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Einrichtung zum Schutz von ölhydraulischen Antrieben für elektrische
Leistungsschalter Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Schutz von ölhydraulischen
Antrieben für elektrische Hochspannungs-Leistungssehalter gegen Funktionsstörungen
in extremen Temperaturbereichen unter Verwendung von Kolben- oder Flanschenspeichern.
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Für Druckölspeicher in ölhydraulischen Antrieben für elektrische Schalter
aller Art besteht die Forderung, daß sie in allen Temperaturbereichen von etwa
- 30 bis + 801 C voll einsatzfähig sein müssen. Es wird also verlangt,
daß das Arbeitsvolumen der Speicher bei jeder Temperatur ausreicht, um eine vollständige
Einschaltung des Schaltgerätes zu gewährleisten. Da die Speicher mit Hilfe von Druckwächtem
auf einem bestimmten Betriebsdruck gehalten werden, würde bei einem Gasverlust,
unabhängig vom Gasvorspanndruck, der sich bekanntlich bei Temperaturschwankungen
dauernd ändert, das Arbeitsvermögen verringert. Ist beispielsweise der Gasvorspanndruck
durch eine Undichtigkeit stark abgesunken, so würde bei einer Schalthandlung durch
Entnahme einer bestimmten Öhnenge der Betriebsdruck viel stärker absinken als bei
einer Schalthandlung unter normalen Verhältnissen. In einem Zahlenbeispiel ausgedrückt,
würde dieses bedeuten: Der Betriebsdruck eines Druckölspeichers beträgt z. B.
300 atü. Bei einem Gasvorspanndruck von 200 atü sinkt der Betriebsdruck auf
240 atü bei einer normalen Einschaltung ab. Beträgt z. B. durch Undichtigkeit der
Gasvorspanndruck nunmehr 80 atü, dann fällt der Betriebsdruck bei einer Einschaltung
auf 120 atü ab. Das heißt, das zur Verfügung stehende Arbeitsvermögen ist erheblich
kleiner, und das Schaltgerät wird zu langsam oder nicht vollständig eingeschaltet.
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Um diesen Nachteil zu beseitigen, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen,
die Kolbenbewegung zur Sicherstellung eines kleinstmöglichen Gasraumes derart zu
begrenzen, daß der Speicherdruck während des Ladevorganges infolge eines stark abgesunkenen
Gasvorspanndruckes sprunghaft auf einen Wert ansteigt, der das Ansprechen eines
Druckbegrenzungsventils, nicht aber das Ansprechen eines ansprechverzögerten Druckwächters
herbeiführt. Durch diese Maßnahme ist gewährleistet, daß, da nunmehr ein Sicherheitsgasraum
im Speicher vorhanden ist, bei einer tiefen Temperatur von beispielsweise
-301 C
der Betriebsdruck bei normalem Vorspanndruck erreicht wird, ohne daß
sich der Kolben seinem Endanschlag anlegt. Wird aber bei einem Speicher nach der
Erfindung, beispielsweise bei einer Temperatur von -30' C, auch der Gasvorspanndruck
in der obenerwähnten Größenanordnung von 200 atü auf 80 atü abfallen, so
wird demnach der Kolben an den Anschlag gedrückt, ohne den Betriebsdruck zu erzeugen.
Erst jetzt, also im Störungsfalle, steigt der Druck auf der ölseite des Speichers
sprunghaft auf einen hohen Wert an. Dieser Druckstoß wird gemäß dem weiteren Merkmal
der Erfindung dazu benutzt, um einDruckbegrenzungsventil ansprechenzulassen.
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Es wäre zwar denkbar, das Pumpenaggregat durch eine druckabhängige
überwachung des Vorspanndruckes unmittelbar abzuschalten. Der Vorspanndruck ist
aber derjenige Gasdruck im Speicher, der nur bei völliger Drucklosigkeit auf der
ölseite des Speichers herrscht, und ist somit während des Betriebes nicht meßbar.
Er kann daher auch nicht für die Auslösung eines Warnsignals benutzt werden.
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Man ist daher auf eine überwachung des Speichers mit Hilfe eines Druckbegrenzungsventils
und eines Druckwächters angewiesen. Nach der Erfindung soll der Druckwächter mit
einer Ansprechverzögerung versehen sein, die dafür sorgt, daß bei nicht ausreichendem
Arbeitsvermögen im Speicher Fehlschaltungen vermieden werden. Es ist denkbar, den
Motorschutzschalter mit einem Zeitrelais zusammenwirken zu lassen, das bei einem
andauernden Lauf des Pumpenmotors diesen nach einer vorgegebenen Zeit vom Netz abtrennt.
Ein Warnsignal macht das Bedienungspersonal aufmerksam, daß der Antrieb fehlerhaft
ist.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigen die F i g. 1
bis 4 Druckspeicher mit den Mitteln nach der
Erfindung
zur Sicherstellung des kleinstmöglichen Gasraumes und
F i g. 5 eine schaltungstechnische Ausführungsform.
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In den F ig. 1 bis 3 ist mit 1 ein Speicher bezeichnet,
der durch einen Kolben2 in zwei Räume unterteilt ist, von denen der Raum3 mit Drucköl
und der Raum4 mit Druckgas gefüllt ist. Der das Gas enthaltende Raum ist nach der
Erfindung mit einem Anschlag versehen, der in Fig. 1 in Form eines Einsatzes
5 am Zylinder angedreht ist, in F i g. 2 durch einen eingelegten Ring
6 gebildet ist oder nach F i g. 5 aus einer am Kolbenboden angebrachten
Stütze 7 bestehen kann.
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In F i g. 4 ist ein Flanschenspeicher 8 dargestellt,
dessen Gehäuse 1 in verschiedenen feststehenden Größen hergestellt wird.
Durch die eine Stimfläche des Gehäuses wird ein gehonter Führungszylinder
l'
für den Kolben 2 eingeführt. Danach wird die offene Stimfläche bis auf
einen Druckölanschlußstutzen zum ölraum 3 verschlossen. Vor Inbetriebnahme
des Flanschenspeichers wird durch eine öffnung ün Gehäuse ein Gas eingefüllt, das
die Räume 4 rechts vom Kolben 2 und um den Führungszylinder l' ausfüllt.
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Mit V' ist ein Anschlag in Form eines einschraubbaren Ringes oder
eines mit dem Abschlußventil verbundenen Ansatzes am gasseitigen Ende des Führungszylinders
bezeichnet. Es ist aber auch möglich, auf diesen zusätzlichen Anschlag ganz zu verzichten,
so daß sich der Kolben bei tiefen Temperaturen oder im Falle eines Lecks an die
Stimfläche des Speichergehäuses anlegt. Um den Speicher für die Verwendung in hydraulischen
Antrieben für elektrische Schalter geeignet zu machen, ist es notwendig, das Verhältnis
ölraum zu Gasraum aufeinander abzustimmen. Dies geschieht beispielsweise dadurch,
daß in den Gasraum ein Füllkörper eingebracht ist, der Ringform 9 besitzt
oder in Längsrichtung des Zylinders angeordnet ist. Er kann aus mehreren Einzelteilen
zusammengesetzt sein oder aus einem erhärtenden Kunstharzkörper bestehen.
Die Füllung kann auch durch eine Flüssigkeit 10, vorzugsweise in der Zusammensetzung
des Drucköles, herbeigeführt werden.
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Die Schutzeinrichtung mit einem Speicher nach den F i g. 1
bis 4 ist im Schema in F i g. 5 dargestellt. Der Speicher ist wieder mit
1 bezeichnet. In der Druckleitung zum Schaltgerät ist ein von Hand oder elektromagnetisch
zu betätigendes Ventil 11 angeordnet. Der Druck in dieser Leitung wird mit
Hilfe eines Druckwächters 12 überwacht und irn Falle eines zu hohen Druckes über
ein Druckbegrenzungsventil 13 abgelassen. Der Druck im Speicher
1 wird durch ein motorangetriebenes Pumpenaggregat 15
nach einer Druckentnahme
wieder auf den Betriebsdruck gebracht. über ein Schütz 16 wird der Motor
vermittels eines Hilfskontaktes 17, der von dem Druckwächter gesteuert wird,
eingeschaltet, wenn die Auffüllung des Speichers nach einer Druckabsenkung notwendig
geworden ist. Ein Motorschutzschalter 18 spricht im Falle einer Störung an.
Mit Hilfe eines Einschaltkontaktes 19 kann das Ventil 11
betätigt werden,
wenn eine Schalthandlung vorzunehmen ist.
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Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende: In der gewählten Darstellung
ist vorausgesetzt, daß der Speicher geladen und der Antrieb einschaltbereit ist.
Durch Betätigung des Druckknopfes 19
wird das Ventil 11 ansprechen
und über die Druckleitung das angeschlossene Gerät geschaltet. Da nunmehr der Druck
im Speicher abgesunken ist, schaltet der Druckwächter seinen Hilfskontakt
17 um, so daß das Schütz 16 ansprechen und den Motor 14 an Spannung
legen kann. Die Pumpe 15 stellt somit den Betriebsdruck wieder her, der bei
Ansprechen des Druckwächters und eine damit verbundene Stillsetzung des Antriebsmotors
14 erreicht ist.
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Wird beispielsweise bei einer sehr niedrigen Temperatur und durch
eine Undichtigkeit der Gasvorspanndruck absinken, so würde also der Pumpenmotor
den Vorspanndruck wieder herzustellen versuchen, um den Betriebsdruck zu gewährleisten.
Der Druckwächter 12 kann in diesem Falle nicht ansprechen, und der Kolben 2 kommt
im Speicher am Anschlag zur Anlage, bevor der Betriebsdruck erreicht ist. Da Drucköl
weiterhin in den Speicher hineingepumpt wird, steigt der Druck plötzlich auf einen
hohen Wert an. Bevor der Druckwächter 12 verzögert anspricht, hat aber das Druckbegrenzungsventil
bereits geöffnet. Dadurch wird der Druck schnell abgebaut, so daß der Hilfskontakt
17 des Druckwächters den Spulenstromkreis des Schützes 16 schließt.
Der Motor 14 wird dadurch erneut eingeschaltet, und die Pumpe arbeitet wieder auf
dem Speicher, bis sich der gleiche Vorgang wiederholt. Durch die andauernde Belastung
des Motors wird schließlich der Motorschutzschalter 18 ansprechen, den Motor
vom Netz trennen und über einen Meldekontakt 20 anzeigen, daß im Antrieb eine Störung
vorliegen muß.
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Mit dieser Einrichtung ist wirksam vermieden, daß durch einen fehlerhaften
Speicher ein größerer Schaden im hydraulischen Antrieb entstehen kann.