CN101364498B - 中高压断路器用液压操作机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了中高压断路器用液压操作机构，它包括工作模块和充压模块；该工作模块包括柱塞缸体组件，该柱塞将缸体分为独立的第一腔体和第二腔体；当充压模块的高压流体同时连通第一腔体和第二腔体时，由于第一腔体作用面积大于第二腔体作用面积，因此柱塞作朝向第二腔体的线性移动；当充压模块的高压流体连通第二腔体且第一腔体高压流体泄压时，由于第一腔体和第二腔体之间产生压强差，因此柱塞作朝向第一腔体的线性移动；设置有能够连通第一腔体的进口和出口，该高压流体通过进口向第一腔体内充压，该高压流体通过出口泄压，该出口处设置有节流孔，该节流孔能够降低泄压速度并产生缓冲压力，该缓冲压力对柱塞移动起到缓冲作用。

Description

中高压断路器用液压操作机构

技术领域

本发明涉及中高压断路器用液压操作机构。

背景技术

早期断路器配用的操作机构主要有以下三种类型：1.弹簧操作机构，它操作功率小，机械性能不稳定，机械寿命低，且只能用于220kV电压等级及其以下的产品；2.气动机构，它体积大，结构复杂，操作可靠性差，受温度影响大，噪音过大，需要专用压缩空气机组配合，容易漏气，也多用于220kV电压等级的产品；3.液压操作机构(氮气储能)，它机械性能受温度影响大，主要用于220kV，550kV等级及以上的产品。

针对上述的不足有人提出解决方案，如中国专利数据库所公告或公开的200620140643.7、94118817.5、200610046670.2等技术方案。中高压断路器用液压操作机构，它包括一工作模块、一充压模块和一控制模块。该工作模块，它包括柱塞缸体组件，该柱塞做线性移动并控制断路器合闸或分闸，该柱塞将缸体分为独立的第一腔体和第二腔体，该第一腔体的作用于柱塞的面积大于该第二腔体作用于柱塞的面积；该充压模块，它用以提供高压流体；该控制模块，它包括转换阀，该转换阀上具有三个连接口以及控制塞，该第一连接口能够连通第一腔体，该第二连接口能够连接充压模块，该第三连接口连接低压侧，根据控制塞选择：第一连接口连通第二连接口，切断第三连接口，用以为第一腔体充入高压流体；或者，第一连接口连通第三连接口，切断第二连接口，用以第一腔体泄压。

当充压模块的高压流体同时连通第一腔体和第二腔体时，由于第一腔体作用面积大于第二腔体作用面积，因此柱塞作朝向第二腔体的线性移动；当充压模块的高压流体连通第二腔体且第一腔体高压流体泄压时，由于第一腔体和第二腔体之间产生压强差，因此柱塞作朝向第一腔体的线性移动。

当液压缸带动质量较大的移动部件以较快的速度运动时，惯性力较大，具有很大的动量。在行程终端，如柱塞和缸盖直接发生撞击，将造成机械冲击和躁声，以至引起事故或严重影响机械性能。为此，该缸体必须设有缓冲装置。缓冲装置的工作原理都是使柱塞在接近缸盖时，在缓冲油腔内产生足够的缓冲压力，也就是增大液压缸回油阻力，降低柱塞的移动速度，避免柱塞撞击缸盖。常用缓冲装置的原理图，如图4所示，缓冲活塞10进入液压缸20端孔21时，液压油从柱塞10与孔21壁间的环行间隙挤出，形成缓冲压力，吸收动能。在缓冲过程中，环行间隙的节流面积不变，而液压油基本上是不可压缩的，所以在缓冲活塞10突然进入液压缸端孔21的瞬间，在缓冲油腔中引起较高的瞬间缓冲压力，即冲击压力。缓冲压力在缓冲过程开始时为最大，随着缓冲行程增大而减小。即在缓冲过程的开始时缓冲效果大，瞬间冲击压力高，随后缓冲效果逐渐减弱，因此这种方式的缓冲性能不很理想，但结构简单。

发明内容

本发明提供中高压断路器用液压操作机构，其克服了背景技术液压操作机构所存在的不足。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

中高压断路器用液压操作机构，它包括一工作模块和一充压模块；

该工作模块，它包括柱塞缸体组件，该柱塞做线性移动并控制断路器合闸或分闸，该柱塞将缸体分为独立的第一腔体和第二腔体，该第一腔体的作用于柱塞的面积大于该第二腔体作用于柱塞的面积；

该充压模块，它用以提供高压流体；

当充压模块的高压流体同时连通第一腔体和第二腔体时，由于第一腔体作用面积大于第二腔体作用面积，因此柱塞作朝向第二腔体的线性移动；

当充压模块的高压流体连通第二腔体且第一腔体高压流体泄压时，由于第一腔体和第二腔体之间产生压强差，因此柱塞作朝向第一腔体的线性移动；

设置有能够连通第一腔体的一进口和一出口，该高压流体通过进口向第一腔体内充压，该高压流体通过出口泄压，而且，该出口处设置有节流孔，该节流孔能够降低泄压速度并产生缓冲压力，该缓冲压力对柱塞移动起到缓冲作用。

本发明的一较佳实施例中，还包括一控制模块，它用以控制第一腔体内充有高压流体或是泄压；

该控制模块，它包括转换阀，该转换阀上设有独立的高压通道和低压通道；

该充压模块的高压流体始终连通第二腔体，该控制模块根据控制选择：

导通高压通道并切断低压通道，此时充压模块的高压流体连通第一腔体，于是第一腔体和第二腔体内同时充有高压流体；

导通低压通道并切断高压通道，此时第一腔体内的高压流体泄压，于是第二腔体内的压强大于第一腔体。

本发明的一较佳实施例中，该出口设置在缸体端部侧壁。

本发明的一较佳实施例中，该充压模块，它包括：

一升压模块，它连接一提供低压流体的低压侧和一提供高压流体的高压侧，并用以将液压流体从低压侧输送到高压侧；

一储能模块，它包括一储能缸、一设在储能缸内的储能活塞和一连接储能活塞的碟簧单元，该储能缸同时连通高压侧、高压通道入口和第二腔体，其中，该高压侧连接储能缸以使储能缸内具有的高压流体，该高压流体带动储能活塞滑动，该储能活塞滑动使碟簧单元压缩储能，该储能能够提供足够能量用以为高压通道入口和第二腔体提供高压流体。

本发明的一较佳实施例中，该节流孔面积随柱塞行程而变化，该变化是指：该出口的多个节流孔面积随柱塞行程而变化，该变化是指：该节流孔面积随柱塞行程增大而减小。

本发明的一较佳实施例中，该碟簧单元包括多个碟簧，每相邻的两碟簧之间都是通过如下结构连接在一起：两碟簧的相近侧面上都设有一凹槽，该两凹槽相对称并组成连接座，该连接座内设滚珠。

本发明的一较佳实施例中，还包括一缓冲装置；

该缓冲装置，包括一设在低压侧内的弹性体以及一滑动设在低压侧内的缓冲活塞，该弹性体顶抵缓冲活塞，用以当高压流体流回低压侧时起到缓冲作用。

本发明的一较佳实施例中，

该柱塞之外周设有轴向前后间隔的两密封环，该两密封环、柱塞和缸体之间形成为一环形腔；

该进口设置在缸体侧壁，并连通环形腔；

该柱塞之后端面开设有内槽，另设有多个连通内槽和环形腔的节流孔；

该高压流体依次通过进口、环形腔、节流孔、内槽进入柱塞之后的第一腔体。

本技术方案与背景技术相比：由于该第一腔体设有进口和出口，进口用以输入高压流体，出口用以泄压，出口设置有节流孔，该节流孔能够降低泄压速度并产生缓冲压力，该缓冲压力对柱塞移动起到缓冲作用，该缓冲方式的缓冲压力小，缓冲性能较好，能提高了机构的寿命及稳定性。本机构采用可变节流缓冲，活塞杆底部进入液压缸底部时，液压油经缸体侧壁上的节流孔(直径不同的圆孔)流出而建立缓冲压力，也既是出口的多个节流孔面积随柱塞行程而变化，缓冲节流面积随缓冲行程增大而减小，因此缓冲过程中可保持制动加速度和缓冲压力基本不变。该转换阀上设有独立的高压通道和低压通道，也既是四口转换阀，转换准确性高，转换方便。该两碟簧之间设有滚珠，能保证碟簧之间轴向收缩或伸展，保证稳定性，延长寿命。该缓冲装置能够防止高压流体直接冲击低压侧容器。该出口设置在缸体端部侧壁，缓冲效果好，能全程缓冲。该高压流体依次通过进口、环形腔、节流孔、内槽进入柱塞之后的第一腔体，通过节流孔控制高压流体充入速度，并产生缓冲压力，该缓冲压力对柱塞移动起到缓冲作用。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1绘示了一较佳实施例的液压操作机构的原理示意图。

图2绘示了一较佳实施例的工作模块的剖面示意图。

图3绘示了一较佳实施例的储能模块的剖面示意图。

图4绘示了背景技术的工作模块的剖面示意图。

具体实施方式

请查阅图1，中高压断路器用液压操作机构，它包括一工作模块10、一升压模块20、一储能模块40、一控制模块30、一监测模块以及一缓冲装置22，该些模块之间通过法兰连接在一起。

请查阅图1，该升压模块20连接一提供低压流体的低压侧21和一提供高压流体的高压侧，并包括电机、泵以及传动装置等。该电机驱动液压泵，用以将液压流体从低压侧输送到高压侧。

请查阅图3，该储能模块40，它包括一储能缸41、一设在储能缸41内的储能活塞42以及一顶抵储能活塞42的碟簧单元。该碟簧单元包括多个碟簧43，每相邻的两碟簧43之间都是通过如下结构连接在一起：两碟簧的相近侧面上都设有一凹槽，该两凹槽相对称并组成连接座，该连接座内设滚珠44。该储能缸41连接高压侧，该高压侧连接储能缸41以使储能缸41内具有高压流体，该高压流体能够使储能活塞42滑动，该储能活塞42滑动能够使碟簧单元压缩储能。该储能缸41还同时连通高压通道入口和第二腔体14，因此碟簧单元的储能释放时能够提供足够能量用以为高压通道入口和第二腔体14提供高压流体。

该升压模块20和储能模块40配合构成充压模块，它用以提供高压流体。

请查阅图2，该工作模块10，它包括柱塞缸体组件，该柱塞缸体组件包括一缸体11以及一柱塞12。

该缸体11包括一圆柱壁、一固设在圆柱壁之后端的缸盖以及一固设在圆柱壁之前端的环套。该缸体11的圆柱壁的后端部开设有出口16，该出口16处设置有节流孔161，该节流孔面积随柱塞行程而变化，该变化是指：该出口的多个节流孔面积随柱塞行程而变化，该变化是指：该节流孔面积随柱塞行程增大而减小，也既是出口的多个节流孔161面积前小后大排列。该缸体11的圆柱壁的中部左右还开设有进口15。

该柱塞12成T形，它具有细杆和粗杆。该细杆滑动穿过环套内孔并伸出缸体之外做线性移动以控制断路器合闸或分闸。该粗杆外周设有轴向前后间隔的两密封环17，该两密封环、柱塞和缸体之间形成为一环形腔；该柱塞之后端面开设有内槽18，另设有多个连通内槽18和环形腔的节流孔19，该进口15位于两密封环之间并连通环形腔，从而使高压流体能够依次通过进口、环形腔、节流孔、内槽进入柱塞之后的第一腔体13。其中，该粗杆之前定义为第二腔体14，该第二腔体14作用于柱塞12的面积为柱塞12的细杆和粗杆之间形成的阶梯面；该粗杆之后定义为第一腔体13，该第一腔体作用柱塞12的工作面积为内槽底面和粗杆后端的圆环面之后，该两面积之后等于粗杆圆面积。

该控制模块30，它包括一转换阀，该转换阀上设有独立的高压通道和低压通道、切换开关；该切换开关切换选择：导通高压通道切断低压通道，或者，切断低压通道导通高压通道。本实施例中，该切换开关为转换柱塞缸体组件，该转换阀缸体内设有独立的第三腔体和第四腔体，该第三腔体作用于转换柱塞的面积大于该第四腔体作用于转换柱塞的面积，该第四腔体连接高压侧以使其内具有高压流体，该第三腔体根据选择合闸开关或分闸开关连接高压侧或低压侧。当选择合闸开关后，该转换柱塞移动并导通高压通道并切断低压通道；当选择分闸开关时，该转换柱塞移动并导通低压通道并切断高压通道。

请查阅图2，该充压模块始终连通第二腔体，用以使第二腔体内始终充满高压流体。该充压模块连通转换阀的高压通道入口31，该高压通道出口32连通缸体11的进口15；该缸体11的出口16连通转换阀的低压通道入口33，该低压通道出口34连通低压侧。

根据切换开关选择：

导通高压通道并切断低压通道，此时充压模块的高压流体连通第一腔体，该第一腔体内具有高压流体，由于该第一腔体作用面积大于第二腔体作用面积，因此该柱塞作朝向第二腔体的线性移动；

导通低压通道并切断高压通道，此时第一腔体内的高压流体泄压，该第一腔体内形成低压流体，由于存在压强差，因此该柱塞作朝向第一腔体的线性移动。

该缓冲装置22，它包括一设在低压侧的腔体内的弹性体和一滑动设在低压侧的腔体内的缓冲活塞，该弹性体顶抵缓冲活塞。当高压流体流回低压侧时缓冲装置22能够缓冲高压流体，以防止高压流体冲击低压侧的腔体。

根据需要还可设置，反馈通道，它连通第一腔体和转换阀的第三腔体。由于反馈通道能够确保它们同时处于高压系统压力下和处于低压系统压力下，因此保证了转换阀的位置和机构的可靠性和稳定性，该作用在因长时间使用使缸体出现泄露时尤其明显。

根据需要还可设置，监测模块，它包括一设置在碟簧单元上的行程开关，它用以控制充压模块是否输送高压流体。当碟簧单元具有足够储能时，该行程开关就通过控制电路使电机停止工作，停止输送高压流体；当碟簧单元没有足够储能时，该行程开关就通过控制电路使电机开始工作，开始输送高压流体。

根据需要还可设置，合闸开关为合闸线圈，分闸开关为分闸线圈。该合闸线圈通电时，该高压流体进入第三腔体，使转换柱塞朝第四腔体方向移动，使高压通道导通，低压通道切断；该分闸线圈通电时，该第三腔体高压泄压，使转换柱塞朝第三腔体方向移动，使低压通道导通，高压通道切断。

以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能以此限定本发明实施的范围，即依本发明申请专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (8)

1.中高压断路器用液压操作机构，它包括一工作模块和一充压模块；

该工作模块，它包括柱塞缸体组件，该柱塞做线性移动并控制断路器合闸或分闸，该柱塞将缸体分为独立的第一腔体和第二腔体，该第一腔体的作用于柱塞的面积大于该第二腔体作用于柱塞的面积；

该充压模块，它用以提供高压流体；

当充压模块的高压流体同时连通第一腔体和第二腔体时，由于第一腔体作用面积大于第二腔体作用面积，因此柱塞作朝向第二腔体的线性移动；

当充压模块的高压流体连通第二腔体且第一腔体高压流体泄压时，由于第一腔体和第二腔体之间产生压强差，因此柱塞作朝向第一腔体的线性移动；

其特征是：

设置有能够连通第一腔体的一进口和一出口，该高压流体通过进口向第一腔体内充压，该高压流体通过出口泄压，而且，该出口处设置有节流孔，该节流孔能够降低泄压速度并产生缓冲压力，该缓冲压力对柱塞移动起到缓冲作用。

2.根据权利要求1所述的中高压断路器用液压操作机构，其特征是：还包括一控制模块，它用以控制第一腔体内充有高压流体或是泄压；

该控制模块，它包括转换阀，该转换阀上设有独立的高压通道和低压通道；

该充压模块的高压流体始终连通第二腔体，该控制模块根据控制选择：

导通高压通道并切断低压通道，此时充压模块的高压流体连通第一腔体，于是第一腔体和第二腔体内同时充有高压流体；

导通低压通道并切断高压通道，此时第一腔体内的高压流体泄压，于是第二腔体内的压强大于第一腔体。

3.根据权利要求2所述的中高压断路器用液压操作机构，其特征是：该出口设置在缸体端部侧壁。

4.根据权利要求2或3所述的中高压断路器用液压操作机构，其特征是：该充压模块，它包括：

一升压模块，它连接一提供低压流体的低压侧和一提供高压流体的高压侧，并用以将液压流体从低压侧输送到高压侧；

一储能模块，它包括一储能缸、一设在储能缸内的储能活塞和一连接储能活塞的碟簧单元，该储能缸同时连通高压侧、高压通道入口和第二腔体，其中，该高压侧连接储能缸以使储能缸内具有的高压流体，该高压流体带动储能活塞滑动，该储能活塞滑动使碟簧单元压缩储能，该储能能够提供足够能量用以为高压通道入口和第二腔体提供高压流体。

5.根据权利要求1或2或3所述的中高压断路器用液压操作机构，其特征是：该出口的多个节流孔面积随柱塞行程而变化，该变化是指：该节流孔面积随柱塞行程增大而减小。

6.根据权利要求4所述的中高压断路器用液压操作机构，其特征是：该碟簧单元包括多个碟簧，每相邻的两碟簧之间都是通过如下结构连接在一起：两碟簧的相近侧面上都设有一凹槽，该两凹槽相对称并组成连接座，该连接座内设滚珠。

7.根据权利要求4所述的中高压断路器用液压操作机构，其特征是：还包括一缓冲装置；

该缓冲装置，包括一设在低压侧内的弹性体以及一滑动设在低压侧内的缓冲活塞，该弹性体顶抵缓冲活塞，用以当高压流体流回低压侧时起到缓冲作用。

8.根据权利要求4所述的中高压断路器用液压操作机构，其特征是：

该柱塞之外周设有轴向前后间隔的两密封环，该两密封环、柱塞和缸体之间形成为一环形腔；

该进口设置在缸体侧壁，并连通环形腔；

该柱塞之后端面开设有内槽，另设有多个连通内槽和环形腔的节流孔；

该高压流体依次通过进口、环形腔、节流孔、内槽进入柱塞之后的第一腔体。

Images