DE4402087A1 - Dämpfungseinrichtung für linear betätigte Schalter, vorzugsweise Stufenschalter von Stufentransformatoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dämpfungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentanspruches.

Solche Dämpfungseinrichtungen sind aus der DE-PS 40 11 019 bekannt.

Besonders bei solchen linear betätigten Schaltern, die durch einen ausgelösten Kraftspeicher sprungartig betätigt werden, ist es erforderlich, eine Dämpfungseinrichtung vorzusehen, die kurz vor dem Auftreffen der Kontaktstücke - beispielsweise eines Vakuumschalters - aufeinander einen Teil der kinetischen Energie des ausgelösten Kraftspeichers aufnimmt und ein Prellen und übermäßigen Verschleiß der Kontakte verhindert.

Aus der DE-PS 40 11 019 ist es für einen ölgefüllten Stufenschalter mit Vakuumzellen als Schaltelementen dazu bereits bekannt, eine Dämpfungseinrichtung vorzusehen, dergestalt, daß die Betätigungsstange der Vakuumzelle mit einem Kolben verbunden ist, der in einem Zylinder spielfrei und abdichtend geführt ist. Im unteren, dem Vakuumschalter zugewandten Bereich dieses Zylinders befindet sich eine Bohrung, die die Kontaktschließbewegung dämpft, indem sie nur allmählich eine Verdrängung des im Zylinder befindlichen Öles gestattet.

Eine ähnliche Einrichtung ist auch schon aus der DE-PS 20 02 054 bekannt geworden; auch hierbei wird die schlagartige Bewegung einer Kolbenstange eines ölgefüllten Schalters durch einen Kolben gedämpft, der in einem Hohlzylinder läuft.

Diese bekannten Dämpfungseinrichtungen weisen zwei generelle funktionsbedingte Einschränkungen auf.

Zum einen sind sie nur zur Dämpfung der Schaltbewegung in einer Richtung geeignet, wie eben z. B. zur Dämpfung der Bewegung an einer stets in der gleichen Richtung schließenden Vakuumzelle. Sie sind nicht geeignet, wenn die Bewegung eines Schalters, der durch einen Kraftspeicher aus einer Mittellage heraus in beiden Richtungen aufgezogen wird und nach Auslösung in die Mittellage zurückschnellt, in beiden Schaltrichtungen gedämpft werden soll - es sei denn, die bekannten Dämpfeinrichtungen würden, jeweils einer Schaltrichtung zugeordnet, paarweise vorgesehen, was wegen des hohen Aufwandes unerwünscht ist.

Zum anderen sind die bekannten Dämpfungseinrichtungen nur bei ölgefüllten Schaltern anwendbar. Bei solchen Schaltern ist ein konstantes Gesamtölvolumen im Schalter vorhanden; das zur Realisierung der Dämpfungsfunktion aus dem Kolbenraum verdrängte Öl wird durch Bohrungen in das Ölvolumen außerhalb des Kolbens gedrückt, was völlig unproblematisch ist. Bei Schaltern, die nicht ölgefüllt sind, sondern in gasförmigem Medium arbeiten, Luft oder SF₆ etwa, ist es jedoch nicht möglich, ohne weiteres hydraulische Dämpfungseinrichtungen einzusetzen, da eben kein "äußeres" Ölvolumen zum Volumenausgleich zur Verfügung steht und darüberhinaus dadurch, daß die unterschiedlich weit in den Zylinder eindringende Kolbenstange das effektive Volumen im Zylinder verändert, eine Dämpfung nicht einfach durch einen etwa mit einer Bohrung versehenen Kolben möglich ist.

Aufgabe der Erfindung ist es demnach, eine hydraulische Dämpfungseinrichtung für Luft- oder Gasschalter anzugeben, die zudem auf einfache Weise die beidseitige Dämpfung bei linearer schneller Schaltbewegung aus zwei möglichen Auslösestellungen in eine Mittellage, d. h. bei entgegengesetzter Schaltrichtung, gestattet.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des ersten Patentanspruches gelöst. Die Unteransprüche beinhalten besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Die erfindungsgemäße Dämpfungseinrichtung ist äußerlich, ähnlich einem konventionellen Stoßdämpfer, als geschlossener Hydraulikzylinder ausgebildet, der mit Öl gefüllt ist und in dem sich ein Kolben bewegt.

Die Kolben-Zylinderpaarung ist so bemessen, daß der an der Kolbenstange geführte Kolben mit allseitigem Spiel im Hydraulikzylinder geführt ist, d. h. ein Ringspalt zwischen Kolben und Zylinderwand zur ungehinderten Ölströmung verbleibt.

Die Kolbenstange ist als hohles Rohr ausgebildet und steht mit einem oberhalb des Hydraulikzylinders angeordnetem Vorratsraum in Verbindung.

In der Mitte der Längsausdehnung des Hydraulikzylinders weist dieser ein symmetrisches Verjüngungsteil auf, das den Innendurchmesser des Hydraulikzylinders auf etwa den Durchmesser des Kolbens reduziert, so daß bei der Bewegung des Kolbens in beiden Richtungen auf das Verjüngungsteil zu der beschriebene Ringspalt verschwindet und ein oberer bzw. unterer Verdichtungsraum entsteht, der die noch näher zu beschreibende Dämpfung bewirkt.

Der Kolben bzw. die Kolbenstange sind mit kalibrierten Bohrungen versehen, die ein Entweichen des Hydrauliköles während des Dämpfungsvorganges aus dem oberen bzw. dem unteren Verdichtungsraum in die Kolbenstange und damit den Vorratsbehälter gestatten.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Dämpfungseinrichtung liegt insgesamt darin, daß die gesamte Einrichtung als abgeschlossenes Bauteil mit einem hermetisch abgeschlossenen Ölvolumen ausgebildet ist, und daß auf einfache Weise eine zuverlässige Dämpfung beim wahlweise beidseitigen Anfahren einer Schaltermittellage erreicht wird.

Die Erfindung soll nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispieles noch näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Dämpfungseinrichtung in schematischer seitlicher Schnittdarstellung.

Fig. 2 zeigt ein Detail daraus.

Fig. 3 zeigt diese Dämpfungseinrichtung in ihren möglichen Stellungen.

Die erfindungsgemäße Dämpfungseinrichtung besteht aus einem oberen Dämpfungsteil 1, an dem eine hohle Kolbenstange 2 befestigt ist, die sich in Bewegungsrichtung des Schalters erstreckt, und die mit einem abgeschlossenen Vorratsbehälter 3 in Verbindung steht, der ebenfalls fest am oberen Dämpfungsteil 1 angeordnet ist. Die Kolbenstange 2 trägt an ihrem unteren Ende einen Kolben 4.

Die Dämpfungseinrichtung besteht weiterhin aus einem unteren Dämpfungsteil 5, bestehend aus einem Dämpfungszylinder 6 und einer Abdichtung 7 an dessen dem Kolben 4 zugewandter oberer Stirnseite, in der der Kolben 4 geführt ist. Im Inneren des Dämpfungszylinders 6 ist im Bereich der Mittelstellung in Längsrichtung des Kolbens 4 ein symmetrisches Verjüngungsteil 8 vorgesehen, das den Innendurchmesser des Dämpfungszylinders 6 in diesem Bereich auf den Durchmesser des Kolbens 4 reduziert. Diese Details sind besonders gut aus Fig. 2 ersichtlich.

Die Kolbenstange 2 weist eine erste Bohrung 9 auf, mit der das Ölvolumen oberhalb des Verjüngungsteiles 8 mit dem Inneren der Kolbenstange 2 und damit dem Vorratsbehälter 3 in Verbindung steht.

Der Kolben 4 seinerseits weist eine zweite Bohrung 10 auf, mittels der das Ölvolumen unterhalb des Verjüngungsteiles 8 mit dem Inneren der Kolbenstange 2 und damit wiederum mit dem Vorratsbehälter 3 in Verbindung steht.

Es ist natürlich auch möglich, die hohle Stange 2 durch den Kolben 4 vollständig hindurchzuführen und unterhalb des unteren Endes des Kolbens abschließen zu lassen; in einem solchen Fall kann die zweite Bohrung 10 ebenfalls in der Kolbenstange 2 angeordnet sein.

Die Funktion der Dämpfungseinrichtung soll nachfolgend an Hand der Fig. 3 erläutert werden. Fig. 3a zeigt die Dämpfungseinrichtung in ausgezogenem Zustand vor Auslösung eines Kraftspeichers, Fig. 3b in Mittellage, Fig. 3c in vollständig zusammengedrücktem Zustand wiederum vor Auslösung des Kraftspeichers. In der Beschreibung wird davon ausgegangen, daß die erfindungsgemäße Dämpfungseinrichtung an einem beispielsweise aus der DE-OS 42 37 165 bekannten linearen Stufenschalter für einen Stufentransformator angeschlossen ist, bei dem ein Aufzugsschlitten in beiden Richtungen linear kontinuierlich bewegbar ist und nach Auslösung eines Kraftspeichers ein Abtriebsteil dessen Bewegung sprungartig nachläuft. Das obere Dämpfungsteil 1 ist am kontinuierlich bewegten, langsam vorwählenden Aufzugsschlitten eines solchen Schalters befestigt, das untere Dämpfungsteil 5 steht mit dem nach Auslösung des (nicht dargestellten) Kraftspeichers sprungartig der Bewegung des Aufzugsschlittens folgenden Abtriebsteil in Verbindung.

Wird der Aufzugsschlitten und damit das obere Dämpfungsteil 1 aus der Mittellage (Fig. 3b) nach oben (Fig. 3a) bewegt, so wird die Dämpfungseinrichtung auseinandergezogen. Ist die Endlage erreicht, wird der Kraftspeicher ausgelöst und das Abtriebsteil des Schalters und damit das untere Dämpfungsteil 5 folgt der Bewegung des Aufzugsteiles sprungartig nach. Dadurch wird der Kolben 4 relativ von oben gegen das Verjüngungsteil 8 bewegt. Während er sich zu Beginn seiner Bewegung durch den größeren Innendurchmesser des Zylinders, d. h. den vorhandenen Ringspalt, durch den das Öl ungehindert entweichen kann, frei bewegen kann, wird bei Erreichen des Verjüngungsteiles 8 seine Bewegung dadurch, daß der genannte Ringspalt verschwindet, gedämpft; das Öl wird im oberen Verdichtungsraum verdichtet. Es kann lediglich durch die kalibrierte Bohrung 10 langsam entweichen und steigt in der hohlen Kolbenstange 2 in den Vorratsbehälter 3 auf. Dadurch erreicht der Kolben nur gedämpft die mittlere Endlage.

Bei Bewegung des Aufzugsschlittens des Schalters in der entgegengesetzten Richtung nach unten (Fig. 3c) wird der Kolben 4 vollständig in den Dämpfungszylinder 6 eingedrückt. Bei Erreichen der unteren Endstellung löst wiederum der Kraftspeicher des Schalters aus und das untere Dämpfungsteil 5 wird sprungartig nach unten bewegt. Dabei wird der Kolben 4 relativ nach oben gegen das Verjüngungsteil 8 bewegt. Das nunmehr im unteren Verdichtungsraum verdichtete Öl kann lediglich durch die kalibrierte Bohrung 9 langsam wiederum durch die hohle Kolbenstange 2 in den Vorratsbehälter 3 entweichen.

Es ist also mit nur einer Dämpfungseinrichtung eine zuverlässige Dämpfung einer schnellen Schaltbewegung von oben als auch von unten in eine Mittellage erreichbar.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist am oberen Dämpfungsteil 1 eine obere Federbefestigung 11 sowie am unteren Dämpfungsteil 5 eine untere Federbefestigung 12 angeordnet, zwischen denen eine Zusatzfeder 13 angeordnet, derart, daß bei Abwärtsbewegung des unteren Dämpfungsteiles 5 die Zusatzfeder 13 gespannt und bei Aufwärtsbewegung die Zusatzfeder 13 entspannt wird, wodurch das Gewicht des sich vertikal bewegenden Schaltteiles ausgeglichen und damit eine annähernd gleiche Schaltzeit unabhängig von der Schaltrichtung erreicht werden kann.

Besonders sinnvoll ist es, die gesamte Dämpfungseinrichtung innerhalb der Zusatzfeder 13 anzuordnen.

Claims (5)

1. Dämpfungseinrichtung für linear betätigte Schalter, vorzugsweise Stufenschalter von Stufentransformatoren, wobei ein an einer Kolbenstange angeordneter Kolben in einem ölgefüllten Dämpfungszylinder gleitet, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kolbenstange (2) hohl ausgebildet ist und mit einem Vorratsbehälter (3) in Verbindung steht,
daß der Innendurchmesser des Dämpfungszylinders (6) so dimensioniert ist, daß zwischen diesem und dem Kolben (4) ein Ringspalt vorhanden ist,
daß innerhalb des Dämpfungszylinders (6), vorzugsweise in der Mitte dessen Längsausdehnung, ein ringförmiges Verjüngungsteil (8) vorgesehen ist, das einen geringeren Innendurchmesser als der übrige Dämpfungszylinder (6) aufweist, derart, daß bei Bewegung des Kolbens (4) von oben bzw. von unten auf dieses Verjüngungsteil (8) hin der Ringspalt verschwindet und ein oberer bzw. unterer Verdichtungsraum entsteht
und daß durch Bohrungen (9, 10) im Kolben (4) und/oder in der Kolbenstange (2) der obere als auch der untere Verdichtungsraum über die Kolbenstange (2) mit dem Vorratsbehälter (3) in Verbindung stehen.

2. Dämpfungseinrichtung nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß das Verjüngungsteil (8) in Längsausdehnung des Dämpfungszylinders (6) symmetrisch ausgebildet ist.

3. Dämpfungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des Verjüngungsteils (8) in etwa dem Außendurchmesser des Kolbens (4) entspricht.

4. Dämpfungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Kolben (4), Kolbenstange (2) und Vorratsbehälter (3) Teil eines oberen Dämpfungsteiles (1) sind und der Dämpfungszylinder (6) Teil eines unteren Dämpfungsteiles (5) ist und daß oberes Dämpfungsteil (1) und unteres Dämpfungsteil (5) relativ zueinander bewegbar sind.

5. Dämpfungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen oberem Dämpfungsteil (1) und unterem Dämpfungsteil (5) eine Zusatzfeder so angeordnet ist, daß bei Abwärtsbewegung des unteren Dämpfungsteiles (5) diese gespannt und bei Aufwärtsbewegung diese entspannt wird, derart, daß das Gewicht eines sich vertikal bewegenden Schaltteiles ausgleichbar ist.