CN101022058A - 渐变阻尼油缓冲器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于真空断路器的渐变阻尼油缓冲器，包括油缸、端盖、密封圈、活塞组件和压簧，活塞组件和压簧置于油缸内，油缸内部有工作区和导向孔，并充有一定量的缓冲油，以端盖、密封圈加以密封，其特征在于：活塞与油缸工作区之间的间隙为一变化值，在活塞运动的前期，活塞与油缸之间的间隙较大，在活塞运动的后期，活塞与油缸之间的间隙较小。本发明的油缓冲器，其制动力分配与开关设备分闸过程相匹配，更为科学合理。

Description

渐变阻尼油缓冲器

技术领域

本发明属于电气开关领域，更具体地，涉及真空断路器中的缓冲器，特别是一种渐变阻尼油缓冲器。

背景技术

目前在用的中压断路器中，真空断路器占有较大的比例。真空断路器的行程较小，但其分闸速度很高。为使速度很高的运动部件在较短的行程内停止下来，一般用缓冲器来吸收运动部分的动能，且在行程终了处运动部分不应有显著的反弹。缓冲器在真空断路器中的重要性往往被人忽视，实际上其作用极为重要。目前国内真空断路器普遍应用油缓冲器，结构大同小异，都是在油缸内设置活塞，油缸中置有一定量的缓冲油，利用油对活塞的缓冲作用来吸收动能。

在这样的油缓冲器中，其制动力F可用下式表示：

F＝Kv

其中K＝3πηLD³/4δ³

式中，F为油缓冲器的制动力，K为阻尼系数，L为活塞高度(m)，D为活塞直径(m)，δ为活塞与油缸之间的间隙(m)，v为活塞的运动速度(m/s)，η为油的绝对粘度(Pa·s)。

这样的油缓冲器有下列特点：1.油缓冲器刚投入工作时，制动力较大；2.低速缓冲性能差，随着活塞运动速度的降低，制动力也随之减小。而真空断路器的开断性能与其分闸速度有很大的关系，其速度要求可以用“快、慢、慢”来表征。在分闸的初始阶段，由于其速度(即刚分速度)要求要高，不宜缓冲；在主轴拐臂接触油缓冲活塞瞬间，分闸速度不能突变；而在分闸到底时，缓冲器不得有较大辐值的反弹。显然，现有技术中的油缓冲器不能完全达到这一要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是断路器中的油缓冲器制动力分配不合理，提供一种与开关设备分闸过程相匹配的渐变阻尼油缓冲器。

本发明采用的技术方案是这样的：渐变阻尼油缓冲器，包括油缸、端盖、密封圈、活塞组件和压簧，活塞组件和压簧置于油缸内，油缸内部有工作区和导向孔，并充有一定量的缓冲油，以端盖、密封圈加以密封，其特征在于：活塞与油缸工作区之间的间隙为一变化值，在活塞运动的前期，活塞与油缸之间的间隙较大，在活塞运动的后期，活塞与油缸之间的间隙较小。

进一步地，活塞为一多段式圆柱体，其下段为导向圆柱，与油缸内的导向孔配合；中段为活塞主体，与油缸的工作区配合；油缸工作区的下段内径小于上段内径。

本发明可以有两种优选的技术方案，其一是油缸工作区内壁由若干段圆柱面组成，各段圆柱面之间以圆角平滑过渡，其内径从上到下逐步变小；另一优选的方案是油缸工作区内壁为圆锥面状，其内径从上到下逐步变小。

活塞主体上设有回油孔，令活塞上下的油缸腔体相通，油缸导向孔四周环形分布有若干个过油孔，油缸上下腔体借助过油孔、活塞回油孔、活塞与油缸的间隙成为油路；活塞外套有环形止圈，处于活塞回油孔的下方，可沿活塞外表面轴向滑动，当其与回油孔贴合时，将回油孔堵住；活塞外在环形止圈下方还固定有一挡卡，挡卡两端距离大于环形止圈的内圆直径，从而在环形止圈向下运动时将其挡住。

更进一步地，活塞上设有卡槽，挡卡固定在卡槽中；活塞中段的内壁设有泄油槽和导流弧面，缓冲油从回油孔流出后，顺着导流弧面和泄油槽回到油缸下部腔体。

本发明多段间隙的设计是基于这样的考虑：对真空断路器而言，在分闸的初始阶段，要释放“超行程”弹簧能量，提高刚分速度，在该阶段不宜缓冲。若要进行缓冲，也决不允许出现速度骤降的情况，缓冲器的间隙在该段行程内可设置成足够大，使之具有无缓冲或小缓冲的效果。接下来的间隙可这样考虑：根据真空灭弧室的燃弧情况，在首开相灭弧后，即减小阻尼间隙，增大阻尼系数，但该阶段仍不能使分闸速度突变。否则，灭弧瞬间触头强烈震动有可能导致金属微粒的飞溅及破坏触头表面的平整，这对开断是很不利的，也是产生重击穿的潜在危险因素。在接近行程的终了阶段，进一步减小阻尼间隙，继续增大阻尼系数，或使制动力渐增，这样能保证在行程终了处触头不反弹或使反弹值尽可能小，并躲开后开相灭弧时间区间。

本发明在工作时，由于上部间隙较大，阻尼系数较小；随着活塞行程的增加，间隙变小，阻尼系数增大；在接近行程终了位置，间隙最小，阻尼系数最大，此时尽管活塞速度减小，但缓冲器制动力仍能基本保持不变，从而使分闸速度体现出“快、慢、慢”的特征。

本发明的活塞向下运动时，环形止圈受到缓冲油的推力，向上运动，将活塞上的回油孔堵住，使缓冲油难以回到油缸腔体的上部，能充分发挥阻尼作用；活塞向上运动时，前部腔体出现空隙，环形止圈受惯性和压差作用，相对于活塞向下运动，使得回油孔畅通，缓冲油能通过回油孔、泄油槽，迅速回到油缸下部腔体，活塞也能迅速复位，为下一次分闸作好准备。导流弧面和泄油槽的作用是令缓冲油从回油孔流出后，根据设定的流向回到油缸下部腔体，这样回流更顺畅，速度更快。

附图说明

图1是现有技术中油缓冲器的结构示意图。

图2是本发明实施例一的结构示意图。

图3是本发明实施例二的结构示意图。

图4是本发明中活塞的示意图。

图5是本发明实施例一中的油缸示意图。

图6是本发明实施例二中的油缸示意图。

图7是本发明活塞向下运动时的油路示意图。

图8是本发明活塞向上运动时的油路示意图。

具体实施方式

现有技术

参见图1。现有技术的油缓冲器包括油缸03，活塞04，活塞与油缸为间隙配合，活塞下连有压簧08，油缸内充有缓冲油09，当活塞向下运动时，通过缓冲油09来对活塞缓冲。

实施例一

参见图2，图4，图5。本实施例中，油缓冲器包括端盖11，密封圈12，油缸13，活塞14、环形止圈15、挡卡16组成活塞组件，固定螺母17将油缓冲器固定于真空断路器上，活塞下连有压簧18，油缸内充有缓冲油19；端盖11和密封圈12将缓冲油密封于油缸13的腔体内。

油缸13内有工作区130和导向孔134，其中工作区130的内壁由若干段圆柱面131、132、133组成，各段之间以圆角平滑过渡，从上到下，各段圆柱面的内径逐步变小；导向孔134的外围环形分布有若干个过油孔135。

活塞14为一多段圆柱体，下段为导向圆柱45，中段为活塞主体40(图4中的活塞即图2中的活塞14)，其与油缸间的间隙δ从上到下逐步变小；活塞主体4上开有若干环状排列的通透的回油孔42，活塞主体4的内壁上还设有导流弧面43和泄油槽44，均在回油孔42的下方；活塞上同时套有环形止圈15和挡卡16，环形止圈与活塞为滑动连接，可沿活塞作轴向滑动，挡卡插在卡槽41中，与活塞相固定。

在真空开关的分闸过程中，拐臂与帽相接触，本实施例即发生作用。此时活塞14向下运动，环形止圈15受到缓冲油19的推力，向上运动，将活塞上的回油孔42堵住，使缓冲油难以回到油缸腔体的上部。在活塞行程开始时，由于活塞14与油缸13间的间隙δ较大，阻尼系数较小；随后，活塞14继续向下运动，间隙δ变小，阻尼系数变大；随着开关行程的加大，活塞组件向下运动至接近终了位置，间隙δ进一步变小，阻尼系数继续增大，直至触头到达分闸位置。此时尽管开关速度较低，但缓冲器的制动力仍较大，开关分闸速度逐渐降为零，触头反弹幅值就不大了。

实施例二

参见图3，图4，图6。本实施例中，油缓冲器包括端盖21，密封圈22，油缸23，活塞24、环形止圈25、挡卡26组成活塞组件，固定螺母27将油缓冲器固定于真空断路器上，活塞下连有压簧28，油缸内充有缓冲油29；端盖21和密封圈22将缓冲油密封于油缸23的腔体内。

油缸23内有工作区230和导向孔234，工作区230的内壁同样可分成三段231、232、233，其中232和233两段均为圆锥台形状，油缸内径从上到下逐步变小；导向孔234的外围环形分布有若干个过油孔235。

活塞24为一多段圆柱体，下段为导向圆柱45，中段为活塞主体40(图4中的活塞即图3中的活塞24)，其与油缸间的间隙δ从上到下逐步变小；活塞主体4上开有若干环状排列的通透的回油孔42，活塞主体4的内壁上还设有导流弧面43和泄油槽44，均在回油孔42的下方；活塞上同时套有环形止圈25和挡卡26，环形止圈与活塞为滑动连接，可沿活塞作轴向滑动，挡卡插在卡槽41中，与活塞相固定。

其他结构及工作过程均同实施例一，不再赘述。

此处所列仅为本发明的两个实施例，本发明的保护范围并不限于此二实施例。

关于油路的描述

参见图7、图8。图中为本发明工作时缓冲油的油路，实施例一、二及其他实施方式，油路均相同，故仅举一例。

当活塞向下运动时，如图7所示，油缸腔体前部的缓冲油从过油孔向后流，由于此时活塞上的回油孔被环形止圈堵住，缓冲油只能经过活塞与油缸工作区内壁的间隙流到腔体后部；显然，随着活塞向下运动，该间隙δ越来越小。

当活塞向上运动时，如图8所示，环形止圈下落至挡卡处，活塞上的回油孔畅通，此时缓冲油可经过回油孔、泄油槽、过油孔回流至腔体前部。由于回油孔的截面积远大于活塞与油缸的间隙δ，且回流时有重力和腔体前部负压的多重作用，因此回流速度是相当快的，完全能满足真空断路器分闸的要求。

Claims (6)

1.渐变阻尼油缓冲器，包括油缸、端盖、密封圈、活塞组件和压簧，活塞组件和压簧置于油缸内，油缸内部有工作区和导向孔，并充有一定量的缓冲油，以端盖、密封圈加以密封，其特征在于：活塞与油缸工作区之间的间隙为一变化值，在活塞运动的前期，活塞与油缸之间的间隙较大，在活塞运动的后期，活塞与油缸之间的间隙较小。

2.如权利要求1所述的油缓冲器，其特征在于：活塞为一多段式圆柱体，其下段为导向圆柱，与油缸内的导向孔配合；中段为活塞主体，与油缸的工作区配合；油缸工作区的下段内径小于上段内径。

3.如权利要求2所述的油缓冲器，其特征在于：油缸工作区内壁由若干段圆柱面组成，各段圆柱面之间以圆角平滑过渡，其内径从上到下逐步变小。

4.如权利要求2所述的油缓冲器，其特征在于：油缸工作区内壁为圆锥面状，其内径从上到下逐步变小。

5.如权利要求3或4所述的油缓冲器，其特征在于：活塞主体上设有回油孔，令活塞上下的油缸腔体相通，油缸导向孔四周环形分布有若干个过油孔，油缸上下腔体借助过油孔、活塞回油孔、活塞与油缸的间隙成为油路；活塞外套有环形止圈，处于活塞回油孔的下方，可沿活塞外表面轴向滑动，当其与回油孔贴合时，将回油孔堵住；活塞外在环形止圈下方还固定有一挡卡，挡卡两端距离大于环形止圈的内圆直径，从而在环形止圈向下运动时将其挡住。

6.如权利要求5所述的油缓冲器，其特征在于：活塞上设有卡槽，挡卡固定在卡槽中；活塞中段的内壁设有泄油槽和导流弧面，缓冲油从回油孔流出后，顺着导流弧面和泄油槽回到油缸下部腔体。

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