专利名称：用于高压断路器的外套集成式弹簧液压操动机构的制作方法
技术领域：
本发明属于输变电技术领域，特别涉及一种用于高压断路器的外套集成式弹簧液压操动机构。
背景技术：
操动机构是高压输变电的主要设备，是高压断路器的重要组成部分，高压断路器分、合闸操作是由操动机构来实现的。目前，用于高压断路器中的弹簧液压操动机构，是以工作缸体、储能缸体及储能活塞为三个独立体，储能活塞装配在工作缸体和储能缸体之间，储能活塞在其之间运动而完成操动机构的储能，而储能活塞的内外表面要分别和工作缸体外表面、储能缸体内表面接触，并相对运动，使这三种部件的配合面的加工精度高，工作缸体和储能缸体的配合面还需要有密封圈，密封点多。
发明内容
为了解决上述存在的问题，本发明提供一种用于高压断路器的外套集成式弹簧液压操动机构，它是采用外套式环型储能活塞缸与工作缸体套装的储能模式结构，与碟簧片组为插入式装配的集成结构，模块式组合，无外部管路连接，先进的液压阻尼系统，实现高压断路器分、合闸操作。
本发明包括低压油箱、电机、油泵、碟簧片组、工作缸体、储能活塞缸、支架、辅助开关、控制阀、安全泄压阀和行程开关，支架固定在低压油箱上，低压油箱下端安装工作缸体，工作缸活塞的一端通过辅助开关连杆与辅助开关连接，另一端置于工作缸体内部，工作缸体端部套装有底板，在工作缸体密封槽III处外表面安装有储能活塞缸，形成外套式环型储能活塞缸与工作缸体套装式的储能模式结构，储能活塞缸圆柱面为φh的外表面套装有压板及圆板，储能活塞缸圆柱面为φh和φz交接的端面与底板之间安装碟簧片组，储能活塞缸与碟簧片组为插入式装配，成为集成结构，工作缸体各油路分别与控制阀对应阀口连接，在工作缸体四面沿顺时针依次设置有控制阀、油泵、安全泄压阀、行程开关，圆板与安全泄压阀联接，与行程开关通过传动系统联接。
工作缸体外表面一端为方体，中间为两级圆柱体，直径依次为φe和φd，末端为外螺纹体，直径为φe圆柱体侧面设有密封槽，中间两级圆柱体直径为φe的长度A范围为138mm～142mm，直径为φd的长度B范围为196mm～202mm，在四方体一侧开有进油口和进高压油口，进高压油的油路延伸至直径为φd圆柱段，在四方体进油口侧的相对侧开有与出油口、常高压油口和分合闸油口，分别与控制阀的对应阀口连接，常高压油口的直径范围为φ17mm～φ20mm，分合闸油口的直径范围为φ19mm～φ21mm，工作缸体内部为三级圆柱孔，圆柱孔中间段的直径为φ32～φ38，其两端圆柱直径为与工作缸活塞相配合的尺寸，φd的范围为φ108mm～φ102mm，φe的范围为φ138mm～φ142mm。
储能活塞缸外表面为四级圆柱体，内部为两级圆柱孔φe、φd，在两级圆柱孔上分别开有密封槽，内圆柱孔孔径为φd和φe的尺寸为与工作缸相配合的尺寸。
压板6外表面为两级圆柱体，直径分别为φm和φy，直径大的端面设有定位槽，内表面为孔径为φh的圆柱孔。
圆板7外表面为圆柱体，在其中间开有与压板直径φm相配合的圆柱孔；也可将圆板作成槽型，在槽底面上开有与压板直径φm相配合的圆柱孔。
本发明的传动系统采用齿轮传动系统，包括齿条、齿轮、凸轮、磁吹开关、轴及轴套，在轴上安装有凸轮、齿轮，在凸轮两侧安装有轴套，在凸轮外侧轴上的一端安装有齿轮，齿轮下方安装有齿条，齿条的一端通过两个螺母来固定弯板，通过弯板及螺栓固定齿条，在齿条上安装有支架I，在凸轮的两端固定有支板，相邻两凸轮之间安装有弹簧，凸轮上方的支板上固定有支架II，支架II上安装有若干个磁吹开关，在凸轮下方安装有螺杆，通过螺栓II固定。
本发明的安装及工作原理在低压油箱里面通过螺栓把低压油箱和工作缸体固定为一体，工作缸体9内装配好工作缸活塞20，将储能话塞缸18从工作缸体9的螺纹端装入，套在工作缸体9上，工作缸体9和储能活塞缸18的直径为φe、φd的圆柱尺寸均为动配合尺寸，在直径为φd、φe圆柱段上工作缸体9和储能活塞缸18之间均设有密封圈及导向环，储能活塞缸18在工作缸体9上可沿φd、φe面轴向自由运动，工作缸体9和储能活塞缸18靠φe和φd圆柱相交的端面限位。将压板6的φm圆柱面置于圆板7直径为φm的内孔中后，再一起套入储能活塞缸18的直径为φh圆柱面上，圆板7被储能活塞缸18和压板6夹住，圆板7和压板6在储能活塞缸18上不能沿轴向运动，只能旋转。装配碟簧片组后，使压板6φm端面与储能活塞缸18的圆柱面φl和φh相交的端面相接触，直径为φy的圆柱面端面与碟簧片组相接触。再将底板22通过工作缸体9螺纹联接固定，使碟簧片组封闭在穿过压板6的储能活塞缸18和底板22之间。由于储能活塞缸18上端与工作缸体9端面限位，碟簧片组一端被固定在工作缸体9上的底板22限位，使储能活塞缸18、圆板7、压板6及碟簧片组，在两限位之间沿工作缸体9的直径为φd、φe的圆柱面上可进行轴向往复运动，如果外力推动储能活塞缸18向碟簧片组方向运动，将带动压板6、圆板7一起运动，运动的压板6使碟簧片组压缩。外力撤出后，压缩的碟簧片组释放复位，碟簧片组复位释放时产生的力，使储能活塞缸18、圆板7、压板6及碟簧片组反方向运动。
本发明采用压缩碟簧片组来获得能量的机械式能量储存方式，无漏氮问题，稳定性好，可靠性高，不受环境温度变化的影响。模块式组合，无外部管路连接，杜绝了液压油的渗漏；机构输出功率大，传动平稳，操作噪音低，先进的液压阻尼系统，有效降低操作系统的磨损，适应频繁操作；采用环型储能活塞与工作缸套装式的储能模式，使结构更为紧凑，零部件少，密封环节少，环型储能活塞使碟簧片组受力均匀，可靠性高；且外套式的储能活塞缸直接套装工作缸体上，没有储能缸体，只有工作缸体和储能活塞缸两个独立体就可以完成操动机构的储能，结构大大简化，加工精度也降低了，密封点也少了，提高了操动机构的可靠体性。
图1是本发明机构压力释放，处于分闸位置的结构示意图；图2是图1的俯视图；图3是本发明处于分闸位置，碟簧片组储能过程结构示意图；图4是本发明处于合闸位置，碟簧片组储能过程结构示意图；图5是本发明中的工作缸体结构示意图；图6是图5的右视示意图；图7是本发明中的储能活塞缸结构示意图；图8是图7的俯视示意图；图9是本发明中的圆板结构示意图；图10是本发明中的压板结构示意图；图11是本发明中的传动系统结构示意图；图12是图11的B向视图；图中1.支架，2.低压油箱，3.电机，4.油泵，5.放油阀，6.压板，7.圆板，8.碟簧片组，9.工作缸体，10.辅助开关连杆，11.辅助开关，12.油标，13.分闸调速螺钉，14.分闸线圈，15.合闸线圈，16.控制阀，17.合闸调速螺钉，18.储能活塞缸，19.工作缸活塞，20.行程开关，21.安全泄压阀，22.底板，23.D腔，24.F腔，25.断路器的闸门，26.进油口，27.进高压油口，28.出油口，29.常高压油口，30.分合闸油口，31.密封槽I，32.密封槽II，33.定位槽，34.齿条，35.齿轮，36.弯板，37.支架I，38.支板，39.磁吹开关，40.螺杆，41.螺栓I，42凸轮，43.螺栓II，44.轴套，45.轴，46.支架II，47.螺栓III，48.螺母，49.弹簧，50.密封槽III，51.传动系统。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明做进一步描述实施例1如图1、图2所示，为机构压力释放，处于分闸位置。本发明的结构包括低压油箱2、电机3、油泵4、碟簧片组8、工作缸体9、储能活塞缸18、支架1、辅助开关11、控制阀16、安全泄压阀21和行程开关20，支架1固定在低压油箱2上，低压油箱2下端安装工作缸体9，工作缸活塞19的一端通过辅助开关连杆10与辅助开关11连接，另一端置于工作缸体9内部，工作缸体9端部套装有底板22，在工作缸体9密封槽III50处外表面安装有储能活塞缸18，形成外套式环型储能活塞缸18与工作缸体9套装式的储能模式结构，储能活塞缸18直径为φh的外表面套装有压板6及圆板7，储能活塞缸18直径为φh与φz圆柱面交接端面与底板之间安装碟簧片组8，储能活塞缸18与碟簧片组8为插入式装配，成为集成结构，工作缸体9各油路分别与控制阀16对应阀口连接，本例的控制阀16为两位三通电磁阀，在工作缸体9四面沿顺时针依次设置有控制阀16、油泵4、安全泄压阀21和行程开关20，圆板7与安全泄压阀21联接，与行程开关20通过传动系统联接。
如图5、图6所示工作缸体9外表面一端为方体，边长为a×a，中间为两级圆柱体，直径依次为φe和φd，中间两级圆柱体φe为φ140mm，长度A为140mm，φd为φ110mm，长度B为200mm，末端为外螺纹体，螺纹直径为φj，直径为φe圆柱体侧面设有密封槽III50，在四方体一侧开有进油口26和进高压油口27，在进油口26和进高压油口27侧开有与油箱配合的直径为φf的圆槽，进高压油的油路延伸至直径为φd圆柱段，在四方体进油口侧的相对侧开有与出油口28、常高压油口29和分合闸油口30，分别与控制阀16的对应阀口连接，常高压油口的直径为φ18mm，分合闸油口的直径为φ20mm，内部圆柱孔中间段的直径为φ35mm，工作缸体9内部为三级圆柱孔，其两端圆柱直径为与工作缸活塞19相配合的尺寸。
如图7、图8所示，储能活塞缸18外表面为四级圆柱体，直径分别为φl、φk、φh、φz，内部为两级圆柱孔，在两级圆柱孔上开有密封槽I31和密封槽II32，内圆柱孔φd和φe为与工作缸体9相配合的尺寸。如图9所示，压板6外表面为两级圆柱体，直径分别为φm和φy，直径大的端面(即φy端面)设有定位槽33，内表面为圆柱孔，直径为φh。如图10所示，圆板7为槽型，在槽底面上开有与压板6直径φm相配合的圆柱孔。
本例采用的传动系统为齿轮传动系统如图11、图12所示，包括齿条34、齿轮35、凸轮42、磁吹开关39、轴45及轴套44，在轴45上安装有凸轮42、齿轮35，在凸轮42两侧安装有轴套44，在凸轮42外侧轴45上的一端安装有齿轮35，齿轮35下方安装有齿条34，齿条34的一端通过两个螺母48来固定弯板36，通过弯板36及螺栓I41固定齿条34，在齿条34上安装有支架I37，在凸轮42的两端固定有支板38，相邻两凸轮42之间安装有弹簧49，凸轮42上方的支板38上固定有支架II46，支架II46上安装有若干个磁吹开关39，在凸轮42下方安装有螺杆40，通过螺栓II43固定。
本发明是由电网系统自动传输电信号，通过控制本发明中的控制阀来进行分合闸操作。其具体工作过程如下1.储能操作启动电机3油泵4，液压油从低压油箱2，通过工作缸体9的油路被油泵4注入密闭的D腔及储能活塞18的q端环形面腔，油压作用在储能活塞18的q端环形面产生的力，使储能活塞缸18沿着工作缸体9外表面的两级圆柱体φd、φe运动，推动压板6压缩碟簧片组8，使碟簧片组8变形，并建立高压油，随着碟簧片组8不断地被压缩，油压也不断升高，直到额定油压为止，如图3、图4所示。通过手动安全泄压阀21可将高压油释放，随着油压降低，油压作用在储能活塞缸18的q端环形面产生的力逐渐变为零，同时被压缩碟簧片组8复位，碟簧片组8复位释放时产生的力推动压板6、圆板7和储能活塞缸18复位到油泵启动前的位置。由于机构的任何方式操作造成压力下降且改变碟簧片组8压缩变形量时，圆板7随着压板6运动，通过与圆板7联接的齿轮传动系统51带动行程开关21，使油泵电机回路接通，使油泵自动打压，当达到额定油压后，油泵自动停止。如果行程开关20及电气回路出现异常，油压超过机构的设计要求，通过与圆板7联接的安全阀实现高油压的释放。
2.合闸操作如图4所示，当合闸线圈15通电而动作，控制阀16的阀杆在高压油作用下，转换到合闸位置，将高压油注入工作缸活塞19下方F腔，由于工作缸活塞19上方与储能活塞缸18的D腔相通，为常高压油，工作缸活塞19下方面积大于上方面积，差动力使工作缸活塞19向上运动，即实现机构合闸操作。与工作缸活塞19相联接的辅助开关连杆10带动辅助开关11转动，发出合闸位置信号并切除合闸电源回路，接通分闸电源回路。
3.分闸操作当分闸线圈14通电而动作，控制阀16的阀杆在高压油作用下，转换到分闸位置，工作缸活塞19下方F腔的高压油注入低压油箱，由于工作缸活塞19上方为常高压，使工作缸活塞19向下运动，即实现机构分闸操作，辅助开关11转动，如图3所示。
实施例2本发明的结构与实施例1相同，如图1、图2所示，包括低压油箱2、电机3、油泵4、碟簧片组8、工作缸体9、储能活塞缸18、支架1、辅助开关11、控制阀16、安全泄压阀21和行程开关20，支架1固定在低压油箱2上，低压油箱2下端安装工作缸体9，工作缸活塞18的一端通过辅助开关连杆10与辅助开关11连接，另一端置于工作缸体9内部，工作缸体9端部套装有底板22，在工作缸体9密封槽III50处外表面安装有储能活塞缸18，形成外套式环型储能活塞缸18与工作缸体9套装式的储能模式结构，储能活塞缸18直径为φh的外表面套装有压板6及圆板7，储能活塞缸18直径为φh与φz圆柱面的交接端面与底板22之间安装碟簧片组8，储能活塞缸18与碟簧片组8为插入式装配，成为集成结构，工作缸体9各油路分别与控制阀16对应阀口连接，本例的控制阀16为两位三通电磁阀，在工作缸体9四面沿顺时针依次设置有控制阀16、油泵4、安全泄压阀21和行程开关20，圆板7与安全泄压阀21联接，与行程开关20通过传动系统联接。
其工作缸体9与实施例1相同，如图5、图6所示，其中间两级圆柱体φe为φ138mm，长度A为138mm，φd为φ108mm，长度B为196mm，常高压油口的直径为φ17mm，分合闸油口的直径为φ19mm，内部圆柱孔中间段的直径为φ32mm。圆板7外表面为圆柱体，在其中间开有与压板6直径φm相配合的圆柱孔。
实施例3本发明的结构与实施例1相同，如图1、图2所示，包括低压油箱2、电机3、油泵4、碟簧片组8、工作缸体9、储能活塞缸18、支架1、辅助开关11、控制阀16、安全泄压阀21和行程开关20，支架1固定在低压油箱2上，低压油箱2下端安装工作缸体9，工作缸活塞18的一端通过辅助开关连杆10与辅助开关11连接，另一端置于工作缸体9内部，工作缸体9端部套装有底板22，在工作缸体9密封槽III50处外侧安装有储能活塞缸18，形成外套式环型储能活塞缸18与工作缸体9套装式的储能模式结构，储能活塞缸18直径为φh的外表面套装有压板6及圆板7，储能活塞缸18直径为φh与φz圆柱面交接的端面与底板之间安装碟簧片组8，储能活塞缸18与碟簧片组8为插入式装配，成为集成结构，工作缸体9各油路分别与控制阀16对应阀口连接，本例的控制阀16为两位三通电磁阀，在工作缸体9四面沿顺时针依次设置有控制阀16、油泵4、安全泄压阀21和行程开关20，圆板7与安全泄压阀21联接，与行程开关20通过传动系统联接。
其工作缸体9与实施例1相同，如图5、图6所示，其中间两级圆柱体φe为φ142mm，长度A为142mm，φd为φ112mm，长度B为202mm，常高压油口的直径为φ20mm，分合闸油口的直径为φ21mm，内部圆柱孔中间段的直径为φ38mm。如图10所示，圆板7为槽型，在槽底面上开有与压板6直径φm相配合的圆柱孔。
权利要求
1.一种用于高压断路器的外套集成式弹簧液压操动机构，包括低压油箱、电机、油泵、碟簧片组、工作缸体、储能活塞缸、支架、辅助开关、控制阀、安全泄压阀和行程开关，其特征在于低压油箱下端安装工作缸体，工作缸体端部套装有底板，在工作缸体密封槽III处外表面安装有储能活塞缸，形成外套式环型储能活塞缸与工作缸体套装式的储能模式结构，储能活塞缸圆柱面为φh的外表面套装有压板及圆板，储能活塞缸圆柱面为φh和φz交接的端面与底板之间安装碟簧片组，储能活塞缸与碟簧片组为插入式装配，成为集成结构，工作缸体各油路分别与控制阀对应阀口连接，在工作缸体四面沿顺时针依次设置有控制阀、油泵、安全泄压阀、行程开关，圆板与安全泄压阀联接，与行程开关通过传动系统联接。
2.根据权利要求1所述的用于高压断路器的外套集成式弹簧液压操动机构，其特征在于所述的工作缸体外表面一端为方体，中间为两级圆柱体，直径依次为φe和φd，末端为外螺纹体，直径为φe圆柱体侧面设有密封槽，在四方体一侧开有进油口和进高压油口，进高压油的油路延伸至直径为φd圆柱段，在四方体进油口侧的相对侧开有与出油口、常高压油口和分合闸油口，分别与控制阀的对应阀口连接，工作缸体内部为三级圆柱孔，其两端圆柱直径为与工作缸活塞相配合的尺寸。
3.根据权利要求2所述的用于高压断路器的外套集成式弹簧液压操动机构，其特征在于所述的中间两级圆柱体直径为φe的长度A范围为138mm～142mm，直径为φd的长度B范围为196mm～202mm，常高压油口的直径范围为φ17mm～φ20mm，分合闸油口的直径范围为φ19mm～φ21mm，内部圆柱孔中间段的直径为φ32～φ38，φd的范围为φ108mm～φ102mm，φe的范围为φ138mm～φ142mm。
4.根据权利要求1所述的用于高压断路器的外套集成式弹簧液压操动机构，其特征在于所述的储能活塞缸外表面为四级圆柱体，内部为两级圆柱孔，在两级圆柱孔上分别开有密封槽，内圆柱孔孔径为φd和φe的尺寸为与工作缸相配合的尺寸。
5.根据权利要求1所述的用于高压断路器的外套集成式弹簧液压操动机构，其特征在于所述的压板外表面为两级圆柱体，直径大的端面设有定位槽，内表面为圆柱孔。
6.根据权利要求1所述的用于高压断路器的外套集成式弹簧液压操动机构，其特征在于所述的圆板外表面为圆柱体，在其中间开有与压板直径φm相配合的圆柱孔。
7.根据权利要求1所述的用于高压断路器的外套集成式弹簧液压操动机构，其特征在于所述的圆板为槽型，在槽底面上开有与压板直径φm相配合的圆柱孔。
全文摘要
一种用于高压断路器的外套集成式弹簧液压操动机构，属于输变电技术领域。包括低压油箱、电机、油泵、碟簧片组、工作缸体、储能活塞缸、支架、辅助开关、控制阀、安全泄压阀和行程开关，低压油箱下端安装工作缸体，工作缸体端部套装有底板，在工作缸体密封槽处外表面安装有储能活塞缸，形成外套式环型储能活塞缸与工作缸体套装式的储能模式结构，储能活塞缸外套装有压板及圆板，储能活塞缸与底板之间安装碟簧片组，储能活塞缸与碟簧片组为插入式装配，成为集成结构，工作缸体各油路分别与控制阀对应阀口连接，在工作缸体四面沿顺时针依次设置有控制阀、油泵、安全泄压阀、行程开关，圆板与安全泄压阀联接，与行程开关通过传动系统联接。
文档编号H01H3/24GK101013636SQ20071001034
公开日2007年8月8日 申请日期2007年2月9日 优先权日2007年2月9日
发明者富英, 李声, 周宇政 申请人:沈阳东华工大高压电器设备有限公司