高压开关断路器弹簧液压操纵机构控制阀设计改进

　　在高压开关断路器弹簧液压操纵机构系统中，用来控制断路器合、分的元件是属于液压系统的控制元件。它也是最重要的结构件之一。该控制元件设计合理与否直接关系着弹簧液压操纵机构的性能指标，也就是决定断路器是否工作可靠。

　　高压开关弹簧液压操纵机构的动作与一般机床液压设备有着明显的不同，其响应动作速度极快（一般为机床液压设备的6～10倍），动作时间极短（一般以ms计），主要用于有大功率要求的断路器弹簧液压操纵控制。而在弹簧液压操纵机构系统中，是用这个控制阀来改变油流方向和流量（及速度）大小，使高压开关断路器按性能指标规定进行合闸和分闸。同时，控制阀还具有保压功能，根据规定指标要求24h保压允许掉1～3mm，然后，通过辅助开关发出信号重新启动电机油泵进行补压，也就是24h允许补压一次。因此，控制阀很大程度上决定着高压断路器的运动速度大小及断路器合、分的可靠性。

　　某公司研制开发的弹簧液压操纵机构液压系统控制阀是一个二级阀。

　　1 二级阀的组成及原理

　　1.1 二级阀组成

　　二级阀主要包括有4个部分：一级阀部分、二级阀部分、安全阀部分、节流调速部分。一级阀部分包括合闸阀芯、分闸阀芯及弹簧等。二级阀部分包括阀座、钢球、弹簧等。安全阀部分包括阀座推杆、调压弹簧等。节流调速部分包括节流杆、密封圈等。这几部分都是通过一个阀体集成在一起，构成一个二级阀，如图1所示。

　　图1 二级阀组成

　　1.2 二级阀工作原理

　　这个二级阀连接在液压系统中油缸的一侧面上，而液压油泵则安装在控制阀相对的另一侧。刚开始工作时，电机启动带动油泵往系统里供油，通过二级阀孔进入油缸上腔，使得弹簧液压操纵机构处于分闸位置，二级阀换向是通过电磁铁通电来实现的。电磁铁直接作用在二级阀阀芯上，以此来控制一级阀主阀部分的分闸与合闸。安全阀部分是通过调节弹簧来达到控制系统压力作用的。而节流调节部分用来控制油缸速度是否达到性能要求。二级阀工作原理如图2所示。

　　图2 二级阀工作原理图

　　2 二级阀研制存在问题

　　2.1 二级阀设计思路

　　弹簧液压操纵机构控制阀之所以设计成二级阀，是因为弹簧液压操纵机构的合分闸速度极快，这就要求控制阀通流量要足够大才能满足设计要求。如果用电磁铁直接推动一级阀，则必须要求电磁铁推力也要大，也就是电磁铁需要较大。而采用二级阀（相当于普通换向阀的导阀），由于二级阀阀芯直径较小，电磁铁比较容易推动，这样就可以通过液压油来推动主阀芯，相当于将一级液压放大，换向速度快，也可靠地满足了性能要求。同时，电磁铁价格也比较低。