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Hydraulischer Antriebssystem für elektrische Schalter -----------------------------------------------------
Zur
Betätigung elektrischer Schalter kann :man bekanntlich hydraulische Antriebssysteme
verwenden. Diese Systeme besitzen zumeist einen Kraftspeicher, der üblicherweise
von einer die Hydra ulir_-flüssigkeit fördernde Pumpe aufgeladen wird. Dabei benutzte
man bisher in den Flüssigkeitsleitungen liegende Ventile, um die Flüssigkeitsströmung
zum Aufladen des Kraftspeichers von der Flüssigkeitsströmung zum Betätigen der Schalter
zu trennen.
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Diese Anale ergeben aber wegen der unvermeidlichen Umlenkungen der
Flüssigkeitoströmung unerwünschte Druckverluste.
Ziel der Erfindung
ist es, ein 1iydrzulisches Ant;iebssysteri für elektrische Schalter zu schaffen,
bei dem die Bruc.ltverluste möglichst klein sind, damit man mit- geringer Antrie
beenergie auskommt. Zu die::e:m Zweck wird erfindungsgemäß ein an sich bekannte-
Federkraftspeicficr vez-i-,endet, der einen Ladekolbea zurr Aufl., den des rederkraftupeiche.ds
.und einten Druckkolben --ur w-,;'kurg, auf d'ie Hy drauf ikI 1 I.i:#sibk° _t auf
Meist .
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Lurch die Trennung der Kolben zum Laden des Federkraft speichern ur@c.'
zur Ei:@i@irl:ung auf die H;; draulikflüssigkeit können die erwähnten Ventile entfallen.
iXtrüber hinaus erg:2f, die Erfindung die blöglichkei t, für das Laden des Federkraft-peichers
einen anderer: Druck zu ver%:enderi, als zur Betätigung der schal ter . 'Wenn man.
den Federkraft: peLcher mech:.nisch verklinht, karr rar, dabei ein Antricbssysten
erhalten, das nur beim Betätiger< dcr Schalter und beiz: Laden des Speichers
unter Druck. 2teht. Hierdurch können Verluste an Hydraulikflüssigkeit weitgehend
vermieden werden.
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Bei mehrerer. reder::raftspeichern für das Ein- und Ausschalten. erhält
Zweckmäßig jeder Federkraftspeicher einen Ladekolben und eine?: Druckkolben. Für
mehrpolige Schalter kann man einen Ladekolten auch mehrere Druckkolben zuordnen,
und zwar je einen für jeden Schalterpol. Für Schalter mit Kurzunterbrechung, die
| in;nn z r:ui@@:c;# Zeit die Schtiltfolge "@tua-i@.n- @uc" ausführen
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| m;i;osen, ver@-eiidct aan vorteilhaft einen hederkraftspeicher |
| ffür jede wobei die Federkraftspeicher für |
| l'le-ichc Schatvo»güngc paart-rcise über federbelastete Schis- |
| en@zn .. !# r |
| Ley. , :#: eüin.. ,,....e_ .:a...t.c., @t@.:.
füh_r h..ytu;ig |
| :u:@@e;rchloss`r,ind. Durch die Aufteilung der Antriebe kän:1
man |
| mit t_cri_#?igeix Aüfwund auskommen, ereil diese Iintriebe
alle |
| ;;leich ausgebildet sein konnen und so in wirtschaftlicher
Massen- |
| fertigung herzustellen sind. Außerdem ergibt die Ve,-,r;ci:dunh |
| einer gemeinsamen Zeitung erhebliche Einsparungen bei der |
| I,Iczltage. |
Zum vollständigen Spannen des Federhraf tepeichers ist ein be= stinriter Druck erforderlich.
Vorher darf nicht geschaltet morden, @-reil dann Fehlschaltungen möglich sind: Za;riit
diese Bedingung, eingehalten wird, kann in der von der Pumpe kommenden Ladeleitung
ein Schieber liegen, der bei Freigabe der Ladeleitung die zum Antriebszylinder führende
Einschaltleitung sperrt und dadurch unvollständige Schaltungen verhindert: Ferner
kann ran an der Ladeleitung einen Kolben anbringen, der bei Erreichen eine vorgegebenen
Druckes die Einschaltleitung öffnet und die Puripe -@a'b-utellt. Den dafür notwendigen
Druck wählt man höher als den. zürn Spännen des Pederkraftspeichers erforderlichen
Druck, so daß sichergestellt ist, daß das Abstellen der Punpe erst nach den Spannen
des rederlz--aftapeichers vorgenommen wird.
Bei Schaltern, die nur
eine Ein- und Ausschaltung ausführen sollen, wobei nach dicsen Schaltungen genügend
Zeit zur Verfügung steht, um eine neue Einschaltung vorzubereiten, erfolgt das Spannen
der Pederkraftspeicher vorteilhafter-weise erst dann, wenn alle Spcicher entladen
sind. Bei dieser Steuerung ist es ausgeschlossen, daß z.B. nach-d= Einschalten des
Schalt:ro das Ausschalten dadurch behindert wird,-daß der Auoschaltspeicher zusammen
mit dem Einschaltspeicher mit dem Druck der Pupe beaufschlagt ist.
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EeSchaltern für Kurzunterbrechung verwendet man dagegen zwei federkraft.peicher
für der Ausschaltvorgang, die nacheinander wirksam. gemacht werden. Hier ist es
bisweilen unerläßlich,, daß der Einschaltspeicher bei eingeschaltetem Schalter nachgespannt
wird. Die.-. geschieht aber zweckmäßig in der Weise, daß der eine Speicher über
ein Ventil oder dgl. von einer Ladeleitungabsperrbar ist, so daß zunächst nur der
andere Federkraftspeicher zusammen mit dem rederkraftspeicher für da; Einschalten
gespanntwird. Dadurch steht immer ei .-2. Speicher für eine sofortige Ausschaltung
zur Verfügung.
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.Zur näheren Erläuterung wird im folgenden anhand der Figur ein' Ausführungsbei.;piel
beschrieben.
In der Zeichnung ist schematisch vereinfacht das gesamte
hydraulische Antriebssystem für eine dreipolige, vollisolierte Hochspannungsochältanlage
dargestellt. Zu dieser Anlage gehören ein hydraulisch betätigter Leistungsschalter
1 und zwei Trenn-;ichalter 2 und 3, die ebenfalls hydraulisch betätigt werden, sowie
ein dreipoliger 3räungsschalter 4 mit Hydraulikantrieb. -111e Schalter sind, wie
aus der Figur ersichtlich, : dreipolig ausgeführt. Jeder Pol wird für sich durch
einen doppoltwirkenderi hydraulischen Antrieb mit einem Zylinder 5 und einem unmittelbar
mit dem beweglichen Schaltstück verbundenen Kolben 6 betätigt Zwischen den Schalterpolen
ist kein mechanisches Gestänge vorhanden.
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Das hydraulische Antriebssystem-besitzt als Energiequelle eine
Pumpe P, die von einem Elektrorotor IPI angetrieben wird. Die Pumpe P saugt das
als Hydraulikfiüssigkeit verwendete Isolieröl über einen Filter r aus den der Übersichtlichkeit
halber nicht dargestellten Niederdruckteil des Systems an. Als Niederdruckteil kann
man sich z.B. den gesamten, die -gezeichneten Einrichtungen umgebenden Raum vor;
tollen; in der der Plüssigkeitsspiegel durch. einen Schwimmerschalter S überwacht
wird.
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Zum Betätigen des Leistungsschalters 1 sind drei gleiche I'ederkraftepeicher
7, 8 und g vorgesehen, und-zwar die Federkraftopeieher 8 und 9 für das Aus: halten,
der Federkraftspeicher 7 . zum Einschalten. Jeder.Federkraftspeicher besteht aus
einem
unterteiltea '/-iylirdcr 11 mit drei auf eincyAchse angeordneten
I#umpholben 12, 1 3 und 14, die sich über Stößel `i 5 gegeneinander üb-,tützen.
Jeder der Kolben enthält ein Rückschlagventil 16
zur leichten :,üllung bei
der Spannbewegung, damit kein Unterdruc:c c=@tGteht, der den Schalter betätigen
könnte.
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In der gezeichneten Stellung ist die für die drei. Kolben gemcinsa@:e
:-,'edcr 18 gespannt und mit Hilfe einer Klinke 19 festgelegt, die an einen Federteller
23 angreift. Die Klinke 19 wird in der gezeich. e ten Sperrstellung von drei in
einer -Ebene in labilen Gleichgewicht liegenden Rollen 20 fest_ge:@alten: Zum Lünen
der Klinke werden die Rollen mit einer Stoßel 219 del@ beispiels@-eisY elektrisch
mit Hilfe der Spule 22 betätigt ,:erden"kcnn, aus der Gleichgewichtslage aurgelenkt.
Auf der der Feder 18 abgekehrten Seite der Kolben 12 bis 1 4 ist ein `dekolben 25
im ZIinder 1 1 angeordnet, der mit der Kolben 12 über einen Stößel in Verbindung
steht. Der Ladekolben 25 o:eist in der Figur der. gleichen Uurchrnesser wie dKolben
12, 13 und 14 auf, er kann aber als u:1abhi#ng:.ger Teil auch einen anderen Durcrmeeser
besitzen.
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Die Kolben 12, 13, 1 4 wirken beim Ausführungsbeispiel nach Art eines
Schieber. mit Öffnungen im Zylinder 11 zusammen. In der gezeichneten Stellung geben
sie den Durchgang von den zum Antriebszylinder 5 führenden Leitungen 26, die an
die Öffnungen 2 angeschlossen sind, . zu Öffnungen. 2F frei, die in den Nieder.-d
-ucl,te-.l
des Hydrauliheystems führen. Während aber die Öff-
nungen 27 an der den Kolben
12, 13 , 14 abgekehrten Ende des jev.eiligen Abschnittco de: Zylinders 11
liegen, sind die Öffnungen 28 unmittelbar an, (!en Kolben angeordnet, so daß sie
beim j@rbe it -hub nach kurzen Kolbenweg gesperrt sind. .:Ferner ist an jedem Zylinder
11 ein @:iiochlußstutzen 30 angebracht, der in den der.: Ladekolben zugeordneten
Zylinderteil führt und über Ladeleitungen mit der Pumpe P in Verbindung ^teht.
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Von der Pumpe P: führt eine Leitung 35 zu zwei hintereinander liebenden
h:ehrvregeveiltilen 36 und 37. In der gezeichneten Ruhestc:llinf@ der Vcitile iä
t@ der Durchgang zu einer hinter dem hehr-@.:egevoritil liegenden Leitung 40 freigegeben.
Die Zeitung 40' 'Wirt ztt einer min ochaltsperre 42. Dies ist eine Sc1iieberanordnung
mit einen Schieberkolben 43 mit den Durchlässen 44, 45 und 46, deren Zweck .später
näher erUztert wird. Der Zylinderansatz 47 besitzt eine Auslaßöffnung 48, die in
der gezeichneten Stellung des Schiebcro geöffnet ist. Ferner ist an den Zylinder
47 eine Ladeleitung 49 angeschlossen. Die Zeitung 49 führt unmittelbar zu den Anschlußstutzen
30 de.-. Federkraftüpeichers 7 für das Einschalten und zu dem Anschluß: tutzen
30 de . Federkrä.ftspeicher , 8 für das Ausschalten. Dort zweigt eine Ladeleiteng
50 ab, ' die zu -einer@@Schietcrteuezurg 51 führte Zur Schiebesteuerung 51
gehört cis über eine Magnetspule 53 betä, tigter :Schieber 54, der lediglich zum
Zwecke des Druckausgleichs mit einen Kolben 55 fest verbunden ist. Der Schieber
54
.steuert zwei heutunt;eii 56 und 97. Wird die Spule 53 erregt,
so kann das Öl aus der Leitung 50 in die Leitung 56 strömen. Da-' durch wird ein
Kolben 58 entgegen der Wirkung einer Feder 59-nach recht; bewegt, der mit einem
Kolben 60 verbunden ist. Hierdurch wird eine Auslaßöffnung 61 verschlossen und der
Durchsaß von der Leitung 50 über die Zeitung 57 zur Zeitung 62 freigegeben, die
an den Anschlußstutzen 30 des dritten Federkraftspeichers 9 führt.
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Die Druckleitungen 26 des hederkraftspeichers ' führen zu der Dinsahd.tspere
42 und durch die Durchlässe 44, 45s 4fi als Leitungen 65 zur einschaltweite der
A.ntr-ebs: ylinder 5 des Leistungsschalters. An die gegenüberliegende Seite de.s
Antriebszylinders .sind über Leitungen 66 die beiden Speicher 8 und 9 für das Ausschalten
angeschlossen. Dabei ist in die gemeinsame Leitung eine Schieberanordnung-68 eingeschaltet,-die
dafür sorgt, daß die Leitungen 66 in Ruhezustand mit der. Leitungen 26 des
Federkraft:peichers 9 in Verbindung steht, weil die Schieber 69 von den federn ?O
gegen die Leitungen 26 gedrückt werden, die dem ,rederkraftspeicher -8 zugeordnet
Bind An die Pumpe P@ist außerdem eine Leitung 75 angeschlossen,. . die über-ein
federbelastetes Rückschlagventil 76 -zu iinem 4 Zylinder 77 führt
$ in dem ein Kolben 78 angeordnet i.st _ Der
kolben 7£3 wirkt auf
den Schieber 43 der Einschaltsperre 42. An den Zylinder 77 ist ferner ein Zylinder
80 angeschlossen, dessen Kolben 81 Kontakte 82 betätigt, bei deren Öffnung der Stromkreis
des Motors: t1 unterbrochen wird; In der Figur sind der Leistungsschalter 1 und
die Trennschalter 2 und 3 in der Einschaltstellung gezeichnet. Die Erder 4 sind
ausgeschaltet. Ferner ist angenommen, daß alle Federkraftspeicher 7, 8 und 9 gespannt
sind. Zum Ausschalten wird der Federkraftspeichcr 9 freigegeben, indem die Abstützung
der K' inke - 19 gelöst wird: Dies kann willkilrlicli oder durch ein Schutzrelais
geschehen. Die Feder 18 drückt dann die drei fumpkolben 12 bis 14 mit großer
Geschwindigkeit nach links. Hierbei werden zunächst die Öffnungen 28 geschlossen:
Dann wird die Hydraulikflüssigkeitüber die Schieberanordnung 68 in die Leitungen
GG gefördert, so daß an dein Kolben 6 des Leistungsschalter .1 ein Druck entsteht,
:der den Leistungsschalter in die Ausschaltstellung bewegt. Die auf der Rückseite
des Kolbens verdrängte Hydraulikflüas:#gkeit entweicht über die Zeitungen 65, die
Einschaltaperre 42 und die Öffnungen 28 in Zylinder 11 des Federkraftspoiehers 7.
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'Soll der Schalter eine Kurzunterbrechung ausführen, so wird urimittelbar
anschließend eingeschaltet. Zu diesen Zweck wird die Klinke 19 des Speiche-s@ 7
'gelöst. Die Hydraulikflüssigkeit wird über die Leitungen 26 und 65 in die Zylinder
5 des Lei-
3tungsschalter gedrückt. Die darin verdrängte.Hydraulikflüssigkeit
auf der anderen Seite der Kolben 6 entweicht über die Zeitungen 66 und die Öffnungen
28 im-Zylinder 11 des Federkraftspeichers g.-Fließt beim Einschalten wiederum der
Kurzschlußstrpm, weil -der Fehler noch bes.teit, so muß erneut. ausgeschaltet werden.
Dies geschieht mit den Pederkraftspeicher B. Die Klinke 19 wird gelöst und die Druckflüssigkeit
aus dem Zylinder 11 über die Leitungen 26 in die Schieberanordnung 68 gefördert.
Dabei werden die Kolben 69 entgegen der Wirkung der Federn 70.beiueite gedrängt,
so daß die Hydraulikflüss_igkeit in die Leitungen 66 eintritt und den Leistungsschalter
ausschaltet. NuzMehr sind. alle drei Federkraftspeicher entspannt. Durch eine nicht
dargestellte elektrische Steuerung wird deshalb der Hotor 14 in Gang gesetzt" der.die
-Pupe F antreibt.-Wenn die Pumpe P läuft > so .fördert sie zuerst Isolieröl in die
Leitung 35, weil der Druck noch so gering ist, daß da:s -federbelastete Rückschlagventil
76 nicht geöffnet wird. a Zsolieräl ström über die beiden dehrwegeventile 36- und
3? in die Zeitung 40. Rs gelangt zum Kolben :43 der Einschaltsperre .h-2 und betregt
diesen nach links. Nach her Verschiebung des Kolbens 43 gelangt die Hydraulikflüssigkeit
in die Iadeleitung 49 und füllt die unmittelbar an die Zeitung 49 angeschlossenen
Peder-.kraftopeicher 7 und 8 sowie. über die Schieberanordnung 51 durch did Zeitung
50 und 62 auch hem, 1:ederkraftspeicher 9..
Wird der Lei2tungüsehalter
1 im Normalbetrieb mit den Federkraftspeichnr-7 eingeschaltet, so muß dieser Federkraftspeicher
Lachgeladen werden, damit der Schalter den beschriebenen Kurzrznterbrechungszyltlus
durchführen kann. Da der Schalter hierbei eingeschaltet ist, muß dafür gesorgt sein,
daß jederzeit ein Ausschaltvorgang möglich ist, wenn ein Fehler auftritt. Dies geschieht
dadurch, daß bei eingeschalteter Schalter und Erregung des Motors 1d der Pumpe P
zugleich die Schieberanordnung 51 in der gezeichneten Stellung gehalten wird. Hierbei
ist der Durchgang der Zeitung 50 durch den Kolben 60 unterbunden, so daß
die Zeitung 62 drucklos bleibt und außerdem über die Öffnung 61 mit dem Niederdruckteil
des Antriebusystems in Verbindung steht. Hierdurch kann der Federkraftspeicher 9
jederzeit ausschalten. . Die Trennschalter 2 und 3 und der Erdung*sschalter 4 werden
beim Ausführungsbeispiel nicht über Federkraftspeicher, sondern unmittelbar durch
die Pudpe betätigt. Zum Ausschalten der Trennschalter 2 und3 wird das Mehrwegeventil
37 in Uhrzegersinn geschwenkt und dadurch über die nicht näher dargestellten Kontakte
85 der Pumpenmotor hä in Gang gesetzt: .Die Hydraulikflüssigke@it aua der
Leitung 3.5-wird dann-in eine Zeitung 86 gelenkt, die zu den Antriebszylindern 5
der Trennschalter 2 und 3 führt. Die Antriebskolben 6 in cü.Lsen Zylindern werden
in die Ausschaltstellung bewegt. Die aus den Zylindern 5 verdrängte
Hydraulikflüssigkeit
entweicht dabei über eine Zeitung 87 in den rdiederdruckteil des Hydraulieutems.
Zum. Einschalten der Trennschalter trird das Mehrwegeventl 37 entlegen dem Uhrzeigersinn
gedreht und die Pumpe P über einen Konldtt 88-eingeschaltet, Die Hydraulikflüssigkeit'wird
nunmehr in die Zeitung 87 gepreßt, so daß beide Trcnnschalter gleichzeitig einschalten
und die verdrängte Hydraulikflüssigkeit über die Zeitung.86 entweicht. Das Einlegen
des Erdungsschalters 4 geschieht ebenso wie das Ein- und Ausschalten der Trennschalter
unmittelbar mit der Pumpe P o Zu diesem Zweck ,wird das Mehrwegcventil 36 im Uhrzeir,er;inn
(Einlegen des Erders) oder gegen den Uhrzeigersinn (Ausschalten des rrders) gedreht.
Die Erfindung ist. aber nicht auf die direkte Betätigung der Trenn- und Erdungssehalter
beschränkt. Vielmehr können diese Schalter auch mit Hilfe von federkraftspeichern
nach der Erfindung betätigt werden, trenn z.Boeine besonders große Schaltgeschwindigkeit
dieser Schalter erwünscht,ist: .