离h₁为15mm。圆板7和压板6之间安装的弹性卡圈28，其端面距外径φn端面的距离h₂为10mm。

本发明的工作过程：

1.储能操作：如图2、图3所示，启动电机3、油泵4，液压油从油箱2，通过缸体19的油路通过油泵4注入密闭的D腔，液压油使储能活塞18产生向下运动的力，储能活塞18向下运动，推动压板6使碟簧片组被压缩变形，并建立高压油。

由于本发明的任何方式操作造成压力下降且改变碟簧片组8压缩变形量时，使圆板7随着压板6运动，通过与圆板7联接的齿轮传动系统24带动行程开关21，使油泵4电机回路接通，使油泵4自动打压，当达到额定油压后，油泵4自动停止。如果行程开关21及电气回路出现异常，油压超过机构的设计要求，通过与圆板7联接的安全泄压阀22实现高油压的释放。

2.合闸操作

当合闸电磁阀15通电而动作，换向阀16在高压油作用下，转换到合闸位置，将高压油注入工作缸活塞20下方F腔26，由于工作缸活塞20上方与储能活塞18的D腔25相通，为常高压油，工作缸活塞20下方面积大于上方面积，差动力使工作缸活塞20向上运动，断路器的分合闸位置33处于合闸位置，即实现本发明的合闸操作，如图3所示，与工作缸活塞20相联接的辅助开关连杆10带动辅助开关11转动，发出合闸位置信号并切除合闸电源回路，接通分闸电源回路。

3.分闸操作

当分闸电磁阀14通电而动作，换向阀16在高压油作用下，转换到分闸位置，工作缸活塞20下方F腔26的高压油注入低压油箱，由于工作缸活塞20上方为常高压，使工作缸活塞20向下运动，断路器的分合闸位置处33于分闸位置，即实现本发明机构分闸操作，辅助开关11转动，如图2所示。

Claims (6)

1、一种用于高压断路器的弹簧液压操动机构，包括油箱、电机、油泵、碟簧片组、工作缸体、储能活塞、缸体，辅助开关固定在支架上，工作缸活塞的一端通过辅助开关连杆与辅助开关连接，另一端置于工作缸体内部，其特征在于工作缸体置于缸体的孔内，两缸体通过直径为φa的圆台端面来限位，在缸体的上方固定有油箱，在工作缸体和缸体之间安装有储能活塞，形成环型储能活塞与工作缸套装式的储能模式，在工作缸体上储能活塞下方安装有压板，压板的φm端面与储能活塞的端面相接触，φn端面与碟簧片组相接触，圆板安装在压板的φn圆柱外侧，板套装在工作缸体的另一端，在压板和板之间封闭有碟簧片组，缸体的四面沿顺时针依次设置有换向阀、安全泄压阀、油泵、行程开关，换向阀的一端与油箱联接，另一端分别与分闸电磁阀及合闸电磁阀联接，圆板与安全泄压阀联接，与行程开关通过传动系统联接。

2、根据权利要求1所述的用于高压断路器的弹簧液压操动机构，其特征在于所述的工作缸体的内孔为圆柱孔，外表面为三级圆柱体，外径依次为φa、φb、φg，在外径φa、φb之间开有密封槽I，密封槽I内置有密封圈，密封槽I靠φa一端的端面距外径为φa的端面的距离X₁与工作缸体全长L₁的关系及范围为： $30\mathrm{mm}\≤X_1\≤\frac{1}{10}{L}_1,$ 外径为φc的端部带有直径为φg的外螺纹，外螺纹φg的长度L₃的范围为80mm≤L₃≤100mm。

3、根据权利要求1所述的用于高压断路器的弹簧液压操动机构，其特征在于所述的缸体的外表面为四方体，内表面三级圆柱孔，孔径依次为φa、φb、φc，在内径为φc的内壁上开有密封槽II，密封槽II内置有密封圈，密封槽II靠近内径φc端部的端面距内径φc端面的距离X₄的范围为：5mm≤X₄≤20mm。

4、根据权利要求1所述的用于高压断路器的弹簧液压操动机构，其特征在于所述的储能活塞为空芯圆柱体，内径的两端与外径的一端均设有密封槽，密封槽内均置有密封圈，其外径密封槽III的上端面距储能活塞端面的最小距离X₂与储能活塞的全长L₂的范围关系为： $10\mathrm{mm}\≤X_2\≤\frac{1}{5}{L}_2,$ 储能活塞内径上端的密封槽IV的上端面或储能活塞内径下端的密封槽IV的下端面分别距储能活塞上端面或下端面的最小距离X₃的范围关系为：15mm≤X₃≤20mm，其内孔与工作缸体的外螺纹及外圆柱面与缸体的内孔均为动配合。

5、根据权利要求1所述的用于高压断路器的弹簧液压操动机构，其特征在于所述的压板外表面为三级圆柱体，内表面为圆柱孔，在内表面上靠端部的两端均设有导向槽，导向槽内置有导向环，上面的导向槽的上端面或下面的导向槽的下端面分别距压板上端面或下端面的距离h₁的范围为：5mm≤h₁≤15mm。

6、根据权利要求1所述的用于高压断路器的弹簧液压操动机构，其特征在于所述的圆板和压板之间安装有弹性卡圈，其端面距外径φn端面的距离h₂的范围为：5mm≤h₂≤10mm。

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