DE6928639U - Druckmittelbetaetigter antrieb fuer elektrische hochspannungsschaltgeraete. - Google Patents

Description

CALOR-SMAG ζ

JSlektrizit at s-Akti enges ellschaft
4-03 Ratingen
Bahnstraße 39-47

IP-Nr₀ 1042 Ratingen, den 5. Jan, 1972

Jttruckmittelbetätigter Antrieb für elektrische Hochspannungsschaltgeräte

JDie Neuerung betrifft einen druckmittelbetätigten Antrieb für elektrische Hochspannungsschaltgeräte, bei dem das in einem Speicher gespannte Arbeitsmittel über ein Steuersystem an den den öchaltstift antreibenden Arbeitskolben geleitet wird, wobei im arbeitsfreien Zustand mindestens Antriebsleitungen \i,nd Arbeitszylinder nahezu druckfrei gehalten sind und der Arbeitskolben hydromechanisch ver- bzw. entriegelbar ist.

Bei Schaltern der vorbezeichneten Art, die nur für eine jeweilige Schaltung mit Hochdruck beaufschlagt werden, kann der Dichtungsaufwand gering gehalten werden. Es genügen nämlich einfache Wirbeldichtungen. Die dabei anfallenden Leckverluste sind wegen der nur kurzzeitigen Beaufschlagung nicht bedeutend} sie können in den Niederdruckteil zurückfließen, ohne nach außen in Brscheinung treten zu mussen° Es ist bekannt, hin- und hergehende Kolben in ihrer jeweiligen Endlage selbsttätig durch in sie eingesetzte, senkrecht zur

16.3.72

Kolbenachse bewegliche Sperrkolben zu verriegeln, indem diese in der jeweiligen Endstellung in Nuten an der Zylinderinnenwand einrasten. Die Sperrkolben sind gleichzeitig als federbelastete Schieberventile ausgebildet und arbeiten mit ihnen zugeordneten Kugelventilen zusammen., Die Entriegelung erfolgt durch das gleiche, den Antriebskolben bewegende Druckmittel.

Dieses bekannte System ist verbesserungsbedürftig, da die Sperrkolben wegen ihrer Doppelfunktion hochwertige Präzisionsglieder darstellen. Zudem vei-ursachen sie eine äußert schädliche Reibung an der Zylinderinnenwandung, gegen die sie mit ihrer gesamten Sperrkraft gepreßt werden« Bin Verschleiß an den konischen öperrflächen kann eine Lösung des Sperrkolbens verhindern« Die Sperrkraft ist ausschließlich federabhängigο Wird eine größere wirksame Arbeitskolbenfläche benötigt, so muß auch die Sperrkolbenfläche längs der Zylinderwandung vergrößert werden, damit der Sperrkolben rechtzeitig entriegelt. Die Aufgabe der Neuerung war es, einen druckmittelbetätigten Antrieb der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem die Funktionstüchtigkeit bei gleichzeitig vermindertem Aufwand verbessert ist.

Neuerungsgemäß wird vorgeschlagen, den Arbeitskolben aus einem rohrförmigen Kolben und einem gleitend darin zwischen Anschlägen axial beweglichen, die Ver- bzw. Entriegelung besorgenden, inneren Kolben zu bilden, wobei letzterer von einer .Feder in einer Sndlage gehalten wird.

Lediglich durch die Kolbenflächeneinteilung kann dem inneren Kolben eine entsprechende Voreilung erteilt werden, um die Entriegelung vorzunehmen bzw. zu ermöglichen. Ss brauchen nur axiale Kolbenbewegungen stattfinden, wobei der oder die Kolben nur die Verriegelungselemente betätigen, selbst jedoch nicht eine Verriegelung halten brauchen.

Sine verminderte Beanspruchung der Verriegelungselemente fällt an, wenn erst bei Druckabfall im System die Kolbenverriegelung eingeleitet wird. Dazu kann zweckmäßig der innere Kolben einen Kraftspeicher aufladen, der sich bei .Druckabfall entlad und dabei die Verriegelung vornimmte Beim Anmeldungsgegenstand wird

dazu die den inneren Kolben in eine Endlage haltende Feder benutzt, die diesen Kolben nach Druckabfall in seine jeweilige Endlage bewegt, wobei die Verriegelung betätigt werden kann. Dabei können Verriegelungselemente verwandt werden, die durch die Wandung des rohrförmigen Kolbens hindurch in entsprechende Aussparungen in der Zylinderinnenwandung eingreifen. Benutzt man z.B. eine Kugel als ein solches Element, so kann diese von einem auf der Kolbenstange des inneren Kolbens sitzenden Doppelkegel in die Aussparung verschoben werden< > Durch den vorgeschobenen Doppelkegel kann die Kugel nicht mehr entweichen< >

Bei den hier verwendeten hin- und hergehenden Arbeitsko.lben ist noch zu beachten, daß sich seine beidseitigen Gesamtangriffsflächen um die Kolbenstangenfläche unterscheiden» Demzufolge wäre für den Arbeitsweg in der einen Richtung ein Mehr an Druckmittel, nämlich um den Betrag des gerade im Zylinder befindlichen Kolbenstangenvolumens, notwendig, was jedoch bei gleichem Druck eine Erhöhung der Energiezufuhr erforderte und somit für die eine Schaltrichtung ein größerer Druckspeicher notwendig würde. Um gleiche Verhältnisse zu erlangen, wäre es als naheliegend zu bezeichnen, jede Kolbenseite mit einer Kolbenstange auszustatten, die jeweils durch die Stirnseite des Arbeitszylinders hindurchragt. JDurch diese Maßnahme wächst jedoch die Bauhöhe des Antriebes beträchtlich. Die Neuerung vermeidet diesen Aufwand dadurch, daß sie vorsieht, die eine Arbeitskolbenseite über ein hydraulisches Gestänge mit einem anderen Kolben, insbesondere einen .Differentialkolben, zu verbinden. Der Differentialkolben kann zweckmäßig als Ringkolben ausgebildet und konzentrisch zum Arbeitszylinder angeordnet sein. Durch die Verwendung eines Differentialkolbens ist es nun noch zusätzlich möglich, eine Löschmittelströmung zur Lichtbogenlöschung in einem separaten Löschmittelkreislauf zu bewirken.

Der neuerungsgemäße Antrieb erfordert also lediglich zwei Druckantriebsleitungen, Schalthandlung, Verriegelung sowie

Schema»

..Ill

LoschmittelStrömung laufen selbsttätig ab. Weitere Vorteile, Einzelheiten und spezielle Merkmale des neuerungsgemäßen Antriebes werden durch die nachfolgende Erläuterung eines gezeichneten Neuerungsbeispieles offenbar. Fig. 1 zeigt den Antrieb nebst seinem Steuersystem im

Über den Anschluß 1 wird das JDruckmittel direkt vom nichteingezeichneten Druckspeicher unter Dauerdruck durch die Leitungen 2, 3 und 4 in die Kammern 5, 6 und 7 geleitet und hält dort die Ventilkegel 8, 9, 10 und 11 unter Schließdruck. Bei den Kegeln 8 bis 11 wird der Schließdruck durch die Druckfedern 12, 13 und 14 unterstützt. In dieser Stellung verharrt das System in Dauerstellung. (Ausschaltstellung gezeichnet) .

Wird für die Auslösung zur Einschaltung, z.B. mit einem jSlektromagrieten, auf die Stange 15 von oben nach unten gedrückt, dann folgt der Ventilkegel 8 dieser Bewegung und öffnet den Durchtritt des Druckmittels von der Kammer 5 in den Zylinder 16 und drückt dort den Kolben 17 nach links. Das sich hinter dem Kolben 17 in dem Raum 18 befindliche Mittel wird dabei druckfrei durch die Leitungen 19 und 20 in den niohteingezeichneten Druckausgleichsraum geschobene Mt dem Kolben gelangt der Kegel 21 in Dichtsitz, und über die Stange 22 der Kegel 9 in Öffnungssitz. Bei Betätigung der Stange 15 wird der Kegel 23 in Dichtsitz gebracht, so daß aer Zylinder 16 auch nach oben abgeschlossen ist.

Durch den Öffnungssitz des Ventilkegels 9 gelangt das Druckmittel durch den Raum 24 in die Leitungen 25 und 26 in den Raum 27 und dort auf die Beaufschiagungsseite a des Differentialkolbens 28. Letzterer folgt der Druckwirkung nach unten und schiebt einerseits mit der Beaufschlagungsfläche b das im Raum 29 befindliche Löschmittel durch das Rückschlagventil in den Polraum des Schalters} andererseits mit der Beaufschlagungsfläche c das im Raum 31 befindliche Druckmittel auf die untere Beaufschlagungsfläche des Kolbens 32. Letzterer

wird naoh. Überwindung der Kraft der Feder 33 nach oben gedrückt, dabei gelangt das im Raum 34 befindliche !Druckmittel durch die öffnung 35 in den Raum 36 und von dort druckfrei in die Leitungen 37 und 38, in den Raum 39 und durch den Öffnungssitz des Kegels 40 in die Leitung 41 und 20.

Während der Kolben 32 nach oben bewegt wird, gibt die Mantelwand des Doppelkegels 42 den Raum 43 für die Kugel 44 für eine Rechtsbewegung frei. Damit gleitet die Kugel aus der Aussparung 45 in der Innenwand des Zylinders 46 in den freien Raum. Nunmehr kann der Druck im Raum 31, der auf die gesamte untere Beaufschlagungsfläche des Kolbens 47 wirkt, den Kolben samt Kolbenstange 48 nach oben schieben. Das in den Raum verdrängte Druckmittel gelangt auf dem schon beschriebenen Weg in die Leitung 20_o

Während dieses Vorganges gelangt Druckmittel aus der Leitung durch die Drossel 49 in den Zylinder 50 und schiebt den Kolben 51, durch die Drossel 49 zeitlich verzögert, nach links. Auf diese Weise können die Kolbenstangen 52 und 53 diesen Parallelvorgang nach außen melden und entsprechende elektrische Kontroll- und Steuerungsorgane betätigen.

Die Drossel 49 ist so einjustiert, daß nach vollzogener Schalthandlung die Kolbenstange 53 über einen Schalter den Stromkreis unterbricht, der den elektromagnetischen Auslöser speist und die Stange 15 nac-h unten drückt. Durch die Feder wird die Stange 15 jedoch wieder nach oben gedruckt, dabei gelangt der Ventilkegel 8 in Schließstellung und eine weitere Druckzufuhr wird unterbrochen. Der Ventilkegel 23 öffnete Nunmehr kann der Kolben 17 das in dem Raum 16 befindliche Druckmittel durch die Öffnung des Ventilkegels 23 und die Leitung 54 in den Raum 18 und von da durch die Leitungen und 20 druckfrei abschieben, und zwar zunächst unter Einwirkung der Feder 13. Damit schließt sich der Ventilsitz des Kegels 9 und die Druckzufuhr in das gesamte System ist unterbrochen.
Mit dem Schließen des Ventilkegels 9 wird über die Stange

zugleich der Ventilsitz des Kegels 21 geöffnet j damit ist eine Verbindung des gesamten Systems in den druckfreien Raum geschaffen. Bs erfolgt die Verriegelung des Kolbens 47· Dabei drückt die Feder 33 den Doppelkegel 42 und den Kolben nach unten. Der Doppelkegel 42 drückt seinerseits die Kugel nach links in die Aussparung 55 und verriegelt so den Kolben 47» während durch die Bewegung des Kolbens 32 der .Differentialkolben 28 geringfügig angehoben wird, und somit aus dem Raum Druckmittel über die Leitungen 26 und 25, den Raum~~24~, den geöffneten Ventilsitz des Kegels 21, Raum 18 und schließlich über die Leitung 19 und 20 in den druckfreien Raum gelangt. Damit ist der gesamte Einsehaltvorgang abgeschlossen. Zum Ausschalten wird die Stange 56 nach unten gedrückt, der gesamte Vorgang in dem Steuerblock läuft nun spiegelbildlich zum EinsehaltVorgang ab. Jetzt gelangt das Druckmittel über die Leitung 37 in den Raum 36, der der Größe des Raumes 27 entspricht, durch die Öffnung 35 in den Raum 34 und drückt den Kolben 57 nach unten und damit den Doppelkegel 42. Die Kugel 44 gleitet nunmehr in den Raum 58j der Kolben 47 ist damit entriegelt und kann sich nach unten bewegen. Das dadurch in den Raum 31 verdrängte Druckmittel schiebt den Differentialkolben 28 nach oben. Dabei schließt sich das Ventil 30. In dem Raum 29 entsteht ein Vakuum. Damit drücken die Beaufschiagungsflächen d und e des Differentialkolbens Löschmittel in den Polraum des Schalters und an geeigneter Stelle durch die Lichtbogentrennstrecke.

Die Beaufschlagungsfläche a des Differentialkolbens drückt ihrerseits das Druckmittel in die Leitung 26 und von dort, analog dem Einsehaltvorgang, in den druckfreien Raum. Der Kolben 51 führt eine Bewegung nach rechts aus. Auch die Kolbenverriegelung erfolgtrwfiPßei der Einschaltung. Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch die Funkt ions ebene |! des Steuerblocks, in dem in beispielhafter Ausführungsform sämtliche Steuerorgane zusammengezogen sind. Es sind in ihm die einzelnen Teile mit den Bezugszahlen aus Fig. 1 versehene Dabei sind die Ventilkegel 8, 23, 11 und 59 durch Kugeln ersetzt. Diese Teile sind gruppenartig in Säulen

60, 61 und 62 zusammengefaßt. Diese Säulen sind gemeinsam in einem zylindrischen Körper 63 mit Dichtungen eingesetzt, wobei die Stirnseiten des Zylinders von den Deckeln 64 und 65 abgedeckt sind. Die Yerbindungsleitungen sind durch Quer- und Längsbohrungen hergestellt, die teilweise durch die Stopfen 66 - 69 vom druckfreien Raum abgetrennt sind. An den Stellen 70 - 74 sind Y/irbeldichtungen vorgesehen. Ausgenommen der Dichtung 70,führt hinter jeder Wirbeidich- B tung ein Kanal in den druckfreien Raum, so daß die restlichen Dichtungen für Niederdruck angelegt sind, und das Lecköl, das nur während eines funktionsablaufes auftritt, druckfrei abgeleitet wird«,

In Jig. 3 ist der Steuerblock in isometrischer Darstellungsform vereinfacht dargestellt. Es ist zu erkennen, wie der zylindrische Körper 63 in einem Quader 75 eingelassen ist, an dem die Anschlüsse 76, 77 und 78 für die Leitungen 1, 26 und 37 erkennbar sind. Ferner sind die Enden der Säulen 60, 61 und 62 und die Deckel 65 und 64 zu sehen.

Claims (5)

P-Hr. 1042 Ratingen, den 5. Jan. 1972 Ansprüche

1.) Druckmittelbetätigter Antrieb für elektrische Hochspannungsschaltgeräte, bei dem das in einem Speicher gespannte Arbeitsmittel über ein Steuersystem an den den Schaltstift antreibenden Arbeitskolben geleitet wird, wobei im arbeitsfreien Zustand mindestens Antriebsleitungen und Arbeitszylinder nahezu druckfrei gehalten sind und der Arbeitskolben hydromechanisch ver- bzw. entriegelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitskolben aus einem rohrförmigen Kolben (47) und einem gleitend darin zwischen Anschlägen axial beweglichen, die Ver- bzw. .Entriegelung besorgenden, inneren Kolben (32, 57) gebildet und letzterer- von einer- Peder (33) in einer Endlage gehalten wird.

2.) Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß erst bei Druckabfall im System die Kolbenverriegelung eingeleitet wird.

3.) Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Wandung des rohrförmigen Kolbens (47) hindurch Verriegelungselemente in entsprechende Aussparungen in der Zylinderwandung eingreifen.

4.) Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine

— 2 —

Arbeitskolbenseite über ein hydraul lach es Gestänge mit einem weiteren Kolben, insbesondere einem Differential·» kolbsn (28), verbunden 1st.

5.) Antrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Differentialkolben (28) als Ringkolben ausgebildet und konzentrisch zum Arbeitszylinder (46) angeordnet ist.