DE6930317U

DE6930317U - Steuerorgan fuer druckmittelantriebe von hochspannungsleistungsschaltern.

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Publication number: DE6930317U
Application number: DE19696930317
Authority: DE
Original assignee: Calor Emag AG
Current assignee: Calor Emag AG
Priority date: 1969-07-31
Filing date: 1969-07-31
Publication date: 1972-03-30
Also published as: DE1938924A1

Description

GALOR-B 1Ι1·5··· '<<'
Elektrizitäts-Aktiengesellschaft
403 Ratingen
Bahnstr. 39-47

!EP-Nr. 1048 Eatingen, den 11. Jan. 1972

Steuerorgan für Druckmittelantriebe von Hoohspannungsleistungsschaltera

gegenstand der Neuerung ist ©in Steuerorgan für den hydraulischen oder pneumatischen Antrieb eines Hochspannungsleistungsschalters, dessen bewegliche Kontaktelemente mittels wechselseitig beaufschlagbarer Antriebskolben betätigt werden, wobei steuernde ^unktionsglieder blockartig zusammengefaßt sind.

Serartige Schalterantriebe werden vornehmlich für sehr große Schaltertypen im HöchstSpannungsbereich benutzt, bei denen Pederantriebe praktisch nicht mehr verwendbar sind. Da üblicherweise sehr hoher Arbeitsdruck (etwa 300 atü) verwendet wird, besteht das Steuerorgan eines solchen Antriebes, das elektromagnetisch angeregt wird, aus einer Anzahl steuernder Funktionsglieder, wie Haupt-, Neben- und Hilfssteuerglieder, insbesondere Ventile, Hilfskolben, Differentialkolben, Schieberanordnungen Uo dergl.

693031730.3.72

Hierbei ergibt sich für das Steuerorgan ein komplizierter Aufbau mit vielen Verbindungsleitungen, der in Anbetracht des hohen Arbeitsdruckes einen erheblichen Aufwand mit sich bringt· Sin aus den Steuergliedern gebildeter kompakter Steuerblock stellt eine unübersichtliche Zusammenballung diffiziler und aufwendiger Einzelteile dar_o

Der Steuerung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches Steuerorgan in besonders einfacher Weise methodisch derart als Steuerblock auszubilden, daß die bekannten Mangel und Schwierigkeiten behoben und eine relativ einfache und wirtschaftliche Fertigung ermöglicht ist·

Diese Aufgabe wird bei einem Steuerorgan der eingangs genannten. Art neuerungsgemäß dadurch, gelöst, daß die Eunktionsglieder

in einzelnen zylindrischen Körpern verteilt untergebracht sind, daß diese zylindrischen Körper in einen weiteren zylindrischen Körper axial einschiebbar eingelassen sind, daß dieser weitere zylindrische Körper in einen durch eine obere und eine untere Stirnplatte verschließbaren Außenmantel eingeschoben ist und daß durch UmfangWten an den Oberflächen der ineinandergeschobenen Körper sowie durch Bohrungen in ihren Wandungen Verbindungsräume zwischen den Funktionsgliedern und äußere Anschlußmöglichkeiten geschaffen sind»

Die Neuerung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert ·

Fig· 1 zeigt das Schema eines hydraulischen oder pneumatischen Schalterantriebes in dem die Neuerung betreffenden Ausschnitt und in beispielhafter Ausführungsform· Es handelt sich um einen dreipoligen Hochspannungsleistungsschalter, bei dem die beweglichen Kontaktelemente über die Kolbenstangen 1-3 betätigt werden, wobei die Kolben 4-6 (in oberer Anschlagstellung, z.B» Binsehaltstellung gezeichnet) in den Zylindern 7-9 durch wechselseitige Druckbeauf3chlagung bewegt werden»

In dem. gestrichelten Viereck 10 ist das Steuersystem angeordnet, das mit Hilfe der !Teuerung zu einer baulichen Einheit zusammengefügt «erden soll. Bis auf die Druckleitung 11 wird das gesamte System in Ruhestellung druckfrei gehaltene Auch bei eventueller Undichtheit der den Druckraum abschließenden Ventile 12-15 kann keine Eehlschaltung erfolgen, da die hinter den Ventilen 12-15 liegenden Räume 16-19 durch die geöffneten Ventile 20 - 23 und die Leitungen 24 - 26 direkt mit der druckfreien Rückleitung 27 in Verbindung stehen_o Biese neue Ausbildung trägt erheblich zur funktionssicherheit beiο

Zur Ausführung einer Schalthandlung (Ausschalten) wird der Ventilstössel 28 nach unten gedrückt. Dabei öffnet sich das Ventil 12 und schließt sich das Ventil 20· Der Druck gelangt jetzt in den Raum 16, durch die Leitung 29 in den Raum 50 hinter den Mfferentialkolben 31 und drückt diesen nach unten· Dabei schließt sich das Ventil 21 und öffnet sich das Ventil 13, so daß der Druck in den Raum 17 und von dort über die Leitungen 32 - 35 auf die oberen Beaufschlagungsf lachen der Kolben 4-6 gelangt» Die Kolben werden nach unten gedrückt und die Schalthandlung wird vollzogen. Das dabei aus den Zylindern 7-9 verdrängte Druckmittel gelangt durch die Leitungen 36 - 39 in den Raum 18 und von dort über die Leitung 25 in die druckfreie Rückleitung 27·

Nach Abschluß der Schalthandlung wird der Stössel 28 freigegeben· Damit schließt sich das Ventil 12 und öffnet sich das Ventil 20· Jetzt kann sich der Druck aus dem Raum 30 über die Leitung 29t den Raum 16, durch das geöffnete Ventil 20 und die Leitung 26 in die druckfreie Rückleitung 27 ausgleichen. Damit schließt sich das Ventil 13 und die Ruhestellung ist wieder erreicht·

für die folgende Einschaltung wird der Ventilstössel 40 betätigte und der Vorgang läuft funktionssymsetrisch ab·

Die Methodik dieses Systems liegt in der Symmetrie der Sin- und Ausschaltventile· Dies bedeutet einheitliche Bauelemente für die

Hauptventilsätze und die Hilfsventilsätze·

In fig· 2 ist gezeigt» wie das Schema aus Pig· 1 systematisch, in einem Block zusammenfügbar ist. Zunächst wird der Ausschalt— hilfsventilsatz (analog bezeichnet wie In Flg. 1) In einen zylindrischen Körper, durch gestricheltes Viereck 4t gekennzeichnet, zusammengefaßt, entsprechend das Sinschalthilfsventil gemäß dem Viereck 42, ferner das Ausschalthaupt ventil Im Viereck 43 und das BinschJälthauptventil im Viereck 44· Ss ergeben sich somit vier zylindrische Körper, die weitgehend aus billigen Drehteilen bestehen· Die Zuleitungen werden radial herausgeführt und münden In gedrehten Hüten für Druckzufuhr und druckfreie Ableitungen in gleicher Höhe, die übrigen jedoch sämtlich in unterschiedlichen Höhen· Zwischen den Buten sind an den zylindrischen Körpern jeweils weitere Nuten für Eundschnurdichtungen vorgesehen.

Die vier zylindrischen Körper werden gemeinsam in axiale Bohrungen, eines weiteren zylindrischen Körpers eingesetzt, gekennzeichnet durch das strichpunktierte Viereck 45· Diese? enthält radial gerichtete Bohrungen in Höhe der Buten der eingesetzten Körper, wobei in Höhe der Bohrungen, die den äußeren Zuleitungen dienen, außen Ringnuten vorgesehen sind, in diesem lalle entsprechend den Leitungen 11, 27, 32 und 39· Zur Verbindung der Räume 16 und 30 sowie 19 und 46 (die In FIg* 1 durch die Leitungen 29 und 45 erfolgt) sind die Radialbohrungen 47 und 48 sowie 49 und 50 vorgesehen, die sich paarweise kreuzen· An der Kreuzungsstelle sind jeweils verbindende» axial gerichtete Bohrungen 51 und 52 in dem Körper 45 vorgesehen, die zur Stirnfläche hin mit Stopfen abgedichtet sind·

ferner sind an der Außenwand des zylindrischen Körpers 45 zwischen den Querbohrungen 47 - 50 und den Buten 11, 27, 32 und 39 weitere Buten mit Rundschnur dichtungen vorgesehen, des» gleichen auch zwischen der But 11 und der unteren Stirnfläche«

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Schließlich 1st der zylindrische Körper 45 in einen äußeren Körper, vorzugsweise ein starkwandiges Rohr mit begrenzenden , Stirnplatten., gekennzeichnet durch das strioh-doppelpunktierte

Viereck 53» eingesetzte Dieses Rohr 53 ist in Höhe der luteii 11, 27, 32 und 39 durchbrochen und trägt dort die Anschlußstutzen für die äußeren Anschlüsse.

] j Jetzt zeigt sich ein wesentlicher Vorteil dieser Einrichtung.

Die äußeren Anschlüsse sind nur bezüglich ihrer Höhe an der äußeren Zylinderwand gebunden» nicht aber in der Richtung. Sie können also wahlweise den verschiedensten Richtungen angepaßt werden und vereinfachen damit die äußere Rohrverlegung erheblich. Ferner lassen sich durch Anbringen von mehreren Anschlußstutzen in gleicher Höhe kostspielige Rohrveraweigungen vermeiden»

Zwischen den Stirnflächen des eingesetzten Körpers 45 und den begrenzenden Stirnplatten sind druckfreie Hohlräume 54 und 55 angeordnet, die über die axiale Bohrung 56 mit der druckfreien Leitung 27 verbunden sind. In diese druckfreien Räume 54 und 55 ragen die Stirnseiten der eingesetzten Körper 41 - 44»

Aus dieser Anordnung ergeben sich erhebliche Vorteile« Bei eventuellen Undichtigkeiten des Drucksystems gelangt das. Druckmittel an keiner Stelle nach außen. Bs wird in den druckfreien Räumen 54 und 55 abgefangen und abgeleitet. Ferner beschränkt sich die mechanische Beanspruchung der Stirnplatten nur auf den von den Stirnflächen der Körper 41 - 44 ausgeübten Druck_s was insbesondere bei den hohen Arbeitsdrücken eine erhebliche Materialeinsparung bedeutet.

Sin bedeutender Vorteil dieses Systems ergibt sich aus der Problematik der Abdichtung der Ventilstössel 28 und 40 nach außen. Üblicherweise müssen solche Abdichtungen für den Arbeitsdruck ausgelegt seine Daraus ergibt sich bei diesen hohen Drücken als

Kraftbedarf für die Betätigung erstens der unvermeidbare hohe öffnungsdruck, zweitens die extrem große Haftreibung der dichtung und drittens die Überwindung der Rückholfeder, die der hohen Haftreibung entspricht« ,Die Summe dieser Kräfte muß von Elektromagneten aufgebracht und mechanisch vom Stösael Übertragen werden,, wobei die Haftreibung quadratisch mit der Querschnittsvergrößerung des Stössela wächst. Da die Haftreibung aber immer doppelt zur Anwendung kommt (Rückholfeder) hat eine Verstärkung des Stb'ssels keinen Sinn, da die dadurch resultierende Beanspruchung in doppeltem Maße wächst. Damit ist die Anwendung an einen bestimmten Maximaldruck gebunden, nach dessen Überschreitung sehr aufwendige Querschiebersysteme verwendet werden müssen. Im vorliegenden Pail wird die äußere StÖsseldichtung aber nicht auf Druck beansprucht und die angeführten Komplikationen kommen in Port fall.

In Eig. 3 ist ein Steuerblock gemäß der Neuerung in einem Konstruktionsbeispiel im Längsschnitt und in Figo 4 im Querschnitt durch die funktionsebenen dargestellt. Nach fig. 3 sind die Hilfsventile 12 und 20 als Kugelventile ausgebildet· Die Bezeichnungen entsprechen denen der Fig» 1 und 2. Die untere Stirnplatte 57 ist als Befestigungsplatte ausgebildet und die obere Stirnplatte 58 als Deckel·

Ein besonderer Vorteil dieser Anordnung liegt in der bequemen Montage und Auswechselbarkeit der einzelnen Steuerungsglieder· Wird die obere Stirnplatte 53 abgenommen, dann sind sämtliche Ventilkörper 41 - 44 herausziehbar und in kürzester Zeit auszuwechseln; auch der große zylindrische Körper 45 ist einfach herausziehbar. Damit sind sämtliche Mchtungselemente zugänglich und auswechselbar.

Fig. 5 zeigt eine isometrische, etwas vereinfachte Darstellung des Steuerblockes in teilweiser Demontage» Der Deckel 58 ist gelüftet. An dem zylindrischen Körper 45, der teilweise herausgezogen ist, ist eine Rundschnurringdichtung 59 erkennbar und

eine Ringnut 60 mit der zugehörigen Radialbohrung 61· An der Stirnfläche des zylindrischen Eörpera 45 sind die eingesetzten zylindrischen Körper 41 uiid 42 mit den herausragenden Ventiletösseln 28 und 40 erkennbar«, Der zylindrische Körper 44 ist teilweise aus dem Körper 45 herausgezogen. Brkennbar ist ein Rundschnurring 62 sowie eine Ringnut 63 mit einer Radialbohrung 64« Weiterhin erkennbar ist die obere Stirnfläche des Stopfens in der axialen Bohrung 52. Auf dem äußeren Mantelrohr 53 ist als Dichtungssitz die Fläche 65 für den Durchbruch 66 angefräßt.

Bei Anwendung von Hydraulik erweist es sieh als besonders vorteilhaft, daß sich der Steuerblock sehr einfach und wirkungsvoll entlüften läßt und daß auch im Betriebsstadium stets eine selbsttätige Entlüftung möglich ist. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, erfolgt die Druckzufuhr von unten und im Ruhestand stehen die Hohlräume oberhalb der Ventile 12-15 direkt mit dem oberen druckfreien Raum 54 in Verbindung. In diesem Raum sammeln sich selbsttätig Luftbläschen. Während eines Arbeitsablaufes sind sie unwirksam, da der Raum 54 dann jeweils durch die Ventile 20 - 23 vom Arbeitsdruck getrennt wird·

Unterhalb der Ventile 12 - 15 im Jiruckraum eingeschlossene Luft gelangt schon nach einem Arbeitsspiel über diese Ventile und kann sich dann gleichfalls im druckfreier Raum sammeln_e Ein einfaches Entlüftungsventil im Deckel 58 genügt. Es ist vorteilhaft, auf dem Deckel einen durchsichtigen Dom oder dergl. anzubringen, in dem sich die Luft sammelt., so daß sie optisch kontrolliert werden kann. Damit kann zugleich das Entlüftungsventil verbunden sein»

Claims

Ansprüche

1.) Steuerorgan für den hydraulischen oder pneumatischen Antrieb eines Hochspannungsleistungsschalters, dessen bewegliche Kontaktelemente mittels wechselseitig beaufschlagbarer Antriebskolben betätigt «erden, wobei steuernde Funktionsglieder blockartig zusammengefaßt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktionsglieder in einzelnen zylindrischen Körpern (41 - 44) verteilt untergebracht sind, daß diese zylindrischen Körper (41 - 44) in einen weiteren zylindrischen Körper (45) axial einschiebbar eingelassen sind, daß dieser weitere zylindrische Körper (45) in einen durch eiae obere und eine untere Stirnplatte (57» 58) verschließbaren Außenmantel (53) eingeschoben ist und daß durch Umfangnuten (60, 63) an den Oberflächen der ineinandergeschobenen Körper sowie durch Bohrungen (z. B. 61„ 64» 66, 51) in ihren Wandungen Verbindungsräume zwischen den Funktionsgliedern und äußere Anschlußmöglichkeiten geschaffen sind»

2c) Steuerorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der oberen und oberhalb der unteren Stirnplatte (58, 57) druckfreie Bäume (54, 55) vorgesehen sind» die mit einer druckfreien Rückleitung (27) des hydraulischen bzw ο pneumatischen Systems in Verbindung steheno

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3.). Steuerorgan nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß funktiozisgleiche Verbindungsräume in einer Querschnitts ebene bestimmter Höhe, funktionsungleiche Yerbindungsräunie dagegen in Querschnitts ebenen unterschiedlicher Höhe angeordnet sind.

Ao) Steuerorgan nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Querschnitts ebene liegende Verbindungsräume (Sadialbohrungen, Umfangsnuten) ron Verbindungsräumen, einer benachbarten Querschnitts ebene oder von druckfreifei-Häumen (54, 55) durch Eingdichtungen an Umfangnuten abgetrennt sind·

5.) Steuerorgan nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für funktionsbedingte Verbindungen Eadialbohrungesi (47» 48) verschiedener Querschnittsebenen durch Axialbohrungen (51) verbunden sind·

6.) Steuerorgan nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Abdichtungen nach außen führender Iunktionsglieder₉ z. B. Ventilstösael (28, 40), dadurch vom Arbeitsdruck entlastet sind, daß diese Glieder durch einen druckfreien Raum (54) hindurch geführt sind.

7.) Steuerorgan nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Stirnplatte (58) mit einem durchsichtigen Teil zur Eontrolle von Luft einschluss en und mit einem Entlüftungsventil ausgestattet ist.

8.) Steuerorgan nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Hadialbohrungen zur Erleichterung des Sat'ssichens etwaiger Luftbläschen leicht ansteigend ausgebildet sind.