CN101839354A - 一种液压换向阀阀芯 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压换向阀阀芯，包括套接于阀套内的锥阀芯与阀杆，锥阀芯的一端通过球柱座、弹簧、螺钉安装在阀套中，锥阀芯一端锥形侧壁上设有与阀套油路连通的油孔，套接于锥阀芯端头的阀杆中设有与该油孔相连通的油路通道，其特征在于：所述锥阀芯与阀杆设为一体结构构成阀芯本体，且在该一体结构的阀芯本体中段环向周壁上设有锥型密封面，阀芯本体通过该锥型密封面、锥阀芯及阀杆两端所设组合密封圈，实现与阀套之间的液压密封。该一体结构的阀芯彻底解决了现有换向阀设计中的内泄露问题，并满足了所配断路器的分合闸机械特性。

Description

一种液压换向阀阀芯

技术领域

本发明涉及高压断路器用操动机构液压换向阀，特别是一种液压弹簧操动机构换向阀阀芯。

背景技术

液压换向阀是利用阀芯对阀体的相对运动，使油路接通、关断或变换油流的方向，从而实现液压执行元件及其驱动机构的启动、停止或变换运动方向。

按阀芯相对于阀体的运动方式分为滑阀和转阀；按操作方式分为：手动、机动、电磁动、液动和电液动等；按阀芯工作时在阀体中所处的位置分为：二位和三位等；按换向阀所控制的通路数不同分为：二通、三通、四通和五通等。其中，高压及超高压断路器用液压弹簧操动机构换向阀为两位三通液动换向阀。

断路器是电力系统中的重要设备之一，而操动机构又是断路器中的重要部件之一，液压换向阀作为液压弹簧操动机构的一个关键组件，往往是引发操动机构漏油、分合闸特性不合格等问题的主要因素之一。对液压换向阀阀芯的改进，可以减少液压操动机构的故障率，对于提高系统运行可靠性具有非常重要的意义。

图1为现有的换向阀采用分体式结构的阀芯，合闸阀套1中安装有阀芯本体，阀芯本体由阀杆9和锥阀芯10连接构成，阀杆9通过O型圈5与挡圈6密封套接于锥阀芯10上。在实际使用中存在如下问题：首先，阀杆9和锥阀芯10连接处的O型圈5经常破损，导致液压机构内泄露，引起电机频繁打压而报警；其次，锥阀芯10和阀杆9之间并不是完全相对静止，换向时容易引起阀芯本体换向动作不稳定，从而影响断路器的分合闸机械特性，使分合闸特性不稳定，数据分散性大。上述问题给电力系统的安全可靠运行带来隐患。

发明内容

本发明的目的是提供一种液压换向阀阀芯，该阀芯的密封结构彻底解决了现有换向阀设计中的内泄露问题，并满足了所配断路器的分合闸机械特性。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种液压换向阀阀芯，包括套接于阀套内的锥阀芯与阀杆，锥阀芯的一端通过球柱座、弹簧、螺钉安装在阀套中，锥阀芯一端锥形侧壁上设有与阀套油路连通的油孔，套接于锥阀芯端头的阀杆中设有与该油孔相连通的油路通道，其特征在于：所述锥阀芯与阀杆设为一体结构构成阀芯本体，且在该一体结构的阀芯本体中段环向周壁上设有锥型密封面，阀芯本体通过该锥型密封面、锥阀芯及阀杆两端所设组合密封圈，实现与阀套之间的液压密封。

所述锥型密封面设于一体结构的阀芯本体中段呈锥形扩径段端面的环向周壁上，在该锥形扩径段的外周表面均布两平衡槽，锥型密封面分别设在该两平衡槽相邻的斜面上。

所述阀芯本体中段呈锥形扩径段两锥面呈对称布置。

本发明的有益效果是，该阀芯本体省掉了原来中间连接的密封圈，将锥阀芯与阀杆设为一体结构，因而彻底解决了现有高压断路器液压机构控制阀系统内换向阀的内泄漏问题，使换向阀结构更加简单；并且阀芯动作稳定可靠，内漏点减少，装配简化，使分合闸时间稳定，大大提高了断路器机械特性的稳定性。这一应用，首先能够减少该类机构在配合断路器本体的试验过程中，因特性不合格或机构泄漏等问题而返修，减少了人力、物力的损失；其次将提高液压弹簧操动机构的可靠性，对其所配252kV～1100kV电压等级的断路器(含GIS断路器)本体的可靠运行起到积极作用。

附图说明

图1是现有技术液压换向阀结构示意图。

图2是本发明液压换向阀密封结构示意图。

图3是本发明液压换向阀阀芯结构示意图。

图中：1、阀套；2、挡圈；3、O型圈；4、组合密封圈；5、O型圈；6、挡圈；7、组合密封圈；8、阀套；9、阀杆；10、锥阀芯；11、球柱座；12、弹簧；13、螺钉；14、阀柄；15、密封槽；16、油孔；17、锥型密封面；18、锥型密封面；19、中空腔体；20、密封槽；21、高压油路通道；22、高低压切换通道；23、低压油路通道。

具体实施方式

下面结合具体实例及附图对本发明作进一步说明。

如图2所示，该液压换向阀阀芯包括套接于阀套1、8内的锥阀芯10与阀杆9，锥阀芯10的一端通过球柱座11、弹簧12、螺钉13安装在阀套中，并且螺钉13将弹簧12压在球柱座11上；锥阀芯10中段锥形侧壁上设有与阀套1油路连通的油孔16，套接于锥阀芯10端头的阀杆9中设有与该油孔16相连通的油路通道19；并且在该锥阀芯10与阀杆9上设有组合密封圈第一组合密封圈4及第二组合密封圈7，该两组合密封圈分别设于锥阀芯10及阀杆9两端的密封槽中。其中：包括有锥阀芯10与阀杆9的阀芯本体属一种细长杆状零件，和图1中原有的阀芯本体相比，图2本发明将阀杆9和锥阀芯10改进为整体结构的阀芯本体，取消了原有的密封圈5和6。一体结构的阀芯本体中段(原锥阀芯10阀杆9相连接端)环向周壁上设锥型密封面17、18，阀芯本体通过该锥型密封面17、18、锥阀芯10及阀杆9两端所设组合密封圈4、7，实现与阀套1、8之间的液压密封。同时该一体结构的阀芯本体不会由于原锥阀芯10和阀杆9的相对运动引起阀芯本体换向动作不稳定，从而提高断路器安全运行的可靠性。

如图3所示，锥型密封面17、18设于一体结构的阀芯本体中段呈锥形扩径段端面的环向周壁上，在该锥形扩径段的外周表面均布两平衡槽，锥型密封面17、18分别设在该两平衡槽相邻的斜面上。

所述阀芯本体中段呈锥形扩径段两锥面呈对称布置。该结构的改进解决了高压断路器液压机构控制阀系统内换向阀的内泄漏问题，并且更有利于阀芯本体换向动作的稳定性，从而满足断路器的分合闸机械性能。

本发明的原理是：图2结合图3所示，其中左侧为合闸端，左侧设有密封槽15，该槽中安装有组合密封圈4，其作用在于密封其两侧的液压油；锥阀芯10的左侧一端设阀柄14，该阀柄14与球柱座11、弹簧12、螺钉13相配合，具有防止阀芯本体在液压油中慢分、慢合的作用；中间呈锥形扩径段的端面上设两平衡槽，平衡槽两边的斜面17和18为锥型密封面，阀芯本体换向时分别与阀套1、阀套8阀口处的尖角形成密封；中间呈锥形扩径段部分左侧的斜面上开四个均布油孔16，使分闸侧内腔与合闸阀套1中的油路连通；右侧为分闸端，右侧阀杆9中心设有油路通道19与高压油路连通，右端阀杆9处设有密封槽20，用于安装组合密封圈7，组合密封圈4、7密封其两侧的液压油。该整体阀芯对加工工艺要求更高，在制造中增加了同轴度、跳动、垂直度等形位公差要求。

换向阀工作时，通过密封圈2、3实现阀体与阀套1之间的液压密封。阀芯本体工作时，图中高压油路通道21与高压油腔连通，该区域充满高压油，低压油路通道23与低压油腔连通，该区域充满低压油，高低压切换通道22连通液压操动机构工作缸内活塞杆的底部，该区域液压油的压力随分合闸操作而变换。合闸时，阀芯本体在油压的作用下，由左向右快速运动，打开锥型密封面17与阀套1的密封，在油压、球柱座11和弹簧12的作用下，锥型密封面18迅速与阀套8形成密封，使高低压切换通道22和低压油路通道23的油路关闭，使高压油路通道21和高低压切换通道22的油路连通，高低压切换通道22中的液压油迅速转换为高压油，从而使操动机构快速合闸，为下一个分闸做好准备。分闸时，阀芯本体在油压的作用下，由右向左快速运动，打开锥型密封面18与阀套8的密封，锥型密封面17迅速与阀套1形成密封，使高压油路通道21和高低压切换通道22的油路关闭，使高低压切换通道22和低压油路通道23的油路连通，高低压切换通道22中的液压油迅速转换为低压油，从而使操动机构快速分闸，为下一个合闸做好准备。

分合闸时间、速度是高压断路器的重要特性之一，不同电压等级的断路器对分合闸特性的要求不同，但在试验中要求都是非常严格的，而操动机构直接决定了高压断路器的分合闸特性，因而要求换向阀阀芯在操作时能够快速准确稳定的作出反应。因此本发明的阀芯本体改善了液压弹簧操动机构的密封性能，并提高了所配高压断路器机械特性的可靠性。

Claims (3)

1.一种液压换向阀阀芯，包括套接于阀套(1、8)内的锥阀芯(10)与阀杆(9)，锥阀芯(10)的一端通过球柱座(11)、弹簧(12)、螺钉(13)安装在阀套(1)中，锥阀芯(10)一端锥形侧壁上设有与阀套(1)油路连通的油孔(16)，套接于锥阀芯(10)端头的阀杆(9)中设有与该油孔(16)相连通的油路通道(19)，其特征在于：所述锥阀芯(10)与阀杆(9)设为一体结构构成阀芯本体，且在该一体结构的阀芯本体中段环向周壁上设有锥型密封面(17、18)，阀芯本体通过该锥型密封面(17、18)、锥阀芯(10)及阀杆(9)两端所设组合密封圈，实现与阀套(1、8)之间的液压密封。

2.根据权利要求1所述的一种液压换向阀阀芯，其特征在于：所述锥型密封面(17、18)设于一体结构的阀芯本体中段呈锥形扩径段端面的环向周壁上，在该锥形扩径段的外周表面均布两平衡槽，锥型密封面(17、18)分别设在该两平衡槽相邻的斜面上。

3.根据权利要求1所述的一种液压换向阀阀芯，其特征在于：所述阀芯本体中段呈锥形扩径段两锥面呈对称布置。

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