液压操动机构及液压控制阀

技术领域

本发明涉及液压操动机构及液压控制阀。

背景技术

断路器的分合闸动作时间是断路器性能的一个关键参数，这一关键参数主要是由断路器的操动机构来保证。对于液压操动机构来说，其工作缸是在液压控制阀的控制下动作，因此需要液压控制阀具有较高的响应速度。

常规的液压控制阀为电磁控制阀，依靠电磁阀改变阀体内的通道连通状态来实现液压控制阀的换向。但是，常规电磁控制阀的响应速度有限，难以满足快速响应速度的要求，原因如下：1、电磁阀的电磁铁匝数较多，线径较小，其固有响应时间长；2、电磁控制阀电磁铁的输出力有限，不能直接驱动控制阀主阀动作，其结构采取的是多级控制放大的方式，从电磁铁线圈带电，到动铁芯动作、一级阀动作、二级阀动作，最后到主阀动作，固有动作时间长。

为解决上述问题，授权公告号为CN102403139B的中国专利公开了一种特高压串补旁路开关用斥力换向阀，包括阀体，阀体内设有阀芯，阀芯的轴向一端连接有斥力模块，通过斥力模块驱动阀芯动作，依靠斥力模块响应速度快、输出力大的特点满足阀芯的快速动作需求。上述斥力换向阀的阀体内阀体内设有常低压油区、工作油区、常高压油区和阀芯移动区，阀体上设有低压油路接口、工作油路接口和高压油路接口，低压油路接口、工作油路接口和高压油路接口分别与常低压油区、工作油区和常高压油区相连通。另外，阀芯内还设有保持油孔（即上述专利中的高压油孔）和压力保持翼，保持油孔将常高压油区与阀芯移动区连通，用于在分闸时依靠阀芯在阀芯移动区与常高压油区受到的液压压力差使阀芯保持在分闸状态，压力保持翼用于在合闸时使阀芯保持在合闸状态。

但是，上述斥力换向阀由于需要在阀芯上设置压力保持翼，压力保持翼的直径较大，因此阀芯需要做成分体形式，对制造精度要求较高，装配较为复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种液压操动机构，解决现有的液压操动机构的液压控制阀装配、维护不便、成本高的问题；同时，本发明的另一个目的是提供一种液压控制阀，解决现有的液压控制阀需要设置压力保持翼导致的对制造精度要求高、装配复杂的问题。

本发明中液压操动机构采用如下技术方案：

液压操动机构，包括：

工作缸，用于驱动断路器动作；

液压控制阀，用于控制工作缸的伸缩；

所述液压控制阀包括：

阀体，阀体内设有常低压油区、工作油区、常高压油区和阀芯移动区，阀芯移动区为封闭区域，设置在阀芯的端部，用于为阀芯的滑动提供空间；

阀芯，滑动设置在阀体内；

以液压控制阀设有常低压油区的一侧为左侧、设有常高压油区的一侧为右侧，则所述阀芯移动区包括左侧移动区和右侧移动区，左侧移动区和右侧移动区分别设置在阀芯的左端和右端；

液压控制阀还包括驱动杆，驱动杆对应于阀芯的端面设置，用于在驱动模块的驱动下推动和/或拉动阀芯动作；

驱动杆设置在阀芯的左端和/或右端，沿左右方向导向穿过相应侧阀芯移动区的侧壁并与阀芯移动区的侧壁动密封配合；

所述阀体和/或阀芯上设有左侧移动区通道和右侧移动区通道；左侧移动区通道将左侧移动区与常高压油区连通，右侧移动区通道将右侧移动区与工作油区连通；

以阀芯暴露在左侧阀芯移动区的有效端面面积为A1，阀芯向右移动到极限位置时暴露在常高压油区的有效端面面积为A2，阀芯向左移动到极限位置时暴露在工作油区的有效端面面积为A3，阀芯暴露在右侧移动区的有效端面面积为A4，则A1>A2，且A1

所述有效端面面积是阀芯向左或向右移动到极限位置时，阀芯暴露在左侧阀芯移动区、常高压油区、工作油区或右侧移动区的端面用于对阀芯产生左右方向的整体液压作用力的净面积。

有益效果：采用上述技术方案，通过设置右侧移动区和右侧移动区通道，液压控制阀合闸后，即阀芯向左移动到极限位置时，右侧移动区通道能够将右侧移动区与工作油区连通，而此时阀芯的右侧阀口开启，工作油区同样为高压油，进而使得右侧移动区也为高压油，高压油能够通过阀芯端面与A3、A4对应的部分同时对阀芯施加向左的液压作用力，且该液压作用力大于A1受到的整体向右作用力，使得阀芯能够保持在合闸位置，并且不影响驱动杆对阀芯的作用，与现有技术相比，不需要设置压力保持翼，便于阀芯的装配，并且有利于降低对制造精度的要求，降低液压操动机构的成本，便于维护。

作为一种优选的技术方案，所述驱动杆固定连接在阀芯的左端，用于推动和拉动阀芯动作；

或者，阀芯的左端和右端均设有驱动杆，两侧的驱动杆均用于推动阀芯动作。

有益效果：采用上述技术方案，便于灵活设置驱动杆的位置，也便于调整阀芯相应部位的有效端面面积。

作为一种优选的技术方案，阀芯的左端和右端均设有驱动杆，所述驱动杆与阀芯分体布置，驱动杆与阀芯的对应端端面之间具有间隔。

有益效果：采用上述技术方案，驱动杆不会占用阀芯的有效端面面积，有利于减小体积、便于阀芯的参数设计。

作为一种优选的技术方案，与右侧的驱动杆对应的驱动模块包括复位弹簧，复位弹簧用于驱动该驱动模块朝右复位。

有益效果：采用上述技术方案，复位弹簧能够保证驱动模块的每次动作都具有相同行程，从而提高液压控制阀的动作精度。

作为一种优选的技术方案，驱动模块的输出端与驱动杆之间设有长度调节结构。

有益效果：采用上述技术方案，调节长度调节结构可以调节驱动杆与阀芯之间的间隔大小，进而微调斥力阀的动作时间，满足不同的分合闸时间要求；另外，通过调节长度调节结构，驱动模块可以改变止位元件，可以依靠阀芯与阀体之间止位，也可以依靠驱动模块自身止位，依靠驱动模块自身止位时，阀芯末端的行程依靠液压油推动。

作为一种优选的技术方案，所述驱动模块的行程小于阀芯的行程。

有益效果：采用上述技术方案，阀芯能够晚于驱动模块移动到极限位置，有利于减小阀芯与阀体之间的冲击，延长使用寿命。

作为一种优选的技术方案，所述驱动杆所对应的驱动模块为斥力模块。

有益效果：采用上述技术方案，斥力模块能够实现较快的动作速度，满足液压操动机构的快速动作要求。

本发明中液压控制阀采用如下技术方案：

液压控制阀，包括：

阀体，阀体内设有常低压油区、工作油区和常高压油区；

阀芯，滑动设置在阀体内；

阀体内还设有阀芯移动区，阀芯移动区为封闭区域，设置在阀芯的端部，用于为阀芯的滑动提供空间；

以液压控制阀设有常低压油区的一侧为左侧、设有常高压油区的一侧为右侧，则所述阀芯移动区包括左侧移动区和右侧移动区，左侧移动区和右侧移动区分别设置在阀芯的左端和右端；

液压控制阀还包括驱动杆，驱动杆对应于阀芯的端面设置，用于在驱动模块的驱动下推动和/或拉动阀芯动作；

驱动杆设置在阀芯的左端和/或右端，沿左右方向导向穿过相应侧阀芯移动区的侧壁并与阀芯移动区的侧壁动密封配合；

所述阀体和/或阀芯上设有左侧移动区通道和右侧移动区通道；左侧移动区通道将左侧移动区与常高压油区连通，右侧移动区通道将右侧移动区与工作油区连通；

以阀芯暴露在左侧阀芯移动区的有效端面面积为A1，阀芯向右移动到极限位置时暴露在常高压油区的有效端面面积为A2，阀芯向左移动到极限位置时暴露在工作油区的有效端面面积为A3，阀芯暴露在右侧移动区的有效端面面积为A4，则A1>A2，且A1

所述有效端面面积是阀芯向左或向右移动到极限位置时，阀芯暴露在左侧阀芯移动区、常高压油区、工作油区或右侧移动区的端面用于对阀芯产生左右方向的整体液压作用力的净面积。

有益效果：采用上述技术方案，通过设置右侧移动区和右侧移动区通道，液压控制阀合闸后，即阀芯向左移动到极限位置时，右侧移动区通道能够将右侧移动区与工作油区连通，而此时阀芯的右侧阀口开启，工作油区同样为高压油，进而使得右侧移动区也为高压油，高压油能够通过阀芯端面与A3、A4对应的部分同时对阀芯施加向左的液压作用力，且该液压作用力大于A1受到的整体向右作用力，使得阀芯能够保持在合闸位置，并且不影响驱动杆对阀芯的作用，与现有技术相比，不需要设置压力保持翼，便于阀芯的装配，并且有利于降低对制造精度的要求。

作为一种优选的技术方案，所述驱动杆固定连接在阀芯的左端，用于推动和拉动阀芯动作；

或者，阀芯的左端和右端均设有驱动杆，两侧的驱动杆均用于推动阀芯动作。

有益效果：采用上述技术方案，便于灵活设置驱动杆的位置，也便于调整阀芯相应部位的有效端面面积。

作为一种优选的技术方案，阀芯的左端和右端均设有驱动杆，所述驱动杆与阀芯分体布置，驱动杆与阀芯的对应端端面之间具有间隔。

有益效果：采用上述技术方案，驱动杆不会占用阀芯的有效端面面积，有利于减小体积、便于阀芯的参数设计。

附图说明

图1是本发明中液压控制阀的实施例1的结构示意图；

图2是图1中A处在液压控制阀分闸时的局部放大图；

图3是图1中A处在液压控制阀合闸时的局部放大图；

图4是本发明中液压控制阀的实施例2的结构示意图；

图5是本发明中液压控制阀的实施例3的结构示意图；

图6是图5中阀体处的结构放大图；

图7是本发明中液压控制阀的实施例4的结构示意图；

图中相应附图标记所对应的组成部分的名称为：1-阀主体，2-左阀套，3-右阀套，4-阀芯，5-驱动模块，6-常低压油区，7-工作油区，8-常高压油区，9-分闸位置密封阀口，10-合闸位置密封阀口，11-左侧移动区，12-右侧移动区，13-左侧移动区通道，14-右侧移动区通道，15-驱动杆，16-第一线圈，17-第二线圈，18-斥力盘，19-传动杆，20-连接法兰，21-复位弹簧，22-可调连杆，23-锁紧螺母，24-挡止台。

具体实施方式

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。

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。

需要说明的是，本发明的具体实施方式中可能出现的术语“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，可能出现的术语“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，由可能出现的语句“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。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“设有”应做广义理解，例如，“设有”的对象可以是本体的一部分，也可以是与本体分体布置并连接在本体上，该连接可以是可拆连接，也可以是不可拆连接。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合实施例对本发明作进一步的详细描述。

本发明中液压控制阀的实施例1如图1至图3所示，包括阀主体1、左阀套2、右阀套3、阀芯4和驱动模块5。

与现有技术中的结构类似：如图1所示，阀主体1、左阀套2和右阀套3构成阀体，阀体内设有常低压油区6、工作油区7和常高压油区8，常低压油区6、工作油区7和常高压油区8均由阀套与阀芯4围成；如图2和图3所示，右阀套3的左端开口形成分闸位置密封阀口9，左阀套2的右端开口形成合闸位置密封阀口10；阀芯4的轴向中部设有大径段，大径段的两端外周面为锥面，分别用于与分闸位置密封阀口9和合闸位置密封阀口10以线密封的形式密封配合；阀体上设有低压油路接口T、工作油路接口Z和高压油路接口P，低压油路接口T、工作油路接口Z和高压油路接口P分别与常低压油区6、工作油区7和常高压油区8相连通。

阀芯4滑动设置在阀体内；阀体内还设有阀芯移动区，阀芯移动区包括左侧移动区11和右侧移动区12，左侧移动区11和右侧移动区12分别设置在阀芯4的左端和右端。阀芯移动区用于为阀芯4的滑动提供空间，均为封闭区域。阀芯4上设有左侧移动区通道13，左侧移动区通道13沿阀芯4轴线设置，其右端包括倾斜通道，倾斜通道贯穿阀芯4的外周面，从而实现将左侧移动区11与常高压油区8连通。阀体上设有右侧移动区通道14，大致为U形结构，用于将右侧移动区12与工作油区7连通。

液压控制阀还包括驱动杆15，驱动杆15固定连接在阀芯4的右端面上，用于在驱动模块5的驱动下推动和拉动阀芯4动作；驱动杆15沿左右方向导向穿过右侧移动区12的侧壁，并与右侧移动区12的侧壁动密封配合。

以阀芯4暴露在左侧移动区11的有效端面面积为A1、阀芯4暴露在常高压油区8的有效端面面积为A2、阀芯4暴露在右侧移动区12的有效端面面积为A3，则A1>A2，且A1

驱动模块5为斥力模块，包括第一线圈16、第二线圈17和斥力盘18，斥力盘18设置在第一线圈16、第二线圈17之间，能够在第一线圈16和第二线圈17的分别驱动下实现双向运动。斥力盘18上连接有传动杆19，传动杆19通过连接法兰20与驱动杆15连接。斥力模块的行程大于阀芯4的行程，即斥力模块靠阀芯4与阀套的挡止进行止位。

在图示分闸位置时，斥力模块通电动作，斥力模块的传动杆19通过连接法兰20推动驱动杆15动作，阀芯4向图示左侧运动，分闸位置密封阀口9打开，合闸位置密封阀口10关闭，此时工作油路接口Z和高压油路接口P连通，蓄能器中的高压油进入液压操动机构的工作缸的无杆腔，驱动工作缸实现合闸。此时左侧移动区通道13和左侧移动区11中为高压油，右侧移动区通道14和右侧移动区12中也为高压油，由于A1＜A3+A4，所以阀芯4整体受到向左的液压力作用，阀芯4被紧紧地压在合闸位置密封阀口10处，不至于由于阀口泄漏而导致液压控制阀误动作。

同理，当进行分闸操作时，斥力模块的传动杆19通过连接法兰20拉动驱动杆15动作，阀芯4向图示右侧运动，阀芯4向右侧运动到图示位置，分闸位置密封阀口9关闭，合闸位置密封阀口10打开，此时工作油路接口Z和低压油路接口T连通，工作缸的无杆腔为低压油，有杆腔中的高压油驱动工作缸实现分闸，此时左侧移动区通道13和左侧移动区11中仍为高压油，右侧移动区通道14和右侧移动区12中为低压油，由于A1＞A2，所以阀芯4受到向右的液压力的作用，阀芯4被紧紧地压在分闸位置密封阀口9处，不至于由于阀口泄漏而导致控制阀误动作。

本发明中液压控制阀的实施例2：

如图4所示，本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中，驱动杆15和斥力模块设置在阀芯4右侧，左侧移动区通道13设置在阀芯4内，而本实施例中，驱动杆15和斥力模块设置在阀芯4左侧，为了避免驱动杆15对左侧移动区通道13的影响，左侧移动区通道13设置在阀体内，有效端面面积A1减小，A4增大，但是仍满足A1>A2，且A1

本发明中液压控制阀的实施例3：

如图5和图6所示，本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中，驱动杆15和斥力模块设置在阀芯4右侧，左侧移动区通道13设置在阀芯4内，而本实施例中，阀芯4的左侧和右侧均设有驱动杆15和斥力模块，并且，各驱动杆15与相应的阀芯4分体布置，驱动杆15与阀芯4的对应端端面之间具有间隔；此时斥力模块均为单向运动，并且斥力模块的行程均大于阀芯4的行程，即斥力模块靠阀芯4与阀体进行止位；由于左侧的驱动杆15在左侧移动区11内的高压油作用下能够向左运动、保证左侧斥力模块的向左复位，而右侧的驱动杆15无法在分闸完成后依靠液压油的压力向右运动，因此右侧的斥力模块包括复位弹簧21，复位弹簧21用于驱动该驱动模块5朝右复位；阀芯4的行程为s，在液压控制阀处于分闸状态时，右侧的驱动杆15与阀芯4的右端面之间具有间隙δ，为了保证分合闸动作时间，此时左侧的驱动杆15与阀芯4的左端面之间具有间隔s+δ；另外，有效端面面积A1有所减小，但是仍满足A1>A2，且A1

本发明中液压控制阀的实施例4：

如图7所示，本实施例与实施例3的不同之处在于，本实施例中，斥力模块的输出端与驱动杆15之间设有长度调节结构，长度调节结构包括可调连杆22，可调连杆22的两端设有反向的螺纹，分别螺纹连接在驱动杆15和传动杆19上；可调连杆22上还设有锁紧螺母23，用于在调节到位后实现锁紧定位；通过调整可调连杆22中部的扳拧部位，能够调整驱动杆15与阀芯4的对应端的间距，满足不同的分合闸时间要求，并且可以改变止位元件，可以依靠阀芯4与阀体之间止位，也可以依靠在驱动模块5上设置的挡止台24实现驱动模块5自止位，依靠驱动模块5自止位时，阀芯4的末端行程依靠液压油推动。

在上述实施例3中，驱动杆15与阀芯4分体布置，在其他实施例中，驱动杆15与阀芯4也可以固定连接，连接时使其中一侧的斥力机构处于伸出状态。

在上述实施例中，驱动模块5采用斥力模块，在其他实施例中，根据对分合闸速度的需求，也可以采用其他形式的驱动模块，例如电磁铁。

本发明中液压操动机构的实施例：液压操动机构包括：工作缸，用于驱动断路器动作；液压控制阀，用于控制工作缸的伸缩，其中液压控制阀即上述液压控制阀的任一实施例中的液压控制阀，此处不再具体说明。

以上所述，仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，本申请的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本申请的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本申请的保护范围内。