液压控制阀及液压操动机构、断路器的制作方法

本发明涉及一种用于高压断路器上的液压控制阀及使用该液压控制阀的液压操动机构和断路器。

背景技术：

液压控制阀是液压操动机构的核心部件，用于把控制室发出的分闸或合闸命令电信号转换为液压信号，控制操动机构进行分闸、合闸及自动重合闸动作，带动断路器本体实现分闸、合闸及自动重合闸操作。

例如公告号为CN101916676B、申请日为2012.07.04的中国发明专利公开的一种弹簧液压操动机构用电磁液压阀，包括主阀阀体、合闸电磁铁、分闸电磁铁I，主阀阀体中嵌套设有左、右阀套，主阀阀腔中设有低压腔体、信号腔体、高压腔体，其中低压腔体与油箱连通，高压油腔保持通高压油，信号腔体中的油液随主阀动作而改变；左、右阀套中分别设有左、右阀杆，左、右阀杆形成主阀阀芯，主阀阀套中在主阀阀芯的靠近电磁铁的一端设有第二信号腔，第二信号腔中的油压状态控制主阀阀芯动作形成主阀控制腔；在进行合闸操作时，合闸电磁铁得电，高压腔体中的高压油进入主阀控制腔，高压油推动主阀阀芯向左移动，主阀阀芯将主阀信号腔体和主阀低压腔隔断，同时将高压腔和主阀信号腔连通，高压油经由主阀信号腔进入操动机构控制回路中，完成合闸动作；在进行分闸操作时，分闸电磁铁I得电，主阀控制腔中的高压油进入油箱，控制腔失去高压，主阀阀芯快速向右移动，主阀阀芯将主阀信号腔与高压腔隔断，同时将主阀信号腔与主阀低压腔导通，操动机构控制回路中的高压油经由主阀信号腔进入油箱，实现分闸操作。

上述现有的液压控制阀在控制一些功率较大的操动机构时，主阀需要较大的流量，因此需要较高的液压压力和较大的主阀阀芯，这就使得主阀阀芯的动作需要有较大驱动力来实现，现有的电磁铁线圈的驱动力难以满足需求，因此现有的液压控制阀很难适用于功率较大的操动机构。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种液压控制阀，用以解决现有液压控制阀难以适用于较大功率的操动机构的问题；本发明的目的还在于提供一种使用了该液压控制阀的液压操动机构和断路器。

为实现上述目的，本发明的液压控制阀的第一种技术方案是：液压控制阀包括主阀，主阀包括低压腔、高压腔、主阀信号腔和用于控制主阀的阀芯动作的主阀控制腔，液压控制阀还包括合闸先导阀、合闸二级阀、分闸先导阀、分闸二级阀；合闸先导阀和分闸先导阀均包括进油口和用于连通油箱的泄油口；合闸二级阀和分闸二级阀均包括阀腔和滑动密封设置在阀腔内的二级阀阀芯，阀腔包括设置在二级阀阀芯的轴向两端的二级阀控制腔和进油腔，进油腔的侧壁上设有进油口且背向二级阀控制腔的一端设有出油口，二级阀阀芯通过弹簧压紧在出油口上且位于进油腔内的一端具有承压端面；分、合闸二级阀的二级阀控制腔分别与对应的分、合闸先导阀的进油口相通且分、合闸二级阀的二级阀控制腔均通过设有节流结构的连通通道与主阀的高压腔连通；合闸二级阀的进油口与主阀阀体上的高压腔连通，主阀控制腔与合闸二级阀的出油口和分闸二级阀的进油口连通，分闸二级阀的出油口与主阀的低压腔连通。

本发明的液压控制阀的第二种技术方案是：根据本发明的液压控制阀的第一种技术方案所述的液压控制阀，所述二级阀的阀腔设置在主阀的主阀阀体上。

本发明的液压控制阀的第三种技术方案是：根据本发明的液压控制阀的第一或第二种技术方案所述的液压控制阀，所述的先导阀包括先导阀阀座，先导阀阀座对接地设置在主阀阀体上，所述的节流结构设置在先导阀阀座与主阀阀体的对接面上。

本发明的液压控制阀的第四种技术方案是：根据本发明的液压控制阀的第三种技术方案所述的液压控制阀，所述的二级阀包括二级阀调节座，二级阀调节座与二级阀阀芯靠近二级阀控制腔的一端对应并通过螺纹结构旋装在先导阀阀座上，所述二级阀上的弹簧设置在二级阀阀芯和二级阀调节座之间。

本发明的液压操动机构的第一种技术方案是：液压操动机构包括液压控制阀，液压控制阀包括主阀，主阀包括低压腔、高压腔、主阀信号腔和用于控制主阀的阀芯动作的主阀控制腔，液压控制阀还包括合闸先导阀、合闸二级阀、分闸先导阀、分闸二级阀；合闸先导阀和分闸先导阀均包括进油口和用于连通油箱的泄油口；合闸二级阀和分闸二级阀均包括阀腔和滑动密封设置在阀腔内的二级阀阀芯，阀腔包括设置在二级阀阀芯的轴向两端的二级阀控制腔和进油腔，进油腔的侧壁上设有进油口且背向二级阀控制腔的一端设有出油口，二级阀阀芯通过弹簧压紧在出油口上且位于进油腔内的一端具有承压端面；分、合闸二级阀的二级阀控制腔分别与对应的分、合闸先导阀的进油口相通且分、合闸二级阀的二级阀控制腔均通过设有节流结构的连通通道与主阀的高压腔连通；合闸二级阀的进油口与主阀阀体上的高压腔连通，主阀控制腔与合闸二级阀的出油口和分闸二级阀的进油口连通，分闸二级阀的出油口与主阀的低压腔连通。

本发明的液压操动机构的第二种技术方案是：根据本发明的液压操动机构的第一种技术方案所述的液压操动机构，所述二级阀的阀腔设置在主阀的主阀阀体上。

本发明的液压操动机构的第三种技术方案是：根据本发明的液压操动机构的第一或第二种技术方案所述的液压操动机构，所述的先导阀包括先导阀阀座，先导阀阀座对接地设置在主阀阀体上，所述的节流结构设置在先导阀阀座与主阀阀体的对接面上。

本发明的液压操动机构的第四种技术方案是：根据本发明的液压操动机构的第三种技术方案所述的液压操动机构，所述的二级阀包括二级阀调节座，二级阀调节座与二级阀阀芯靠近二级阀控制腔的一端对应并通过螺纹结构旋装在先导阀阀座上，所述二级阀上的弹簧设置在二级阀阀芯和二级阀调节座之间。

本发明的断路器的第一种技术方案是：断路器包括液压操动机构，液压操动机构包括液压控制阀，液压控制阀包括主阀，主阀包括低压腔、高压腔、主阀信号腔和用于控制主阀的阀芯动作的主阀控制腔，液压控制阀还包括合闸先导阀、合闸二级阀、分闸先导阀、分闸二级阀；合闸先导阀和分闸先导阀均包括进油口和用于连通油箱的泄油口；合闸二级阀和分闸二级阀均包括阀腔和滑动密封设置在阀腔内的二级阀阀芯，阀腔包括设置在二级阀阀芯的轴向两端的二级阀控制腔和进油腔，进油腔的侧壁上设有进油口且背向二级阀控制腔的一端设有出油口，二级阀阀芯通过弹簧压紧在出油口上且位于进油腔内的一端具有承压端面；分、合闸二级阀的二级阀控制腔分别与对应的分、合闸先导阀的进油口相通且分、合闸二级阀的二级阀控制腔均通过设有节流结构的连通通道与主阀的高压腔连通；合闸二级阀的进油口与主阀阀体上的高压腔连通，主阀控制腔与合闸二级阀的出油口和分闸二级阀的进油口连通，分闸二级阀的出油口与主阀的低压腔连通。

本发明的断路器的第二种技术方案是：根据本发明的断路器的第一种技术方案所述的断路器，所述二级阀的阀腔设置在主阀的主阀阀体上。

本发明的断路器的第三种技术方案是：根据本发明的断路器的第一或第二种技术方案所述的断路器，所述的先导阀包括先导阀阀座，先导阀阀座对接地设置在主阀阀体上，所述的节流结构设置在先导阀阀座与主阀阀体的对接面上。

本发明的断路器的第四种技术方案是：根据本发明的断路器的第三种技术方案所述的断路器，所述的二级阀包括二级阀调节座，二级阀调节座与二级阀阀芯靠近二级阀控制腔的一端对应并通过螺纹结构旋装在先导阀阀座上，所述二级阀上的弹簧设置在二级阀阀芯和二级阀调节座之间。

本发明的有益效果是：采用由主阀、二级阀和先导阀组成串联放大的三级阀结构，提高液压控制阀的公称流量，以节流装置调节二级阀阀芯的动作，通过二级阀芯的动作控制主阀控制腔中的油压，进而控制主阀阀芯的动作，实现主阀信号腔在主阀高压腔和主阀低压腔之间的切换，实现分、合闸操作；相比于现有的液压控制阀，本发明的液压控制阀能够很好的适用于较大功率的操动机构。

进一步的，所述二级阀的阀腔设置在主阀的主阀阀体上；主阀阀体形成二级阀阀体，简化液压控制阀的结构，减小液压控制阀的体积。

进一步的，先导阀包括先导阀阀座，二级阀包括二级阀调节座，二级阀调节座与二级阀阀芯靠近二级阀控制腔的一端对应并通过螺纹结构旋装在先导阀阀座上，二级阀弹簧设置在二级阀阀芯和二级阀调节座之间；在使用过程中，通过旋动调节座，调节二级阀阀口的开度，进而实现对主阀阀芯动作时间的调整。

附图说明

图1为本发明液压控制阀的具体实施例处于分闸状态时的原理图；

图2为本发明液压控制阀的具体实施例的结构布置图；

图3为图1中的A处的发大图；

图4为图1中的B处的放大图；

图中：1-合闸电磁铁、2-合闸先导阀、3-合闸先导阀阀座、4-合闸二级阀、5-主阀阀体、6-主阀阀套I、7-主阀阀芯、8-主阀阀套II、9-分闸二级阀、10-分闸先导阀I、11-分闸先导阀II、12-分闸先导阀阀座、13-分闸电磁铁I、14-分闸电磁铁II、15-锁紧螺母、16-调节座、17-二级阀弹簧、18-二级阀阀芯、19-二级阀阀套、31-节流环、201-合闸先导阀阀口、202-合闸先导阀出口、203-合闸先导阀进口、401合闸二级阀阀口、402-合闸二级阀信号腔、403-合闸二级阀进口、404-合闸二级阀出口、101-分闸先导阀I阀口、102-分闸先导阀I出口、103-分闸先导阀I进口、111-分闸先导阀II阀口、112-分闸先导阀II出口、113-分闸先导阀II进口、901-分闸二级阀阀口、902-分闸二级阀信号腔、903-分闸二级阀进口、904-分闸二级阀出口、501-高压油腔、502-低压油腔、503-主阀信号腔、504-主阀控制腔。

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。

本发明的液压控制阀的具体实施例，如图1至图4所示，包括主阀和设置在主阀上的分、合闸控制装置；主阀包括主阀阀体5、主阀阀套I6、主阀阀套II8和主阀阀芯7，主阀阀套I6和主阀阀套II8分设在主阀阀体5内的左、右侧，主阀阀芯7导向穿装在两主阀阀套上并通过密封圈与对应主阀阀套接触处形成滑动密封；主阀阀体5上设有低压油腔502、高压腔501和主阀信号腔503，主阀阀体5上在主阀阀芯7的左端设有主阀控制腔504。

所述的合闸控制装置包括合闸电磁铁1、合闸先导阀2和合闸二级阀4；如图4，合闸先导阀2包括合闸先导阀阀座3，合闸先导阀阀座3对接地设置在主阀阀体5顶部的左侧；合闸电磁铁1设置在合闸先导阀阀座3的左侧侧壁上，合闸先导阀2的阀芯与合闸电磁铁1的衔铁上下对应；合闸先导阀出口202与油箱连通。

如图3，合闸二级阀4嵌套在主阀阀体5上，并处于合闸先导阀阀座3的下方；合闸二级阀4包括二级阀阀芯18、二级阀阀套19和二级阀弹簧17，二级阀阀芯18下端与二级阀阀套19顶压处形成合闸二级阀阀口401，二级阀阀芯18与二级阀阀套19之间间隔形成合闸二级阀进口403，二级阀阀芯18的靠近合闸二级阀进口403的一端具有承压端面405；二级阀阀套19中在二级阀阀芯4上方的空腔形成合闸二级阀信号腔402，二级阀阀套19中在二级阀阀芯4下方的空腔形成合闸二级阀出口404。

合闸先导阀阀座3上与二级阀阀芯18上下对应的位置上设有调节座16，二级阀阀芯18和调节座16上分别设有供二级阀弹簧17安装的凹孔，二级阀弹簧17安装在调节座16和二级阀阀芯18之间；调节座16超出合闸先导阀阀座3一端通过锁紧螺母15固定。

合闸二级阀信号腔402与合闸先导阀进口201连通，合闸二级阀信号腔402和合闸二级阀进口403分别与主阀的低压油腔502连通，合闸二级阀信号腔402与主阀的低压油腔502之间的油液通道上设有节流环31，节流环31设置在合闸先导阀阀座3与主阀阀体5的对接面处，节流环31上设有节流孔，合闸二级阀出口404与主阀控制腔504连通。

所述的分闸控制装置包括分闸电磁铁I13、分闸电磁铁II14、分闸先导阀I10、分闸先导阀II11和分闸二级阀9；分闸先导阀I10与分闸先导阀II11结构相同，分闸电磁铁II14和分闸先导阀II11作为备用；分闸先导阀I10和分闸先导阀II11共用分闸先导阀阀座12，分闸先导阀阀座12对接地设置在主阀阀体5顶部的右侧，如图2，分闸电磁铁I13和分闸电磁铁II14分设在分闸先导阀阀座12的左、右侧壁上。

分闸先导阀I10的阀芯和分闸先导阀II11的阀芯分别与分闸电磁铁I13和分闸电磁铁II14对应；分闸先导阀I10的出口102和分闸先导阀II11的出口112分别与油箱连通。分闸二级阀9嵌套在主阀阀体5上，并处于分闸先导阀I10与分闸先导阀II11之间。

分闸二级阀9与合闸二级阀4结构相同，分闸二级阀信号腔902分别与分闸先导阀I10的进口103和分闸先导阀II11的进口113连通；分闸二级阀进口903与合闸二级阀出口404连通，分闸二级阀出口904与主阀低压油腔502连通，分闸二级阀信号腔902与主阀高压油腔501之间的油液通道上也设有节流环31，节流环31设置在分闸先导阀阀座12与主阀阀体5的对接面处，节流环31上设有节流口。

进行合闸操作时，合闸电磁铁1得电，合闸电磁铁1向下推动合闸先导阀2的阀芯，合闸先导阀阀口201打开，合闸二级阀信号腔402中的高压油经由合闸先导阀阀口201流出，合闸二级阀信号腔402中油压补偿受到节流环31的限制，合闸二级阀信号腔402中油压回升较慢，合闸二级阀信号腔402中的油压低于合闸二级阀进口403中的油压，二级阀阀芯18在高压油的作用下克服二级阀弹簧17的作用力上移，合闸二级阀阀口401打开，主阀高压油腔501中的高压油经由合闸二级阀进口401进入主阀控制腔504中，高压油推动主阀阀芯7向右移动，主阀阀芯7中间的凸台将主阀信号腔503与低压油腔502隔断，同时将高压油腔501与主阀信号腔503连通，高压油经由主阀信号腔503进入操动机构控制回路，实现合闸。

合闸完成后，合闸电磁铁1失电，合闸先导阀阀芯在弹簧的作用下复位，合闸先导阀阀口201关闭，合闸二级阀信号腔402逐渐恢复高压，二级阀阀芯18上、下侧的油压平衡，在二级阀弹簧17的作用下，二级阀阀芯18下移，使合闸二级阀阀口401重新关闭，控制阀保持在合闸状态。

进行分闸操作时，分闸电磁铁I13得电，分闸先导阀I10的阀口101打开，分闸二级阀信号腔902中的油压降低，分闸二级阀9的阀芯在高压油的作用下上移，分闸二级阀阀口901打开，主阀控制腔504中的高压油经由分闸二级阀阀口901进入主阀低压油腔502中，主阀控制腔504失去高压，主阀阀芯7迅速向右移动，主阀阀芯7中间的凸台将高压腔501与主阀信号腔503隔断，同时将主阀低压油腔502与主阀信号腔503连通，操动机构控制回路中的高压油经由主阀信号腔503进入主阀低压油腔502，实现分闸。

分闸完成后，分闸电磁铁I13失电，分闸先导阀I的阀芯复位，分闸先导阀I的阀口101关闭，分闸二级阀9阀芯上、下油腔的压力逐渐平衡，分闸二级阀阀芯在分闸二级阀弹簧的作用下复位，分闸二级阀阀口901重新关闭，控制阀保持在分闸状态。

在使用过程中，可以通过旋动调节座16，调节二级阀阀口401的开度，调节二级阀阀芯开启的时间，进而调节主阀阀芯7动作的时间，实现对操动机构分、合闸动作时间的调节。

在本发明的液压操动机构的具体实施例，液压操动机构包括液压控制阀，在本实施例中，除液压控制阀之外，操动机构的其他构件均与现有操动机构中对应的构件相同；本实施例中的液压控制阀的结构与上述本发明的液压控制阀的任一实施例的结构相同，不再重复说明。

本发明的断路器的具体实施例，断路器包括操动机构，操动机构包括液压控制阀，在本实施例中除液压控制阀之外，断路器的其他构件均与现有断路器中对应的构件相同；本实施例中的液压控制阀的结构与上述本发明的液压控制阀的任一实施例的结构相同，不再重复说明。