CZ280407B6 - Diferenciální hydraulický válec - Google Patents

Abstract

Diferenciální hydraulický válec je určen například pro ovládání elektrických vysokonapěťových rozpojovačů. Obsahuje válcové těleso (2) a píst (4) s jednostrannou pístní tyčí (6), uložený ve válcovém tělese (2). Stěna (32) válcového tělesa (2) je opatřena skupinou otvorů (34), orientovaných napříč vzhledem k dráze pístu (4). V každém otvoru (34) je umístěn snímač (36), jehož citlivé ústrojí (38) je umístěno v úrovni vnitřního povrchu stěny (32) válcového tělesa (2) proti obvodu pístu (4). Mezi každým snímačem (36) a stěnou (32) válcového tělesa (2) jsou umístěny těsnící prostředky (42, 42') pro utěsnění otvorů (34) ve válcovém tělese (2). Výstupní spoje (44) snímačů (36) jsou připojeny k přístroji (46) pro kontrolu polohy pístu (4) ve válcovém tělese (2).ŕ

Description

Vynález se týká diferenciálního hydraulického válce se systémem pro kontrolu polohy pístu.

V četných aplikacích hydraulických ovládání s pracovními válci je zapotřebí znát polohu ústrojí ovládaného pístem a všeobecně se pro tento účel používá kontaktů, a to koncových kontaktů nebo průchozích kontaktů, které jsou ovlivňovány samotným ústrojím nebo jiným ústrojím, které je k němu připojeno, například k tyči, vystupující z pístu.

U určitých zvláštních aplikací, například hydraulického ovládání elektrických rozpojovačů, pracujících pod vysokým napětím, je velmi nepohodlné a často nemožné instalovat koncové nebo ekvivalentní detektory v bezprostřední blízkosti ústrojí, ovládaných pracovním válcem, a to proto, že některá posouvající se ústrojí jsou pod napětím.

Pro vyloučení mechanických spojů o velké délce a málo spolehlivých se proto používá na ovládacích ústrojích elektrického rozpojovače malý pomocný hydraulický válec, který je napájen nebo uváděn do polohy pro vypouštění jako hlavní válec a který je tedy určen k reprodukování pohybů hlavního hydraulického válce a v důsledku toho posunů ústrojí, ovládaného pracovním válcem, to je pohyblivého kontaktu rozpojovače.

Bez ohledu na jeho hlavní roli, která spočívá v indikování otevřené nebo uzavřené polohy rozpojovače, slouží tento pomocný hydraulický válec pro ovládání určitých automatických bezpečnostních manévrů rozpojovače. Musí tedy fungovat velmi spolehlivě, což má za následek, že jeho výroba je složitá a nákladná, aby se vyloučila rizika chybného indikování. Kromě toho má nevýhodu v tom, že potřebuje přídavný hydraulický obvod, což může být zdrojem úniků hydraulické kapaliny.

V ovládáních moderních rozpojovačů je kromě toho žádoucí možnost kontroly zpoždění odpovědi na skutečný pracovní manévr pohyblivého kontaktu rozpojovače. Tyto časy jsou kontrolovány v okamžiku materiálního přijetí, avšak jakmile jsou uvedeny v činnost, není již možné ověřovat, zda počáteční výkony byly zachovány. Kromě toho je velmi důležité moci ověřovat, zda ovládací časy jsou konstantní a reprodukovatelné, a to zejména v případě rozpojovačů s několika póly v sérii, v nichž musí být manévry absolutně současné. Elektrotechnici konečně berou zřetel na čas výstupu pohyblivého kontaktu vůči pevnému kontaktu, to je čas, který je samozřejmě pouze zlomkem celkového času posunu pohyblivého kontaktu, a chtějí znát rychlostní křivky pohyblivého kontaktu.

Je samozřejmé, že pomocný válec, který nemá v žádném případě stejnou setrvačnost jako hlavní válec a pohyblivá ústrojí, která ovládá, nemůže poskytnout žádnou platnou indikaci, pokud jde o různé charakteristické vlastnosti pracovního chodu.

Vynález si klade za úkol odstranit tyto nedostatky a nevýhody kontrolních systémů, používaných až dosud, jaké mají zejména pomocné hydraulické válce.

-1CZ 280407 B6

Uvedené nedostatky odstraňuje vynález, jehož podstatou je diferenciální hydraulický válec, zejména pro ovládání elektrických vysokonapěťových rozpojovačů, v němž je píst hydraulického válce prostý těsnění, zajišťujícího těsnost pístu vůči vnitřní ploše válcového tělesa hydraulického válce, který se podle vynálezu dále vyznačuje tím, že stěna válcového tělesa je perforována větším počtem otvorů, křižujících chod pístu, přičemž v každém z těchto otvorů je uložen snímač přesunu, jehož ústrojí, citlivé na detekci, je orientováno směrem dovnitř válcového tělesa tak, že je ovlivňováno průchodem pístu proti odpovídajícímu otvoru, přičemž mezi každým snímačem a stěnou válce jsou umístěny těsnicí prostředky pro zajištění celistvé těsnosti válce při vysokém tlaku, působícím v uvedeném válci, přičemž výstupní spoje snímačů jsou připojeny k přístroji pro kontrolu polohy pístu ve válcovém tělese.

Vynález dovoluje vytvořit kontrolní systém, který zjišťuje polohu samotného pístu během jeho chodu ve válci, přičemž detekce polohy se může dít nejen ve dvou koncových polohách, ale rovněž v řadě mezilehlých poloh. Otvory se snímači můžou být umístěny na stejné nebo na různých povrchových přímkách válcového tělesa, s výhodou celistvého odlitku.

Až dosud nebylo možné umístit snímače polohy pístu v hydraulickém válci v bezprostřední blízkosti pístu. Klasické hydraulické válce pro ovládání rozpojovačů pracují totiž při velmi vysokém tlaku okolo 30 až 40 MPa, což vyžaduje dokonalé těsnění pístu ve válci. Píst obsahuje těsnění velmi složitého typu, velmi často složené těsnění pružinového typu, a vnitřní povrch válce je dokonale vyrovnán a vybroušen, aby neopotřebovával nebo nepoškozoval těsnění. Není samozřejmě možné uložit do tloušťky stěny válce jeden nebo více detektorů blízkosti pístu, neboť nepravidelnosti, které by z toho vyplynuly na povrchu válce, by zničily těsnění.

Autor vynálezu však zjistil, že je možné konstruovat diferenciální hydraulické válce, zejména pro ovládání rozpojovačů, v nichž píst nemá těsnění a v nichž píst působí na klapku, nebo ji nese a tato klapka těsně uzavírá hlavní komoru hydraulického válce na konci chodu pístu. Únik, k němuž dochází okolo pístu v důsledku nepřítomnosti těsnění na pístu, nemůže totiž dosáhnout hodnoty objemu válce pod pístem, když píst dosáhl konce svého chodu. Takový diferenciální hydraulický válec s pístem bez těsnění je popsán v evropském patentovém spise č. 284 482.

I když je ve výše popsaném řešení podle vynálezu vnitřní povrchová úprava válce porušena průchozími otvory, nemá toto negativní důsledky, protože píst nesnese křehké těsnění.

S výhodou se podle vynálezu používají snímače blízkosti, zejména indukční snímače, které jsou ovlivňovány přechodem kovového pístu proti otvoru, v němž je uložen snímač. Je samozřejmé, že samotné snímače jsou vystaveny vysokému tlaku o hodnotě 30 až 40 MPa, působícímu ve válcovém tělese hydraulického válce, a proto se použijí snímače, uzpůsobené k tomu, aby fungovaly v podmínkách vysokého tlaku, například 50 MPa.

Indukční snímače obsahují vřazený elektrický přerušovač, který poskytuje na výstupních kabelech analogický výstupní sig-2CZ 280407 B6 nál, který může být zesílen a zpracován před tím, než je aplikován na kontrolní nástroje, které indikují polohu pístu v hydraulickém válci a v důsledku toho polohu ovládaného ústrojí, zejména pohyblivého kontaktu rozpojovace.

Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popise na příkladě provedení s odvoláním na připojené výkresy, ve kterých znázorňuje obr. 1 axiální řez hydraulickým diferenciálním válcem podle vynálezu a obr. 2 příčný řez rovinou I-II z obr. 1 ve zvětšeném měřítku.

Hydraulický válec, znázorněný na obr. 1, je typu popsaného ve výše uvedeném evropském patentovém spise č. 284 482 a obsahuje válcové těleso 2., s výhodou ve formě odlitku, píst 4 bez těsnění, pístní tyč 6, která je spojena s pohyblivým kontaktem neznázorněného rozpojovače a klapkové ústrojí pro uzavírání vstupního a výstupního otvoru 10 hydraulického válce v dolní koncové poloze chodu pístu 4, tj. v poloze, znázorněné v pravé polovině obr. 1.

Ve znázorněném provedení obsahuje hydraulický válec rovněž systém tlumení konce chodu, v němž je uzavírací klapka tvořená plovoucím prstencem 8, který obsahuje dva těsnicí jazýčky 12 a 12¹, a jehož střední dutina 14 spolupůsobí s tlumicím dříkem 16, neseným pístem 4. Takový tlumicí systém s plovoucím prstencem 8, tvořícím současně uzavírací klapku s dvojím těsněním na konci chodu pístu 4, je popsán v evropském patentovém spise č. 287 434.

Jak je známo, v hydraulických ovládáních rozpojovače s diferenciálním hydraulickým válcem je prstencová komora 18 hydraulického válce nad pístem 4. trvale spojena se zdrojem vysokého tlaku, tvořeným olejopneumatickým akumulátorem 20. Hlavní komora 22 hydraulického válce nad pístem 4 je selektivně spojena trojcestným ventilem 24 buď se zdrojem vysokého tlaku kanálem 26 a převáděcím kanálem 28 s výhodou tvoří součást odlitku válcového tělesa 2 hydraulického válce, nebo s výpustí směrem k nízkotlaké nádrži 30. Takové hydraulické ovládání rozpojovače diferenciálním hydraulickým válcem je popsáno například ve francouzském patentovém spise č. 2 317 532 a v americkém patentovém spise č. 4 026 523.

Podle vynálezu je ve stěně 32 válcového tělesa 2 vytvořeno několik otvorů 34., křižujících na několika úrovních chod pístu 4. V provedení podle obr. 1 jsou znázorněny pouze tři otvory 34, a to vždy jeden v koncových polohách pístu 4 a jeden v mezilehlé poloze, avšak samozřejmě, je-li požadován větší počet detekčních bodů polohy průchodu pístu 4, je možné vyvrtat více než tři otvory 34 na jedné povrchové přímce válce, nebo s výhodou na různých povrchových přímkách.

V každém z otvorů 34 je umístěn jeden snímač 36 blízkosti, jehož detekční plocha, respektive citlivé ústrojí .38., znázorněné na obr. 2, je v úrovni vnitřního povrchu 40 válcového tělesa 2. Těsné uzavření otvorů 34 je zajištěno těsnicími prostředky 42 a 42¹, jako jsou těsnicí vložky, které uzavírají otvor 34 vůči vysokému tlaku, působícímu ve válcové části hydraulického válce po osazení snímačů 36 do jejich uložení.

-3CZ 280407 B6

Pro názornost výkresu jsou na obr. 1 znázorněny pouze dva otvory 34., opatřené každý svým snímačem 36, přičemž osazení snímače 36 do jeho uložení je znázorněno podrobněji na řezu z obr.2.

Elektrický výstup každého snímače 36 je zajištěn výstupním spojem 44., tvořeným, dvoudrátovým kabelem, přičemž všechny tyto kabely vedou k přístroji 46 pro kontrolu a/nebo záznam a/nebo zviditelnění posunů pístu 4, a eventuálně rychlostních křivek.

Jak je konkrétněji patrno na obr. 2, otvory 34 ústí na vnitřní povrch 40 válcového tělesa 2, což porušuje celistvost tohoto povrchu 40. Avšak protože píst 4 nemá těsnění, přetlačované těsně k vnitřnímu povrchu 40 válce, není nespojitost tohoto povrchu 40 na závadu. Naopak, s klasickým hydraulickým válcem by se těsnění pístu 4 poškodilo při každém jeho přechodu přes otvory 34 a rychle by se zničilo.

Jako snímač 36 blízkosti je možné použít indukční snímače se spínací mikrojednotkou, určené pro fungování ve vysokotlakém rozsahu, které mohou pracovat pod tlakem 50 MPa.

Je možné použít jiné typy snímačů, například kapacitních nebo mechanických.

Detekční systém podle vynálezu se vyznačuje tou výhodou, že je přímo vřazen do samotného hydraulického válce a nepotřebuje žádný jiný montážní úkon pro osazení na místě než připojení výstupních spojů 44 snímačů 36 ke kontrolnímu přístroji 46.

Taková integrace je důležitá, nebot moderní technika počítá stále více s realizací kompletních sestav, které jsou montovány a seřízeny ve výrobně.

Díky vynálezu je nejen možné v ovládání rozpojovačů vyloučit pomocné hydraulické válce, jejichž nevýhody byly výše popsány, ale je možné přesně kontrolovat výkony rozpojovačů při uvedení v činnost a periodicky při jejich provozu.

Je samozřejmé, že detekční systém podle vynálezu ukazuje pomocí svého ovládacího přístroje 46 otevřenou nebo uzavřenou polohu rozpojovače, zajišťuje bezpečnostní zapojení s ostatními přístroji, přidruženými k rozpojovači, například sekčními spínači, a vylučuje pumpování rozpojovače v případě rozpojování po zapojení a uzavření při krátkém spojení, jestliže je udržován uzavírací povel.

Systém podle vynálezu dovoluje vykonávat různá opatření, která by nebyla možná s pomocným hydraulickým válcem, jak bylo uvedeno v předchozím popise, ani s mechanickými spoji, snímanými přímo z pohyblivého ústrojí, ovládaného hydraulickým válcem. V důsledku délky a vůlí v těchto mechanických spojích byla opatření nepřesná, a to již v důsledku pružných deformací, k nimž docházelo v těchto mechanických spojích během ovládání rozpojovačů, která jsou velmi prudká.

Nyní je tak možné s detekčním systémem podle vynálezu měřit a zaznamenávat přesně zpoždění výstupu pohyblivého kontaktu mimo pevný kontakt po vyslání zapojovacího povelu, čímž se určí rych

-4CZ 280407 B6 lostní křivka pohyblivého kontaktu, což je velmi důležité zejména u samonafukujících se rozpojovačů a pro kontrolu dobré funkce tlumení na konci chodu.

Claims (6)

1. Diferenciální hydraulický válec, zejména pro ovládání elektrických vysokonapěťových rozpojovačů, obsahující válcové těleso, píst s jednostrannou pístní tyčí, uložený ve válcovém tělese a vymezující komory válce, a ovládací ústrojí polohy pístu, napojené na citlivé prvky, uložené vně uvedených komor a spojené s ovládacím ústrojím pístu, vyznačený tím, že píst (4) a válec jsou prosty těsnění, zajišťujícího těsnost pístu (4) vůči vnitřnímu povrchu (40) válcového tělesa (2), a válcové těleso (2) má stěnu (32), perforovanou skupinou otvorů (34), orientovaných napříč vzhledem k dráze pístu (4), přičemž v každém otvoru (34) je umístěn snímač (36) přesunu, jehož citlivé ústrojí (38) je orientováno k vnitřku válcového tělesa (2) proti obvodu pístu (4), přičemž mezi každým snímačem (36) a stěnou (32) válcového tělesa (2) jsou umístěny těsnicí prostředky (42, 42') pro utěsnění otvorů (34) ve válcovém tělese (32) a výstupní spoje (44) snímačů (36) jsou připojeny k přístroji (46) pro kontrolu polohy pístu (4) ve válcovém tělese (2).

2. Diferenciální hydraulický válec podle nároku 1, vyznačený tím, že snímače (36) jsou snímače blízkosti, prosté fyzického dotyku s pístem (4) při jeho průchodu před odpovídajícím otvorem (34).

3. Diferenciální hydraulický válec podle nároku 2, vyznačený tím, že snímače (36) blízkosti jsou indukční snímače, přizpůsobené vysokotlakému prostředí o tlaku 30 až 40 MPa.

4. Diferenciální hydraulický válec podle kteréhokoli z nároků 1 až 3, vyznačený tím, že otvory (34) jsou umístěny na stejné povrchové přímce válcového tělesa (2).

5. Diferenciální hydraulický válec podle kteréhokoli z nároků 1 až 3, vyznačený tím, že otvory (34) jsou umístěny na různých povrchových přímkách válcového tělesa (2).

6. Diferenciální hydraulický válec podle kteréhokoli z nároků 1 až 5, vyznačený tím, že válcové těleso (2) je tvořeno celistvým odlitkem.