CN105003476A - 用于防止用于触动的促动器中的泄漏的液压阀 - Google Patents

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Abstract

用于在用于触动高压电路断路器或中压电路断路器的促动器中将第一流体传导压力管线(X)连接于第二流体传导压力管线(Z)的液压阀(50)包括壳体(28)，其具有用于附接于第一压力管线(X)的第一通道入口(21,23)，并且具有用于附接于第二压力管线(Z)的第二通道入口(22,24)，以及位于第一通道入口与第二通道入口之间的腔(27)。液压阀还包括密封本体(20)，其可在腔(27)中移动，并且具有圆周(42)，其至少在一个点处大于第一通道入口和第二通道入口的邻接腔的开口(31,32)的相应圆周，其中密封本体(20)几何上匹配这些开口(31,32)的截面，使得密封本体(20)在密封本体(20)位于其上时完全地密封其。

Description

用于防止用于触动的促动器中的泄漏的液压阀
技术领域
本发明涉及借助于阀布置液压地控制活塞/缸布置的领域，其中阀布置为用于触动高压或中压电路断路器的促动器的一部分。这里的焦点具体在于当泄漏发生在阀布置内时采取对策。
背景技术
用于触动液压促动器的活塞的两级阀布置分别从EP2234135B1和DE102009053901B3中获知，其中液压促动器提供用于触动高压电路断路器。阀级包括引导级和主级。
来自EP2234135B1的阀布置由作为引导阀的3/2端口阀和作为主阀的两个2/2端口阀构成，然而在来自DE102009053901B3的阀布置中，两个2/2端口阀也作为主阀存在，但3/2端口引导阀的功能由作为引导阀的两个2/2端口阀执行。
来自2234135B1的阀布置与由阀布置控制的活塞/缸布置和与待触动的高压电路断路器一起在图1中示出。阀布置和活塞/缸布置共同为用于触动高压电路断路器的液压促动器的部分。
在引导阀11的第一位置，从高压箱9经由主阀2到位于活塞/缸布置12中的空间10的端口开启，即，处于高压的流体供应至活塞6上方的空间10，以使高压电路断路器7闭合。流体通常由液压油形成。在引导阀11的第二位置，空间10经由主阀1连接于低压箱8，即，活塞6上方的空间10减压，结果在于活塞6向后移动并且使高压电路断路器7开启。
来自DE102009053901B3的阀布置可在图2中看到，又结合了液压促动器的活塞/缸布置12和待触动的电路断路器7。与图1中的那些相同的元件带有相同附图标记，并且阀布置的操作的基本模式与上文针对图1描述的相同。
图2中的引导阀3和4采用NC阀的形式，其被电力地触动并且具有弹簧返回。由于出于技术原因需要的弹簧返回，故在切换之后，该情形总是发生，其中负责在直到下一个切换事件的时段内的主级的阀1和2的正确定位的包围的油量存在于引导区中，即，在引导级的液压区中。
然而，引导级的2/2端口阀3和4并非完全***漏。取决于切换位置，引导阀3和4处的内部泄漏现在可导致压力的非期望累积或减小，这可有损主阀1和2的正确定位。
这必须被防止，因为否则主级可故障，并且因此促动器和高压电路断路器可故障。
问题在DE102009053901B3中通过将小孔口5并入在引导区(即，油包围在其中的液压区)与主区(即，促动主活塞6的区)之间来解决。具体而言，孔口5位于引导阀3,4的连接于主阀1,2的控制入口的出口侧X与主阀1,2的连接于活塞/缸布置12的出口侧Z之间。
然而，引导区与主区之间的此类连接在切换期间是非合乎需要的，因为目的准确是两个区独立于彼此来液压地操作(还参看图1)。
在静止情形中，在因此不存在切换时，然而孔口有助于补偿可能存在的任何泄漏，其中事实在于，在静止情形中，相同压力总是在引导区和主控制区中普遍，并且主控制区并未密封，并且因此能够补偿发生的泄漏。当在静止情形中存在非常低体积的流动时，孔口类似于主控制区和引导控制区之间的开启连接起作用，即，泄漏引起的来自引导区的油流可经由孔口进入主控制区中并且在该处排出。
孔口设计成尽可能小，以使该开启连接不导致对切换期间(即，在动态情形中)的阀布置的作用有不利影响。因此，利用了主区与引导区之间普遍的压力的显著且广泛变化的差异的影响，其结果在于主阀处发生非常大体积的流动。由于相比于相应已知开启的阀的孔口的出口开口的非常小的尺寸，并且由于所有都在动态情形中极其迅速地发生，故孔口接着类似于主区与引导区之间的分离器作用。
因此，孔口基本上在动态情形中分开主区和引导区，并且在动态情形中提供主区与引导区之间的低损失连接。
因此，孔口在各种情况中代表动态情形的"尽可能小"与静止情形的"尽可能大"之间的折衷。现在在实际测试中证实了该折衷可在个别情况中不是足够的。
发明内容
从该现有技术开始，本发明的目的因此在于提供备选选择，借助于其，来自两级阀布置的引导区的泄漏可经由主控制区排放，以便触动液压促动器的活塞，而不由此不利地影响切换状态。
该目的通过用于在促动器中将第一流体传导压力管线连接于第二流体传导压力管线的液压阀来实现，以便触动高压或中压电路断路器，包括：
壳体，其具有用于附接于第一压力管线的第一通道入口，以及用于附接于第二压力管线的第二通道入口，以及位于第一通道入口与第二通道入口之间的腔，
密封本体，其可在腔中移动，并且具有圆周，其至少在一点处大于第一通道入口和第二通道入口的邻接腔的开口的相应圆周，其中密封本体在几何上匹配这些点的截面，使得密封本体在密封本***于其上时完全密封其。
紧固在第一通道开口中的第一弹簧元件，其在第一侧上连接于密封本体，并且在松弛状态中突入腔中，
紧固在第二通道开口中的第二弹簧元件，其在第二侧上连接于密封本体，并且在松弛状态中突入腔中。
液压阀的入口通道在各种情况下提供成连接于压力管线。压力管线在这里可设计为壳体块内的通道，或设计为外部压力管线。
这里描述的液压阀的壳体因此可包围整装的部分，或者其可为包括另外的液压元件的又一个较大壳体块的集成构件。
因此，阀具有两个通道入口和因此连接部，并且由密封本体构成，该密封本体布置成以便其可在壳体的腔内移动，并且以如下方式在两个弹簧元件之间扭转，使得在两个通道入口之间的之前已知的压差的情况下，其保持在通道入口的邻接腔的两个开口之间。在该情形中，流动因此可沿两个方向穿过阀。通道入口的邻接腔的开口也称为阀座。
因此，液压阀可用于两个压力管线之间的阀布置中，并且准确的是以容许通路高达预定体积的流动或预定压力差为目的，以及以高于该预定体积的流动或该预定压力差使两个压力管线彼此断开为目的，其中预期的是液压阀以该方式在体积流的两个方向上有效。
在静止情形中，提出的液压阀接着保持压力管线之间的连接开启，因为密封本体以如下方式由弹簧元件保持，使得其保持离两个阀座一距离。因此，弹簧元件的设计适于预期发生断开的预定压力差，并且适于腔的几何形状和动态情形中的压力比。这可意味着弹簧元件可设计有不同的刚度，以便因此能够例如在取决于方向的不同体积流下闭合。
由于压力管件之间的连接通路在静止情形中保持开启，故泄漏引起的流体流可在静止情形中从整装区穿过阀进入并未液压地闭合的区，并且因此排出。在阀布置的动态情形中，发生在压力管线之间的压力差的变化作用在密封本体上，并且使其移动来位于阀座中的一个上，以使压力管线与彼此断开。
液压阀因此可完全地替代上述申请中的孔口。其通路截面不可选定成过大以便确保动态情形中的压力管线的可靠断开的孔口的缺点并不适于液压阀的情况。作为替代，在这里提出的液压阀的设计的情况中，可选定足够大来排放泄漏物的开口截面，因为在动态情形中，开口截面可在各种情况中由密封本体可靠地密封。因此，极大地简化了适于周围阀布置中的实际物理环境的泄漏排放构件的设计。
对于期望液压阀以相同方式作用于两个流动方向并且因此其在相同体积流下生成相同的损失和闭合的阀布置中的使用，第一通道开口和第二通道开口设计成关于彼此具有相同尺寸，并且第一弹簧元件和第二弹簧元件具有相同设计。
第一通道入口和第二通道入口的邻接腔的开口优选可均具有圆形设计。在连接于弹簧元件的密封本体的侧部中的各个上，密封本体接着具有至少一个圆形截面区域，其在各种情况下准确地对应于相关联开口的截面区域。通道入口开口和因此阀座和密封本体的其它设计可构想出；例如，截面还可具有椭圆形式。
在圆形阀座的情况中，密封本体的第一侧和第二侧可采用球形节段的形式，因为接着甚至在制造公差的情况下，确保了相应通道入口被有效密封。在其最简单的形式中，密封本体可采用球形形式。然而，不同于球形形式的长形设计(其中球形端附接于其)还可构想出，例如，圆柱体或椭圆体。
液压阀可有利地布置在两级阀布置中，用于触动液压活塞/缸布置的活塞，其中阀布置包括具有至少一个引导阀的引导级，以及具有至少一个主阀的主级。因此，阀布置以如下方式设计成使得在至少一个引导阀的第一位置，液压连接经由主级从高压箱到活塞/缸布置建立，以使高压下的流体供应至位于活塞的一侧上的空间，并且在至少一个引导阀的第二位置，位于活塞的一侧上的空间经由主级连接于低压箱。上述液压阀布置在引导级的连接于主级的至少一个控制入口的出口侧与主级的连接于活塞/缸布置的出口侧之间。
在一个实施例中，引导级包含两个2/2端口阀，其可具体设计为具有弹簧返回的电触动阀，该电触动阀在静止位置闭合，也称为NC阀。
具有这里提出的液压阀的两级阀布置可有利地结合在液压促动器中，用于触动高压或中压电路断路器，因为出于安全原因在高压或中压范围中，尤其重要的是避免由泄漏引起的操作失效。这里的高压范围包括大约50kV到当前1100kV之间的电压水平，并且中压范围大致位于1kV到50kV之间。例如，电路断路器可为隔离器、接地开关、高速接地开关或组合的接地开关和隔离器。
附图说明
本发明及其可能的实施例借助于另外的附图中所示的示例性实施例来详细描述，在该另外的附图中：
图1示出了用于触动活塞和因此高压电路断路器的第一已知两级阀布置；
图2示出了具有用于排出泄漏流的孔口的第二已知两级阀布置；
图3示出了具有用于排出泄漏流的液压阀的第三两级阀布置；
图4示出了具有球形密封本体的对称设计的液压阀；
图5a,5b示出了来自图4的液压阀的截面视图。
具体实施方式
图4中所示的液压阀50用于将第一流体传导压力管线X连接于第二流体传导压力管线Z，并且包括具有设计的外壳28，该设计相对于附图的平面中的纵轴线L对称。这里直接彼此相对的两个面向外的连接开口21,22并入到外壳28中。然而，它们还可引入到任何其它布置中的外壳28中。连接开口中的第一个21提供用于将阀连接于第一压力管线X，而第二连接开口22提供用于连接于第二压力管线Z。两者通向腔27的第一弹簧引导通道23和第二弹簧引导通道24均邻接连接开口21,22。
第一连接开口21与第一弹簧引导通道23一起形成用于连接于第一压力管线X的第一通道入口，而第二连接开口22与第二弹簧引导通道24一起形成用于连接于第二压力管线Z的第二通道入口。
紧固于两个弹簧元件25,26的密封本体20设在腔中。两个弹簧元件中的第一个25以其端部中的一个紧固在第一通道开口中，其中在这里所示的实施例中，其紧固在第一弹簧引导通道23中。第一弹簧元件25的另一端紧固于密封本体20的第一侧29。以类似方式，两个弹簧元件中的第二个26以其端部中的一个紧固在第二通道开口中，其中在这里所示的实施例中，其紧固在第二弹簧引导通道24中。第二弹簧元件25的另一端紧固于密封本体20的第二侧30。在这里所示的实施例中，密封本体的第一侧29和第二侧30彼此相对。然而，还可构想出其它布置。在松弛状态中，第一弹簧元件25和第二弹簧元件26均突入腔27中。除紧固于两个弹簧元件25,26之外，密封本体20可在腔27内自由移动。
密封本体20采用具有一圆周的球形形式，该圆周大于邻接腔的第一通道入口和第二通道入口的开口31,32的相应的圆周。开口31,32具有圆形截面，并且还称为阀座。因此，由于其球形形式，故密封本体20在几何上以如下方式适于开口31,32的截面，使得其在其位于它们中的各个上时完全地密封开口31,32。密封开口31,32的截面区域AV可在图5b中看到，图5b示出了来自图5a的沿截面线M穿过液压阀50的截面视图。截面视图中还可看到密封本体20的圆周42，以及其最大截面区域40，以及通路截面41，其可构造成比在开始所述的孔口的情况下更大。
图4中的液压阀50具有对称结构，即，以下元件的设计在尺寸上相同，并且以下等同：第一连接开口21和第二连接开口22；第一弹簧引导通道23和第二弹簧引导通道24，以及第一弹簧元件25和第二弹簧元件26。
因此，来自图4的液压阀50特别有利地适合于安装在例如根据图1,2或3的两级阀布置中，其中在触动液压活塞/缸布置12的活塞6的各种情况下提供了两级阀布置，并且活塞6继而触动高压电路断路器7。在根据图1,2或3的阀布置中，液压阀50将在各种情况下设在第一压力管线X与第二压力管线Z之间。在图2中，其将因此替换孔口5。
各个情况中的两级阀布置包括具有至少一个引导阀(3,4,11)的引导级，以及具有至少一个主阀(1,2,13)的主级，其中在至少一个引导阀的第一位置，液压连接经由主级建立在高压箱9与活塞/缸布置12之间，以使高压下的流体供应至位于活塞6的一侧上的空间10，并且其中，在至少一个引导阀的第二位置，位于活塞6的一侧上的空间10经由主级连接于低压箱8。
液压阀50在引导级的连接于主级的至少一个控制入口的出口侧X与主级的连接于活塞/缸布置12的出口侧Z之间布置在该相应阀布置内。其它标出的压力管线涉及连接于高压箱9的管线P，以及连接于低压箱8的管线T。
在根据图1,2和3的阀布置的静止状态中，换言之，当高压电路断路器7未被触动时，存在于第一压力管线X中的压力p1与存在于第二压力管线Z中的压力p2大小相同。因此，压力管线和通道两者可取决于高压电路断路器7的位置而在相同高压水平或完全未加压。结果并且由于液压阀50的对称设计，故在静止情形中，密封本体20在腔27内中心地定心在两个阀座(31,32)之间。
如果体积流现在由于内部泄漏或外部泄漏在流动在阀布置内穿过其的窄截面处发生，则其可引起压力差，这在最坏的情况下可引起开启的阀筒闭合，这可引起高压电路断路器的严重故障。然而，由泄漏引起的此类体积流可如由图4中的框箭头指出地接着沿两个方向穿过液压阀50，并且因此进入体积流可在其中排放的阀布置的区中，这补偿泄漏，并且因此避免了非期望的压力差的发生。泄漏排放至的位置取决于高压电路断路器的相应的切换位置。在"开启"位置，X和Z处于高压。从X到T的泄漏现在可在X区中发生。由于泄漏失去的体积接着从Z供应穿过液压阀50。在"关闭"位置，X和Z未加压。从P到X的泄漏现在可在X区中发生。该体积接着经由液压阀50排放到Z区中，并且从该处进入低压箱。
在图1,2和3中的阀布置的动态状态中，换言之，当活塞6和因此高压电路断路器7被触动时，压力p1将与压力p2突然不同。引起了液压阀50通过突然出现的压力差而闭合。只要存在于第一压力管线X处的压力p1大于存在于第二压力管线Z处的压力p2，则液压阀50由位于第二通道入口的开口32上的密封本体20密封，并且在相反的压力条件下，由位于第一通道入口的开口31上的密封本体20密封。

Claims (7)

1. 用于在用于触动高压电路断路器或中压电路断路器的促动器中将第一流体传导压力管线(X)连接于第二流体传导压力管线(Z)的液压阀(50)，包括
壳体(28)，其具有用于附接于所述第一压力管线(X)的第一通道入口(21,23)，以及用于附接于所述第二压力管线(Z)的第二通道入口(22,24)，以及位于所述第一通道入口与所述第二通道入口之间的腔(27)，
密封本体(20)，其可在所述腔(27)中移动，并且具有圆周(42)，其至少在一个点处大于所述第一通道入口和所述第二通道入口的邻近所述腔的开口(31,32)的相应圆周，其中所述密封本体(20)几何上匹配这些开口(31,32)的截面，使得所述密封本体(20)在所述密封本体(20)位于其上时完全地密封其，
紧固在所述第一通道开口(21,23)中的第一弹簧元件(25)，其在第一侧(29)上连接于所述密封本体(20)，并且在所述松弛状态中突入所述腔(27)中，
紧固在所述第二通道开口(22,24)中的第二弹簧元件(26)，其在第二侧(30)上连接于所述密封本体(20)，并且在所述松弛状态中突入所述腔(27)中。
2. 根据权利要求1所述的液压阀，其特征在于，所述第一通道开口和所述第二通道开口(21到24)设计成具有关于彼此的相同尺寸，并且其中所述第一弹簧元件(25)和所述第二弹簧元件(26)具有相同的设计。
3. 根据权利要求1或权利要求2所述的液压阀，其特征在于，所述第一通道入口和所述第二通道入口的邻接所述腔(27)的所述开口(31,32)在各种情况下具有圆形设计，并且在连接于所述弹簧元件(25,26)的所述密封本体(20)的侧部(29,30)中的各个上，所述密封本体(20)接着具有至少一个圆形截面区域(AV)，其在各种情况下精确地对应于相关联的开口的截面区域。
4. 根据权利要求3所述的液压阀，其特征在于，所述密封本体的所述第一侧(29)和所述第二侧(30)采用球形节段的形式。
5. 用于触动用于触动高压或中压电路断路器的促动器中的液压活塞/缸布置(12)的活塞(6)的两级阀布置，其中引导级包括至少一个引导阀(3,4,13)，并且其中主级包括至少一个主阀(1,2,11)，其中
在所述至少一个引导阀的第一位置，液压连接经由所述主级从高压箱(9)到所述活塞/缸布置(12)建立，以使高压下的流体供应至位于所述活塞(6)的一侧上的空间(10)，并且
在所述至少一个引导阀的第二位置，位于所述活塞(6)的一侧上的所述空间(10)经由所述主级连接于低压箱(8)，
其特征在于，根据权利要求1至权利要求4中的一项所述的液压阀(50)布置在连接于所述主级的至少一个控制入口的出口侧(X)与所述主级的连接于所述活塞/缸布置(12)的出口侧(Z)之间。
6. 根据权利要求5所述的阀布置，其特征在于，所述引导级包含两个2/2端口阀(3,4)。
7. 包括根据权利要求5或权利要求6中的一项所述的两级阀布置的用于触动高压或中压电路断路器(7)的液压促动器。
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