專利名稱：斷路器的流體壓驅動裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電力用斷路器的驅動裝置，特別是涉及一種利用流體壓力進行斷路器的觸點的開閉作業(yè)的流體壓驅動裝置。
斷路器是在因為打雷這樣的非常時期和檢修等需要停止電力供給等場合，以及在隨后重新開始電力供給時進行觸點的開閉的裝置。對這樣的斷路器的觸點，已有用流體壓裝置進行其開閉作業(yè)的裝置出現(xiàn)。這樣的利用流體壓的斷路器的開閉裝置，與一般工業(yè)上用的流體壓裝置相比，動作的頻率要小，而待機的時間卻要長得多。因此，在斷路器的開閉裝置(流體壓驅動裝置)上，并不是象在一般的流體壓裝置上那樣經常使泵保持著運轉，而只是當儲存在儲壓器中的由泵所排出的高壓的工作流體的壓力即供給壓下降時，才使泵產生運轉，將供給壓提高到規(guī)定的壓力。因此，為使供給壓保持在規(guī)定的范圍內，采用了這樣一種構成用壓力開關等壓力監(jiān)視裝置對供給壓進行監(jiān)視；當供給壓降低到預先設定了的下限值時，使泵起動，開始升壓；當供給壓到達規(guī)定的上限值時，停止泵的工作。
從省能源和工作壽命方面來看，是希望泵的運轉次數(shù)和運轉時間等少一些為好。但為了不出現(xiàn)在需要時不能起動或者不能快速地進行升壓等問題，而是能使之可靠地起動和升壓，就希望以某個程度的頻率使泵產生運轉。
為此，在以往的斷路器的流體壓驅動裝置上，具有下列構成設置有將連接了泵的排出口和儲壓器之間的配管即供給壓管路，和連接了泵的吸入側和貯存容器之間的配管即連接低壓側管路的流路；同時，在該流路上設置節(jié)流孔，以構成泄漏裝置，使工作流體從儲壓器常常一點點地泄漏到貯存容器中；在泵停止后，供給壓會徐徐下降，當經過某個時間后供給壓下降到規(guī)定的下限值時，泵再被起動。
或者，象例如在日本專利公報“特開平3-245421”號上所記載的那樣，使用一種在連接了供給壓側和低壓側的流路上設置電磁閥，通過定期地打開該電磁閥使供給壓下降，從而定期地使泵起動的機構。
在上述第一個現(xiàn)有技術的構成上，由于其節(jié)流孔的流路的斷面積是固定的，所以當隨著周圍(外氣)的溫度變化而使工作流體的粘度產生變化時，其泄漏量就會產生變動。其結果是，會出現(xiàn)泵的運轉次數(shù)和運轉時間等發(fā)生大的變動這樣的問題。這是因為，由于使其產生泄漏的工作流體的流量極其微量就行，所以小孔節(jié)流孔由于其流量過大而不能使用，而要采用環(huán)狀節(jié)流孔或毛細管節(jié)流孔；而通過這些節(jié)流孔而泄漏的流量是與工作流體的粘度成反比例的。例如，在使用了環(huán)狀節(jié)流孔時的泄漏量QL可用由公式(1)所示的環(huán)狀間隙的流量公式所表示。QL=πdδ312μL·ΔP······(1)]]>這里，d為銷的直徑；L為環(huán)狀間隙的軸方向的長度；δ為半徑方向的間隙的大小；μ為工作流體的粘度；ΔP為上流側和下流側的壓力差，即供給壓Ps減去低壓側的壓力后的壓力值，通常，由于低壓側的壓力等于大氣壓，所以ΔP等于Ps。
由于工作流體的粘度在高溫時減小而在低溫時增大，所以若決定了節(jié)流孔的流路的斷面積大小的半徑間隙δ為固定時，則泄漏量就會隨溫度的上升而增加，隨溫度的降低而減小。因此，在夏季或溫暖的地域等場合，由于泄漏量增加，泵的運轉次數(shù)和運轉時間等也相應增加，于是就會出現(xiàn)能源消耗量增大，以及泵和驅動裝置的繼電器等的使用壽命縮短等問題。相反，在冬季或寒冷的地方等場合，由于泄漏量減小，泵的運轉次數(shù)和運轉時間等也相應地減少，會出現(xiàn)泵內的滑動部易于被粘著，使滑動阻力增大，效率下降，不能順利地起動等問題。
并且，由于只要在節(jié)流孔的上流側和下流側之間存在壓力差時工作流體的泄漏是持續(xù)的，所以就存在在萬一因泵不能起動等而不能進行正常的升壓時，供給壓即使在低于規(guī)定的下限值后還會繼續(xù)下降，以至最后會一直下降到不能再驅動斷路器的壓力值為止的問題。
另一方面，在上述第二現(xiàn)有技術的構成上，由于需要為驅動電磁閥的驅動裝置和定期打開該電磁閥的定時器等裝置，所以存在機器的構成變復雜，以及需要對因電磁閥和其驅動裝置等的障礙而引起的機器故障進行處理的設備等問題。而且，在這樣的構成時，當萬一在泵不能被起動的狀態(tài)下反復進行打開電磁閥的動作時，也會出現(xiàn)供給壓下降得過低，以至不能再驅動斷路器的問題。
本發(fā)明的目的是，解決在上述那樣的現(xiàn)有技術中存在的問題，在即使由于溫度變化而使工作流體的粘度發(fā)生變化時，也可以將為使供給壓保持在規(guī)定的范圍內所需的泵的運轉次數(shù)和運轉時間等的變動抑制到小的程度；并且在萬一泵的升壓不能正常進行時，會停止工作流體的泄漏，使供給壓不再繼續(xù)下降。
為達到上述目的，在本發(fā)明中，在連接有供給壓側和低壓側的流路上設置有一種具有以其流路的斷面積可以隨溫度的變化而變化的構成的節(jié)流孔流路的泄漏裝置。即，設置有一種具有其流路的斷面積隨溫度的上升而減小，隨溫度的下降而增加的節(jié)流孔流路的泄漏裝置。
具體來說，上述泄漏裝置希望具有下列這樣的構成。
首先，設置具有錐孔的第一部件，和與該錐孔之間以具有環(huán)狀間隙的方式相嵌合的，在其一端具有錐銷而另一端與第一部件相結合著的第二部件；使兩者之間的間隙成為工作流體流動的節(jié)流孔流路；使該節(jié)流孔流路的一端與供給壓側相接續(xù)，而另一端與低壓側相接續(xù)。錐孔和錐銷的錐形，以隨著從第一部件和第二部件的結合部遠離其錐形部的直徑變細小的方式被設置著。其次，第二部件的至少一部，最好是位于構成錐銷的部分和與第一部件相結合著的結合部兩者之間的那部分，是用其熱膨脹系數(shù)比第一部件的要大的材料所構成的。
依據(jù)上述這樣的構成，當溫度變化時，由于第二部件一方的伸縮比第一部件的要大，所以可使錐孔的內面和錐銷的外面兩者沿軸方向的相對位置發(fā)生變化，從而使節(jié)流孔的流路的斷面積發(fā)生變化。即，當溫度上升時，由于第二部件比第一部件要伸長得大一些，所以間隙δ會減??；相反，當溫度下降時，由于第二部件比第一部件要收縮得大一些，所以間隙δ會增大。這樣，由于節(jié)流孔的流路的斷面積會隨著溫度的變化而產生高溫時減小而低溫時增大的變化，所以即使粘度發(fā)生了變化，也可以將與用粘度μ除間隙δ的3次方后的值成比例的泄漏量的變動抑制到小的程度。因此，就可以將為使供給壓保持在規(guī)定的范圍內而所需的泵的運轉次數(shù)和運轉時間等的變動抑制到小的程度。而且，由于泄漏量是與間隙δ的3次方成比例的，所以可以通過只使間隙δ產生很小的變化而得到大的效果。
進一步，在本發(fā)明中，在泄漏量調整裝置的上流，設置有具有一種當供給壓在規(guī)定的下限值以下時切斷經泄漏裝置的工作流體的流入的構成的流路開閉裝置。具體來說，該流路開閉裝置具有下列構成設置一種提升閥等的流路開閉部，使該流路開閉部的入口側與供給壓側相接續(xù)，而出口側與泄漏裝置的上流側相接續(xù)；進一步，設置通過彈簧等彈性部件進行關閉流路開閉部的操作的閉操作機構，和通過供給壓進行打開流路開閉部的操作的開操作機構；當供給壓低于預先設定了的壓力值時，與打開流路開閉部的開操作機構的操作力相比，關閉流路開閉部的閉操作機構的操作力更大。由于開操作機構的開操作力等于受壓面積和供給壓的乘積，所以可以設定這樣一個開操作機構的受壓面積，以使當供給壓低于規(guī)定的下限值時閉操作機構的閉操作力比開操作機構的開操作力要大。
依據(jù)這樣的構成，由于當供給壓低于預先設定了的壓力值時，流路開閉部產生關閉，使工作流體的泄漏停止，所以就可以防止供給壓降低到該預定的壓力值以下。因此，即使在萬一由于泵不能被起動等致使正常的升壓不能進行時，也不會發(fā)生供給壓異常地降低致使變得不能再驅動斷路器這樣的問題。


圖1為顯示了本發(fā)明的流體壓驅動裝置的一實施例的閉路狀態(tài)的系統(tǒng)圖。
圖2為顯示了圖1的實施例的開路狀態(tài)的系統(tǒng)圖。
圖3為顯示了圖1中的泄漏裝置的構成的斷面圖。
圖4為顯示了圖3的泄漏裝置的由溫度而引起其節(jié)流孔部變化的斷面圖。
圖5為顯示了圖3的泄漏裝置的由溫度而引起其泄漏量變化的特性圖。
圖6為顯示了本發(fā)明的泄漏裝置和流路開閉裝置的一實施例的斷面圖。
圖7為顯示了當圖6的流路開閉裝置為關閉時的狀態(tài)的斷面圖。
圖8為顯示了圖6的流路開閉裝置上的供給壓和操作力的關系的一例的特性圖。
圖9為顯示了本發(fā)明的泄漏裝置的其他實施例的斷面圖。
圖10為顯示了本發(fā)明的泄漏裝置的其他另一實施例的斷面圖。
圖11為顯示了本發(fā)明的流路開閉裝置的其他實施例的斷面圖。
圖12為顯示了本發(fā)明的流路開閉裝置的供給壓和操作力的關系的其他例的特性圖。
下面，參照圖1至圖5對本發(fā)明的斷路器的流體壓驅動裝置的第1實施例進行說明。
在圖1所示的實施例中，其斷路器的流體壓驅動裝置包括被大氣壓所敞開的、貯存著工作流體的貯存容器10；從該貯存容器10中吸入工作流體并對其進行加壓的泵5；對泵5進行驅動的馬達18；與泵5的排出口相接續(xù)的過濾器6；與過濾器6的流出側相接續(xù)的、作為供給側管路的供給壓管路36；與供給壓管路36相接續(xù)的儲壓器7；通過配管41將供給壓管路36和貯存容器10相接續(xù)的泄漏裝置16；其直桿側區(qū)域(小的受壓面積側區(qū)域)4a與上述供給壓管路36相接續(xù)的流體壓缸3；具有由固定觸點1和可動觸點2所構成的接點的、并由上述流體壓缸3對該接點進行開閉操作的斷路器80；通過管路37將上述供給壓管路36和上述流體壓缸3的缸頭側區(qū)域(大的受壓面積側區(qū)域)4b相接續(xù)的主控制閥8；將主控制閥8的排出口與上述貯存容器10相接續(xù)的管路39；其流入側經管路38后與比主控制閥8要靠上流側的管路37相接續(xù)，而其流出側經管路42后與上述主控制閥8的第2導向室9b相接續(xù)的導向閥11；將該導向閥11的排出口與上述貯存容器10相接續(xù)的管路40；對上述供給壓管路36的內壓進行檢測并輸出該檢測結果的、作為壓力監(jiān)視裝置的壓力開關15；以壓力開關15的輸出信號作為輸入而使上述馬達18起動或停止的泵控制裝置17；以及與上述供給壓管路36相接續(xù)的，當供給壓超過了預先設定了的壓力值時被打開而將供給壓管路36內的工作流體導入貯存容器10的卸荷閥14。由主控制閥8和導向閥11，構成將由供給壓所加壓了的工作流體送入流體壓液缸3或將流體壓液缸3的工作流體排出到貯存容器10的工作流體流路控制裝置。
在對由固定觸點1和可動觸點2所構成的接點進行開閉的流體壓液缸3的小的受壓面積側區(qū)域4a上，直接作用有從泵5的排出口經過濾器6后被儲壓器7所蓄壓著的工作流體的供給壓。流體壓液缸3的大的受壓面積側區(qū)域4b，通過切換主控制閥8可以有選擇地與供給壓側或與貯存容器10相連接著的低壓側相接續(xù)。主控制閥8包括閥箱；可以滑動地內裝在該閥箱內的閥體9c；以該閥體9c的滑動方向的一方的端面為受壓壁面的第1導向室9a；以及以閥體9c的滑動方向的另一方的端面為受壓壁面的第2導向室9b。第2導向室9b的受壓壁面的面積比第1導向室9a的受壓壁面的面積要大。若第2導向室9b由于工作流體的壓力而在其受壓壁面上所受到的力大于第1導向室9a由于工作流體的壓力而在其受壓壁面上所受到的力時，則閥體9c為圖1所示的狀態(tài)，此時它將流體壓液缸3的大的受壓面積側區(qū)域4b與管路37相連通；而若第2導向室9b由于工作流體的壓力而在其受壓壁面上所受到的力小于第1導向室9a由于工作流體的壓力而在其受壓壁面上所受到的力時，則閥體9c為圖2所示的狀態(tài)，此時它將流體壓液缸3的大的受壓面積側區(qū)域4b與管路39相連通。
導向閥11具有開路用驅動裝置12和閉路用驅動裝置13，且當開路用驅動裝置12動作時該導向閥11會將主控制閥8的第2導向室9b經管路40后與低壓側(貯存容器10)相接續(xù)，而當閉路用驅動裝置13動作時該導向閥11會將主控制閥8的第2導向室9b與供給壓側(管路38)相接續(xù)。開路用驅動裝置12和閉路用驅動裝置13的動作，是由圖中未示出的控制回路所控制的。在主控制閥8的第1導向室9a上，常時作用有供給壓。
因此，在圖1所示的保持著閉路的狀態(tài)下，當開路用驅動裝置12動作時，導向閥11將主控制閥8的第2導向室9b與低壓側(管路40)相接續(xù)，再切換主控制閥8，主控制閥8就將流體壓液缸3的大的受壓面積側區(qū)域4b與低壓側(管路39)相接續(xù)。由于小的受壓面積側區(qū)域4a常時與供給壓管路36相接續(xù)著，所以流體壓液缸3會由于其小的受壓面積側區(qū)域4a上所受到的供給壓而使活塞產生向圖示的右方的移動，由此實現(xiàn)開路動作，成為圖2所示的狀態(tài)，此時電力的輸送通路就被切斷了。另一方面，在圖2所示的保持著開始的狀態(tài)下，當閉路用驅動裝置13動作時，導向閥11將主控制閥8的第2導向室9b與供給壓側(管路38)相接續(xù)，再向相向的方向切換主控制閥8，由于主控制閥8將流體壓液缸3的大的受壓面積側區(qū)域4b與供給壓側(管路37)相接續(xù)，所以使活塞產生向圖示的左方移動的力就會大于在小的受壓面積側區(qū)域4a上因供給壓而受到的力，從而實現(xiàn)閉路動作，回到圖1的狀態(tài)，電力的輸送就可以重新進行。
在泵5的排出口，經過濾器6接續(xù)著供給壓管路36；在供給壓管路36上，在接續(xù)有儲壓器7的同時，還接續(xù)有作為防止供給壓的異常上升的安全閥的卸荷閥14，和作為壓力監(jiān)視裝置的壓力開關15。在供給壓管路36上，進一步還接續(xù)著其間介裝有泄漏裝置16的配管41的上流端；該配管41的下流端與低壓側(貯存容器10)相連接。壓力開關15的輸出端與泵控制裝置17相接續(xù)；泵控制裝置17會根據(jù)壓力開關15的輸出信號給馬達18以指令，從而使泵5起動或停止。即，由泵5所加壓后排出的高壓的工作流體在儲壓器7中得到蓄壓；而另一方面，儲壓器7的工作流體經泄漏裝置16可以一點點地向低壓側(貯存容器10)泄漏，這樣在泵5停止后供給壓會徐徐地下降。工作流體的供給壓由壓力開關15所監(jiān)視著；當供給壓下降到規(guī)定的下限值時，壓力開關15將該信號輸出給泵控制裝置17。接收到該信號的泵控制裝置17給馬達18以起動指令，由此起動泵5，開始供給壓的升壓過程。當儲壓器7的蓄壓值增加，供給壓到達規(guī)定的上限值時，這時接收到來自壓力開關15的該信號的泵控制裝置17給馬達18以停止的指令，由此使泵5停止工作，結束供給壓的升壓過程。
泄漏裝置16，如圖3所示，包括具有錐孔19的第一部件20；在其一端具有與錐孔19之間以具有環(huán)狀間隙21的方式相嵌合的錐銷22的第二部件23；以及將兩者固定在一起的螺母25。第二部件23包括錐銷22；與該錐銷22的大徑端同軸同徑相接的軸承圓筒部22A；與該軸承圓筒部22A同軸相接的圓筒部26；以及與該圓筒部26同軸相接、并具有比圓筒部26更大的直徑的外螺紋的結合部24。第一部件20為中空的圓筒狀，從其一方的端部開始同軸地順次配置有錐孔19；與該錐孔19的大徑端相接的，并具有比該大徑端的直徑還要大的直徑的圓筒狀的凹部20A；與該凹部20A相鄰接的、并且其內徑比凹部20A的內徑要小的軸承部20B；與該軸承部20B相鄰接的，并具有比軸承部20B的內徑要大的直徑的圓筒狀的凹部20C；以及與該凹部20C相鄰接的，并且其內徑比凹部20C的內徑要小的結合部20D。在該結合部20D上，設置有與上述結合部24的外螺紋相螺合的內螺紋。
第二部件23的軸承圓筒部22A與軸承部20B相嵌合，第二部件23的結合部24在第一部件的結合部20D處與第一部件20相螺合，第二部件23相對于第一部件20用螺母25所固定著。錐孔19和錐銷22的錐部，具有一種隨著從結合部24的遠離而逐漸變細的形狀；由兩者(錐孔19和錐銷22)之間的環(huán)狀間隙21構成對工作流體流動的節(jié)流孔通路(以下也叫節(jié)流孔)；環(huán)狀間隙21的小徑側與供給壓管路36(即上流側)相接續(xù)，而其大徑側則經凹部20A與低壓側(貯存容器10)相接續(xù)。并且，結合部24和20D構成進給螺桿機構；通過旋轉第二部件23，使該第二部件23相對于第一部件20產生軸方向上的變位；在將環(huán)狀間隙21調整到規(guī)定的大小后，再用螺母25將第一、二部件20、23固定成一個整體。在兩者被結合成一個整體時，錐銷22與錐孔19為同心保持，環(huán)狀間隙21沿其全周為均一的間隙。
進一步，在第二部件23的軸承圓筒部22A與軸承部20B相嵌合著的部分設置有密封部27，由此可防止工作流體從凹部20A經凹部20C泄漏到結合部24側。而且，第二部件23的位于其軸承圓筒部22A和結合部24之間的圓筒部26，由熱膨脹系數(shù)比第一部件20的要大的材料所構成。第二部件23的其他部分以及第一部件20，它們的熱膨脹系數(shù)相同。
如圖4所示，若在初期的溫度(指部件的溫度，但由于部件的溫度會隨周圍的溫度而變化，所以也可考慮周圍的溫度。以下同)To時，設環(huán)狀間隙21的半徑方向的大小(正確地說，應是垂直于錐形面而測得的間隙的大小)為δo，則當溫度上升到TH時，由于第二部件23的圓筒部26比第一部件20的相對應部分要伸長得大一些，所以錐銷22會向圖上的軸方向的右側移動，使間隙減小到δH；相反，當溫度下降到TL時，由于圓筒部26比第一部件20的相對應部分要收縮得大一些，所以錐銷22會向軸方向的左側移動，使間隙增大到δL。若設第一部件20的熱膨脹系數(shù)為α1，圓筒部26的熱膨脹系數(shù)為α2，圓筒部26的軸方向的長度為S，錐形角度為θ，則當溫度只變化了ΔT時的間隙δ，如公式(2)所示，當高溫時減小，而低溫時增大。工作流體的粘度μ也是當溫度升高時減小，而當溫度降低時增大；工作流體的粘度μ和間隙δ兩得的大?。浑S溫度的變化而成比例的變化(一方增大的話，另一方也增大；同時，一方減小的話，另一方也減小)。
δ＝δo-S·(α2-α1)·ΔT·Sinθ……(2)可是，構成與高壓的工作流體相接觸的節(jié)流孔的孔和銷，由于通常兩者都用鋼或銅合金等相同的材料所制成，所以在采用無錐形的環(huán)狀間隙時，由于因溫度的變化而引起的孔和銷的尺寸變化(直徑的變化)兩者為同一程度，所以間隙δ幾乎無變化，可以認為是一個不變的定值。并且，節(jié)流孔的沿軸方向的長度在高溫時變長而在低溫時縮短，這從泄漏量的觀點看是一種抵消工作流體的粘度μ的變化地變化，但由于該節(jié)流孔的沿軸方向的長度隨溫度的變化比起粘度μ的變化來說過小，所以得不到能抑制泄漏量的變化的效果。
而且，油壓工作油的動粘度ν(ν＝μ/ρ，ρ為粘度)的相對于溫度的變化，常用由公式(3)所示的Walther的實驗式所表示；隨溫度的升高，粘度的降低程度會增加。
loglog(ν＋0.8)＝-mlog T＋k……(3)因此，如圖5所示，在使用無錐形的環(huán)狀間隙時，高溫時的泄漏量會顯著增加。
而如在本實施例中這樣使用了具有錐形的環(huán)狀間隙時，公式(1)的分子項中的間隙δ的值會如公式(2)所示的那樣與分母項中的粘度μ隨溫度的變化而產生同樣的變化，而且由于泄漏量QL與間隙δ的3次方成比例，所以可以將泄漏量的變化抑制到很小的程度。若在溫度To時，為使無錐形的環(huán)狀間隙和帶錐形的環(huán)狀間隙具有同樣的泄漏量，而假設兩者具有相同的銷直徑d、環(huán)狀間隙的軸方向的長度L和間隙δ的話，則在溫度低于To的低溫時，由于帶錐形的環(huán)狀間隙δ的3次方比無錐形的環(huán)狀間隙δ的3次方要大，所以帶錐形的環(huán)狀間隙δ的泄漏量QL會大一些；而在溫度高于To的高溫時，由于帶錐形的環(huán)狀間隙δ的3次方比無錐形的環(huán)狀間隙δ的3次方要小，所以帶錐形的環(huán)狀間隙δ的泄漏量QL會小一些。其結果是，在從溫度TL到TH的范圍內，泄漏量QL會產生如圖5所示的變化，帶錐形的環(huán)狀間隙的一方比起無錐形的環(huán)狀間隙的另一方可以在很寬的溫度范圍內將泄漏量的變化抑制到小的程度。
因此，依據(jù)本實施例，即使從夏季到冬季溫度發(fā)生了大的變化時，也可以使流經泄漏裝置16的工作流體的流量的變動減小，從而使將供給壓從其上限值降到下限值時所需的時間的變動減小。因此，可以使為將供給壓保持在規(guī)定的范圍內而所需的泵的運轉次數(shù)和運轉時間的變動抑制到小的程度?；蛘撸趶臏嘏牡赜虻胶涞牡胤?，都可以用同樣的工作規(guī)格而實現(xiàn)穩(wěn)定的性能，而不必相應于不同的設置場所而設計特別的工作規(guī)格或對間隙的大小的設定進行改變。
而且，作為工業(yè)上的有用材料的組分的一例，其內部受到高壓作用的第一部件20可以用鐵或鋼制成，而第二部件23的圓筒部26可以用鐵、鋼或具有2倍的熱膨脹系數(shù)的鋁所制成?；蛘撸瑘A筒部26也可用具有更大的熱膨脹系數(shù)的樹脂等材料所制成。第一部件20和圓筒部26的熱膨脹系數(shù)的差值以大一些為好。這是因為，由此可得到下列各效果由于圓筒部26的軸方向的長度S可以縮短，所以可以使泄漏裝置16的尺寸減??；由此可以減小錐形角度θ，所以可以減小在將結合部24固定之前進行間隙δo的調整時的、間隙相對于螺桿進給量的誤差等。
另外，本實施例的構成節(jié)流孔的環(huán)狀間隙的錐形，為一種從供給壓側向著低壓側其直徑逐漸增大的形狀。依據(jù)這樣的構成，由于流路斷面積是逐漸增加的，所以就不容易發(fā)生因淤泥或異物的凝聚和蓄積等引起的流動不暢，可以在長時間里得到穩(wěn)定的性能。
下面，參照圖6至圖8對本發(fā)明的流路開閉裝置的一實施例進行說明。
在本實施例中，在由圖3和圖4所示的構成泄漏裝置16的節(jié)流孔的環(huán)狀間隙21的上流側，設置有流路開閉裝置28。在該流路開閉裝置28上，設置著具有下列構成的提升閥具有閥座30A的閥箱30；和內裝在該閥箱30內的、通過與上述閥座30A產生接觸或分離而對流路進行開閉的、作為閥體的提動頭29。
閥箱30，在其內部具有一端被閉鎖著的直徑為dA的圓筒狀的空部30D；與空部30D的開放端相接的、并與空部30D同軸地形成著的直徑為dO(dA＜dO)的圓筒狀的空部30E；與空部30E相接的，并與空部30E同軸地形成著的直徑為dC(dO＜dC)的圓筒狀的空部30F；以及與空部30F相鄰接的，并與空部30F同軸地形成著的直徑為dB(dO＜dB＜dC)的圓筒狀的空部30G?？詹?0G的與空部30F相反側的端部被閉鎖著。在空部30D上，具有與貯存容器10相連通的排出口30H；在空部30E上，具有經配管41與供給壓管路36相連通的入口30B；在空部30F上，具有與上述環(huán)狀間隙21的小徑端(上流端)相接續(xù)著的出口30C；而在空部30G上，則具有與貯存容器10相連通的排出口30J。由閥座30A，構成位于空部30E與空部30F的相連接處的其直徑大致等于dO的突角部。
提動頭29的構成包括可以滑動地與空部30D相嵌合著的第1圓筒部31；與該第1圓筒部31相結合地同軸形成著的、并且具有比第1圓筒部31的直徑要小的直徑的中間軸31A；與該中間軸31A相結合地同軸形成著的、并且具有直徑dD(dO＜DD＜dC)的閥座圓筒部32A；與該閥座圓筒部32A相結合地同軸形成著的、并且具有可以滑動地與空部30G相嵌合著的大致上為dB的直徑的第2圓筒部32；在第1圓筒部31的外周上成環(huán)狀形成著的密封槽31B；以及在第2圓筒部32的外周上成環(huán)狀形成著的密封槽32B。閥座圓筒部32A的靠中間軸31A側的端部，構成以中間軸31A側為小徑端(其直徑＜dO)的圓錐臺；通過使該圓錐臺的圓錐面與閥座30A相接觸或分離，而對工作流體的流路進行開、閉操作。
該提升閥，是一個其上、下流側分別與供給壓側和泄漏裝置16的環(huán)狀間隙21的上流側相接續(xù)著的流路開閉部；當提動頭29向空部30G側移動而開口時，為一種其流路從上流側到下流側為逐漸擴大的擴大流路型的提升閥。而且，從提動頭29的第1圓筒部31和第2圓筒部32的閥座30A上看處于背后的空部30D和30G，分別經排出口30H和30J后與低壓側(貯存容器10)相接續(xù)著。進一步，在第2圓筒部32的背后的空部30G上，設置有構成閉操作機構的壓縮彈簧33，該壓縮彈簧33對提動頭29作用有使閥產生關閉的方向上的閉操作力FC。
依據(jù)上述的構成，當供給壓處于規(guī)定的范圍內時，如圖6所示，構成流路開閉部的提升閥會充分地產生開口，使供給壓作用于泄漏裝置16的環(huán)狀間隙21的上流側。但在由于發(fā)生了泵不能起動、或盡管被起動了但效率低下而不能順利地升壓等任何的不正常情況而使供給壓低于規(guī)定的下限值時，如圖7所示，由彈簧3的閉操作力FC可使提升閥關閉，切斷對泄漏裝置16的流體的供給，從而防止供給壓的持續(xù)降低。
作用于本實施例的提動頭29上的開操作力和閉操作力之間具有如圖8所示的構成的關系。
首先，來考慮一下從儲壓器7上完全沒有被蓄著壓的狀態(tài)下起動流體壓驅動裝置時的情況。在該狀態(tài)時，由彈簧33的閉操作力FC1使提動頭29落座在閥座30A上，使構成流路開閉部的提升閥產生關閉，處于與圖7相同的狀態(tài)。然后當開始泵5的運轉，使供給壓PS開始上升時，在提動頭29上，作用有向下(指圖示的向下方向，以下同)的開操作力FO1，該開操作力FO1的大小等于由作用于直徑為dO的閥座30A的內側的壓力而產生的向下的力和由作用于直徑為dA的第1圓筒部31的壓力而產生的向上的力兩者的差值，它可由公式(4)表示。FO1=π4·(dO2-dA2)·Ps······(4)]]>當供給壓Ps持續(xù)上升并越過PO時，由于開操作力FO1比閉操作力FC1要大，所以提動頭29從閥座30A分離，使提升閥開始產生開口。由于下流側具有對流體的流動具有很大的阻力的泄漏裝置16的節(jié)流孔，所以下流側(空部30F)的壓力會馬上上升；在提動頭29上也會增加作用有因在從直徑為dO的閥座30A到第2圓筒部32的直徑dB為止的部分上受到的壓力而產生的向下的力。這樣，由于伴隨開口而增加的彈簧33的閉操作力FC也可以被克服以實現(xiàn)快速的開口，所以下流側的壓力就與供給壓Ps相后；此時在提動頭29上作用有由公式(5)所示的更大的開操作力FO2。此時處于同圖6的開口狀態(tài)。FO2=π4·(dB2-dA2)·Ps······(5)]]>然后，當供給壓Ps到達其上限值pH時，泵5就停止，結束升壓過程。這時，開操作力由點52所表示。其后，由于從泄漏裝置16的泄漏，使供給壓Ps徐徐降低，當降低到其下限值PL時，重新起動泵5，再一次進行升壓過程。但當供給壓Ps即使達到其下限值PL時，若此時是一種其開口狀態(tài)時的開操作力FO2比閉操作力FC2還要大的構成的話，則提升閥就一直處于開口的狀態(tài)。因此，在根據(jù)壓力開關的信號而進行泵的起動或停止，以使供給壓Ps保持在其上限值pH和下限值PL之間的通常的狀態(tài)時，開操作力的使用范圍為圖8的粗線51的范圍，構成流路開閉部的提升閥則總是被保持在圖6所示的開口的狀態(tài)。
但萬一，在由于發(fā)生了泵不能起動、或泵的效率低下等任何的不正常情況而使升壓不能順利進行，或在由于泄漏裝置的節(jié)流孔的損傷而使泄漏量顯著增加等場合時，供給壓Ps會偏離圖8中的粗線51的范圍而降低到其下限值PL以下。但是，當開操作力FO2小于閉操作力FC2而使提升閥開始關閉時，由于對流體的流動的阻力逐漸增大，從直徑為dO的閥座30A向外側的下流側作用著的壓力得到消失，所以開操作力沿實線53靠近FO1；當供給壓Ps達到Pc時，提動頭29就落座在閥座30A上，使構成流路開閉部的提升閥關閉。該壓力Pc，被設計得比作為斷路器的流體壓驅動裝置為進行正常的動作而所需的最低限的供給壓Pmin要大。
因此，依據(jù)本流路開閉裝置，由于當供給壓降低到預先設定了的壓力值Pc時，向著泄漏裝置16的工作流體的流路被關閉，從儲壓器7向貯存容器10的工作流體的泄漏被停止，可以使供給壓Ps的降低停止在Pc處，所以就不會出現(xiàn)不能使斷路器驅動這樣的情況。
如上所述，依據(jù)本發(fā)明的流體壓驅動裝置，由于不但可以使為使供給壓保持在規(guī)定的范圍內的泵的運轉次數(shù)和運轉時間等隨溫度的變動抑制在小的程度，而且在萬一因泵的升壓不能正常進行等情況而使供給壓低于預先設定了的壓力值時，由于流路開閉部產生關閉，使從泄漏裝置的泄漏停止，可以確保正常動作所需的最低限的供給壓，所以可以可靠地完成規(guī)定的動作，從而可以具有高的工作可靠性。
而且，如圖9所示，在泄漏裝置16的第一部件20上，也可以設置使外部的空間和內包著第二部件23的空間(凹部20C)相連通的連通孔34。依據(jù)這樣的構成，由于在第一部件20和第二部件23的圓筒部26之間不容易產生溫度差，所以此時節(jié)流孔的間隙δ相對于外部的溫度變化而進行的跟隨可以變得更快，也更準確。
另外，如圖10所示，泄漏裝置16也可以是一種在其第一部件20的一部(構成凹部20C的部分)上設置由熱膨脹系數(shù)比第二部件23要小的材料所構成的圓筒部35的構造?；蛘撸€可以是一種將圖3至圖5所示的實施例中的熱膨脹系數(shù)大的圓筒部26和圖10所示的熱膨脹系數(shù)小的圓筒部35并用的構造。
另一方面，流路開閉裝置28，如圖11所示，也可以是一種將從第1圓筒部31和第2圓筒部32的閥座30A側看為背后的部位向大氣壓側開放的構造；或者是一種將構成閉操作機構的彈簧33設置在第1圓筒部31側的構造。彈簧33通過調節(jié)螺絲31A和螺母31B之間的卡合，而可以自由地對其負荷的大小進行調節(jié)。
進一步，在以上的實施例中，作為流路開閉裝置的閉操作機構是用彈簧33所構成的，但也可以是使用了其他的彈性部件的機構，或者是用流體壓導向操作機構。這時即使采用這些構成，也可以得到與上述實施例同樣的效果。并且，如圖12所示，在當開操作力FO2與閉狀態(tài)時的閉操作力FC1為相同時的壓力PC比供給壓的下限值PL要小這一條件下，也可以將當流路開閉裝置開始產生閉動作時的壓力設置得比供給壓的下限值PL要高一些。依據(jù)這樣的構成，由于流路開閉裝置只產生與泵的運轉次數(shù)相同次數(shù)的閉動作，所以就不應擔心會出現(xiàn)由于長時間的關閉而使閥體具有粘著傾向以至在需要的時候不能正確地產生動作，或供給壓降低到壓力PC以下這樣的不利情況。
并且，在上述的實施例中，作為泄漏裝置16的節(jié)流孔流路，是以由錐孔19和錐銷22所構成的裝置為例進行了說明的。但也可以取代錐孔而設置通常的平行孔(即直徑不變化的孔)，并在該平行孔里同心狀地插入錐銷而構成節(jié)流孔流路。但此時必須使錐銷22的大徑端的直徑比孔的直徑要大，使錐銷22的小徑端總是位于孔中，而使大徑端總是位于孔的外面。在這時，也可以通過孔和錐銷22之間的沿軸方向的相對的移動而使流路的斷面積產生變動，從而可以對由于工作流體的粘度變化而引起的流量變動進行抑制。
如上所述，依據(jù)本發(fā)明，即使因周圍溫度的變化而引起了工作流體的粘度的變化，由于泄漏裝置的節(jié)流孔部的流路的斷面積也產生與工作流體的粘度發(fā)生變化相同的變化而可減小泄漏量的變動，所以可以將使供給壓保持在規(guī)定的范圍內的泵的運轉次數(shù)和運轉時間等的變動抑制到小的程度；而且在萬一泵的升壓作業(yè)不能正常進行時，由于使工作流體的泄漏停止，使供給壓不會進一步降低，所以可以可靠地完成規(guī)定的動作，從而可以實現(xiàn)具有高的可靠性的斷路器的流體壓驅動裝置以及相應的斷路器。
權利要求
1.一種斷路器的流體壓驅動裝置，包括收納工作流體的貯存容器，將工作流體加壓后排出到供給側管路的泵，與該供給側管路相接續(xù)的，并對由上述泵所加壓供給的工作流體進行蓄壓的儲壓器，對斷路器的觸點進行開閉作業(yè)的流體壓液缸，被介裝在使該流體壓液缸和上述供給側管路連接的管路上的，對工作流體往該流體壓液缸的供給和排出進行控制的工作流體流路控制裝置，對作為蓄壓在上述儲壓器中的工作流體的壓力的供給壓進行檢測并輸出其檢測結果的壓力監(jiān)視裝置，使蓄壓在上述儲壓器中的工作流體流出到上述貯存容器的泄漏裝置，根據(jù)來自該壓力監(jiān)視裝置的輸出信號使上述泵起動或停止，以使上述供給壓保持在規(guī)定的上限值和下限值之間的泵控制裝置；其特征在于上述泄漏裝置的結構為其流路的斷面積當周圍溫度上升時減小而當周圍溫度降低時增加。
2.一種如同權利要求1所述的斷路器的流體壓驅動裝置，其特征在于上述泄漏裝置，在其一端具有互相結合著的第一部件和第二部件；由該第一部件和第二部件，在上述泄漏裝置的另一端，形成在上述第一部件和第二部件之間流過工作流體的節(jié)流孔流路；該節(jié)流孔流路的一端與供給壓側相接續(xù)，而其另一端與低壓側相接續(xù)；上述第一部件和第二部件內的至少一方的至少一部分，是由與另一方的部件具有不同的熱膨脹系數(shù)的材料所構成，以使上述節(jié)流孔流路的斷面積當周圍溫度上升時減小而當周圍溫度下降時增加。
3.一種如同權利要求2所述的斷路器的液體壓驅動裝置，其特征為上述第一部件具有錐孔；上述第二部件，其一端與上述第一部件相結合，而在另一端上具有與上述錐孔相嵌合的錐銷，在該錐銷和上述錐孔之間形成有構成工作流體流動的上述節(jié)流孔流路的間隙；上述第一部件的熱膨脹系數(shù)比第二部件的要小。
4.一種如同權利要求3所述的斷路器的流體壓驅動裝置，其特征在于上述第一部件的上述錐孔，其小徑部與供給壓側相接續(xù)，而其大徑部與低壓側相接觸。
5.一種如同權利要求3所述的斷路器的流體壓驅動裝置，其特征在于上述第一部件和第二部件以可以自由地進行相對的位置調節(jié)的方式被結合著。
6.一種如同權利要求3所述的斷路器的流體壓驅動裝置，其特征在于上述第一部件內包著上述第二部件；在上述第一部件上，設置有使外部空間與內包著上述第二部件的內部空間相連通的連通孔。
7.一種如同權利要求1至6中的任何一項中所述的斷路器的流體壓驅動裝置，其特征在于在上述泄漏裝置的上流側，設置有具有一種當供給壓下降到規(guī)定的下限值以下時將工作流體經上述泄漏裝置的供給路關閉上的結構的流路開閉裝置。
8.一種如同權利要求7所述的斷路器的流體壓驅動裝置，其特征在于上述流路開閉裝置包括其一端與供給壓側相接續(xù)而另一端與上述泄漏裝置的上流側相接續(xù)的流路開閉部，產生將上述流路開閉部打開的力的開操作機構，以及由彈性部件所構成的、產生將上述流路開閉部關閉的力的閉操作機構；當上述供給壓降低到規(guī)定的下限值以下時，上述開操作機構的開操作力比上述閉操作機構的閉操作力小。
9.一種如同權利要求8所述的斷路器的流體壓驅動裝置，其特征在于上述流路開閉部是這樣構成的在比供給壓的下限值高但比供給壓的上限值低的壓力時是打開的，而在比該流路開閉部打開時的壓力低的壓力下則是關閉的。
10.一種如同權利要求9所述的斷路器的流體壓驅動裝置，其特征在于上述流路開閉裝置為一提升閥。
11.一種如同權利要求10所述的斷路器的流體壓驅動裝置，其特征在于上述提升閥，為一種在其開口時其流路從上流側向下流側逐漸擴大的擴大流路型的提升閥；該提升閥的閥體包括在上流側具有其直徑比上述提升閥的閥座的直徑小的、且其背后與低壓側或大氣壓側相接續(xù)著的第1圓筒部，在下流側則具有其直徑比上述閥座的直徑大的、且其背后與低壓側或大氣壓側相接續(xù)著的第2圓筒部；上述開操作機構為一種由作用于上述第一圓筒部的力與作用于上述第2圓筒部的相反方向的力的差值而產生將上述提升閥打開的力的機構。
12.一種如同權利要求9至11中的任何一項中所述的斷路器的流體壓驅動裝置，其特征在于上述閉操作機構為可以自由地進行負荷調節(jié)的彈簧機構。
13.一種如同權利要求8或9所述的斷路器的流體壓驅動裝置，其特征在于當上述流路開閉部關閉時的供給壓，被設定為比使上述泵起動的上述供給壓的下限值低的壓力。
14.一種如同權利要求8或9所述的斷路器的流體壓驅動裝置，其特征在于當上述流路開閉部在開狀態(tài)時的開操作力與在閉狀態(tài)時的閉操作力相同時的壓力被設計成比供給壓的下限值??；而上述流路開閉部被關閉時的供給壓被設計成比使上述泵起動的上述供給壓的下限值高。
15.一種斷路器的流體壓驅動裝置的控制方法，包括收納工作流體的貯存容器，對工作流體進行加壓后排出到供給側管路上的泵；與該供給側管路相接續(xù)的、對由泵所加壓供給的工作流體進行蓄壓的儲壓器，對斷路器的觸點進行開閉的流體壓液缸，被介裝在連接于該流體壓液缸和上述供給側管路的管路上的、對工作流體向該流體壓液缸的供給和排出進行控制的工作流體流路控制裝置，對作為由上述儲壓器所蓄壓著的工作流體的壓力的供給壓進行檢測并輸出其檢測結果的壓力監(jiān)視裝置，使蓄壓在上述儲壓器中的工作流體流出到上述貯存容器中的泄漏裝置，以及根據(jù)來自該壓力監(jiān)視裝置的輸出信號使上述泵起動或停止，以使上述供給壓保持在規(guī)定的上限值和下限值之間的泵控制裝置；其特征在于使上述泄漏裝置的流路的斷面積在周圍溫度上升時減小而在周圍溫度下降時增加地控制該斷面積。
16.一種如同權利要求15所述的斷路器的流體壓驅動裝置的控制方法，其特征為當供給壓下降到規(guī)定的壓力以下時，停止工作流體向泄漏裝置的流動。
17.一種由如同權利要求1或8所述的流體壓驅動裝置所開閉的斷路器。
全文摘要
一種斷路器的液體壓驅動裝置，包括收容工作流體的貯存容器；對工作流體加壓后排出到供給側管路上的泵；儲壓器；對斷路器的觸點進行開閉作業(yè)的流體壓液缸；被介裝在連接了流體壓液缸和供給側管路的流路上的、對工作流體控制的工作流體流路控制裝置；壓力監(jiān)視裝置；泄漏裝置；使泵起動或停止，以使供給壓保持在規(guī)定的上限值和下限值之間的泵控制裝置。其泄漏裝置具有一種其流路的斷面積當周圍溫度上升時減小而當周圍溫度下降時增加的構成。
文檔編號H01H33/34GK1166678SQ9711113
公開日1997年12月3日 申請日期1997年5月8日 優(yōu)先權日1996年5月10日
發(fā)明者野上忠彥, 大門五郎, 武田康秀, 河本英雄, 佐道公一, 前田宏, 定村弘祥 申請人:株式會社日立制作所