專利名稱：一種液壓彈簧操動機構用的單穩態永磁液壓閥的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種以SFe氣體為滅弧介質的高壓斷路器技術，特別是涉及一種液壓彈簧操動 機構用的單穩態永磁液壓閥。
技術背景近十年來隨著國家電力事業的迅猛發展，電力系統也隨之向高電壓、遠距離、大容量方 向提升。從20世紀70年代看，許多國家的大電網相繼發生重大事故，引起長時間的停電， 造成巨大的經濟損失，直至危機社會秩序。解決安全可靠性問題越顯突出。據ABB公司調査 統計顯示，操動機構故障率占故障總數的43%。因此對高壓斷路器操動機構進行改進，盡量 減少零部件數量，降低操作功耗，提高可靠性，已迫在眉睫。目前輸電線路用的斷路器最高工作電壓等級通常為126 1100kV，多采用以SF6氣體為滅弧介質的高壓斷路器。它的操動機構是液壓彈簧操動機構中液壓閥是該機構中的重要部件。 現有液壓閥利用三個電磁閥的通斷控制油路，更換工作油的流動方向，進而控制閥芯向左或 向右運動，最終通過連桿帶動斷路器操作觸頭做分閘或合閘運動。經驗表明，現有液壓閥在 工作時容易出現以下問題，其一、兩個電磁閥分別控制閥芯向左或向右運動，使操作過程和 控制油路復雜。其二、對介質潔凈度要求較高， 一旦介質中出現雜質電磁閥會發生拒動現象。 其三、密封環節多、安全系數低，容易漏油。其四、液壓油污沉積會造成液壓閥閥芯動作失 常，甚至液壓閥失效。 發明內容針對現有液壓閥結構不足之處，本發明提供一種結構簡單，零部件少，機械壽命長，可 靠性高，與液壓彈簧機構完美配合的液壓彈簧操動機構用的單穩態永磁液壓閥。本發明的技術構想是 一、改進現有液壓閥結構去掉現有液壓閥的三個電磁閥、控制 油路、和閥芯右端油腔，并調整閥芯兩端的有效壓力面積，使永磁液壓閥閥芯在相同油壓的 情況，受到的合壓力向右。目的是在油壓和永磁閥的共同作用下推動閥芯可靠快速的向右運 動。二、重點設計了一種新型永磁閥與液壓閥相配合。本發明為解決其技術問題所采用的技術方案是該閥包括閥體，閥體內分有常低壓油區， 工作油區，第一常高壓油區，第二常高壓油區，及設在其內的閥芯，閥體右部裝有永磁閥， 它含有一個操作線圈、磁軛環、尼龍端蓋、動鐵芯、導磁環、尼龍圈和磁軛。其中磁軛體內設有動鐵芯，動鐵芯體外沿軸向方向依次設有操作線圈，磁軛環，尼龍 墊圈，導磁環，其中磁軛環外表面設有永磁環，磁軛端面處設有尼龍端蓋，動鐵芯上的驅動 桿兩端分別穿出磁軛體外和尼龍端蓋外，閥體上設有與工作油區連通的工作油路接口 B，與 第一常高壓油區連通的高壓油路接口 C，與常低壓油區連通的低壓油路接口 A。本發明設置導磁環的目的是，當動鐵芯處在如圖2b中的位置時，操作線圈中通入較小電 流就可以使動鐵芯動作。設置尼龍圈(非導磁材料)的目的是，當動鐵芯處在如圖2c中的位置時，永磁體對動鐵芯可以提供足夠大的吸力。閥體的內部有密封的第一常高壓油區、第二 常高壓油區、工作油區、常低壓油區和閥芯，永磁閥嵌入閥體的右端部，閥芯與永磁闊的驅 動桿通過螺紋連接，則閥芯、永磁閥的驅動桿和動鐵芯連接后成一整體。本發明相比現有技術的有益效果是無需液壓先導閥(電磁閥)，閥內液壓油對闊芯產生 一種預使閥芯產生向右運動的力，使斷路器分閘動作速度快，可獲得較為理想的分閘速度特 性；永磁閥單獨控制閥芯向左運動，使斷路器合閘，動作特性與壓力無關，防止液壓閥慢分 及慢合；操作功耗小，閥體體積小，密封點少，安裝、維修、調試方便。
圖1是永磁液壓閥結構原理示意圖。 圖2是永磁閥操作過程原理示意圖。其中，圖a分閘位置示意圖，圖b合閘操作示意圖，圖c合閘位置示意圖，圖d分閘操 作示意圖。圖1中，l常低壓油區，2工作油區，3第一常高壓油區，4永磁閥，5高壓油孔，6閥芯， 7第二常高壓油區，8闊體，A低壓油路接口， B工作油路接口， C高壓油路接口。圖2中，9驅動桿，IO操作線圈，ll永磁環，12尼龍^^蓋，13動鐵芯，14導磁環，15 尼龍圈，16磁軛，17磁軛環。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明進一步說明， 一種液壓彈簧操動機構用的單穩態永磁液壓閥如圖1 所示，包括閥體8，閥體8內具有常低壓油區1，工作油區2，第一常高壓油區3，第二常高 壓油區7，及設在其內的閥芯6，在閥體8右腔內，設有永磁閥4，永磁閥4內設有動鐵芯13， 動鐵芯13上的驅動桿9與閥芯6相連。閥體上設有與工作油區連通的工作油路接口B，與第 一常高壓油區連通的高壓油路接口C，與常低壓油區連通的低壓油路接口 A，本發明在高壓斷 路器液壓彈簧操動機構上使用時，閥體上的工作油路接口 B與液壓操動機構上的工作油路接 口相連；高壓油路接口C與液壓操動機構上的高壓油路接口相連；低壓油路接口A與液壓操 動機構上的低壓油路接口相連，其中永磁閥4的磁軛16腹腔內設有動鐵芯13，動鐵心13體外沿軸向方向依次設有操作線圈10，磁軛環17，尼龍墊圈15，導磁環14，其中磁軛環17 外表面設有永磁環11，磁軛16端面處設有尼龍端蓋12，動鐵芯13有驅動桿9兩端分別伸出 磁軛16體外和尼龍端蓋12外。當閥芯6保持在右端部，且永磁閥操作線圈10中沒有電流通 過時(如圖l所示)，在油壓相同的情況下，由于閥芯6左端的有效壓力面積大于右端的有效 壓力面積，因此閥芯6受到向右的驅動力(合壓力)，且僅此驅動力使閥芯6及動鐵芯13保 持在右端部。由于永磁閥左端部為尼龍端蓋12 (非導磁材料)，永磁環ll產生的磁力線經磁 軛16、導磁環14和動鐵芯13的低磁阻通道構成閉合回路如圖2a中I所示。則動鐵芯13受 到永磁環11的吸力很小，可忽略不記。此時工作油區2與常低壓油區1接通，工作油區2保 持低壓狀態。則液壓彈簧操動機構的底部油腔充滿低壓油，推動拉桿完成分閘操作，斷路器 觸頭保持在分閘位置。當給永磁液壓闊動作信號時，永磁閥的操作線圈IO通以正向直流電流，該電流產生的磁 力線方向與永磁體的磁力線方向相反，見圖2b中。其產生磁動勢，利用磁軛16和導磁環14 提供的低磁阻抗通道，使在動鐵芯13中產生的磁場由操作線圈產生的磁場和永磁體產生的磁 場疊加而成，電流達到一定值時，動鐵芯13中產生向左的電磁力大于閥芯6向右的驅動力， 此時在合力的作用下，動鐵芯連同驅動桿以一定的速度通過工作氣隙，并帶動閥芯6向左運 動。在這個過程中工作油區2與常低壓油區1斷開，與第一常高壓油區3接通，工作油區2 由低壓狀態變為高壓狀態。進而帶動斷路器觸頭由分閘位置向合閘位置運動。當閥芯6運動到左端部時，高壓斷路器觸頭處在合閘位置。永磁閥的操作線圈10電流截 止，永磁環ll產生的磁場，利用動鐵芯13和磁軛16提供的低磁阻抗通道，構成閉合回路。 見圖2c，動鐵芯13受到的向左的吸力，且此吸力大于閥芯6向右的驅動力，從而將動鐵芯 13及閥芯6保持在左端部，此時工作油區2與第一常高壓油區3接通。工作油區2保持在高 壓狀態，則液壓彈簧操動機構的底部油腔充滿高壓油，推動拉桿完成合閘操作，斷路器觸頭 保持在合閘位置。當再給永磁液壓閥動作信號時，永磁閥的操作線圈IO通入反向直流電流，該電流產生的 磁力線方向與永磁體產生的磁力線方向相反，見圖2d。動鐵芯13中的磁場由操作線圈產生 的磁場和永磁體產生磁場如圖2d中I所示疊加而成，電流達到一定值時，動鐵芯13中產生 向左的電磁力小于閥芯6向右的驅動力，此時動鐵芯連同驅動桿在合力的作用下，帶動閥芯 6向右運動。在這個過程中工作油區2與常低壓油區1斷開，與第一常高壓油區3接通，工 作油區由低壓狀態變為高壓狀態。進而帶動斷路器觸頭由合閘位置向分閘位置運動。
權利要求
1、一種液壓彈簧操動機構用的單穩態永磁液壓閥，包括閥體、永磁閥，閥體內分有常低壓油區，工作油區，第一常高壓油區，第二常高壓油區，閥體內設有閥芯，其特征是閥體右部裝有永磁閥，永磁閥內設有動鐵芯，動鐵芯上的驅動桿與閥芯相連，閥體上設有與工作油區連通的工作油路接口B，與第一常高壓油區連通的高壓油路接口C，與常低壓油區連通的低壓油路接口A。
2、 根據權利要求所述的一種液壓彈簧操動機構用的單穩態永磁液壓闊，其特征在于所述的永磁閥包括 一個操作線圈、磁軛環、尼龍端蓋、動鐵芯、導磁環、尼龍圈和磁軛，其中 磁軛體內設有動鐵芯，動鐵芯體外沿軸向方向依次設有操作線圈、磁軛環、尼龍墊圈、導磁 環，其中磁軛環外表面設有永磁環，磁軛端面處設有尼龍端蓋，動鐵芯上的驅動桿兩端分別 穿出磁軛體外和尼龍端蓋外。
全文摘要
一種液壓彈簧操動機構用的單穩態永磁液壓閥，屬高壓斷路器開關領域。它包括閥體，閥體內的常低壓油區，工作油區，第一常高壓油區，第二常高壓油區，及設在其內的閥芯，其特點是閥體右部鑲有永磁閥，永磁閥由一個操作線圈、磁軛環、尼龍端蓋、動鐵芯、導磁環、尼龍圈、磁軛組成。其中磁軛體內設有動鐵芯，動鐵芯體外依次設有操作線圈，磁軛環，尼龍墊圈，導磁環，其中磁軛環外表面設有永磁環，磁軛端面處設有尼龍端蓋，動鐵芯上的驅動桿兩端分別穿出磁軛體外和尼龍端蓋外，在閥體上設有與各油區連通的油路接口。本閥具有結構簡單，動作靈敏，安全可靠，使用壽命長的優點。
文檔編號F16K11/02GK101251199SQ20081001075
公開日2008年8月27日 申請日期2008年3月25日 優先權日2008年3月25日
發明者徐建源, 莘 林, 陽 田, 馬躍乾 申請人:沈陽工業大學