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Hydraulischer Antrieb
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Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Antrieb, insbesondere für
Hochspannungs-Leistungsschalter, dessen in einem Zylinder laufender Kolben auf der
einen Seite ständig unter der Kraft eines Energiespeichers steht und dessen andere
Seite über eine an den zugehörigen Zylinderraum angeschlossene Druckflüssigkeit
führende Leitung wahlweise mit Druck beaufschlagbar oder vom Druck entlastbar ist.
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Derartige Antriebe sind beispielsweise für Hochspannungs-Leistungsschalter
aus der DE-AS 24 13 409 bekannt. Als Energiespeicher dient dabei ein Druckflüssigkeitsspeicher,
in dem ständig ein hoher Druck herrscht. Der Kolben ist als Differentialkolben ausgebildet.
Dessen größere Fläche wird wahlweise mit Druck beaufschlagt oder vom Druck entlastet.
Bei gleichem Druck auf beiden Seiten schließt die mit dem Kolben verbundene Kolbenstange
den Schalter.
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Wenn hydraulische Antriebe der eingangs genannten Art schnell umgesteuert
werden.sollen, besteht die Gefahr, daß sich wegen der Massenträgheit der dabei stark
beschleunigten Druckflüssigkeit im Zylinderraum oder der anschließenden Leitung
am Ende jeder Umsteuerung ein störender Unterdruck bildet und die Druckflüssigkeit
anfängtzu gasen. Besonders bei mehrfachem Umsteuern kurz hintereinander könnte es
dadurch zur Bildung von Gasblasen in der Druckflüssigkeit kommen. Die Druckflüssigkeit
hätte dann nicht mehr die gewünschte Inkompressibilität.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hydraulischen Antrieb
der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem ein schnelles Umsteuern auch mehrfach
unmittelbar nacheinander zuverlässig möglich ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Zylinderraum
über ein Ventil, das nur beim Unterschreiten eines bestimmten Druckwertes im Zylinderraum
geöffnet ist, mit einem Druckflüssigkeit führenden Reservoir verbunden ist.
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Durch Anwendung der Erfindung wird die Bildung von Gasblasen dadurch
unterdrückt, daß Druckflüssigkeit aus dem Reservoir über das Ventil nachströmt und
damit ein unerwünschter Unterdruck vermieden wird. Das Ventil arbeitet besonders
wirkungsvoll, wenn es am möglichen Entstehungsort der Gasblasen angeordnet ist,
d. h. entweder am Zylinderraum selbst oder unmi;ttelbar daran anschließend an der
Druckflüssigkeit führenden Leitung.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Ventil eine federbelastete
Nadel auf, deren Spitze zum Verschließen eines Ventileinganges dient. Die Nadel
besitzt einen zentralen Längskanal, der seitlich im Spitzenbereich der Nadel mündet.
Das Ventil verbleibt durch
die Kraft der Feder bis zu einem vorgegebenen
;ueberdruck im Zylinderraum in seiner offenen Stellung.
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Herrscht hingegen in der Leitung und dem Zylinderraum ein hoher Druck,
so wird die Ventilnadel gegen die Kraft der Feder gegen den Ventileingang gedrückt.
Das Ventil ist damit verschlossen. Die unter hohem Druck stehende Druckflüssigkeit
kann nicht über das Ventil in das Reservoir abströmen.
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Im folgenden wird anhand einer Figur ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
hydraulischen Antriebs für einen Hochspannungs-Leistungsschalter beschrieben.
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In der Figur ist im Schnitt ein hydraulischer Antrieb 1 für eine Schaltstelle
2 eines Hochspannungs-L->istungsschalters, insbesondere eines Druckgasschalters
mit SF6 als Löschmittel, dargestellt.
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Der hydraulische Antrieb 1 besteht aus einem Zylinder 3 und einem
Differentialkolben 4, der an seinem einen Ende mit einer Kolbenstange 5 zum Betätigen
der Schaltstelle 2 verbunden ist. Die kleinflächige Seite 6 des Differentialkolbens
4 auf der Seite der Kolbenstange 5 steht ständig unter der Kraft, die die über eine
Leitung 7 von einem hier nicht dargestellten Druckflüssigkeitsspeicher zugeführte
Druckflüssigkeit auf die Fläche ausübt. Die großflächige Seite 8 des Differentialkolbens
4 und der zugehörige Zylinderraum 9 ist über eine Leitung 10 wahlweise mit Druck
beaufschlagbar oder vom Druck entlastbar. Der Druck kann dabei aus dem gleichen
Energiespeicher entnommen werden, über den auch die kleinflächige Kolbenseite 6
mit Druck beaufschlagt wird. Unabhängig vom Druck, der im Druckspeicher herrscht,
ist es dadurch möglich, den Differentialkolben 4 in zwei Vorzugslagen zu überführen.
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In der Figur ist die Schaltstelle in der Ausschaltstellung dargestellt,
d. h. der Differentialkolben 4 befindet sich in seiner unteren Vorzugslage. Die
großflächige Seite 8 des Differentialkolbens ist druckentlastet.
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An der Leitung 10 befindet sich in unmittelbarer Nachbarschaft des
Zylinders 3 ein Ventil 11, dessen Eingang über eine Leitung 12 mit dem nicht dargestellten,
Druckflüssigkeit führenden Reservoir verbunden ist. Das Ventil 11 besitzt als Ventilkörper
eine Nadel 13, die einen im Bereich der Nadelspitze seitlich mündenden zentralen
Längskanal 14 aufweist. Bei annähernd gleichen Druckverhältnissen auf beiden Seiten
der Nadel 13 sorgt eine Druckfeder 15 dafür, daß die Nadelspitze vom Ventileingang
abhebt. Das Ventil ist somit geöffnet.
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Die Wirkungsweise des Ventils ist folgende: Befindet sich, wie in
der Figur dargestellt, die Schaltstelle 2 in ihrer Ausschaltstellung, so ist das
Ventil in der offenen Stellung. Wird über die Leitung 10 der großflächigen Seite
8 des Differentialkolbens Druckflüssigkeit aus dem Energiespeicher zugeführt, schließt
das Ventil gegen die Kraft der Feder 15. Der Antrieb 1 steuert um. Der Differentialkolben
4 geht in seine andere Vorzugsstellung über, und die Schaltstelle 2 schließt.
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Um die Schaltstelle von ihrer Einschaltstellung wieder in die dargestellte
Ausschaltstellung zu überführen, wird die Leitung 10 vom Druckspeicher abgetrennt
und beispielsweise mit einem Niederdruckraum verbunden. Der Zylinderraum 9 ist dann
ebenso wie die Leitung 10 druckentlastet. Aufgrund der Kolbenbewegung wird die Druckflüssigkeit
im Zylinderraum 9 durch die Leitung 10 in den Niederdruckraum gepreßt. Die Druckflüssigkeit
wird dabei stark beschleunigt. Sie erreicht ihre größte Geschwindigkeit etwa in
dem Moment, wenn der Differentialkolben 4 seinen unteren Anschlag erreicht. Der
Differentialkolben 4 wird dort schlagartig abgebremst. Aufgrund
der
Massenträgheit der Druckflüssigkeit könnte sich ein unzulässiger Unterdruck ausbilden,
der durch das in diesem Fall geöffnete Ventil 11 vermieden wird. Es strömt Druckflüssigkeit
aus einem Reservoir über die Leitung 12 nach, so daß ein störender Hohlraum in der
Druckflüssigkeit nicht entstehen kann.
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Auch bei mehrmaligem Umsteuern ist damit sichergestellt, daß der Antrieb
1 zuverlässig und schnell funktioniert und die Umsteuerbewegung unverzögert auf
die Schaltstelle 2 des Hochspannungs-Leistungsschalters übertragen werden kann.
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Sollen mehrere Schaltstellen von einer einzigen Ventileinrichtung
umgesteuert werden, so muß diese Ventileinrichtung in großem räumlichen Abstand
von einzelnen Schaltstellen angeordnet sein. In den dadurch bedingten langen Druckflüssigkeitsleitungen
zwischen den Antrieben und der Ventileinrichtung ist die Gefahr eines störenden
Unterdruckes und der Gasblasenbildung besonders groß.
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Erst durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Ventile wird sichergestellt,
daß in die Zylinderräume auf den mit Druck{beaufschlagbaren oder vom Druck entlastbaren
Seiten der Antriebskolben und in die daran anschließenden Leitungen bei einem betriebsmäßig
auftretenden Unterdruck Flüssigkeit nachgeführt wird. Auf diese Weise ist ein zuverlässiges
Umsteuern mehrerer Schaltstellen gesichert.
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2 Ansprüche 1 Figur