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Hauptventil-Ansteuerung für einen
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Hochspannungs-Leistungsschalter Die Erfindung betrifft eine Hauptventil-Ansteuerung
für einen Hochspan nungs-Leistungsschalter.
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Bei bekannten Schaltern dieser Art ist als Hauptventil ein selbst.haltencies
3/2-Wege-Ventil vorgesehen. Da dieses Ventil infolge der durch technisctie Richtlinien
bedingten Leistungsbegrenzung- nicht unmittelbar angesteuert werden kann, sind zusätzliche
Steuerstufen erforderlich. Zu diesem Z/eck; sind dem Hauptventil zwei- bzw. dreistufig
Betätigungsventile für r:i;i' und "Aus" vorgeschaltet, die aus einem Magnetventil
und einem Verstärkerventil bestehen.
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Der Grund für die zwei- bzw. dreistufige Ansteuerung sind die damit
erreichbaren kurzen Umschaltzeiten, die Versteklmöglichkeit der "Ein'- und "Aus"-Schaltzeit
des Schalters sowie die Möglichkeit der Synchronisierung der Pole untereinander.
Ein wesentlicher Nachteil dieser bekannter Hal!ptventil-Aussteuerungen besteht jedoch
darin, daß sie aufwendig und sontit teuer sind.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Hauptventil-Ansteuerung
für einen Hochspannungs-Leistungsschalter anzugeben; die durch Wegfall von Zwischen
(Verstärkér-) Ventilen vereinfacht ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Steuerölselbsthaltebohrung
im Ventilgehäuse v des Hauptventils angeordnet sind; und daß der Steuerkolben des
Hauptventils 8 als Schieber für die Steuerölselbsthaltebohrung s ausgebildet ist.
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Durch die erfindungsgemäße Lösung wird eine Aw,steuerung geschaffen,
die gegenüber den bekannten Asteuerungen wesentlich vereinfacht und verbilligt ist
bei gleichzeitiger Erhöhung der Funktionssicherheit.
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Durch die erfindungsgemäße Lösung kann im Gegensatz zu den bekannten
Vorrichtungen die Steuerölselbsthaltebohrung im jeweils geeigneten Augenblick geöffnet
bzw. geschlossen werden. Dadurch kommt diese Lösung mit kleineren Steuerölmengen
aus und es ist eine direkte Ahsteuerung durch Magnetventile möglich.
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Die Erfindung ist im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles
beschrieben.
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Es zeigen: Figur 1 ein Hydraulikschema der bekannten Hauptventil-Ahsteuerungen;
Figur 2 einen Schnitt durch ein bekanntes Hauptventil, wobei das Ventil in der linken
Hälfte in der "Ein"-Stellung und in der rechten Hälfte in der Aus-Stellung dargestellt
ist; Figur 3 einen Schnitt durch ein Hauptventil gemäß der Erfindung, wobei das
Ventil in der linken Hälfte in der "Ein"-Stellung und in der rechten Hälfte in der
"Aus"-Stellung dargestellt is-t.
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Das in Figur 1 dargestellte Funktionsschema eines bekannten Leistungsschalters
zeigt eine Schaltkammer 1 mit einer Antriebsstange 17, die von einem hydraulisch
angetriebenen Kolben 14 eines Antriebszylinders 15 bewegt wird.
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Die unmittelbar am Kolben befestigte Antriebsstange 17 verkleinert
die Kolbenfläche dieser Seite, d.h. es handelt sich um einen Differentialkolben.
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Der Raum 16 des Antriebszylinders ist unmittelbar mit einem Energiespeicher
11 verbunden und steht ständig unter Druck, der von diesem Energiespeicher 11 zugeführt
wird Der Raum 13 des Antriebszylinders ist über ein Hauptventil 12 mit dem Energiespeicher
11 verbunden.
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Dieses Hauptventil 12 wird von den beiden Betätigungs-Vorsteuerventileinrichtungen
2 und 3 angesteuert.
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Bei der Einschaltung steuert die Betätigungs-Vorsteuerventileinrichtung
"EIN" 2 das mit hydraulischer Selbsthaltung ausgerüstete Hauptventil 12 um. Der
Raum 13 des Antyriebszylinders erhält dann den gleichen Druck wie der Raum 16. Dadurch
bewegt der Differentialkolben 14 die Antriebsstange 17 in die ElN-Stellung.
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Bei der Ausschaltung steuert die Betätigungs-Vorsteuerventileinrichtung."AUS"
3 das selbsthaltende Hauptventil 12 so, daß der untere Teil 13 des Antriebszylinders
15 drucklos wird. Das öl entweicht dann in einen Ölbehälter 6; der Schalter wird
ausgeschaltet.
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Die Betätigungs-Vorsteuerventileinrichtungen 2 und 3 bestehen jeweils
aus einem Verstärkerventil 2a,'3a und einem Magnetventil 2b, 3b.
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Das in Figur 2 dargestellte bekannte Hauptventil 20 weist einen Steuerkolben
22 auf, der als Differentialkolben ausgebildet ist. Die kleinere Fläche 23 des Differentialkolbens
22 ist ständig mit Druck beaufschlagt, während die größere Fläche 24 wahlweise entlastet
oder beaufschlagt wird, wodurch die gewünschte Ansteuerbewegung des Steuerkolbens
22 erreicht wird.
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Da die Leistung des Steuermagneten 25 durch technische Richtlinien
begrenzt ist, kann das Hauptventil 20 nicht direkt angesteuert werden. Es sind daher
zwischen Hauptventil 20 und Steuermagneten 25 zusätzliche ölhydraulische Steuerstufen
26 erforderlich, zumal neben dem eigentlichen Steueröl auch noch das über Selbsthaltebohrungen
27 fließende öl beherrscht werden muß. Diese Selbsthaltebohrungen 27 sind notwendig,
weil
der Steuerkolben 22 bei druckbeaufschlagter großer Kolbenfläche 24 nach Verschwinden
der elektrischen Wirkungsgröße aus Steuermagneten 25 in seiner Stellung verbleibt.
Zum anderen muß bei Entlastung der großen Kolbenfläche 24 der Abflußquerschnitt
des Haupt-Steuerventils 20 deutlich größer sein als der der Selbsthaltebohrungen
27, um zu ausreichend kurzen Schaltzeiten zu kommen, die mitunter aus elektrischen
Gründen gefordert werden. Werden längere Zeiten gestattet, wird durch eingebaute
Drosseln 28 das Umsteuern des Haupt-Steuerventils 20 verzögert. Es erfolgt jedoch
trotzdem ein schlagartiges Umschalten des Hauptventils 20 mit allen seinen mechanischen
Nachteilen. Dies ist unter anderem auch wegen der Verringerung der Umschaltverluste
des Hauptventils bei negativer Uberdeckung erforderlich.
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Die bekannten Hauptventile 20 haben für die Ein- und Ausschaltung
elektrischer Leistungsschalter gleich große ölströmungsquerschnitte, obwohl die
elektrischen Leistungsschalter beim Einschalten weniger Antriebsenergie, d.h. also
weniger öl, benötigen.
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Bei dem in Figur 3 dargestellten erfindungsgemäßen Hauptventil 30
sind die Steuerselbsthaltebohrungen 37 nicht wie bei dem bekannten Hauptventil 20
im Steuerkolben, sondern im Zylinder 31 des Ventils angeordnet. Der Steuerkolben
32 des Hauptventils 30 ist zusätzlich als Steuerschieber ausgebildet. Er weist zu
diesem Zweck bei den Bohrungen 42a, 42b eine Schieberfläche 40 auf.
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Mit dem im Steuerkolben 32 integrierten Steuerschieber lassen sich
die Steuerölselbsthaltebohrungen 37 im Gegensatz zu denen der bekannten Hauptventile
im jeweils geeigneten Augenblick öffnen bzw.
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schließen. In Figur 3 ist in der linken Hälfte der Steuerkolben 32
in der "Ein"-Stellung dargestellt; in der die Steuerölselbsthaltebohrungen 37 geöffnet
sind; die rechte Hälfte dieser Figur zeigt die "Aus"-Stellung, in der die Steuerölselbsthaltebohrungen
37 von
der Schieberfläche 40 geschlossen sind. Durch die Möglichkeit,
die Steuerölselbsthaltebohrungen 37 zum geeigneten Zeitpunkt mittel-s des Schiebers
zu verschließen, läßt sich die Steuerölmenge verringern.
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Dadurch wird die direkte An steuerung des Hauptventils 30 durch das
Magnetventil erleichtert bzw. ermöglicht.
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Vor das Ein"-Magnetventil 35a und das "Aus"-Magnetventil 35b ist jeweils
eine Drossel 38a bzw. 3Rb geschaltet. Damit ist es möglich, die ölströmungsquerschnitte
für die Einschaltung zu reduzieren, unter 3eibehaltung der bisherigen Querschnitte
für die Ausschaltung. Damit wird eine positive überdeckung der Anschlüsse P und
R des Hauptventils 30 ermöglicht. Trotz langsamer Steuerkolbenbewegung ergeben sich
keine Umschaltverl uste.
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Die Zeitverstellung zwischen dem "Aus"-Magnetventil 35b und dem Hauptventil
30 bedeutet bei längeren gestatteten Ausschaltzeiten des Leistungsschalters ein
immer langsameres und damit weicheres Umschalten des Steuerkolbens 32 im Hauptventil
30.