一种碟簧液压机构蓄能缸、系统及控制方法与流程

本发明涉及开关设备，尤其涉及一种碟簧液压机构蓄能缸、系统及控制方法。

背景技术：

1、碟簧液压机构广泛应用于开关领域，其典型结构特征为采用碟形弹簧储能。在碟簧液压机构中，蓄能缸是一个必不可少的原件，其主要由缸体，活塞以及缸盖等组成，其工作原理为，利用油泵，将高压油通过管道注入蓄能缸的无杆腔，推动蓄能活塞向外运动，压缩组合碟簧，建立系统压力。通常，碟簧液压机构会通过监测组合碟簧的压缩量来判断是否达到预设的压力，并通过行程开关将储能电机关闭。

2、目前用于碟簧液压机构的蓄能器，主要有以下方面的问题：当蓄能压力达到设计压力，蓄能控制系统由于发生故障（如行程开关发生机械或电气故障时）不能切断蓄能回路时，液压系统压力继续升高，可能导致液压系统零件损坏，如储能活塞将缸盖顶开导致高压油外漏、或组合碟簧过渡压缩等，这些因素会造成结构损坏并可能造成人员伤害。

技术实现思路

1、本发明提供了一种碟簧液压机构蓄能缸、系统及控制方法，用于解决当蓄能控制系统由于行程开关发生机械或电气故障时发生故障不能切断蓄能回路时，如何阻止蓄能缸继续储能，防止储能活塞继续移动导致缸盖被顶开引发高压油外漏或组合碟簧过渡压缩的问题。

2、本发明提供的一种碟簧液压机构蓄能缸，包括：缸体，所述缸体内包括腔体、活塞、密封圈和高压油通道；

3、所述活塞活动设置在所述腔体内；

4、所述腔体包括工作腔和低压腔；

5、所述工作腔的一端与所述高压油通道连接，所述工作腔的另一端与所述低压腔连接，所述低压腔的直径大于所述工作腔的直径；

6、所述密封圈设置在所述活塞的外周，用于当所述密封圈处于工作腔时，隔绝从高压油通道进入的高压油流入所述低压腔；

7、所述高压油通道用于输入高压油推动所述活塞朝靠近所述低压腔的方向移动，或用于输出高压油使所述活塞朝远离所述低压腔的方向移动；

8、所述低压腔用于收集当所述密封圈脱离所述工作腔时，从所述密封圈处流出的高压油。

9、进一步地，所述腔体还包括过渡腔，所述过渡腔设置在所述工作腔和所述低压腔之间，所述过渡腔的直径逐渐变大，所述过渡腔的最小直径端与所述工作腔连接，所述过渡腔的最大直径端与所述低压腔连接。

10、进一步地，所述过渡腔的高度大于所述密封圈的高度。

11、进一步地，所述过渡腔为圆台形。

12、进一步地，所述过渡腔的母线与所述过渡腔的轴线夹角大于零且小于等于30°。

13、进一步地，所述低压腔的直径大于预设值，所述预设值为当高压油在所述高压油通道的进入速度等于所述高压油在所述密封圈处的流出速度时所述腔体的直径。

14、本发明提供一种碟簧液压机构的蓄能系统，包括所述蓄能缸、连杆、组合碟簧和控制组件；

15、所述蓄能缸的所述活塞通过所述连杆与所述组合碟簧连接，所述连杆的中部贯穿所述缸体的底部，所述连杆用于实现所述活塞的移动带动所述组合碟簧碟进行同步伸缩；

16、所述控制组件包括电机、油泵、第一行程开关和第二行程开关：

17、所述油泵与所述高压油通道连接，所述电机与所述油泵连接，所述电机用于驱动所述油泵旋转吸入并产生高压油；

18、所述第一行程开关和第二行程开关均与所述组合碟簧连接；

19、所述电机、第一行程开关和第二行程开关设置在串联电路上，所述第一行程开关和所述第二行程开关均为常闭开关；

20、所述第一行程开关用于当所述组合碟簧达到第一压缩量时，切断所述串联电路，使所述电机停止运转；

21、所述第二行程开关用于当所述组合碟簧达到第二压缩量时，切断所述串联电路，使所述电机停止运转，所述第二压缩量小于所述第一压缩量。

22、本发明提供基于所述碟簧液压机构的蓄能系统的控制方法，包括以下步骤：

23、当组合碟簧达到所述第一压缩量时，所述第一行程开关断开，切断所述串联电路，使所述电机停止运转，停止高压油从所述高压油通道输入，实现所述活塞停止移动以及所述组合碟簧停止压缩；

24、当所述组合碟簧达到所述第二压缩量时，切断所述串联电路，使所述电机停止运转，停止高压油从所述高压油通道输入，实现所述活塞停止移动以及所述组合碟簧停止压缩。

25、进一步地，还包括以下步骤：当所述组合碟簧达到第三压缩量时，所述活塞上的所述密封圈脱离所述工作腔进入所述过渡腔，所述活塞与所述过渡腔的间隙逐渐变大，所述密封圈逐渐回弹，高压油从密封圈处流出经过所述过渡腔进入所述低压腔，所述第三压缩量大于所述第二压缩量。

26、当高压油从所述高压油通道的进入速度等于所述高压油从所述密封圈处的流出速度时，所述活塞停止朝靠近所述低压腔的方向移动以及所述组合碟簧停止压缩。

27、进一步地，还包括以下步骤：当所述密封圈脱离所述工作腔并停留在所述过渡腔时，使所述电机停止运转，并从所述高压油通道释放部分高压油使所述腔体内的油压降低，所述组合碟簧的弹性势能大于所述腔体内油压，使得所述活塞朝远离所述低压腔的方向移动，所述密封圈随所述活塞从所述过渡腔进入所述工作腔恢复密封作用。

28、从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：本发明针对防碟簧液压机构过储能的问题提供了双重保护机制。一方面本发明提供了一种碟簧液压机构的蓄能系统，通过在串联回路中增设第二行程开关，实现当第一行程开关失效时，通过第二行程开关切断串联回路，使电机停止运转，实现蓄能缸停止储能，活塞无法继续移动，进而实现第一重保护。另一方面，本发明提供了一种碟簧液压机构蓄能缸，当第一行程开关和第二行程开关均失效时，通过在蓄能缸设置直径比工作腔大的低压油腔，当密封圈随着活塞移动由工作腔进入低压腔时，活塞与低压腔内壁的间隙大于活塞与工作腔的间隙，使得密封圈无法隔绝高压油，发生高压油内漏，即高压油从活塞与低压腔内壁处的间隙流入低压腔，并进一步经低压油通道排出，导致活塞上方和下方的压力差减小，实现蓄能缸停止储能，活塞没有足够的动力继续移动，避免缸盖被顶开引发高压油外漏或组合碟簧过渡压缩的问题发生，实现第二重保护。

技术特征：

1.一种碟簧液压机构蓄能缸，其特征在于，包括：缸体(1)，所述缸体(1)内包括腔体、活塞(2)、密封圈(3)和高压油通道(6)；

2.根据权利要求1所述的一种碟簧液压机构蓄能缸，其特征在于，所述腔体还包括过渡腔(10)，所述过渡腔(10)设置在所述工作腔(9)和所述低压腔(11)之间，所述过渡腔(10)的直径逐渐变大，所述过渡腔(10)的最小直径端与所述工作腔(9)连接，所述过渡腔(10)的最大直径端与所述低压腔(11)连接。

3.根据权利要求2所述的一种碟簧液压机构蓄能缸，其特征在于，所述过渡腔(10)的高度大于所述密封圈(3)的高度。

4.根据权利要求2所述的一种碟簧液压机构蓄能缸，其特征在于，所述过渡腔(10)为圆台形。

5.根据权利要求4所述的一种碟簧液压机构蓄能缸，其特征在于，所述过渡腔(10)的母线与所述过渡腔(10)的轴线夹角大于零且小于等于30°。

6.根据权利要求1或2所述的一种碟簧液压机构蓄能缸，其特征在于，所述低压腔(11)的直径大于预设值，所述预设值为当高压油在所述高压油通道(6)的进入速度等于所述高压油在所述密封圈(3)处的流出速度时所述腔体的直径。

7.一种碟簧液压机构的蓄能系统，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的蓄能缸、连杆(8)、组合碟簧(5)和控制组件；

8.一种基于权利要求7所述的蓄能系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：当所述组合碟簧(5)达到第三压缩量时，所述活塞(2)上的所述密封圈(3)脱离所述工作腔(9)进入所述过渡腔(10)，所述活塞(2)与所述过渡腔(10)的间隙逐渐变大，所述密封圈(3)逐渐回弹，高压油从所述密封圈(3)处流出经过所述过渡腔(10)进入所述低压腔(11)，所述第三压缩量大于所述第二压缩量；

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：当所述密封圈(3)脱离所述工作腔(9)并停留在所述过渡腔(10)时，使所述电机停止运转，并从所述高压油通道(6)释放部分高压油使所述腔体内的油压降低，所述组合碟簧(5)的弹性势能大于所述腔体内油压，使得所述活塞(2)朝远离所述低压腔(11)的方向移动，所述密封圈(3)随所述活塞(2)从所述过渡腔(10)进入所述工作腔(9)恢复密封作用。

技术总结本发明公开了一种碟簧液压机构蓄能缸、系统及控制方法，其中蓄能缸，包括：缸体，缸体内包括腔体、活塞、密封圈和高压油通道；活塞活动设置在腔体内；腔体包括工作腔和低压腔；工作腔的一端与高压油通道连接，工作腔的另一端与低压腔连接，低压腔的直径大于工作腔的直径；密封圈设置在活塞的外周，用于当密封圈处于工作腔时，隔绝从高压油通道进入的高压油流入低压腔；高压油通道用于输入高压油推动活塞朝靠近低压腔的方向移动，或用于输出高压油使活塞朝远离低压腔的方向移动；低压腔用于收集当密封圈脱离工作腔时，从密封圈处流出的高压油。本发明通过在蓄能缸设置直径比工作腔大的低压油腔，在密封圈处发生高压油内漏，实现蓄能缸停止储能。技术研发人员：周福升,王俊刚,郑尧,潘定才,钱琪琪,高超,黄若栋,张义,熊佳明,陈喜鹏,乐杨晶,余家赫受保护的技术使用者：南方电网科学研究院有限责任公司技术研发日：技术公布日：2025/1/13