CN101013636A - 用于高压断路器的外套集成式弹簧液压操动机构 - Google Patents

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Abstract

一种用于高压断路器的外套集成式弹簧液压操动机构，属于输变电技术领域。包括低压油箱、电机、油泵、碟簧片组、工作缸体、储能活塞缸、支架、辅助开关、控制阀、安全泄压阀和行程开关，低压油箱下端安装工作缸体，工作缸体端部套装有底板，在工作缸体密封槽处外表面安装有储能活塞缸，形成外套式环型储能活塞缸与工作缸体套装式的储能模式结构，储能活塞缸外套装有压板及圆板，储能活塞缸与底板之间安装碟簧片组，储能活塞缸与碟簧片组为插入式装配，成为集成结构，工作缸体各油路分别与控制阀对应阀口连接，在工作缸体四面沿顺时针依次设置有控制阀、油泵、安全泄压阀、行程开关，圆板与安全泄压阀联接，与行程开关通过传动系统联接。

Description

用于高压断路器的外套集成式弹簧液压操动机构
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外套集成式弹簧液压操动机构。
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，是以工作缸体、储能缸体及储能活塞为三个独立体，储能活塞装配在工作缸体和储能缸体之间，储能活塞在其之间运动而完成操动机构的储能，而储能活塞的内外表面要分别和工作缸体外表面、储能缸体内表面接触，并相对运动，使这三种部件的配合面的加工精度高，工作缸体和储能缸体的配合面还需要有密封圈，密封点多。
发明内容
为了解决上述存在的问题，本发明提供一种用于高压断路器的外套集成式弹簧液压操动机构，它是采用外套式环型储能活塞缸与工作缸体套装的储能模式结构，与碟簧片组为插入式装配的集成结构，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。
本发明包括低压油箱、电机、油泵、碟簧片组、工作缸体、储能活塞缸、支架、辅助开关、控制阀、安全泄压阀和行程开关，支架固定在低压油箱上，低压油箱下端安装工作缸体，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，工作缸体端部套装有底板，在工作缸体密封槽III处外表面安装有储能活塞缸，形成外套式环型储能活塞缸与工作缸体套装式的储能模式结构，储能活塞缸圆柱面为φh的外表面套装有压板及圆板，储能活塞缸圆柱面为φh和φz交接的端面与底板之间安装碟簧片组，储能活塞缸与碟簧片组为插入式装配，成为集成结构，工作缸体各油路分别与控制阀对应阀口连接，在工作缸体四面沿顺时针依次设置有控制阀、油泵、安全泄压阀、行程开关，圆板与安全泄压阀联接，与行程开关通过传动系统联接。
工作缸体外表面一端为方体，中间为两级圆柱体，直径依次为φe和φd，末端为外螺纹体，直径为φe圆柱体侧面设有密封槽，中间两级圆柱体直径为φe的长度A范围为138mm～142mm，直径为φd的长度B范围为196mm～202mm，在四方体一侧开有进油口和进高压油口，进高压油的油路延伸至直径为φd圆柱段，在四方体进油口侧的相对侧开有与出油口、常高压油口和分合闸油口，分别与控制阀的对应阀口连接，常高压油口的直径范围为：φ17mm～φ20mm，分合闸油口的直径范围为：φ19mm～φ21mm，工作缸体内部为三级圆柱孔，圆柱孔中间段的直径为φ32～φ38，其两端圆柱直径为与工作缸活塞相配合的尺寸，φd的范围为φ108mm～φ102mm，φe的范围为φ138mm～φ142mm。
储能活塞缸外表面为四级圆柱体，内部为两级圆柱孔φe、φd，在两级圆柱孔上分别开有密封槽，内圆柱孔孔径为φd和φe的尺寸为与工作缸相配合的尺寸。
压板6外表面为两级圆柱体，直径分别为φm和φy，直径大的端面设有定位槽，内表面为孔径为φh的圆柱孔。
圆板7外表面为圆柱体，在其中间开有与压板直径φm相配合的圆柱孔；也可将圆板作成槽型，在槽底面上开有与压板直径φm相配合的圆柱孔。
本发明的传动系统采用齿轮传动系统，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。
本发明的安装及工作原理：在低压油箱里面通过螺栓把低压油箱和工作缸体固定为一体，工作缸体9内装配好工作缸活塞20，将储能话塞缸18从工作缸体9的螺纹端装入，套在工作缸体9上，工作缸体9和储能活塞缸18的直径为φe、φd的圆柱尺寸均为动配合尺寸，在直径为φd、φe圆柱段上工作缸体9和储能活塞缸18之间均设有密封圈及导向环，储能活塞缸18在工作缸体9上可沿φd、φe面轴向自由运动，工作缸体9和储能活塞缸18靠φe和φd圆柱相交的端面限位。将压板6的φm圆柱面置于圆板7直径为φm的内孔中后，再一起套入储能活塞缸18的直径为φh圆柱面上，圆板7被储能活塞缸18和压板6夹住，圆板7和压板6在储能活塞缸18上不能沿轴向运动，只能旋转。装配碟簧片组后，使压板6φm端面与储能活塞缸18的圆柱面φl和φh相交的端面相接触，直径为φy的圆柱面端面与碟簧片组相接触。再将底板22通过工作缸体9螺纹联接固定，使碟簧片组封闭在穿过压板6的储能活塞缸18和底板22之间。由于储能活塞缸18上端与工作缸体9端面限位，碟簧片组一端被固定在工作缸体9上的底板22限位，使储能活塞缸18、圆板7、压板6及碟簧片组，在两限位之间沿工作缸体9的直径为φd、φe的圆柱面上可进行轴向往复运动，如果外力推动储能活塞缸18向碟簧片组方向运动，将带动压板6、圆板7一起运动，运动的压板6使碟簧片组压缩。外力撤出后，压缩的碟簧片组释放复位，碟簧片组复位释放时产生的力，使储能活塞缸18、圆板7、压板6及碟簧片组反方向运动。
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；且外套式的储能活塞缸直接套装工作缸体上，没有储能缸体，只有工作缸体和储能活塞缸两个独立体就可以完成操动机构的储能，结构大大简化，加工精度也降低了，密封点也少了，提高了操动机构的可靠体性。
附图说明
图1是本发明机构压力释放，处于分闸位置的结构示意图；
图2是图1的俯视图；
图3是本发明处于分闸位置，碟簧片组储能过程结构示意图；
图4是本发明处于合闸位置，碟簧片组储能过程结构示意图；
图5是本发明中的工作缸体结构示意图；
图6是图5的右视示意图；
图7是本发明中的储能活塞缸结构示意图；
图8是图7的俯视示意图；
图9是本发明中的圆板结构示意图；
图10是本发明中的压板结构示意图；
图11是本发明中的传动系统结构示意图；
图12是图11的B向视图；
图中1.支架，2.低压油箱，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.分闸线圈，15.合闸线圈，16.控制阀，17.合闸调速螺钉，18.储能活塞缸，19.工作缸活塞，20.行程开关，21.安全泄压阀，22.底板，23.D腔，24.F腔，25.断路器的闸门，26.进油口，27.进高压油口，28.出油口，29.常高压油口，30.分合闸油口，31.密封槽I，32.密封槽II，33.定位槽，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，50.密封槽III，51.传动系统。
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、图2所示，为机构压力释放，处于分闸位置。本发明的结构包括低压油箱2、电机3、油泵4、碟簧片组8、工作缸体9、储能活塞缸18、支架1、辅助开关11、控制阀16、安全泄压阀21和行程开关20，支架1固定在低压油箱2上，低压油箱2下端安装工作缸体9，工作缸活塞19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端部套装有底板22，在工作缸体9密封槽III50处外表面安装有储能活塞缸18，形成外套式环型储能活塞缸18与工作缸体9套装式的储能模式结构，储能活塞缸18直径为φh的外表面套装有压板6及圆板7，储能活塞缸18直径为φh与φz圆柱面交接端面与底板之间安装碟簧片组8，储能活塞缸18与碟簧片组8为插入式装配，成为集成结构，工作缸体9各油路分别与控制阀16对应阀口连接，本例的控制阀16为两位三通电磁阀，在工作缸体9四面沿顺时针依次设置有控制阀16、油泵4、安全泄压阀21和行程开关20，圆板7与安全泄压阀21联接，与行程开关20通过传动系统联接。
如图5、图6所示工作缸体9外表面一端为方体，边长为a×a，中间为两级圆柱体，直径依次为φe和φd，中间两级圆柱体：φe为φ140mm，长度A为140mm，φd为φ110mm，长度B为200mm，末端为外螺纹体，螺纹直径为φj，直径为φe圆柱体侧面设有密封槽III50，在四方体一侧开有进油口26和进高压油口27，在进油口26和进高压油口27侧开有与油箱配合的直径为φf的圆槽，进高压油的油路延伸至直径为φd圆柱段，在四方体进油口侧的相对侧开有与出油口28、常高压油口29和分合闸油口30，分别与控制阀16的对应阀口连接，常高压油口的直径为φ18mm，分合闸油口的直径为φ20mm，内部圆柱孔中间段的直径为φ35mm，工作缸体9内部为三级圆柱孔，其两端圆柱直径为与工作缸活塞19相配合的尺寸。
如图7、图8所示，储能活塞缸18外表面为四级圆柱体，直径分别为φl、φk、φh、φz，内部为两级圆柱孔，在两级圆柱孔上开有密封槽I31和密封槽II32，内圆柱孔φd和φe为与工作缸体9相配合的尺寸。如图9所示，压板6外表面为两级圆柱体，直径分别为φm和φy，直径大的端面(即φy端面)设有定位槽33，内表面为圆柱孔，直径为φh。如图10所示，圆板7为槽型，在槽底面上开有与压板6直径φm相配合的圆柱孔。
本例采用的传动系统为齿轮传动系统：如图11、图12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I41固定齿条34，在齿条34上安装有支架I37，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II46，支架II46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II43固定。
本发明是由电网系统自动传输电信号，通过控制本发明中的控制阀来进行分合闸操作。其具体工作过程如下：
1.储能操作：
启动电机3油泵4，液压油从低压油箱2，通过工作缸体9的油路被油泵4注入密闭的D腔及储能活塞18的q端环形面腔，油压作用在储能活塞18的q端环形面产生的力，使储能活塞缸18沿着工作缸体9外表面的两级圆柱体φd、φe运动，推动压板6压缩碟簧片组8，使碟簧片组8变形，并建立高压油，随着碟簧片组8不断地被压缩，油压也不断升高，直到额定油压为止，如图3、图4所示。通过手动安全泄压阀21可将高压油释放，随着油压降低，油压作用在储能活塞缸18的q端环形面产生的力逐渐变为零，同时被压缩碟簧片组8复位，碟簧片组8复位释放时产生的力推动压板6、圆板7和储能活塞缸18复位到油泵启动前的位置。由于机构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，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51带动行程开关21，使油泵电机回路接通，使油泵自动打压，当达到额定油压后，油泵自动停止。如果行程开关20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联接的安全阀实现高油压的释放。
2.合闸操作：
如图4所示，当合闸线圈15通电而动作，控制阀16的阀杆在高压油作用下，转换到合闸位置，将高压油注入工作缸活塞19下方F腔，由于工作缸活塞19上方与储能活塞缸18的D腔相通，为常高压油，工作缸活塞19下方面积大于上方面积，差动力使工作缸活塞19向上运动，即实现机构合闸操作。与工作缸活塞19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：
当分闸线圈14通电而动作，控制阀16的阀杆在高压油作用下，转换到分闸位置，工作缸活塞19下方F腔的高压油注入低压油箱，由于工作缸活塞19上方为常高压，使工作缸活塞19向下运动，即实现机构分闸操作，辅助开关11转动，如图3所示。
实施例2：本发明的结构与实施例1相同，如图1、图2所示，包括低压油箱2、电机3、油泵4、碟簧片组8、工作缸体9、储能活塞缸18、支架1、辅助开关11、控制阀16、安全泄压阀21和行程开关20，支架1固定在低压油箱2上，低压油箱2下端安装工作缸体9，工作缸活塞18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端部套装有底板22，在工作缸体9密封槽III50处外表面安装有储能活塞缸18，形成外套式环型储能活塞缸18与工作缸体9套装式的储能模式结构，储能活塞缸18直径为φh的外表面套装有压板6及圆板7，储能活塞缸18直径为φh与φz圆柱面的交接端面与底板22之间安装碟簧片组8，储能活塞缸18与碟簧片组8为插入式装配，成为集成结构，工作缸体9各油路分别与控制阀16对应阀口连接，本例的控制阀16为两位三通电磁阀，在工作缸体9四面沿顺时针依次设置有控制阀16、油泵4、安全泄压阀21和行程开关20，圆板7与安全泄压阀21联接，与行程开关20通过传动系统联接。
其工作缸体9与实施例1相同，如图5、图6所示，其中间两级圆柱体φe为φ138mm，长度A为138mm，φd为φ108mm，长度B为196mm，常高压油口的直径为φ17mm，分合闸油口的直径为φ19mm，内部圆柱孔中间段的直径为φ32mm。圆板7外表面为圆柱体，在其中间开有与压板6直径φm相配合的圆柱孔。
实施例3：本发明的结构与实施例1相同，如图1、图2所示，包括低压油箱2、电机3、油泵4、碟簧片组8、工作缸体9、储能活塞缸18、支架1、辅助开关11、控制阀16、安全泄压阀21和行程开关20，支架1固定在低压油箱2上，低压油箱2下端安装工作缸体9，工作缸活塞18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端部套装有底板22，在工作缸体9密封槽III50处外侧安装有储能活塞缸18，形成外套式环型储能活塞缸18与工作缸体9套装式的储能模式结构，储能活塞缸18直径为φh的外表面套装有压板6及圆板7，储能活塞缸18直径为φh与φz圆柱面交接的端面与底板之间安装碟簧片组8，储能活塞缸18与碟簧片组8为插入式装配，成为集成结构，工作缸体9各油路分别与控制阀16对应阀口连接，本例的控制阀16为两位三通电磁阀，在工作缸体9四面沿顺时针依次设置有控制阀16、油泵4、安全泄压阀21和行程开关20，圆板7与安全泄压阀21联接，与行程开关20通过传动系统联接。
其工作缸体9与实施例1相同，如图5、图6所示，其中间两级圆柱体φe为φ142mm，长度A为142mm，φd为φ112mm，长度B为202mm，常高压油口的直径为φ20mm，分合闸油口的直径为φ21mm，内部圆柱孔中间段的直径为φ38mm。如图10所示，圆板7为槽型，在槽底面上开有与压板6直径φm相配合的圆柱孔。

Claims (7)

1、一种用于高压断路器的外套集成式弹簧液压操动机构，包括低压油箱、电机、油泵、碟簧片组、工作缸体、储能活塞缸、支架、辅助开关、控制阀、安全泄压阀和行程开关，其特征在于低压油箱下端安装工作缸体，工作缸体端部套装有底板，在工作缸体密封槽III处外表面安装有储能活塞缸，形成外套式环型储能活塞缸与工作缸体套装式的储能模式结构，储能活塞缸圆柱面为φh的外表面套装有压板及圆板，储能活塞缸圆柱面为φh和φz交接的端面与底板之间安装碟簧片组，储能活塞缸与碟簧片组为插入式装配，成为集成结构，工作缸体各油路分别与控制阀对应阀口连接，在工作缸体四面沿顺时针依次设置有控制阀、油泵、安全泄压阀、行程开关，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外套集成式弹簧液压操动机构，其特征在于所述的工作缸体外表面一端为方体，中间为两级圆柱体，直径依次为φe和φd，末端为外螺纹体，直径为φe圆柱体侧面设有密封槽，在四方体一侧开有进油口和进高压油口，进高压油的油路延伸至直径为φd圆柱段，在四方体进油口侧的相对侧开有与出油口、常高压油口和分合闸油口，分别与控制阀的对应阀口连接，工作缸体内部为三级圆柱孔，其两端圆柱直径为与工作缸活塞相配合的尺寸。
3、根据权利要求2所述的用于高压断路器的外套集成式弹簧液压操动机构，其特征在于所述的中间两级圆柱体直径为φe的长度A范围为138mm～142mm，直径为φd的长度B范围为196mm～202mm，常高压油口的直径范围为：φ17mm～φ20mm，分合闸油口的直径范围为：φ19mm～φ21mm，内部圆柱孔中间段的直径为φ32～φ38，φd的范围为φ108mm～φ102mm，φe的范围为φ138mm～φ142mm。
4、根据权利要求1所述的用于高压断路器的外套集成式弹簧液压操动机构，其特征在于所述的储能活塞缸外表面为四级圆柱体，内部为两级圆柱孔，在两级圆柱孔上分别开有密封槽，内圆柱孔孔径为φd和φe的尺寸为与工作缸相配合的尺寸。
5、根据权利要求1所述的用于高压断路器的外套集成式弹簧液压操动机构，其特征在于所述的压板外表面为两级圆柱体，直径大的端面设有定位槽，内表面为圆柱孔。
6、根据权利要求1所述的用于高压断路器的外套集成式弹簧液压操动机构，其特征在于所述的圆板外表面为圆柱体，在其中间开有与压板直径φm相配合的圆柱孔。
7、根据权利要求1所述的用于高压断路器的外套集成式弹簧液压操动机构，其特征在于所述的圆板为槽型，在槽底面上开有与压板直径φm相配合的圆柱孔。
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