DE3611501C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Antrieb gemäß dem Oberbe­ griff des Anspruches 1.

Ein derartiger Antrieb ist aus der EP 01 58 054 A1 be­ kannt. Der dort beschriebene Hochdruck-Hydraulikspeicher, der im wesentlichen zum Antrieb von Hochspannungslei­ stungsschaltern verwendet werden soll, besitzt einen Kol­ ben, der über Zugstangen durch ein Tellerfederpaket zur Erzeugung von Druckfluid mit hohem Druck angetrieben ist. Die Zugstangen durchgreifen hintereinander das Tellerfe­ derpaket und den Hochdruckspeicherraum, wodurch sie rela­ tiv lang werden, was im Endeffekt zu einer großvolumigen Bauweise führt.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Speicherfeder und ins­ besondere die Kolben-Zylinderanordnung so auszubilden und anzuordnen, daß eine erhebliche Reduzierung der Baugröße erreicht wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, sollen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen sowie weitere Vorteile der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden. Es zeigt

Fig. 1 eine Schnittansicht durch einen Hoch­ druckspeicher, bei eingeschaltetem Leistungsschalter,

Fig. 2 und 3 je zwei Stellungen des Speichers bei jeweils ausgeschaltetem Schalter.

Der hydraulische Antrieb ist in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet und besitzt in einem Umgehäuse 11 eine Antriebskolben-Zylinderanordnung 12 mit einem Zylinder­ körper 13 und einem in einer Bohrung 14 des Zylinderkör­ pers hin- und herverschiebbaren Antriebskolben 15, an dessen oberer Kolbenfläche eine Antriebskolbenstange 16 angeformt ist, die zum Antrieb eines Verbrauchers 17, z. B. eines elektrischen Hochspannungsleistungsschal­ ters, der nur schematisch dargestellt ist, dient.

Der Zylinderkörper 13 besitzt an seinem oberen Ende eine Trägerplatte 18, die radial zur Längsachse der Zylinder­ bohrung bzw. der Bohrung 14 verläuft und an ihrem Außen­ rand einen Absatz 19 aufweist, auf dem der freie Rand ei­ ner topfförmigen Haube 20 unter Zwischenfügung einer Dichtung 21 aufgesetzt ist. Die topfförmige Haube umfaßt im Bereich ihres Bodenteils 22 unter Zwischenfügung einer Dichtung 23 in einer Öffnung 24 die Antriebskolbenstange 16. Die Bohrung 14 besitzt zwei Rücksprünge 25 und 26 mit jeweils unterschiedlichem Durchmesser, die zur Aufnahme eines Einsatzkörpers 27 dienen. Der Einsatzkörper 27 ist zylindrisch langgestreckt und besitzt an seinem einen Ende einen flanschartigen Rand 28, der in den Rücksprung 26 unter Zwischenfügung einer Dichtung 29 hineinpaßt, wo­ gegen an diesen flanschartigen Rand 28 anschließend ein kragenförmiger Vorsprung 30 anschließt, der in den Rück­ sprung 26, ebenfalls unter Zwischenfügung einer Dichtung 31 hineinpaßt. Der Einsatzkörper 27 besitzt eine Innen­ bohrung 32, die sich im Bereich des flanschartigen Randes 28 und des kragenförmigen Vorsprunges 30 verengt, so daß die Kolbenstange dort mit Spiel umfaßt ist; der dort ge­ bildete Spalt 33 wirkt zusammen mit der Antriebskolben­ stange 16 bzw. dem Kolben 15 als Dämpfung, insbesondere dann, wenn wie beispielsweise bei dem Kolben gemäß Fig. 2 der EP 01 58 054 A1 zwischen dem Kolben und der Kolben­ stange stufige Übergänge vorgesehen sind. Derartige stu­ fige Übergänge sind - wie ersichtlich - bekannt, so daß hier nicht näher darauf eingegangen werden muß. Auf der der Antriebskolbenstange 16 gegenüberliegenden Kolbenflä­ che des Antriebskolbens 15 ist ein Zapfen 34 angeformt, der in eine Ausflußbohrung 35 hineinpaßt, wodurch eine Dämpfung dann erfolgt, wenn der Kolben seinen unteren La­ gepunkt (siehe Fig. 3) erreicht. Die Bohrung 14 geht dabei über in die gegenüber der Bohrung 14 verengte Aus­ flußbohrung (siehe auch weiter unten).

Der Einsatzkörper 27 der von der Trägerplatte 18 bzw. de­ ren freien Fläche des Zylinderkörpers 13 aus vorspringt, ist an seiner Außenseite umfaßt von einem Zylinder 36, der einen hutförmigen Querschnitt aufweist, mit einem Zy­ linderboden 37, durch den hindurch unter Zwischenfügung zweier Dichtungen 38 die Antriebskolbenstange 16 abge­ dichtet hindurchgreift; an den Zylinderboden schließt sich eine Zylinderwandung 39 an, die mit ihrer Innenflä­ che den Einsatzkörper 27 ebenfalls unter Zwischenfügung einer Dichtung 40 umfaßt. Das freie Ende der Zylinderwan­ dung 39 ist mit einem radial vorspringenden Rand 41 ver­ sehen, an dem sich ein Ende einer als Tellerfederpaket ausgebildeten Speicherfeder 42 anschließt. Das andere Ende der Speicherfeder liegt gegen einen Ansatz 43 am Bo­ denteil 22 an. Der Rand 41 besitzt an seinem linken Ende (siehe Zeichnung Fig. 1) eine Verlängerung 44, an der eine Übertragungsstange 45 angeschlossen ist, die durch die Trägerplatte 18 hindurch unter Zwischenfügung einer Dichtung 46 aus dem durch die Trägerplatte 18 und die Haube 20 begrenzten Sammelraum 47 herausragt. An dem un­ teren Ende der Übertragungsstange ist eine Kulissenfläche 48 angebracht, die mit einem oder mehreren Meldeschaltern 49 zusammenwirkt, so daß anhand der Schaltstellung der Meldeschalter 49 auf die Stellung des Zylinders 36 im Sammelraum 47 geschlossen werden kann.

Am unteren Ende des Zylinderkörpers 13 schließt sich ein Schieberventil 50 an, dessen Schieberinnenraum 51 mit der Ausflußbohrung 35 verbunden ist. Der Schieber 52 ist an­ getrieben mittels Elektromagneten 53, 54, und beidseitig je eines Ventilsitzes 55 bzw. 56, der mit je eine am Schieber 52 befestigte Ventilplatte 57 bzw. 58 zusammen­ wirkt, stehen Steuerleitungen 59 bzw. 60 in Verbindung, von denen die Steuerleitung 59 mit dem Sammelraum 47 und die Steuerleitung 60 auch durch den Einsatzkörper 27 hin­ durch mit dem innerhalb des Zylinders 36 gebildeten Spei­ cherraum 61 in Verbindung steht. An der Steuerleitung 59 schließt ein Verriegelungselement in Form eines Verriege­ lungskolbens 62 an, der radial mittels einer Feder 63 nach innen gedrückt in eine Vertiefung 64 am Kolben ein­ greift und so den Kolben in der in Fig. 1 gezeichneten Stellung festhalten kann. Die Steuerleitung 60 steht über je zwei Rückschlagventile 65 bzw. 66 mit einer mit dem Sammelraum 47 in Verbindung stehenden Nachschleusleitung 67 in Verbindung, in der eine Motorpumpe 68 eingefügt ist, mit der Druckfluid aus dem Sammelraum 47 über die Steuerleitung 60 in den Speicherraum 61 nachgeschleust werden kann. Am unteren Ende des Zylinderkörpers 13 schließt ein Halter 69 an, an dem Meldeschalter 70 be­ festigt sind. An der Antriebskolbenstange 16 außerhalb des Umgehäuses 11 ist ein Doppelarmhebel 71 mit seinem einen Arm angelenkt, der an einem Pfosten 72 aufgelagert ist. Der Pfosten 72 ist an der Haube 20 befestigt. Das freie Ende des anderen Armes des Doppelarmhebels 71 ist mittels einer Führungsstange 73 mit einem Antriebshebel 74 verbunden, der die Meldeschalter 70 betätigt, aufgrund deren Stellung die Position der Kolbenstange und damit des Verbrauchers 17 detektiert wird.

Von den oben angeführten und beschriebenen Fluidräumen ist der Sammelraum 47 der sog. Niederdruckraum, in dem sich die Speicherfeder 42 in Form des Tellerfederpaketes befindet. Der Speicherraum 61 ist derjenige Raum, in dem sich Hochdruckfluid befindet, das aufgrund der Federkraft der Speicherfeder 42 auf geeignet hohem Druck gehalten wird.

Wenn nun aus der Stellung gemäß Fig. 1 der Schalter aus­ geschaltet werden soll, dann wird über den Elektromagne­ ten 53 der Schieber 52 nach rechts bewegt, wodurch die Ventilöffnung zwischen dem Ventilsitz 55 und der Ventil­ platte 57 freigegeben wird. Dabei strömt dann das Hydrau­ likfluid im Bereich der größeren Kolbenfläche, d. h. also im Bereich unterhalb des Antriebskolbens 15 (siehe Zeich­ nung) durch die Ausflußöffnung 35 und die Steuerleitung 59 in den Niederdruck-Sammelraum 47. Da in dem Speicher­ raum 61 nach wie vor Hochdruckfluid ansteht, wird der Kolben nach unten getrieben und dabei der Schalter geöff­ net. Der Zylinder 36 wird sich unter dem Druck der Spei­ cherfeder 42 ebenfalls nach unten bewegen, allerdings nur um einen dem Volumen der Druckfluidentnahme für die Aus­ schalthandlung entsprechenden Weg.

Es besteht die Möglichkeit, daß nach einer Anzahl von Schaltungen, die ja abhängig ist von dem Gesamtvolumen des Speicherraumes 61, der Zylinder die Stellung gemäß Fig. 2 einnimmt, in der also der Rand 41 auf der Träger­ platte 18 aufliegt (siehe Fig. 2). Diese Stellung be­ wirkt über die Kulissenfläche 48 ein Schließen der Mel­ deschalter 49 und demgemäß ein Ansteuern der Motorpumpe 68, so daß aus dem Sammelraum 47 über die Nachschleuslei­ tung 67, durch die Motorpumpe 68, das Rückschlagventil 66 und die Steuerleitung 60 in den Speicherraum 61 Druck­ fluid nachgeschleust wird, wodurch der Zylinder 36 nach oben bewegt wird, bis die Energiespeicherfeder wieder vollständig gespannt ist, siehe Fig. 3. An der Innenflä­ che des Bodenteiles 22 befindet sich ein Zapfen 75, der dann ein Rückschlagventil 76 öffnet, wenn der Zylinder 36 zu weit nach oben bewegt wird und der Zapfen 75 auf die Kugel des Rückschlagventils 76 auftrifft. Dann kann Hydraulikfluid aus dem Speicherraum 61 in den Sammelraum 47 strömen. Zum Einschalten wird mittels des Elektroma­ gneten 53 der in Fig. 2 rechts sitzende Schieber nach links bewegt, wodurch die Ventilöffnung zwischen der Ven­ tilplatte 58 und dem Ventilsitz 56 geöffnet wird, dadurch wird aus dem Speicherraum 61 über die Steuerleitung 60, die Ventilöffnung zwischen der Ventilplatte 58 und dem Ventilsitz 56 an den Raum unterhalb des Antriebskolbens 15 mit der Antriebskolbenstange 16 als Differentialkolben wirkt, dessen kleinere Fläche oberhalb des Kolbens liegt, wird aufgrund der der Flächendifferenz entsprechenden Kraftdifferenz der Antriebskolben 15 zum Schließen des Verbrauchers 17 (Schalter) nach oben gedrückt. Der Ver­ braucher (Schalter) ist somit wieder eingeschaltet.

Claims (5)

1. Antrieb zur Erzeugung einer linearen Bewegung für einen Verbraucher (insbesondere einen SF₆-gasisolierten Hochspannungs-Leistungsschalter), mit einer Antriebskol­ ben-Zylinderanordnung (12) mit einem Zylinderkörper (13), in dessen Bohrung (14) ein Antriebskolben (15) mit einer Antriebskolbenstange (16) mittels Hochdruckfluid hin- und herbewegbar ist, an deren aus dem Zylinderkörper heraus­ ragenden Ende der Verbraucher (17) angekoppelt ist, mit einer weiteren Kolben-Zylinderanordnung (27, 36), deren Zylinderraum (61) einen von einer Speicherfeder (42) zu­ sammendrückbaren Speicherraum für das Hochdruckfluid bil­ det, das dem Antriebskolben mittels Steuerelementen zur Erzeugung von dessen Bewegung zuführbar ist, und mit ei­ nem auf Niederdruck befindlichen Sammelraum (47) für das Hochdruckfluid, dadurch gekennzeichnet,

• a) daß an dem antriebskolbenstangenseitigen Ende des Zylinderkörpers (13) der Sammelraum (47) - eine Ein­ heit mit dem Zylinderkörper (13) bildend - an­ schließt, wobei der Sammelraum (47) von der An­ triebskolbenstange (16) durchgriffen ist,
• b) daß an die Zylinderbohrung (14) anschließend und die Antriebskolbenstange (16) umgreifend ein zylinderar­ tiger, in den Sammelraum (47) ragender, als Kolben­ boden der Kolben-Zylinderanordnung (27, 36) dienen­ der Einsatzkörper (27) anschließt,
• c) daß das freie Ende des Einsatzkörpers von einem topfartigen Zylinder (36) umfaßt ist, wobei der Zy­ linder (36) mit dem Einsatzkörper den Speicherraum (61) bildet und ebenfalls die Antriebskolbenstange (16) umfaßt, und
• d) daß außerhalb des Zylinders (36) im Sammelraum min­ destens eine Speicherfeder (42) vorgesehen ist, die den Zylinder (36) über den Einsatzkörper drückt.

2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (36) an seinem dem Zylinderkörper (13) zugewandten Ende einen radial nach außen weisenden Rand (41) aufweist, der als ein Widerlager für die mindestens eine Speicherfeder (42) dient.

3. Antrieb nach einem der vorherigen Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Einsatzkörper (27) in die Zylinderbohrung (14) mit einem kragenartigen Vorsprung (30) eingreift.

4. Antrieb nach einem der vorherigen Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß am antriebskolbenstangenseiti­ gen Ende des Zylinderkörpers (13) eine Trägerplatte (18) angeformt ist, auf der eine Haube (20) aufgesetzt ist, und daß der Raum (47) zwischen der Trägerplatte (18) und der Innenfläche der Haube (20) als Sammelraum für Nieder­ druckfluid dient.

5. Antrieb nach einem der vorherigen Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß an dem arbeitskolbenabseitigen Ende des Zylinderkörpers (13) ein elektromagnetisch ange­ triebenes Schieberventil (50) vorgesehen ist, das den Speicherraum (61) über im Inneren des Zylinderkörpers (13) verlaufende Steuerleitungen (59, 60) mit dem Raum unterhalb des Antriebskolbens (15) und dem Sammelraum (47) verbindet.