断路器、液压控制阀及液压操动机构的制作方法

[0001]
本发明涉及断路器、液压控制阀及液压操动机构。


背景技术：

[0002]
液压操动机构广泛应用于高压断路器中，在液压操动机构中，液压控制阀是机构接受并转换控制信号的部件，其不仅决定着液压操动机构的分、合闸位置，还极大的影响液压操动机构的分合闸速度。现有的液压控制阀的主阀通常采用两位三通的差动阀结构，两位分别对应着断路器的分闸位置、合闸位置，三个油口分别为常高压油口（p口）、常低压油口（t口）以及控制油口（z口）。
[0003]
通常液压控制阀的主阀是通过电磁先导阀来接受控制端的分合闸指令。当合闸先导阀带电后，其连接的油路接通，高压油从高压油口（p口）经由合闸先导阀流入主阀控制腔，推动主阀阀芯移动，实现控制阀的合闸动作。同理，当主阀阀芯处于对应断路器合闸位置时，分闸先导阀带电后，其连接的油路接通，高压油从主阀阀芯的主阀控制腔经由分闸先导阀流入常低压油口（t口），主阀阀芯在端部高压油的推动下移动，实现控制阀的分闸动作。
[0004]
目前使用的先导阀通常由电磁铁驱动，其典型结构如图1所示，电磁铁包括线圈101和动铁芯102，先导阀包括复位弹簧201和阀芯202，当线圈101带电后，驱动动铁芯102运动，顶动阀芯202，使得先导阀打开，当控制命令结束后，阀芯202在复位弹簧201的作用下复位，油室与油室重新断开。在实际应用中，从线圈101带电到阀芯202打开通常需要6-7ms，阀芯202打开到主阀阀芯位置转换通常需要5-6ms，整个动作耗时较长。
[0005]
因此目前提升液压控制阀响应时间的方式基本集中在选用更大功率的电磁铁上，但是受限于电网用户对电磁铁功率上限以及30%额定电压下先导阀不得打开等硬性规定，通过改变电磁铁的功率提升液压控制阀的效果较差，仍然存在液压控制阀相应时间较长的问题。


技术实现要素：

[0006]
本发明的目的在于提供一种液压控制阀，用于解决目前的液压控制阀响应时间较长的技术问题；另外，本发明的目的还在于提供一种使用上述液压控制阀的液压操动机构；本发明的目的还在于提供一种使用上述液压控制阀的断路器。
[0007]
本发明的液压控制阀采用如下技术方案：主阀，包括主阀阀体和主阀阀芯；先导阀，包括先导阀芯，先导阀芯动作使先导阀启闭以控制主阀阀芯动作；所述液压控制阀还包括斥力机构，斥力机构用于对先导阀芯作用使先导阀打开，斥力机构包括斥力盘、斥力线圈，斥力线圈通电后与斥力盘互斥，使斥力盘对先导阀芯作用以打开先导阀。
[0008]
有益效果：本发明的液压控制阀设置有斥力机构，通过斥力机构的斥力盘和斥力
线圈对先导阀阀芯作用，斥力机构的斥力线圈与斥力盘相互排斥，推动斥力盘动作，斥力盘作用于先导阀芯，使先导阀芯快速打开，斥力机构响应时间短，解决了目前通过提升电磁铁的功率造成的液压控制阀反应慢的问题。
[0009]
进一步的，所述液压控制阀包括电磁铁，电磁铁用于对先导阀芯作用，所述斥力盘与电磁铁的动铁芯传动配合以通过所述动铁芯对先导阀芯作用，或者斥力盘直接作用在先导阀芯上；在先导阀需要开启时，斥力机构和电磁铁共同驱动先导阀芯使先导阀打开。
[0010]
有益效果：斥力盘和电磁铁共同对先导阀芯作用，由于电磁铁响应时间较长，斥力盘响应时间短且衰减快，电磁铁对先导阀芯作用时间大于斥力机构对先导阀芯作用时间，利用电磁铁可以保持先导阀芯较长时间的导通，能够更好的保证主阀阀芯的动作到位。
[0011]
进一步的，所述斥力盘设置在动铁芯上。斥力盘与动铁芯连接在一起，便于装配。
[0012]
进一步的，动铁芯一端用于与先导阀芯顶推配合，动铁芯的另一端连接在斥力盘的中心。使斥力盘和动铁芯对先导阀芯的作用力共线，稳定性好。
[0013]
进一步的，斥力线圈设置在斥力盘背向动铁芯的一侧。方便斥力线圈安装。
[0014]
进一步的，所述斥力机构包括壳体，所述斥力线圈和斥力盘均设置在壳体内，动铁芯伸入壳体内与斥力盘连接，壳体能够对斥力线圈进行防护，提高使用寿命。
[0015]
进一步的，所述主阀为两位三通阀，主阀阀体内设有常低压腔、常高压腔、主阀工作腔、主阀控制腔，主阀阀体设有与常高压腔连通的常高压油口、与常低压腔连通的常低压油口以及连通主阀工作腔连通与操动机构动作油缸的工作油口，主阀阀芯具有使常低压腔与主阀工作腔连通的低压工作状态，还具有使常高压腔与主阀工作腔连通的高压工作状态，所述先导阀设置至少两个，其中至少一个为分闸先导阀，至少 一个为合闸先导阀，分闸先导阀用于连通常低压腔和主阀控制腔，合闸先导阀用于连通常高压腔和主阀控制腔。
[0016]
进一步的，所述斥力机构的供电回路上有供电电容，斥力线圈由供电电容供电。电容供电便于控制，成本低。
[0017]
本发明液压操动机构的技术方案：液压操动机构包括操动机构动作油缸和液压控制阀，液压控制阀包括：主阀，包括主阀阀体和主阀阀芯；先导阀，包括先导阀芯，先导阀芯动作使先导阀启闭以控制主阀阀芯动作；所述液压控制阀还包括斥力机构，斥力机构用于对先导阀芯作用使先导阀打开，斥力机构包括斥力盘、斥力线圈，斥力线圈通电后与斥力盘互斥，使斥力盘对先导阀芯作用以打开先导阀。
[0018]
有益效果：本发明的液压控制阀设置有斥力机构，通过斥力机构的斥力盘和斥力线圈对先导阀阀芯作用，斥力机构的斥力线圈与斥力盘相互排斥，推动斥力盘动作，斥力盘作用于先导阀芯，使先导阀芯快速打开，斥力机构响应时间短，解决了目前通过提升电磁铁的功率造成的液压控制阀反应慢的问题。
[0019]
进一步的，所述液压控制阀包括电磁铁，电磁铁用于对先导阀芯作用，所述斥力盘与电磁铁的动铁芯传动配合以通过所述动铁芯对先导阀芯作用，或者斥力盘直接作用在先导阀芯上；在先导阀需要开启时，斥力机构和电磁铁共同驱动先导阀芯使先导阀打开。
[0020]
有益效果：斥力盘和电磁铁共同对先导阀芯作用，由于电磁铁响应时间较长，斥力盘响应时间短且衰减快，电磁铁对先导阀芯作用时间大于斥力机构对先导阀芯作用时间，
利用电磁铁可以保持先导阀芯较长时间的导通，能够更好的保证主阀阀芯的动作到位。
[0021]
进一步的，所述斥力盘设置在动铁芯上。斥力盘与动铁芯连接在一起，便于装配。
[0022]
进一步的，动铁芯一端用于与先导阀芯顶推配合，动铁芯的另一端连接在斥力盘的中心。使斥力盘和动铁芯对先导阀芯的作用力共线，稳定性好。
[0023]
进一步的，斥力线圈设置在斥力盘背向动铁芯的一侧。方便斥力线圈安装。
[0024]
进一步的，所述斥力机构包括壳体，所述斥力线圈和斥力盘均设置在壳体内，动铁芯伸入壳体内与斥力盘连接，壳体能够对斥力线圈进行防护，提高使用寿命。
[0025]
进一步的，所述主阀为两位三通阀，主阀阀体内设有常低压腔、常高压腔、主阀工作腔、主阀控制腔，主阀阀体设有与常高压腔连通的常高压油口、与常低压腔连通的常低压油口以及连通主阀工作腔连通与操动机构动作油缸的工作油口，主阀阀芯具有使常低压腔与主阀工作腔连通的低压工作状态，还具有使常高压腔与主阀工作腔连通的高压工作状态，所述先导阀设置至少两个，其中至少一个为分闸先导阀，至少 一个为合闸先导阀，分闸先导阀用于连通常低压腔和主阀控制腔，合闸先导阀用于连通常高压腔和主阀控制腔。
[0026]
进一步的，所述斥力机构的供电回路上有供电电容，斥力线圈由供电电容供电。电容供电便于控制，成本低。
[0027]
本发明断路器的技术方案：断路器包括液压操动机构，液压操动机构包括操动机构动作油缸和液压控制阀，液压控制阀包括：主阀，包括主阀阀体和主阀阀芯；先导阀，包括先导阀芯，先导阀芯动作使先导阀启闭以控制主阀阀芯动作；所述液压控制阀还包括斥力机构，斥力机构用于对先导阀芯作用使先导阀打开，斥力机构包括斥力盘、斥力线圈，斥力线圈通电后与斥力盘互斥，使斥力盘对先导阀芯作用以打开先导阀。
[0028]
有益效果：本发明的液压控制阀设置有斥力机构，通过斥力机构的斥力盘和斥力线圈对先导阀阀芯作用，斥力机构的斥力线圈与斥力盘相互排斥，推动斥力盘动作，斥力盘作用于先导阀芯，使先导阀芯快速打开，斥力机构响应时间短，解决了目前通过提升电磁铁的功率造成的液压控制阀反应慢的问题。
[0029]
进一步的，所述液压控制阀包括电磁铁，电磁铁用于对先导阀芯作用，所述斥力盘与电磁铁的动铁芯传动配合以通过所述动铁芯对先导阀芯作用，或者斥力盘直接作用在先导阀芯上；在先导阀需要开启时，斥力机构和电磁铁共同驱动先导阀芯使先导阀打开。
[0030]
有益效果：斥力盘和电磁铁共同对先导阀芯作用，由于电磁铁响应时间较长，斥力盘响应时间短且衰减快，电磁铁对先导阀芯作用时间大于斥力机构对先导阀芯作用时间，利用电磁铁可以保持先导阀芯较长时间的导通，能够更好的保证主阀阀芯的动作到位。
[0031]
进一步的，所述斥力盘设置在动铁芯上。斥力盘与动铁芯连接在一起，便于装配。
[0032]
进一步的，动铁芯一端用于与先导阀芯顶推配合，动铁芯的另一端连接在斥力盘的中心。使斥力盘和动铁芯对先导阀芯的作用力共线，稳定性好。
[0033]
进一步的，斥力线圈设置在斥力盘背向动铁芯的一侧。方便斥力线圈安装。
[0034]
进一步的，所述斥力机构包括壳体，所述斥力线圈和斥力盘均设置在壳体内，动铁芯伸入壳体内与斥力盘连接，壳体能够对斥力线圈进行防护，提高使用寿命。
[0035]
进一步的，所述主阀为两位三通阀，主阀阀体内设有常低压腔、常高压腔、主阀工作腔、主阀控制腔，主阀阀体设有与常高压腔连通的常高压油口、与常低压腔连通的常低压油口以及连通主阀工作腔连通与操动机构动作油缸的工作油口，主阀阀芯具有使常低压腔与主阀工作腔连通的低压工作状态，还具有使常高压腔与主阀工作腔连通的高压工作状态，所述先导阀设置至少两个，其中至少一个为分闸先导阀，至少 一个为合闸先导阀，分闸先导阀用于连通常低压腔和主阀控制腔，合闸先导阀用于连通常高压腔和主阀控制腔。
[0036]
进一步的，所述斥力机构的供电回路上有供电电容，斥力线圈由供电电容供电。电容供电便于控制，成本低。
附图说明
[0037]
图1是现有技术中先导阀与电磁铁的配合关系示意图；图2是本发明液压控制阀具体实施例1的结构示意图(未显示斥力机构)；图3是本发明液压控制阀具体实施例1的先导阀与电磁铁的配合关系图；图1中：101-线圈；102-动铁芯；201-复位弹簧；202-阀芯；图2和图3中：1-主阀；11-主阀阀体；111-常低压腔；112-常高压腔；113-主阀工作腔；114-主阀控制腔；115-常高压油口；116-常低压油口；117-工作油口；12-主阀阀芯；201-分闸先导阀；202-合闸先导阀；21-先导阀体；22-先导阀芯；23-先导复位弹簧；3-电磁铁；31-动铁芯；32-电磁铁线圈；41-壳体；42-斥力线圈；43-斥力盘。
具体实施方式
[0038]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0039]
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0040]
需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0041]
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
[0042]
本发明的液压控制阀的具体实施例1：液压控制阀包括主阀和先导阀，其中主阀和先导阀均为现有技术，如图2和图3所示，主阀1为两位三通阀，包括主阀阀体11和设置在主阀阀体11内的主阀阀芯12，主阀阀体11内设有常低压腔111、常高压腔112、主阀工作腔113、主阀控制腔114，主阀阀体11设有与常高压
腔112连通的常高压油口115（p口）、与常低压腔111连通的常低压油口116（t口）以及与主阀工作腔113连通用于向操动机构控制回路供油的工作油口117（z口），主阀阀芯12具有使常低压腔111与主阀工作腔113连通的低压工作状态，还具有使常高压腔112与主阀工作腔113连通的高压工作状态。
[0043]
主阀阀芯12控制主阀工作腔113与常高压腔112连通时，主阀工作腔113通过工作油口117输出高压油给操动机构动作油缸，液压操动机构进行合闸操作，主阀阀芯12控制主阀工作腔113与常低压腔111连通时，操动机构动作油缸的高压油通过工作油口117回流至常低压腔111进而回流油箱，液压操动机构进行分闸操作。
[0044]
本实施例中，主阀阀芯12的动作由先导阀控制，如图2所述，先导阀设置两个，其中一个为分闸先导阀201，一个为合闸先导阀202，分闸先导阀201用于连通常低压腔111、主阀控制腔114和主阀工作腔113，合闸先导阀202用于连通常高压腔112和主阀控制腔114。如图2所示，主阀阀芯12处于对应断路器分闸位置，当合闸先导阀202带电后，其连接的油路接通，高压油从常高压油口115经由合闸先导阀202流入主阀阀芯12右端的主阀控制腔114，推动主阀阀芯12向左移动，实现液压控制阀的合闸动作。同理，当主阀阀芯12处于对应断路器合闸位置时，分闸先导阀201带电后，其连接的油路接通，高压油从主阀阀芯12右端的主阀控制腔114经由分闸先导阀201流入常低压油口116，主阀阀芯12在左端高压油的推动下向右移动，实现液压控制阀的分闸动作。
[0045]
为了提高液压先导阀的响应速度，本实施例中对先导阀进行了改进，如图3所示，先导阀包括固定在主阀阀体11上的先导阀体21，先导阀体21内设有先导阀芯22和先导复位弹簧23，先导阀芯22动作使先导阀启闭以控制主阀阀芯12的动作，先导阀体21上设有电磁铁3，电磁铁3包括动铁芯31和电磁铁线圈32，动铁芯31用于与先导阀芯22顶推配合，用于顶推先导阀芯22以打开先导阀，并在打开后保持的先导阀处于导通状态，直到主阀阀芯12动作完成。
[0046]
为了提高液压控制阀的响应速度，本实施例中液压控制阀包括斥力机构，斥力机构包括壳体41，壳体41内设有斥力线圈42和斥力盘43，斥力盘43为金属盘，斥力线圈42连接有供电回路，供电回路上串接有供电电容c。
[0047]
斥力盘43与斥力线圈42沿先导阀芯22移动方向布置，其中斥力线圈42设置在斥力盘43背向先导阀芯22的一侧。动铁芯31一端伸入壳体41内，斥力盘43固定在动铁芯31伸入壳体41内的一端，动铁芯31的另一端为与先导阀芯22顶推配合的顶推配合端。本实施例中，斥力盘43为圆盘，斥力盘43的中心固定在动铁芯31的端部，动铁芯31线圈与斥力线圈42沿动铁芯31延伸方向布置，使电磁铁3与斥力机构作用力共线。
[0048]
当分闸命令或者合闸命令发出，电磁铁线圈32带电，同时与斥力线圈42相连的开关k闭合，供电电容c开始给斥力线圈42通电时，剧烈的电流变化会使斥力盘43中产生一个反向的感应电流，斥力线圈42与斥力盘43会产生巨大的排斥力，推动斥力盘43运动，而斥力盘43则会推动动铁芯31运动打开先导阀。由于斥力盘43在斥力的作用下，2-3ms就可运动完行程，因此先导阀在2-3ms内就能实现快速打开，比之前单纯依靠电磁铁线圈32需要6-7ms打开缩短了4-5ms。
[0049]
在主阀阀芯12转换到位前，先导阀芯22需要一直保持打开状态，而斥力机构由于自身特性，斥力出现很快，衰减也很快，而电磁铁对先导阀芯的作用时间大于斥力机构对先
导阀芯的作用时间，在斥力机构和电磁铁共同作用打开先导阀芯后，在斥力机构的斥力衰减后，电磁铁依然能够保持对先导阀芯的作用，使先导阀保持一定开启时间，通过电磁铁3可以保持先导阀处于导通状态。先导阀芯22依靠斥力盘43提供的推力快速打开，斥力消退时又可以依靠电磁铁线圈32提供的磁力进行位置保持，直到主阀阀芯12运动到位后控制命令结束。
[0050]
由于需要斥力盘43行程较短，因此斥力装置以及为之供电的电容可以做的比较小，不会显著影响液压操动机构的体积。本发明的液压控制阀的主阀1和先导阀主要结构不发生改变，结构简单。
[0051]
本发明液压控制阀具体实施例2，本实施例中液压控制阀与上述具体实施例1中所述结构区别仅在于，动铁芯与先导阀阀芯直接连接。
[0052]
本发明液压控制阀具体实施例3，本实施例中液压控制阀与上述具体实施例1中所述结构区别仅在于，斥力盘套在动铁芯伸出动铁芯线圈的部分上，此时斥力线圈设置在动铁芯背向动铁芯线圈的一侧，此时斥力盘套设在动铁芯朝向先导阀芯延伸的部分上。其他实施例中红，斥力盘也可以套设在动铁芯背向先导阀芯延伸的部分上。
[0053]
本发明液压控制阀具体实施例4，本实施例中液压控制阀与上述具体实施例1中所述结构区别仅在于，将先导阀芯伸出阀体的部分上设置垂直于先导阀移动方向延伸的横杆，在横杆上设置两个着力点，其中一个与动铁芯配合由电磁铁驱动，另一个设置斥力盘由斥力机构驱动。
[0054]
本发明液压控制阀具体实施例5，本实施例中液压控制阀与上述具体实施例1中所述结构区别仅在于，斥力盘与动铁芯之间顶推配合，此时斥力盘沿动铁芯移动方向导向滑动装配在壳体内。其他实施例中，斥力盘上也可以设置顶杆等其他顶推结构与动铁芯顶推配合，当然也可以设置顶推结构与先导阀芯顶推配合。
[0055]
本发明液压控制阀具体实施例6，本实施例中液压控制阀与上述具体实施例1中所述结构区别仅在于，本实施例中仅通过斥力机构对先导阀芯进行作用，不需要电磁铁，由于斥力机构响应时间短，此时可以增加阻尼通道以增加先导阀芯复位至关闭先导阀的时间。其他实施例中，也可以调整斥力机构的参数以增加斥力机构的持续时间。
[0056]
其他实施例中，斥力机构可以裸露在外，此时斥力机构的壳体可以替换为固定架。
[0057]
其他实施例中，主阀和先导阀可以是授权公告号为cn106783422b中的主阀和先导阀，先导阀的数量可以根据需要调整。
[0058]
本发明液压操动机构的具体实施例，液压操动机构包括操动机构动作油缸和液压控制阀，液压控制阀为上述任意一个具体实施例中所述的液压控制阀结构相同，具体不再赘述。
[0059]
本发明断路器的具体实施例，断路器包括开关本体和液压操动机构，液压操动机构包括操动机构动作油缸和液压控制阀，液压控制阀为上述任意一个具体实施例中所述的液压控制阀结构相同，具体不再赘述。
[0060]
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。