CN100474472C - 大功率液压操动机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种断路器操动机构，更具体地说涉及一种适用于较大操作功场合下的多(碟簧组)贮能器并联传动大功率液压操动机构，它包括工作缸(11)、操动机构活塞杆(1)、碟簧组(3)、贮能器缸体(2)、支撑环(4)、贮能器支架(27)、控制阀、油道、打压油泵，其特征是：工作缸(11)连通有多组并联的碟簧贮能器(18)。这种大功率液压操动机构，它适用于大操作功18KJ～50KJ的场合要求的液压碟簧操动机构，该操动机构在工作时其贮能器变形均匀，机构输出力值稳定，结构布置方式灵活紧凑、机构各部件之间便于组合，整体体积小。

Description

大功率液压操动机构

技术领域

本发明涉及一种断路器操动机构，更具体地说涉及一种适用于较大操作功场合下的多(碟簧组)贮能器并联传动大功率液压操动机构。

背景技术

目前，在高压断路器液压碟簧操动机构中应用较多的传统液压碟簧操动机构无论是单油缸还是多油缸，其贮能器均只有一组碟簧贮能器；控制阀系统也均为两级串联放大；打压油泵都选用单柱塞泵，其具体结构见发明专利94118817.5及实用新型专利02280815.9。随着断路器对操动机构操作功要求的增大，传统的液压碟簧操动机构要满足要求主要采取以下三种措施，但同时会伴随相应弊端：

1、加大碟片直径、厚度或内截锥高度。但加大到一定程度后，碟簧强度不够、体积过大、并且碟簧制造的成本将增加太高。

2、增加碟片数量并通过叠合或对合的方式来增加力值和变形量。但当碟片增加超过一定数量时，会产生碟簧变形不均匀，输出力值不稳定等系列问题。

3、随着油缸直径的加大，控制阀中两级串联放大的后一级(换向阀)需要进一步加大阀口通流直径，而前级电磁阀不变，这样会造成反应不灵敏，动作时间过长。

由于上述原因所限，所以这种结构的操动机构仅适用于操作功≤18KJ的场合。

发明内容

本发明的目的是提供一种大功率液压操动机构，它适用于大操作功18KJ～50KJ的场合要求的液压碟簧操动机构，该操动机构在工作时其贮能器变形均匀，机构输出力值稳定，结构布置方式灵活紧凑、机构各部件之间便于组合，整体体积小。

本发明的技术方案是：大功率液压操动机构，它包括工作缸11、操动机构活塞杆1、碟簧组3、贮能器缸体2、支撑环4、贮能器支架27、控制阀、油道、打压油泵，其特征是：工作缸11连通有多组并联的碟簧贮能器18。

所述的多组并联的碟簧贮能器18是双碟簧组贮能器，它对称的分布在工作缸11两侧，碟簧组3外端固定，内端紧压支撑环4的外端面，贮能活塞5紧压支撑环4的内端面并装于贮能器缸体2内；贮能器缸体内部油道与工作缸11连通。

所述的多组并联的碟簧贮能器18是三碟簧组贮能器，其中两组碟簧贮能器对称的分布在工作缸11两侧，与工作缸11连通；第三组碟簧贮能器固定在上述两组碟簧贮能器的垂直平分线上并与工作缸11连通。

所述的多组并联的碟簧贮能器是四碟簧组贮能器，其相邻两组碟簧贮能器相互垂直对称的分布在工作缸11周围并分别与工作缸11连通。

所述的打压油泵是双柱塞或三柱塞油泵组，电机装在电机支架上，小齿轮装在电机输出轴上与大齿轮啮合；大齿轮与偏心轴25先装于电机支架上后随电机支架一起与工作缸11相连，油泵柱塞22装于工作缸11上，并通过油道与工作缸11连通。

所述的控制阀是串联放大的三级阀，一级阀9装于二级阀8上，然后再装于三级阀7上；三级阀7阀体连接在工作缸11的一个平面上，并通过内部油道与工作缸11中的对应油道接通。

所述每个单组碟簧贮能器中碟簧片数选择在12～20片。

所述的齿轮是锥齿轮，小锥齿轮23装在电机轴上，偏心轴25一端穿过支架26，另一端插入工作缸11，大锥齿轮24固定装在偏心轴25从支架26伸出的一端，油泵柱塞22成180°对称的分布于工作缸11与支架26形成的密闭油腔内，当操动机构工作需要打压时油泵电机21带电转动，带动小锥齿轮23转动，小锥齿轮23与大锥齿轮24啮合，带动偏心轴25转动，偏心轴25推动油泵柱塞22上下运动吸油，将油从油道20推入工作缸11内，偏心轴25转动一圈，两个油泵柱塞22各往复运动一次，即吸油打压两次。

所述的油泵柱塞22为三个，且成120°对称的分布于工作缸11与支架26形成的密闭油腔内偏心轴25的周围。其运动打压过程也与图4所述的双柱塞打压油泵打压过程相同，不同的是偏心轴25每转动一圈，则有三个油泵柱塞22各往复运动一次，即吸油打压三次。

本发明特点是：由于它的工作缸连通有多组并联的碟簧贮能器，该贮能器组在工作缸周围对称布置，在相同操作功情况下，每个单组碟簧贮能器中碟簧片数相对较少，其碟簧数量可为12～20片，且单片碟簧外形尺寸较小故贮能器变形均匀，机构输出力值稳定，结构布置方式灵活紧凑、机构各部件之间便于组合，整体体积小。双碟簧组贮能器适用的操作功范围为18KJ～36KJ；三碟簧组贮能器适用的操作功范围为24KJ～40KJ；四碟簧组贮能器适用的操作功范围为36KJ～50KJ。在设计的液压碟簧操动机构中，将其贮能器设计为单油缸或多油缸共用多组并联的碟簧贮能器，见图1，该贮能器组由碟簧组3、贮能器缸体2、贮能活塞5、支撑环4以及贮能器支架27组成，这些贮能器组对称的分布在操动机构的外围，根据操动机构操作功的不同，贮能器的组合可分别用双碟簧组贮能器、三碟簧组贮能器、四碟簧组贮能器来进行组合。双碟簧组贮能器适用的操作功范围为18KJ～36KJ；三碟簧组贮能器适用的操作功范围为24KJ～40KJ；四碟簧组贮能器适用的操作功范围为≥40KJ；具体结构分别见附图1、附图2及附图3。当液压操动机构工作时这些贮能器组在液压回路中并联工作，同时为液压机构贮能。同时，机构中为贮能器打压的打压油泵5也相应的设计为多柱塞油泵组，根据贮能器所需油量的不同相应的采用双柱塞或三柱塞，这样可增加打压流量，减少打压时间并减小油泵打压时的压力脉动。但贮能器所需具体流量又与机构的操作功有关，当操动机构操作功在18KJ～36KJ范围内时可采用双柱塞油泵组；当操动机构操作功在24KJ～50KJ范围内时可采用三柱塞泵组。在打压油泵中各柱塞也对称均匀分布，具体结构分别见图4、图5。另外，在设计的液压碟簧机构中控制阀系统采用串联放大的三级阀系统。

所以在断路器对操动机构操作功要求较大的场合(18KJ～50KJ)，随着操作功的增大，只须相应增加碟簧贮能器组的数量，而无需改变加大碟片或在单组碟簧组中超限增加碟簧数量。解决了单组碟簧贮能器在大操作功时产生的变形不均匀、力值不稳定、体积过大、生产成本高等问题。而且操动机构贮能器布置方式灵活，便于和机构组合。它的控制阀为串联放大的三级阀系统，放大倍数大，动作灵敏快速。而且打压油泵选用双柱塞或三柱塞油泵组，打压所需的时间相对缩短，打压效率高、脉动压力低。概括来说本发明所述的操动机构是一种在液压回路中采用可灵活组合的并联工作的多碟簧组贮能器加上串联放大的三级阀系统和多柱塞打压油泵组以及其他常规部件组成的适用于大操作功断路器的新型液压碟簧操动机构。

附图说明

下面结合实施例附图对本发明作进一步说明，这些附图示出了本发明不同实施例以及有关部件具体结构。

附图1为实施例1双碟簧组贮能器液压碟簧机构结构及操作原理示意图；

附图2为实施例2三碟簧组贮能器液压碟簧机构外形结构示意图；

附图3为实施例3四碟簧组贮能器液压碟簧机构外形结构示意图；

附图4为实施例双柱塞打压油泵组结构示意图；

附图5为实施例三柱塞打压油泵组柱塞分布结构示意图。

图中：1、操动机构活塞杆；2、贮能器缸体；3、碟簧组；4、支撑环；5、贮能活塞；6、打压油泵组；7、三级阀；8、二级阀；9、一级阀；10、低压油；11、工作缸；12、高压油；13、连接法兰；14、连接块；15、断路器拉杆；16、四连杆传动机构；17、辅助开关；18、贮能器；19、控制阀组；20、打压油道；21、油泵电机；22油泵柱塞；23、小锥齿轮；24、大锥齿轮；25、偏心轴；26、支架；27、贮能器支架。

具体实施方式

图1即为实施例1双碟簧组贮能器液压碟簧机构结构及原理示意图，

如图1所示，实施例1的碟簧贮能器是双碟簧组贮能器，它对称的分布在工作缸11两侧，碟簧组3外端固定，内端紧压支撑环4的外端面，贮能活塞5紧压支撑环4的内端面并装于贮能器缸体2内；贮能器缸体2内部油道与工作缸11连通。在该结构中碟簧组3装于贮能器支架器27外围，由支撑环4将其压在贮能器支架27上，并且，贮能器支架27与贮能器缸体2连接，贮能器缸体2另一端连接在工作缸11上，贮能活塞5一端与支撑环4连接另一端伸入贮能器缸体2中。贮能器贮能时，打压油泵组6工作打压，使贮能器缸体2中的油量增多，推动贮能活塞5，贮能活塞5进而推动支撑环4时碟簧组3压缩贮能。当操动机构工作需要压力时，碟簧组3从压缩的状态释放，继而推动支撑环4，支撑环4推动贮能活塞5使贮能器缸体2中的高压油又迅速排出，满足操动机构的需求。由贮能器缸体2、碟簧组3、支撑环4、贮能活塞5以及贮能器支架27组成的贮能器共有两组，对称的分布于工作缸11的周围。在操动机构工作时，靠操动机构活塞杆1上下端的油压压差来推动操动机构活塞杆1上下运动，断路器拉杆15通过连接块14与操动机构活塞杆1连接，操动机构活塞杆1运动从而推动断路器拉杆15运动来达到操动断路器分、合闸的目的。操动机构与断路器的连接是靠连接法兰13来实现的。四连杆传动机构16将操动机构活塞杆的上下运动的位置信息传递到辅助开关17上，辅助开关17的接点接入操动机构的二次电气控制回路中，从而达到对操动机构的电气控制。图中所示的状态为分闸状态，操动机构活塞杆上端油路为高压油12，操动机构活塞杆下端油路为低压油10，当其进行合闸操作时，控制阀组19中的一级阀9串联接到外部合闸信号串联通过二级阀8将油路放大，快速的对操动机构的压力回路进行转换，操动机构活塞杆1下端油路从低压转为高压，靠其压力差推动操动机构活塞杆向上运动，进行合闸操作。当其进行分闸操作时，同样，控制阀组19接到分闸信号并对油路进行放大，快速使操动机构的压力回路进行转换，如图1所示，是操动机构活塞杆上端为高压回路，下端为低压回路，同样靠压力差推动操动机构活塞杆向下运动，达到分闸的目的。

图2为实施例2所述三碟簧组贮能器液压碟簧机构外形结构示意图，其操作原理与实施例1所述的双碟簧组贮能器操作原理完全相同，所不同的是所述的多组并联的碟簧贮能器是三碟簧组贮能器，其中两组碟簧贮能器18对称的分布在工作缸11两侧，与工作缸11连通；第三组碟簧贮能器18固定在上述两组碟簧贮能器的垂直平分线上并与工作缸11连通。控制阀组19则分布于工作缸11的另一个面上。控制阀组19中的一级阀9串联接到外部合闸信号通过二级阀8串联三级阀7将油路放大。

图3为实施例3所述四碟簧组贮能器液压碟簧机构外形结构示意图，其操作原理同样与实施例1所述的双碟簧组贮能器操作原理完全相同，所不同的是其相邻两组碟簧贮能器18相互垂直对称的分布在工作缸11周围，并分别与工作缸11连通。控制阀组19则布置在工作缸11的一个面上贮能器18的上方。

图4即为本实施例双柱塞打压油泵组结构示意图，图中，油泵电机21装于支架26上，小锥齿轮23装在电机轴上，偏心轴25一端穿过支架26，另一端插入工作缸11，并可作回转运动。大锥齿轮24固定装在偏心轴25从支架26伸出的一端，油泵柱塞22成180°对称的分布于工作缸11与支架26形成的密闭油腔内。当操动机构工作需要打压时油泵电机21带电转动，带动小锥齿轮23转动，小锥齿轮23与大锥齿轮24啮合，带动偏心轴25转动，偏心轴25推动油泵柱塞22上下运动吸油，将油从打压油道20推入工作缸内。偏心轴25转动一圈，两个油泵柱塞22各往复运动一次，即吸油打压两次。

图5即为实施例三柱塞打压油泵组柱塞分布结构示意图，其他结构分布均与图4所示的双柱塞打压油泵组结构相同，唯一不同的是油泵柱塞22为三个，且成120°对称的分布于工作缸11与支架26形成的密闭油腔内偏心轴25的周围。其运动打压过程也与图4所述的双柱塞打压油泵打压过程相同，不同的是偏心轴25每转动一圈，则有三个油泵柱塞22各往复运动一次，即吸油打压三次。

Claims (3)

1、大功率液压操动机构，它包括工作缸(11)、操动机构活塞杆(1)、碟簧组(3)、贮能器缸体(2)、支撑环(4)、贮能器支架(27)、控制阀、油道、打压油泵，其特征是：工作缸(11)连通有2～4组并联的碟簧贮能器(18)，它对称的分布在工作缸(11)周围，碟簧组(3)外端固定，内端紧压支撑环(4)的外端面，贮能活塞(5)紧压支撑环(4)的内端面并装于贮能器缸体(2)内；贮能器缸体(2)内部油道与工作缸(11)连通；打压油泵是双柱塞油泵组，电机装在电机支架上，小齿轮装在电机输出轴上与大齿轮啮合；大齿轮与偏心轴先装于电机支架上后随电机支架一起与工作缸(11)相连，油泵柱塞(22)装于工作缸(11)上，并通过油道与工作缸(11)连通；控制阀是串联放大的三级阀系统，一级阀(9)装于二级阀(8)上，然后再装于三级阀(7)上；三级阀(7)阀体连接在工作缸(11)的一个平面上，并通过内部油道与工作缸(11)中的对应油道接通；每个单组碟簧贮能器中碟簧片数选择在12～20片；所述的齿轮是锥齿轮，小锥齿轮(23)装在电机轴上，偏心轴(25)一端穿过支架(26)，另一端插入工作缸(11)，大锥齿轮(24)固定装在偏心轴(25)从支架(26)伸出的一端，油泵柱塞(22)成180°对称的分布于工作缸(11)与支架(26)形成的密闭油腔内，当操动机构工作需要打压时油泵电机(21)带电转动，带动小锥齿轮(23)转动，小锥齿轮(23)与大锥齿轮(24)啮合，带动偏心轴(25)转动，偏心轴(25)推动油泵柱塞(22)上下运动吸油，将油从油道(20)推入工作缸(11)内，偏心轴(25)转动一圈，两个油泵柱塞(22)各往复运动一次，即吸油打压两次。

2、根据权利要求1所述的大功率液压操动机构，其特征是：所述的并联的碟簧贮能器(18)是三碟簧组贮能器，其中两组碟簧贮能器对称的分布在工作缸(11)两侧，与工作缸(11)连通；第三组碟簧贮能器固定在上述两组碟簧贮能器的垂直平分线上并与工作缸(11)连通。

3、根据权利要求1所述的大功率液压操动机构，其特征是：所述的并联的碟簧贮能器(18)是四碟簧组贮能器，其相邻两组碟簧贮能器相互垂直对称的分布在工作缸(11)周围并分别与工作缸(11)连通。

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