DE1168539B - Hydraulischer Antrieb fuer Hochspannungs-leistungsschalter - Google Patents

Hydraulischer Antrieb fuer Hochspannungs-leistungsschalter

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DE1168539B
DE1168539B DEF27801A DEF0027801A DE1168539B DE 1168539 B DE1168539 B DE 1168539B DE F27801 A DEF27801 A DE F27801A DE F0027801 A DEF0027801 A DE F0027801A DE 1168539 B DE1168539 B DE 1168539B
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Forges et Ateliers de Constructions Electriques de Jeumont SA
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Internat. Kl.: H 02 c
Deutsche Kl.: 21c-40/51
Nummer: 1168 539
Aktenzeichen: F 27801 VIII d / 21 c
Anmeldetag: 26. Februar 1959
Auslegetag: 23. April 1964
Es sind mehrere hydraulische Antriebe bekannt, bei welchen die Kolbenstange eines einseitig arbeitenden Druckzylinders einen Leistungsschalter betätigt, dessen Kontakte ohne mechanische Verklinkung durch den Flüssigkeitsdruck eingeschaltet und dann in der Einschaltstellung gehalten werden. Die entsprechenden großen Steuerventile, die sehr schnell arbeiten müssen, werden dabei durch die Zufuhr von Drucköl betätigt; sie sind meist kompliziert aufgebaut, arbeiten verhältnismäßig langsam und verlangen große Steuerkräfte.
Die Erfindung ist durch eine Anordnung von stetig unter Druck stehenden Einschalt- und Ausschaltventilen in Form von zwei getrennten Steuerketten für den Einschalt- und Ausschaltvorgang gekennzeichnet, in welchen durch aufeinanderfolgende Druckentlastungen (Druckdifferenzbildungen) derartig abgestufte Kraftverstärkungen hervorgerufen werden, daß die entsprechenden hydraulischen Bauelemente, welche zunehmende Querschnitte von Steuerleitungen mit großer Geschwindigkeit öffnen, durch Steuerorgane für den Einschalt- und Ausschaltvorgang unter Aufwendung nur kleiner Eingangskräfte betätigt werden können.
Die Anordnung besteht wesentlich aus zwei gleichen Gruppen von einfacher und raumsparender Ausbildung, wobei jede Gruppe ein Hauptventil mit einem Differentialkolben aufweist, welcher durch eine in einem angebauten Vorventil hervorgerufene Druckentlastung betätigt wird. Diesen Steuerorganen sind zusätzliche Sicherheitsorgane zugeordnet, welche aus einem Druckausgleichsventil zur Konstanthaltung des Einschaltdrucks, einem Rückschlagventil zur Sicherung der Druckentlastung beim Ausschalten und einem Drackmangelventil zum Schutz gegen anomalen Druckabfall bestehen.
Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert, deren einzige Abbildung schematisch ein erfindungsgemäßes System zeigt.
Der Kolben 2 eines einseitig arbeitenden Druckzylinders 1 betätigt mit seiner Stange 3 ein Schaltgerät, z. B. einen Hochspannungsschalter 3 A. Dieser Kolben 2 ist in seiner oberen Stellung dargestellt, in welcher der Schalter geschlossen ist und ohne mechanische Verklinkung durch den Kolbendruck gehalten wird. Das Öffnen der Schaltkontakte 3 A geschieht durch Entleerung des Druckzylinders 1 und Entspannung der Ausschaltfeder 4.
Der Kolben 2 wird in bekannter Weise über eine isolierende Leitung 5 durch eine isolierende Druckflüssigkeit, ζ. B. Öl, betätigt. Diese Flüssigkeit kommt Hydraulischer Antrieb für Hochspannungsleistungsschalter
Anmelder:
Forges et Ateliers de Constructions Electriques
de Jeumont, Paris
Vertreter:
Dipl.-Ing. E. Prinz und Dr. rer. nat. G. Hauser,
Patentanwälte,
München-Pasing, Ernsbergerstr. 19
Als Erfinder benannt:
Gilbert Blampain, La Courneuve, Seine
(Frankreich)
Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 27. Februar 1958 (759 276)
von einer geeigneten Energiequelle, z. B. einem Druckspeicher 6 gängiger Bauart mit einem Kolben 7, über welchem sich eine mit Druckgas gefüllte Kammer 8 befindet, während unter ihm eine Drucköl enthaltende Kammer 9 liegt.
Der Speicher 6 wird mittels einer Ölpumpe 10 aufgeladen, welche mit einem Rückschlagventil 1OA versehen und so angeordnet ist, daß sie das Öl einem Vorratsbehälter 11 entnimmt, dessen Spiegelhöhe mit 12 bezeichnet ist. Die Pumpe wird durch einen nicht dargestellten Motor angetrieben, welcher selbsttätig durch ein Kontaktmanometer oder auf beliebige andere geeignete Weise gesteuert werden kann. Sie liefert das Öl über eine Förderleitung 13 und über ein Einschalt-Vorventil 14, welches in der dargestellten Weise mit einem Einschalt-Hauptventil 15 zusammengebaut ist.
Die obere Kammer 27 des Einschalt-Hauptventils 15 ist mit dem Speicher 6 verbunden. In ähnlicher Weise ist der Druckzylinder 1 mit einem Ausschalt-HauptventillSyi verbunden, welches wie das Einschalt-Hauptventil 15 ausgebildet und mit einem Ausschalt-Vorventil 14 A zusammengebaut ist, welches dem Einschalt-Vorventil 14 entspricht. Die hydraulischen Steuerventile bilden somit zwei Gruppen von einfacher und gleicher Ausbildung, die eine für das Einschalten und die andere für das Ausschalten.
409 560/389
Jede von den inneren Kammern 16 der Vorventile 14 und 14 A enthält an einem Ende eine Entlastungsleitung 17, welche durch eine kleine Kugel 18 gesperrt ist; am anderen Ende liegt eine größere Kugel 19 und zwischen den beiden Kugeln eine Druckfeder 20, welche sie auf ihre Sitze drückt. Auf jeder der inneren Kammern 16 kann ein Schieber 21 gleiten, der durch eine Feder 22 in der Linksstellung gehalten wird.
Das Einschalt-Hauptventil 15 enthält einen Differentialkolben 23, welcher normalerweise durch eine Feder 24 in seiner oberen Lage gehalten wird, in welcher er eine große obere Öffnung 25 verschließt und eine untere öffnung 26 offenläßt. Infolge der bei Z1 und f2 dargestellten Leckdurchlässe steht seine obere mit dem Speicher 6 verbundene Kammer 27 dauernd mit seiner unteren Kammer 28 in Verbindung, welche mit dem Einschalt-Vorventil 14 durch eine Öffnung 26 verbunden ist. Das Ausschalt-Hauptventil 15 A ist in gleicher Weise ausgebildet, seine obere Kammer 27 ist jedoch mit dem Druckzylinder 1 und seine untere Kammer 28 mit dem Ausschaltvorventil 14 A verbunden.
In einer zwischen der oberen Öffnung 25 des Einschalt-Hauptventils 15 und der oberen Kammer 27 des Ausschalt-Hauptventils 15 A angeordneten Leitung 30 mit großem Querschnitt ist ein Rückschlagventil 29 vorgesehen. Zwischen der Leitung 30 und dem Speicher 6 ist ein als Sicherheitsorgan ausgebildetes Druckausgleichsventil 31 angeordnet. Es besitzt einen Kolben 32 mit einem geringen Leckdurchlaß /3, welcher durch eine Feder angehoben wird, solange die Drücke auf seinen beiden Seiten nur wenig verschieden sind; dadurch wird bei normalen Verhältnissen nach dem Einschalten der Kontakte der normale Druck im Zylinder 1 konstant gehalten, so daß die etwaigen Leckverluste ersetzt werden. Wenn aber der Druck in der Leitung 30 anomal sinkt, wird das Ventil 31 geschlossen.
An die Leitung 30 ist ein anderes Sicherheitsorgan, das sogenannte Druckmangelventil 35 angeschlossen; es enthält einen Ventilkörper 36, welchen eine Feder 36,4 zu öffnen sucht. Seine Bohrung ist normalerweise durch eine Kugel 37 verschlossen. Der Ventilkörper 36 besitzt einen Leckdurchlaß /4; die Kugel 37 wird durch eine geeichte Feder 38 und die Stange 39 nach rechts verschoben, wenn der Druck in der Leitung 30 anomal abfällt.
Zur Beschreibung der Arbeitsweise sei angenommen, daß der Schalter 3 A offen ist, so daß sich der Kolben 2 des Druckzylinders 1 in seiner unteren Stellung befindet. Das von der Pumpe 10 gelieferte Öl gelangt in das Einschalt-Vorventil 14, drückt den Schieber 21 nach rechts und legt so eine öffnung 16 A zum Einlaß des Öls in die innere Kammer 16 frei; der Druck der Pumpe verstärkt die Wirkung der Feder 20 auf die Kugeln 18 und 19, wodurch die Dichtigkeit des Ventils 14 nach links und nach rechts verbessert wird.
Die von der Pumpe geförderte Flüssigkeitsmenge strömt durch den Leckdurchlaß /5 im Bund des Schiebers 21 und durch die Leckdurchlässe /., und Z1 im Differentialkolben 23 des Einschalt-Hauptventils 15. Wenn der Schalter 3 A geöffnet ist, bleibt das Druckausgleichsventil 31 durch den hohen Druckunterschied auf den beiden Seiten seines Kolbens 32 geschlossen. Der Speicher 6 wird allmählich aufgeladen, und wenn die Pumpe stehenbleibt, kehrt der Schieber 21 des Einschalt-Vorventils 14 in die dargestellte linke Stellung zurück.
Zur Einschaltung der Schaltkontakte 3 A wird die Spule 40 eines Steuerelektromagneten erregt, dessen Anker unter kleinem Kraftaufwand die kleinere Kugel 18 nach rechts drückt. Die innere Kammer 16 entlädt sich durch die Entlastungsleitung 17. Dieser erste Druckabfall bewirkt die Verschiebung der größeren Kugel 19 nach links, wodurch ein zweiter Druckabfall in der unteren Kammer 28 den Differentialkolben 23 des Einschalt-Hauptventils 15 nach unten verschiebt, so daß die untere öffnung 26 geschlossen wird. Das zwischen dem Differentialkolben 23 und der inneren Kammer 16 befindliche ölvolumen wird dabei durch die Rückwärtsbewegung des Differentialkolbens 23 zurückgedrückt. Da die größere Kugel 19 links liegt, gelangt dieses Drucköl in das Ausschalt-Vorventil 14 A, wo es dessen Schieber 21 nach rechts bewegt, dessen innere Kammer 16 erreicht und die Andrückung der beiden Kugeln auf ihre Sitze verbessert.
Die Abwärtsbewegung des Differentialkolbens 23 im Einschalt-Hauptventil 15 gibt ferner den Speicheröldurchlaß frei und verbindet somit Speicher 6 mit der Leitung 30, dem Rückschlagventil 29 und der Leitung 5. Der Kolben 2 schließt mit hoher Geschwindigkeit die Schaltkontakte 3A. Nach dieser Einschaltung steht die Leitung 30 unter Druck, welcher durch das Druckausgleichsventil 31 konstant gehalten wird. Durch die Leckdurchflüsse /f und /2 gelangt der Druck in die untere Kammer 28 des Einschalt-Hauptventils 15, welches dadurch seine obere Öffnung 25 mit dem Differentialkolben 23 verschließt. Das Einschalt-Vorventil 14 kehrt in seine normale Lage zurück.
Der in der Leitung 30 herrschende Druck wirkt auf das Druckmangelventil 35, dessen Kugel 37 auf seinen Sitz gedrückt wird; der Ventilkörper 36 wird dadurch nach links verschoben, so daß er den ölabfluß zu dem Vorratsbehälter 11 verschließt und dabei die Feder 38 zusammendrückt. Diese Feder 38 ist so eingestellt, daß das Druckmangelventil 35 sich öffnet, wenn eine anomale Druckabsenkung in dem Druckzylinder 1 oder auch in dem Speicher 6 auftritt, welcher mit dem Druckmangelventil 35 über das Druckausgleichsventil 31 verbunden ist.
Das Druckmangelventil 35 bewirkt also bei Druckmangel den schnellen selbsttätigen Rückgang des Kolbens 2, d. h. das Ausschalten der Schaltkontakte 3/4, und zwar in folgender Weise: Es entlastet zuerst den Druck in der Hauptleitung 30 links vom Rückschlagventil 29, welches vorläufig den Druck innerhalb der oberen Kammer 27 des Ausschalt-Hauptventils 15 Λ aufrechterhält. Gleichzeitig wird auch durch die Leitung 30 A und durch den Leckdurchfluß /5 der Druck im Ausschalt-Vorventil 14,4 entlastet sowie der Druck in der unteren Kammer 28 des Ausschalt-Hauptventils 15Λ. Infolgedessen geht der Kolben 23 nach unten, und der Druckzylinder 1 entleert sich schnell durch das Abflußrohr 25 A.
Für eine normale Ausschaltung der Kontakte 3 A erregt man die Spule 41, welche die kleinere Kugel 18 des Ausschalt-Vorventils 14 A nach rechts drückt. Dieses arbeitet wie das Einschalt-Vorventil 14 mit schnellen stufenweisen Druckentlastungen und bewirkt die Abwärtsbewegung des Differentialkolbens 23 des Ausschalt-Hauptventils 15 A, welcher die große obere öffnung 25-25/1 zur Entleerung des
Druckzylinders 1 in den Vorratsbehälter 11 öffnet. Dabei wird auch die Leitung 30 durch das Rückschlagventil 29 entlastet.
Bei näherer Betrachtung der Arbeitsweise der obigen Anordnung stellt man fest, daß sie alle statischen und dynamischen Wirkungen berücksichtigt, welche während der verschiedenen Bewegungen der Druckflüssigkeit und ihrer Temperaturänderungen auftreten können.
Alle Steuerungen erfolgen durch schnell aufeinanderfolgende Druckentlastungen mit gegenseitigen Relaiswirkungen, welche derart abgestuft sind, daß die in den verschiedenen Stufen auftretenden Kräfte sämtliche Eigenzeiten auf ein Mindestmaß herabsetzen und daß Leitungen mit zunehmenden Querschnitten durch Steuerorgane mit kleinen Eingangssteuerkräften geöffnet werden. So wird z. B. beim Ausschalten zuerst die kleinere Kugel 18 durch die kleine Steuerkraft der Spule 41 betätigt, wodurch die größere Kugel 19 mit größerer Kraft verschoben ao wird, was schließlich den schweren Differentialkolben 23 des Ausschalt-Hauptventils ISA mit großer Kraft schnell nach unten bewegt.
Die Benutzung von Bauelementen gleicher Ausführung erleichtert den Aufbau des Antriebs, wodurch sein Gestehungspreis verringert, sein einwandfreies Arbeiten gewährleistet und seine Instandhaltung erleichtert werden.

Claims (7)

Patentansprüche:
1. Hydrauli scher Antrieb für Hochspannungsleistungsschalter durch einseitig arbeitende Druckzylinder, welche die Schaltkontakte durch Flüssigkeitsdruck in der Einschaltstellung halten, gekennzeichnet durch eine Anordnung von stetig unter Druck stehenden Einschalt- (14,15) und Ausschaltventilen (14,4, ISA) in Form von zwei getrennten Steuerketten für den Einschaltvorgang (40,18,19,15) und den Ausschaltvorgang (41, 18, 19, 15,4), in welchen durch aufeinanderfolgende Druckentlastungen (Druckdifferenzbildungen) derartig abgestufte Kraftverstärkungen hervorgerufen werden, daß die entsprechenden hydraulischen Bauelemente (18,
■ 19,23), welche zunehmende Querschnitte von Steuerleitungen (17, 26, 25) mit großer Geschwindigkeit öffnen, durch Steuerorgane (40, 41) für den Einschalt- und Ausschaltvorgang unter Aufwendung nur kleiner Eingangskräfte betätigt werden können.
2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventile für den Einschalt- und Ausschaltvorgang in zwei gleichen Gruppen angeordnet sind, von denen jede ein Hauptventil (15 bzw. 15A) mit einem Differentialkolben (23) aufweist, welcher durch eine in einem angebauten Vorventil (14 bzw. 14,4) hervorgerufene Druckentlastung betätigt wird, und daß diesen Steuerorganen als zusätzliche Sicherheitsorgane ein Druckausgleichsventil (31), ein Rückschlagventil (29) und ein Druckmangelventil (35) zugeordnet sind.
3. Antrieb nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Vorventil (14 bzw. 14A) eine innere Kammer (16) besitzt, in welcher zwei Kugeln (18,19) von verschiedener Größe an ihre Sitze durch eine Feder (20) angedrückt werden, wobei die kleinere Kugel (18) durch eine geringe Eingangssteuerkraft (40, 41) abgehoben wird, um das Vorventil (14,14 A) teilweise vom Druck zu entlasten, wodurch die größere Kugel (19) ihren Sitz verläßt und durch eine größere Öffnung (26) eine teilweise Druckentlastung im zugeordneten Hauptventil (15 bzw. 15,4) derart erzeugt, daß sein Differentialkolben (23) durch Freigeben einer großen öffnung (25) die entsprechende schnelle Bewegung der Schaltkontakte (3,4) hervorruft.
4. Antrieb nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch in den Steuer- (14, 15 bzw. 14,4, 15 A) und Sicherheitsventilen (31,35) vorgesehene Leckdurchflüsse (/5, /2, fv fs, /4) für Druckausgleich und Druckstabilisierung sowie zur Verhinderung von Stauungen und von anomalen Bewegungen des Systems.
5. Antrieb nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (29) in der Rohrleitung (30) zwischen den beiden Hauptventilen (15, ISA) angeordnet ist.
6. Antrieb nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckausgleichsventil (31) einen Leckdurchfluß (/3) besitzt, welcher so ausgebildet und angeordnet ist, daß er durch selbsttätigen Ausgleich von schwachen Druckabsenkungen den langsamen Rückgang des Schaltgeräts verhindert.
7. Antrieb nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmangelventil (35) einen durch eine Kugel (37) verschlossenen und mit Öffnungsfedern (36 A, 38) versehenen Ventilkörper (36) besitzt, wobei diese Teile so ausgebildet und angeordnet sind, daß dieses Ventil (35) die selbsttätige Öffnung der Schaltkontakte (3,4) bei einer anomalen Druckabsenkung bewirkt.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Techn. Rundschau, Bern, Nr. 49 v. 25. 11. 1955, .21.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
409 560/389 4.64 ® Bundesdruckerei Berlin
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