DE2838219A1 - Hydraulic drive for HV power circuit breaker - has piston in cylinder operated by pressure medium controlled by piston-like valve - Google Patents

Hydraulic drive for HV power circuit breaker - has piston in cylinder operated by pressure medium controlled by piston-like valve

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Abstract

The drive has a piston in a cylinder, with the force of an energy store continuously applied to its one side. Pressure can be applied to its other side through a pipe and the corresponding cylinder space, or it can be removed from it. The cylinder space can be connected to a low pressure space through a valve whose piston-like body is controlled by the pressure medium in the pipe. The valve (11) has a by-pass (14) connecting the pipe (10) with the cylinder space (9). The flow resistance through the by-pass (14) is greater than the flow resistance to the valve body surface facing the pipe (10).

Description

Hvdraulischer AntriebHydraulic drive

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Antrieb, insbesondere für Hochspannungs-Leistungsschalter, mit einem in einem Zylinder laufenden Kolben, der auf der einen Seite ständig unter der Kraft eines Energiespeichers steht und dessen andere Seite über eine an den zugehörenden Zylinderraum angeschlossene Leitung mit Druck beaufschlagbar oder vom Druck entlastbar ist und bei dem der Zylinderraum über ein Ventil, dessen kolbenförmiger Ventilkörper über die Druckflüssigkeit in der Leitung umgesteuert wird, mit einem Niederdruckraum verbindbar ist.The invention relates to a hydraulic drive, in particular for High-voltage circuit breaker, with a piston running in a cylinder, the on the one hand is constantly under the power of an energy store and its the other side via a line connected to the associated cylinder chamber Pressure can be applied or relieved of pressure and in which the cylinder space via a valve, the piston-shaped valve body of which via the hydraulic fluid in the line is reversed, can be connected to a low-pressure chamber.

Derartige Antriebe sind beispielsweise für Hochspannungs-Leistungsschalter aus der Siemens Betriebsanleitung für Hochspannungs-Leistungsschalter H 914 mit Hydraulikantrieb, Bestell-Nr. SW 8292, Mai 1972 bekannt. Als Energiespeicher dient dabei ein Druckflüssigkeitsspeicher, in dem ständig ein hoher Druck herrscht.Such drives are for example for high-voltage circuit breakers from the Siemens operating instructions for high-voltage circuit breakers H 914 with Hydraulic drive, order no. SW 8292, known in May 1972. Serves as an energy store thereby a hydraulic fluid reservoir in which there is always a high pressure.

Der Antriebskolben ist als Differentialkolben ausgebildet, dessen größere Fläche über eine Leitung und Steuerventile wahlweise mit Druck beaufschlagbar oder vom Druck entlastbar ist, indem die Leitung einmal an den Druckflüssigkeitsspeicher und das andere Mal an einen Niederdruckraum angeschlossen wird. Um besonders ein schnelles Ausschalten des Antriebs zu gelfWhrleisten, ist unmittelbar an den Zylinderraum des Antriebs das Ventil angebaut, das bei Druckentlastung in der Leitung einen direkten und kurzen Weg zum Niederdruckraum frei gibtind gleichzeitig die Leitungsverbindung zum Zylinderraum sperrt. Das Ventil öffnet durch die Kraft einer Feder. Bei hohem Druck in der Leitung wird der Ventilkolben gegen die Kraft dieser Feder bewegt. Die Verbindung zum Niederdruckraum wird verschlossen. Der Antriebskolben wird druckbelastet und die Schaltstelle schließt.The drive piston is designed as a differential piston larger area via a line and control valves optionally with Pressure can be applied or relieved of pressure by the line once the hydraulic fluid reservoir and the other time connected to a low-pressure chamber will. In order to ensure that the drive is switched off quickly, The valve is attached directly to the cylinder chamber of the actuator, which when the pressure is relieved there is a direct and short path to the low-pressure space in the line at the same time the line connection to the cylinder chamber blocks. The force opens the valve a feather. When the pressure in the line is high, the valve piston counteracts the force this spring moves. The connection to the low pressure chamber is closed. The drive piston is pressurized and the switching point closes.

Zur Umsteuerung des Ventils muß die von der Druckflüssigkeit auf den Ventilkolben ausgeübte Kraft die Federkraft übersteigen. Dies erfordert einen bestimmten Betätigungsdruck. Dieser muß bei der ersten Inbetriebnahme des Hochspannungs-Leistungsschalters oder aber auch nach Wartungsarbeiten zunächst aufgebaut werden.To reverse the valve, the pressure from the hydraulic fluid to the The force exerted by the valve piston exceed the spring force. This requires a certain Actuation pressure. This must be done when the high-voltage circuit-breaker is used for the first time or can also be set up first after maintenance work.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Antrieb der eingangs genannten Art ein Ventil anzugeben, mit dem bereits bei geringem Betätigungsdruck eine sichere Umsteuerung erfolgt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Ventil einen By-pass besitzt, der die Leitung mit dem Zylinderraum verbindet und daß der Strömungswiderstand über den By-pass größer ist als der Strömungswiderstand zu der der Leitung zugewandten Fläche des Ventilkörpers.The invention is based on the object in a drive of the initially specified type to specify a valve with which even at low actuation pressure a safe reversal takes place. According to the invention, this object is achieved by that the valve has a by-pass that connects the line with the cylinder chamber and that the flow resistance over the by-pass is greater than the flow resistance to the surface of the valve body facing the line.

Dieses Ventil öffnet oder schließt im Gegensatz zu dem bekannten Ventil aufgrund der Druckdifferenzen am Ventilkolben. Wegen des unterschiedlichen Strömungswiderstandes ist zu Beginn einer Einschaltung der Druck in der Leitung höher als im Zylinderraum. Aus dem gleichen Grund sind die Druckverhältnisse zu Beginn einer Ausschaltung umgekehrt. Beim Einschalten sind die den unterschiedlichen Drücken ausgesetzten Flächen auf beiden Seiten des Ventilkolbens gleich groß. Beim Ausschalten hingegen herrscht auf der der druckentlasteten Leitung zugewandten Fläche des Kolbens praktisch der Druck Null. Da der Kolben bis zu diesem Zeitpunkt die Öffnung zum Niederdruckraum verschließt, herrscht auch auf der anderen Kolbenseite auf einer Fläche, die der Fläche der Öffnung entspricht, der Druck Null. Da für ein sicheres Verschließen einer Öffnung bei einem Kolbenventil der Kolben kegelstumpfförmig endet, verbleibt eine ringscheibenförmige Uberschußfläche, auf die der hohe Druck im Zylinderraum einwirkt.This valve opens or closes in contrast to the known valve due to the pressure differences at the valve piston. Because of the different flow resistance is at the beginning of a switch-on, the pressure in the line is higher than in the cylinder chamber. For the same reason, the pressure conditions are reversed at the beginning of a switch-off. When switching on, the surfaces exposed to the different pressures are open the same size on both sides of the valve piston. When switching off, however, prevails on the surface of the piston facing the pressure-relieved line, practically the Pressure zero. Because the piston is the opening to the low-pressure chamber up to this point closes, there is also on the other side of the piston on a surface that the Area of the opening corresponds to zero pressure. As for a secure closure an opening in a piston valve, the piston ends in the shape of a truncated cone, remains an annular disk-shaped excess surface on which the high pressure in the cylinder space acts.

Da sich die Druckdifferenzen nahezu unabhängig vom Absolutwert des Druckes einstellen, arbeitet das Ventil auch bei Druckschwankungen einwandfrei, d. h. es öffnet und schließt mit stets gleicher Geschwindigkeit.Since the pressure differences are almost independent of the absolute value of the Set the pressure, the valve works perfectly even with pressure fluctuations, d. H. it always opens and closes at the same speed.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Ventilkörper an dem der Leitung zugewandten Ende einen Ansatz auf, dessen Durchmesser größer ist als der des übrigen Ventilkolbens. Die Kraft zum Öffnen des Ventils wird dadurch erhöht.In an advantageous embodiment, the valve body on the the end facing the line on an approach whose diameter is greater than that of the rest of the valve piston. This increases the force to open the valve.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist der Ventilkolben derart federbelastet, daß das Ventil in der Ausschaltstellung des Antriebs in der geöffneten Stellung verbleibt. Dadurch ist auch bei der Inbetriebnahme eine definierte Ventilstellung sichergestellt. Die Federkraft braucht nur so groß zu sein, daß vorhandene Reibungskräfte überwunden werden. Die Feder kann als Druckfeder zwischen dem Ansatz und einer Ventilkolbenführung vor- gesehen sein.In a further embodiment, the valve piston is spring-loaded in such a way that that the valve is in the off position of the drive in the open position remains. This means that there is also a defined valve position during commissioning ensured. The spring force only needs to be so great that existing frictional forces to be overcome. The spring can act as a compression spring between the extension and a valve piston guide before- be seen.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ergibt sich daraus, daß in dem By-pass eine einstellbare Drosselstelle vorgesehen ist. Beispielsweise kann diese aus einem Schieber mit unterschiedlich großen Bohrungen bestehen. Der Strömungswiderstand und die sich ausbildende Druckdifferenz läßt sich auf diese Weise leicht variieren.An advantageous development of the invention results from that an adjustable throttle point is provided in the by-pass. For example this can consist of a slide with holes of different sizes. Of the Flow resistance and the resulting pressure difference can be based on this Way slightly vary.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist zwischen dem Ventil und dem Niederdruckraum ein Strömungsschalter angeordnet, mit dessen Hilfe die einwandfreie Funktion des Ventils überpruft werden kann.In an advantageous embodiment, between the valve and the low pressure chamber arranged a flow switch, with the help of which the proper Function of the valve can be checked.

Im folgenden wird anhand zweier Figuren ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen hydraulischen Antriebes dargestellt.In the following, an embodiment of the Hydraulic drive according to the invention shown.

Fig. 1 zeigt dabei einen hydraulischen Antrieb eines Hochspannungs-Leistungsschalters in der Ausschaltstellung.Fig. 1 shows a hydraulic drive of a high-voltage circuit breaker in the off position.

Fig. 2 zeigt den gleichen Antrieb zu Beginn der Einschaltung. Für gleiche Teile sind gleiche Bezugszeichen vorgesehen.Fig. 2 shows the same drive at the beginning of the switch-on. For the same parts are provided with the same reference numerals.

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 sind über eine Leitung 10 wahlweise mit Druck beaufschlagbar oder vom Druck ent- lastbar. Der Druck kann dabei aus dem gleichen Energiespeicher entnommen werden, über den die kleinflächige Kolbenseite 6 mit Druck beaufschlagt wird. Unabhangig vom Druck, der im Druckspeicher herrscht, ist es dadurch möglich, den Differentialkolben 4 in zwei Vorzugslagen zu überführen. In der Fig. 1 ist die Schaltstelle 2 in der Ausschaltstellung dargestellt, d. h. der Differentialkolben 4 befindet sich in seiner unteren Vorzugslage. Die großflächige Seite 8 des Differentialkolbens ist druckentlastet.The hydraulic drive 1 consists of a cylinder 3 and a cylinder Differential piston 4, which at one end with a piston rod 5 for actuation the switching point 2 is connected. The small-area side 6 of the differential piston 4 on the side of the piston rod 5 is constantly under the force of a Line 7 supplied from a hydraulic fluid reservoir, not shown here Applying hydraulic fluid to the surface. The large side 8 of the differential piston 4 and the associated cylinder space 9 are optionally pressurized via a line 10 pressurized or relieved from the pressure resilient. The pressure can do it can be taken from the same energy storage device via which the small-area piston side 6 is pressurized. Regardless of the pressure in the pressure accumulator, it is thereby possible to transfer the differential piston 4 into two preferred positions. In Fig. 1, the switching point 2 is shown in the off position, d. H. the differential piston 4 is in its lower preferred position. The large one Side 8 of the differential piston is relieved of pressure.

Zwischen der Leitung 10 und dem Zylinderraum 9 befindet sich ein Ventil 11 mit einem Kolben 12. Der Ansatz 13 des Kolbens 12 verschließt ständig den Weg von der Leitung zum Zylinderraum über das Ventil. Über einen By-pass 14 wird der Differentialkolben 4 druckbeaufschlagt oder druckentlastet. Der Strömungswiderstand in dem By-pass 14 ist durch eine einstellbare Drosselstelle erhöht.A valve is located between the line 10 and the cylinder chamber 9 11 with a piston 12. The approach 13 of the piston 12 constantly closes the path from the line to the cylinder chamber via the valve. Via a by-pass 14, the Differential piston 4 pressurized or depressurized. The flow resistance in the by-pass 14 is increased by an adjustable throttle point.

Diese Drosselstelle besteht aus einem Schieber 15 mit zwei Bohrungen 16 und 17 unterschiedlichen Durchmessers.This throttle consists of a slide 15 with two bores 16 and 17 of different diameters.

Der Strömungswiderstand läßt sich auch durch eine Verlängerung des By-pass-Weges oder durch einen insgesamt kleineren Querschnitt dieses Leitungsweges erzielen. In der dargestellten Ausschaltstellung ist der Zylinderraum 9 direkt über eine Öffnung 18 mit einem Niederdruckraum 19 verbunden. Das in der Fig. 1 rechte Ende 20 des Ventilkolbens 12 ist kegelstumpfförmig ausgebildet. Der Durchmesser des Kolbens 12 ist größer als der Durchmesser der Öffnung 18. Zwischen Zylinderraum 9 und Niederdruckraum 19 ist ein Strömungsschalter 21 angeordnet.The flow resistance can also be increased by extending the By-pass path or through an overall smaller cross-section of this line path achieve. In the illustrated switch-off position, the cylinder space 9 is directly above an opening 18 connected to a low-pressure chamber 19. The right in Fig. 1 The end 20 of the valve piston 12 is frustoconical. The diameter of the piston 12 is larger than the diameter of the opening 18. Between the cylinder space 9 and low pressure chamber 19, a flow switch 21 is arranged.

Fig. 2 zeigt für denselben Hochspannungs-Leistungs schalter den Beginn der Einschaltung tu einem Zeitpunkt, in dem das Ventil 11 bereits geschlossen ist.Fig. 2 shows the beginning of the same high-voltage power switch switching on occurs at a point in time at which valve 11 is already closed.

Die Wirkungsweise des Ventils ist folgende: Befindet sich die Schaltstelle 2 in der Ausschaltstellung, so ist das Ventil 11 geöffnet. Soll die Schaltstelle aus dieser Stellung umgesteuert werden, so wird über die Leitung 10 der Antrieb druckbeaufschlagt. Durch die Druckdifferenz am Ventilkolben 12 schließt dieser die Öffnung 18 zum Niederdruckraum. Im Zylinderraum 9 baut sich hoher Druck auf, und der Differentialkolben 4? bewegt sich nach oben. Die Schaltstelle 2 schließt. Im umgekehrten Fall wird die Leitung 10 druckentlastet und das Ventil 11 öffnet. Die Druckflüssigkeit kann schnell auf direktem Weg in den Niederdruckraum entweichen.The valve works as follows: Is the switching point 2 in the switch-off position, the valve 11 is open. Should the switching point are reversed from this position, the drive is via line 10 pressurized. Due to the pressure difference at the valve piston 12, this closes the Opening 18 to the low pressure chamber. In the cylinder space 9 high pressure builds up, and the differential piston 4? moves up. Switching point 2 closes. in the conversely, the line 10 is depressurized and the valve 11 opens. the Hydraulic fluid can escape quickly and directly into the low-pressure chamber.

Die Schaltstelle geht sehr schnell in die Ausschaltstellung über.The switching point changes to the switch-off position very quickly.

Bei einem Versagen des Ventils -11 erfolgt der Druckabbau über den By-pass 14 und die Leitung 10. Am Strömungsschalter 21 ergibt sich in diesem Fall ein Signal, das die Störung anzeigt.If valve -11 fails, the pressure is reduced via the By-pass 14 and the line 10. In this case, the flow switch 21 results a signal indicating the malfunction.

5 Ansprüche 2 Figuren5 claims 2 figures

Claims (5)

PatentansDrüche (1. Hydraulischer Antrieb, irlbesondere für Hochspannungs-Leistungsschalter, mit einem in einem Zylinder laufenden Kolben, der auf der einen Seite ständig unter der Kraft eines Energiespeichers steht und dessen andere Seite über eine an den zugehörenden Zylinderraum angeschlossene Leitung mit Druck beaufschlagbar oder vom Druck entlastbar ist und bei dem der Zylinderraum über ein Ventil, dessen kolbenförmiger Ventilkörper über die Druckflüssigkeit in der Leitung umgesteuert wird, mit einem Niederdruckraum verbindbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Ventil (11) einen By-pass (14) besitzt, der die Leitung (10) mit dem Zylinderraum (9) verbindet, und daß der Strömungswiderstand über den By-pass (14) größer ist als der Strömungswiderstand zu der der Leitung (10) zugewandten Fläche des Ventilkörpers.Patent claims (1st hydraulic drive, especially for high-voltage circuit breakers, with a piston running in a cylinder, which is constantly under on one side the power of an energy storage device and the other side via one to the Associated cylinder chamber connected line can be pressurized or from Pressure can be relieved and in which the cylinder chamber has a piston-shaped valve Valve body is reversed via the hydraulic fluid in the line, with a Low-pressure chamber can be connected, that is to say the valve (11) has a by-pass (14) which connects the line (10) to the cylinder space (9) connects, and that the flow resistance via the by-pass (14) is greater as the flow resistance to the surface of the valve body facing the line (10). 2. Hydraulischer Antrieb nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der VentSkolben (12) an dem der Leitung (10) zugewandten Ende einen Ansatz (13) aufweist, dessen Durchmesser größer ist als der des übrigen Kolbens (12). 2. Hydraulic drive according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the VentSkolben (12) on the one facing the line (10) The end has a shoulder (13) whose diameter is larger than that of the rest Piston (12). 3. Hydraulischer Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Ventilkolben (12) derart federbelastet ist, daß das Ventil (11) in der Ausschaltstellung des Antriebs (1) in der geöffneten Stellung verbleibt.3. Hydraulic drive according to claim 1 or 2, d a -d u r c h g e k e n n n n e i c h n e t that the valve piston (12) is spring-loaded in such a way that that the valve (11) in the off position of the drive (1) in the open Position remains. 4. Hydraulischer Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in dem By-pass (14) eine einstellbare Drosselstelle (15) vorgesehen ist. 4. Hydraulic drive according to one of claims 1 to 3, d a d u r c h g e k e n n n z e i c h n e t that in the by-pass (14) an adjustable Throttle point (15) is provided. 5. Hydraulischer Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t;, daß zwischen dem Ventil (11) und dem Niederdruckraum (19) ein Strömungsschalter (21) angeordnet ist.5. Hydraulic drive according to one of claims 1 to 4, d a d u r c h g e k e n n n z e i c h n e t; that between the valve (11) and the low-pressure chamber (19) a flow switch (21) is arranged.
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