DE2164759C2

DE2164759C2 - Hydraulische Antriebsvorrichtung für elektrische Schaltgeräte

Info

Publication number: DE2164759C2
Application number: DE2164759A
Authority: DE
Inventors: Karl Mägenwil Trippel; Arnold Dipl.-Ing. Wettingen Meier
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1971-12-13
Filing date: 1971-12-27
Publication date: 1989-01-12
Also published as: FR2163498A1; DE2164759A1; US3863547A; JPS5627964B2; CA973597A; JPS4865463A; FR2163498B1; GB1361919A; CH539784A; IT971707B; SE381952B

Description

Bei der Erfindung wird ausgegangen von einer hydraulischen Antriebsvorrichtung für elektrische Schallte rate nach dem Oberbegriff des Anspruchs I.

Mil diesem Oberbegriff nimmt die Erfindung auf einen Stand der Technik von hydraulischen Aniriebsvorrichtungen für elektrische Schaligeraie Uc/iiü. wie er in der DE-AS 11 71 057 beschrieben ist. Die bekannte hydraulische Antriebsvorrichtung weist ein Arbeitsventil mit zwei über einen Differcntialkolben beiätigbaren Rückschlagventil auf. welches durch Be- und Entlasten eines unter der größeren wirksamen Kolbenfläche des Differeniialkolbens einer hydraulischen Kolben-Zylindcr-Anordnung gelegenen Arbeitszylinderraum ein Ein- und Ausschalten des elektrischen Schaltgerätes bewirkt. Diese Antriebsvorrichtung benötigt hierzu jedoch zwei Hydraulikflüssigkeitsspeicher.

Aus der CH-PS 4 85 313 ist ferner ein hydraulischer Antrieb mit nur einem Hydraulikflüssigkeitsspeicher bekannt, bei dem ein in einem Zylinder bewegbaren Kolben über ein Ventil ansteuerbar ist. Das Ventil ist einerseits mit dem Hydraulikflüssigkeitsspeicher und einem oberhalb des Kolbens gelegenen Teil des Zylinders und andererseits über ein Rückschlagventil und eine parallel dazu gelegte Drossel mit einem unterhalb des Kolbens gelegenen Teil des Zylinders verbunden. Bei dieser Vorrichtung wird jedoch zur Fixierung eines mit dem Kolben verbundenen Schaltstiftes eines Schaltgerätes eine Klinke benötigt und läßt sich der Kolben nur dann mit hoher Geschwindigkeit bewegen, wenn das magnetisch betätigte Ventil einen verhältnismäßig großcn Antrieb aufweist.

Aus der US-PS 30 12 541 ist eine hydraulische Verzögerungsvorrichtung bekannt, bei der ein Differcntialkolben auf der kleineren wirksamen Kolbenfläche ständig und auf der größeren wirksamen Kolbenfläche über ein Rückschlagventil von einer Hydraulikflüssigkeitsquclle beaufschlagt ist. Das Rückschlagventil ist über ein magnetisch bclätigbares Vorsteuerventil und einen über dieses Vorstcuerventil hydraulisch gesteuerten Kolben ansteuerbar und bewirkt die Be- und Entlastung der mit der größeren wirksamen Kolbenfläche versehenen Seile des Differentialkolbcns. Bei dieser Vorrichtung wird die verbrauchte Hydraulikflüssigkeil über das Vorsleuerventil in ein Entlastungsgcfäß befördert, so daß wegen des kleinen Querschnitts dieses Ventils keine schnelle Bewegung des Differentialkolbens möglich ist.

Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist. löst die Aufgabe die gattungsgemäße hydraulische Antriebsvorrichtung erheblich einfacher zu gestalten.

Die Aufgabe wird in Verbindung mil den Merkmalen des Oberbegriffs gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 10 gelöst. Weitcrbildiingeii der Erfindung sind in den Unteninspriiehen angegeben. Gegenüber vergleichbaren Antriebsvorrichlungen läßt sich die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung unter Einsparung von Teilen einfach und kostengünstig herstellen. Unter Verwendung von lediglich einem Hydraulikflüssigkeitsspeicher wird erreicht, daß die Endlagen des Arbeitsventils ohne zusätzliche Hilfsmittel, wie Federn oder Klinken, lediglich durch selbsthaltende hydraulische Rückkopplung über das Vorstcuerventil bzw. durch hydraulische Differenzkraft eingestellt werden.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Es zeigt

I'ig. 1 eine crfindtingsgcmal.i ausgebildete Antriebsvorrichtung in scliematischer Darstellung,

Fig. 2 ein Arbcilsventil der Vorrichtung gemiiß Fig. 1 im Längsschnitt, und

F i g. 2a eine Einzelheil des Ventils geniaH F i g. 2 in vergrößertem Maßstab.

In Fig. I ist im Arbeitszylinder I der Arheilskolheii 2 dichiglciiciid gelagert. Seine Kolbenstange 2.i durchsetzt ebenfalls dichiglcilcnd die eine Stirnwand des λι

beilszylinders 1. In nicht naher gezeigter Weise ist das zu betätigende elektrische Schaltgerat mit der Kolbenstange la gekoppelt. Der Arbeilskolben 2 besitzt auf der Seilt- des Arbeits/.ylinderraumes 3 cirvn ringförmige Wirkfläche, welche gegenüber der vollen Kolbenfläche wegen der Kolbenstange verminderi ist, wodurch ein Differentialkolben entsteht. Der Zylinderraum 3 steht einerseits ständig mit einem Hydraulikflüssigkeitsspeicher 4 in Verbindung, welcher in bekannter Weise, z. B. als Blasen- oder Kolbenspeicher ausgeführt sein kann. Er wird von einer Pumpe 5 gefüllt, die von einem nicht dargestellten Antrieb in Gang geset/.t wird und die über ein Rückschlagventil in den llydraulikflüssigkeils.spcicher 4 fördert. Die Pumpe 5 besitzt eine Ansaugleitung 5a. welche z. B. öl aus einem Überlaufgefäß 6 ansaugt, wodurch ein geschlossener ölkrcislauf vorhanden ist. Der Arbeitszylinderraum 3 ist andererseits über einen Kanal 7 und ein an die größere wirksame Fläche des Arbeitskolbens 2 angrenzender Arbeits/y'jnderraum 8 über einen Kanal 9 mit einem Arbeitsventil 10 verbunden. Das Arbeitsventil 10 besitzt ein bewegliches Ventüorgan 11, das in einer (gez-eichneten) ersten Lage die Kanäle 7, 9 und damit die Arbeitszylinderräume 3, 8 miteinander verbindet. Hierbei ist eine zum Überlaufgefäß 6 führende Entlastungsöffnung 12 durch das Ventilorgan 11 verschlossen. Der Arbeitskolben 2 nimmt infolge der Differentialwirkung die gezeichnete Lage ein, welche z. B. der Einschaltstellung des Schaltgerätcs entspricht. Das Ventilorgan 11 des Arbeilsventils 10 ist über eine Stange Wa mit einem Kolben 13 verbunden. In der gezeichneten Lage herrscht in einem Steuerraum 15 links vom Kolben 13 Öldruck, da ein Verstärkerventil 14 die Leitungen 16, 17 miteinander verbindet. Die gezeichnete Lage wird dadurch herbeigeführt, daß ein Steuerventil 18 einen magnetischen Öffnungsinipuls erhält, wodurch die Leitung 16 mit einer Leitung 19 verbunden wird, so daß ein Kolben 14./ eines Vcrslärkerventils 14 druckbeaufschlagt ist und seine untere gezeichnete Lage einnimmt.

Um den Arbeitskolben 2 in seine andere, gestrichiell gezeichnete Lage, der Ausschalistclliing des Schaligcrä tes entsprechend zu bringen, wird der Arbeiis/ylinderraum 8 über den Kanal 9 und die Entlastungsölfnung 12 zum Überlaufgefäß 6 hin druckentlastel. Hierzu wird das Ventilorgan 11 in seine linke Endlage umgesteuert, in welcher es die Kanäle 7 und 9 gegeneinander absperrt und zugleich den Kanal 9 zur EntlastungsöPniing 12 hin freigibt. Zu diesem Zwecke wird der Raum 15 drucklos gemacht. Dies geschieht dadurch, daß das Verstärkerventil 14 umgesteuert wird, wodurch die Leitung 17 mit einer Leitung 20 zum Überlaufgefäß 6 hin verbunden wird. Das Umsteuern des Verstärkerventils 14 erfolgt dadurch, daß sein Kolben 14;) auf seiner Oberseite druckentlastet wird, indem die leitung 19 durch einen Öffnungsimpuls eines Steuerventils 21 mit der zum Überlaufgefäß 6 hinführenden Leitung 20 verbunden und damit drucklos gemacht wird.

In F i g. 2.2a ist das Arbeitsventil 10 näher dargestellt, wobei entsprechende Teile mit gleichen Bezugshinweisen versehen sind. Das Ventilorgan 11 ist so ausgebildet, daß beim Umsteuervorgang ein möglichst geringer Druckmittelverlust auftritt. In der oberen Hälfte der Darstellung in F i g. 2 ist die der F i g. 1 entsprechende Stellung der Teile II, 11;/, 13 gezeigt Das Ventilorgan 11 ist hierbei von einem Ventilsit/ 22 abgehoben, dagegen mit einem Ventilsitz 23 in Berührung. Das Venliloi'-gan 11 ist glockenförmig ausgebildet und umfallt ein ortsfestes zylindrisches Rihrungssiück 24. welches von einem Ί nigbol/cn 25 gehallen ist, der einen Gewindeschalt /weeks Verbindung mit dem I-ührungsstück 24 besitzt. Zwischen dem Ventilorgan 11 und dem Führungssiück 24 ist ein Raum 26 gebildet, welcher übe·- ; Dro.selbohrungen 27 im Ventilorgan 11 mit dem umgebenden Raum, in welchen der Kanal 7 mündet, verbunden ist. Durch entsprechende Dimensionierung der Drosselbohrungen 27 läßt sich der Bewegungsablauf des Ventilorgans 11 in gewünschter Weise beeinflussen.

κι Auf der Seite des Ventilsitzes 23 befindet sieh ein auf dem Tragbolzen 25 gegen eine Feder 29 verschicnlich gelagertes Drosselorgan 28.

Beim Ausschalten des Sehaltgerätes. wenn sich das Ventilorgan 11 nach links bewegt (untere Hälfte der

i", Darstellung in F i g. 2) und der Arbeitskolben 2 entsprechend nach rechts geht (gestrichelte Position in Fi g. 1). bewirkt das Drosselorgan 28. daß die Entlastungsöffnung 12 erst relativ spät, nämlich gegen Ende des Hubes des Ventilorgans 11. freigegeben wird. Wie in Fig. 2a

2« näher gezeigt, wird gegen Ende des Hubes des Ventilorgans U ein zuvor enger Ringspalt zwischen dem Ventilorgan 11 und dem Drosselorgan 28 erweitert (vergrößerter Spalt 30). wodurch erst dann ungehindert Öl aus einem Raum 31 auszutreten vermag. Dadurch kann sich

2"i nunmehr unter der Wirkung des vom Arbeitskolben 2 in den Kanal 9 verdrängten Öls das Drosselorgan 28 nach links verschieben (untere Hälfte der Darstellung in F i g. 2). wodurch die Entlastungsöffnung 12 voll freigegeben ist. Sobald die Ölvcrdrängung nach Beendigung

jo der Bewegung des Arbeitskolbens 2 aufhört, geht das Drosselorgan 28 unter Wirkung der Feder 29 in seine ursprüngliche Lage zurück.

Bei einer Bewegung des Ventilorgans 11 nach rechts bleibt das Drosselorgan 28 in Ruhe.

r> Die an sich festen Ventilsitze 22, 23 sind nachgiebig gelagert. Zur Enddämpfung der Bewegung des Ventilorgans 11 sind kleine hydraulische Kissen 32 vorhanden, die sich über Bohrungen 33 in den hiilscnförrnigen Ventilsitzen 22, 23 gedrosselt entleeren bzw. füllen können.

4(i Die wirksamen Flächen der Kissen 32 sind so bemessen, daß die Ventilsitze 22, 23 nach dem Auftreffen des Ventilorgans 11 jeweils wieder in die gezeichneten Stellungen übcrgclv;n.

Hierzu 2 Blatt Zcichnutmen

Claims

Patentansprüche:

1. Hydraulische Antriebsvorrichtung für elektrische Schaltgeräte mit einem einen Arbeitskolbcn (2) und einen Arbeitszylinder (1) enthaltenden Antrieb, dessen an eine kleinere wirksame Fläche des Arbeitskolbens (2) angrenzender erste Arbeitszylindcrraum (3) mit einem Hydraulikflüssigkeilsspeichcr(4) und dessen an eine größere wirksame Fläche des Arbeitskolbens (2) angrenzender zweiter Arbeitszylinderraum (8) mit einem ersten Eingang eines hydraulisch gesteuerien Arbeitsventils (10) verbunden ist. bei der das Arbeitsventil (10) einen von einem Vorsteuerventil (14) durch Druckbeaufschlagung in zwei Endlagen überführbaren Differcntialkolben (13) aufweist, welcher in einer ersten Endlage durch Öffnen des Arbeitsventils (10) die Verbindung des zweiten Arbeitszylinderraumes (8) mit dem Hydraulikflüssigkcitsspeicher (4) und in einer zweiten Endlage durch Schließen des Arbeitsventils (10) und Öffnen einer Entlastungsöffnung (12) die Verbindung des zweiten Arbeitszylinderraums (8) mit einem Überlaufgefäß (6) bewirkt, und bei der der Differentialkolben (13) über eine Stange (11.7^ mil einem auf 2^r< mindestens einem feststehenden Ventilsitz (22, 23) abstützbaren, beweglichen Ventilorgan (11) des Arbeitsventils (10) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Arbeitszylindcrraum (3) mit einem zweiten Eingang des Arbeitsven- jo tils (10) verbunden ist, welcher in der ersten Endlage des Differentialkolbens (13) mit dem zweiten Eingang des Arbeitsventils (10) in Verbindung steht, und daß das Ventilorgan (11) in der zweiten Endlage des Differentialkolbens (13) die Verbindung zwischen r> den beiden Eingängen des Arbeitsventils (10) unterbricht.

2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch !.dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitsventil (10) ein verschicblich gelagertes Drosselorgan (.28) aufweist, welches die Entlasiuiigsöffiuing (12) erst bei Erreichen der zweiten Endlage des Differentialkolbens (13) des Arbcilsvenlils(IO) vollständig freigibt.

1 Antriebsvorrichtung nach Anspruch I oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß der dem Ventilorgan (11) des Arbeitsventils (10) zugeordnete, mindestens eine Ventilsitz (22, 23) nachgiebig gelagert ist und zur Bewegungsdämpfung des Veniilorgans (II) hydraulische Kissen (32) aufweist.

4. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Venlilorgan (11) des Arbeitsventils (10) ein ortsfestes Führungssiück (24) glockenförmig umfaßt, und daß ein zwischen dem Ventilorgan (11) und dem Führungsstück (24) eingeschlossener Raum (26) über mindestens eine Dros- y> sclbohrung(27) im Ventilorgan (11) und einen Kanal (7) mit dem ersten Arbeitszylinderraum (3) kommuniziert.