DE102008061238B4

DE102008061238B4 - Vorrichtung für einen hydraulischen Antrieb für eine elektrische Schaltanlage

Info

Publication number: DE102008061238B4
Application number: DE200810061238
Authority: DE
Inventors: Henrik Dr.-Ing. Lohrberg
Original assignee: ABB Technology AG
Current assignee: Hitachi Energy Ltd Ch
Priority date: 2008-12-09
Filing date: 2008-12-09
Publication date: 2010-10-28
Anticipated expiration: 2028-12-10
Also published as: DE102008061238A1; CN201540835U

Abstract

Vorrichtung für einen hydraulischen Antrieb (10) für eine elektrische Schaltanlage mit Leistungsschaltern sowie wenigstens einem Hilfsschalter, welcher hydraulische Antrieb von einer Kolben-Zylinder-Anordnung gebildet ist, welche zur Betätigung der Leistungsschalter beziehungsweise deren elektrische Kontakte sowie des Hilfsschalters vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung für den hydraulischen Antrieb (10) mit einer Vorsteuerung (12), mit einem hydraulischen Verzögerungsglied (14) sowie mit wenigstens einem 3/2-Wegeventil (16) versehen ist, die miteinander in Fluidverbindung stehen und von Hydraulikfluid durchströmt sind, wobei die Vorsteuerung (12) gemeinsam mit dem 3/2-Wegeventil (16) die hydraulische Ansteuerung des hydraulischen Verzögerungsgliedes (14) bewirkt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für einen hydraulischen Antrieb für eine elektrische Schaltanlage mit Leistungsschaltern sowie mit wenigstens einem Hilfsschalter, welcher hydraulische Antrieb von einer Kolben-Zylinder-Anordnung gebildet ist, welche zur Betätigung der Leistungsschalter beziehungsweise deren elektrische Kontakte sowie des Hilfsschalters vorgesehen ist.
Es ist allgemein bekannt, dass für elektrische Schaltanlagen mit Leistungsschaltern hydraulische Antriebe zum Einsatz kommen, teils kombiniert mit mechanischen Federspeichern, die dann als hydromechanische Federspeicherantriebe be- zeichnet werden. Derart ausgebildete Antriebe arbeiten zumeist mit Differentialkolben und bewirken mittels hydraulischer Ventile, die hydraulisch vorgesteuert sein können, die Betätigung der betreffenden Leistungsschalter beziehungsweise deren elektrischer Kontakte.
Die Erfindung geht aus von hydromechanischen Federspeicherantrieben der Typen AHMA und HMB, welche insbesondere an Hochspannungsschaltanlagen eingesetzt werden, um die Betätigung der elektrischen Kontakte bei verschiedenen Schaltfolgen vorzunehmen. Diese Schaltfolgen werden sekundärtechnisch gesteuert, können aber antriebsseitig durch einen Hilfsschalter blockiert werden.
Der Hilfsschalter besteht aus eine Reihe von Kontakten, die abhängig von der Antriebstellung schließen oder öffnen.
Bei einer sogenannten CO-Schaltung (C = close – Kontakt geschlossen; O = open – Kontakt geöffnet) wird das Signal für das Ausschaltsignal schon bei der Einschaltung gegeben, wobei der entsprechende Stromkreis aber durch den Hilfsschalter unterbrochen bleibt, bis der Antrieb fast die Einschaltstellung erreicht hat. Diese Schaltfolge wird auch als „Einschalten auf anstehendes Ausschaltsignal” bezeichnet und wird in Betracht gezogen bei Störungen, die zu einem Kurzschluss führen. Mit dem kurzzeitigen erneuten Einschalten werden lichtbogenbedingte Kurzschlüsse von übrigen Störungen selektiert.
Die Zeitspanne, welche der solcherart angesteuerte Antrieb für die Bewegungsumkehr benötigt – die sogenannte CO-Zeit – ist für einige Schaltanlagen allerdings zu kurz, um schalterseitig eine ordnungsgemäße Einschaltung zu bewirken. Daher ist diese Zeitspanne zu verlängern. Allerdings darf die Ausschaltung ohne vorherige Einschaltung hiervon nicht betroffen sein. Dabei besteht die Anforderung darin, die Zeit zwischen Abschluss der Einschaltung und Beginn der Ausschaltung zu definieren.
Elektrische oder elektronische Lösungen für dieses Problem werden nicht akzeptiert.
Eine erste Lösung dieses bislang nur unzureichend gelösten Problems ist in der DE 10 2006 041 250 A1 angegeben, welche eine Antriebseinheit für einen Leistungsschalter betrifft, die einen Antrieb zur Betätigung des Leistungsschalters und einen Stellungsmelder zur Detektierung der EIN-Position des Leistungsschalters umfasst, wobei der Antrieb mittels eines mechanischen Getriebes den Stellungsmelder betätigt, wobei das Getriebe mindestens ein Federelement umfasst, welches in der Bewegungsübertragungskette zwischen dem Antrieb und dem Stellungsmelder derart angeordnet ist, dass das Federelement beim Schliessen des Leistungsschalters eine elastische Verformung erfährt.
Ein weiterer Lösungsvorschlag ist in der DE 10 2006 058 042 beschrieben, welche einen hydraulischen Antrieb für eine elektrische Schaltanlage mit Leistungsschaltern mit einem hydraulisch-elektrischen Verzögerungsglied betrifft, das die Zeit spanne zwischen dem Beginn der Einschaltung und dem Beginn der Ausschaltung abdeckt. Damit einher geht eine Verlängerung der Bewegungsdauer des Verzögerungsgliedes, wodurch relative Abweichungen in der Bewegungsgeschwindigkeit überproportional zu Abweichungen der CO-Zeit führen. Hinzukommt, dass aufgrund einer sehr stark verzögerten Bewegung des Differentialkolbens – insbesondere bei tiefen Temperaturen – eine teilweise laminare Strömung in den Blenden vorliegt an Stelle einer rein turbulenten Strömung, welche für eine wohl definierte Verzögerung optimal wäre. Dies führt zu einer sehr starken Temperaturabhängigkeit der CO-Zeit, so dass der Einsatzbereich des Verzögerungsgliedes entsprechend eingeschränkt werden muss.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, einen hydraulischen Antrieb der eingangs genannten Art derart zu ertüchtigen, dass die aufgezeigten Nachteile vermieden werden und eine Schalt-Betätigung der zugeordneten Leistungsschalter in bestimmungsgemäßer Weise sichergestellt ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1. Demgemäß ist eine Vorrichtung für den hydraulischen Antrieb vorgesehen, die von einer Vorsteuerung, von einem hydraulischen Verzögerungsglied sowie von wenigstens einem 3/2-Wegeventil gebildet ist, die miteinander in Fluidverbindung stehen und von Hydraulikfluid durchströmt sind, wobei die Vorsteuerung gemeinsam mit dem 3/2-Wegeventil die hydraulische Ansteuerung des hydraulischen Verzögerungsgliedes bewirkt.
In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung ist die Vorsteuerung mit je einem Vorsteuerventil für „Öffnen” und „Schließen” der elektrischen Kontakte des zugeordneten Leistungsschalters versehen, welche unter Zwischenschaltung des 3/2-Wegeventils das hydraulische Verzögerungsglied so beaufschlagt, dass der zugeordnete Leistungsschalter in die jeweils vorgesehene Schaltstellung beaufschlagt ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das hydraulische Verzögerungsglied in einem Gehäuse angeordnet und mit wenigstens zwei Stellkolben versehen, welche durch das Hydraulikfluid beaufschlagt sind, wobei entsprechend der Erfindung Hydrauliköl als Hydraulikfluid vorgesehen ist. Das Verzögerungsglied ist als eigene Baugruppe ausgestaltet, um es bedarfsweise als zusätzliche Funktionseinheit mit dem 3/2-Wegeventil verbinden zu können.
Ebenso ist auch das 3/2-Wegeventil in einem Gehäuse angeordnet und weist ebenfalls einen Stellkolben auf.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das 3/2-Wegeventil und gemein sam mit dem Verzögerungsglied aber auch in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein.
In vorteilhafter Weise ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dass wenigstens einer der in dem Verzögerungsglied vorgesehenen Stellkolben als Differential-Kolben ausgebildet ist. Aber auch der in dem 3/2-Wegeventil vorgesehene Stellkolben ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform als Differential-Kolben ausgebildet.
Entsprechend einer bevorzugten Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes ist das Verzögerungsglied mit einem Verzögerungskolben, mit einem Betätigungskolben und mit einem Rückstellkolben versehen, welche durch Fluidkanäle miteinander in Wirkverbindung stehen. Außerdem kann dem Betätigungskolben noch ein Bypass-Ventil zugeordnet sein, welches ebenfalls in dem Gehäuse untergebracht ist.
Vorteilhafterweise ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung für den hydraulischen Antrieb innerhalb des Gehäuses des Verzögerungsgliedes der Rückstellkolben parallel zum Verzögerungskolben angeordnet. Alternativ kann der Rückstellkoben auch konzentrisch zum Verzögerungskolben angeordnet sein, was den Vorteil bietet, dass nur eine Hauptbohrung in dem Gehäuse erforderlich ist, wobei gegebenenfalls die Anordnung der Fluidkanäle in dem Gehäuse komplexer ist als bei einer parallelen Anordnung des Rückstellkolbens.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verzögerungsgliedes ist vorgesehen, dass der Verstellweg des Verzögerungskolbens von einem Hubbegrenzer einseitig begrenzt ist. Hierbei ist bevorzugterweise als Hubbegrenzer für den Verzögerungskolben eine Hubstellschraube vorgesehen, welche sich bei Betätigung durch Drehung entsprechend ihrer Gewindesteigung axial verlagert.
Einen besonderen Vorteil bietet eine Ausgestaltung, gemäß welcher die Hubstellschraube mit zwei Gewinden unterschiedlicher Steigung versehen ist, um so eine Grob- und eine Feinjustierung des Hubs des Verzögerungskolbens mittels der Hubstellschraube zu ermöglichen.
Als weitere Besonderheit eines erfindungsgemäßen hydraulischen Antriebes ist eine Federeinrichtung vorgesehen, die als Verzögerungsfeder zur Beeinflussung des Be wegungsablaufs des Verzögerungskolbens dient.
Hierbei ist ein wesentliches Merkmal der Erfindung, dass die Stellkraft der Federeinrichtung über einen weiten Hubbereich konstant ist, so dass auch der Bewegungsablauf des Verzögerungskolbens vorteilhafterweise konstant ist. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass die als Verzögerungsfeder vorgesehene Federeinrichtung von wenigstens einer Tellerfeder mit degressiver Kennlinie gebildet ist, welche eine über einen weiten Hubbereich konstante Stellkraft der Federeinrichtung bewirkt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung erweist es sich als günstig, für die Deaktivierung der Verzögerungsfunktion in dem Verzögerungsglied einen weiteren Rückstellkolben vorzusehen, das heißt, um den fluidtechnischen Aufwand überschaubar zu gestalten, kann es vorteilhaft sein, für die Schaltfunktion „Ausschalten” des von dem erfindungsgemäßen hydraulischen Antriebes beaufschlagten Leistungsschalters be- ziehungsweise Schaltanlage hierfür einen Rückstellkolben vorzusehen.
Ferner weist der erfindungsgemäße hydraulische Antrieb als Besonderheit auf, dass die Stellkolben jeweils so in dem Gehäuse des Verzögerungsgliedes beziehungsweise des 3/2-Wegeventils angeordnet sind, dass dynamische Dichtungen zur Abdichtung von Fluid-Hochdruck nach außen vermieden sind.
Mit anderen Worten ausgedrückt, bedeutet dies, dass das Hydraulikfluid nur bei der Beaufschlagung des Verzögerungskolbens und des Rückstellkolbens sowie auch. des Stellkolbens im 3/2-Wegeventil unter Hochdruck steht. Diese Funktionsgruppen aber sind innerhalb des betreffenden Gehäuses angeordnet, das heißt, sie bewegen sich darin, ohne dass die zugeordneten Zylinderrsäume Außenverbindung haben, so dass auch keine dynamischen Dichtungen erforderlich sind.
Zur Versorgung mit Druckfluid dient ein Fluidtank, aus welchem Hydraulikfluid von einer entsprechenden Pumpeinrichtung entnommen und den jeweiligen Stellkolben der jeweiligen Funktionsgruppe zugeführt wird. Zur Abdichtung der Leitungswege beziehungsweise Fluidkanäle sowie des Fluidtanks werden keine dynamischen Dichtungen benötigt. Darüber hinaus ist das darin vorherrschende Druckniveau wesentlich niedriger als zur Beaufschlagung der erforderlich Stellkolben. Somit erfolgt gemäß der Erfindung eine Hoch druckabdichtung stets intern gegen den Druck im Fluidtank, welcher dann nur gegen den Umgebungsdruck abzudichten ist. Durch diese Maßnahme können externe Leckagen, das heißt Austritt von Öl in die Umgebung, vermieden werden.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung für den hydraulischen Antrieb ist die ganzheitliche Gestaltung des Verzögerungsgliedes, bei welchem Blenden nicht in ein anderes Bauteil integriert sind, zum Beispiel als Bohrung in Büchse oder Block. Damit kann das Verhalten des Verzögerungsgliedes entsprechend der Bedürfnisse der Anwender konfiguriert werden. Diese und weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Anhand eines in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles der Erfindung sollen die Erfindung, vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung sowie besondere Vorteile der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.
Es zeigt
die einzige Figur eine Schaltskizze der Schaltungsanordnung einer erfindungsgemäßen aus einer Vorsteuerung, einem hydraulischen Verzögerungsglied sowie einem 3/2-Wegeventil gebildeten Vorrichtung für einen hydraulischen Antrieb.
Die einzige Figur zeigt in schematischer Darstellung eine Schaltungsanordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 für den hydraulischen Antrieb mit den zugehörigen Funktionsgruppen „Vorsteuerung” 12, „hydraulisches Verzögerungsglied” 14 sowie „3/2-Wegeventil” 16. Nicht gezeigt sind von den ebenfalls zum hydraulischen Antrieb 10 gehörigen Komponenten ein Fluidtank sowie eine Pumpeinrichtung zur Fluidförderung beziehungsweise Druckbeaufschlagung des 3/2-Wegeventils 16 und des Verzögerungsgliedes 14 zwecks Betätigung einer hier nicht näher gezeigten elektrischen Schaltanlage.
Die genannten Funktionsgruppen Vorsteuerung” 12, „hydraulisches Verzögerungsglied” 14 sowie 3/2-Wegeventil” 16 sind jeweils mittels gestrichelter Linie kenntlich gemacht. Sie sind vorzugsweise jeweils in separaten Gehäusen 18, 20, 22, untergebracht, die allerdings formmäßig aufeinander abgestimmt und auf einfache Weise zusammenfügbar sind.
Die Vorsteuerung 12 weist im Wesentlichen je ein Vorsteuerventil „Ein” 24 zum Einschalten und ein Vorsteuerventil „Aus” 26 zum Ausschalten der hier nicht näher gezeigten elektrischen Schaltanlage auf, zu deren Beaufschlagung der hydraulische Antrieb 10 vorgesehen ist.
Das mehrteilige Gehäuse 20 für das Verzögerungsglied 14 nimmt in einer Längsbohrung mit unterschiedlichen Querschnitten einen Verzögerungskolben 28 auf, der als Differentialkolben ausgebildet ist und auf einer Seite über eine Kolbenstange 30, die von einer als Verzögerungsfeder wirkenden Federeinrichtung 32 beaufschlagt ist, mit einem Betätigungskolben 34 zusammenarbeitet.
Zur Betätigung des Verzögerungskolbens 28 sind dessen beiseitigen Arbeitsräume 36, 38 über Fluidkanäle 40, 42, 44, mit der Vorsteuerung 12 beziehungsweise mit den Vorsteuerventilen 24, 26 verbunden, wobei eine Fluidverbindung beider Arbeitsräume 36, 38 unter Zwischenschaltung einer Verzögerungsblende 37 vorgesehen ist.
Der von der Kolbenstange 30 beaufschlagbare Betätigungskolben 34 steht über einen Steuerkanal 46 mit dem Vorsteuerventil „Aus” 26 fluidtechnisch in Verbindung, sowie über ein Bypassventil 48 und einen Fluidkanal 50 sowohl mit den Arbeitsräumen 36, 38 als auch über einen Rückstellkanal 52 mit einem Rückstellkolben 54.
Die gegenüberliegende Seite des Verzögerungskolbens 28 ist ebenfalls mit einer Kolbenstange 36 versehen, die mit einer einstellbaren Hubbegrenzung 38 zusammenarbeitet.
Im gezeigten Beispiel ist parallel zum Verzögerungskolben 28 der bereits erwähnte, ebenfalls als Differentialkolben ausgebildete Rückstellkolben 54 angeordnet, welcher beiderseits des Differentialkolbens 54 befindliche Arbeitsräume 56, 58 aufweist.
Der vorgenannte Rückstellkanal 52 ist mit dem Arbeitsraum 56 verbunden, während der Arbeitsraum 58 einerseits mit dem Vorsteuerventil „Ein” 24 und anderseits mit dem 3/2-Wegeventil 16 verbunden ist.
Das 3/2-Wegeventil 16 weist ebenfalls einen Differentialkoben 60 mit beiderseits angeformten Kolbenstangen 62, 64 auf, welche jeweils mit Kolben 66, 68 verbunden sind.
Beiderseits des Differentialkolbens 60 sind ebenfalls Arbeitsräume 70, 72 vorgesehen, welche einerseits mit drei voneinander unterschiedlich verbindbaren Fluidkanälen T, Z, P und andererseits jeweils wahlweise ebenfalls unterschiedlich verbindbar sind, nämlich über einen Druckkanal 74 mit dem Vorsteuerventil „Ein” 24 und über einen Tankkanal 76 mit dem Vorsteuerventil „Aus” 26.
Ein weiterer Anschluss mit integrierter Ventilhalteblende 78 verbindet das 3/2-Wegeventil” 16 über einen Vorsteuerkanal 80 mit dem Verzögerungsglied 14.
Ein vom Kolben 66 beaufschlagter Arbeitsraum 82 ist über eine Zentralbohrung 84, welche den Kolben 66, die Kolbenstange 62 und partiell die Kolbenstange 64 durchdringt, mit dem Arbeitsraum 72 und damit mit dem Druckkanal 74 und dem Fluidkanal P verbunden.
Im Folgenden soll die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 für den hydraulischen Antrieb näher erläutert und beschrieben werden.
Im gezeigten Beispiel ist die Vorrichtung 10 für den hydraulischen Antrieb mit Fluid geladen, Kanäle und Arbeitsräume, die dabei ständig verbunden sind mit einem Druckspeicher für das Fluid des hydraulischen Antriebs, sind mit einer dunklen Schraffur gekennzeichnet. Alle anderen Kanäle sind in dieser Lage mit dem quasi drucklosen Fluidtank verbunden und daher hell schraffiert.
Dargestellt ist in der einzigen Figur die Ruhelage der Schaltungsanordnung in der Antriebsstellung „Aus”, das heißt, in der Stellung der Vorrichtung für den hydraulischen Antrieb, in welchem die nicht näher gezeigte Schaltanlage ausgeschaltet ist.
Beim Betrieb der Schaltanlage können folgende Lastfälle auftreten, welche die folgenden Schaltfälle hervorrufen:
Einschaltung:
Das Vorsteuerventil Ein 24 verbindet den Druckkanal 74 mit dem Vorsteuerkanal 80. Dadurch steigt der Druck in dem Vorsteuerkanal 80 auf den Teil des Systemdrucks an, der entsprechend der Ausgestaltung der Wirkflächen des 3/2-Wegeventils für dessen Umschaltung notwendig ist. Das 3/2-Wegeventil wird betätigt, schließt die Verbindung zwischen Tankkanal und Arbeitskanal und öffnet die Verbindung zwischen Druckkanal und Arbeitskanal, wodurch der Antrieb eine Einschaltung ausführt.
Gleichzeitig bewegt sich der Verzögerungskolben 28 in Richtung Hubbegrenzung 33 (Hubstellschraube). Diese Bewegung kann gegebenenfalls durch eine Verzögerungsfeder 32 unterstützt werden. Zu Beginn der Bewegung wird dabei der Betätigungskolben 34 entlastet und das Bypassventil 48 schließt. Während der Bewegung des Verzögerungskolbens 28 muss aus dem Arbeitsraum 38 Fluid verdrängt werden. Ein Teil dieses Fluids fließt über die Verzögerungsblende 37 in den Vorsteuerkanal 80, der andere Teil fließt in den Arbeitsraum 56, wodurch sich der Rückstellkolben 54 ebenfalls in Bewegung setzt.
Nachdem der Verzögerungskolben 28 die Hubbegrenzung 33 erreicht hat, speist sich die Bewegung des Rückstellkolbens 54 aus dem Vorsteuerkanal 80. Wird nach Ende der Antriebsbewegung das Vorsteuerventil „Ein” 24 geschlossen, so wird der Vorsteuerkanal 80 durch die Ventilhalteblende 78 mit Fluid gespeist, so dass die Bewegung des Rückstellkolbens 54 bis zum druckseitigen Anschlag weitergeführt werden kann.
Sobald der druckseitige Anschlag des Rückstellkolbens 54 erreicht ist, bewegt sich der Verzögerungskolben 28 wieder in Richtung Bypassventil 48, bis der Betätigungskolben 34 gedrückt und das Bypassventil 48 geöffnet wird. Damit ist die Verzögerungsfunktion nach einer gewissen Zeit wieder deaktiviert.
CO-Schaltung:
Erfolgt noch während der Bewegung des Rückstellkolbens 54 eine Ausschaltung, wird der Steuerkanal 46 des Verzögerungsglieds 14 durch das Vorsteuerventil „Aus” 26 mit dem Tankkanal 76 verbunden. Der Vorsteuerkanal 80 selbst ist nur über die Verzögerungsblende 47 mit dem Steuerkanal 46 des Verzögerungs glieds 14 und damit mit dem Tankkanal 76 verbunden. Entsprechend der Flächenverhältnisse am Rückstellkolben 54 wird im Rückstellkanal 52 ein Druck unterhalb des Speicherdrucks gehalten. Entsprechend der Flächenverhältnisse am Verzögerungskolben 28 wird der Druck im Vorsteuerkanal 80 oberhalb des Drucks im Rückstellkanal 52 und unterhalb des Speicherdrucks gehalten. Bei richtiger Auslegung des Verzögerungsglieds, das heißt der Flächenverhältnisse der beiden Kolben 28, 54 und der Verzögerungsfeder 32, liegt der Druck im Vorsteuerkanal 80 aber oberhalb des Drucks, der für eine Bewegung des 3/2-Wegeventils 16 in Richtung Druckkanal 74 notwendig ist, Das heißt, in dieser Bewegungsphase wird das 3/2-Wegeventil 16 noch nicht geschaltet. Da aber der Druck im Vorsteuerkanal 80 über dem des Steuerkanals 46 des Verzögerungsglieds 14 und dem Druck im Rückstellkanal 52 liegt, wird aus dem Arbeitsraum 36 Fluid verdrängt und der Verzögerungskolben 28 bewegt sich in Richtung Bypassventil 48. Über die Wahl der Blendendurchmesser kann die Geschwindigkeit des Verzögerungskolbens 28 eingestellt werden. Zusätzlich kann die Bewegung des Verzögerungskolbens 28 durch eine Verzögerungsfeder 32 verlangsamt werden. Bei Erreichen des Betätigungskolbens 34 betätigt dieser das Bypassventil 48, wodurch der Vorsteuerkanal 80 mit dem Steuerkanal 46 des Verzögerungsglieds 14 verbunden wird und der Druck im Vorsteuerkanal 80 abfällt. Nun kann das 3/2-Wegeventil 16 umschalten, das heißt, den Druckkanal 74 vom Arbeitskanal Z trennen und den Arbeitskanal Z mit dem Tankkanal 76 verbinden. Der Antrieb 10 führt damit eine verzögerte Ausschaltung durch.
Ausschaltung
Erfolgt die Ausschaltung nach der Deaktivierung des Verzögerungsgliedes 14, wie bei der Einschaltung beschrieben, so wird das 3/2-Wegeventil 16 bei geöffnetem Bypassventil 48 direkt angesteuert und der Antrieb 10 führt eine unverzögerte Ausschaltung durch. In diesem Fall werden sowohl Steuerkanal 46 des Verzögerungsgliedes 14 als auch der Vorsteuerkanal 80 mit dem Tankkanal 76 verbunden. Über die Verzögerungsblende 37 fließt das Fluid aus dem Arbeitsraum 56 ab und der Rückstellkolben 54 bewegt sich in die skizzierte Anfangs lage.
Um den Gesamtzusammenhang zwischen der erfindungsgemäßen Vorrichtung für den hydraulischen Antrieb einerseits und der von diesem beaufschlagten Schaltanlage andererseits klarzustellen, soll folgende Erläuterung hierzu beitragen.
Das 3/2 Wegeventil 16 sowie die Vorsteuerung 12 sind jeweils fester Bestandteil eines hydraulischen Federspeicher-Antriebes zur Ansteuerung einer Schaltanlage, zum Beispiel HMB-4/8. Die Vorsteuerventile 24, 26 selbst werden jeweils elektrisch angesteuert. Zusätzlich ist nunmehr erfindungsgemäß ein Verzögerungsglied 14 vorgesehen, welches gemeinsam mit der Vorsteuerung 12 und dem 3/2-Wegeventil 16 die erfindungsgemäße Vorrichtung für den hydraulischen Antrieb bildet.
Wird das Vorsteuerventil Ein 24 geschaltet, so verbindet es den Speicher 72 mit dem Vorsteuerkanal 80. Aufgrund der Flächenverhältnisse bewegt sich der Kolben 84 des 3/2-Wegeventils in Richtung Ein, das heißt die Verbindung von Z nach T wird getrennt und die Verbindung von P nach Z wird geöffnet.
Damit steigt der Druck im Z-Kanal 86 des Antriebs 10 und die Kolbenstange wird ausgefahren, das heißt die Schaltanlage erfährt eine Einschaltung. Nach Beginn der Schaltung wird das Vorsteuerventil 24 durch den Hilfsschalter wieder abgesteuert. Der Druck im Vorsteuerkanal wird dann durch die Halterblende 78 auf dem definierten Niveau gehalten.
Bei der Ausschaltung wird das Vorsteuerventil Aus 26 angesteuert und verbindet den Vorsteuerkanal 80 mit dem Tank. Der Kolben 84 bewegt sich in Richtung Aus, trennt P- und Z-Kanal und verbindet Z- und T-Kanal. Damit fällt der Druck im Z-Kanal und der Antrieb bewirkt eine Ausschaltung. Hierbei beziehen sich die Bezeichnungen „P”, „T”, „Z” auf in der einzigen Figur enthaltene Angaben.

10: Vorrichtung für einen Hydraulischen Antrieb
12: Vorsteuerung
14: Verzögerungsglied
16: 3/2-Wegeventil
18: Gehäuse für Vorsteuerung
20: Gehäuse für Verzögerungsglied
22: Gehäuse für 3/2-Wegeventil
24: Vorsteuerventil ”Ein”
26: Vorsteuerventil ”Aus”
28: Verzögerungskolben
30: Kolbenstange
32: Federeinrichtung (Verzögerungsfeder)
33: Hubbegrenzung (Hubstellschraube)
34: Betätigungskolben
36: Arbeitsraum 1 (Verzögerungskolben)
37: Verzögerungsblende
38: Arbeitsraum 2 (Verzögerungskolben)
46: Steuerkanal des Verzögerungsglieds
47: Druckhalteblende
48: Bypassventil
52: Rückstellkanal
54: Rückstellkolben
58: Arbeitsraum (Rückstellkolben)
60: Differentialkolben (3/2-Wegeventil)
62: Kolbenstange (3/2-Wegeventil)
64: Kolbenstange (3/2-Wegeventil)
66: Kolben (3/2-Wegeventil)
68: Kolben (3/2-Wegeventil)
70: Arbeitsraum (3/2-Wegeventil)
72: Arbeitsraum (3/2-Wegeventil)
74: Druckkanal
76: Tankkanal
78: Ventilhalteblende
80: Vorsteuerkanal
82: Arbeitsraum
84: Zentralbohrung
86: Arbeitskanal

Claims

Vorrichtung für einen hydraulischen Antrieb (10) für eine elektrische Schaltanlage mit Leistungsschaltern sowie wenigstens einem Hilfsschalter, welcher hydraulische Antrieb von einer Kolben-Zylinder-Anordnung gebildet ist, welche zur Betätigung der Leistungsschalter beziehungsweise deren elektrische Kontakte sowie des Hilfsschalters vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung für den hydraulischen Antrieb (10) mit einer Vorsteuerung (12), mit einem hydraulischen Verzögerungsglied (14) sowie mit wenigstens einem 3/2-Wegeventil (16) versehen ist, die miteinander in Fluidverbindung stehen und von Hydraulikfluid durchströmt sind, wobei die Vorsteuerung (12) gemeinsam mit dem 3/2-Wegeventil (16) die hydraulische Ansteuerung des hydraulischen Verzögerungsgliedes (14) bewirkt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsteuerung mit je einem Vorsteuerventil (24, 26) für „Öffnen” und „Schließen” der elektrischen Kontakte des zugeordneten Leistungsschalters versehen ist, welche unter Zwischenschaltung des 3/2-Wegeventils (16) das hydraulische Verzögerungsglied (14) so beaufschlagt, dass der zugeordnete Leistungsschalter in die jeweils vorgesehene Schaltstellung beaufschlagt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das hydraulische Verzögerungsglied (14) in einem Gehäuse angeordnet ist und mit wenigstens zwei Stellkolben (28, 34) versehen ist, welche durch das Hydraulikfluid beaufschlagt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das 3/2-Wegeventil (16) ebenfalls in einem Gehäuse angeordnet ist und einen Stellkolben (66) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das 3/2-Wegeventil (16) und das Verzögerungsglied (14) in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Stellkolben (28, 34, 54, 66, 68) als Differential-Kolben ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Hydrauliköl als Hydraulikfluid vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verzögerungsglied (14) mit einem Verzögerungskolben (28), mit einem Betätigungskolben (34) und mit einem Rückstellkolben (54) versehen ist, welche durch Fluidkanäle miteinander in Wirkverbindung stehen.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückstellkolben parallel zum Verzögerungskolben (28) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückstellkoben (54) konzentrisch zum Verzögerungskolben (28) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellweg des Verzögerungskolbens (28) von einem Hubbegrenzer (33) einseitig begrenzt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Hubbegrenzer (33) für den Verzögerungskolben (28) eine Hubstellschraube vorgesehen ist, welche sich bei Betätigung durch Drehung entsprechend ihrer Gewindesteigung axial verlagert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubstellschraube (33) mit zwei Gewinden unterschiedlicher Steigung versehen ist, um eine Feinjustierung der Hubstellschraube zu ermöglichen.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Federeinrichtung (32) als Verzögerungsfeder vorgesehen ist zur Beeinflussung des Bewegungsablaufs des Verzögerungskolbens (28).
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellkraft der Federeinrichtung (32) über einen weiten Hubbereich annähernd konstant ist
Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die als Verzögerungsfeder vorgesehene Federeinrichtung (32) von wenigstens einer Tellerfeder mit degressiver Kennlinie gebildet ist, welche eine über einen weiten Hubbereich annähernd konstante Stellkraft der Federeinrichtung bewirkt.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Deaktivierung der Verzögerungsfunktion in dem Verzögerungsglied (14) ein weiterer Rückstellkolben (54) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellkolben (28, 34, 54, 66, 68) jeweils so in dem Gehäuse des Verzögerungsgliedes (14) beziehungsweise des 3/2-Wegeventils (16) angeordnet sind, dass dynamische Dichtungen zur Abdichtung von Fluid-Hochdruck nach außen vermieden sind.