CN105719856B - 一种液压弹簧操动机构用泄压控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压弹簧操动机构用泄压控制系统及方法，包括压块以及驱动压块旋转的驱动机构，该压块的中心设置有垂直的螺钉孔，泄压螺钉穿过该螺钉孔后，下端与泄压阀抵接；所述压块还设置有与螺钉孔垂直的销钉孔，在该销钉孔内安装有销钉，所述销钉穿过销钉孔而安装在底架上；当驱动机构驱使压块旋转时，所述压块以销钉为中心发生旋转，泄压螺钉随着压块一起旋转，在旋转的过程中，泄压螺钉挤压泄压阀，泄压阀的阀口开启，开始泄压。

Description

一种液压弹簧操动机构用泄压控制系统及方法

【技术领域】

本发明属于高压电器设备技术领域，涉及一种液压弹簧操动机构用泄压控制系统及方法。

【背景技术】

液压弹簧操动机构是以碟簧为储能介质，液压油为传动介质的高压断路器操动机构。液压弹簧操动机构储能时，需要通过控制碟簧的压缩量来控制机构具备分闸闭锁、合分闸闭锁、重合闸闭锁和额定四个等级的操作功，并需要提供储能位置指示，警示机构所处的状态，限制机构的操作。同时，液压弹簧操动机构在储能状态以后，在未连接负载进行调试操作时或连接负载进行检修时，都需要平稳地释放机构的能量，以免机构处于高压状态无法调试操作或机构误动造成危险。所以需要一种储能控制系统来控制液压弹簧操动机构的储能过程及释能过程，并提供相应的位置反馈，起到控制及保护机构的作用，并辅助完成调试工作。

现有的液压弹簧操动机构的储能及释能过程分别由压力开关及手动泄压装置控制。且手动泄压装置为手动操作，不能进行电控制及远程操作，在需要泄压释能时，必须靠近机构，拆除机构罩或打开机构箱，才能手动进行泄压操作，不方便，且操作时可能会人为误动，有一定危险性；对一些特殊断路器来说更无法达到性能要求。同时，机构泄压过快对机构不利，手动操作难以保证泄压操作的规范性，可能带来不必要的损伤；手动泄压装置没有保持功能，不能保持机构的释能状态，对特殊断路器来说，无法达到一些特定的性能要求。

因此，要解决上述问题，需要一种可远程操作、带保持功能、操作方便的泄压控制系统。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种液压弹簧操动机构用泄压控制系统及方法，避免手动泄压操作对人身造成的危害。

为实现所述目的，本发明所采取的技术方案是：

一种液压弹簧操动机构用泄压控制系统，包括压块以及驱动压块旋转的驱动机构，该压块的中心设置有垂直的螺钉孔，泄压螺钉穿过该螺钉孔后，下端与泄压阀抵接；所述压块还设置有与螺钉孔垂直的销钉孔，在该销钉孔内安装有销钉，所述销钉穿过销钉孔而安装在底架上；当驱动机构驱使压块旋转时，所述压块以销钉为中心发生旋转，泄压螺钉随着压块一起旋转，在旋转的过程中，泄压螺钉挤压泄压阀，泄压阀的阀口开启，开始泄压。

所述驱动机构包括主动驱动机构，包括电机、推杆和前支架，所述前支架设置有长孔的导向槽，所述推杆通过螺钉在前支架的导向槽内滑动，所述前支架通过螺钉与压块紧固固定，当推杆在导向槽内滑动至尽头时，推杆推着前支架和压块一起旋转。

所述推杆和电机通过齿轮和丝杠连接在一起，将电机的旋转运动转变为推杆的直线运动。

所述推杆设置有伸出杆，该伸出杆通过螺钉在前支架的导向槽内滑动。

所述驱动机构包括被动驱动机构，包括拉杆和手柄，所述拉杆通过轴与压块连接，所述手柄与液压弹簧操动机构的上支撑环连接，通过手柄推动拉杆，从而实现压块旋转。

所述拉杆包括一对相对设置的杆状部件构成，一对杆状部件通过轴与压块的连接。

在每一个杆状部件上设置有长条孔，所述手柄设置有在该长条孔内滑动的突出部。

所述被动驱动机构通过调整拉杆的长条孔长度，或者调整手柄与液压弹簧操动机构上支撑环的连接高度来调整拉杆与手柄的相对位置，从而调整泄压阀的被动开启距离，使泄压阀在设定位置自动开启。

一种液压弹簧操动机构用泄压控制方法，需要泄压时，驱动机构驱动压块以销钉为中心发生旋转，泄压螺钉随着压块一起旋转，在旋转的过程中，泄压螺钉挤压泄压阀，泄压阀的阀口开启，开始泄压。

所述推杆由电机驱动，电机为直流电机，电机根据电流方向实现双向旋转，推杆通过电机的正反转实现伸长和收缩两个方向的运动，从而实现泄压阀的开启和关闭。

所述泄压阀的开启角度由推杆的移动行程和移动速度决定，从而控制液压弹簧操动机构的泄压速度；所述泄压阀的开启速度由推杆的移动速度决定，从而控制液压机构泄压开启速度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过压块的旋转，带动泄压螺钉旋转，随着泄压螺钉挤压泄压阀实现泄压，所述压块的旋转被驱动机构驱使，从而实现整个机构的自动化，避免了手动泄压对人身造成的危害。

【附图说明】

图1为本发明所示控制系统的结构示意图，包括储能系统和泄压系统；

图2为本发明储能系统的结构示意图；

图3为本发明凸轮组的结构示意图；

图4为本发明泄压系统的结构示意图，其中，泄压阀尚未开始泄压；

图5为本发明泄压系统的结构示意图，其中，泄压阀的阀口已经开启；

图6为图5的局部放大示意图；

图7为本发明泄压系统的结构示意图；

图8为本发明泄压系统另一角度的结构示意图，其中，手柄尚未安装；

图9为本发明泄压系统另一角度的结构示意图，其中，手柄已经安装；

图10为本发明泄压系统另一角度的结构示意图；

图11为本发明压块的结构示意图；

图12为本发明所示控制系统释能控制主动工作状态示意图；

图13为本发明所示控制系统释能控制被动工作状态示意图。

【具体实施方式】

在图1中示出了液压弹簧操动机构用控制系统的结构示意图。本发明提供了一种液压弹簧操动机构用控制系统，包括储能系统和释能系统，其中释能系统包括主动释能系统和被动释能系统，所述主动释能系统和被动释能系统的区别在于驱动机构不同，其核心部件都是相同的。所述储能控制和释能控制通过二次电路形成电气连锁，即储能控制和释能控制不允许同时动作，一方工作时，另一方被限制，具体地说，在储能控制工作时，首先释能控制处于未启动状态，并且切断其电路，保证在储能过程中释能控制不能动作，储能过程顺利进行，储能量由凸轮组6中不同的凸轮片决定；在释能控制工作时，首先切断储能控制的电路，再启动释能控制，使机构释能，当零油压指示开关切换时，释能结束，根据不同要求，机构处于释能保持状态或恢复释能控制未启动状态，再未接到其他命令前，储能控制的电路始终切断。

请特别参阅图2和图3所示，所述储能系统通过齿轮12与微动压力开关7的组合来进行储能量的控制，具体包括凸轮组6、微动压力开关7，以及储能驱动机构。所述储能驱动机构与液压弹簧操动机构连接并随着液压弹簧操动机构移动，所述凸轮组6在储能驱动机构的作用下旋转，从而在不同的位置先后切换微动压力开关，实现切断或接通储能电源，保证液压弹簧操动机构储能开始或储能结束。下面详细介绍：

所述凸轮组6、微动压力开关7，以及储能驱动机构均安装在凸轮支架5上，该凸轮支架5通过螺钉安装在液压弹簧操动机构工作缸上，该凸轮支架5包括相对设置的一对支撑臂51，一对支撑臂51之间设置有微动压力开关支撑部53，所述微动压力开关7被微动压力开关支撑部53支撑，所述微动压力开关支撑部53的两端分别与一对支撑臂固定连接；所述一对支撑臂51和微动压力开关支撑部53之间形成一端开放的空间，所述凸轮组6安装在该空间内，微动压力开关7的接触滚子71伸入该空间内与凸轮组6保持接触或断开。

在其中一个支撑臂51的外壁设置有支撑储能驱动机构的固定部55，该固定部55由一对支承板551构成，一对支承板551上开设有贯穿孔，所述齿条11穿入一对贯穿孔而连接在固定部55上；所述齿轮12位于齿条11上方并与齿条11啮合。

所述齿条11的一端通过螺纹与液压弹簧操动机构的上支撑环连接并随上支撑环移动，在上支撑环的带动下，所述齿条11带动齿轮12、齿轮轴13及凸轮组6一起旋转。

所述凸轮组6包含多种不同外形尺寸的凸轮片61，每一个凸轮片61上开设有定位孔611，安装时，用一根长销通过定位孔611将所有凸轮片61串在一起，再安装到齿轮轴13上，保证所有凸轮片61的起始位置相同。凸轮片61旋转时，根据其不同的外形尺寸在不同的位置先后切换微动压力开关，从而切断或接通储能电源，使机构储能开始或储能终止，起到控制储能行程的作用，控制机构的储能量。

所述每个凸轮片61的外轮廓为非等径结构，包括大径部分613和小径部分615，所述大径部分613和小径部分615通过过渡面617光滑连接。对于不同的凸轮片61而言，其大径部分613的外径尺寸相同，小径部分615的外径尺寸相同。

对于不同的凸轮片61而言，其大径部分613在凸轮片61圆周所占比例不同，每一个凸轮片61的小径部分615在凸轮片61圆周所占比例不同，例如，在其中一个凸轮片61上，其大径部分613占凸轮片圆周的60％比例，但是，在其他凸轮片61上，大径部分613可以选择性的占据凸轮片61圆周的10％、30％、80％比例，同理，小径部分615所占凸轮片61圆周的比例，在不同的凸轮片61上也是不同的。

当多个凸轮片61安装在齿轮轴13上之后，多个凸轮片61的大径部分613位于不同的位置，也就是说，在同一时刻，并不是所有的凸轮片61均与微动压力开关接触滚子71接触，只有大径部分613位于微动压力开关7正下方的凸轮片61与微动压力开关7接触，而小径部分615位于微动压力开关7正下方的凸轮片61不与微动压力开关7接触。请特别参阅图11所示，所述释能系统的核心部件是压块3，该压块3的中心设置有垂直的螺钉孔31，泄压螺钉18穿过该螺钉孔31后，上端通过螺母紧固，下端与泄压阀4接触；所述压块3还设置有与螺钉孔31垂直的销钉孔33，在该销钉孔33内安装有销钉17，所述销钉17穿过销钉孔33而安装在底架14上。当释能系统的驱动机构推动压块时，所述压块3以销钉17为中心发生旋转，泄压螺钉18随着压块3一起旋转，在旋转的过程中，泄压螺钉18挤压泄压阀4，泄压阀4的阀口开启，开始泄压。

所述释能系统的驱动机构包括主动驱动机构和被动驱动机构。

请参阅图4至图10，所述主动驱动机构包括电机15、推杆2和前支架1，所述电机15和推杆2位于前支架1和后支架16之间，所述后支架16固定在液压弹簧操动机构的连接法兰上。所述前支架1为带长孔导向槽111的U型支架，所述推杆2设置有伸出杆，该伸出杆通过螺钉21在前支架1的导向槽111内滑动；所述前支架1与压块3通过紧固螺钉19固定连接，当推杆2在导向槽111内滑动至尽头时，推杆2推着前支架1和压块3一起旋转。

所述推杆2和电机15通过齿轮和丝杠连接在一起，将电机15的旋转运动转变为推杆2的直线运动。在电机15小幅度转动的作用下，所述推杆2做直线运动并伸出，沿前支架1的导向槽111滑动，到导向槽的末端时，推动前支架1和压块3一起转动，压块3上的泄压螺钉18因为转动而挤压泄压阀4，阀口逐渐开启，开始泄压，从而控制液压机构能量的释放。在不需要释能时，电机15驱动推杆2收缩，推杆2不再挤压前支架1和压块3，泄压阀4由于液压弹簧操动机构的内液压力而自动关闭，停止泄压。

所述推杆2由电机15驱动，电机15为直流电机，可以根据电流方向实现双向旋转，推杆2通过电机15的正反转实现伸长和收缩两个方向的运动，从而实现泄压阀4的开启和关闭。

所述被动驱动机构包括拉杆10和手柄9，所述拉杆10包括一对相对设置的杆状部件100构成，一对杆状部件100通过轴20与压块3的连接。另外，在每一个杆状部件100上设置有长条孔101，所述手柄9包括主体91以及自主体延伸出的手柄部93和突出部95，所述手柄部93与液压弹簧操动机构的上支撑环连接，上支撑环运动带动手柄9在拉杆10的导向槽101内滑动；所述突出部95伸入到杆状部件100的长条孔101内，在外力的作用下，手柄9在拉杆10的一对长条孔101内滑动，直至滑动至长条孔101的尽头，此时，继续作用外力，手柄将推动拉杆10使压块3旋转实现泄压。

所述微动压力开关与液压弹簧操动机构的上支撑环连接，当液压弹簧操动机构能量释放完成时，上支撑环触发安装在小支架8上的微动压力开关7，提示液压弹簧操动机构释能结束，液压弹簧操动机构处于零油压状态。所述小支架8与微动压力开关7安装在液压弹簧操动机构的储能器上。

本发明泄压阀的开启方式分为被动开启和主动开启两种，两种开启方式都是通过压块3带动泄压螺钉的转动挤压泄压阀4实现。其中，被动开启是由手柄9拉动拉杆10并带动压块3转动实现的；被动开启可以通过调整拉杆10的导向槽长度，或者调整手柄9与液压弹簧操动机构上支撑环的连接高度来调整拉杆10与手柄9的相对位置，从而调整泄压阀4的被动开启距离，使泄压阀4在设定位置自动开启，实现安全阀的功能。

所述主动开启是由推杆2推动压块3转动挤压泄压阀4实现的，所述推杆2的移动行程和移动速度可以调节，从而控制泄压阀4的最终开启角度，控制液压弹簧操动机构的最终泄压速度；通过调节推杆2的移动速度，可以控制泄压阀4的开启速度，从而控制液压机构泄压开启速度。

图12所示为主动释能的工作状态位置示意图。液压弹簧操动机构在需要主动释能时，电机15通正向直流电，带动推杆2伸出，推杆2在前支架1的长孔中滑动，当推杆运动到长孔的末端时，开始推动前支架1和压块3逆时针旋转，压块上的泄压螺钉因为转动而挤压泄压阀4，阀口逐渐开启，开始泄压。压块3的旋转角度决定了泄压阀4开口大小，决定了释能的速度。通过控制推杆2的伸出速度及伸出距离，就可以控制液压弹簧操动机构释能开启的速度与液压弹簧操动机构释能的速度。

图13所示为释能被动工作状态的位置示意图。液压弹簧操动机构储能时，上支撑环随碟簧的压缩而运动，手柄9随上支撑环运动，当储能过量时，手柄9被拉到拉杆10的导向槽的末端，拉杆拉动压块3逆时针旋转，旋转到一定角度后带动泄压阀4开启。使泄压阀4在设定位置自动开启，实现安全阀的功能。当机构释能达到安全值后，手柄9反向移动，不再拉动压块3，泄压阀4因为液压力自动关闭，结束释能状态。

在本发明中，储能控制系统包含储能装置和释能装置两大部分；储能装置和释能装置形成电气相互连锁，确保储能过程和释能过程的顺利进行；释能装置的电机、推杆操作平稳，推杆动作行程、速度可调节，机构的释能操作可远程控制，实现远程控制释能的功能；释能装置具有保持功能，可以长时间保持释能状态；释能装置拥有零位油压指示，提示机构未储能状态；模块化设计，使得其安装、拆卸更为方便。

Claims (10)

1.一种液压弹簧操动机构用泄压控制系统，其特征在于：包括压块(3)以及驱动压块旋转的驱动机构，该压块(3)的中心设置有垂直的螺钉孔，泄压螺钉穿过该螺钉孔后，下端与泄压阀抵接；所述压块(3)还设置有与螺钉孔垂直的销钉孔，在该销钉孔内安装有销钉，所述销钉穿过销钉孔而安装在底架(14)上；当驱动机构驱使压块旋转时，所述压块以销钉为中心发生旋转，泄压螺钉随着压块一起旋转，在旋转的过程中，泄压螺钉挤压泄压阀，泄压阀的阀口开启，开始泄压。

2.根据权利要求1所述的一种液压弹簧操动机构用泄压控制系统，其特征在于：所述驱动机构包括主动驱动机构，包括电机(15)、推杆(2)和前支架(1)，所述前支架(1)设置有长孔的导向槽，所述推杆(2)通过第一螺钉(21)在前支架(1)的导向槽内滑动，所述前支架(1)通过第二螺钉(19)与压块(3)紧固固定，当推杆(2)在导向槽内滑动至尽头时，推杆(2)推着前支架(1)和压块(3)一起旋转。

3.根据权利要求2所述的一种液压弹簧操动机构用泄压控制系统，其特征在于：所述推杆(2)和电机(15)通过齿轮和丝杠连接在一起，将电机(15)的旋转运动转变为推杆(2)的直线运动。

4.根据权利要求1所述的一种液压弹簧操动机构用泄压控制系统，其特征在于：所述驱动机构包括被动驱动机构，包括拉杆(10)和手柄(9)，所述拉杆(10)通过轴与压块(3)连接，所述手柄与液压弹簧操动机构的上支撑环连接，通过手柄拉动拉杆，从而实现压块旋转。

5.根据权利要求4所述的一种液压弹簧操动机构用泄压控制系统，其特征在于：所述拉杆(10)包括一对相对设置的杆状部件，一对杆状部件通过轴与压块(3)连接。

6.根据权利要求5所述的一种液压弹簧操动机构用泄压控制系统，其特征在于：在每一个杆状部件上设置有长条孔，所述手柄设置有在该长条孔内滑动的突出部。

7.根据权利要求4至6中任意一项所述的一种液压弹簧操动机构用泄压控制系统，其特征在于：所述被动驱动机构通过调整拉杆(10)的长条孔长度，或者调整手柄(9)与液压弹簧操动机构的上支撑环的连接高度来调整拉杆(10)与手柄(9)的相对位置，从而调整泄压阀(4)的被动开启距离，使泄压阀(4)在设定位置自动开启。

8.一种基于权利要求1所述的液压弹簧操动机构用泄压控制系统的方法，其特征在于：需要泄压时，驱动机构驱动压块以销钉为中心发生旋转，泄压螺钉随着压块一起旋转，在旋转的过程中，泄压螺钉挤压泄压阀，泄压阀的阀口开启，开始泄压。

9.根据权利要求8所述的一种方法，其特征在于：所述驱动机构包括主动驱动机构，包括电机(15)、推杆(2)和前支架(1),所述推杆(2)由电机(15)驱动，电机(15)为直流电机，电机根据电流方向实现双向旋转，推杆(2)通过电机(15)的正反转实现伸长和收缩两个方向的运动，从而实现泄压阀(4)的开启和关闭。

10.根据权利要求9所述的一种方法，其特征在于：所述泄压阀(4)的开启角度由推杆(2)的移动行程和移动速度决定，从而控制液压弹簧操动机构的泄压速度；所述泄压阀(4)的开启速度由推杆(2)的移动速度决定，从而控制液压弹簧操动机构泄压开启速度。