DE4114630A1

DE4114630A1 - High voltage power switch with hydraulic damping for switching=off - uses hydraulic snubber fitted to end of piston rod that operates together with free piston sleeve unit

Info

Publication number: DE4114630A1
Application number: DE19914114630
Authority: DE
Inventors: Joaquin-Conrado Bohrdt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1991-04-30
Filing date: 1991-04-30
Publication date: 1992-11-05

Abstract

The high voltage electrical switch is operated by a hydraulic actuator that has a piston rod coupling (9). The unit has a differential piston (1) that moves within a free piston sleeve (6) which can be displaced within a cylinder bore. The end of the piston rod has an increased diameter section (2) that acts as the movable part of a hydraulic damping unit. The damping element enters a bush (4) at the end of the actuator stroke and fluid is forced through a flow restricted path to uniformly decelerate the piston velocity. ADVANTAGE - Maintains constant deceleration.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulisch betätigten Hochspannungs-Leistungsschalter mit einem aus einem Differen tialkolben und einem zylindrischen Freilaufkolben bestehenden Antrieb einer Koppelstange und einer Dämpfungseinrichtung zur Verminderung der Kolbengeschwindigkeit vor Erreichen der Endstellung in Ausschaltstellung.The invention relates to a hydraulically operated High voltage circuit breaker with one out of a difference tialkolben and a cylindrical freewheel piston existing Drive a coupling rod and a damping device for Reduce the piston speed before reaching the End position in the off position.

Ein zweiteiliges Stufenkolbensystem der eingangs definierten Art ist aus der DE-30 45 041 A1 bekannt. Hier wird der freilaufende Kolbenteil nach dem Ende des Schaltvorganges durch eine Anschlagschulter innerhalb des zylindrischen Teils des Schalters in seiner Bewegung begrenzt, so daß lediglich der verbleibende zweite Teil des Differentialkolbens mit seiner geringeren wirksamen Kolbenfläche sich weiter bewegt. Die Abbremskraft reduziert sich dementsprechend auf die verbleibende Restmasse der beweglichen Teile des Leistungs schalters.A two-part stepped piston system of the type defined at the beginning Art is known from DE-30 45 041 A1. Here is the free-running piston part after the end of the switching process by a stop shoulder inside the cylindrical part the switch limited in its movement, so that only the remaining second part of the differential piston its smaller effective piston area continues to move. The braking force is accordingly reduced to remaining mass of the moving parts of the power switch.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, diesen Effekt der zunächst hohen Beschleunigung mit großer Masse und der sich anschließenden Abbremsung mit nur geringer Restmasse zur Erzielung einer schnellen Schaltzeit durch eine entsprechende Ausgestaltung des Leistungsschalters weiter zu steigern, ohne den Aufwand für Dämpfungsmaßnahmen zu erhöhen. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Dämpfungs einrichtung aus einem den Differentialkolben im Durchmesser erweiternden Dämpfungszapfen und einer in Ausschaltstellung den Dämpfungszapfen aufnehmenden Dämpfungsbuchse gebildet sind, deren geöffneter Bereich eine Anschlagfläche für den vom Differentialkolben mitgeführten Freilaufkolben darstellt, und daß der Freilaufkolben in Einschaltstellung durch eine von der Dämpfungsbuchse abgewandte Seite am Dämpfungszapfen durch eine Vertiefung gebildete Anschlagschulter und einer zwischen dem Differentialkolben und der Koppelstange angeordneten Führ- und Dichtungseinrichtung lagefixiert ist.The object underlying the invention is this effect of the initially high acceleration with great Mass and the subsequent braking with only a small amount Residual mass to achieve a fast switching time through a corresponding design of the circuit breaker further increase without increasing the effort for damping measures. According to the invention this is achieved in that the damping device from a the differential piston in diameter expanding damping pins and one in the off position the damping pin receiving damping bush formed are whose open area is a stop surface for the from Represents differential pistons carried freewheel pistons, and that the freewheel piston in the on position by one of the Damping bushing facing away from the damping pin a recess formed stop shoulder and one between the differential piston and the coupling rod arranged guide and Sealing device is fixed in position.

Mit dem Vorsehen der Dämpfungsbuchse, die den im Durchmesser erweiterten Dämpfungszapfen aufweist, ist erreicht, daß der Weg zum Beschleunigen des Antriebes sich annähernd über den gesamten Hub des Differentialkolbens erstreckt und der vom Differentialkolben mitgeführte Freilaufkolben erst mit dem Erreichen der Anschlagfläche im Bereich der Dämpfungsbuchse abgebremst wird. Dies bedeutet, daß sich einerseits die Schaltzeit weiter verringert und andererseits nur noch die Energie der Massen des Differentialkolbens mit dem Dämpfungs zapfen innerhalb der Dämpfungseinrichtung abzubauen ist. Mit dem sich gegenüber dem Differentialkolben erweiternden Durch messer des Dämpfungszapfens wird außerdem zum Abbau der Ener gie innerhalb der Dämpfungsbuchse eine wesentlich geringere Hydraulik-Ölmenge benötigt, so daß neben der Reduzierung des Volumens des Ölspeichers auch die Dämpfungseinrichtung insge samt kleiner und einfacher ausgeführt sein kann.With the provision of the damping bushing that the in diameter has extended damping pin, it is achieved that the Way to accelerate the drive approximately over the extends the entire stroke of the differential piston and the Differential pistons carried freewheel pistons only with the Reaching the stop surface in the area of the damping bush is braked. This means that on the one hand the Switching time further reduced and on the other hand only the Energy of the masses of the differential piston with the damping dismantle the pin inside the damping device. With the widening compared to the differential piston Knife of the damping pin is also used to dismantle the energy gie within the damping bush a much lower Hydraulic oil quantity required, so that in addition to reducing the Volume of the oil storage also the damping device in total can be made smaller and simpler.

Als wesentlich für die Erfindung ist außerdem anzusehen, daß die Lagefixierung in der Einschaltstellung bei jedem erneuten Schaltvorgang definierte Ausgangsbedingungen vorgibt, so daß die Beschleunigungswerte zum Antrieb der Koppelstange annähernd konstant eingehalten sind.It is also to be regarded as essential for the invention that the position fixation in the on position with each renewed Switching operation specifies defined output conditions, so that the acceleration values for driving the coupling rod are kept approximately constant.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Freilaufkolben in Ausschaltstellung durch einen Sicherungs ring des Differentialkolbens und der Anschlagfläche der Dämpfungsbuchse lagefixiert ist. Damit ist sichergestellt, daß bei Montagearbeiten stets beide Teile - Differentialkolben und Freilaufkolben - miteinander verbunden bleiben.An advantageous embodiment of the invention provides that the freewheel piston in the off position by a fuse ring of the differential piston and the stop surface of the Damping bush is fixed in position. This ensures that during assembly work always both parts - differential pistons and Freewheel piston - stay connected.

Die Erfindung wird in einem figürlich dargestellten Ausfüh rungsbeispiel näher erläutert. Der hydraulisch betätigte Hoch spannungs-Leistungsschalter ist im Längsschnitt dargestellt, wobei der oberhalb der Längsachse dargestellte Teil des Leistungsschalters den Differentialkolben in Einschaltstellung der nicht dargestellten Schaltkontakte zeigt und der darunter liegende Teil die Ausschaltstellung des Differentialkolbens markiert.The invention is shown in a figurative embodiment Example explained in more detail. The hydraulically operated high Voltage circuit breaker is shown in longitudinal section the part of the portion shown above the longitudinal axis Circuit breaker the differential piston in the closed position of the switching contacts, not shown, and the one below lying part the off position of the differential piston marked.

Im nicht näher bezeichneten zylindrischen Teil des Leistungs schalters befindet sich der Differentialkolben 1, der an seinem freien Ende durch den Dämpfungszapfen 2 begrenzt ist. Weiterhin ist erkennbar, daß der Differentialkolben 1 an der Innenseite des Dämpfungszapfens 2 die Anschlagschulter 3 auf weist, an der der Freilaufkolben 6 in Einschaltstellung der nicht dargestellten Schaltkontakte anliegt. Der Freilaufkolben 6 wird in diesem Zustand durch die Führ- und Dichtungseinrich tung 8 in seiner Lage fixiert. Der Differentialkolben 1 steht unmittelbar mit der Koppelstange 9 in Verbindung, die in bekannter Weise mit dem ebenfalls nicht dargestellten Schalt gestänge zur Betätigung der Schaltkontakte den benötigten Schalthub ausführt. Der längs der Mittelachse bewegte Differentialkolben 1 gelangt in Ausschaltstellung mit seinem Dämpfungszapfen 2 in die Dämpfungsbuchse 4, wobei gleichzeitig die Anschlagfläche 5 der Dämpfungsbuchse 4 die Bewegung des mit dem Differentialkolben 1 mitgeführten Freilaufkolbens 6 begrenzt.In the unspecified cylindrical part of the power switch is the differential piston 1 , which is limited at its free end by the damping pin 2 . Furthermore, it can be seen that the differential piston 1 on the inside of the damping pin 2 has the stop shoulder 3 on which the freewheel piston 6 rests in the switched-on position of the switching contacts, not shown. The freewheel piston 6 is fixed in this state by the guide and sealing device 8 in position. The differential piston 1 is directly connected to the coupling rod 9 , which in a known manner with the switching rod, also not shown, for actuating the switching contacts performs the required switching stroke. The differential piston 1 , which is moved along the central axis, arrives in the switched-off position with its damping pin 2 in the damping bush 4 , the stop face 5 of the damping bush 4 simultaneously limiting the movement of the free-wheel piston 6 carried with the differential piston 1 .

Insbesondere aus dem unteren Teil des Schnittbildes ist ersichtlich, daß der Freilaufkolben 6 in der Ausschaltstellung durch den Sicherungsring 7 in Verbindung mit der Anschlag fläche 5 der Dämpfungsbuchse 4 lagefixiert ist.In particular, from the lower part of the sectional view it can be seen that the freewheel piston 6 in the off position by the locking ring 7 in connection with the stop surface 5 of the damping bush 4 is fixed in position.

In der Einschaltstellung - Schnittbild oberhalb der Mittelachse - wird die Betätigungskraft auf den Differential kolben 1 über die Fläche des Dämpfungszapfens 2 übertragen, so daß der Freilaufkolben 6 mit der Anschlagschulter 3 bis zum Hubende mit Anschlag des Freilaufkolbens 6 an der Führ- und Dichtungseinrichtung 8 mitgeführt ist. In the switched-on position - sectional view above the central axis - the actuating force is transferred to the differential piston 1 over the surface of the damping pin 2 , so that the freewheel piston 6 is carried along with the stop shoulder 3 to the end of the stroke with the stop of the freewheel piston 6 on the guiding and sealing device 8 is.

Zum Erreichen der Ausschaltstellung - Schnittbild unterhalb der Mittelachse - wird der Freilaufkolben 6 und der Differentialkolben 1 mit seinem Dämpfungszapfen 2 gemeinsam bis zum Beginn der Dämpfungsbuchse 4 geführt, so daß die Beschleunigung und die daraus sich ergebende Kraft von dem Differentialkolben 1 und dem Freilaufkolben 6 entwickelt werden kann. Danach wird die Bewegung des Freilaufkolbens 6 durch die Anschlagfläche 5 der Dämpfungsbuchse 4 begrenzt und der Hub des Freilaufkolbens beendet. Dagegen wird der Diffe rentialkolben 1 mit dem Dämpfungszapfen 2 nur noch mit einer Restkraft weiterbewegt, die sich aus den der Differenz der Durchmesser von Dämpfungszapfen und des Differentialkolbens ergibt. Der Differentialkolben 1 wird dann mit seinem Dämpfungszapfen 2 in die Dämpfungsbuchse 4 geführt und dort durch entsprechende Komprimierung des Hydraulik-Öls abge bremst. Die Antriebskraft der bewegbaren Teile ist also bis auf die sogenannte Restkraft reduziert, so daß lediglich die noch bewegbaren Schaltermassen abzubremsen sind. Da der Frei laufkolben 6 durch die Anschlagfläche 5 der Dämpfungsbuchse 4 begrenzt ist und nicht den vollen Arbeitshub des Differential kolbens 1 mit dem Dämpfungszapfen 2 vollzieht, ist auch das Volumen des Hydraulik-Öls entsprechend geringer, so daß sowohl der Ölspeicher als auch die Dämpfungseinrichtung insgesamt kleiner aufzubauen sind.To reach the switch-off position - sectional view below the central axis - the freewheel piston 6 and the differential piston 1 are guided together with its damping pin 2 to the beginning of the damping bush 4 , so that the acceleration and the force resulting therefrom are developed by the differential piston 1 and the freewheel piston 6 can be. Then the movement of the freewheel piston 6 is limited by the stop surface 5 of the damping bush 4 and the stroke of the freewheel piston ends. In contrast, the differential piston 1 with the damping pin 2 is only moved with a residual force that results from the difference in the diameter of the damping pin and the differential piston. The differential piston 1 is then guided with its damping pin 2 in the damping bush 4 and there abge braked by appropriate compression of the hydraulic oil. The driving force of the movable parts is thus reduced to the so-called residual force, so that only the switch masses that are still movable can be braked. Since the free-running piston 6 is limited by the stop surface 5 of the damping bush 4 and does not perform the full working stroke of the differential piston 1 with the damping pin 2 , the volume of the hydraulic oil is correspondingly lower, so that both the oil reservoir and the damping device as a whole are smaller in size.

Claims

1. Hydraulically operated high-voltage circuit breaker with a drive consisting of a differential piston and a cylindrical freewheel piston, a coupling rod and a damping device to reduce the piston speed before reaching the end position in the open position, characterized in that the damping device from a differential piston ( 1 ) expanding in diameter damping pin (2) and a the damping pin (2) receiving in switched-off damping bushing (4) are formed, whose open area represents a stop surface (5) for the entrained by the differential piston (1) free-running piston (6), and that the free-running pistons (6 ) in the switched-on position by a side on the damping pin ( 2 ) facing away from the damping bush ( 4 ) through a recess formed by a stop shoulder ( 3 ) and a guide and seal arranged between the differential piston ( 1 ) and the coupling rod ( 9 ) device ( 8 ) is fixed in position.

2. Hydraulically operated high-voltage circuit breaker according to claim 1, characterized in that the freewheeling piston ( 6 ) in the switched-off position by a locking ring ( 7 ) of the differential piston ( 1 ) and the stop surface ( 5 ) of the damping bush ( 4 ) is fixed in position.