CN107355440A - 一种高压开关液压弹簧操作机构 - Google Patents

Abstract

一种高压开关液压弹簧操作机构，涉及高压开关领域。包括活塞杆、缸体、缸套、储能碟簧、驱动阀、换向阀、阀芯、阀套、阀杆、阀座等部件，这些部件都围绕缸体作轴线布置，制造难度小，合格品率高。其分合闸共用一个驱动阀，一个换向阀，结构简捷，零部件少，密封点少，实现驱动阀短距离动作即可实现换向阀换向，继而实现合闸操作，合闸可靠性和分闸复位可靠性大大提升。同时由于驱动阀即可驱动合闸操作，也驱动分闸操作，控制原理简单，故障率降低。液压机构很多故障发生在一级驱动阀上，为了保证换向阀复位可靠，本操作机构将两个可动驱动套装配成一体，给换向阀留出来自由活动空间，保证在任何时候换向阀复位无障碍，其设计合理，安全可靠。

Description

一种高压开关液压弹簧操作机构

技术领域

本发明涉及高压开关领域，特别涉及一种高压开关液压弹簧操作机构。

背景技术

国外高压开关的生产主要集中为法国、德国、瑞士、日本、韩国等工业化生产程度高的国家。目前，仅瑞士ABB公司能够生产液压弹簧操动机构，技术优势明显。但同时瑞士ABB公司生产的液压弹簧操动机构产品也存在结构繁杂、体积庞大、生产制造困难、价格居高不下、机械特性难以满足电网智能化改造需要的不足，且其产品不具有“自卫能力”这个重要功能，不能满足电网安全运行技术标准和规范的要求。

由于国内液压弹簧操动机构技术水平的不足，目前国家电网126kV以上高压开关设备所使用的液压弹簧操动机构为国外瑞士ABB公司进口，缺口部分使用的是法国阿尔斯通、西门子、日本三菱等公司的产品。国内几大高压开关厂虽然测绘了ABB的产品，由于存在技术侵权问题，只能在本企业自己使用，出口的产品也不能使用。

为满足高压开关智能化、小型化发展的要求，液压弹簧操动机构的技术发展趋势是产品的结构简捷、体积小、部件集成化、操作功大并具有大范围的可调性，具备运行的高可靠性和高稳定性，适应高压开关操动系统的主导配机机型，同时要具备满足高压、超高压及特高压电压等级的自能式和单压式高压开关的配机条件。根据行业需求研发具有自主知识产权的液压弹簧操动机构技术是我国高压开关行业发展的必然趋势。

现有的ABB机构一般采用两个分闸、一级先导阀、一个合闸、一级先导阀、二级主控阀进行控制，在操作时一级先导阀最易出问题，一旦一级先导阀口因油质或自身复位不好，就会造成拒分拒合，影响断路器的安全运行，同时设置的一级先导阀越多，发生此种故障的隐患就多。ABB二级主控阀为传统式锥形差动阀，两节对接阀芯，三点密封，四个阀腔，油流只能在阀芯外通过，油流空间利用率低，阀体积大，由于驱动阀存在设计缺陷，驱动阀经常限制换向阀复位，产生拒分故障。

另外ABB机构和国内仿制机构储能部分均采用三个储能缸套，密封点多，且三个储能缸要求精度高，加工制造难度大。采用的三套一级先导阀间油路连接复杂，密封点多，易发生经常性的拒分拒合及泄漏问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种高压开关液压弹簧操作机构，该装置设计合理、结构简单，便于安装和维护，节约了大量的人力及物力。

本发明所采用的技术方案是：一种高压开关液压弹簧操作机构，其技术要点是，在活塞缸的顶部设有油箱，油箱内安装油泵，在活塞缸内设有活塞腔，在活塞腔的一侧设有高压油腔，油泵的出油口与高压油腔连接，在活塞腔的另一侧设有低压油腔，活塞杆插接在活塞腔内，且在活塞杆外壁套接有固定在活塞腔内的活塞座；在活塞杆的下端依次设有换向阀和驱动阀，所述的换向阀和驱动阀安装在活塞腔内同一轴线上，且换向阀主要由带有高压油连接通道的阀芯组成，驱动阀主要由第一可动阀套和第二可动阀套组成，第一可动阀套的内腔设有弹簧，且在弹簧的下端设有用于封堵第二可动阀套阀口的密封球，在第二可动阀套的内腔安装有阀杆，阀杆的下端通过压套固定，在活塞缸的下端还连接有控制弹簧操作机构合闸的合闸电磁铁及控制弹簧操作机构分闸的分闸电磁铁；

在缸套的外侧设有碟簧，当油注入到高压油腔内时，油通过通道作用于缸套与活塞缸之间，从而使缸套下移，压缩碟簧产生高压油；

在合闸过程中，驱动阀向上移动推动换向阀随之向上运动，使换向阀的高压油连接通道与高压油腔连通，使活塞杆在高压油作用下向上运动，在分闸过程中，驱动阀与低压油腔连通，使换向阀与驱动阀之间形成负压，换向阀向下运动，带动活塞杆向下移动。

上述方案中，所述换向阀的阀芯上设的高压油连接通道主要由第一油路通道、第二油路通道、油孔位于换向阀顶部的阀口处、位于换向阀底部的阀口组成，在阀芯外还套接有固定在活塞腔内壁的第一阀座。

上述方案中，在合闸过程中，换向阀在驱动阀的推动下向上移动，第一油路通道、第二油路通道及油孔均与高压油腔连通，使第一油路通道、第二油路通道、油孔内、位于换向阀顶部的阀口处、换向阀与驱动阀之间的腔体均充满高压油，带动与活塞杆连接的断路器触头拉杆向上移动，实现合闸。

上述方案中，在第一可动阀套和第二可动阀套的外侧套接有固定在活塞腔内壁的带有低压油连接通道的第二阀座，在分闸过程中，位于第二可动阀套阀口处的密封球在高压油作用下顶起，使高压油充满第二可动阀套，第二可动阀套上的低压油出口与低压油腔连通，使高压油泄入低压油腔，换向阀与驱动阀之间形成低压区，换向阀向下运动，并带动活塞杆向下运动，拉动与活塞杆连接的断路器触头拉杆向下移动，实现分闸。

上述方案中，缸套活塞缸之间设有密封圈。

上述方案中，合闸电磁铁连接合闸拐臂，所述的合闸拐臂在合闸电磁铁通电情况下，与压套接触；分闸电磁铁连接分闸拐臂，所述的分闸拐臂在分闸电磁铁通电情况下，与压套接触。

上述方案中，所述的油泵曲轴与电机连接。

本发明的有益效果是：该高压开关液压弹簧操作机构，包括活塞杆、缸体、缸套、储能碟簧、高压油道、低压油道等部件，这些部件都围绕着缸体作轴线布置，制造难度小，合格品率高。在合闸过程中，驱动阀向上移动推动换向阀随之向上运动，使换向阀的高压油连接通道与高压油腔连通，使活塞杆在高压油作用下向上运动，在分闸过程中，驱动阀与低压油腔连通，使换向阀与驱动阀之间形成负压，换向阀向下运动，带动活塞杆向下移动，其分合闸共用一个驱动阀，一个换向阀，结构简捷，零部件少，密封点少，实现驱动阀短距离动作即可实现换向阀换向，继而实现合闸操作，达到四两拨千斤的效果，合闸可靠性和分闸复位可靠性大大提升。同时由于驱动阀即可驱动合闸操作，也可以驱动分闸操作，控制原理简单，使故障率降低。通过设置四个对称结构的弹簧及钢珠，解决了压力不足导致内泄漏的问题；液压机构很多故障发生在一级驱动阀上，为了保证换向阀复位可靠，本操作机构将两个可动驱动套装配成一体，给换向阀留出来自由活动空间，保证在任何时候换向阀复位无障碍，其具有设计合理，安全可靠的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中高压开关液压弹簧操作机构的结构示意图；

图2为本发明实施例中换向阀和驱动阀的结构放大图；

图3为本发明实施例中换向阀和驱动阀合闸时的结构放大图；

图中序号说明如下：1油泵、2活塞杆、3活塞座、4活塞缸、5缸套、6高压油腔、7通道、8碟簧、9低压油腔、10活塞腔、11储油区、12阀芯、13阀座、14油路通道、15阀座、16腔体、17可动阀套、18弹簧、19可动阀套、20分闸电磁铁、21分闸拐臂、22合闸拐臂、23合闸电磁铁、24压套、25阀杆、26阀口、27密封球、28阀芯、29导向弹簧、30导向钢球、31油路通道、32阀口、33油孔、34阀口、35油箱、36低压油连接通道、37低压油出口。

具体实施方式

使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图1～图3和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1：

本实施例采用的高压开关液压弹簧操作机构，在活塞缸4的顶部设有油箱35，油箱35内安装油泵1，油泵1通过曲轴与电机连接。活塞缸4的外套接有缸套5，缸套5与活塞缸4之间设有密封圈。在活塞缸4内设有活塞腔10，在活塞腔10的一侧设有高压油腔6，油泵1的出油口与高压油腔6连接，在活塞腔10的另一侧设有低压油腔9，活塞杆2插接在活塞腔10内，且在活塞杆2外壁套接有固定在活塞腔10内壁的活塞座3。

在缸套5的外侧设有碟簧8，在活塞缸4内壁上有一连接高压油腔的通道7。

在活塞杆2的下端依次设有换向阀和驱动阀，所述的换向阀和驱动阀安装在活塞腔10内同一轴线上，且换向阀主要由阀芯12和阀座13组成，阀芯12上设有由油路通道31、油路通道14、油孔33、阀芯12顶部阀口34及阀芯12底部阀口26组成的高压油连接通道。阀座13固定在活塞腔10的内壁上，阀芯12插接在阀座13内。驱动阀主要由可动阀套17和可动阀套19组成，在可动阀套17和可动阀套19外套接有阀座15，阀座15内装有导向弹簧29和导向钢球30，用于在分闸过程中，使换向阀重新回到初始的位置。可动阀套17的内腔设有弹簧18，且在弹簧18的下端设有用于封堵可动阀套19阀口的密封球27，在可动阀套19和压套24的内腔安装有阀杆25，在活塞缸4的下端还连接有控制弹簧操作机构合闸的合闸电磁铁23及控制弹簧操作机构分闸的分闸电磁铁20。合闸电磁铁23连接合闸拐臂22；分闸电磁铁20连接分闸拐臂21，分闸拐臂21在分闸电磁铁20通电情况下，与阀杆25接触。

油泵1将油注入到高压油腔6内时，油通过通道7作用于缸套5与活塞缸4之间，从而使缸套5下移，压缩碟簧8产生高压油，实现储能；

在合闸过程中，合闸拐臂22在合闸电磁铁23通电情况下，与压套24接触，换向阀在驱动阀的推动下向上移动，油路通道31、油路通道14及油孔33均与高压油腔6连通，使油路通道31、油路通道14、油孔33内、位于换向阀顶部的阀口34处、位于换向阀底部的阀口32、换向阀与驱动阀之间的腔体16均充满高压油，带动与活塞杆2连接的断路器触头拉杆向上移动，实现合闸。

在可动阀套17和可动阀套19的外侧套接有固定在活塞腔10内壁的带有低压油连接通道36的阀座15，在分闸过程中，分闸拐臂21在分闸电磁铁20通电情况下，与阀杆25接触，位于可动阀套19阀口26处的密封球27在阀杆25作用下顶起，使高压油充满可动阀套19，可动阀套19上的低压油出口37与低压油腔9连通，使高压油泄入低压油腔9，换向阀与驱动阀之间形成低压区，换向阀向下运动，并带动活塞杆2向下运动，拉动与活塞杆2连接的断路器触头拉杆向下移动，实现分闸。

本实施例中，高压开关液压弹簧操作机构的工作过程如下：

合闸过程如下：合闸电磁铁23通电，推动合闸拐臂22压缩压套24、可动阀套19、可动阀套17和阀芯12一起动作，同时打开阀芯12与阀座15的阀口密封，高压油沿油路通道14进入腔体16，使阀芯28下端侧壁承受高压油的作用，阀芯12向上运动，继续打开阀口32，同时关闭低压阀口34，防止高压油进入低压油腔9。高压油腔6的高压油经油路通道31及油孔33进入活塞杆2底部储油区11，储油区11内的高压油作用力大于活塞腔10的力，活塞杆2上行，实现合闸。

分闸过程如下：分闸电磁铁20通电后，推杆推动分闸拐臂21联动阀杆25和密封球27，将阀口26打开，腔体16内的高压油经阀口26进入低压油腔9，阀芯12向下运动，从而打开阀口34，同时关闭阀口32，活塞杆2底部储油区11变成低压油区，活塞杆2下行，断路器实现分闸操作。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种高压开关液压弹簧操作机构，其特征在于，在活塞缸的顶部设有油箱，油箱内安装油泵，在活塞缸内设有活塞腔，在活塞腔的一侧设有高压油腔，油泵的出油口与高压油腔连接，在活塞腔的另一侧设有低压油腔，活塞杆插接在活塞腔内，且在活塞杆外壁套接有固定在活塞腔内的活塞座；在活塞杆的下端依次设有换向阀和驱动阀，所述的换向阀和驱动阀安装在活塞腔内同一轴线上，且换向阀主要由带有高压油连接通道的阀芯组成，驱动阀主要由第一可动阀套和第二可动阀套组成，第一可动阀套的内腔设有弹簧，且在弹簧的下端设有用于封堵第二可动阀套阀口的密封球，在第二可动阀套的内腔安装有阀杆，阀杆的下端通过压套固定，在活塞缸的下端还连接有控制弹簧操作机构合闸的合闸电磁铁及控制弹簧操作机构分闸的分闸电磁铁；

在缸套的外侧设有碟簧，当油注入到高压油腔内时，油通过通道作用于缸套与活塞缸之间，从而使缸套下移，压缩碟簧产生高压油；

在合闸过程中，驱动阀向上移动推动换向阀随之向上运动，使换向阀的高压油连接通道与高压油腔连通，使活塞杆在高压油作用下向上运动，在分闸过程中，驱动阀与低压油腔连通，使换向阀与驱动阀之间形成负压，换向阀向下运动，带动活塞杆向下移动。

2.如权利要求1所述的高压开关液压弹簧操作机构，其特征在于，所述换向阀的阀芯上设的高压油连接通道主要由第一油路通道、第二油路通道、油孔位于换向阀顶部的阀口处、位于换向阀底部的阀口组成，在阀芯外还套接有固定在活塞腔内壁的第一阀座。

3.如权利要求2所述的高压开关液压弹簧操作机构，其特征在于，在合闸过程中，换向阀在驱动阀的推动下向上移动，第一油路通道、第二油路通道及油孔均与高压油腔连通，使第一油路通道、第二油路通道、油孔内、位于换向阀顶部的阀口处、换向阀与驱动阀之间的腔体均充满高压油，带动与活塞杆连接的断路器触头拉杆向上移动，实现合闸。

4.如权利要求3所述的高压开关液压弹簧操作机构，其特征在于，在第一可动阀套和第二可动阀套的外侧套接有固定在活塞腔内壁的带有低压油连接通道的第二阀座，在分闸过程中，位于第二可动阀套阀口处的密封球在高压油作用下顶起，使高压油充满第二可动阀套，第二可动阀套上的低压油出口与低压油腔连通，使高压油泄入低压油腔，换向阀与驱动阀之间形成低压区，换向阀向下运动，并带动活塞杆向下运动，拉动与活塞杆连接的断路器触头拉杆向下移动，实现分闸。

5.如权利要求4所述的高压开关液压弹簧操作机构，其特征在于，缸套活塞缸之间设有密封圈。

6.如权利要求1或4所述的高压开关液压弹簧操作机构，其特征在于，合闸电磁铁连接合闸拐臂，所述的合闸拐臂在合闸电磁铁通电情况下，与压套接触；分闸电磁铁连接分闸拐臂，所述的分闸拐臂在分闸电磁铁通电情况下，与压套接触。

7.如权利要求1所述的高压开关液压弹簧操作机构，其特征在于，所述的油泵曲轴与电机连接。