CH673511A5

CH673511A5 -

Info

Publication number: CH673511A5
Application number: CH3749/86A
Authority: CH
Inventors: Edelwald Lutz
Original assignee: Bbc Brown Boveri & Cie
Priority date: 1985-12-23
Filing date: 1986-09-18
Publication date: 1990-03-15
Also published as: DE3545882A1; FR2592211A1; DE3545882C2

Description

BESCHREIBUNG DESCRIPTION

Die Erfindung betrifft eine Kolben-Zylinderanordnung gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1. The invention relates to a piston-cylinder arrangement according to the preamble of claim 1.

Die Schaltstifte von Hochspannungs-Leistungsschaltern, insbesondere von metallgekapselten, SF6-gasisolierten Leistungsschaltern werden häufig hydraulisch mit einer Kolben-Zylinderanordnung angetrieben. Die Ausschalthandlung, die sehr schnell zu erfolgen hat, um möglichst schnell die Schaltstücke auf ausreichenden Abstand zueinanderzubringen, bedingt Ausschaltgeschwindigkeiten bis zu 10 m/sec. Ein Problem hierbei ist, dass die Kolbenstange gegen Ende ihrer Ausschaltbewegung von einer Geschwindigkeit von 10 m/sec auf Stillstand abgebremst werden muss. Zu diesem Zweck benutzt man Ausschaltdämpfungen, die so aufgebaut sind, dass ein am Kolben oder an der Kolbenstange befindlicher Zapfen in eine Sacklochbohrung einfährt. Ein derartiger Zapfen und eine entsprechende Sacklochbohrung ist beispielsweise aus der DE-GM 83 07 240 (dort insbesondere Figur 1) bekanntgeworden. In ähnlicher Weise zeigt auch die Figur 2 der älteren DE-OS 34 08 909 eine solche Ausschaltdämpfung. Dieser dort beschriebene Zapfen, der in seinem Durchmesser gestuft ist, läuft in eine Bohrung ein, die mit einer Hydraulikleitung verbunden ist, über die der Kolben angesteuert werden kann. The switching pins of high-voltage circuit breakers, in particular of metal-encapsulated SF6 gas-insulated circuit breakers, are often driven hydraulically with a piston-cylinder arrangement. The switch-off action, which must be carried out very quickly in order to move the contact pieces as quickly as possible to one another, requires switch-off speeds of up to 10 m / sec. One problem here is that the piston rod must be braked to a standstill from a speed of 10 m / sec towards the end of its switch-off movement. For this purpose, switch-off dampers are used, which are constructed in such a way that a peg located on the piston or on the piston rod enters a blind hole. Such a pin and a corresponding blind hole has become known, for example, from DE-GM 83 07 240 (there in particular Figure 1). Similarly, Figure 2 of the older DE-OS 34 08 909 shows such a switch-off damping. This pin described there, which is stepped in diameter, runs into a bore which is connected to a hydraulic line via which the piston can be controlled.

Wenn die Kolbenstange mit der oben erwähnten Geschwindigkeit von 10 m/sec in ihre Endstellung einfährt, entsteht ein Dämpfungsdruck, der grösser als 1000 bar sein kann. Dieser When the piston rod moves into its end position at the above-mentioned speed of 10 m / sec, a damping pressure arises which can be greater than 1000 bar. This

Druck pflanzt sich auf den Kolben-Dichtungsring fort, der z.B. aus metallischem oder organisch stabilisiertem «Teflon» (eingetragene Marke) besteht. Dieser Dichtungsring dringt in den benachbarten Spalt zwischen dem Kolben und der Zylinderboh-5 rung bzw. der Zylinderinnenfläche ein und kann mit der Zeit zerstört werden. Pressure propagates on the piston seal ring, which e.g. Made of metallic or organically stabilized «Teflon» (registered trademark). This sealing ring penetrates into the adjacent gap between the piston and the cylinder bore or the inner surface of the cylinder and can be destroyed over time.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kolben-Zylinderanord-nung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der dieser Dichtungsring beim Ausschaltvorgang geschont wird, so dass io dessen Lebensdauer verlängert wird. The object of the invention is to provide a piston-cylinder arrangement of the type mentioned, in which this sealing ring is protected during the switch-off process, so that its service life is extended.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1. According to the invention, this object is achieved by the characterizing features of claim 1.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen. Further advantageous refinements of the invention can be found in the dependent claims.

ls Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden. Based on the drawing, in which an embodiment of the invention is shown, the invention and further advantageous refinements and improvements of the invention are to be explained and described in more detail.

Es zeigt: It shows:

2o Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Kolben-Zylinderanordnung für einen elektrischen Hochspannungs-Leistungs-schalter, 1o shows a schematic illustration of a piston-cylinder arrangement for an electrical high-voltage circuit breaker,

Fig. 2 den Kolben der Kolben-Zylinderanordnung in Aus-schaltstellung, 2 the piston of the piston-cylinder arrangement in the off position,

2s Fig. 3 und 4 zwei Ansichten eines erfindungsgemässen Entlastungsringes. 2s, FIGS. 3 and 4, two views of a relief ring according to the invention.

Ein Hochspannungs-Leistungsschalter 10, der nur schematisch dargestellt ist, besitzt ein Festkontaktstück 11 und ein bewegliches Schaltstück 12, welch letzteres von einer Kolben-Zy-30 Iinderanordnung 13 betätigt wird. Die Kolben-Zylinderanord-nung 13 besitzt einen Zylinderkörper 14, in dem eine Zylinderbohrung 15 untergebracht ist, in der ein Kolben 16 geführt ist, der an einer Kolbenstange 17 angeformt ist. Diese Kolbenstange 17 ist mit einem Kolbenstangenfortsatz 18, der aus dem Zylin-35 derkörper herausragt, mit dem beweglichen Schaltstück 12 verbunden. Im Zylinderkörper 14 befindet sich eine Bohrung 19, die an ihrem einen Ende 20 mit einer nicht näher dargestellten hydraulischen Steuereinrichtung verbunden ist; das andere Ende 21 der Bohrung 19 ist über einen Durchbruch 22 mit der 40 Zylinderbohrung verbunden. Dieser Durchbruch 22 besitzt einen gegenüber der Zylinderbohrung geringeren Durchmesser. A high-voltage circuit breaker 10, which is only shown schematically, has a fixed contact piece 11 and a movable contact piece 12, the latter being actuated by a piston-cylinder 30 arrangement 13. The piston-cylinder arrangement 13 has a cylinder body 14, in which a cylinder bore 15 is accommodated, in which a piston 16 is guided, which is integrally formed on a piston rod 17. This piston rod 17 is connected to the movable switching element 12 with a piston rod extension 18 which protrudes from the cylinder body. In the cylinder body 14 there is a bore 19 which is connected at one end 20 to a hydraulic control device, not shown; the other end 21 of the bore 19 is connected to the 40 cylinder bore via an opening 22. This opening 22 has a smaller diameter than the cylinder bore.

An dem der Kolbenstange 17 entgegengesetzt liegenden Ende des Kolbens 16 befindet sich ein Dämpfungszapfen 23, der bei der Ausgestaltung der Figur 1 drei Abschnitte 24 bis 26 45 aufweist, von denen der Abschnitt 24 den grössten Durchmesser aufweist und gerade in den Durchbruch 22 hineinpasst. Die Abschnitte 25 und 26 sind gestuft mit jeweils geringerem Durchmesser ausgebildet. Natürlich können auch eine andere Anzahl von Abschnitten vorgesehen sein. At the end of the piston 16 opposite the piston rod 17 there is a damping pin 23 which, in the embodiment of FIG. 1, has three sections 24 to 26 45, of which the section 24 has the largest diameter and fits straight into the opening 22. The sections 25 and 26 are stepped with smaller diameters. Of course, a different number of sections can also be provided.

so Links von der Mittellinie der Zylinderbohrung 15 ist der Kolben bzw. die Kolbenstange 17 in der Einschaltstellung gezeichnet. Wenn der Schalter ausgeschaltet werden soll, dann bewegt sich der Kolben zusammen mit der Kolbenstange 17 in Pfeilrichtung A, mit einer Geschwindigkeit, die etwa bei 10 55 m/sec liegt. Wenn sich der Kolben mit der Kolbenstange seiner Endstellung nähert, dringt der Dämpfungszapfen 23 in den Durchbruch 22 ein, wobei zunächst der Abschnitt 26, dann der Abschnitt 25 und schlussendlich der Abschnitt 24 des Dämpfungszapfens 23 in den Durchbruch 22 hineingelangt; dadurch 60 wird langsam die Geschwindigkeit des Kolbens zu Null reduziert, wobei am Ende der Bewegung der Kolben 16 gegen die Endfläche 27 der Zylinderbohrung 15 zum Anliegen kommt. Am Übergang zwischen dem Kolben 16 zur Kolbenstange 17 sind ebenfalls drei gestufte Abschnitte 28, 29 und 30 vorgese-65 hen, die in einen die Zylinderbohrung 15 abschliessenden Endring 31 einlaufen; dieser Endring 31 ist dann der Einschalt-Dämpfungsring. So to the left of the center line of the cylinder bore 15, the piston or the piston rod 17 is drawn in the switched-on position. When the switch is to be turned off, the piston moves together with the piston rod 17 in the direction of arrow A, at a speed which is approximately 10 55 m / sec. When the piston with the piston rod approaches its end position, the damping pin 23 penetrates into the opening 22, first the section 26, then the section 25 and finally the section 24 of the damping pin 23 entering the opening 22; thereby 60 the speed of the piston is slowly reduced to zero, at the end of the movement of the piston 16 coming to rest against the end face 27 of the cylinder bore 15. At the transition between the piston 16 and the piston rod 17, three stepped sections 28, 29 and 30 are also provided, which run into an end ring 31 which closes the cylinder bore 15; this end ring 31 is then the switch-on damping ring.

Im Prinzip sind die Einschalt-Dämpfungsanordnungen und In principle, the switch-on damping arrangements and

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Ausschaltdämpfungsanordnungen an sich bekannt, so dass hier nicht näher eingegangen werden muss. Switch-off damping arrangements are known per se, so that there is no need to go into more detail here.

Es sei nun Bezug genommen auf die Figur 2. Ma,n erkennt innerhalb der Zylinderbohrung 15 des Zylinderkörpers 14 den Kolben 16. An die Zylinderbohrung 15 schliesst sich links über den Zylinderboden bzw. die Endfläche 27 der Durchbruch 22 an, in den der Dämpfungszapfen 23 gerade einläuft. Am anderen Ende des Kolbens befinden sich die Abschnitte 28 bis 30, wobei lediglich der Abschnitt 28 zu sehen ist. Reference is now made to FIG. 2. Ma, n recognizes the piston 16 within the cylinder bore 15 of the cylinder body 14. The opening 22 is connected to the cylinder bore 15 on the left via the cylinder base or the end face 27, into which the damping pin 23 is just arriving. Sections 28 to 30 are located at the other end of the piston, only section 28 being visible.

Der Kolben selbst ist in mehrere Bereiche unterteilt. Er besitzt annähernd in seiner Mitte eine Nut 32, in die ein O-Ring 33 und — den O-Ring 33 umgebend — ein Dichtungsring 34 eingelegt sind. Der Dichtungsring 34 besteht normalerweise aus metallisch stabilisiertem «Teflon» (eingetragene Marke). Die Nut 32 ist beidseitig von Leisten 35 und 36 umgeben; rechts zur Leiste 36 schliesst sich ein Bereich 37 mit verringertem Durchmesser an, an den sich am rechten Ende des Bereiches 37 ebenfalls ein Vorsprung 38 anschliesst. An die Leiste 35 grenzt eine weitere Nut 39 an, die links durch eine Endleiste 40 begrenzt ist. In diese weitere Nut 39 ist ein geschlitzter Ring 41 eingesetzt, an dessen Aussenumfang zwei Entlastungsrillen 42 und 43 vorgesehen sind. Wie oben erwähnt, ist der Ring 41 mit einem Schlitz 44 versehen. Das Material, aus dem der Ring 41 gebildet ist, ist vorzugsweise Bronze oder Messing. The piston itself is divided into several areas. It has a groove 32 approximately in its center, into which an O-ring 33 and - surrounding the O-ring 33 - a sealing ring 34 are inserted. The sealing ring 34 is usually made of metallically stabilized «Teflon» (registered trademark). The groove 32 is surrounded on both sides by strips 35 and 36; to the right of the strip 36 is an area 37 with a reduced diameter, to which a projection 38 is also connected at the right end of the area 37. A further groove 39 adjoins the bar 35, which is delimited on the left by an end bar 40. In this further groove 39, a slotted ring 41 is inserted, on the outer circumference of which two relief grooves 42 and 43 are provided. As mentioned above, the ring 41 is provided with a slot 44. The material from which the ring 41 is formed is preferably bronze or brass.

Wenn sich der Kolben 16 nach links in Pfeilrichtung A in If the piston 16 moves to the left in the direction of arrow A in

Ausschaltrichtung bewegt, dann dringt — wie oben schon angedeutet — der Dämpfungszapfen 23 in den Durchbruch 22 ein. Dadurch entstehen in dem Fluid, das sich zwischen der Endfläche 27 der Zylinderbohrung 15 und der freien Fläche der weite-5 ren Leiste 40 befindet, Drücke von ca. 1000 bar und mehr. Ohne den Entlastungsring 41 würde sich der Druck glatt bis hin zu dem Dichtungsring 34 fortsetzen. Dadurch würde sich der Dichtungsring 34, der aus «Teflon» (eingetragene Marke) — einem Material, das deutlich weicher ist als Metall — besteht, in den io Spalt 40 zwischen der Aussenfläche der Leiste 36 und der Innenfläche der Zylinderbohrung 15 hineindrücken. Mit der Zeit wird dadurch der Ring 34 beschädigt, in dem er dann langsam «abbröckelt». Moving off direction moves, then - as already indicated above - penetrates the damping pin 23 in the opening 22. This results in pressures of approximately 1000 bar and more in the fluid that is located between the end surface 27 of the cylinder bore 15 and the free surface of the further bar 40. Without the relief ring 41, the pressure would continue smoothly up to the sealing ring 34. As a result, the sealing ring 34, which consists of “Teflon” (registered trademark) - a material which is significantly softer than metal - would press into the io gap 40 between the outer surface of the strip 36 and the inner surface of the cylinder bore 15. Over time, this will damage the ring 34, in which it slowly "crumbles".

Es hat sich herausgestellt, dass das Einsetzen des Ringes 41 15 mit dem Schlitz 44 und mit den beiden Entlastungsrillen 42 und 43 eine deutliche Druckminderung im Bereich des Dichtungsringes 34 bewirkt; man kann bei Versuchen erkennen, dass sich der Dichtungsring 34 nicht mehr in dem Masse in den Spalt 45 hineindrückt, wie ohne den Entlastungsring 41; dadurch wird die Lebensdauer der Dichtung 34 stark erhöht. It has been found that the insertion of the ring 41 15 with the slot 44 and with the two relief grooves 42 and 43 causes a significant reduction in pressure in the area of the sealing ring 34; it can be seen in tests that the sealing ring 34 no longer presses into the gap 45 to the same extent as without the relief ring 41; this greatly increases the life of the seal 34.

Der Ring 41 übernimmt dabei einerseits eine Verschleissmin-derung und einen Schutz des Dichtungsringes vor hohem Druckstoss, der eine Zeit von ca. 2 msec andauern kann. Auch werden Fremdkörper oder Abrieb aufgenommen. The ring 41 takes on the one hand a wear reduction and protection of the sealing ring against high pressure surges, which can last for a time of approximately 2 msec. Foreign bodies or abrasion are also picked up.

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1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

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1. Piston-cylinder arrangement for driving a high-voltage circuit breaker with a piston (16) guided in a cylinder bore (15), each with a damping arrangement for the switch-on and switch-off movement with which the piston (16) from a high Speed is decelerated to zero, and with a seal with a sealing ring (34) made of high-strength plastic material, characterized in that a relief ring (41) is accommodated between the damping arrangement for the switch-off movement and the seal, on the outer edge of which at least one circumferential groove (42 , 43) is introduced.

2. Piston-cylinder arrangement according to claim 1, characterized in that the relief ring (41) between two strips (35, 40) is inserted.

2nd

PATENT CLAIMS

3. Piston-cylinder arrangement according to one of claims 1 and 2, characterized in that the relief ring (41) has a slot (44), the outside diameter of the relief ring (41) being larger than the inside diameter of the cylinder bore in the non-installed, relaxed state, and wherein the slot width is larger in the relaxed state than in the installed state.

4. Piston-cylinder arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that two circumferential relief grooves (42, 43) are provided.

5. Piston-cylinder arrangement according to claim 4, characterized in that the relief grooves (42, 43) are semicircular.

6. Piston-cylinder arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the relief ring consists of metal, preferably of bronze or brass.

7. Piston-cylinder arrangement according to one of the preceding claims with a breakthrough (22) and a damping pin (23) insertable in the breakthrough (22) containing damping arrangement for the opening movement, characterized in that the relief ring (41) between the seal of the piston (16) and the damping arrangement for the opening movement is arranged.