CN1316528C - 断路器的流体压力驱动装置 - Google Patents

Abstract

一种断路器的流体压力驱动装置，具有：开关触点的流体压力油缸；使该流体压力油缸做开路动作的开路用控制阀；使其做闭路动作的闭路用控制阀；分别设置在这些控制阀上、驱动各控制阀的电磁线圈。电磁线圈具有柱塞。在做开路动作时和做闭路动作时，使开路用控制阀和闭路用控制阀的开始动作时间不同。

Description

断路器的流体压力驱动装置

技术领域

本发明涉及一种断路器，尤其是适用于电力用断路器的断路器的流体压力驱动装置。

背景技术

日本专利公报特开2000-90784号记载有现有的断路器用流体压力驱动装置的例子。该公报所记载的驱动装置，为了防止出现反复开关触点的脉动动作，驱动装置具有开关触点的触点开关用活塞和使其动作的控制阀机构。控制阀机构具有切换阀和切换控制阀。切换阀切换通向触点开关用活塞的油缸操作室的压力油。切换控制阀具有闭路用切换控制阀和开路用切换控制阀。设有关闭单向阀的抗脉动活塞，将从闭路用切换控制阀的2次侧与单向阀的1次侧之间分出的配管连接在抗脉动活塞操作室。

上述日本专利公报特开2000-90784号所记载的流体压力驱动装置，电磁线圈驱动先导阀，先导阀驱动切换控制阀。而且，切换控制阀使开路用主阀和闭路用主阀动作。其结果是，为了使驱动触点的活塞运动，需要多个阀，装置大型化而且部件个数变多了。另外，由于切换控制阀在动作过程中，流体直接从供给侧流到低压的回油侧，成为压力变动的一个原因，所以，强烈希望能降低压力变动。

发明内容

本发明是鉴于上述现有技术的问题而提出的，在于使断路器的流体压力驱动装置小型化、简单。本发明的另一目的在于提高断路器的流体压力驱动装置的可靠性。

能达到上述目的的本发明的特征是：断路器的流体压力驱动装置具备：开关触点的流体压力油缸；使该流体压力油缸做开路动作的开路用控制阀和使其做闭路动作的闭路用控制阀；分别设置在这些控制阀上、驱动各控制阀的驱动部，将驱动部和控制阀配置在同一轴线上。

而且，在该特征中，最好是控制阀是提升阀，驱动部是直动型的电磁线圈。再有，最好是电磁线圈所具有的柱塞和提升阀所具有的阀芯具有卡合部，对于该卡合部的长度，阀芯一侧的比柱塞一侧的长。

能达到上述目的的本发明的其它特征是：断路器的流体压力驱动装置具备：开关触点的流体压力油缸；使该流体压力油缸做开路动作的开路用控制阀；使其做闭路动作的闭路用控制阀；分别设置在这些控制阀上、驱动各控制阀的电磁线圈，电磁线圈具有柱塞，在做开路动作时和做闭路动作时，使开路用控制阀和闭路用控制阀的开始动作时间不同。

而且，在该特征中，也可以在控制阀上形成柱塞能移动的贯通孔，在该柱塞的前端形成突起部，将该突起部卡合在控制阀上，也可以将驱动开路用控制阀的电磁线圈和驱动闭路用控制阀的电磁线圈的两柱塞配置在同一轴线上，在这些柱塞的与突起部相反的一侧使两电磁线圈邻接。

另外，最好是，在各控制阀上形成柱塞能移动的贯通孔，同时，在各柱塞上形成突起部，将该突起部卡合在控制阀上，将2个柱塞配置在同一轴线上，设置连接两柱塞的突起部之间的连接杆。再有，控制阀最好是提升阀。另外，最好是在开路用控制阀关闭的状态下，使开路用控制阀和卡合在该开路用控制阀上的柱塞的突起部接触，在卡合在该开路用控制阀上的柱塞和闭路用控制阀接触的状态下，在闭路用控制阀和卡合在该闭路用控制阀上的柱塞的突起部之间形成间隙，最好是在闭路用控制阀关闭的状态下，使闭路用控制阀和卡合在该闭路用控制阀上的柱塞的突起部接触，在卡合在闭路用控制阀上的柱塞和闭路用控制阀接触的状态下，在开路用控制阀和卡合在开路用控制阀上的柱塞的突起部之间形成间隙。

附图说明

图1是本发明的断路器的一实施例的纵剖视图。

图2是用于说明其动作的纵剖视图。

图3是用于说明其动作的纵剖视图。

图4是用于说明其动作的纵剖视图。

图5是图1所示的断路器的变形例的纵剖视图。

图6是用于说明图1所示的断路器的动作的纵剖视图。

图7是用于说明图1所示的断路器的动作的纵剖视图。

图8是图1所示的断路器的变形例的纵剖视图。

图9是本发明的断路器的另一实施例的纵剖视图，是与图1对应的图。

具体实施方式

以下，用图1至图8所示的纵剖视图对本发明的断路器的流体压力驱动装置的一实施例进行说明。图1是断路器的闭路状态的图，表示在通电过程中。图2表示开路动作的初期状态，图3表示开路动作的中期状态。图4是开路状态的图，是切断了的状态。图5表示开路动作的后期的状态，图6表示闭路动作的初期的状态，图7表示闭路动作的中期的状态，图8表示闭路动作的后期的状态。

断路器的流体压力驱动装置3具有：开关触点部70的流体压力缸部72；切换供给到该流体压力缸部72的加压流体的开路用控制阀20和闭路用控制阀40；驱动这些控制阀20、40、具有一对电磁线圈60、80的驱动部78。触点部70具有与流体压力缸部72连接的活动触头2和该活动触头接触的触点1。

流体压力缸部72具有活动触头2移动的形成油缸空间7的油缸4和在该空间7的内部移动的活塞5。活塞5安装在活塞杆5a上。与流体压力缸部72邻接地设有开路用控制阀20。开路用控制阀20和驱动部78及闭路用控制阀40配置成一条直线状。

在配置在一条直线的中央的驱动部78，开路用电磁线圈60和闭路用电磁线圈80背靠背配置。在各电磁线圈60、80的中心部配置有固定铁芯63、83，具有圆板部34、54的开路用柱塞32和闭路用柱塞52能在于该固定铁芯63、83的中心形成的贯通孔中移动。在固定铁芯63、83的外径一侧与固定铁芯63、83对峙地配置有线圈62、82。开路用柱塞32和闭路用柱塞52用背面一侧的小直径部抵接。

若电流在开路用电磁线圈60的线圈62中流过，则在固定铁芯63和开路用柱塞32之间产生电磁吸引力，开路用柱塞32缩小空隙64。相反，若闭路用电磁线圈80的电流在线圈82中流过，则在固定铁芯83和闭路用柱塞52之间产生电磁吸引力，闭路用柱塞52缩小空隙84。

开路用控制阀20和闭路用控制阀40大致成对称形。也就是说，为驱动部78一侧敞着口的容器结构，在带台阶的阀体28、48内保持有中心部形成有贯通孔的阀芯21、41。阀芯21、41制成驱动部78一侧为小直径的圆筒部，其相邻的一侧为大直径的圆筒部的带台阶的结构。小直径的圆筒部24、46的端部气密地安装在阀体28、48上。大直径的圆筒部的角部制成圆锥状，抵在阀体的台阶的角部即阀座25、45上。在阀芯21、41的中心部形成的贯通孔33是台阶孔，在柱塞32、52的前端形成的突起部23、43抵在该台阶部上。

在开路用控制阀20的阀芯21的驱动部78一侧端面上，配置有一端抵在柱塞32的圆板部34上，另一端抵在该阀芯21上的第2弹簧31。另一方面，配置第3弹簧，使其两端部抵在闭路用控制阀40的驱动部78一侧的端面和阀体48上。再有，在第2弹簧31的外径一侧配置有第1弹簧61，使其两端部抵在开路用阀体28和开路用柱塞32上。

油缸4的内部空间7制成带台阶的形状，活塞5的前端部5b能嵌合在台阶部7b上。配管102连通用活塞5隔成2个的空间7中的活动触头2一侧的空间6和开路用控制阀20的阀体28内部。另外，在空间7的台阶部7b和开路用控制阀20的台阶部20a之间形成有连通孔103，在空间7的台阶部7b和闭路用控制阀40的台阶部40b之间形成有连通孔或连通配管101。再有，配管100连通油缸4的空间6和闭路用控制阀的台阶部40a。

在配管102的中途设有用电动机驱动的液压泵8，从该配管分支出来地安装有蓄能器9。在蓄能器9中贮存有用液压泵8加压的高压工作油。在液压泵8的上游分支的配管与低压的油箱10连通。将从流体压力驱动装置3排出的流体回收并贮存在该油箱10中。

被液压泵8加压、贮存在蓄能器9中的工作流体的高压的供给压始终作用在油缸4的空间7的空间6一侧。另一方面，在油缸4的空间7的另一空间7a上、由于开路用控制阀20和闭路用控制阀40的阀作用，有选择地施加高压的供给压或来自油箱10的低压的回油压力。空间6的受压面积仅比空间7a的受压面积小活塞杆5a的截面积(πd₁ ²/4)的部分。

开路用控制阀20是二通换向阀。使油缸的空间7a与低压的回油侧连通，在图1中，将活塞向下压，打开触点部70。开路用控制阀20的阀芯21的圆筒部24的直径d3比阀座25的直径d4小。圆筒部24的背面与大气连通。在闭路状态下，阀座25和圆筒部24的面积差{π(d₄ ²-d₃ ²)/4}部分的供给压施加在阀芯21上，使开路用控制阀20保持关闭状态。

闭路用控制阀40是提升阀式的二通换向阀。使油缸的空间7a与高压的供给侧连通，在图1中向上方推活塞，关闭触点部70。阀芯41的圆筒部46的直径d5比阀座45的直径d6小。

以下对这样构成本实施例的动作进行说明。

图1是表示闭路状态的图。油缸的空间6、用配管101与该空间6连通的闭路用控制阀40的2次侧空间40b、与该2次侧空间40b连通的1次侧空间40a、以及开路用控制阀20的2次侧空间20a为高压。开路用控制阀20的1次侧空间20b为低压。

也就是说，开路用控制阀20关闭，2次侧空间20b为低压，1次侧空间台阶部20a保持高压。闭路用控制阀40的2次侧空间40b和1次侧空间40a连通。闭路用柱塞52在图1中向左侧移动到圆板部54的侧面抵在电磁线圈80的固定铁芯83上的位置。由于闭路用柱塞52向左侧移动，所以，开路用柱塞32也向左侧移动。另外，虽然油缸4内的空间6、7a也都保持高压，但由于空间6的受压面积仅小活塞杆5a的截面积(πd₁ ²/4)部分，所以，活塞5被推向上方。

图2表示在该图1的状态之后发出开路指令的情况。在发出开路指令的同时，开路用电磁线圈60的线圈62被励磁。线圈62被励磁，产生吸引开路用柱塞32的圆板部34的力，缩小与固定铁芯63之间的空隙64。随着该开路用柱塞32的运动，闭路用柱塞52也向右侧移动。此时，在闭路用柱塞52上施加有高压，变成阻力。另外，虽然也产生摩擦力，但开路用柱塞32的吸引力设定成能克服这些阻力。

若闭路用柱塞52向右侧移动，则闭路用控制阀40的阀芯41由于第3弹簧51的弹簧力而向右侧移动。其结果是，闭路用控制阀40关闭。此时，在开路用柱塞32的突起部23的侧面和开路用控制阀20的阀芯21的台阶部之间形成有间隙。这样一来，若形成间隙，则即使开路用柱塞32向右侧移动，也能避免开路用柱塞32使开路用控制阀的阀芯21移动。因此，能保持关闭开路用控制阀20的状态不变。由于开路用控制阀20和闭路用控制阀40两个阀都关闭着，所以，能防止高压油从高压的蓄能器9一侧窜到低压的油箱10一侧。

图3表示由图2的状态开始做开路动作的情况。开路用柱塞32向右侧移动，突起部23与开路用控制阀20的阀芯21接触。在该状态下，如果电磁线圈60的吸引力能克服由作用在开路用控制阀20的阀座25和圆筒部24的截面积差ΔS(ΔS＝{π(d₄ ²-d₃ ²)/4})上的工作流体的压力所产生的力和摩擦力的和的话，柱塞32使阀芯21进一步向右侧移动。因此开路用控制阀20打开。

如截面积差ΔS的公式所表明的那样，如果阀座25和圆筒部24的直径差小的话，则驱动开路用柱塞32所需要的吸引力变小。柱塞32向右侧移动到圆板部34的侧面碰到开路用电磁线圈60的固定铁芯63。虽然随之闭路用柱塞52也向右侧移动，但由于与柱塞52的卡合脱开，所以，阀芯41不移动，闭路用控制阀40保持关闭状态。

若开路用控制阀20打开，则油缸4的空间7a通过开路用控制阀20的台阶部20a与低压的油箱10连通。由于空间7a变成低压，所以，从平时施加高压的空间6一侧施加在活塞上的力，变得比从空间7a一侧施加在活塞上的力大，向下推活塞5。其结果是，活动触头2和触点的连接被断开，开始做开路动作。

图4表示做开路动作、活塞5到达下死点的情况。即使切断了供给电磁线圈60的电流指令，开路用柱塞32也由于第1弹簧61的弹簧力而停在移动了的位置上。因此，开路用控制阀20打开着，活塞5停在下死点位置。

在上述实施例中，由于开路用控制阀20的阀芯21与柱塞32一起移动，所以，阀芯21由电磁线圈60仅在柱塞32的行程范围内移动。但是，如图5所示，也可以使阀芯21能进一步向右侧移动。

在阀芯21上作用有从右侧向左侧的液压力，该液压力与阀座25和圆筒部24的截面积差有关。另一方面，由于流过连通孔103的流体从1次侧空间20a流入到2次侧空间20b，所以，作用的液动力是从左侧向右侧。在通常的流体压力驱动装置中，使这些力平衡，确定阀芯21的最大移动位置。如果减少从右侧向左侧作用的液压力、改变该平衡的话，阀芯21进一步向右侧移动。这表明，为了使阀芯21进一步向右侧移动，也可以减小阀座25和圆筒部24的截面积差。

这样一来，如果使阀芯21的移动行程比柱塞32的移动行程长的话，柱塞32的移动行程就可以较短。能使活塞5更快速动作，或能使大直径的活塞5动作。

若活塞5的开路动作结束，则工作流体停止流动，在阀芯21上未作用有液动力。由于没有液动力，所以，阀芯21由于第2弹簧31的弹簧力而向左侧移动。而且，若与开路用柱塞32的突起23接触，则移动停止。该状态是图4的闭路状态。

在开路状态下，油缸的空间7a与低压的回油侧连通。因此，即使万一闭路用控制阀40产生微小的泄漏，活塞5也会保持开路状态。闭路用控制阀40由于阀座45和圆筒部46的截面积差部分的工作流体的力而为关闭着的状态。

图6所示是在图4所示的开路状态下发出闭路指令时的情况。闭路用电磁线圈80的线圈82被励磁，在柱塞52的圆板部54和闭路用电磁线圈80的固定铁芯83之间产生吸引力。若该吸引力克服第3弹簧51的弹簧力和摩擦力的和的话，则圆板部54和固定铁芯83之间的空隙84缩小。另一方面，与闭路用柱塞52抵接的开路用柱塞32扩大开路用柱塞32的圆板部34和开路用电磁线圈60的固定铁芯63之间的空隙64。

开路用控制阀20的阀芯21和开路用柱塞32靠第2弹簧31的弹簧力一体地动作。因此，若开路用柱塞32向左侧移动，则开路用控制阀20的阀芯21也向左侧移动，开路用控制阀20关闭。在该状态下，最好是在闭路用柱塞52的突起部43和闭路用控制阀40的阀芯41之间形成间隙δ。这样一来，如果形成间隙δ，则能成为关闭开路用控制阀20和闭路用控制阀40两个控制阀的状态。能防止压力油从高压的蓄能器9一侧窜向低压的油箱8一侧。若开路用柱塞32和闭路用柱塞52进一步向左侧移动，则闭路用控制阀40的阀芯41和闭路用柱塞52的突起部43接触。

图7所示是闭路用柱塞52移动到闭路用柱塞52的圆板部54的侧面与闭路用电磁线圈80的固定铁芯83接触的状态。闭路用电磁线圈80的吸引力克服闭路用控制阀40的阀座45和圆筒部46的截面积差部分的工作流体的压力、第2弹簧31的弹簧力、第3弹簧51的弹簧力以及摩擦力，使闭路用柱塞52向左侧移动。闭路用柱塞52和闭路用控制阀40的阀芯41成为一体，向左侧移动，打开闭路用控制阀40。

如果减小闭路用控制阀40的阀座45和圆筒部46的直径差，则能减小驱动闭路用柱塞52所需要的吸引力。因此，油缸4的空间6与高压的供给侧连通，空间6和空间7都为高压。由于空间7a的受压面积仅比空间6大活塞杆5a的截面积部分，所以，活塞5被推向上方。活塞5和活动触头2开始做闭路动作。

若做闭路动作，则活塞5上升到上死点，活动触头2与触点1接触。该状态是图1所示的状态。由于在闭路用柱塞52上施加有高压的供给压，所以，即使在切断闭路用电磁线圈80的电流指令之后，闭路用柱塞52也保持在吸引位置。因此，闭路用控制阀20为打开的状态不变。

在上述实施例，由于若柱塞52不移动，则闭路用控制阀40的阀芯41不能移动，所以，阀芯41只能移动到离阀体48的底部距离为p的地方。但是，如图8所示，也可以使其能超过距离p移动到距离为q(＜p)的地方。与开路用控制阀20的场合同样，也可以改变作用在阀芯41上的液动力和液压的平衡状态。这能通过减小阀座45和圆筒部46的截面积差来实现。

这样一来，如果使阀芯41的移动行程比柱塞52的移动行程长，则柱塞52的移动行程可以较短。可以使活塞5更快速动作，或可以使大直径的活塞5动作。

若活塞5的闭路动作结束，则没有了液动力。阀芯41由于第3弹簧51的弹簧力而向右侧移动。而且，与闭路用柱塞52的突起部43接触而停止。该闭路用柱塞52停止移动的状态是图1所示的状态。在图1所示的闭路状态，油缸4的空间7a与高压的供给侧连通。在油缸4的空间6上始终施加有高压。即使开路用控制阀20产生微小的泄漏，活塞5也能保持闭路状态。开路用控制阀20由作用在阀座25和圆筒部24的截面积差部分上的供给压而为关闭着的状态。

根据本实施例，由于用电磁线圈驱动控制阀，使开路用控制阀和闭路用控制阀分别动作，所以，能防止在做开路动作或闭路动作过程中，2个控制阀同时打开。其结果是，能避免高压油从高压的供给侧窜向低压的油箱，能使流体压力驱动装置稳定地动作。另外，由于在油缸操作室的一个空间始终施加有高压，在开路时使另一空间与低压的油箱连通，在闭路时与高压的供给侧连通，所以能保持开路状态或闭路状态。

图9所示是本发明的另一实施例，图9是与上述实施例的图1对应的图。本实施例中的驱动部的位置与上述实施例不同。在上述实施例，在背面一侧连接一对驱动部，配置在闭路用控制阀40和开路用控制阀20之间。在本实施例，使开路用控制阀20和闭路用控制阀40相邻，在其外侧分别设置驱动部73、74。而且，由于开路用控制阀20和闭路用控制阀20相邻，所以，连接杆90连接开路用柱塞32的突起部23和闭路用柱塞52的突起部43之间。

根据本实施例，由于开路用柱塞32和闭路用柱塞52一体地运动，所以能做与上述实施例完全相同的动作。另外，由于在驱动部的内侧配置开路用控制阀和闭路用控制阀，所以，能缩短各配管的管路长，能进一步小型化。能直接从外部手动操作开路用柱塞和闭路用柱塞，也能应对电源切断时等非常事态。

根据以上所述的本发明，由于直接用电磁线圈驱动驱动活塞的控制阀，所以，能防止高压的工作流体窜向低压一侧，能提高断路器的流体压力驱动装置的可靠性，而且能使其小型化。

Claims (3)

1.一种断路器的流体压力驱动装置，具备：开关触点的流体压力油缸；使该流体压力油缸做开路动作的开路用控制阀；使该流体压力油缸做闭路动作的闭路用控制阀；分别设置在这些控制阀上、驱动各控制阀的驱动部，其特征是：将上述驱动部和上述控制阀配置在同一轴线上。

2.根据权利要求1的断路器的流体压力驱动装置，其特征是：上述控制阀是提升阀，上述驱动部是直动型的电磁线圈。

3.根据权利要求2的断路器的流体压力驱动装置，其特征是：上述电磁线圈所具有的柱塞和上述提升阀所具有的阀芯具有卡合部，对于该卡合部之间的长度，阀芯一侧的长度比柱塞一侧的长度长。

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