DE1265267B

DE1265267B - Druckluftantrieb mit Luftdaempfung fuer elektrische Schalter

Info

Publication number: DE1265267B
Application number: DE1962A0040681
Authority: DE
Inventors: Alfred Ulrich
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1962-06-27
Filing date: 1962-07-11
Publication date: 1968-04-04
Also published as: BE634063A; CH393482A

Description

Druckluftantrieb mit Luftdämpfung für elektrische Schalter Die Erfindung betrifft einen Druckluftantrieb für elektrische Schalter, bei dem die bewegten Massen vor Erreichen der Endlagen mittels einer Luftdämpfung abgebremst werden, wobei ein in einem Zylinder geführter Kolben zum Einschalten von der einen und zum Ausschalten von der anderen Seite mit Druckluft beaufschlagt wird und der jeweils auf der gegenüberliegenden Seite befindliche Zylinderraum als Dämpfungsraum dient.
Bei bekannten Druckluftantrieben mit Luftdämpfung wird die kinetische Energie bewegter Teile dadurch vernichtet, daß diese auf einen Dämpfungskolben wirken, durch welchen in einem Zylinder Luft verdichtet wird. Die Verdichtung nicht vorgespannter Luft bedingt verhältnismäßig große Zylinder. Luftdämpfungen, bei denen durch Verdichtung vorgespannter Luft kleinere Zylinder verwendet werden können, sind in der Weise ausgeführt worden, daß die für die Beaufschlagung des Antriebskolbens verwendete Druckluft während der Schaltbewegung hinter diesen gleichzeitig zur Dämpfung dienenden Kolben geleitet und verdichtet wird. Dabei ist die Füllung des Dämpfungsraumes stark von äußeren Einflüssen, wie z. B. Reibung u. a., abhängig, welche die Geschwindigkeit des angetriebenen Systems mitbeherrschen. Die Dämpfung kann beispielsweise bei stark verzögernder Wirkung solcher Einflüsse zu stark wirken. Man hat deshalb auch bereits vorgeschlagen, den Antrieb so auszubilden, daß die Druckluft zugleich einem Antriebs- und einem Dämpfungszylinder mit darin geführten Kolben unter Druckausgleich zwischen beiden Zylindern zugeleitet und in letzterem durch die kinetische Energie der bewegten Massen verdichtet wird. Die Anordnung ist jedoch infolge der erforderlichen beiden Zylinder und Kolben verhältnismäßig kompliziert und teuer.
Ferner ist ein Druckluftantrieb bekanntgeworden, dessen Kolben wahlweise von der einen oder anderen Seite beaufschlagbar ist und bei dem jeweils auf der nicht beaufschlagten Seite durch Abdecken von Auslaßöffnungen mittels einer im Kolben verschieblich gelagerten Ventilstange, an deren Enden Ventilteller angebracht sind, eine Kompressionsdämpfung erzeugt wird. Diese Anordnung ist jedoch für das Abbremsen schlagartiger Bewegungen, wie sie bei elektrischen Schaltern, insbesondere Leistungsschaltern, auftreten, nicht wirksam genug, da dabei das Dämpfungsluftpolster vom Atmosphärendruck ausgehend aufgebaut wird. Außerdem ist der Aufbau dieser Anordnung verhältnismäßig kompliziert und störanfällig wegen der im Kolben gelagerten relativ langen, auf-Schlag beanspruchten Ventilstange. Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine robuste und einfache Lösung anzugeben, bei der eine sowohl von äußeren Einflüssen weitgehend unabhängige als auch zum Abbremsen rascher, schlagartiger Bewegungen geeignete wirkungsvolle Luftdämpfung erreicht wird. Erfindungsgemäß wird deshalb vorgeschlagen, daß der Kolben mit einer durchgehend hohlen, mindestens zwei Querlöcher aufweisenden Kolbenstange verbunden ist, die einen feststehenden, mit Aussparungen versehenen Dorn gleitend umfaßt, derart, daß während eines Teiles der Kolbenbewegung der jeweilige Dämpfungsraum mindestens teilweise mit Druckluft gefüllt wird.
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der neuen Anordnung gemäß der Erfindung.
F i g. 1 zeigt einen Längsschnitt durch den Druckluftantrieb in Grundstellung; F i g. 2 und 3 zeigen zwei charakteristische Bewegungsphasen der Anordnung nach F i g. 1, auf die in der Erläuterung Bezug genommen wird.
In F i g. 1 ist mit 1 der Zylinder bezeichnet, in dem sich der Kolben 2 befindet, welcher in Verbindung mit der hohlen Kolbenstange 3 steht. Letztere besitzt eine Querbohrung 4, die sich auf der dem Kolben 2 zugekehrten Seite befindet, sowie eine weitere Querbohrung 5, die gegenüber der letzteren um 180° versetzt ist und näher dem oberen Ende der Kolbenstange gelegen ist. Die Bohrungen 6 am oberen Ende der Kolbenstange dienen zur Befestigung des nicht näher dargestellten Antriebsgestänges, mit dem der Druckluftantrieb in an sich bekannter Weise z. B. mit einem Schalter verbunden ist. Der Zylinder 1 besitzt an den Stirnseiten die Zylinderdeckel 7 und 8 mit den Anschlußstutzen 9 und 10, die der Druckluftzuleitung dienen. Die Zylinderdeckel 7 bzw. 8 enthalten jeweils einen Ringkanal 11 bzw. 12, die mit den Anschlußstutzen 9 bzw. 10 in Verbindung stehen. Ferner sind die Entlüftungsbohrungen 13 und 14 vorgesehen, die in an sich bekannter Weise auch als einstellbare Drosselstellen ausgebildet sein können. Die Ringkanäle 11 bzw. 12 sind durch Ventilscheiben 15 bzw. 16 abschließbar, welche als Rückschlagventile in Richtung der Anschlußstutzen 9 bzw. 10 wirken. Mit dem unteren Zylinderdeckel 8 ist der Dorn 17 mittels der Verschraubung 18 fest verbunden, welcher von der hohlen Kolbenstange 3 gleitend umfaßt wird. Der Dorn 17 besitzt einerseits die Aussparung 19 und an seinem oberen Ende die Aussparung 20. Die erstere steht in der gezeichneten Lage dem Querloch 4 und die letztere dem Querloch 5 der Kolbenstange 3 gegenüber.
Die Wirkungsweise der Anordnung nach F i g. 1 ist folgende: Ausgehend von der in Fi g. 1 dargestellten Endlage, wird zur Betätigung des Druckluftantriebs in den Anschlußstutzen 10 über ein nicht näher dargestelltes Steuerventil an sich bekannter Art Druckluft eingelassen. Dadurch wird die Ventilscheibe 16, wie in F i g. 2 gezeichnet, angehoben, so daß die Druckluft über den Ringkanal 12 unter den Kolben 2 gelangen kann und diesen nach oben bewegt. Der oberhalb des Kolbens 2 befindliche Raum steht dabei über das Querloch 5 und die Aussparung 20 des Dornes 17 mit dem Freien in Verbindung und ist zunächst drucklos, so daß dadurch ein ungedämpftes rasches Starten des Antriebs ermöglicht ist. Der Luftverlust über die enge Bohrung 14 im unteren Zylinderdeckel 8 ist dabei unerheblich, da diese im Vergleich zum Zuführungsquerschnitt im Anschlußstutzen 10 einen geringen Querschnitt besitzt. Nach einem gewissen Teilhub des Kolbens 2 gibt dieser die Aussparung 19 des Dornes 17 frei, so daß nunmehr Druckluft über das Querloch 4 in der Kolbenstange 3 in den Raum oberhalb des Kolbens 2 gelangt. Diese Phase ist in F i g. 2 wiedergegeben, wobei der Weg der Druckluft durch die Pfeillinien angedeutet ist. Durch den nunmehr entstehenden Überdruck oberhalb des Kolbens 2 wird die Ventilscheibe 15 vor den Ringkanal 11 gepreßt und versperrt den Luftaustritt über den Anschlußstutzen 9. Da außerdem das Querloch 5 der Kolbenstange 3 inzwischen durch den Zylinderdeckel 7 abgedeckt worden ist bzw. diesen überlaufen hat, kommt durch den Druckaufbau oberhalb des Kolbens 2 eine Kompressionsdämpfung zur Wirkung, wobei die vorgespannte Luft nur über die Bohrung 13 entweichen kann. Diese kann erfindungsgemäß als einstellbare Drosselstelle an sich bekannter Art ausgebildet werden, wodurch eine feinfühlig einstellbare Dämpfungswirkung erreicht wird. Die weitere Zufuhr von Druckluft in den Raum oberhalb des Kolbens 2 wird in dem Augenblick unterbunden, in dem die Kolbenunterkante die obere Begrenzung der Aussparung 19 überläuft. Kurz vor Erreichen der oberen Grenzlage wird, wie in F i g. 3 dargestellt, der Antriebsraum unterhalb des Kolbens 2, wie durch den Pfeil angedeutet, über die obere Aussparung 20 des Dornes 17 mit dem Freien verbunden. Dies ist deshalb von besonderem Vorteil, weil dadurch eine rasch folgende Bewegungsumkehr des Antriebs nach unten erleichtert wird. Außerdem kann es dabei in besonderen Fällen vorteilhaft sein, die Druckluftzufuhr über den Anschlußstutzen 10 bereits vor Erreichen der oberen Kolbenendlage zu unterbinden, was mittels des nicht dargestellten Steuerventils in bekannter Weise geschehen kann.
Für die umgekehrte Bewegung des Druckluftantriebs, d. h. von der oberen Endlage ausgehend nach unten hin, wird der Kolben über den Anschlußstutzen 9 auf seiner Oberseite mit Druckluft beaufschlagt, was durch ein entsprechendes, nicht näher dargestelltes Steuerventil geschehen kann, das mit dem Anschlußstutzen 9 in Verbindung steht. Im übrigen erfolgt der Bewegungsablauf sinngemäß wie in vorstehend beschriebener Weise, wobei die Ventilscheiben 15, 16 ihre Rollen vertauschen, indem der Ringkanal 12 verschlossen wird. Der Raum oberhalb des Kolbens 2 wird zum Antriebsraum und der Raum unterhalb zum Dämpfungsraum, wobei letzterer in gleicher Weise über das Querloch 4 der Kolbenstange 3 und die Aussparung 19 im Dorn 17 während eines bestimmten Teilhubes mit Druckluft gefüllt und anschließend abgeschlossen wird. Seine Entlüftung in der unteren Endlage erfolgt dabei über die öffnung 14 des Zylinderdeckels B.

Claims

Patentansprüche: 1. Druckluftantrieb für elektrische Schalter, bei dem die bewegten Massen vor Erreichen der Endlagen mittels einer Luftdämpfung abgebremst werden, wobei ein in einem Zylinder geführter Kolben zum Einschalten von der einen und zum Ausschalten von der anderen Seite mit Druckluft beaufschlagt wird und der jeweils auf der gegenüberliegenden Seite befindliche Zylinderraum als Dämpfungsraum dient, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß der Kolben (2) mit einer durchgehend hohlen, mindestens zwei Querlöcher (4,5) aufweisenden Kolbenstange (3) verbunden ist, die einen feststehenden, mit Aussparungen (19, 20) versehenen Dorn (17) gleitend umfaßt, derart, daß während eines Teiles der Kolbenbewer gung der jeweilige Dämpfungsraum durch die hohle Kolbenstange (3) hindurch mindestens teilweise mit Druckluft gefüllt wird.
2. Druckluftantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querlöcher (4, 5) der Kolbenstange (3) und die Aussparungen (19, 20) des Dornes (17) so angeordnet sind, daß der jeweilige Antriebsraum bereits vor Erreichen der Endlage des Kolbens (2) mit dem Freien verbunden ist.
3. Druckluftantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Druckluftzuführungen (9, 10) zum Zylinder (1) jeweils Rückschlagventile (15, 16) angeordnet sind und die Zylinderdeckel (7, 8) jeweils mindestens eine Entlüftungsöffnung (13, 14) aufweisen.
4. Druckluftantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlüftungsöffnungen (13, 14) in den Zylinderdeckeln als einstellbare Drosselstellen ausgebildet sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 746 801; USA.-Patentschrift Nr. 2 618107.