CN1004823B - 液压操作机构 - Google Patents

Abstract

一种液压操作机构，其中差动活塞用作驱动部件，其中差动活塞是通过一液压控制机构由施加到大活塞面上的高压流体来驱动，而且高压流体始终施加到小活塞面上。液压操作机构的结构是这样安排的，当差动活塞停在其回复位置时，高压流体同时作用在二个活塞面上，施加在二个活塞面上的力差所产生的推力，被作用在差动活塞或它的延伸部上的握持机构所握持。握持机构的握持力一旦解除，差动活塞就向前移动，作用在大活塞面侧上的高压流体一旦解除，则该活塞向后移动。

Description

液压操作机构

本发明涉及一个液压操作机构，适用于在接到一个操作指令时以高速驱动负载的设备。

气压例如空气压和液压例如油压，迄今都用作高速直线运动或旋转运动的设备的驱动源，而气动操作机构常用于较轻的负载。

然而，当操作一个重负载，例如重数吨的负载时，气动操作机构必然会变得较大，而且在运行时，由于提供和排放空气，必然会产生很大的噪声，又维护建立气压的空气压缩机的成本也势必会增加，所以大多常采用液压操作系统。

液压操作机构与气动系统相比，能容易得到高的压力，这是由于使用的流体具有相对的非压缩性之故，所以运行时噪声是低的，机构能做成小型的、且在高速运行时能作出优良的反应。

在液压操作系统中，如果在机构装配过程中空气混入液压流体中，或者如果在流体压缩过程中空气溶于流体中，那么流体中的这种空气就会减慢机构作出的反应速度，且运行时间也不会保持恒定不变。

这类高速机构的一个典型例子是用于电力传输系统的开关机构。

当电力传输系统的容量和电压增加时，开关，特别是电力断路器，更需要改进其特性。为此，不仅使用了气体绝缘断路器，其中采用SF₆（六氟化硫）气体作为消弧介质，而且希望改进性能，改善系统的稳定性，例如提高开关速度，减少开关时间差。此外，也越来越要求减少使用时存在的问题，例如改进机构的维护，减少噪声的产生。

尽管本发明的按照电力开关操作机构叙述的，但本发明也适用于其他相同的高速操作机构。

图1示意表示日本专利公开号N₀57-111915中所揭示的传统液压操作机构，其中[10]是开关装置，如断路器的开关部件。开关部件[101]包括固定触头[102]，和可动触头[103]，并由驱动机构[104]驱动，以开启或闭合触头，驱动机构[104]包括一个用棒[105]连接到可动触头[103]的差动活塞[106]，一个液压缸[107]，差动活塞[106]在液压缸[107]内用密封件[106a]作它们之间的液体密封。连接在[107]的头侧（大面积侧[107a]的导管[108]被连接到液压控制装置[109]，液压控制装置[109]由低压导管[111]连接到低压箱[110]蓄压器[113]是由通道[112]连接到液压缸[107]的棒侧（小面积侧）[107b]，高压导管[114]把蓄压器[113]连接到液压控制装置[109]。此外，设置供给高压流体的泵装置[115]，以便通过导管[117]回收排放到低压箱[110]内的流体。另一导管[116]是用来通过它向蓄压器[113]提供高压的。

现在将讨论上述的一般机构的操作。来自蓄压器[113]的高压流体常常是通过差动活塞[106]的棒侧[107b]上的通道[112]提供的。当一个开启开关部件[101]的操作指令提供给液压控制装置[109]时，通过导管[114]提供给差动活塞[106]的头侧[107a]的高压流体则通过导管[108]和[111]被排放到低压箱[110]内。此时，向导管[108]提供高压流体的通道的关闭的。因此，在差动活塞[106]的棒侧[107b]上的高压流体推下差动活塞[106]，开启开关部件[101]如图1所示。在此状态，由于包含导管[108]的差动活塞的头侧[107a]充满低压流体，活塞[106]的密封件[106a]必须有良好的密封性能，以便理想地达到在高低压流体之间无流体渗漏。

当闭合开关部件[101]的操作指令提供液压控制装置[109]时，从导管[108]连接到低压导管[111]的联系通道是关闭的，与此同时，把高压流体提供给导管[108]的供给通道则是打开的，所以导管[108]与高压导管[114]是联通的。其结果是，高压流体均被提供到差动活塞[106]的头侧[107a]和棒侧[107b]，由于头侧和棒侧之间的面积差所产生的推力使活塞[106]向上运动，从而闭合开关部件[101]。当开关部件[101]闭合时，则导管[108]充满高压流体。

为了解决上述问题，提供了一个液压操作结构，该液压操作机构是这样安排的：除去给与操作指令的瞬间外，施加在活塞头侧的大活塞面积侧上的液压总是保持高压。

除此之外，作为断路器的操作机构必须具有所谓的“防跳功能”（anti-pumping function）。例如在通过手控方式向断路器发出一个闭合指令时，又输入有排除电力系统故障用的一个中断指令，于是防止同时激磁功能（通常由电路构成）起作用，以此达到在闭合动作完成后才进行中断动作。此时，如果中断动作完成后，该闭合指令仍然存在，那么断路器会重新闭合，所以在电力系统中仍有使故障继续存在的可能。这现象称为跳动动作（pumping operation），应采用电气措施或机械措施加了防止。

图2和图3表示一般的液压操作机构的剖面图。在图中，[1]是通过棒[2]连接到驱动部件[6]的开关触头，借以完成闭合和中断作业。驱动部年包括一个用以驱动触头[1]的差动活塞[3]，一个密封件[3a]，一个液压缸[5]以及缓冲筒环[4a]和[4b]。驱动部件是由主阀[7]操作的、高压流体是通过放大阀[8]提供的。高压流体是由蓄压器[9]提供，蓄压器[9]由一个图中未示出的泵使其始终保持预定的压力。

来自蓄压器[9]的高压流体通过导管[10]送到液压缸[5]内的小活塞面积侧上的腔[5a]内，再通过导管[11]进一步提供给主阀[7]。

主阀[7]包括一个排空阀[14]，一个供给阀[13]，它们彼此对置，以及一只弹簧[13a]。排空阀[14]的导向腔[15]经受通过导管[16]从放大阀[8]引入的高压流体的作用。其结果是，供给阀[13]和排空阀[14]一起动作，起开关主阀[7]的作用。即，当高压流体不作用于排空阀[14]的导向腔[15]上时，它通过差动活塞[3]的大活塞面积侧的腔[5b]和低压箱[18]连通。

另一方面，当高压流体作用于排空阀[14]的导向腔[15]上时，差动活塞[3]的大活塞面积侧的腔[5b]通过导管[11]连接到蓄压器[9]。导管[45]是从导管[12]分支出来，用以向放大阀[8]的辅助供给阀[20]的一侧提供高压流体。此外，导管[46]把来自蓄压器的高压流体引到导向腔[21]。又，导管[46]将高压流体从蓄压器[9]引导到闭合阀[38]。放大阀[8]由辅助排空阀[19]，辅助供给阀[20]和弹簧[20a]组成，并承受通过辅助排空阀[19]的导向腔[21]的高压流体的作用。因此，辅助排空阀[19]和辅助供给阀[20]一起动作起开关放大阀[8]的作用。即，当高压液体作用于导向腔[21]上时，导管[16]通过导管[45]连接到蓄压器[9]。另一方面，当高压液体不作用于导向腔[21]上时，导管[16]通过导管[22]连接到低压箱[18]。

中断阀[28]由球阀[30]和回复弹簧[32]组成，并由通过操作棒根据指令作直线运动的中断电磁装置[36]操作。

辅助排空阀[19]的导向腔[21]通过收缩口[24]和导管[23]连接到放大阀[8]的大约中央处并被连接到导管[25]。导管[25]通过止回阀[26]和导管[37]连接到闭合阀[38]的一端，并通过导管[40]连接到中断阀[28]的一端。中断阀[28]通过导管[27]连接到低压箱[18]。

闭合阀[38]和中断阀[28]分别由球阀[29]和[30]，回复弹簧[31]和[32]组成，并通过操作棒[33]和[34]，由根据指令作直线运动的电磁装置[35]和[36]操作。电磁装置是由可动铁芯[35a]和[36a]与固定线圈[35b]和[36b]组成。

在图2所示的上述结构的液压机构的中断状态中，当一个闭合指令发给电磁装置[35]时，可动铁芯[35a]就被驱动，闭合阀[38]则通过操作棒[33]被推动，从而打开球阀[29]。这可以允许高压流体通过止回阀[26]和导管[25]，从导管[37]到达辅助排空阀[19]的导向腔[21]。高压流体的作用使放大阀[8]的辅助排空阀[19]向下移动，以关闭连接于低压箱[18]的导管[22]，并开启与导管[22]对置的辅助供给阀[20]。这可以允许高压流体通过导管[12]，导管[45]和导管[16]到达排空阀[14]的导向腔[15]，以便开关主阀[7]。在此情况，由于高压流体是经过导管[45]和[23]以及收缩口[24]施加的，因此即使闭合阀[38]复位时，上述的新位置仍持续不变。当高压流体作用于导向腔[15]时，排空阀[14]关闭连接到低压箱[18]上的导管[17]，而对置的供给阀[13]则开启。其结果是，高压流体通过供给阀[13]和导管[11]到达差动活塞[3]大面积侧上的腔[5b]，在圈中差动活塞[3]的压力承受面上的压力差所产生的力向上推动差动活塞[3]，以闭合触头[1]，如圈3所示。

当中断指令发给电磁装置[36]时，可动铁芯[36a]通过操作棒[34]作用于中断阀[28]，以开启球阀[30]。其结果是，放大阀[8]的辅助排空阀[19]的导向腔[21]通过导管[25]和[27]与低压箱[18]连接，所以高压流体被排放。因此，放大阀[8]的辅助排放阀[19]开启，辅助供给阀[20]则关闭。为此，主阀[7]的排空阀[14]的导向腔[15]通过导管[16]和[22]连接到低压箱[18]，导向腔[15]内的高压流体则被排空，主阀[7]的排空阀[14]则开启连接到低压箱[18]上的导管[17]，并关闭对置的供给阀[13]。然后，差动活塞[3]的大活塞面积侧的腔[5b]内的高压流体通过导管[17]被排放。其结果是，差动活塞[3]在图中被推向下方，使触头[1]断开，回到图2所示的状态。

尽管提升阀可以代替上述结构中所用的球阀，但它们的结构和作用却与球阀相似，所以在此省略其介绍说明。

由于一般的液压操作机构的结构如上所述，所以导管是所谓的高低脉动线路，在其中高压状态和低压状态是交替出现的。因此，当诸如空气这样的气体混入或溶于流体中时，且当导管处于高压状态时，气泡并不存在，而当导管长期处于低压状态时，则气泡出现在流体内，由此引起高低压脉动导管的阻塞。

当高压流体在这些情况下再次施加到高低压脉动导管内时，由于气泡的压缩和消气，压力的传导就被推迟了。因此，操作信号的传递也就减慢了，致使开关时间不一致。

因此，在这种一般的液压操作机构中，在机构总装以后，为除去机构中的气体，有必要花一些时间作一些预操作。由于预操作需要延长时间周期，所以当机构安装在变电所之类的场所以后要做这样的操作时，变电所接到线路上所需的恢复稳定状态的时间可能会太长，从而造成变电所的一些管理问题。

此外，在闭合状态，高压流体和低压流体由密封件[3a]作严密的流体密封。如果密封件[3a]由于快速滑动而遭损坏的话，那么大量的高压流体就会被排放到低压箱[18]内，结果造成蓄压器[9]内的压力迅速下降。

本发明涉及的液压操作机构具有这样的结构，除去发出操作命令的瞬间外，施加在活塞头侧的大活塞面积侧的液压总保持一个高的液压。当活塞停在其退回的位置时，由于施加在活塞两面上的力之间的差所产生的推力就被握持装置阻止。

其结果是，除操作的瞬间外，差动活塞的棒侧就不会变成低压，所以溶于流体中的气体也就不会形成气泡，从而防止造成开关时间不一致。

本发明所提供的液压操作机构包括具有小面积侧和大面积侧、且用作驱动部件的差动活塞，内部包围有上述差动活塞，并向上述差动活塞的小面积侧和大面积侧供给高压流体的液压缸，发生上述高压流体的蓄压器，控制上述差动活塞的大面积侧的上述高压流体的供给及排出的主阀和控制驱动上述主阀的高压流体的供给及排出以控制上述主阀的放大阀，差动活塞通过上述主阀将上述高压流体加在大活塞面积侧，且恒定地将一高压流体加在小活塞面积侧来进行驱动，上述主阀作成当所述差动活塞停在其退回位置时，高压流体同时加在所述二个活塞面上，且施加在所述二个活塞面上的力差所产生的推力，被作用在所述差动活塞或它的延伸部上的握持机构所阻止，上述差动活塞在所述握持机构的握持力被解除后，向前移动，而在施加在所述大活塞面积侧上的高压流体被排出后，则向相反方向移动。

本发明中所述握持机构的操作信号的放大及用以操作主阀和放大阀的输入信号的放大可以都由液压实现，也可以是握持机构的操作信号的放大是通过机械方式实现的，而用以操作主阀和放大阀的输入信号的放大则是由液压实现的。回复主阀和放大阀的高压流体可由根据差动活塞的运动而开关并设置在两阀和蓄压器之间的压力释放功能部来提供，也可由蓄压器通过收缩口或收缩元件供给。上述压力释放功能部可包括一个与差动活塞以司轴方式啮合的环体，且该环体可沿差动液压缸的内壁滑动。

本发明所提供的液压操作机构具有防跳功能、且性能可靠、价格低廉。

图1是一般液压操作机构的示意图

图2是一般液压操作机构处在中断状态时的详细剖视图。

图3是图2所示操作机构处在闭合状态时的剖视图。

图4是表示本发明的一个实施例处在闭合状态时的示意图。

图5是与图4相同但表示中断状态的视图。

图6是说明图4和图5所示机构的操作的时间曲线。

图7是本发明的一个液压操作机构的实施例处在开启状态时的剖视图。

图8是与图7相同但表示闭合状态的剖视图。

图9是说明图7和图8所示机构的操作的时间曲线。

图10是本发明的一个液压操作机构的实施例处在闭合状态时的剖视图。

图11是与图10相同但表示开启状态的剖视图。

图12是说明图10和图11所示机构的操作的时间曲线。

图13是本发明的一个液压操作机构的主体的实施例的剖视图。

图14是与图13相同但说明另一个实施例。

图15表示一般设计的防跳动装置的线路图。

图16是本发明的另一个液压操作机构实施例处在闭合状态时的剖视图。

图17是表示触头处在闭合状态时扳机和防跳动杆之间相互关系的视图。

图18表示图16所示装置处在触头开启状态时的剖视图。

图19是与图17相同但表示触头处开在启状态时的视图。

图20和21是表示扳机和防跳动杆之间相互关系的局部剖视图。

图22是本发明的另一个液压操作机构实施例处在开启状态时的剖视图。

图23是与图22相同但表动触头处在闭合状态时的剖视图。

现在参照图4所示处在闭合状态的开关装置叙述本发明的一个实施例。在图中，[124]是驱动装置，它包括差动活塞[126]和液压缸[107]。

连接于液压缸[107]头侧[107a]的导管[128]被连接到液压控制机构[129]，该液压控制机构[129]则通过低压导管[111]连接到低压箱[110]。阻止差动活塞[126]的向上推力的啮合机构[131]包括一个可滑动的啮合枢轴[132]，并通过导管[130]连接到液压控制机构[129]。图中的啮合枢轴[132]根据液压油的供给和排放，对应啮合机构[131]作向右和向左的运动。

现在结合图6所示的时间曲线叙述本发明根据上述构造的液压操作机构的实际操作情况。在该图中，（a）表示操作指令信号的开-关状态，（b）表示导管[128]内和差动活塞[126]的头侧的压力变化，（c）表示差动活塞[126]的运动，（d）表示啮合枢轴[132]的运动。

图4表示闭合状态，当为了开启开关部件[101]，在图6（a）所示时间a，向液压控制装置[129]发出一个操作指令时，通过导管[114]施加到差动活塞[126]头侧[107a]上的高压流体则经过导管[128]和导管[111]被排放到低压箱[110]内。由于液压控制装置[129]是如此安排，所以提供给导管[128]的高压流体此时就即刻停止供应于是头侧[107a]和导管[128]的内部即刻降到低压，如图6（b）中b₁点所示。然后，差动活塞[126]开始使它的触头按圈6（c）所示点c₁到c₂作开启运动。此时，由于高压流体是从液压控制装置[129]通过导管[130]提供给啮合机构[131]的，所以当差动活塞[126]在触头开启方向完成其动作[见图6（c）中的点c₂]时，啮合枢轴[132]开始按图6（d）中的点d₁到d₂作向左运动。差动活塞[126]和啮合枢轴[132]之间的啮合是在短时间内（见图6（d）中的点d₂）完成的，此后，通过操作液压控制装置就可开启通向导管[128]的高压流体供应通道，而与低压箱[110]相通的导管[111]则被关断，这样差动活塞[126]的头侧[107a]和导管[128]是与高压导管[114]相通的，如图6（b）中的点b₂所示，其内部充满了高压流体，于是就呈现如图5所示的中断状态。

当为使触头闭合的操作指令向液压控制装置[129]发出时，导管[130]内的压力即刻下降，从而作用在啮合枢轴[132]上的力被解除，该啮合枢轴[132]就借助图中未示出的弹簧的作用或借助设置在啮合装置[131]内的诸如此类的弹簧的作用回复到原来的状态。此时，由于高压流体充满导管[128]的内部和差动活塞[126]的头侧[107a]，并且和导管[114]连通，所以当啮合枢轴[132]和差动活塞[126]之间的啮合一释放，就按触头闭合方向，向如图4所示的状态驱动差动活塞[126]。当差动活塞[126]的驱动开始时，为接着进行的操作作准备，可通过操作液压控制装置[129]，向导管[130]供应高压液体。

现在将结合图7更详细地叙述本发明的一个实施例，其中导管[51]把来自蓄压器[9]的高压流体提供给放大阀[8]的辅助供给阀[19]的一侧，导管[52]使来自蓄压器的高压流体通过收缩口[54]和导管[56]引入到闭合阀[38]的一端，以及通过收缩口[53]和导管[55]引入到导向腔[21]。中断阀[28]的一端通过导管[57]和导管[55]连到导向腔[21]，其另一端通过导管[58]连到低压箱[18]。被连接到闭合阀[38]一端的导管[56]通过导管[59]被连接到握持机构[61]，闭合阀[38]的另一端通过导管[60]被连接到低压箱[18]。握持机构[61]包括借助高压流体的作用而被驱动的小活塞[62]，该小活塞[62]推动可绕固定于液压缸[5]上的轴[64]转动的挂钩[63]，以保持固定于差动活塞[3]上的凸轴[50]和挂钩[63]之间的啮合。值得注意的是，挂钩[63]的形状是这样的，当小活塞[62]上的压力被解除，面向差动活塞[3]施加一个轴向（向上）推力时，作用于差动活塞[3]上的推力使挂钩[63]自动地与凸轴[50]脱离。

接着，现在将结合图9所示的时间曲线叙述中断操作。在该图中，（a）表示中断电磁机构[36]的激磁信号的接入和断开，（b）表示辅助排空阀[19]的导向腔[21]内流体压力的变化，（c）表示一起运动的辅助排空阀[19]和辅助供给阀[20]的位置移动，（d）表示排空阀[14]的导向腔[15]内流体压力的变化，（e）表示一起运动的排空阀[14]和供给阀[13]的位置移动，（f）表示在腔[5b]内作用于差动活塞大面积侧的流体压力的变化，（g）表示差动活塞[3]的运动和（h）表示挂钩[63]的运动。

图8表示闭合状态，当为了在如图9（a）所示的a₁时间点开启触头[1]，向电磁机构[36]发出一个闭合指令时，则可动铁芯[36a]被驱动，并通过操作棒[34]作用到中断阀[28]上，从而开启球阀[30]。

其结果是，放大阀[8]的辅助排空阀[19]的导向腔[21]通过导管[57]和[58]连接到低压箱[18]，这样高压液体在图9（b）所示的b₁时间点被排出。于是，在图9（c）所示的c₁时间点，放大阀[8]的辅助排空阀[19]开启，辅助供给阀[20]关闭。因此，在图9（d）所示的d₁时间点，主阀[7]的排空阀[14]的导向腔[15]内的高压流体则被排空。当在导向腔[15]内的高压流体被排空时，在图9（e）所示的e₁时间点，主阀[7]的排空阀[14]开启连接到低压箱[18]的导管[17]，并关闭对置的供给阀[13]。于是，在图9（f）所示的f₁时间点，在腔[5b]内作用在差动活塞[3]的大活塞面积侧的高压流体通过导管[17]被排空。其结果是，产生一个图中所示的向下推力，在图9（f）所示的f₁时间点，致使差动活塞[3]按中断方向开始运动。当差动活塞[3]完成其中断方向的运动以及凸轴[50]通过挂钩[63]的位置（在图9（g）所示的g₂时间点）时，在图9（h）所示的h₁时间点，挂钩经小活塞[62]作用，开始绕轴[64]转动，并在h₂时间点与凸轴[50]啮合。此外挂钩[63]与小活塞与[62]的端部啮合。另一方面，在图9（a）所示的a₂时间点，当发给电磁机构[36]的指令被解除时，由于液压的作用关闭了中断阀[28]，球阀[30]向上移动复位。

此时，由于高压流体通过导管[59]和收缩口[54]从蓄压器[9]供给握持机构[61]，挂钩[63]总是由小活塞[62]从后面推动，所以差动活塞[3]完成其中断方向的运动（在图9（g）所示的g₁时间点）。当凸轴[50]通过挂钩[63]的位置时，在图9（h）所示的h₁时间点，挂钩[63]经小活塞[62]推动，开始绕轴[64]转动，并在图9（h）所示的h₂时间点，与凸轴[50]啮合，另一方面，在图9（a）所示的a₁时间点，当发给电磁机构[36]的指令被解除时，球阀[30]在液压的作用下，向上移动复位，因此关闭中断阀[28]。

其结果是，在图9（b）所示的b₂时间点，高压流体通过收缩口[53]和导管[55]逐步施加到导向腔[21]，当导向腔[21]内的压力达到预定值时，在闭合状态施加到辅助排空阀[19]上的背压超过施加到辅助供给阀[20]上的背压，辅助排空阀[19]和辅助供给阀[20]一起移动（在图9（c）所示的c₂时间点），放大阀[8]的辅助排空阀[19]关闭连接到低压箱[18]的导管[22]，并打开对置的辅助供给阀[20]。然后，高压流体通过导管[51]和导管[16]（在图9（d）所示的d₂时间点）施加到排空阀[14]的导向腔[15]，从而再去切换主阀[7]。当高压流体作用于排空阀[14]的导向腔[15]，从而再去切换主阀[7]。当高压流体作用于排空阀[14]的导向腔[15]上时，在图9（e）所示的e₂时间点，连接到低压箱[18]的导管[17]被关闭，致使对置的供给阀[13]开启。其结果是，高压流体通过供给阀[13]和导管[11]到达差动活塞[3]的大面积侧的腔[5b]，由于受压面积差，在图9（f）所示的f₂时间点，产生了一个向上的推力。然而，由于挂钩[63]已经完成它与凸轴[50]的啮合，施加到差动活塞[3]上的上述向上推力由挂钩[63]阻止，因此，完成中断动作，维持图7所示的状态。

现在将叙述闭合操作。在图7中，当向电磁机构[35]发出一个闭合指令以闭合触头[1]时，可动铁芯[35a]被驱动，并通过操作棒[33]作用到闭合阀[38]以开启球阀[29]。这致使连接到低压油箱[18]的导管[58]和[60]排放高压流体。其结果是，从后面推动握持机构[61]的小活塞[62]的力被解除，但是当小活塞[62]的力被解除时，由于挂钩[63]有一定形状，所以在差动活塞[3]的推力的作用下，挂钩[63]和凸轴[50]之间的啮合就被自动解除，于是差动活塞[3]开始向上移动，最终完成闭合操作，另一方面，在蓄压器[9]内的高压流体缓慢地通过导管[52]和收缩口[54]提供给导管[59]，从而形成图8所示的状态，在该状态中，导管[59]充满高压流体，当差动活塞[3]的动作完成时，就随时准备执行其后的中断动作。

由于本发明的机构作了这样的安排，所以除去加有操作指令的瞬间导管和差动活塞的头侧始终保持高压，为此，混入或溶于流体中的空气不会形成气泡，从而形成一个恒定的开关时间。因此，在机构总装后不需重复操作以排除流体中混入的空气，所以具有变电所操作方便的优点。

此外，由于高压流体几乎总是施加在差动活塞的头侧和棒侧，所以不必在差动活塞[3]和液压缸[5]之间采取严密的流体密封措施，也不会由于高压流体流到低压箱[18]时发生泄漏而造成突然的压力减小。

在本发明的一个实施例的说明中，分别用术语“中断”和“闭合”来代替“闭合”和“中断”能够得到同样的效果。

尽管已就本申请案的案例作了说明，其中主阀和放大阀一起用来供给和排放与差动活塞大面积侧有关的高压流体，然而，也可以用上述放大阀直接供给和排放与差动活塞大面积侧有关的高压流体，在此种场合，也能够得到同样的有益效果。

正如已叙述的，由于本发明的液压操作机构是这样安排的。除去加操作指令的状态外，头侧的大活塞面积侧承受的液压总是高的，而且当活塞停在其退回的位置时，由施加在所述活塞两面上的力差所产生的推力被握持机构阻止，所以任何溶于流体的气体不会形成致使开关时间不恒定的气泡，因此在机构总装后，不必重复操作以排除流体中混入的空气。

本发明的液压操作机构是这样安排的，除去加有操作指令的瞬间外，作用在头侧的大活塞面积侧的液压以及作用在形成作有选择切换的主阀的控制管路的导管[5b]内的液压总是高的，而且当活塞停在其退回的位置时，由施加在所述活塞头侧和棒侧两面上的力差所产生的活塞推力被握持机构阻止，所以任何溶于和混入流体内的气体不会形成那些改变开关时间的气泡。

由于一般的液体操作机构结构早先已叙述过，当一个短脉冲操作指令发到中断电磁机构[36]时，球阀[30]瞬时开启，以致在一瞬间内降低导向腔[21]内的压力，致使放大阀[8]改变状态。然而，由于操作指令仅仅持续一个很短的时间，该球阀立即复位，高压流体再次从收缩口[53]提供给导向腔[21]，因此放大阀[8]回复到操作指令刚刚发出前的状态，由于主阀[7]根据操作指令在状态改变后再次使状态恢复，最终差动活塞[3]开始向中断方向运动且在完成该运动之前又会不合适地回到闭合方向，（向上的方向）。

由于本发明的液压操作机构是如此设计的，故一旦完成中断操作后，用以使液压开关阀复位的高压流体是通过那些对差动活塞作出响应而执行开关动作的部位而提供的。

因此，一旦检测出差动活塞的操作完成后，就向液压开关阀提供高压流体，即使当操作指令是以短脉冲的形式向中断电磁机构发出时，液压操作机构仍能适当地运行。

现在将结合附图叙述本发明的另一个实施例。在图10中，[74]是一个缓冲环，它的配置方式可允许其沿液压缸[5]内壁稍微作垂直的滑动。在该状态，活塞[3]被推向缓冲环[74]，围绕缓冲环[74]配置的环形槽[73]使设在液压缸[5]内的导管[76]通到导管[77]，且环形槽[73]以油封方式与活塞大面积侧的腔[5b]隔开。此外，当缓冲环[74]没有被活塞[3]推压，且导管[76]和[77]内部的流体压力高于活塞大面侧的腔[5b]内的液压时，缓冲环[74]被推向上方，使活塞大面积侧的腔[5b]和导管[76]，[77]连通。导管[76]经收缩口[75]连接到导管[11]，导管[11]总是处于高压，收缩口[75]用以调节的从蓄压器[9]流到低压箱[18]的高压流体的排放量，导管[77]通过收缩口[72]和导管[71]，连接到导向腔[21]。

下面将结合图12所示的时间曲线叙述本发明机构的中断操作。在该图中，（a）表示中断电磁机构[36]的激磁信号的接入一断开状态，（b）表示辅助排空阀[19]的导向腔[21]内的液压变化，（c）表示一起移动的辅助排空阀[19]和辅助供给阀[20]的位置，（d）表示排空阀[14]的导向腔[15]内的液压变化，（e）表示一起移动的排空阀[14]和一起移动的供给阀[13]的位置，（f）表示在差动活塞头侧的大活塞面积侧的腔[5b]内的液压变化，（g）表示差动活塞[3]的运动，（h）表示挂钩[63]的运动，（i）表示环槽[73]内的液压变化。

图10表示闭合状态，在图12（a）所示的a₁时间点，当为了开启触头[1]而向电磁机构[36]发出一个闭合指令时，可动铁芯[36a]被驱动，并通过操作棒[34]作用于中断阀[28]，以开启球阀[30]。其结果是，放大阀[8]的辅助排空阀[19]的导向腔[21]通过导管[57]和[58]连接到低压箱[18]，所以在图12（b）所示的b₁时间点，高压流体被排空。为此，在图12（c）所示的c₁时间点，放大阀[8]的辅助排空阀[19]开启，而辅助供给阀[20]则关闭。因此，主阀[7]的排空阀[14]的导向腔[15]通过导管[16]和导管[22]连通到低压箱[18]，在图12（d）所示的d₁时间点，导向腔[15]内的高压流体被排空。当导向腔[15]内的高压流体被排空时，在图12（e）所示的e₁时间点，主阀[7]的排空阀[14]开启连接到低压箱[18]的导管[17]，并关闭对置的供给阀[13]。然后，在图12（f）所示的f₁时间点，在腔[5b]内差动活塞[3]的活塞大面积侧的高压流体通过导管[17]被排空。其结果是，产生一个图中所示的向下方向的推力，在图12（f）所示的f₁时间点，致使差动活塞[3]开始按中断方向运动。当差动活塞[3]完成中断方向的移动以及凸轴[50]通过挂钩[63]的位置（在图12（g）所示的g₂时间点）时，在图12（h）所示的h₁时间点，挂钩经小活塞[62]推动，开始绕轴[64]转动，在h₂时间点，挂钩与凸轴[50]啮合。另外，挂钩[63]与小活塞[62]的端部啮合。另一方面，在图12（a）所示的a₂时间点，当对电磁机构[36]发出的指令被解除时，由于液压的作用，球阀[30]向上移动，从而关闭中断阀[28]。

当差动活塞[3]大面积侧上的腔[5b]内的压力减小时，导管[76]和[77]内的高压流体被排空，与此同时向上推动缓冲环[74]，而从收缩口[75]缓慢地供给的高压流体也同时被排空（参见图12所示的i₂时间点）。

因此，即使操作指令是以脉冲形式提供，一旦放大阀[8]和主阀[7]改变它们的状态，如上所述，导管[77]内的高压流体就被排空，所以即使操作指令被解除后，中断阀[28]关闭时，放大阀[8]和主阀[7]也不会改变和恢复它们的原来状态直到差动活塞[3]完成其动作为止。

在该状态中，中断动作已完成，缓冲环[74]的下表面与液压缸[5]紧密接触。因此，在图12（i）所示的i₂时间点，来自蓄压器[9]的高压流体通过收缩口[75]提供给环槽[73]，在图12（b）所示的b₂时间点，高压流体进一步通过收缩口[72]和导管[71]缓慢地提供给导向腔[21]。当导向腔[21]内的压力达到一个预先决定的预定值时，施加到辅助排空阀[19]上的背压超过施加到辅助供给阀[20]上的背压，从而辅助排空阀[19]和辅助供给阀[20]一起移动（参见图12（c）所示的c₂时间点）。放大阀[8]的辅助排空阀[19]关闭连接低压箱[18]的导管[22]，并开启与导管[22]对置的辅助供给阀。在图12（d）所示的d₂时间点，这致使高压流体通过导管[12]，[51]和[16]到达排空阀[14]的导向腔[15]，从而再次切换主阀[7]。当高压液体作用在导向腔[15]上时，在图12（e）所示的e₂时间点，排空阀[14]关断连接到低压箱[18]的导管[17]，并开启设置在导管[17]对面的供给阀[13]。其结果是，在图12（f）所示的f₂时间点，高压流体通过供给阀[13]和导管[11]提供给差动活塞[3]的大面积侧的腔[5b]，由于差动活塞[3]受压面上的压力差，产生一个向上的推力。然而，由于挂钩[63]和凸轴[50]之间的啮合已经完成（参见图12（h）所示的h₂时间点），而且又由于背压（是由通过收缩口[54]和导管[59]提供的高压流体引起的）是施加在小活塞[62]上，故向上的推力由挂钩[63]阻止，从而完成中断动作，并维持图10所示的状态。

由于闭合操作是和先前结合图7至图9所述的机构相同，因此其说明将省略。

下面将叙述本发明的另一个实施例，图13是表示本发明的本实施例的主要部分的剖面图。在该图中，[102]是一个密封件，用来流体密封活塞[5]和缓冲环[74]之间的滑动间隙。

在中断操作的最后状态，当差动活塞[3]开始与缓冲环[74]啮合时，由差动活塞[3]和缓冲环[74]划定的空间内的压力增加，该流体压力产生控制力。此时，如果没有密封件[102]，那么该高压流体将通过间隙[101]进入导管[77]。

因此，当由缓冲环[74]产生的制动力是非常大时，由于空间[103]处于非常高的压力下，且导管[77]内的压力是变化的，所以使高压流体经间隙[101]硬挤进导管[77]，由此通过收缩口[72]引起导向腔[21]内压力的变化。因此，在早于开始设定的时间点，可能发生辅助排空阀[19]被驱动的误动作。

在此种情况，如图13所示，可在液压缸[5]和缓冲环[74]之间配备密封件[102]，以防止高压流体通过缓冲环[74]进行工作，从而可消除误操作的忧虑。

现在将叙述另一个与结合图13叙述过的实施例具有相同目的的实施例。

在图14中，[77a]为连接收缩口[75]和收缩口[72]的导管，[77a]总是通过收缩口[75]从蓄压器[9]供给高压流体。导管[77a]的中间部分进行分支构成导管[110]。导管[110]的与导管[77a]相对的未端形成一个开口[110a]，当缓冲环[74b]被差动活塞[3]向下推到底部位置时，开口[110a]被关闭。如果缓冲环[74b]没有完全被差动活塞[3]向下推动时，导管[77a]和[110]内的压力就变高，该缓冲环[74b]则被流体压力向上推动，于是导管[110]的开口[110a]就被开启。因此，在中断操作的初始状态，导管[77a]内的高压流体是通过开口[110a]排放的，从而防止高压流体被送到导管[71]和导向腔[21]内。

另一方面，在中断操作的最终状态，开口[110a]被缓冲环[74b]关闭，所以导管[77a]内通过收缩口[75]提供的高压流体被维持，而且高压流体被送入导管[71]和导向腔[21]内。此时，差动活塞[3]和缓冲环[74b]之间的空间[103]内的高压流体进入间隙[101]，但由于开口[110a]被缓冲环[74b]阻断，所以高压流体无法进入导管[77a]的内部。

正如已叙述过的，由于管路是这样排列，所以依照本发明，中断操作完成后，高压流体被提供给液压开关阀，即使脉冲式操作指令被提供给中断电磁机构时，液压操作机构仍然正常地操作。

除此之外，适用于断路器的操作机构必须具有所谓的“防跳功能”。例如，当在用手控方式向断路器发出一个闭合指令时，又同时为排除电力系统的异常情况而发出一个中断指令，防止同时激磁功能（通常由电气线路执行）就能起作用，在闭合操作完成后使之完成中断动作。此时，如果中断操作完成后，该闭合指令仍然存在，那么断路器就重新闭合，这样电力系统中的异常情况可能继续存在。这种现象是指所谓的跳动操作，应采取电气措施或机械措施加以防止。

防跳动操作将参考图15加以叙述，其中分别把中断指令和闭合指令加给接头T和C，而断路器是通过激励中断线圈TT或闭合线圈CC而操作的。触头Aa和Ab是与断路器共同操作的辅助触头，在断续器的中断状态，触头Aa被开启，触头Ab则被闭合。在闭合状态，触头Aa是闭合的，触头Ab则是开启的。线圈Y是一个防跳动的电磁继电器。当线圈Y被激励时，触头Ya闭合，触头Yb则开启。

在中断状态，例如，把一个闭合指令加给接头C时，闭合线圈CC通过触头Yb和Ab而被激励，从而致使断路器闭合。当触头闭合已完成时，触头Aa闭合，而触头Ab开启使闭合线圈中止激励。此时，如果闭合指令继续维持，则电流经闭合触头Ya流到线圈Y达到自锁，而触头Yb则开启。当在这种情况下，中断指令加给接头T时，中断线圈TT借助触头Aa得到激励，从而中断断路器，而触头Aa重新开启，并闭合触头Ab。即使在这种状态，闭合指令仍然存在时，如无触头Yb串联接入闭合线圈CC，那么断路器会重新闭合，跳动操作就发生，但由于接入有自锁线圈Y的触头Yb，所以在图15所示的线路中不会发生跳动操作。

由于一般的液压操作机构是按上述安排的，所以防跳功能作用通常是由具有复杂的控制线路的电磁继电器提供的。为此，由于中断本身引起的振动，可能会发生误操作，又由于电磁继电器数量的增加，机构就会变得过分庞大，而且昂贵。

本发明的液压操作机构利用一个用以放大握持机构的操作信号的机械放大机构，该握持机构阻止作用在差动活塞上的推力，因此液压操作机构的防跳机构能被制成机械装置，为此，防跳机构能做得非常简单，且廉价。

图16-21所示的闭合电磁机构[135]包括一个固定在安装台[80]上的固定线圈[135b]和一个可动铁芯[135a]。在可动铁芯[135a]的一端，其上设有用枢轴[82]安装成可自由转动的防跳动杆[81]。防跳动杆[81]的一侧由弹簧[83]偏置，并形成有一个缺口[81a]，以枢轴[85]为轴旋转的扳机[84]的一端[84c]在那里啮合。扳机[84]由弹簧[86]偏置。为决定扳机[84]的停止位置，配备了限止器[87]。扳机[84]有一凸起[84b]。防跳动枢轴[89]装在相对于防跳动杆[81]的位置，并由弹簧[90]从背面推动。在断路器的中断状态。防跳动杆[81]对面的板机[84]的一端[84a]从挂钩[63]的背面支撑挂钩[63]，以便似机械方式保持凸轴[50]和挂钩[63]的啮合。挂钩[63]被一个具有选定的弹簧力的弹簧[88]从它的后面推动，这样，当扳机[84]和挂钩[63]之间的啮合被解除时，挂钩[63]和凸轴[50]之间的啮合也就自动地被解除。

接着，现在将叙述本发明的上述机构的闭合操作。

图18表示中断状态，为了闭合触头1，当一个闭合指令送给电磁机构[135]时，可动铁芯[135a]被驱动而向下移动防跳动杆[81]。因此，扳机[84]的一端[84c]开始顺时针转动，扳机[84]的端部[84a]和挂钩[63]之间的啮合被解除。这时，高压流体被提供给差动活塞[3]的二个活塞面[5a]和[5b]，由差动活塞的活塞表面的面积差所产生的差动活塞[3]的推力，致使挂钩[63]和凸轴[50]之间的啮合被解除，因此向上移动差动活塞[3]，从而闭合断路器。这时，由于扳机[84]转动，凸起[84b]致使防跳动杆[81]转动，闭合指令被解除的瞬间，扳机[84]和防跳动杆[81]取得如图16和17所示的位置，以完成闭合操作。

现在叙述中断操作。在图16和17中表示闭合状态，为了开启触头，当一个中断指令发给电磁机构[36]时，可动铁芯[36a]被驱动，通过操作杆[34]作用于中断阀[28]上，以开启球阀[30]。在这与一般机构相同的方式中，放大阀[8]和主阀[7]被切换，在腔[5b]内差动活塞[3]大活塞面积侧的高压流体被排空，使差动活塞[3]向下移动，当凸轴[50]经过经弹簧[88]偏置的挂钩[63]时，挂钩[63]和凸轴[50]啮合，经弹簧[86]偏置的扳机[84]的端部[84a]和挂钩[63]啮合。此后，与一般机构相同，放大阀[8]和主阀[7]复位，从而高压流体被施加到的大活塞面积侧的腔[5b]上，于是完成图18和19所示的中断状态。

现在叙述防跳功能。在如图16和17所示的闭合状态，即使在触头闭合完成之后，当闭合指令继续发出时，防跳杆[81]与防跳枢轴[89]啮合，如图20所示，以防止防跳杆[81]复位。在这状态，当中断指令发出且差动活塞[3]向下移动使凸轴和挂钩[63]啮合时，扳机[84]复位，以保持凸轴[50]和挂钩[63]的啮合。然而，由于防跳枢轴[89]防止防跳杆[81]复位，所以除去闭合指令被解除以及防跳杆[81]的缺口[81a]和端部[84c]被啮合外，如图18和19所示，断路器不再闭合，所以达到防跳功能。

正如已叙述的，本发明的液压操作机构是这样安排的，阻止作用于差动活塞上的推力的握持机构的操作信号的放大是借助带有扳机而不是带有液压开关阀的机械放大装置完成的，因此和利用电磁继电器的一般机构相比，可用非常简单的机构获得防跳功能。为此，能够获得具有性能可靠、价格低廉的防跳功能的液压操作机构。

虽然本发明已就本发明的几个实际实施例加以叙述，但也可以将如图10-14所示的第三实施例和如图17-22所示的第四实施例结合起来得到如图22和23所说明的第五实施例。

Claims (9)

1、一种液压操作机构，包括具有小面积侧和大面积侧、且用作驱动部件的差动活塞，内部包围有上述差动活塞，并向上述差动活塞的小面积侧和大面积侧供给高压流体的液压缸，发生上述高压流体的蓄压器，控制上述差动活塞的大面积侧的上述高压流体的供给及排出的主阀和控制驱动上述主阀的高压流体的供给及排出以控制上述主阀的放大阀，差动活塞通过上述主阀将上述高压流体加在大活塞面积侧，且恒定地将一高压流体加在小活塞面积侧来进行驱动，其特征在于，上述主阀作成当所述差动活塞停在其退回位置时，高压流体同时加在所述二个活塞面上，且施加在所述二个活塞面上的力差所产生的推力，被作用在所述差动活塞或它的延伸部上的握持机构所阻止、上述差动活塞在所述握持机构的握持力被解除后，向前移动，而在施加在所述大活塞面积侧上的高压流体被排出后，则向相反方向移动。

2、如权利要求1所述的液压操作机构，其特征在于所述握持机构的操作信号的放大以及用以操作所述主阀和所述放大阀的输入信号的放大这两者都是由液压实现的，回复所述两个阀的高压流体是通过收缩口由始终保持高压的蓄压器提供的。

3、如权利要求1所述的液压操作机构，其特征在于所述握持机构的操作信号的放大以及用以操作所述主阀和所述放大阀的输入信号的放大这两者都是由液压实现的，回复所述两个阀的高压流体是由根据所述差动活塞的运动而开关的压力释放功能部提供的，所述压力释放功能部设置在总是保持高压的蓄压器和所述两个阀之间。

4、如权利要求3所述的液压操作机构，其特征在于所述压力释放功能部包括一个与所述差动活塞以同轴方式啮合的环体，且该环体可沿所述差动液压缸的内壁滑动。

5、如权利要求3所述的液压操作机构，其特征在于在所述压力释放功能部与所述蓄压器之间配置有收缩元件。

6、如权利要求1所述的液压操作机构，其特征在于所述握持机构的操作信号的放大是通过机械方式实现的，用以操作所述主阀和所述放大阀的输入信号的放大则是由液压实现的，回复所述两个阀的高压流体是由根据所述差动活塞的运动而开关的压力释放功能部来提供，所述压力释放功能部置于总是保持高压的蓄压器与所述两个阀之间。

7、如权利要求6所述的液压操作机构，其特征在于所述压力释放功能部包括一个与所述差动活塞以同轴方式啮合的环体，且该环体可沿所述差动液压缸的内壁滑动。

8、如权利要求6所述的液压操作机构，其特征在于在所述压力释放功能部和所述蓄压器之间配置有收缩元件。

9、如权利要求1所述的液压操作机构，其特征在于所述握持机构的操作信号的放大是由机械方式实现的，用以操作所述主阀和所述放大阀的输入信号的放大则是由液压实现的回复所述两个阀的高压流体是通过收缩口由始终保持高压的蓄压器提供的。

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