CN110552935B - 一种液压操动机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种液压操动机构，液压操动机构包括主缸体，主缸体内移动装配有将主缸体内腔分隔为有杆腔和无杆腔的活塞组件，主缸体上设有连接有杆腔和储能器的高压油路，液压操动机构还包括设于无杆腔内的分闸缓冲腔，所述高压油路上设有控制阀，控制阀的阀体上设有与储能器相连的进油口和与有杆腔相连的出油口，阀体内活动装配有阀芯，阀芯在活动行程上具有连通进油口和出油口的导通位和断开进油口和出油口的断开位。活塞组件进入分闸缓冲期时，分闸缓冲腔内的压力增加至设定值，阀芯由导通位置于断开位，切断有杆腔的高压油路，有杆腔内不再继续流入高压油，减小了活塞组件有杆侧的受力，降低了分闸缓冲腔内分闸缓冲压力，提高了零部件的寿命。

Description

一种液压操动机构

技术领域

本发明涉及一种液压操动机构。

背景技术

现有高压开关设备用液压操动机构，液压缸有杆腔始终为高油压，分闸缓冲压力需要克服该高油压，分闸缓冲压力较高，影响零部件的寿命。现有技术中的液压操动机构多如授权公告号为CN201655571U和图1所示，液压操动机构包括主缸体1，在主缸体1内设置有活塞腔，活塞腔内密封滑动装配有活塞9，活塞9上固定装配有活塞杆3，活塞杆3由主缸体1中穿出，活塞杆3与断路器等开关组件的动端部件传动相连，活塞9和活塞杆3构成了活塞组件，将活塞腔分隔为有杆腔和无杆腔。液压操动机构还包括储能器6，储能器6通常为氮气储能器或者碟簧储能器，储能器6的作用为增加与储能器相连油路的油压，储能器6与有杆腔之间通过高压油路相连。在无杆腔上连接有两位三通阀4，两位三通阀4具有与无杆腔相连的Z口，还具有与储能器相连的P口，还具有与油箱5相连的T口。两位三通阀的阀芯具有两个位置，处于左位时，Z口与P口连通，储能器内的高压油流入无杆腔内；处于右位时，Z口与T口连通，无杆腔内的液压油回流至油箱内。

开关组件合闸时，两位三通阀的阀芯处于左位，储能器内的高压油同时进入有杆腔和无杆腔内，但是，由于活塞的无杆腔一侧的面积大于活塞的有杆腔一侧的面积，推动活塞及活塞杆向无杆腔的一侧移动，带动开关组件合闸。开关组件分闸时，两位三通阀的阀芯处于右位，无杆腔内的液压油回流至油箱内，有杆腔的高压油推动活塞朝向无杆腔移动，实现分闸。

现有技术中，由于分闸和合闸的运动末速度均较大，为了避免动能过大对操动机构的零部件造成冲击损伤。在活塞的无杆腔侧面上固定有分闸缓冲台阶7，对应地，无杆腔内设置有分闸缓冲套8，当活塞分闸移动至末端时，分闸缓冲台阶7和分闸缓冲套8配合形成节流缝隙，液压油由节流缝隙中排出，在分闸缓冲台阶和分闸缓冲套之间的腔体内产生反向的分闸缓冲压力，达到减速的目的。同样地，在活塞的有杆腔侧面上对应固定有合闸缓冲台阶10，有杆腔内设置有合闸缓冲套2，当活塞合闸移动至末端时，合闸缓冲台阶和和合闸缓冲套配合形成节流缝隙，液压油由节流缝隙中排出，在合闸缓冲台阶和合闸缓冲套之间形成反向的合闸缓冲压力，达到减速的目的。

但是，现有技术中，活塞在分闸移动时，由于有杆腔始终与储能器连通，有杆腔内始终储存有高压油，由分闸缓冲台阶和分闸缓冲套配合产生的缓冲压力不仅要吸收动能，还需要克服高压油的作用力，分闸缓冲压力较大，对操动机构零部件产生的作用力较大，影响零部件的寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种液压操动机构，以解决现有技术中由于有杆腔始终与储能器连通而导致分闸缓冲压力较大的问题。

为实现上述目的，本发明液压操动机构的技术方案是：液压操动机构包括主缸体，主缸体内移动装配有将主缸体内腔分隔为有杆腔和无杆腔的活塞组件，主缸体上设有连接有杆腔和储能器的高压油路，液压操动机构还包括设于无杆腔内的分闸缓冲腔，所述高压油路上设有控制阀，控制阀的阀体上设有与储能器相连的进油口和与有杆腔相连的出油口，阀体内活动装配有阀芯，阀芯在活动行程上具有连通进油口和出油口的导通位和断开进油口和出油口的断开位。

本发明的有益效果是：本发明提供的液压操动机构包括主缸体，在主缸体内移动装配有活塞组件，在无杆腔内设有分闸缓冲腔。主缸体上还设有高压油路，高压油路上设置有控制阀，控制阀的阀芯活动装配在阀体上并且能够通断高压油路。使用时，活塞组件进入分闸缓冲期时，分闸缓冲腔内的压力增加至设定值，阀芯由导通位置于断开位，切断有杆腔的高压油路，有杆腔内不再继续流入高压油，减小了活塞组件有杆侧的受力，降低了分闸缓冲腔内分闸缓冲压力，提高了零部件的寿命。

进一步地，所述阀芯移动装配于阀体内，阀芯的其中一侧设有用于向阀芯施加迫使阀芯向所述导通位移动的作用力的复位弹簧，阀芯的另一侧为与所述分闸缓冲腔连通以在分闸缓冲腔的压力达到设定值时驱动阀芯向所述断开位移动的取压侧。

进一步地，所述阀芯的设有所述复位弹簧的一侧设有凹槽，所述复位弹簧的一端顶压于所述凹槽的槽底。

进一步地，阀芯的设有复位弹簧的一侧通过辅助控制油路与所述储能器连通。在阀芯的设有复位弹簧的一侧与储能器相连，能够与复位弹簧一起起到驱动的作用，降低了对复位弹簧的要求。

进一步地，控制阀的阀体上设有在阀芯处于断开位时用于将所述出油口与油箱连通的回油油路。

进一步地，所述回油油路上设有用于形成背压的节流结构。

进一步地，所述节流结构为节流孔结构。

进一步地，所述控制阀为两位三通结构，阀体上设有位于所述回油油路上的回油口，所述阀芯具有当阀芯处于断开位时封闭进油口、导通位时打开进油口的进油口封闭段，还具有当阀芯处于导通位时封闭回油口、断开位时打开回油口的回油口封闭段。

进一步地，阀芯还包括连接进油口封闭段和回油口封闭段的连接段，所述进油口封闭段和回油口封闭段的外径大于连接段的外径，所述阀体内腔具有朝向所述连接段凸出设置的凸出部分，凸出部分具有分别用于与进油口封闭段和回油口封闭段沿阀芯移动方向挡止配合的挡止部。

进一步地，所述控制阀一体成型于主缸体上。

附图说明

图1为现有技术中液压操动机构的原理图；

图2为本发明提供的液压操动机构的原理图；

图3为本发明提供的液压操动机构的结构示意图；

图4为图3中控制阀处的放大图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明的液压操动机构的具体实施例，如图2至图4所示，液压操动机构包括主缸体14，在主缸体14的上方集成有油箱3，在主缸体14的旁侧集成有储能器4，储能器4包括与油箱3相连的储油腔室，储油腔室内设置有加压活塞，储能器还包括套装在主缸体外部的并且推动加压活塞移动的碟簧组。碟簧组带动加压活塞对液压油进行加压。在主缸体14上开设有活塞腔1，活塞腔内活动密封装配有活塞，活塞的上端固定安装有活塞杆11，活塞杆11由主缸体14中穿出并且与断路器等开关的动端相连。活塞将活塞腔分隔为有杆腔A和无杆腔。主缸体上还开设有与储能器4相连的高压油路，该高压油路与活塞腔的有杆腔A相连。在主缸体14上还开设有与无杆腔相连的无杆腔油道以及与油箱相连的回油通道。主缸体还开设有连接储能器与油箱3，从而将油箱内的液压油泵入储能器的泵油通道。在主缸体14上还设有回油腔C。

在高压油路上还设置有两位三通阀2，两位三通阀2具有与高压油路相连的高压油口、与油箱相连的回油口和与无杆腔相连的无杆腔油口。两位三通阀2内设置有阀芯以及驱动阀芯往复移动的分闸电磁铁和合闸电磁铁。当合闸电磁铁通电时，高压油口与无杆腔油口导通，高压油同时进入有杆腔和无杆腔内，但是由于活塞无杆侧的受力面积大于活塞有杆侧的受力面积，活塞受力朝有杆腔所在的方向移动实现合闸；当分闸电磁铁通电时，无杆腔油口与油箱口导通，有杆腔内为高压油，无杆腔内为低压油，活塞受力朝向无杆腔所在的方向移动实现分闸。

现有技术中，活塞行程末端的速度较快，动能较大，容易对主缸体或其他的零部件造成损伤。因此，在无杆腔的内壁上设置有分闸缓冲套16，在活塞无杆侧上设置有分闸缓冲台阶15，分闸缓冲套与分闸缓冲台阶的尺寸相匹配，在两者之间形成了分闸缓冲腔B，在活塞分闸运动至末端时，分闸缓冲套16与分闸缓冲台阶15之间所形成的过油通道减小，形成了节流缝隙L，分闸缓冲腔B内的压力增高（具体地，分闸缓冲腔B内的压力能够达到与储能器相连的高压油路压力的1.5—2倍，当然，该数值根据分闸缓冲腔的实际容积和结构决定），对活塞产生反向的作用力，对活塞的分闸运动进行缓冲。在活塞有杆侧上设置合闸缓冲台阶13，在有杆腔的内壁上设置合闸缓冲套12，合闸缓冲套12与合闸缓冲台阶13的尺寸相匹配，在两者之间形成了合闸缓冲腔，在活塞合闸运动至末端时，合闸缓冲套与合闸缓冲台阶之间所形成的过油通道减小，形成了节流缝隙，合闸缓冲腔内的压力增高，对活塞产生反向的作用力，对活塞的合闸运动进行缓冲。

但是，在活塞分闸运动时，有杆腔始终为高压油，再加上活塞的运动速度较大，因此，仅依靠分闸缓冲套和分闸缓冲台阶形成的分闸缓冲腔不能避免零部件遭受冲击，本发明提供了以下方案。

在有杆腔A与储能器4之间的高压油路部分上设置控制阀5，控制阀5包括阀体，阀体内设置有阀腔，控制阀还包括密封阀腔的阀盖51。本实施例中，阀体一体成型于主缸体上。

在阀体上设置有连通储能器与阀腔的进油口7，还设置有连通有杆腔A和阀腔的出油口，还设置有回油口8，在阀体上设置有连通回油口8和油箱3的回油油路，回油油路上设置有节油孔6。其中出油口常开，使有杆腔和阀腔处于常导通的状态。在阀腔内沿上下方向滑动装配有阀芯，阀芯包括能够与进油口的口沿配合以封闭进油口的进油口封闭段54，还包括能够与回油口8的口沿配合以封闭回油口的回油口封闭段55。进油口封闭段和回油口封闭段分别位于阀芯的上下两端，而且，进油口封闭段和回油口封闭段的外径较大，位于两者之间的连接段52的外径较小。在进油口封闭段54的端面与端盖51之间设置有储油腔，在主缸体上开设有连通分闸缓冲腔和储油腔的反馈油路10。在阀体上还设置有朝向阀芯中间部分的凸出部分56，该凸出部分56可以与回油口封闭段55沿上下方向挡止配合，以对回油口封闭段55的向上运动的极限进行限制，还可以与进油口封闭段54沿上下方向挡止配合，以对进油口封闭段的向下运动的极限进行限制。

本实施例中，使用时，当活塞处于合闸移动或者处于分闸移动的初期时，进油口封闭段54让开进油口，使进油口和出油口导通，导通整个高压油路。而当液压油流经阀腔时，会推动阀芯向下移动（使进油口封闭段朝封闭进油口的方向移动），同时，反馈油路10以及储油腔内的液压油也会向阀芯施加向下的作用力。为了能够将进油口封闭段54保持在导通进油口和出油口的位置，本实施例中，在回油口封闭段55与阀腔内壁之间弹性压装有弹簧53，弹簧对阀芯产生持续向上的作用。具体装配时，在回油口封闭段55设置凹槽，将弹簧53嵌装于该凹槽内。为了增强阀芯受到的向上的作用力，本实施例中，在阀体上开设将液压油引至回油口封闭段55的端面与阀体之间形成的腔室的辅助控制油路9，通过高压油和弹簧的双重作用将阀芯保持在让开进油口的位置。

本发明的使用过程如下（合闸操作的部分与现有技术中的一致，本实施例中将不再详细展开说明）：分闸操作时，二位三通阀2中的无杆腔油口和回油口连通，活塞在有杆腔内的高压油的作用下向无杆腔的方向移动。当活塞移动至末端时，分闸缓冲套16和分闸缓冲台阶15之间形成节流缝隙，当分闸缓冲腔B内的压力达到P_f时（由上可知，该压力为储能器油压的1.5-2倍），活塞继续移动将分闸缓冲腔内的液压油推动至储油腔内，并向下推动阀芯，阀芯的进油口封闭段54逐渐封闭进油口，而回油口封闭段55逐渐将回油口8打开。此时，储能器内的高压油不会继续流向有杆腔内，减小了有杆腔的油压值，减小了活塞两侧的压差，减缓活塞的运动速度。同时，回油口8将有杆腔内的液压油回流至油箱内，同时，节油孔6有效地避免了由于有杆腔的压力下降速度过大而导致活塞反弹的情况发生。

本实施例中，储能器和有杆腔之间的油路构成高压油路。当进油口封闭段封堵进油口、回油口封闭段让开回油口时，阀芯所处的位置为断开位，当进油口封闭段打开进油口、回油口封闭段封堵回油口时，阀芯所处的位置为导通位。

在其他实施例中，可以在阀芯两侧设置两个电磁铁，电磁铁与压力传感器控制相连，压力传感器能够测试分闸缓冲腔内的油压，当分闸缓冲腔内的油压达到设定值时，控制对应的电磁铁得失电，实现阀芯的驱动控制。

本实施例中，储油腔所在的阀芯的一侧为取压侧。

本实施例中，节流孔构成了节流结构，在其他实施例中，节流结构可以为节流阀结构等。弹簧构成了复位弹簧。凸出部分上用于与进油口封闭段和回油口封闭段相挡止的部分构成了挡止部。

Claims (5)

1.液压操动机构，包括主缸体，主缸体内移动装配有将主缸体内腔分隔为有杆腔和无杆腔的活塞组件，主缸体上设有连接有杆腔和储能器的高压油路，液压操动机构还包括设于无杆腔内的分闸缓冲腔，其特征在于：所述高压油路上设有控制阀，控制阀的阀体上设有与储能器相连的进油口和与有杆腔相连的出油口，阀体内活动装配有阀芯，阀芯在活动行程上具有连通进油口和出油口的导通位和断开进油口和出油口的断开位；所述阀芯移动装配于阀体内，阀芯的其中一侧设有用于向阀芯施加迫使阀芯向所述导通位移动的作用力的复位弹簧，阀芯的另一侧为与所述分闸缓冲腔连通以在分闸缓冲腔的压力达到设定值时驱动阀芯向所述断开位移动的取压侧，阀芯的设有复位弹簧的一侧通过辅助控制油路与所述储能器连通，控制阀的阀体上设有在阀芯处于断开位时用于将所述出油口与油箱连通的回油油路，阀体上设有位于所述回油油路上的回油口，所述回油油路上设有用于形成背压的节流结构；所述控制阀为两位三通结构，所述阀芯具有当阀芯处于断开位时封闭进油口、导通位时打开进油口的进油口封闭段，还具有当阀芯处于导通位时封闭回油口、断开位时打开回油口的回油口封闭段；使用时，活塞组件进入分闸缓冲期时，分闸缓冲腔内的压力增加至设定值，阀芯由导通位置于断开位，切断有杆腔的高压油路。

2.根据权利要求1所述的液压操动机构，其特征在于：所述阀芯的设有所述复位弹簧的一侧设有凹槽，所述复位弹簧的一端顶压于所述凹槽的槽底。

3.根据权利要求1或2所述的液压操动机构，其特征在于：所述节流结构为节流孔结构。

4.根据权利要求1或2所述的液压操动机构，其特征在于：阀芯还包括连接进油口封闭段和回油口封闭段的连接段，所述进油口封闭段和回油口封闭段的外径大于连接段的外径，所述阀体内腔具有朝向所述连接段凸出设置的凸出部分，凸出部分具有分别用于与进油口封闭段和回油口封闭段沿阀芯移动方向挡止配合的挡止部。

5.根据权利要求1或2所述的液压操动机构，其特征在于：所述控制阀一体成型于主缸体上。

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