专利名称：一种液压弹簧操动机构用的单稳态永磁液压阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种以SFe气体为灭弧介质的高压断路器技术，特别是涉及一种液压弹簧操动 机构用的单稳态永磁液压阀。
技术背景近十年来随着国家电力事业的迅猛发展，电力系统也随之向高电压、远距离、大容量方 向提升。从20世纪70年代看，许多国家的大电网相继发生重大事故，引起长时间的停电， 造成巨大的经济损失，直至危机社会秩序。解决安全可靠性问题越显突出。据ABB公司调査 统计显示，操动机构故障率占故障总数的43%。因此对高压断路器操动机构进行改进，尽量 减少零部件数量，降低操作功耗，提高可靠性，已迫在眉睫。目前输电线路用的断路器最高工作电压等级通常为126 1100kV，多采用以SF6气体为灭弧介质的高压断路器。它的操动机构是液压弹簧操动机构中液压阀是该机构中的重要部件。 现有液压阀利用三个电磁阀的通断控制油路，更换工作油的流动方向，进而控制阀芯向左或 向右运动，最终通过连杆带动断路器操作触头做分闸或合闸运动。经验表明，现有液压阀在 工作时容易出现以下问题，其一、两个电磁阀分别控制阀芯向左或向右运动，使操作过程和 控制油路复杂。其二、对介质洁净度要求较高， 一旦介质中出现杂质电磁阀会发生拒动现象。 其三、密封环节多、安全系数低，容易漏油。其四、液压油污沉积会造成液压阀阀芯动作失 常，甚至液压阀失效。 发明内容针对现有液压阀结构不足之处，本发明提供一种结构简单，零部件少，机械寿命长，可 靠性高，与液压弹簧机构完美配合的液压弹簧操动机构用的单稳态永磁液压阀。本发明的技术构想是 一、改进现有液压阀结构去掉现有液压阀的三个电磁阀、控制 油路、和阀芯右端油腔，并调整阀芯两端的有效压力面积，使永磁液压阀阀芯在相同油压的 情况，受到的合压力向右。目的是在油压和永磁阀的共同作用下推动阀芯可靠快速的向右运 动。二、重点设计了一种新型永磁阀与液压阀相配合。本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是该阀包括阀体，阀体内分有常低压油区， 工作油区，第一常高压油区，第二常高压油区，及设在其内的阀芯，阀体右部装有永磁阀， 它含有一个操作线圈、磁轭环、尼龙端盖、动铁芯、导磁环、尼龙圈和磁轭。其中磁轭体内设有动铁芯，动铁芯体外沿轴向方向依次设有操作线圈，磁轭环，尼龙 垫圈，导磁环，其中磁轭环外表面设有永磁环，磁轭端面处设有尼龙端盖，动铁芯上的驱动 杆两端分别穿出磁轭体外和尼龙端盖外，阀体上设有与工作油区连通的工作油路接口 B，与 第一常高压油区连通的高压油路接口 C，与常低压油区连通的低压油路接口 A。本发明设置导磁环的目的是，当动铁芯处在如图2b中的位置时，操作线圈中通入较小电 流就可以使动铁芯动作。设置尼龙圈(非导磁材料)的目的是，当动铁芯处在如图2c中的位置时，永磁体对动铁芯可以提供足够大的吸力。阀体的内部有密封的第一常高压油区、第二 常高压油区、工作油区、常低压油区和阀芯，永磁阀嵌入阀体的右端部，阀芯与永磁阔的驱 动杆通过螺纹连接，则阀芯、永磁阀的驱动杆和动铁芯连接后成一整体。本发明相比现有技术的有益效果是无需液压先导阀(电磁阀)，阀内液压油对阔芯产生 一种预使阀芯产生向右运动的力，使断路器分闸动作速度快，可获得较为理想的分闸速度特 性；永磁阀单独控制阀芯向左运动，使断路器合闸，动作特性与压力无关，防止液压阀慢分 及慢合；操作功耗小，阀体体积小，密封点少，安装、维修、调试方便。
图1是永磁液压阀结构原理示意图。 图2是永磁阀操作过程原理示意图。其中，图a分闸位置示意图，图b合闸操作示意图，图c合闸位置示意图，图d分闸操 作示意图。图1中，l常低压油区，2工作油区，3第一常高压油区，4永磁阀，5高压油孔，6阀芯， 7第二常高压油区，8阔体，A低压油路接口， B工作油路接口， C高压油路接口。图2中，9驱动杆，IO操作线圈，ll永磁环，12尼龙^^盖，13动铁芯，14导磁环，15 尼龙圈，16磁轭，17磁轭环。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明， 一种液压弹簧操动机构用的单稳态永磁液压阀如图1 所示，包括阀体8，阀体8内具有常低压油区1，工作油区2，第一常高压油区3，第二常高 压油区7，及设在其内的阀芯6，在阀体8右腔内，设有永磁阀4，永磁阀4内设有动铁芯13， 动铁芯13上的驱动杆9与阀芯6相连。阀体上设有与工作油区连通的工作油路接口B，与第 一常高压油区连通的高压油路接口C，与常低压油区连通的低压油路接口 A，本发明在高压断 路器液压弹簧操动机构上使用时，阀体上的工作油路接口 B与液压操动机构上的工作油路接 口相连；高压油路接口C与液压操动机构上的高压油路接口相连；低压油路接口A与液压操 动机构上的低压油路接口相连，其中永磁阀4的磁轭16腹腔内设有动铁芯13，动铁心13体外沿轴向方向依次设有操作线圈10，磁轭环17，尼龙垫圈15，导磁环14，其中磁轭环17 外表面设有永磁环11，磁轭16端面处设有尼龙端盖12，动铁芯13有驱动杆9两端分别伸出 磁轭16体外和尼龙端盖12外。当阀芯6保持在右端部，且永磁阀操作线圈10中没有电流通 过时(如图l所示)，在油压相同的情况下，由于阀芯6左端的有效压力面积大于右端的有效 压力面积，因此阀芯6受到向右的驱动力(合压力)，且仅此驱动力使阀芯6及动铁芯13保 持在右端部。由于永磁阀左端部为尼龙端盖12 (非导磁材料)，永磁环ll产生的磁力线经磁 轭16、导磁环14和动铁芯13的低磁阻通道构成闭合回路如图2a中I所示。则动铁芯13受 到永磁环11的吸力很小，可忽略不记。此时工作油区2与常低压油区1接通，工作油区2保 持低压状态。则液压弹簧操动机构的底部油腔充满低压油，推动拉杆完成分闸操作，断路器 触头保持在分闸位置。当给永磁液压阔动作信号时，永磁阀的操作线圈IO通以正向直流电流，该电流产生的磁 力线方向与永磁体的磁力线方向相反，见图2b中。其产生磁动势，利用磁轭16和导磁环14 提供的低磁阻抗通道，使在动铁芯13中产生的磁场由操作线圈产生的磁场和永磁体产生的磁 场叠加而成，电流达到一定值时，动铁芯13中产生向左的电磁力大于阀芯6向右的驱动力， 此时在合力的作用下，动铁芯连同驱动杆以一定的速度通过工作气隙，并带动阀芯6向左运 动。在这个过程中工作油区2与常低压油区1断开，与第一常高压油区3接通，工作油区2 由低压状态变为高压状态。进而带动断路器触头由分闸位置向合闸位置运动。当阀芯6运动到左端部时，高压断路器触头处在合闸位置。永磁阀的操作线圈10电流截 止，永磁环ll产生的磁场，利用动铁芯13和磁轭16提供的低磁阻抗通道，构成闭合回路。 见图2c，动铁芯13受到的向左的吸力，且此吸力大于阀芯6向右的驱动力，从而将动铁芯 13及阀芯6保持在左端部，此时工作油区2与第一常高压油区3接通。工作油区2保持在高 压状态，则液压弹簧操动机构的底部油腔充满高压油，推动拉杆完成合闸操作，断路器触头 保持在合闸位置。当再给永磁液压阀动作信号时，永磁阀的操作线圈IO通入反向直流电流，该电流产生的 磁力线方向与永磁体产生的磁力线方向相反，见图2d。动铁芯13中的磁场由操作线圈产生 的磁场和永磁体产生磁场如图2d中I所示叠加而成，电流达到一定值时，动铁芯13中产生 向左的电磁力小于阀芯6向右的驱动力，此时动铁芯连同驱动杆在合力的作用下，带动阀芯 6向右运动。在这个过程中工作油区2与常低压油区1断开，与第一常高压油区3接通，工 作油区由低压状态变为高压状态。进而带动断路器触头由合闸位置向分闸位置运动。
权利要求
1、一种液压弹簧操动机构用的单稳态永磁液压阀，包括阀体、永磁阀，阀体内分有常低压油区，工作油区，第一常高压油区，第二常高压油区，阀体内设有阀芯，其特征是阀体右部装有永磁阀，永磁阀内设有动铁芯，动铁芯上的驱动杆与阀芯相连，阀体上设有与工作油区连通的工作油路接口B，与第一常高压油区连通的高压油路接口C，与常低压油区连通的低压油路接口A。
2、 根据权利要求所述的一种液压弹簧操动机构用的单稳态永磁液压阔，其特征在于所述的永磁阀包括 一个操作线圈、磁轭环、尼龙端盖、动铁芯、导磁环、尼龙圈和磁轭，其中 磁轭体内设有动铁芯，动铁芯体外沿轴向方向依次设有操作线圈、磁轭环、尼龙垫圈、导磁 环，其中磁轭环外表面设有永磁环，磁轭端面处设有尼龙端盖，动铁芯上的驱动杆两端分别 穿出磁轭体外和尼龙端盖外。
全文摘要
一种液压弹簧操动机构用的单稳态永磁液压阀，属高压断路器开关领域。它包括阀体，阀体内的常低压油区，工作油区，第一常高压油区，第二常高压油区，及设在其内的阀芯，其特点是阀体右部镶有永磁阀，永磁阀由一个操作线圈、磁轭环、尼龙端盖、动铁芯、导磁环、尼龙圈、磁轭组成。其中磁轭体内设有动铁芯，动铁芯体外依次设有操作线圈，磁轭环，尼龙垫圈，导磁环，其中磁轭环外表面设有永磁环，磁轭端面处设有尼龙端盖，动铁芯上的驱动杆两端分别穿出磁轭体外和尼龙端盖外，在阀体上设有与各油区连通的油路接口。本阀具有结构简单，动作灵敏，安全可靠，使用寿命长的优点。
文档编号F16K11/02GK101251199SQ20081001075
公开日2008年8月27日 申请日期2008年3月25日 优先权日2008年3月25日
发明者徐建源, 莘 林, 阳 田, 马跃乾 申请人:沈阳工业大学