DE3000983C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Antrieb für einen elektrischen Schalter gemäß dem Oberbegriff von Patant­ anspruch 1

Ein derartiger hydraulischer Antrieb ist aus der DE-A1-28 31 808 bekannt. Bei diesem Antrieb wird gleichzeitig auftretenden Befehlen für das Ein- und Ausschalten des elektrischen Schalters eine vorrangige Behandlung des Ausschaltbefehls erreicht. Hierzu sind hydraulische Mittel vorgesehen. Diese Mittel umfassen ein Pumpverhinderungsventil, welches zwischen dem zur Ausführung des Einschaltbefehls vorgesehenen Einschaltventil und einem hydrau­ lischen Steuerraum des zur Umschaltung des Antriebs vorgesehenen Umsteuerventils geschaltet ist, ein den Antrieb in zwei Endlagen positionierendes Halteventil sowie getrennte hydraulische Steu­ erräume des Umsteuerventils, von denen einer lediglich zur An­ steuerung durch das Einschaltventil und ein anderer lediglich zur Ansteuerung durch das Ausschaltventil bestimmt ist. Ein sol­ cher Antrieb ist verhältnismäßig kompliziert und daher ver­ gleichsweise aufwendig und störanfällig.

In der US-A-33 24 265 ist ein hydraulischer Antrieb für einen elektrischen Schalter mit elektrisch ausgelösten Ein- und Aus­ schaltventilen beschrieben. Bei diesem Antrieb wird die Priori­ tät des Ausschaltbefehls vor dem Einschaltbefehl erreicht durch die Ausbildung des Ausschaltventils als Dreiwegeventil und durch die Schaltung des Dreiwegeventils zwischen das Einschaltventil und ein zur Betätigung des Hydraulikzylinders des Antriebs vor­ gesehenes Umsteuerventil. Durch die Verwendung eines als Drei­ wegeventil ausgebildeten Ausschaltventils wird ein solcher An­ trieb erheblich verteuert gegenüber einem Antrieb bei dem als Ausschaltventil lediglich ein Durchgangsventil eingesetzt ist, zumal der Strömungsquerschnitt des Ausschaltventils wegen der in wenigen Millisekunden auszuführenden Schalthandlung eines elek­ trischen Schalters sehr groß sein muß.

Darüber hinaus ist aus dem BBC-Handbuch für Planung, Konstruk­ tion und Montage von Schaltanlagen, 3. neubearbeitete Auflage aus dem Jahr 1964, aus der Seite 393 bekannt, daß zur Vermei­ dung des sogenannten Pumpens eines Schalters der Antrieb eine Pumpverhütungseinrichtung haben muß, die dafür sorgt, daß, wenn insbesondere ein Leistungsschalter nach dem Ein-Befehl so­ fort wieder selbst ausschaltet, z. B. durch die Schutzeinrich­ tung, auch beim Festhalten des Steuerschalters in der Ein-Stel­ lung nicht wiederum einschaltet. Eine solche rein elektrische Pumpverhinderung mit einem sogenannten Pumpverhinderungsrelais, wie einem auf S. 482 des vorgenannten BBC-Handbuchs erwähnten Kippschütz, ist relativ einfach und unabhängig von der Antriebs­ konstruktion, setzt jedoch voraus, daß nur eine elektrische Betätigung der primären Kommandoorgane vorhanden ist. Man kann die Pumpverhinderung, wie auf der letztgenannten Seite 482 an­ gegeben ist, z. B. als Abrutschklinke ganz in den Antrieb des Leistungsschalters einbauen.

Die Pumpverhinderung kann aber auch wie beim Schalter nach der DE-AS 20 47 822 zumindest zum Teil bei dessen Antrieb eingebaut sein, insbesondere dann, wenn z. B. eine Hand- oder Handnotsteue­ rung vor Ort notwendig ist, bei der eine rein mechanische Stößel­ betätigung am primären Kommandoorgan möglich sein muß. Hier­ bei wird wohl nach erfolgter Einschaltung der elektrische Befehl des Einschaltkommandoorgans (Magnetspule) durch einen Hilfszy­ linder hydraulisch aufgehoben, jedoch bei einer ungewollten Ver­ längerung des hydraulischen Ein-Befehls, z. B. bedingt durch zu langsames Schließen des Ein-Steuerventils, bleibt der hydrauli­ sche Ein-Befehl unter Umständen so lange bestehen, daß es bei gleichzeitigem Aus-Befehl zum dauernden Ein- und Ausschalten kommt.

Der Erfindung, wie sie im Patentanspruch 1 definiert ist, löst die Aufgabe, einen hydraulischen Antrieb für einen elektrischen Schalter anzugeben, bei dem trotz einfachen und preiswerten Aufbaus stets sichergestellt ist, daß ein Ausschaltbefehl mit Priorität ausgeführt wird.

Der erfindungsgemäße Antrieb enthält eine kleine Anzahl einfach aufgebauter Ventile und läßt sich mit Vorteil als Antrieb für Hochspannungsschalter einsetzen. Bei Hochspannungsschaltern muß der Antrieb schwere Kontaktteile innerhalb weniger Millisekunden von der Ein- in die Ausschaltposition bringen. Der Antrieb be­ nötigt daher eines oder mehrere Ausschaltventile mit großem Ab­ strömquerschnitt. Solche Ventile mit großem Abströmquerschnitt lassen sich bei einfachen Durchlaßventilen wesentlich kosten­ günstiger realisieren als bei komplizierten und etwa als Drei­ wegeventil ausgebildeten Ventilen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt

Fig. 1 ein Schaltschema des erfindungsgemäßen hydraulischen Antriebs in der Ausschaltposition;

Fig. 2 das Schaltschema gemäß Fig. 1 in einer ersten Phase beim Einschalten des Schalters;

Fig. 3 das Schaltschema gemäß Fig. 1 in einer weiter fortge­ schrittenen Phase beim Einschalten;

Fig. 4 das Schaltschema gemäß Fig. 1 in der Einschaltposi­ tion des elektrischen Schalters;

Fig. 5 das Schaltschema gemäß Fig. 1 in einer ersten Phase beim Ausschalten des elektrischen Schalters;

Fig. 6 das Schaltschema gemäß Fig. 1 in einer weiteren Aus­ schaltphase;

Fig. 7 das Schaltschema gemäß Fig. 1 in einer noch weiter fortgeschrittenen Ausschaltphase;

Fig. 8 das Schaltschema gemäß Fig. 1 in der Ausschaltposi­ tion des elektrischen Schalters bei gleichzeitiger Be­ tätigung oder Auslösung eines Ein- sowie eines Ausschalt­ ventiles.

In Fig. 1 ist das Einschaltventil zum Einschalten des elek­ trischen Schalters 8 mit 1, der Zylinder des elektrischen Schalters 8 mit 2, der Hydrospeicher des Antriebes des Schalters 8 mit 3, der zugehörige Hydraulikflüssigkeitsbehälter mit 4, das Umsteuerventil zum Umschalten des Schalters 8 aus der Aus-Stellung in die Ein-Stellung und umgekehrt mit 5 bezeichnet. Der Hydrospeicher 3 ist mittels einer ersten Leitung a mit dem einen Teil 2 a des Zylinders 2 verbunden. Dieser Teil 2 a steht außerdem durch eine zweite Leitung b mit dem Umsteuerventil 5 in Verbindung. Von diesem Umsteuer­ ventil 5 führt eine dritte Leitung c zum anderen Teil 2 b des Zylinders 2. Eine vierte Leitung d verbindet das Um­ steuerventil 5 mit dem Hydraulikflüssigkeitsbehälter 4. Das Einschaltventil 1 zum Einschalten des Schalters 8 weist einen druckbeaufschlagbaren Raum 1 c auf, der über die zweite Leitung b sowie eine fünfte Leitung f bei ständiger Vor­ schaltung einer ersten Druckblende 6 mit dem einen Teil 2 a des Zylinders 2 andauernd verbunden ist. Dieser druckbe­ aufschlagbare Raum 1 c ist mittels eines umschaltbaren Ein­ schalt-Kommandoorganes zum Einschalten des Schalters 8 in der Form einer Kugel 1 b entweder in deren Offenstellung über eine sechste Leitung g sowie die vierte Leitung d mit dem Hydraulikflüssigkeitsbehälter 4 verbunden oder in der Geschlossenstellung der Kugel 1 b von diesem Behälter 4 ab­ geschaltet. Der druckbeaufschlagbare Raum 1 c ist durch einen Zylindermantel 1 e begrenzt. Der Zylindermantel 1 e weist an seiner einen Stirnseite eine mittels der Kugel 1 b öffen- oder verschließbare erste Stirnwand 1 f auf. Die Kugel 1 b befindet sich innerhalb des druckbeaufschlagbaren Raumes 1 c, derart, daß zwischen dem Teil 1 b und der Stirn­ wand 1 g ein Rückstellmittel in der Form einer Druckfeder 1 d angeordnet ist, die die Kugel 1 b ständig in deren Ge­ schlossenstellung zu drücken trachtet. Zwischen das Ein­ schaltventil 1 zum Einschalten des Schalters 8 und das Um­ steuerventil 5 ist ein Einschaltverstärkerventil 7 zwi­ schengeschaltet, das einerseits über eine achte Leitung j sowie die fünfte Leitung f mit dem Einschaltventil 1 zum Einschalten des Schalters 8 und andererseits über eine neunte Leitung k mit dem Umsteuerventil 5 verbunden ist. Die größere Kolbenstirnfläche 5 b des Differentialkolbens 5 a des Umsteuerventiles 5 ist mittels einer zehnten Lei­ tung 1, die die dritte Leitung c mit der neunten Leitung k verbindet, druckbeaufschlagbar, wobei in die zehnte Lei­ tung l eine zweite Druckblende 9 geschaltet ist. Die klei­ nere Kolbenstirnfläche 7 c des Differentialkolbens 7 a des Einschaltverstärkerventiles 7 ist mittels einer an die fünfte Leitung f angeschlossenen elften Leitung m druck­ mittelbeaufschlagbar.

Weiter ist ein erstes Ausschaltventil 10 zum Ausschalten des Schalters 8 sowie ein zweites Ausschaltventil 11 zum Ausschalten des Schalters 8 vorgesehen, wobei die beiden Ventile 10 und 11 parallelgeschaltet sind. Das erste Aus­ schaltventil 10 zum Ausschalten des Schalters 8 ist mit seinem Druckentlastungsraum 10 a über eine dreizehnte Lei­ tung o an die sechste Leitung g angeschlossen. Das zweite Ausschaltventil 11 zum Ausschalten des Schalters 8 steht mit seinem Druckentlastungsraum 11 a über eine vierzehnte Leitung p mit der sechsten Leitung g in Verbindung. Eine zwölfte Leitung n, eine fünfzehnte Leitung q und eine sechszehnte Leitung r verbinden den druckbeaufschlagbaren Raum 10 b des ersten Ausschaltventiles 10 zum Ausschalten des Schalters 8 mit der fünften Leitung f, wobei in die zwölfte Leitung n eine dritte Druckblende 12 geschaltet ist. Der druckbeaufschlagbare Raum 11 b des zweiten Aus­ schaltventiles 11 zum Ausschalten des Schalters 8 ist durch die zwölfte Leitung n und eine siebzehnte Leitung s eben­ falls mit der fünften Leitung f verbunden. Die sechzehnte Leitung r stellt außerdem die Verbindung zwischen dem druckbeaufschlagbaren Raum 10 b des ersten Ausschaltven­ tiles 10 zum Ausschalten des Schalters 8 und dem Ausschalt­ verstärkerventil 13 und über die fünfzehnte Leitung q so­ wie die siebzehnte Leitung s die Verbindung mit dem druck­ beaufschlagbaren Raum 11 b des zweiten Ausschaltventiles 11 zum Ausschalten des Schalters 8 her. Eine achtzehnte Lei­ tung t verbindet andererseits das Ausschaltverstärkerventil 13 mit der neunten Leitung k.

Im Verband der Steuerventilvorrichtung 1, 7, 10, 11 und 13 nimmt ein Ventil 15 eine zentrale Stelltung ein. Dieses Ven­ til 15 weist einen zentralen Raum 15 d sowie einen Nebenraum 15 e auf. Der Zentrale 15 d ist über eine neunzehnte Leitung u einerseits über die zwölfte Leitung n, die fünfte Leitung f, die zweite Leitung b sowie den einen Teil 2 a des Zylinders 2 und die erste Leitung a mit dem Hydrospeicher 3, also mit der Quelle des Hochdruckes, ständig verbunden und steht andererseits über die zwölfte Leitung n, die fünfzehnte Lei­ tung q sowie die sechzehnte Leitung r aber auch über die siebzehnte Leitung s mit der Hochdruckseite der Ventile 10 und 11, demnach mit dem druckbeaufschlagbaren Raum 10 b des ersten Ausschaltventiles 10 sowie mit dem druckbeaufschlag­ baren Raum 11 b des zweiten Ausschaltventiles 11 ständig in Verbindung. Der Nebenraum 15 e steht hingegen über die zwanzigste Leitung v, die sechste Leitung g, die dreizehnte Leitung o und die vierzehnte Leitung p mit der Niederdruck­ seite bzw. mit den Druckentlastungsräumen 10 a und 11 a der Ausschaltventile 10 und 11 sowie über die sechste Leitung g und die vierte Leitung d mit der Senke des Niederdruckes, also mit dem Hydraulikflüssigkeitsbehälter 4 in Verbindung. Im Ventil 15 ist ein axial hin- und herbeweglicher Ventil­ differentialkolben 15 a angeordnet, der mittels eines an dem einen Ende des Kolbens 15 a angeordneten Kolbens bzw. Kol­ benteiles 15 f mit einer kleineren Fläche A₁ sowie mit Hilfe eines an dem anderen Ende des Kolbens 15 a angeordneten weiteren Kolbens bzw. Kolbenteiles 15 g mit einer größeren Fläche A₂ im Gehäuse 15 h des Ventiles 15 geführt ist, wo­ bei die kleinere Fläche A₁ des Ventildifferentialkolbens 15 a ständig über die einundzwanzigste Leitung w sowie die zweite Leitung b und die erste Leitung a durch den Hydro­ speicher 3 hochdruck- bzw. druckbeaufschlagt und die größe­ re Fläche A₂ des Ventildifferentialkolbens 15 a über die siebente Leitung h sowie die fünfte Leitung f mit der Hoch­ druckseite bzw. dem druckbeaufschlagbaren Raum 1 c des Ein­ schaltventiles 1 verbunden ist. Der Ventildifferentialkol­ ben 15 a weist außerdem ein mit diesem starr verbundenes Organ 15 b auf, mittels dessen ein Durchlaß 15 c des Ven­ tiles 15 öffen- bzw. verschließbar ist. Mit Hilfe des ge­ öffneten Durchlasses 15 c wird die Hochdruckseite mit der Niederdruckseite der Ausschaltventile 10 und 11 verbunden, indem der druckbeaufschlagbare Raum 10 b des ersten Aus­ schaltventiles 10 über die sechzente Leitung r, die fünf­ zehnte Leitung q, und der druckbeaufschlagbare Raum 11 b des zweiten Ausschaltventiles 11 über die siebzehnte Leitung s sowie die Leitungen q und s über die zwölfte Leitung n, die neunzehnte Leitung u, den zentralen Raum 15 d des Ven­ tiles 15, den Durchlaß 15 c, den Nebenraum 15 e, die zwan­ zigste Leitung v, die sechste Leitung g, und die dreizehnte Leitung o mit dem Druckentlastungsraum 10 a des ersten Aus­ schaltventiles 10 sowie die vierzehnte Leitung p mit dem Druckentlastungsraum 11 a des zweiten Ausschaltventiles 11 und zugleich die sechste Leitung g über die vierte Lei­ tung d die Ventile 10 und 11 mit dem Hydraulikflüssigkeits­ behälter 4 verbinden. Die vom Druck des Hydrospeichers 3 beaufschlagbare Fläche A₃ des Organes 15 b des Steuerdiffe­ rentialkolbens 15 a bzw. des Ventiles 15 ist hierbei größer als die ständig durch den gleichen Hydrospeicher 3 druck­ beaufschlagte Fläche A₁ des Kolbens bzw. Kolbenteiles 15 f des Ventildifferentialkolbens 15 a des Ventiles 15. Die starre Verbindung der Teile 15 b, 15 f und 15 g ist gemäß dem beschriebenen Ausführungsbeispiel als in der Achse der letztgenannten Teile angeordnete Stange 15 k ausgebildet. Der Ventildifferentialkolben 15 a kann selbstverständlich einteilig und wie im vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel mit entsprechenden Flächen A₁, A₂ und A₃ ausgestattet sein. Außerdem ist im zentralen Raum 15 d eine Druckfeder 15 m angeordnet, die sich einerseits am Gehäuse 15 h und anderer­ seits am Organ 15 b abstützt und dieses im gleichen Sinn wie das Druckmittel im zentralen Raum 15 d druckbeaufschlagt.

In Fig. 1 ist nun der hydraulische Antrieb in der Aus-Stel­ lung dargestellt, so daß das bewegliche Schaltstück 8 a nicht mit den festen Schaltstücken 8 b des elektrischen Schalters 8 im Eingriff steht. Zur besseren Übersicht sind in Fig. 1 aber auch in allen weiteren Figuren die jeweils druckbeaufschlagten Teile durch Punktierung gekennzeichnet. In der Aus-Stellung ist demnach die zweite Leitung b durch den Hydrospeicher 3 über die erste Leitung a sowie den einen Teil 2 a des Zylinders 2 druckmittelbeaufschlagt, eben­ so die kleinere Kolbenstirnfläche 5 c des Differentialkolbens 5 a des Umsteuerventiles 5, wodurch dieser Diffentialkolben 5 a in der Stellung gehalten ist, in der die dritte Leitung c, die neunte Leitung k, die zehnte Leitung l und die achtzehnte Leitung t über das Umsteuerventil 5 und die vierte Lei­ tung d mit dem Hydraulikflüssigkeitsbehälter 4 verbunden und dadurch druckentlastet sind. Dadurch ist die größere Kol­ benstirnseite 2 e des Differentialkolbens 2 c des Antriebes druckfrei und wird dieser durch den ständig herrschenden Druck an seiner kleineren Kolbenstirnseite 2 d in seine in Fig. 1 untere Aus-Lage gedrückt. Druckfrei ist außerdem der zentrale Raum 7 d des Einschaltverstärkerventiles 7. Außerdem sind der Druckentlastungsraum 1 a des Einschalt­ ventiles 1 zum Einschalten des Schalters 8, der Druckent­ lastungsraum 10 a des ersten Ausschaltventiles 10 zum Aus­ schalten des Schalters 8 sowie der Druckentlastungraum 11 a des zweiten Ausschaltventiles 11 zum Ausschalten des Schal­ ters 8 ständig über die sechste Leitung g sowie die vierte Leitung d mit dem Hydraulikflüssigkeitsbehälter 4 verbunden und dadurch ständig druckentlastet. Dies gilt auch für den zentralen Raum 13 b des Ausschaltverstärkerventiles 13 mit Ausnahme in der Ausschaltphase. Druckmittelbeaufschlagt ist hingegen die mit der zweiten Leitung b verbundene fünfte Leitung f und dadurch der druckbeaufschlagbare Raum 1 c des Einschaltventiles 1 zum Einschalten des Schalters 8, so daß die druckfederseitige Stirnfläche des Einschaltkomman­ doorganes 1 b bzw. der Kugel 1 b durch das Druckmittel, wie Öl, aus dem Hydrospeicher 3 in der in Fig. 1 dargestellte Lage bzw. Ruhelage gehalten ist. Durch den Druck im druck­ beaufschlagbaren Raum 1 c wird die Kugel 1 b demnach in deren Geschlossenstellung gedrückt, wobei die Kugel 1 b wie ein Differentialkolben wirkt, weil deren größerer Oberflächen­ teil dem Druck des Druckmittels aus dem Hydrospeicher 3 ausgesetzt ist. Gleichzeitig wird durch die Druckfeder 1 d die Kugel 1 b ebenfalls in ihre Geschlossenstellung gedrückt, so daß die Wirkung des Druckmittels im druckmittelbeauf­ schlagbaren Raum 1 c die Wirkung der Druckfeder 1 d unter­ stützt. Über die fünfte Leitung f sowie die achte Leitung j wird gleichzeitig der Druckentlastungsraum 7 e des Einschalt­ verstärkerventiles 7 und dadurch die größere Kolbenstirn­ fläche 7 b des Differentialkolbens 7 a des Einschaltverstär­ kerventiles 7 druckmittelbeaufschlagt. Gleichzeitig drückt eine Druckfeder 7 f den letztgenannten Differentialkolben 7 a in die in Fig. 1 dargestellte Stellung, so daß das mit gleichem Druck über die elfte Leitung m gegen die kleinere Kolbenstirnfläche 7 c wirksame Druckmittel den Differential­ kolben 7 a mit Sicherheit nicht in seine Offenstellung drücken kann. Über die fünfte Leitung f sowie die zwölfte Leitung n, die fünfzehnte Leitung q und die sechzehnte Lei­ tung r ist der druckmittelbeaufschlagbare Raum 10 b des ersten Ausschaltventiles 10 zum Ausschalten des Schalters 8 mit Druckmittel beaufschlagt, so daß dessen Ventilkugel 10 c in deren Geschlossenstellung gehalten ist, wobei das Druckmittel in seiner Wirkung durch die Ventildruckfeder 10 d unterstützt wird, die die Ventilkugel 10 c ebenfalls in ihren Kugelsitz drückt. Die sechzehnte Leitung r verbindet außerdem den druckbeaufschlagbaren Raum 10 b mit dem Druck­ entlastungsraum 13 a des Ausschaltverstärkerventiles 13, so daß dadurch die größere Kolbenstirnfläche 13 d des Diffe­ rentialkolbens 13 c des Ausschaltverstärkerventiles 13 eben­ falls druckmittelbeaufschlagt und dadurch in der in Fig. 1 dargestellten Stellung festgehalten ist. Außerdem wird der letztgenannte Differentialkolben 13 c zusätzlich durch eine Druckfeder 13 f in seine Geschlossenstellung gedrückt. Aus Fig. 1 ist weiters ersichtlich, daß die Flächen A₁, A₂ und A₃ druckbeaufschlagt und deshalb das Ventil 15 wegen Über­ wiegens der Kraftwirkungen an den Flächen A₂ und A₃ in seiner Geschlossenstellung verbleibt bzw. das Organ 15 b den Durchlaß 15 c verschlossen hält, so daß die druckbeauf­ schlagten Räume 10 b und 11 b weiterhin druckbeaufschlagt und dadurch die Ausschaltventile 10 und 11 in ihrer Funk­ tion unbeeinträchtigt bleiben.

In Fig. 2 ist nun eine erste Phase beim Einschalten des elek­ trischen Schalters 8 abgebildet. Hierbei sind die Teile, wel­ che den Teilen in Fig. 1 entsprechen in Fig. 2 gleich wie in Fig. 1 bezeichnet. Wird die Spule 1 h des Einschaltventiles 1 zum Einschalten des Schalters 8 ausgelöst, so wird dadurch die Kugel 1 b gegen die Druckwirkung des Druckmittels im druckbeaufschlagbaren Raum 1 c sowie gegen die Wirkung der Druckfeder 1 d aus ihrer Geschlossenstellung in die Offen­ stellung gebracht und dadurch der druckbeaufschlagbare Raum 1 c, die fünfte Leitung f bis zur ersten Druckblende 6, die achte Leitung j sowie der Druckentlastungsraum 7 e des Ein­ schaltverstärkerventiles 7 über die sechste Leitung g sowie die vierte Leitung d mit dem Hydraulikflüssigkeitsbehälter 4 verbunden und dadurch druckentlastet, wie durch Wegfall der Punktierung dieser Teile angedeutet ist. Durch die Druck­ wirkung des herrschenden Druckes in der zweiten Leitung b, der fünften Leitung f sowie der elften Leitung m wird der an seiner größeren Kolbenstirnfläche 7 b druckentlastete Differentialkolben 7 a des Einschaltverstärkerventiles 7 durch das an dessen kleineren Kolbenstirnfläche 7 c wirk­ same Druckmittel in seine Offenstellung gedrückt, wobei die Druckfeder 7 f zusammengedrückt wird, wie aus Fig. 3 ersicht­ lich ist. Das Druckmittel gelangt hierauf aus der elften Leitung m über den zentralen Raum 7 d in die neunte Leitung k, die achtzehnte Leitung t sowie in das Teilstück der zehnten Leitung l bis zur zweiten Druckblende 9. Der Differential­ kolben 13 c des Ausschaltverstärkerventiles 13 verbleibt hierbei in seiner Geschlossenstellung, weil die Druckwirkung des Druckmittels über die achtzehnte Leitung t an der klei­ neren Kolbenstirnfläche 13 e kleiner ist als die Druckwirkung des Druckmittels, das über die fünfzehnte Leitung q sowie die sechzehnte Leitung r an der größeren Kolbenstirnfläche 13 d angreift, wobei die letztgenannte Druckwirkung durch die Druckfeder 13 f zusätzlich verstärkt wird. Über die neunte Leitung k wird nun die größere Kolbenstirnfläche 5 b des Umschaltsteuerventiles 5 druckmittelbeaufschlagt. Da nun die Druckwirkung des Druckmittels an der größeren Kolben­ stirnfläche 5 b größer als an der kleineren Kolbenstirn­ fläche 5 c ist, wird der Differentialkolben 5 a des Umsteuer­ ventiles 5 in die in Fig. 3 abgebildete Stellung umgeschal­ tet, bei der die vierte Leitung d verschlossen ist und das Druckmittel aus der zweiten Leitung b über das Umsteuerven­ til 5 zumindest einen Teil der dritten Leitung c sowie die zehnte Leitung l wenigstens bis zur ersten Druckblende 6 druckmittelbeaufschlagt, wie in Fig. 3 punktiert dargestellt ist. Obwohl in der Steuerungsphase gemäß Fig. 2 gleich­ zeitig mit der fünften Leitung f und der achten Leitung j auch die siebente Leitung h druckentlastet ist, bleibt das Ventil 15 geschlossen, weil die an der größeren Fläche A₃ wirksame hydraulische Druckkraft sowie Federkraft größer als die an der kleineren Fläche A₁ in entgegengesetzter Richtung angreifende Druckkraft ist.

In Fig. 3 ist nun eine weitere fortgeschrittene Phase beim Einschalten des elektrischen Schalters 8 dargestellt. Das Druckmittel hat nunmehr die zweite Druckblende 9 durch­ setzt, so daß dadurch die größere Kolbenstirnfläche 5 b des Differentialkolbens 5 a des Umsteuerventiles 5 über die zweite Leitung b, das Umsteuerventil 5, die dritte Leitung c, die zehnte Leitung l über die zweite Druckblende 9 so­ wie die neunte Leitung k druckmittelbeaufschlagt ist, so­ daß der hierzu parallel verlaufende Druckmittelweg über die zweite Leitung b, die fünfte Leitung f, die elfte Leitung m, den zentralen Raum 7 d des Einschaltverstärkerventiles 7 und die neunte Leitung k durch den Differentialkolben 7 a des Einschaltverstärkerventiles 7 unterbrochen werden kann, ohne daß dadurch die Druckmittelbeaufschlagung der größeren Kolbenstirnfläche 5 b unterbrochen wird. Weiter hat das in der fünften Leitung f bei der ersten Druckblende 6 an­ stehende Druckmittel diese Blende 6 zu durchsetzen begonnen. Das Druckmittel in der dritten Leitung c hat inzwischen die größere Kolbenstirnseite 2 e des an seiner kleineren Kolben­ stirnseite 2 d bereits druckmittelbeaufschlagten Differential­ kolbens 2 c des Antriebes druckbeaufschlagt. Da die Druckwir­ kung an der größeren Kolbenstirnseite 2 e überwiegt, wird der Differentialkolben 2 c des Antriebes in axialer Richtung in Fig. 3 nach oben in die Einschaltstellung bewegt, wobei das bewegliche Schaltstück 8 a durch eine Schaltstange 8 c mitbewegt wird. Weiter wurde durch die Druckfeder 1 d die Kugel 1 b in ihre Geschlossenstellung gebracht, wogegen das Ventil 15 weiterhin in seiner Geschlossenstellung ver­ bleibt.

Fig. 4 zeigt die Stellung EIN des hydraulischen Systems so­ wie des elektrischen Schalters. Der Differentialkolben 2 c des Antriebes hat seine in Fig. 4 ersichtliche höchste Stellung bzw. Einstellung erreicht, so daß das bewegliche Schaltstück 8 a die festen Schaltstücke 8 b des elektrischen Schalters 8 verbindet. Weiter hat sich inzwischen über die erste Druckblende 6 und die fünfte Leitung f im druckbeauf­ schlagbaren Raum 1 c der auch im Hydrospeicher 3 sowie im Teil 2 a des Zylinders 2 herrschende Druck wieder aufgebaut, weil sich die Kugel 1 b in ihrer Geschlossenstellung befin­ det, da sie durch die Druckfeder 1 d druckbeaufschlagt ist und außerdem durch die Wirkung des Druckmittels im druck­ beaufschlagbaren Raum 1 c gegen die Zwischenwand 1 f in ihren Kugelsitz gepreßt wird. Hierbei ist sicherheitshalber außer­ dem noch ein Differentialkolbeneffekt wirksam, weil der in axialer Richtung des Zylindermantels 1 e gesehen dem Druck­ mittel im druckbeaufschlagbaren Raum 1 c ausgesetzte Kugel­ oberflächenteil größer als der dem Druckentlastungsraum 1 a zugewandte Kugeloberflächenteil ist, abgesehen davon, daß der Raum 1 a normalerweise stets druckentlastet ist. Über die erste Druckblende 6 sowie die achte Leitung j wurde in­ zwischen auch die größere Kolbenstirnfläche 7 b des Ein­ schaltverstärkerventiles 7 druckmittelbeaufschlagt, so daß durch die gleichzeitige Wirkung der Druckfeder 7 f der Diffe­ rentialkolben 7 a des Einschaltverstärkerventiles 7 gegen die Druckwirkung über die elfte Leitung m wieder in seine Geschlossenstellung gelangt ist und dadurch die Verbindung zwischen der elften Leitung m und der neuten Leitung k unterbricht, so daß nunmehr die größeren Kolbenstirnfläche 5 b des Umsteuerventiles 5 nur mehr über die zweite Leitung b, das Umsteuerventil 5, die dritte Leitung c, die zehnte Leitung l und die zweite Druckblende 9 sowie die neunte Leitung k druckbeaufschlagt ist.

Fig. 5 betrifft nun eine erste Phase beim Ausschalten des hydraulischen Systems bzw. Schalters. Zum Ausschalten des elektrischen Schalters 8 wird entweder die Spule 11 c des zweiten Ausschaltventiles 11 zum Ausschalten des Schalters 8 oder die Spule 10 e des ersten Ausschaltventiles 10 zum Ausschalten des Schalters 8 durch Einschalten elektrisch er­ regt und dadurch beispielsweise die Ventilkugel 10 c gegen den herrschenden Druck im druckbeaufschlagten Raum 10 b (siehe Fig. 4) sowie gegen die Wirkung der Ventilfeder 10 d in die Offenstellung gestoßen. Hierdurch werden die sech­ zehnte Leitung r, der Druckentlastungsraum 13 a des Aus­ schaltverstärkerventiles 13, die fünfzehnte Leitung q, die zwölfte Leitung n bis zur dritten Druckblende 12, die sieb­ zehnte Leitung s sowie der damit verbundene druckbeauf­ schlagte Raum 11 b (siehe Fig. 4) des zweiten Ausschaltven­ tiles 11 zum Ausschalten des Schalters 8 über den nunmehr offenen Raum 10 b sowie den Druckentlastungsraum 10 a des ersten Ausschaltventiles 10 zum Ausschalten des Schalters 8, die dreizehnte Leitung o, die sechste Leitung g sowie die vierte Leitung d zum Hydraulikflüssigkeitsbehälter 4 hin druckentlastet. Die beiden Kommandoorgane 10 und 11zum Aus­ schalten des Schalters 8 sind in ihrer Wirkung vollkommen gleichwertig, aus Sicherheitsgründen beispielsweise doppelt vorhanden, aber auch um den Schalter von verschiedenen Stellen aus, z. B. durch Not-Handausschaltung, ausschalten zu können. Gleichzeitig mit der zwölften Leitung n wird auch die neunzehnte Leitung u und dadurch der zentrale Raum 15 d des Ventiles 15 druckentlastet, so daß dadurch das Ventil 15 nunmehr nur mehr durch die die ständige Kraft­ wirkung an der kleineren Fläche A₁ in entgegengesetzter Richtung überwiegende Kraftwirkung an der größeren Fläche A₂ in seiner Geschlossenstellung gehalten ist.

Fig. 6 zeigt eine weitere Phase beim Ausschalten des Schal­ ters 8. Infolge Druckentlastung des Druckentlastungsraumes 13 a des Ausschaltverstärkerventiles 13 sowie der größeren Kolbenstirnfläche 13 d wird der Differentialkolben 13 ent­ gegen der Wirkung der Druckfeder 13 f durch den an der kleineren Kolbenstirnfläche 13 e angreifenden Druck in der achzehnten Leitung t aus der in Fig. 5 dargestellten Lage in die in Fig. 6 abgebildete Lage umgeschaltet und dadurch die achtzehnte Leitung t, die neunte Leitung k, der zen­ trale Raum 7 d des Einschaltverstärkerventiles 7, die größere Kolbenstirnfläche 5 b des Umsteuerventiles 5 sowie die zehnte Leitung l bis zur zweiten Druckblende 9 Druckent­ lastet, so daß der Differentialkolben 5 a durch den herr­ schenden Druck in der zweiten Leitung b durch die Druck­ wirkung an der kleineren Kolbenstirnfläche 5 c aus der in Fig. 5 dargestellten Lage in die in Fig. 6 abgebildete Stel­ lung umgeschaltet wird, wogegen jedoch das Ventil 15 in seiner geschlossenen Stellung verbleibt.

In Fig. 7 ist nun eine fortgeschrittene Phase beim Ausschal­ ten des elektrischen Schalters dargestellt, deren Endphase, nämlich die Stellung AUS, bereits in Fig. 1 abgebildet ist. Infolge der in Verbindung mit Fig. 6 letztebeschriebenen Um­ schaltung des Umsteuerventiles 5 werden nunmehr der rest­ liche Teil der noch unter Druck stehenden zehnten Leitung l bis zur zweiten Druckblende 9, die dritte Leitung c und da­ durch die größere Kolbenstirnseite 2 e des Differential­ kolbens 2 c des Antriebes über das Umsteuerventil 5 sowie die vierte Leitung d druckentlastet, so daß der Differen­ tialkolben 2 c des Antriebes durch die nunmehr überwiegende Einwirkung des Druckmittels an der kleineren Kolbenstirn­ seite 2 d in die Ausstellung gelangt, wie in Fig. 1 darge­ stellt ist. Inzwischen wurde die Ventilkugel 10 c des ersten Ausschaltventiles 10 zum Ausschalten des Schalters 8 durch die Ventildruckfeder 10 d in die Geschlossenstellung gedrückt und außerdem auch der Differentialkolben 13 c des Ausschalt­ verstärkerventiles 13 durch die Wirkung der Druckfeder 3 f in seine Geschlossenstellung gebracht, so daß sich der Druck­ mitteldruck in der zwölften Leitung n ab der dritten Druck­ blende 12, in der fünfzehnten Leitung q, in der sechzehnten Leitung r und dem damit verbundenen druckbeaufschlagbaren Raum 10 b des ersten Ausschaltventiles 10 zum Ausschalten des Schalters 8 sowie im Druckentlastungsraum 13 a des Aus­ schaltverstärkerventiles 13 aber auch in der siebzehnten Leitung s und dem druckbeaufschlagbaren Raum 11 b des zwei­ ten Ausschaltventiles 11 zum Ausschalten des Schalters 8 wieder aufbauen kann, wie aus Fig. 7 bzw. 1 ersichtlich ist. Außerdem kommt es über die neunzehnte Leitung u wieder zu einem Druckaufbau im zentralen Raum 15 d des Ventiles 15. Wie bereits mit anderen Worten vorstehend erläutert worden ist, bewirkt die erste Druckblende 6 einen Druckabfall des aus dem Hydrospeicher 3 nachströmenden Druckmittels solange das Einschaltkommando ansteht und ermöglicht dadurch erst eine Druckentlastung des Einschaltverstärkerventiles 7 an dessen größerer Kolbenstirnfläche 7 b und dadurch dessen Öffnen. Des weiteren bewirkt die erste Druckblende 6 die Selbsthaltung des Einschaltverstärkerventiles 7 in der ge­ schlossenen Schaltstellung. Insbesondere wird außerdem verhindert, daß sich infolge interner Leckage der Druck über der größeren Kolbenstirnfläche 7 b des Einschaltver­ stärkerventiles 7 langsam abbaut. Die dritte Druckblende 12 wirkt analog für das Ausschaltverstärkerventil 13. Die zweite Druckblende 9 bewirkt die Selbsthaltung des Um­ steuerventiles 5 in der Stellung EIN des Schalters 8. Außer­ dem wird verhindert, daß sich infolge interner Leckage der Druck über der größeren Kolbenstirnfläche 5 b des Umschalt­ steuerventiles 5 langsam abbaut.

Zusammenfassend arbeiten sowohl der Zylinder 2 als auch die Verstärkerventile 7 und 13 sowie das Umsteuerventil 5 nach dem Differentialkolbenprinzip. Die Kolben im Zylinder 2 so­ wie in den letztgenannten Ventilen haben jeweils unterschiedlich große Kolbenstirnflächen. Die kleinere Kolbenstirn­ fläche ist jeweils dauernd druckbeaufschlagt. Das Umschalten der Ventile erfolgt durch Beaufschlagung bzw. Entlastung der größeren Kolbenstirnfläche, wobei noch hilfsweise je eine Druckfeder für die Rückstellung in die geschlossene Stellung des jeweiligen Ventiles sorgt.

In Zusammenfassung des Wesentlichen hinsichtlich der Ausbil­ dung sowie Funktion des Ventiles 15 mit einem Ventildiffe­ rentialkolben 15 a, wie in den Fig. 1 bis 7 abgebildet und beschrieben, weist dieser Kolben 15 a einen entweder in der Aus-Stellung, beim Einschalten sowie in der Ein-Stel­ lung des Schalters 8 druckbeaufschlagten oder beim Ausschal­ ten des Schalters 8 druckentlasteten ersten Kolbenteil oder Organ 15 b entweder zum Abschließen oder zum druckentlasten­ den Öffnen der druckbeaufschlagbaren Räume 10 b, 11 b des ersten sowie zweiten Ausschaltventiles 10, 11 für das Aus­ schalten des Schalters 8 auf. Ist dieser Kolbenteil 15 b durch mindestens einen zweiten Kolbenteil 5 f ständig im Sinne eines Öffnens der druckbeaufschlagten oder druckbe­ aufschlagbaren Räume 10 b, 11 b des ersten sowie zweiten Aus­ schaltventiles 10, 11 druckbeaufschlagt, und ist wenigstens ein dritter Kolbenteil 15 g vorgesehen, mittels dessen der erste Kolbenteil 15 b in der Ein-Stellung, beim Ausschalten sowie in der Aus-Stellung des Schalters 8 zum Abschließen der druckbeaufschlagbaren Räume 10 b, 11 b des ersten sowie zweiten Ausschaltventiles 10, 11 druckbeaufschlagt und beim Einschalten des Schalters 8 druckentlastet ist, wobei die druckverursachten Kraftwirkungen an der größeren Fläche A₂ des dritten Kolbenteiles 15 g sowie an der druckwirksamen Fläche A₃ des ersten Kolbenteiles 15 b je für sich größer als die entgegengesetzt gerichtete ständige Kraftwirkung an der kleineren Fläche A₁ des zweiten Kolbenteiles 15 f ist und die ständige Kraftwirkung an der Fläche A₁ größer als die dieser entgegengesetzt gerichteten alleinigen Wirkung der den ersten Kolbenteil 15 b druckbeaufschlagenden Druck­ feder 15 m ist.

Das Ventil 15 wirkt demnach als Sicherheitsventil, das bei gleichzeitigem Betätigen bzw. Auslösen des Einschaltven­ tiles 1 zum Einschalten sowie der Ausschaltventile 10, 11 zum Ausschalten des Schalters 8 die druckbeaufschlagten bzw. druckbeaufschlagbaren Räume 10 b, 11 b des ersten sowie zweiten Ausschaltventiles 10, 11 unabhängig von deren wei­ teren Schaltstellungen mit der Wirkung eines Dauer-Aus- Kommandos für den elektrischen Schalter 8 zumindest auf die Dauer des Öffnens des Einschaltventiles 1 zum Hydraulik­ flüssigkeitsbehälter 4 hin druckentlastet.

Zur besseren Verdeutlichung der Funktion der Steuerventil­ vorrichtung 1, 7, 10, 11 und 13 in Verbindung mit Ventil 15 ist aus Fig. 8 eine nichtstationäre Phase des außer­ gewöhnlichen Falles der gleichzeitigen Betätigung oder Aus­ lösung des Einschaltventiles 1 und der Ausschaltventile 10 und 11 z. B. in der Aus-Stellung des elektrischen Schalters 8 dargestellt. Im Gegensatz zu der in Fig. 1 abgebildeten Aus-Stellung sind gemäß Fig. 8 sowohl das Einschaltventil 1 als auch das erste Ausschaltventil 10 ausgelöst und dadurch der Druckentlastungsraum 1 a des Einschaltventiles 1 mit dessen druckbeaufschlagbaren Raum 1 c sowie der Druckent­ lastungsraum 10 a des ersten Ausschaltventiles 10 mit dessen druckbeaufschlagbaren Raum 10 d verbunden. Dadurch werden nicht nur die Ventile 1, 10 und 11 sondern auch die fünfte Leitung f bis zur ersten Druckblende 6, die achte Leitung j und somit der Druckentlastungsraum 7 e des Einschaltverstär­ kerventiles 7, die siebente Leitung h und zugleich die größere Fläche A₂ des Kolbens 15 g, die zwölfte Leitung n bis zur dritten Druckblende 12, die neunzehnte Leitung u und dadurch der zentrale Raum 15 d sowie die druckwirksame Fläche A₃ des Organes 15 b des Ventiles 15, die fünfzehnte Leitung q sowie die siebzehnte Leitung s und die sechzehnte Leitung r und zugleich der Druckentlastungsraum 13 a des Ausschaltverstärkerventiles 13 druckentlastet, so daß in weiterer Folge an der größeren Kolbenstirnfläche 5 b des Differentialkolbens 5 a des Umsteuerventiles 5 kein Druck­ aufbau mehr erfolgen kann und dadurch der Schalter 8 in der Aus-Stellung verbleibt. Durch die Druckentlastung der Flächen A₂ und A₃ des Steuerdifferentialkolbens 15 a bzw. des Organes 15 b gelangt das letztgenannte Organ 15 b durch die ständige Druckwirkung an der kleineren Fläche A₁ des Kolbens 15 f in die in Fig. 8 gezeigte Offenstellung, so daß die Hochdruckseiten bzw. die druckbeaufschlagbaren Räume 10 b und 11 b der beiden Ausschaltventile 10 und 11 über die sech­ zehnte Leitung r, die fünfzehnte Leitung q sowie die sieb­ zehnte Leitung s, q und s über die zwölfte Leitung n, die neunzehnte Leitung u, den zentralen Raum 15 d und den Neben­ raum 15 e des Ventiles 15, die zwanzigste Leitung v, die sechste Leitung g und die vierte Leitung d ständig mit dem Hydraulikflüssigkeitsbehälter 4 verbunden sind und dadurch das Aus-Kommando für den Schalter 8 ebenfalls ständig auf­ rechtbleibt, unabhängig davon, ob nun die Ventile 10 und 11 ausgelöst bzw. betätigt, also hydraulisch offen, oder nicht ausgelöst bzw. nicht betätigt, demnach hydraulisch ge­ schlossen sind. Das Aus-Kommando greift demnach durch, so daß ein dauerndes Ein- und Ausschalten des Schalters 8 bei gleichzeitiger Betätigung der Ein- und Ausschaltventile 1, 10 und 11 unmöglich ist. Zum Schließen des Durchlasses 15 c des Ventiles 15 durch das Organ 15 b und dadurch zur Auf­ hebung des anstehenden hydraulischen Aus-Kommandos kommt es erst dann, wenn die größere Fläche A₂ des Kolbens 15 g des Ventildifferentialkolbens 15 a wieder druckbeaufschlagt ist. Bedingung dafür ist, daß das Einschaltventil 1 geschlossen ist, so daß sich der Druck vom Hydrospeicher 3 her über die erste Druckblende 6 vor der Fläche A₃ wieder aufbauen kann. Geht man im Gegensatz zum vorstehenden Beispiel davon aus, daß nach erfolgtem Einschaltkommando für den Schalter 8, also Auslösung des Einschaltventiles 1, kurz­ zeitig später der Aus-Befehl, also ein Ausschaltventil 10, 11 ausgelöst wird, so kann höchstens ein Ein-Aus-Schalt­ zyklus erfolgen, weil in vorbeschriebener Weise das Aus- Kommando durchgreifend ansteht, nach dem letztgenannten zu Ende geführten Aus-Befehl bzw. Ausschaltung des Schalters 8 sowie gelöschtem Einschaltkommando erst wieder ein neues Ein-Kommando eine Einschaltung des Schalters 8 bewirken kann. Die Erfindung ist selbstverständlich nicht nur auf das vorbeschriebene Ausführungsbeispiel sowie auf hydrau­ lische Systeme beispielsweise mit Öl als Druckmittel be­ schränkt sondern kann in gleicher Weise auch bei pneuma­ tischen Systemen insbesondere mit Luft als Druckmittel eingesetzt werden.

Claims (3)

1. Hydraulischer Antrieb für einen elektrischen Schalter (8) mit einem in einem Zylinder (2) verschieblich geführten und auf ein bewegliches Schaltstück (8 a) des Schalters (8) wir­ kenden Differentialkolben (2 c), einem Umsteuerventil (5), über welches der Zylinder (2) hydraulisch druckbeaufschlag­ bar oder druckentlastbar ist, und mit einer Steuerventil­ vorrichtung, enthaltend mindestens

• a) ein einen hydraulischen Einschaltbefehl erzeugendes und über einen Eingang auf einen Steuerraum des Umschalt­ ventils (5) wirkendes Einschaltventil (1),
• b) ein einen hydraulischen Ausschaltbefehl erzeugendes Ausschaltventil (10, 11) mit einem Ausgang, welcher ver­ bunden ist mit einem druckentlasteten Hydraulikflüssig­ keitsbehälter (4) und mit einem Eingang, welcher auf den Steuerraum des Umsteuerventils (5) wirkt, sowie
• c) Mittel, die ein Löschen des hydraulischen Ausschalt­ befehls erst nach dem Löschen des gegebenenfalls anstehen­ den hydraulischen Einschaltbefehls bewirken,

dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel ein zwischen Ein- und Ausgang des minde­ stens einen Ausschaltventils (10, 11) angeordnetes Ventil (15) enthalten mit einem Ventildifferentialkolben (15 a), dessen kleinere wirksame Fläche (A₁) ständig hydraulisch druckbeaufschlagt ist, und dessen größere wirksame Fläche (A₂) mit dem Eingang des Einschaltventils (1) verbunden ist, und mit einem Ein- und Ausgang des mindestens einen Ausschaltventils (10, 11) verbindenden Durchlaß (15 c), wel­ cher von einem mit dem Ventildifferentialkolben (15 a) starr verbundenen Organ (15 b) verschließbar ist.

2. Hydraulischer Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die beim Verschließen des Druchlasses (15 c) wirksame Fläche (A₃) des Organs (15 b) größer ist als die kleinere wirksame Fläche (A₁) des Ventildifferentialkolbens (15 a).