DE2047822B2 - Elektrischer Schalter mit hydraulischer Betätigung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schalter mit hydraulischer Betätigung durch einen Antriebszylinder und ein Ventil. Das Ventil, das die Beaufschlagung eines im Antriebszylinder untergebrachten Kolbens mit der Hydraulikflüssigkeit steuert, ist insbesondere in der Schließstellung entgegen einer in Öffnungsrichtung wirkenden Kraft verklinkt. Bei dem aus der deutschen Offenlegungsschrift 15 50519 bekannten Schalter der obengenannten Art wird die Kraft von einer mit Hilfe der Druckflüssigkeit spannbaren Feder geliefert. Sie sorgt dafür, daß der hydraulische Antrieb bei einem Lösen der Verklinkung mit Sicherheit den gesamten Schaltvorgang ausführt, denn erst am Ende des Hubes wird die Druckflüssigkeitszufuhr mit Hilfe eines elektrischen Meldeschalters, der am Schalter selbst befestigt ist, wieder unterbrochen.

Die Erfindung hat das Ziel, einen ähnlich sicheren Schalterantrieb mit einem einfacheren Aufbau zu erreichen, der eine Verbilligung ermöglicht. Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß der Anker eines Sperrmagneten mit dem beweglichen Glied des Ventils verbunden und am Ende des Weges des Antriebskolbens durch einen von der Druckflüssigkeit unmittelbar gesteuerten Hilfskolben rückstellbar angeordnet.

Der Sperrmagnet übt ohne Hilfsenergie wie eine mechanische Klinke eine Haltekraft aus, die mit sehr geringer elektrischer Energie unterbrochen werden kann. Da für die Rückstellung des Ankers ein Hilfskolben benutzt wird, der von der Druckflüssigkeit unmittelbar gesteuert wird, erhält man den gewünschten einfachen Aufbau, wie später an Hand von Ausführungsbeispielen noch näher erläutert wird. Zugleich ermöglicht die im Verhältnis zur Haltekraft kleine Auslöseenergie des Sperrmagneten noch kürzere Schaltzeiten als bei dem bekannten Schalter.

Die Druckflüssigkeit für den Hilfskolben kann mit Vorteil durch Bohrungen des Antriebszylinders gesteuert werden, die von einein mit dem Schalter gekoppelten Kolben geöffnet oder verschlossen werden. Auf diese Weise erhält man unmittelbar stellungsabhängig die Rückstellung des Sperrmagneten und damit das Schließen des Ventils.
An einem doppeltwirkenden Antrieb kann man zwei,

ίο für die Ein- und Ausschaltbewegung getrennt vorgesehene, symmetrisch in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnete Ventile verwenden, die jeweils von einem Sperrmagneten betätigt werden. Auf Grund der Gleichheit ergibt sich dann eine leichte Austauschbarkeit. Bei Differentialkolben kann man dagegen mit einein einzigen Ventil auskommen, das den Zu- oder Abfluß der Hydraulikflüssigkeit an der größeren Kolbenfläche steuert. Es kann aber auch zwekmäßig sein, die kleinere Kolbenfläche nur dann zu beaufschlagen, wenn eine Schaltung stattfinden soll, um dort Ölverluste zu vermeiden. Für Blaskolbenschalter, bei denen die für die Lichtbogenlöschung notwendige Strömung des Löschmittels im Schaltaugenblick mit dem Blaskolben erzeugt wird, wird der antreibende Differentialkolben vorteilhaft durch öffnen des vom Sperrmagneten betätigten Ventils über einen Teil seines Hubes mit einem Freiflugkolben beaufschlagt, der eine größere Arbeitsfläche aufweist. Dadurch läßt sich die durch die gleichmäßig andauernde Beaufschlagung gegebene Antriebskraft besser wegabhängig den Erfordernissen des Schalters anpassen. Aus dem gleichen Grunde kann ein Dämpfungskolben zweckmäßig sein, der dem Differentialkolben zugeordnet ist.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden im

-i5 folgenden an Hand der Zeichnung zwei Ausführungsbeispiele beschrieben.

In F i g. 1 ist mit 1 ein elektrischer Schalter bezeichnet, der als Blaskolbenschalter mit Schwefelhexafluorid als Löschmittel ausgebildet ist und bei einer Spannung von

-to 110 kV oder mehr eine Schaltleistung von 5000 MVA aufweist. Der Schalter 1 wird von einem hydrr.ulischen Antrieb 2 betätigt, zu dem ein Zylinder 3 mit einem Antriebskolben 4 gehört, der mit dem Schalter 1 über eine Kolbenstange 5 gekoppelt ist. An die beiden Enden des Zylinders 3 sind über Leitungen 6 und 7 zwei Steuerventile 8 und 9 angeschlossen, die symmetrisch in einem gemeinsamen Gehäuse 11 untergebracht und über eine gemeinsame Leitung 10 mit einem Hydraulikspeicher 12 verbunden ist.

Die Steuerventile 8 und 9 sind Umsteuerventile (Dreiwegeventile), die in der einen Endlage die Leitung 6 bzw. 7 mit der Druckleitung 10, in der anderen mit einem Niederdruckgefäß 13 verbinden, Sie besitzen jeweils einen Antriebskolben 14, der in einem Zylinder 15 angeordnet ist und hydraulisch betätigt wird. Bei der Bewegung zum öffnen der Leitung 7 sperrt der Kolben

14 zunächst mit einer Zylinderfläche 24 den Auslaß zum Niederdruckgefäß 13 ab.

Der eine Kolben 14 wird von einer Feder 16 in

bo Öffnungsrichtung zur Druckleitung, der andere von einer Feder 17 im Gegensinn vorgespannt. Der Zylinder

15 der beiden Ventile 8,9 ist über Leitungen 18 und 19 an zwei Hilfsventil 20 und 21 angeschlossen. Die Hilfsventile stehen über Druckleitungen 22 und 23

^h' ebenfalls mit dem Speicher 12 in Verbindung.

Die Hilfsventile 20, 21 werden in jeweils gleicher Weise von den Ankern 25 je eines Sperrmagneten 26 betätigt, der an einen-, bei 27 gelagerten einarmigen

Hebel 28 angebracht ist. Der Hebel 28 steht unter der Wirkung einer Druckfeder 29, gegen deren Kraft der Anker 25 von einem Dauermagneten 30 gehalten wird. Wird eine Wicklung 31 auf dem Fisenkreis des Sperrmagneten 26 erregt, so wird der Fluß des Dauermagneten 30 abgelenkt, und der Anker 25 fällt unter der Wirkung der Feder 29 ab, wie an sich bekannt ist. Dabei wird ein Stößel 32 nach unten gedrückt. Er trifft auf eine als Ventilteller dienende Kugel 33 des Ventils 20, so daß ein Durchlaß von der Leitung 22 in die Leitung 18 bzw. der Leitung 23 in die Leitung 19 freigegeben wird.

Bei dem vorstehend beschriebenen Arbeiten des Sperrmagneten 30 und dem öffnen des Ventils 20 wird der Kolben 14 des Steuerventils 8 mit dem Druckmittel des Hydraulikspeichers 2 beaufschlagt. Nach dem öffnen bleibt die Beaufschlagung unabhängig von der I.mpulsgabe auf die Spule 31 aufrechterhalten, weil die Kraft der Feder 29 größer ist als die grgenwirkende Kraft, die das Druckmittel und eine schwache Feder 35 auf die Kugel 33 ausüben. Deshalb öffnet der Kolben 14 des Steuerventils 8 den Ventilteller 36, und das Druckmittel gelangt in die Leitung 6. Es schiebt den Kolben 4 in die dargestellte Lage, in der der Schalter 1 ausgeschaltet ist.

Am Ende des Hubes gibt der Kolben 4 eine Bohrung 38 im Zylinder 3 frei, an die eine Leitung 39 angeschlossen ist. Die Leitung 39 führt zu einem Hilfskolben 40, der mit einem Stößel 41 am Hebel 28 angreift. Somit gelangt am Ende des Schaltvorganges Drucköl unter den Hilfskolben 40 und drückt den Hebel 28 und damit den Anker 25 gegen den Sperrmagnet 26. Das Hilfsventil 20 schließt.

Zum Einschalten wird in analoger Weise das Hilfsventil 21 betätigt. Es wird dann am Ende des Schaltvorganges, nachdem der Kolben 4 eine Bohrung 43 überfahren hat, von einem weiteren Hilfskolben 44 zurückgestellt, der über eine Leitung 45 mit dem Druckmittel beaufschlagt wird.

Der in F i g. 2 dargestellte Antrieb zur Betätigung des Schalters 1 besitzt einen Antriebszylinder 50 mit einem Differentialkolben 51. Der Differentialkolben 51 ist mit einem Freiflugkolben 52 größerer Kolbenfläche versehen, der unter der Wirkung einer Feder 53 steht. Der Freiflugkolben ist in seinem Hub durch Anschläge 54 begrenzt.

Die an die Enden des Zylinders 50 angeschlossenen Leitungen 55 und 56 führen zu einem Ventilblock 57. Darin ist ein Ausschaltventil 58 und ein Einschaltventil 59 untergebracht, die von Antriebskolben 60 und 61 betätigt werden. Zur Steuerung der Antriebskolben sind zwei Leitungen 62 und 63 zu Hilfsvcntilen 64 und 65 geführt, die in einem gemeinsamen Ventilgehäuse 66 zusammen mit zwei Hilfskolben 67 und 68 untergebracht sind. An den Hilfsventilen 64 und 65 greifen wie beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 zwei Sperrmagnete 70 und 71 an. Die Hilfskolben 67 und 68 sind über Leitungen 73 und 74 mit den beiden Enden des Zylinders 50 verbunden. Eine weitere Leitung 75 verbindet den Druckspeicher 12 mit dem Ausschaltventil 58 und den ίο Hilfsventilen.

In der Fig.2 ist der Schalter 1 eingeschaltet. Zum Ausschalten wird der Sperrmagnet 71 betätigt. Dadurch öffnet das Hilfsventil 65, und die Leitung 63 wird unter Druck gesetzt. Das Druckmittel beaufschlagt den Kolben 61, während ein Rückschlagventil 76 verhindert, daß gleichzeitig der Kolben 60 beaufschlagt wird. Der Kolben 61 öffnet das Ventil 58, und das Druckmittel wirkt auf den Kolben 51 mit dem Freiflugkolben 52.

Im Hubbereich Hi ist die größte Kolbenfläche des Antriebs wirksam. Danach wird im Hubbereich H2 nur noch eine kleinere Kolbenfläche beaufschlagt, nachdem der Freiflugkolben 52 gegen den Anschlag 54 gelaufen ist. In der Endstellung des Kolbens 51, in die der Antrieb mit einem Dämpfungskolben 77 verlangsamt gebracht wird, wird die Leitung 74 für das Druckmittel freigegeben. Der Hilfskolben 68 stellt den Sperrmagnetanker für den Sperrmagneten 71 zurück, so daß das Hilfsventil 65 schließt.
Zum Einschalten gelangt das Druckmittel beim

öffnen des Hilfsventil 64 durch die Leitung f>2 sowohl auf den Kolben 60 als auch auf den Kolben 61. Deshalb wird das Ausschaltventil 58 geöffnet, gleichzeitig aber auch das Einschaltventil 59. Mithin gelangt das Druckmittel sowohl auf die größere als auch auf die kleinere Seite des Differentialkolbens. Von der Differenzkraft wird der Schalter in die Einschaltstellung bewegt. In der Einschaltstellung wird die Leitung 73 freigegeben, wie die Fig.2 erkennen läßt. Dies ermöglicht über den Hilfskolben 67 die Rückstellung des Sperrmagneten 71 und das Schließen des Hilfsventil 64.

Wie man sieht, ist bei den Ausführungsbeispielen

keine dauernd mit Druck beaufschlagte Gleitdichtung vorhanden. Man spart dadurch die sonst, z. B. bei Schiebern, erforderlichen genauen und deshalb teueren Passungen.

Die Hilfskolben können bei Bedarf noch elektrische Meldeschalter betätigen, um die Stellung des Schalters 1 in einer Warte anzuzeigen oder in den als Schaltfehlerschutz bezeichneten Verriegelungsschaltungen zu berücksichtigen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Elektrischer Schalter, insbesondere Blaskolbenschalter mit hydraulischer Betätigung durch einen Antriebszylinder und ein Ventil, das insbesondere in der Schließstellung entgegen einer in Öffnungsrichtung wirkenden Kraft verklinkt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker eines Sperrmagneten (26) mit dem beweglichen Glied (33) des Ventils (20, 21) verbunden und am Ende des Weges des Antriebskolbens 4 durch einen von der Druckflüssigkeit unmittelbar gesteuerten Hilfskolben 41,44) rückstellbar angeordnet ist.

2. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (25) des Sperrmagneten (26) an einen Hebel (28) gelührt ist, an dem eine Feder (29) zum öffnen des Ventils angreift.

3. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckflüssigkeit für den Hilfskolben (41,44) durch Bohrungen (38,43) des Antriebszylinders (3) geleitet wird, die von dem mit dem Schalter (1) gekoppelten Kolben (4) geöffnet oder verschlossen werden.

4. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein doppelt wirkender Antrieb (2) durch zwei, für die Aus- und Einschaltbewegung getrennt vorgesehene, symmetrisch in einem gemeinsamen Gehäuse (11) angeordnete Ventile (8, 9) steuerbar ist, die jeweils von einem Sperrmagneten betätigt werden.