DE1171057B - Hydraulischer Antrieb fuer elektrische Schaltgeraete - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: H 02 c

Deutsche Kl.: 21c-40/51

Nummer: 1171 057

Aktenzeichen: M 48098 VIII d / 21 c

Anmeldetag: 21. Februar 1961

Auslegetag: 27. Mai 1964

Die vorliegende Erfindung betrifft einen hydraulischen Antrieb für elektrische Schaltgeräte mit Speicherung der Ausschaltenergie während des Einschaltvorganges, wobei ein Druckversorgungskreis, ein Steuerkreis und ein Arbeitskreis vorgesehen sind.

Die Betätigung der bewegten Organe elektrischer Schaltgeräte durch hydraulische Kraftübertragung ist schon seit langem bekannt. So wurde beispielsweise vorgeschlagen, für Schalterantriebe Isolierflüssigkeitsgestänge zu verwenden, bei denen für mehrere Antriebsstellen sowohl parallel als auch in Reihe geschaltete hydraulische Vorrichtungen Verwendung fanden. Die Antriebsstelle selbst wird durch einen Arbeitszylinder gebildet, der direkt oder indirekt über Getriebe mit dem anzutreibenden Schaltstück verbunden ist. Weiterhin gehört es zum Stand der Technik, jedem ölgestänge eine eigene Ausschaltfeder zuzuordnen, die durch einen beliebigen Antrieb beim Einschalten gespannt wird. Auch die Verwendung von unter Druck gesetzten Behältern bzw. Druckölmagazinen für die Speicherung der Antriebsenergie ist seit längerem bekannt. Bei Anwendung der bekannten Antriebe ergeben sich jedoch die folgenden Schwierigkeiten: In der Schaltstellung, in der das ganze System unter Druck steht (diese Stellung kann je nach Antriebsart die eingeschaltete oder auch ausgeschaltete Position sein), werden durch den hydraulischen Druck über den Arbeitszylinder die Ausschaltfedern gespannt gehalten. Nun muß die dazu notwendige Kraft einen so großen Überschuß besitzen, daß auch bei erheblichen Druckschwankungen eine ausreichende Sicherheit gegen ungewollte Auschaltbewegungen vorhanden ist. Solche Druckänderungen können sich als Folge von großen Temperaturunterschieden ergeben sowie auch als Folge von langsamem Druckabfall bei Störungen, beispielsweise bei geringem Leckverlust. Es muß in diesen Fällen jeder Zeit noch eine genügende Energie-Reserve vorhanden sein, um eine vollständige Schaltbewegung mit richtiger Geschwindigkeit herbeiführen zu können, ehe sich die Kontakte unter der Wirkung der Feder langsam ungewollt zu öffnen bzw. zu schließen beginnen. Eine unbedingte Sicherheit gegen solche Schaltstiftbewegungen ist mit den bisher vorgeschlagenen Anordnungen nicht zu erreichen oder bestenfalls mit komplizierten Zusatzeinrichtungen, die ihrerseits eine eigene Steuerung mit Steuerleitung oder Steuerstange erhalten müssen.

Die vorbeschriebenen Mängel des Bekannten lassen sich vermeiden, wenn der Arbeitskreis des hy-Hydraulischer Antrieb für elektrische
Schaltgeräte

Anmelder:

Maschinenfabrik Oeriikon, Zürich-Oerlikon

(Schweiz)

Vertreter:

Ph. Frhr. v. Habermann, Rechtsanwalt,

München 22, Widenmayerstr. 34

Als Erfinder benannt:

Dr.-Ing. Gerhard Büchner, Zürich (Schweiz)

Beanspruchte Priorität:

Schweiz vom 1. März 1960 (2322)

draulischen Antriebes erfindungsgemäß außer mindestens einem hydraulischen Arbeitszylinder ein Arbeitsventil, einen hydraulischen Einschaltakkumulator und einen hydraulischen Ausschaltakkumulator aufweist.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes vereinfacht wiedergegeben.

F i g. 1 zeigt das Schema eines hydraulischen Antriebs; die

Fig. 2 und 3 beziehen sich auf spezielle Arbeitskreise dieses Antriebs; in
F i g. 4 und 5 werden Arbeitsventile veranschaulicht.

Schließlich stellen die F i g. 6 und 7 hydraulische Arbeitszylinder dar.

Bei dem in F i g. 1 gezeichneten Hydraulik-Schaltschema handelt es sich um eine Antriebseinrichtung für einen einpoligen Schalter. Durch den Elektromotor 1 wird die Hydraulikpumpe 2 angetrieben, die beispielsweise als Kolbenpumpe ausgeführt sein kann. Sie ist auf der Außenseite über ein Ansaugfilter 3 an den Vorratsbehälter 4 und auf der Druckseite über das Rückschlagventil 5 an die Druckverteilerleitung 7 angeschlossen. Parallel zu der Motorpumpe 2 liegt eine Handpumpe 8 mit dem Filter 6 und einem

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nichtgezeigten Rückschlagventil. Als Hilfseinrichtungen sind an die Druckverteilerleitung 7 ein Manometer mit Absperrventil 9, ein Überdrucksicherheitsventil 10 und zwei druckabhängige Schalter 11, 12 angeschlossen. Diese ganze Gruppe kann als eigentlicher Druckversorgungsteil A des Antriebs angesehen werden im Unterschied zum Arbeitskreis B und Steuerkreis C.

Der Arbeitskreis B enthält den Arbeitszylinder 13, den hydraulischen Ausschaltakkumulator 14, der in unmittelbarer Nähe des Zylinders 13 angebracht ist und der an die Seite mit der kleineren Arbeitsfläche des Differentialkolbens (infolge seines Kolbenstangenvolumens) des Zylinders angeschlossen ist. An die Seite der größeren Arbeitsfläche wird die Druckleitung IS mit dem hydraulisch gesteuerten Arbeitsventil 16 angeschlossen. Der hydraulische Einschnittakkumulator 17 von mindestens 2,0fachem Nutzvolumen des Akkumulators 14 liegt am Druckanschluß des Arbeitsventils 16. Die Drosselstelle 18 ist zwischen Ausschaltakkumulator 14 und Druckleitung 15 angeordnet.

Zum Steuerkreis C gehört das hydraulische Steuerorgan 19 des Arbeitsventils 16. Durch die Steuerleitung 20 ist es mit dem ebenfalls hydraulisch gesteuerten Vorsteuerventil 21 verbunden, und außerdem steht es über eine als Verzögerungsglied ausgebildete Drosselstelle 22, die beispielsweise aus einem Blendensystem bestehen kann, mit den beiden Pilotventilen 23 und 24 in Verbindung, die von den Elektromagneten 25, 26 betätigt werden. Das hydraulische Betätigungsorgan 27 des Vorsteuerventils 21 erhält seinen Steuerbefehl wahlweise von einem der beiden Pilotventile 23, 24 oder über die Steuerleitung 28 vom Handsteuerventil 29. Alle Abflußleitungen der Ventile sind mit der zentralen Rücklaufleitung 30 verbunden, welche in den Vorratsbehälter 4 einmündet.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist folgende: Die Motorpumpe 2 oder Handpumpe 8 fördert die Antriebsflüssigkeit in die Druckverteilerleitung 7, an welche der Emschaltakkumulator 17 angeschlossen ist. Das Arbeitsventil 16 wirkt bei bestimmter Einstellung mit seiner an den Akkumulator 17 angeschlossenen Hälfte als Rückschlagventil, das durch den sich im System aufbauenden Druck geschlossen gehalten wird. Der Akkumulator 17 wird bis zu dem an einem der beiden Druckschalter (ζ. Β. 11) eingestellten maximalen Betriebsdruck durch die Motorpumpe aufgeladen, worauf der Druckschalter den Motorstrom selbsttätig unterbricht. Beim Aufpumpen des Speichers durch die Handpumpe 8 muß durch Beobachten des Manometers 9 der maximale Betriebsdruck eingehalten werden. Sollte aus irgendeinem Grunde der Druck doch über den maximalen Betriebsdruck hinaus steigen, so spricht spätestens beim etwa l,2fachen Wert dieses Druckes das Überdruckventil 10 an und verhindert weitere Erhöhung des Druckes. Der zweite vorgesehene Druckschalter 12 wirkt als Verriegelungsschalter insbesondere für den elektrischen Steuerkreis des Schalterantriebes, indem er unterhalb eines einstellbaren Minimaldruckes eine elektrisch ausgelöste Betätigung des Antriebs unterbindet. Wird im Normalzustand ein elektrischer Befehl zum Einschalten durch einen elektrischen Impuls auf die Einschaltspule 26 gegeben, so öffnet diese das Pilotventil 24. Von der Druckverteilerleitung 7 wird dadurch über die Hilfsdruckleitung la und die Hilfssteuerleitung 28 α eine Druckwelle zum hydraulischen Betätigungsorgan 27 des Vorsteuerventils 21 geschickt. Das Vorsteuerventil 21 wird dadurch derart betätigt, daß das rechte Rückschlagventil, welches die Hilfsdruckleitung la geschlossen hält, öffnet, während das linke Rückschlagventil gesperrt wird und somit die Steuerleitung 20 gegen die Abflußleitung 30 schließt. Über das Vorsteuerventil 21 mit seinen gegenüber den Pilotventilen 23, 24 wesentlich größeren Durchtrittsquerschnitten wird ein kräftiger Druckstoß in die Steuerleitung 20 gegeben, der über das hydraulische Steuerorgan 19 das Arbeitsventil 16 fast schlagartig betätigt. Dessen rechtes Rückschlagventil wird dabei geöffnet und das linke gesperrt. Der Einschaltakkumulator 17 kann sich nun infolge des sehr großen Strömungsquerschnitts im Arbeitsventil fast ohne Druckverlust durch dieses in die Druckleitung 15 entladen und den Arbeitszylinder 13 in die obere Endlage bewegen. Die Blende 18 verhindert hierbei einen gleichzeitigen Druckausgleich zur anderen Seite des Kolbens. Bei der Aufwärtsbewegung des Arbeitszylinderkolbens wird das durch ihn verdrängte öl in den Ausschaltakkumulator 14 gefördert, wodurch dieser aufgeladen wird. Seine Größe ist vorzugsweise so zu wählen, daß mir dem durch die Kolbenbewegung verdrängten Volumen der Akkumulator mindestens auf den kleinstzulässigen Ausschaltdruck aufgeladen wird. Nach beendeter Einschaltbewegung gestattet die Blende 18 einen langsamen Druckausgleich zwischen dem Ausschaltakkumulator 14 und dem Einschaltakkumulator 17 so daß bei Temperaturschwankungen und geringem Leck an irgendeiner Stelle des Systems immer ein gle chbleibender Druck im Arbeitskreis gewahrt ist. Dieser konstante Druck verhindert ein Absinken des Arbeitszylinderkolbens bei einem langsamen Druckabfall, weil die Differenz der Arbeitsfläche im Zylinder 13 bis nahe an den Druck Null heran eine nach oben gerichtete Kraftkomponente ergibt. Beim Ausschaltvorgang wird das Arbeitsventil 16 auf Druckentlastung gesteuert. Es entlädt sich der Ausschaltakkumulator 14 infolge der bei schnellen Vorgängen sperrenden Wirkung der Blende 18 auf den Kolben des Arbeitszylinders 13 und bewegt diesen abwärts. Die von der Kolbengegenfläche verdrängte Flüssigkeit strömt durch die Druckleitung 15 und über das linke, jetzt entsperrte Rückschlagventil des Arbeitsventils 16 in die Rücklaufleitung 30. Die Steuerung des Arbeitsventils 16 zur Druckhaltung und Druckentlastung des Druckrohres 15 geschieht folgendermaßen: Nachdem das elektrische Einschaltsignal auf die Spule 26 des Pilotventils 24 zu dessen Öffnung und zum Unterdrucksetzen des Betätigungsorgans 27 des Vorsteuerventils 21 geführt hat, wird dessen rechtes Rückschlagventil in die geöffnete Position gebracht und das linke gesperrt. Dadurch tritt die Steuerleitung 20 mit der Hilfsdruckleitung la in Verbindung. Diese Operation ist nur möglich, weil in der Verbindungsleitung von den Pilotventilen 23, 24 zum Ausgang des Vorsteuerventils 21 die Drosselstelle 22 liegt. Der hydraulische Impuls, der beim öffnen des Pilotventils 24 in die Hilfssteuerleitung 28 α geschickt wird, würde ohne die Drosselstelle 22 sofort in die Steuerleitung 20 ausweichen, aber dort wegen seiner Schwäche eine viel zu geringe und zu langsame Wirkung auf die Betätigungsglieder 19 ausüben. Durch die Drosselstelle 22 wird dieses

Ausweichen so lange verzögert, bis das Betätigungsglied 27 seine Bewegung vollständig ausgeführt hat und die Hilfsdruckleitung la unmittelbar mit der Steuerleitung 20 verbindet. Von diesem Zeitpunkt an wirkt die Drosselstelle 22 als hydraulische Selbsthaltung für das Betätigungsorgan 27, indem der in der Steuerleitung 20 vorhandene statische Druck auf die Betätigungseinrichtung 27 im öffnenden Sinne an Stelle des erloschenen hydraulischen Einschaltimpulses vom Pilotventil 24 wirkt. Dieser Zustand im System besteht so lange selbsttätig, bis ein elektrisches Ausschaltsignal auf die Spule 25 des Pilotventils 23 gegeben wird. Das Pilotventil 23 öffnet und verbindet die Hilfssteuerleitung 28 α mit dem Rücklaufsystem 30. Dadurch wird die Betätigungseinrichtung 27 des Vorsteuerventils 21 drucklos. Dessen linkes Rückschlagventil öffnet hierauf infolge des in der Steuerleitung 20 bestehenden Druckes. Die Steuerleitung 20 wird somit auf Rücklauf 30 geschaltet und verliert ihren Druck, und die Betätigungseinrichtung 19 des Arbeitsventils 16 entsperrt dessen linkes Rückschlagventil. Damit ist die Druckleitung 15 auf Rücklauf 30 geschaltet, und der Kolben des Arbeitszylinders 13 beginnt unter der Wirkung des Ausschaltakkumulators 14 mit der Ausschaltbewegung.

Ein zusätzlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung liegt somit in der Möglichkeit einer äußerst schnellen Druckentlastung des Arbeitskreises mit theoretisch beliebig großem Energieinhalt durch ein sehr schwaches elektrisches Signal. Auf diese Art werden die Verzugszeiten gegenüber denjenigen von elektrischen Leistungsschaltgeräten mit mechanichen und pneumatischen Antrieben auf einen Bruchteil verkürzt.

In F i g. 2 ist die Übertragung des Erfindungsgedankens auf einen mehrpoligen Schalter mit Mehrfachunterbrechung pro Pol dargestellt. Gleiche Teile sind mit demselben Bezugszeichen versehen wie in Fig. 1. Die Antriebsdifferentialzylinder 13 treiben je einen Schaltstift an. Sie werden paarweise angeordnet, so daß je zwei Schaltstellen von einem Arbeitskreis B betätigt werden. Je einer der Ausschaltakkumulatoren 14 ist jeweils einem Arbeitszylinderpaar mit je einer gemeinsamen Drosselstelle 18 zugeordnet. Die Druckleitungen 15 verbinden die Arbeitszylinder 13 und die Ausschaltakkumulatoren 14 mit den mechanisch betätigten Arbeitsventilen 16, die in diesem Beispiel aus Schieberventilen bestehen. Die Einschaltakkumulatoren 17 mit der Druckverteilerleitung 7 sowie die Rücklaufleitung 30 sind mit den entsprechenden Anschlüssen der Arbeitsventile 16 verbunden. Die mechanische Betätigung der Arbeitsventile 16 erfolgt durch eine gemeinsame Kuppelstange 31, die ihrerseits von einem beliebigen, nicht mehr dargestellten Mechanismus betätigt wird. Die Rückläufe der Arbeitsventile 16 sind jeweils unter Zwischenschaltung von Überdruckventilen 32 an die zentrale Rücklaufleitung 30 angeschlossen. Hierdurch läßt sich eine über das notwendige Maß hinausgehende Entleerung der Arbeitskreise verhindern, was zu einem Lufteintritt in das Hydrauliksystem führen könnte.

Gemäß der in F i g. 3 dargestellten Steuereinrichtung für die drei nicht mehr vollständig gezeichneten Arbeitskreise einer der F i g. 2 entsprechenden Antriebseinrichtung für mehrpolige Schalter werden an Stelle der mechanisch betätigten Schieberventile hydraulisch gesteuerte und entsperrbare Rückschlagventile als Arbeitsventile 16 verwendet und die Synchronisation der Steuerbefehle für die drei Arbeitsventile 16 nur durch hydraulische Mittel erreicht. Auf der Druckseite sind die Ventile wiederum mit den Einschaltakkumulatoren 17 verbunden und an die Druckverteilerleitung 7 angeschlossen, während die Rückläufe zur zentralen Rücklaufleitung 30 führen. Die hydraulischen Betätigungsorgane 19 der Arbeitsventile 16 sind durch die gemeinsame Steuerleitung 20 untereinander verbunden, welche ihrerseits an ein elektromagnetisch gesteuertes Ventil 33 angeschlossen ist. Der räumliche Aufbau wird vorteilhaft so vorgenommen, daß die Entfernungen vom Abzweig α der Steuerleitung 20 bis zu den Betätigungseinrichtungen 19 der beiden außenliegenden Ventile 16 gleich groß sind. Das nahe am Abzweig a befindliche Betätigungsorgan 19 des mittleren Ventils 16 ist über ein als Verzögerungsglied ausgebildetes Blendensystem 34 an die Steuerleitung 20 angeschlossen. Eine durch das Steuerventil 33 gegebene Druckwelle als Steuerimpuls gelangt beim Abzweig α in die Steuerleitung 20. Infolge des Blendensystems 34 wird auf dem kurzen Weg bis zum Betätigungsorgan 19 des mittleren Ventils eine Verzögerung bewirkt, so daß der Steuerimpuls zum gleichen Zeitpunkt an den drei Betätigungsorganen 19 anlangt.

In F i g. 4 ist eine besonders einfache, betriebssichere und leckölfreie Ausführungsart eines Arbeitsventils 16 mit eingebautem Betätigungsorgan dargestellt. Das Arbeitsventil ist aus drei miteinander verschraubten Gehäuseteilen zusammengesetzt, dem Mittelgehäuse 35 und den beiden Seitengehäusen 36 und 37. An die Bohrung 38 des Seitengehäuses 36 wird die Steuerleitung 20, an die Bohrung 39 die zentrale Rücklaufleitung 30 angeschlossen, an die Bohrung 40 des Mittelgehäuses 35 die Druckleitung 15 zu einem oder mehreren Arbeitszylindern 13, an die Bohrung 41 des Seitengehäuses 37 der Einschaltakkumulator 17 und an die Bohrung 42 die zentrale Druckverteilerleitung 7. Der Kolben 43 mit Kolbenstange 44 ist das Betätigungsorgan für das Rückschlagventil im Seitengehäuse 37, bestehend aus dem Ventilkegel 45, der Ventilfeder 46 und der gleichzeitig als Ventilsitz und Ventilführung dienenden Büchse 47. Die Abdichtung gegen außen wird von den beiden Dichtringen 48 übernommen. Im Seitengehäuse 36 ist ein weiteres Rückschlagventil eingebaut, das aus dem Ventilkegel 49, der Ventilfeder 50, der Ventilbüchse 51 und den Dichtringen 52, 53, 55 besteht. 54 ist eine Kolbendichtung.

Von der an die Bohrung 42 angeschlossenen Druckverteilerleitung 7, die in Verbindung mit der Bohrung 41 steht, wird der daran angeschlossene Einschaltakkumulator 17 aufgeladen. Infolge des in diesen Bohrungen vorhandenen Druckes ist der Ventilkegel 45 gegen den Ventilsitz 47 gepreßt. Soll dieses Ventil geöffnet werden, so muß die Bohrung 38 im Seitengehäuse 36 von der nicht mehr gezeichneten Steuerleitung 20 aus unter Druck gesetzt werden. Da die Kolbenfläche des Kolbens 43 größer ist als der Querschnitt am Ventilsitz 47, wird bei gleicher Höhe des Druckes in den Bohrungen 38 und 42 der Kolben 43 mit der Kolbenstange 44 und dem Ventilkegel 45 nach rechts gestoßen. Gleichzeitig wird der Ventilkegel 49 gegen den Ventilsitz 51 gepreßt, womit dieses Ventil gegen die Wirkung des sich in der Bohrung 40 aufbauenden Druckes geschlossen gehal-

ten wird. In diesem Zustand sind jetzt die Bohrungen 41 und 40 miteinander verbunden und gegen die Bohrung 39 (zentrale Rücklaufleitung) abgedichtet. Entlastet man die Bohrung 38 wieder vom Druck, indem man sie z. B. durch ein beliebiges, nicht gezeichnetes Vorsteuerventil mit der zentralen Rücklaufleitung 30 verbindet, so wird der Kolben 43 mit der Kolbenstange 44 durch den Ventilkegel 45 unter der Wirkung des in den Bohrungen 41 und 42 herrschenden Druckes nach links bewegt, bis der Ventilkegel 45 wieder auf dem Ventilsitz 47 aufsitzt. Gleichzeitig öffnet der Ventilkegel 49 unter der Wirkung des Druckes in der Bohrung 40. Damit sind die Bohrungen 39 und 40 miteinander verbunden und die an die Bohrung 40 angeschlossene Druckleitung 15 sowie Arbeitszylinder 13 auf Rücklauf geschaltet. Ist der Druck in der Bohrung 40 annähernd auf den Druck im Rücklaufsystem 30 gesunken, so schließt der Ventilkegel 49 unter der Wirkung der Feder 50 wiederum den Ventilsitz 51 und verhindert eine weitere Entleerung des an die Bohrung 40 angeschlossenen Arbeitskreises, welcher unter einem geringen Überdruck bleibt, der der Kraft der Feder 50 entspricht. Dadurch wird Vorsorge dagegen getroffen, daß Luft in das System des Arbeitskreises eindringt.

Eine konstruktiv etwas anders gestaltete Ausführungsart für ein Arbeitsventil 16 ist in F i g. 5 dargestellt. Gleiche Teile sind mit denselben Bezugszeichen versehen wie in Fig. 4. Das Ventil besteht jedoch nun aus einem Ventilgehäuse 35' und den beiden mit ihm verschraubten Deckeln 36' und 37'. Die Bohrung 38 dient für die Steuerleitung 20, Bohrung 39 für die Rücklaufleitung 30, Bohrung 40 für die Druckleitung zu den Arbeitszylindern, Bohrung 41 für den Einschaltakkumulator und Bohrung 42 für die Druckverteilerleitung. Der Kolben 43 mit der Kolbenstange 44 sitzt auf dem Ventilkegel 45 auf. Dieser bildet seinerseits mit dem Ventilsitz 47, dem Zwischenstück 56 und der Ventilfeder 46 ein kornplettes Rückschlagventil. Ein zweites Ventil wird durch den Ventilkegel 49, den Ventilsitz 51, das Zwischenstück 57 und die Ventilfeder 50 gebildet. Die Dichtringe 52 übernehmen die notwendigen statischen Abdichtungen, während die dynamischen Dichtungen durch die beiden Manschetten 58, 59 übernommen werden. Die Wirkungsweise entspricht vollständig derjenigen des in Fig. 4 beschriebenen Ventils.

Eine für Schaltgeräte vorteilhafte Ausführungsform der Differentialzylinder ergibt sich aus F i g. 6. Die Leitungsführung, die Zahl der Umlenkungen und die Länge der Strömungskanäle wird besonders günstig und erlaubt die Erfüllung der Forderung nach minimalem Aufwand an Betriebsenergie bei möglichst kurzen Schaltzeiten und schnellen Bewegungen der Antriebsorgane. Am Gehäuse 60 ist das Druckrohr 61 angeschraubt und mittels des Dichtringes 62 abgedichtet. Am anderen nicht mehr gezeichneten Ende des Druckrohres ist ein Arbeitsventil angeschlossen. Ferner sind am Gehäuse 60 die beiden Differentialzylinder 63, 64 sowie der Ausschaltakkumulator 14 befestigt. Das Gehäuse 60 besitzt die zentrale Bohrung 65, in welche die Drosseleinrichtung 18 eingeschraubt ist, die Querbohrung 66, die den Ausschaltakkumulator 14 mit den beiden Differentialzylindern 63 und 64 verbindet, und die abgesetzten Bohrungen 67 und 68 zur Aufnahme der Differentialzylinder 63, 64. Diese sind beide in gleicher Weise ausgeführt. Das äußere Zylinderrohr 69 ist mittels des Klemmringes 70 und des Flanschgehäuses 71 am Gehäuse 60 befestigt und mittels des Dichtringes 72 abgedichtet. In das freie Ende des äußeren Zylinderrohres 69 ist der Verschluß 73 eingeschraubt, der die beiden Klemmringe 74, 75 mit dem Dichtring 76 und den Manschetten 77 sowie den Führungsring 78 hält. In den Führungsring 78 ist die Entlüftungsschraube 79 geschraubt. Der Führungsring 78 seinerseits zentriert das innere Zylinderrohr

80 und bewirkt dessen Halterung mit dem Absatz der Bohrung 67 im Gehäuse 60. An der Kolbenstange

81 sind am unteren Ende der Kolben 82, der Dämpfungsblock 83 und die Dämpfungsbüchse 84 befestigt. Am freien Ende mit dem Gewinde 85 wird der nicht mehr gezeigte Schaltstift der geöffneten elektrischen Schaltstrecke befestigt. Der Ausschaltakkumulator 14 kann von beliebiger Art sein, beispielsweise ein Typ mit bewegtem Kolben und Gasfüllung. Im gezeichneten Zustand ist der Ausschaltakkumulator 14 entladen und das ganze System drucklos, oder es steht unter einem im Verhältnis zum Betriebsdruck sehr viel kleineren Restdruck. Wird beim Einschalten des Schalters durch die Druckleitung 61 ein Flüssigkeitsstrom mit ausreichendem Einschaltdruck gefördert, so bewegt dieser den Kolben 82 mit der Stange 81 und angekoppelten Schaltstiften nach oben, während die aus einem Blendensystem bestehende Drosselstelle 18 nur einen sehr geringen Durchfluß gestattet. Bei der Aufwärtsbewegung der Differentialzylinderkolben wird die im inneren Zylinderrohr 80 befindliche Flüssigkeit verdrängt und durch den zwischen diesem und dem äußeren Zylinderrohr 69 gebildeten Ringkanal sowie durch die Bohrungen 66, 65 in den Ausschaltakkumulator gefördert. Das Nennvolumen dieses Akkumulators ist so auf das Verdrängungsvolumen der Differentialzylinder 63, 64 abgestimmt, daß bei Ende der Kolbenbewegung der Akkumulator mindestens auf den minimalen zugelassenen Ausschaltdruck, höchstens aber auf den maximalen Betriebsdruck aufgeladen wird. Durch die Bohrung 65 mit der Drosselstelle 18 wird ein langsamer Druckausgleich zwischen den mit dem Ausschaltakkumulator 14 verbundenen Räumen und der Druckleitung 61 ermöglicht, die an den Einschaltakkumulator angeschlossen ist. Solange nach vollendeter Einschaltbewegung der Druck in der Druckleitung 61 aufrechterhalten wird, bleibt der Differentialzylinderkolben 82 in der oberen Stellung. Mit der Zeit nur langsam veränderliche Druckschwankungen im System haben hierauf keinen Einfluß, weil sie sich durch die Drosselstelle 18 ausgleichen können. Die Ausschaltbewegung, d. h. die Abwärtsbewegung der Differentialzylinderkolben 82 wird durch Druckentlastung und Verbindung des Druckrohres 61 mit dem Rücklauf 30 eingeleitet. Der Ausschaltakkumulator 14 gibt dann das in ihm gespeicherte Arbeitsvermögen wieder ab, indem er sich entspannt und über die Bohrungen 65, 66 und den Ringraum zwischen innerem und äußerem Zylinderrohr die in ihm gespeicherte Flüssigkeit wieder auf den Differentialzylinderkolben 82 zurückfördert. Dieser bewegt sich also abwärts. Die von ihm verdrängte Flüssigkeit wird durch das Druckrohr 61 in den Rücklauf 30 gefördert. Da die Drosselstelle 18 nur einen sehr langsamen Durchfluß gestattet, kann dort während der kurzen Zeit der Ausschaltbewegung

kaum Flüssigkeit durchströmen, so daß praktisch keine Ausschaltenergie verlorengeht.

In Fig. 7 ist eine Anordnung der Differentialzylinder 63, 64 mit vorgeschaltetem Rückschlagventil dargestellt, wodurch eine Weiterverwendung der von den Differentialzylindern bei der Ausschaltbewegung verdrängten Flüssigkeit möglich wird, anstatt diese sofort in den Rücklauf 30 zu fördern. Gleiche Teile sind wieder mit denselben Bezugszeichen versehen wie in Fig. 6. Das Gehäuse enthält nun außer den Bohrungen 65, 66, 67 eine zusätzliche Bohrung 86 mit Querbohrung 87, welche durch eine Schraube 88 abgeschlossen ist. An die Bohrung 86 wird eine Einspritzleitung 89 angeschlossen, die zur nicht mehr gezeichneten elektrischen Schaltstrecke führt. Das vor die Zylinder 63, 64 geschaltete selbsttätige Umschaltventil besteht aus dem durch das innere Zylinderrohr im Gehäuse eingeklemmten Ventilkörper 90 mit den beiden Dichtringen 91. In dem Ventilkörper 90 ist leitend der durchbohrte Ventilkegel 92 angeordnet und mit dem Dichtring 93 gegen den Körper 90 abgedichtet. Der durchbohrte Führungsteller 94 dient zur Führung des Steuerkolbens 95. Das hier beschriebene Ventil kann ebenso durch andere Ventilanordnungen ersetzt werden, ohne die Wirkungsweise zu beeinträchtigen. Während des Einschaltvorganges gewährt das Umschaltventil dem vom Druckrohr 61 kommenden und durch die Bohrung 67 fließenden Strom der Antriebsflüssigkeit freien Durchtritt in das innere Zylinderrohr 80 zum Zylinderkolben 82. Der Ventilkegel 92 wird gleichzeitig infolge des Einschaltdruckes auf seinen Sitz im Ventilkörper 90 gepreßt und dichtet somit die unter dem Einschaltdruck stehenden Räume gegen die Bohrungen 87, 86 ab. Wird das Druckrohr 61 zum Zwecke des Ausschaltens entlastet und bewegt sich unter der Wirkung des aufgeladenen Ausschaltakkumulators der Differentialzylinderkolben wie früher beschrieben abwärts, so wird der Ventilkegel 92 unter Mithilfe des Steuerkolbens 95 bis zu seinem unteren Anschlag abwärts bewegt. Der Steuerkolben 95 verschließt dabei die Durchgangsbohrung des Ventilkegels 92, während vom Ventilkegel 92 selbst der Durchfluß vom inneren Zylinderrohr 80 zu den Bohrungen 87, 86 und zur Einspritzleitung 89 freigegeben wird. Die während der Ausschaltbewegung vom Differentialzylinderkolben verdrängte Flüssigkeit verrichtet nun ihrerseits in dem zur elektrischen Unterbrechungsstelle gehörenden Schalterteil während der Ausschaltbewegung weitere Arbeit, z. B. bei Betätigung einer Einspritzpumpe. Wenn das flüssige Antriebsmittel gleichzeitig eine elektrische Isolierflüssigkeit ist, dient die verdrängte Flüssigkeit selbst als Einspritzflüssigkeit.

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Claims (9)

Patentansprüche:

1. Hydraulischer Antrieb für elektrische Schaltgeräte mit Speicherung der Ausschaltenergie während des Einschaltvorganges, wobei ein Druckversorgungskreis, ein Steuerkreis und ein Arbeitskreis vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitskreis (B) außer mindestens einem hydraulischen Arbeitszylinder (13) ein Arbeitsventil (16), einen hydraulischen Einschaltakkumulator (17) und einen hydraulischen Ausschaltakkumulator (14) aufweist.

2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulische Arbeitszylinder (13) einen Differentialkolben enthält, mit dessen kleinerer Arbeitsfläche der hydraulische Ausschaltakkumulator (14) in Verbindung steht, während die größere Arbeitsfläche des Differentialkolbens bei bestimmter Einstellung des Arbeitsventils (16) mit dem hydraulischen Einschaltakkumulator (17) verbunden ist.

3. Antrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung, welche zur kleineren Arbeitsfläche des Differentialkolbens führt, mit der zur größeren Arbeitsfläche führenden Leitung verbunden ist.

4. Antrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung, welche zur kleineren Arbeitsfläche des Differentialkolbens führt, über eine Drosselstelle (18) mit der zur größeren Arbeitsfläche führenden Leitung verbunden ist.

5. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitszylinder (13) aus einem mit Bohrungen versehenen Gehäuse (60) besteht, wobei eine zentrale Bohrung die Druckleitung (61) mit dem hydraulischen Ausschaltakkumulator (14) über eine Drosselstelle (18) verbindet, und außerdem zu einer seitlichen Bohrung (67) führt, welche zwei konzentrische Rohre (69, 80) aufnimmt, wobei im kleineren Rohr (80) der mit einer Kolbenstange (81) versehene Kolben (82) angeordnet ist.

6. Antrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im kleineren der konzentrisch angeordneten Rohre ein Rückschlagventil vorgesehen ist, das bei bestimmter Einstellung Bohrungen (86, 87) freigibt, die mit einer Einspritzleitung zur Schaltstrecke in Verbindung stehen.

7. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitsventil (16) aus drei miteinander verschraubten Gehäuseteilen besteht, wobei das Mittelgehäuse (35) eine Bohrung (40) besitzt, die mit den Seitengehäusen (36, 37) und dem Arbeitszylinder (13) verbunden ist, während das eine der Seitengehäuse (36) eine Bohrung (38) zur Verbindung mit einer Steuerleitung (20), eine weitere (39) zur Verbindung mit einer Rücklaufleitung (30) sowie ein Rückschlagventil und einen Kolben (43) mit Kolbenstange (44) aufweist, welcher zur Betätigung eines Rückschlagventils im anderen Seitengehäuse (37) dient, das eine mit dem Einschaltakkumulator (17) verbundene Bohrung (41) und eine weitere, mit der Druckverteilerleitung (7) in Verbindung stehende Bohrung

(42) besitzt.

8. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitsventil (16) aus einem Gehäusemittelteil (35') und zwei damit verschraubten Seitendeckeln (36', 37') besteht, wobei das Mittelgehäuse eine erste Bohrung (40) besitzt, die mit dem Arbeitszylinder (13) verbunden ist, ferner eine zweite Bohrung (39), die zur Rücklaufleitung (30) führt, sowie eine dritte Bohrung (41), welche mit dem Einschaltakkumulator (17) in Verbindung steht, daß ferner die beiden letztgenannten Bohrungen durch Rückschlagventile verschließbar sind, von denen eines durch einen mit einer Stange (44) versehenen Kolben

(43) betätigbar ist, und daß einer der Seiten-

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deckel (36') eine Bohrung (38) zur Verbindung mit einer Steuerleitung (20) und der andere Seitendeckel (37') eine Bohrung (42) zur Verbindung mit der Druckverteilerleitung (7) aufweist.

9. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulische Einschaltakkumulator (17) mindestens das zweifache Nutzvolumen des hydraulischen Ausschaltakkumulators (14) aufweist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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