JPH0439166B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えば電力用開閉器の遮断及び投
入操作等を行う差動ピストンを有する液圧式操作
装置に関する。

〔従来の技術〕

送電系統の大容量化、高電圧化に伴つて、開閉
器、特に電力用遮断器の性能向上についての要求
は強い。消弧絶縁媒体としてSF₆ガスを用いるガ
ス絶縁遮断器の適用は言うに及ばず、開閉速度の
高速化や、開閉時間のばらつきを少なくするなど
の系統の安定化に寄与する性能の向上が望まれて
いる。同時に、操作時の騒音を低く押え、また機
器の保守性を向上させるなど、使用時の問題点の
改善も要求されつつある。

従来駆動源としては空気圧が一般的に用いられ
ていた。しかし、系統の大容量化、高電圧化に伴
う機器の大形化のために、空気圧式操作装置は大
形化し操作時の給排気に伴う騒音が高くなるとと
もに空気圧を発生するコンプレツサの保守費用が
増大する等の欠点がある。その結果、油圧等の液
体圧を用いる操作方式に切り替えられつつある。

液圧式操作装置、中でも油圧操作装置は油の非
圧縮性の故に空気圧に比べて高圧化し易く、その
結果、操作時の騒音が少なく、また装置が縮少化
されるとともに高速操作時においても応答性が良
い等の数多くの利点がある。

一方、液圧操作方式においては、組立初期に液
中に空気が混入したり、液体の圧縮過程において
混入した空気が液中へ溶解したりすれば、これら
の空気のために遮断器の応答が遅れ、開閉時間が
ばらつくなどの問題点を有している。第４図は従
来の液圧式操作装置の断面図を示している。図に
おいて、１は開閉器の接触子で、ロツド２を介し
て駆動装置６に連結され、投入・遮断動作を行な
う。駆動装置６は接触子１を駆動する差動ピスト
ン３及びパツキン３ａとシリンダ５及びダツシユ
ポツトリング４ａ，４ｂよりなる。なお、駆動装
置６は主弁７により操作されるが、その際増巾弁
８を介して高圧液体の供給をうける。なお、高圧
液体は図示されていないポンプにより常に所定圧
力に維持されるアキユムレータ９から供給され
る。高圧液体はアキユムレータ９から管路１０を
介してシリンダ５の内部の小ピストン面側の室５
ａに供給され、更に管路１１を介して主弁７に、
そして、管路１２，４５，４６を介して増巾弁８
及び投入弁３８に供給される。主弁７は相対向し
て配設される排出弁１４及びばね１４ａと供給弁
１３及びばね１３ａにより構成される。排出弁１
４のパイロツト室１５は管路１６を経由して増巾
弁８から導かれる高圧液体の作用を受ける。その
結果、供給弁１３及び排出弁１４は一体となつて
動作して主弁７を切り換える。すなわち、排出弁
１４のパイロツト室１５に高圧液体が作用しない
とき、差動ピストン３の大ピストン面側の室５ｂ
は、管路１７を介して低圧タンク１８に連通され
る。一方、排油弁１４のパイロツト室１５が高圧
液体の作用を受ける時、差動ピストン３の大ピス
トン面側の室５ｂは、管路１１を介してアキユム
レータ９に連通される。増巾弁８は相対向して配
設される補助排出弁１９、補助供給弁２０及びば
ね２０ａから構成され、補助排出弁１９及びばね
１９ａ、のパイロツト室２１に高圧液体の作用を
受ける。その結果、補助排出弁１９及び補助供給
弁２０は一体となつて動作して増巾弁８を切換え
る。すなわち、パイロツト室２１に高圧液体が作
用するとき、管路１６は管路４５を介してアキユ
ムレータ９に連通する。一方、高圧液体が作用し
ない時、管路１６は管路２２を介して低圧タンク
１８に連通する。補助排出弁１９のパイロツト室
２１は、増巾弁８のほぼ中央に絞り２４及び管路
２３を介して連結されるとともに管路２５に連通
する。管路２５は逆止弁２６及び管路３７を経由
して投入弁３８の一端に接続されるとともに、管
路４０を介して遮断弁２８の一端に接続される。
遮断弁２８は管路２７を介して低圧タンク１８へ
連通する。投入弁３８及び遮断弁２８は、それぞ
れ球形弁２９，３０と復帰ばね３１，３２で構成
され、操作棒３３，３４を介して指令に応じて直
線的に動作する電磁装置３５，３６により操作さ
れる。各電磁装置は可動鉄心３５ａ，３６ａ及び
固定コイル３５ｂ，３６ｂからなる。

次に、この様な構成をもつ液圧式操作装置の動
作を説明する。第４図の開閉器遮断状態におい
て、電磁装置３５に投入指令が入力されると、可
動鉄心３５ａが駆動され、操作棒３３を介して投
入弁３８に作用し、球形弁２９が開かれる。その
結果、高圧液体は管路３７から逆止弁２６、管路
２５を通して補助排出弁１９のパイロツト室２１
に達する。この高圧液体の作用により、増巾弁８
の補助排出弁１９は下方に移動し、低圧タンク１
８に連通する管路２２を閉止するとともに、それ
に対向する補助供給弁２０を開口せしめる。これ
により、高圧液体は管路１２、管路４５及び管路
１６を通して、排出弁１４のパイロツト室１５に
達して主弁７を切換える。なお、この状態におい
ては、補助排出弁１９のパイロツト室２１には、
管路４５，２３及び絞り２４を経由して高圧液体
が作用する為投入弁３８が復帰してもこの新しい
位置が自己保持される。排出弁１４はそのパイロ
ツト室１５に高圧液体の作用を受けると、低圧タ
ンク１８に連通する管路１７を閉止するととも
に、対向して配設される供給弁１３を開口させ
る。その結果、差動ピストン３の大面積側の室５
ｂには供給弁１３及び管路１１を通じて高圧液体
が達し、差動ピストン３の受圧面積差のために図
中上方向の推力が発生して接触子１が投入され、
第５図の状態となる。電磁装置３６に遮断指令が
入力されると可動鉄心３６ａが駆動され操作棒３
４を介して遮断弁２８に作用して球形弁３０が開
かれる。その結果、増巾弁８の補助排出弁１９の
パイロツト室２１は、管路２５及び２７を経て低
圧タンク１８に連通して高圧液体が排出される。
これにより、増巾弁８の補助排出弁１９は開口
し、補助供給弁２０が閉止する。この為、主弁７
の排出弁１４のパイロツト室１５は、管路１６、
管路２２を通して低圧タンク１８に連通し、パイ
ロツト室１５内の高圧液体が排出される。主弁７
の排出弁１４は、そのパイロツト室１５の高圧液
体が排出されると低圧タンク１８に連通する管路
１７を開口するとともに、対向して配設される供
給弁１３を閉止する。これにより、差動ピストン
３の大面積側の室５ｂの高圧液体は、管路１７を
通して排出される。その結果、図中、下方向の推
力が発生するので、接触子１が遮断されて第１図
に示される状態に戻る。

なお、従来より制御用の弁として、この説明に
用いた球形弁の代りにポペツト弁が用いられるこ
ともあるが構成、作用はほぼ同様であるので説明
を省く。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の液圧式操作装置は以上のように構成され
ているので、回路中の各部に高圧及び低圧の両状
態を交互に保持するいわゆる高低圧変動管路が存
在する。このため、一旦油などの液体中に空気等
の気体が混入溶解すると、管路を高圧状態に保持
する間には生じなかつた気泡が、管路を低圧状態
にして長時間保持するうちに液体中に生じ、制御
用の管路各部を閉塞することになる。このような
状態において、再び高低圧変動制御回路に高圧液
体を流入させると、気泡が再度圧縮されるために
圧力の伝播が遅れ、その結果、操作信号の伝達が
遅れて開閉時間がばらつく等の問題点を有してい
た。このため、従来の装置においては、組立後に
長時間に亘り多数回のならし操作を繰り返して装
置内部の空気を排出する作業が必要であつた。特
に、変電所等に据え付けられた後に部品交換のた
めの解体再組立を行なう場合、このような多数回
のならし操作は開閉設備の復旧時間を長びかせる
原因となり変電所の運営上問題となつていた。

また、投入状態においては、駆動部の高圧液と
低圧液をパツキン３ａで液密にシールしており、
このパツキン３ａが高速摺動によつて損傷すると
大量の高圧液が低圧タンク１８へ放出されてアキ
ユムレータ９内部の圧力が急激に低下する等の問
題点も有していた。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る液圧式操作装置は、シリンダに
作用する高圧液体を選択的に切換える主弁の制御
回路及び差動ピストンの大受圧面に作用する液体
圧力を、操作指令の与えられた瞬時を除いて常時
高圧に保ち、ピストンが後退位置にあつて停止す
るときは、両ピストン面に作用する力の差によつ
て生じるピストンの推力を保持装置を用いて保持
するように構成したものである。

〔作用〕

その結果、主弁の制御回路及び差動ピストンの
大受圧面側は、操作瞬時を除いて低圧状態になる
ことがない。したがつて、液体中に混入溶解した
気体が気泡と成つて開閉時間をばらつかせる等の
問題を生じることが無く、組立後のならし操作も
不要となる。

〔考案の実施例〕

以下、この発明の一実施例を第１図について説
明する。図において、５１はアキユムレータ９か
らの高圧液体を増巾弁８の補助供給弁２０の側に
供給する管路である。また、管路５２はアキユー
ムレータからの高圧液体を、絞り５４、管路５６
を介して投入弁３８の一端に導くとともに、絞り
５３及び管路５５を介してパイロツト室２１へも
導く。遮断弁２８の一端は管路５７及び管路５５
を介してパイロツト室２１へ連通し、他の一端は
管路５８を介して低圧タンク１８へ連通してい
る。投入弁３８の一端に連通した管路５６は管路
５９を介して保持装置６１に連通しており、投入
弁３８の他端は管路６０を介して低圧タンク１８
へ連通している。保持装置６１は高圧液体の作用
を受けて駆動される小ピストン６２を有してお
り、この小ピストン６２がシリンダ５に固定され
た軸６４の回りに回動するラツチ６３を背後から
押圧することによつて、差動ピストン３に固定さ
れた突出ピン５０とラツチ６３の係合状態を保持
する。この場合に、差動ピストン３は突出ピン５
０の下部のところで突出ピン５０側が第１図の紙
面より深くなるように段差が設られている。そし
て、差動ピストン３に軸方向（上方向）の推力が
付与された状態で小ピストン６２の押圧力を除去
すれば、差動ピストン３の推力によつてラツチ６
３と突出ピン５０の係合が自然に解除されるよう
ラツチ６３の形状が定められている。ラツチ６３
が解除されると、ラツチ６３の端面が差動ピスト
ン３の側面と接触して解除された状態を維持しな
がら、差動ピストン３の側面を摺動する。次に上
記のように構成されたこの発明による装置の遮断
時の動作について第２図に示したタイムチヤート
を併せ用いて説明する。図において、ａは遮断電
磁装置３６の励磁信号の入、切を、ｂは補助排出
弁１９のパイロツト室２１の液体圧力を、ｃは一
体となつて動作する補助排出弁１９及び補助供給
弁２０の位置を、ｄは排出弁１４のパイロツト室
１５の液体圧力を、ｅは一体となつて動作する供
給弁１３及び排出弁１４の位置を、ｆは差動ピス
トン３の大ピストン面側の室５ｂ内部の液体圧力
を、ｇは差動ピストン３の動きを、またｈはラツ
チ６３の動きを表わすタイムチヤートである。

投入状態を示す第３図において、接触子１を開
くために第２図ａのa₁点で電磁装置３６に投入指
令が入力されると、可動鉄心３６ａが駆動され、
操作棒３４を介して遮断弁２８に作用して球形弁
３０が開かれる。

その結果、増巾弁８の補助排出弁１９のパイロ
ツト室２１は管路５７及び５８を経て低圧タンク
１８に連通し、第２図ｂのb₁点で高圧液体が排出
される。これにより、第２図ｃ，c₁点で増巾弁８
の補助排出弁１９は開口し、補助供給弁２０が閉
止する。この為、主弁７の排出弁１４のパイロツ
ト室１５は、管路１６、管路２２を通して低圧タ
ンク１８に連通し、パイロツト室１５内の高圧液
体は第２図ｄのd₁点で排出される。主弁７の排出
弁１４はそのパイロツト室１５の高圧液体が排出
されると、低圧タンク１８に連通する管路１７を
開口するとともに、対向して配設される供給弁１
３を第２図ｅのe₁点で閉止する。これにより、差
動ピストン３の大面積側の室５ｂの高圧液体は、
管路１７を通して第２図ｆのf₁点で排出される。
その結果、図中、下方向の推力が発生し、差動ピ
ストン３が第２図ｇのg₁点から遮断方向に駆動を
開始する。このとき、保持装置６１には管路５９
及び絞り５４を介してアキユムレータ９から高圧
液が供給されているため、ラツチ６３は小ピスト
ン６２によつて常に背後から押圧されているの
で、差動ピストン２６が遮断方向に駆動を完了
（第２図ｇのg₂点）する。そして、突出ピン５０
がラツチ６３をよぎると、小ピストン６２に押圧
されたラツチ６３は第２図ｈのh₁点から軸６４の
回りに回動を開始し、第２図ｈのh₂点で突出ピン
５０と係合する。一方、電磁装置３６への指令が
第２図ａのa₂点で解除されると、球形弁３０が液
圧力によつて上昇復帰して遮断弁２８が閉止され
る。その結果、絞り５３、管路５５を介して第２
図ｂのb₂点からパイロツト室２１へ高圧液が徐々
に供給される。このパイロツト室２１の圧力が予
め設定されたある一定値に達すると、閉止状態に
ある補助供給弁２０に加わる背圧力が補助排出弁
１９に加わる背圧力に打ち勝つて、補助排出弁１
９及び補助供給弁２０は一体となつて移動（第２
図ｃのc₂点）する。増巾弁８の補助排出弁１９
は、低圧タンク１８に連通する管路２２を閉止す
るとともに、それに対向する補助供給弁２０を開
口せしめる。これにより、高圧液体は第２図ｄの
d₂点に示すように管路１２、管路５１及び管路１
６を通して、排出弁１４のパイロツト室１５に達
し、再び主弁７を切換える。排出弁１４はそのパ
イロツト室１５に高圧液体の作用を受けると、低
圧タンク１８に連通する管路１７を閉止するとと
もに、対向して配設される供給弁１３を第２図ｅ
のe₂点で開口させる。その結果、差動ピストン３
の大面積側の室５ｂには、供給弁１３及び管路１
１を通じて高圧液体が達し、差動ピストン３の受
圧面積差のために図中上方向の推力が発生（第２
図ｆのf₂点）するが、既にラツチ６３と突出ピン
５０が第２図ｈのh₂点で係合を完了しており、さ
らに、小ピストン６２には絞り５４及び管路５９
を介して供給される高圧液による背力が加えられ
ているので、差動ピストン３に加わる上方向推力
はラツチ６３によつて保持され遮断が完了して第
１図の状態を保つ。次に投入動作について説明す
る。第１図において、接触子１を投入するために
電磁装置３５に投入指令が入力されると、可動鉄
心３５ａが駆動され、操作棒３３を介して投入弁
３８に作用し、球形弁２９が開かれる。これによ
つて、管路５６及び５９は低圧タンク１８に連通
して高圧液体が排出される。その結果、保持装置
６１の小ピストン６２を背後より押圧する力は除
去されるが、既に述べたように小ピストン６２の
押圧力を除去すれば、差動ピストン３の推力によ
つてラツチ６３と突出ピン５０の係合が自然に解
除される。解除されたラツチ６３は差動ピストン
３の側面を摺動するので、差動ピストン３が上方
向へ移動を開始して最終的に投入を完了する。一
方、管路５２及び絞り５４を介してアキユムレー
タ９の高圧液は徐々に管路５９に再び供給され、
差動ピストン３が動作を完了した時点において
は、管路５９が次の遮断動作に備え高圧液で満た
された第３図の状態になる。本発明の装置は上記
のように操作の瞬時を除くほとんど全ての状態に
おいて、差動ピストン３のヘツド側に作用する高
圧液体およびこれを選択的に切換える主弁７の制
御回路を構成する各管路内の液体が高圧に保持さ
れているため、液中に混入・溶解した空気が気泡
に成長することはなく、開閉時間のばらつきが無
くなる。従つて、組立後に混入した空気を排出す
るための多数回のならし操作も不要となり、変電
所の運営上も好都合である。

また、差動ピストン３のヘツド側とロツド側に
はほとんど全ての状態において高圧液が供給され
ているため、差動ピストン３とシリンダ５との間
に液密パツキン等を設ける必要もなく、高圧液の
低圧タンク１８への漏れに起因する圧力の急激な
低下も生じることは無い。

なお、本発明の一実施例の説明において「遮
断」または「投入」とあるところを各々「投入」
または「遮断」に読み換えても本発明の効果は同
様である。

また、本実施例においては、差動ピストンの大
面積側へ高圧液体を供給・排出するために主弁及
び増巾弁の両者を併用する場合について説明して
いるが、この増巾弁で直接差動ピストンの大面積
側へ高圧液体を供給排出することも可能であり、
この場合も本発明が同様の効果を奏することは明
らかである。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、差動ピスト
ンのヘツド側に作用する高圧液体およびこれを選
択的に切換える主弁の制御回路を構成する各管路
内の液体圧力を操作指令の与えられた瞬時を徐い
て高圧に保ち、ピストンが後退位置にあつて停止
するときは、差動ピストンのロツド側とヘツド側
の面積差によつて生じるピストンの推力を保持装
置を用いて保持するように構成したので、液体中
に混入溶解した気体が気泡と成つて開閉時間をば
らつかせる等の問題を生じることがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２
図は第１図の動作を説明するタイムチヤート、第
３図は第１図の動作を説明する説明図、第４図は
従来の液圧式操作装置を示す構成図、第５図は第
４図の動作を説明する説明図である。図におい
て、３は差動ピストン、６は駆動装置、７は主弁
（液体切換弁）、８は増巾弁、９はアキユムレー
タ、６１は保持装置である。 なお、各図中同一符号は同一又は相当部分を示
す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 駆動装置として小ピストン面と大ピストン面
   とを有する差動ピストンを使用し、上記小ピスト
   ン面側には蓄圧装置から常時高圧液体が作用し、
   液体切換弁の制御液体供給口に高圧液体を供給し
   て上記液体切換弁を第１の状態にして上記大ピス
   トン面側に高圧液体を作用させて上記両ピストン
   面に作用する力の差によつて生じる推力によつて
   上記差動ピストンを上記大ピストン面側から上記
   小ピストン面側の前進位置に向かつて移動させ、
   上記制御液体供給口から供給された高圧液体を除
   去して上記液体切換弁を第２の状態にして上記大
   ピストン面側の高圧液体を除去して上記小ピスト
   ン面に作用する力によつて上記差動ピストンを上
   記小ピストン面側から上記大ピストン面側の後退
   位置に向かつて移動させ、上記差動ピストンが後
   退位置に停止した後は再び上記液体切換弁を上記
   第１の状態にして上記大ピストン面側に高圧液体
   が作用するようにしこのとき生じる上記推力を上
   記差動ピストンに作用するように構成された保持
   装置の保持力で保持することによつて上記差動ピ
   ストンを上記後退位置に拘束し、上記保持装置の
   保持力を除去することによつて上記差動ピストン
   を上記推力により上記前進位置に向かつて移動す
   るように構成したものにおいて、上記保持装置に
   係止部材を設け上記蓄圧装置から第１の絞りを介
   して供給された高圧液体で上記係止部材を動作さ
   せて上記差動ピストンの係止を行なつて上記差動
   ピストンを上記後退位置に拘束し、上記第１の絞
   りを介して供給された高圧液体を除去することに
   より上記係止部材による上記差動ピストンの係止
   を解除して上記差動ピストンを上記前進位置に移
   動させ、上記液体切換弁の制御液体供給口と上記
   蓄圧装置との間に設けた増幅器は上記蓄圧装置か
   ら第２の絞りを介して高圧液体が供給されること
   によつて第３の状態となつて上記蓄圧装置から高
   圧液体を上記液体切換弁の制御液体供給口に供給
   して上記液体切換弁を上記第１の状態とし、上記
   第２の絞りを介して上記増幅器に供給された高圧
   液体が除去されることによつて上記増幅器は第４
   の状態となつて上記液体切換弁の制御液体供給口
   から供給された高圧液体を除去して上記液体切換
   弁を上記第２の状態とするように構成したことを
   特徴とする液圧式操作装置。