DE758052C - Hydraulische Betaetigungseinrichtung fuer mehrphasige Hochspannungsschalter - Google Patents
Hydraulische Betaetigungseinrichtung fuer mehrphasige HochspannungsschalterInfo
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Description
Bei Antrieben durch strömende Mittel ist es zur gleichzeitigen Betätigung der Phasenschalts.tifte
der mehrphasigen Schalter an sich üblich, mechanische Verbindungen zwischen
den Schaltstiftträgern, insbesondere Kolben, vorzusehen. Hierdurch ergeben sich jedoch
nicht nur erhebliche Massen, sondern bei gebräuchlichen verhältnismäßig1 hohen Schaltgeschwindigkeiten
bedeutende Massenbeschleunigungen.
Es ist daher bereits vorgeschlagen worden, Flüssigkeitsantriebe für Hochspannungsschalter
zu verwenden, bei denen die an Kolben angebrachten Schaltstifte durch ein hydraulisches Gestänge miteinander gekuppelt
sind, bei denen somit der auf einen Schaltstift über die Flüssigkeitssäule erteilte Schaltimpuls
ebenfalls durch Flüssigkeitssäulen auf die Schaltstifte der übrigen Phasen übertragen
wird. Hierbei entstehen jedoch unter anderem folgende Nachteile: Ein Undichtwerden
oder eine Beschädigung des Führungszylinders, der einen Schaltstiftkolben aufnimmt,
dem der Schaltimpuls zunächst mitgeteilt wird, würde auch die übrigen Phasen
in Mitleidenschaft ziehen. Außerdem wird
hierbei, um für jede Phase stets dieselbe Flüssigkeitsmenge zu benutzen, infolge der
durch den Schaltstiftquerschnitt bedingten Ungleichheit der Querschnitte erforderlich,
die Längen- bzw. Querschnittsabmessungen der einzelnen- Phasenführungszylinder gegeneinander
abzustufen.
Die Erfindung geht dagegen von der in dem Hauptpatent 724716 angegebenen hydraulischen
Betätigungseinrichtung aus, bei der jeder Phase ein Pumpenkolben und eine Flüssigkeitssäule als Kraftübertragungsmittel zugeordnet ist und die Pumpenkolben
mechanisch miteinander verbunden sind. Das Kennzeichen der Erfindung besteht darin, daß
für die einzelnen Phasen einzelne gleich große und in gleicher Weise ausgebildete Pumpenkolben
vorgesehen sind, die auf der einen Seite auf einen gemeinsamen Flüssigkeitsverteilungsraum
arbeiten und dadurch die Betätigung der Schaltstifte nach einer Richtung herbeiführen, während- die Pumpenkolben
auf der anderen Seite über getrennte Rohrleitungen die Schaltst-ifte in entgegengesetzter
Richtung betätigen. Hierdurch ist es in besonders vorteilhafter und zuverlässiger
Weise möglich, eine gleichzeitige Betätigung der einzelnen- Phasenschaltstifte herbeizuführen
und dadurch die Betriebssicherheit des Schalters bzw. der Schaltanlage zu erhöhen,
zumal die einzelnen Pumpenkolben sich trotz großer Genauigkeit leicht herstellen lassen
und eine einfache Lagerhaltung gewährleisten. Zugleich wird durch die Erfindung ermöglicht, mit einer einzigen Dichtungsstelle
gegenüber dem eigentlichen Antrieb auszukommen, ohne daß hierbei auf die Freizügigkeit
hinsichtlich der Verlegung der Flüssigkeitsleitungen verzichtet zu werden braucht.
Nach einer weiteren Erfindung ist hierbei der Antrieb so gewählt, daß einerseits ein
sicheres Einschalten herbeigeführt wird, andererseits die Gewähr gegeben ist, daß der
Schaltstift nach dem erfolgten Einschalten in dieser Schaltstellung verbleibt, ohne daß
hierbei in bezug auf die als Kraftüber- ■ tragungsmittel dienende Flüssigkeitssäule. bzw.
-säulen besondere Maßnahmen angewendet zu werden brauchen. Zu diesem Zweck erfolgt das Einschalten mittels Druckluft,
wobei eine beim Einschalten gespannte und im Einschaltzustand gegen das Entspannen
gesicherte Feder vorgesehen ist, die das Ausschalten nach Auslösen einer Verklinkung
herbeiführt.
Nach der Erfindung sind ferner Mittel vorgesehen, die es verhindern, daß die als Kraftübertragungsmittel
dienende Isolierflüssigkeit in den Bereich des Druckluftantriebes gelangen kann.
In den Zeichnungen sind einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
veranschaulicht. Es zeigt
Fig. ι eine gesamte Schalterantriebs- und Kraftübertragungsanlage, z. B. für Freiluftschalter,
in schematiseher Darstellung, wobei der Antrieb, die Kraftübertragungsmittel und
die Schalter nur der Einfachheit halber so dargestellt sind, als ob sie in einer Ebene
liegen,
Fig. 2 eine Abart der Anordnung der Pumpenzylinder etwa im Schnitt nach
Linie A-B der Fig. 1,
Fig. 3 bis 5 verschiedene Ausführungsformen der Ausdehnungsgefäße zur Auf-
nähme der Volumenänderungen der Isolierflüssigkeit.
In einem mit Isolierflüssigkeit, z. B. öl, chlorierten bzw. fluorierten Kohlenwasserstoffen1
od. dgl., gefüllten Verteilungsraum 1 befinden sich Stangen 2. 3, 4, die auf einer
Seite mechanisch z. B. über einen Flansch S mit dem Antrieb und auf der entgegengesetzten
Seite mit je einem Kolben 6 bzw. 7 bzw. 8 verbunden sind. Durch die gewählte mechanische
Verbindung der Pumpenkolben 6, 7, 8 innerhalb des Verteilungsraumes 1 ergibt sich
eine einzige Abdichtungsstelle 9 gegenüber dem eigentlichen Antrieb. Jeder der drei
Phasen R, S, T des Hochspannungsschalters ist somit ein Pumpenkolben zugeordnet. An
die in den Verteilungsraum 1 hineinragenden Pumpenzylinder 10, 11, 12, die entweder
nebeneinander oder, wie die Fig. 2 zeigt, im Dreieck angeordnet werden können, schließen
sich aus Isolierstoff bestehende Leitungen 14, 15, 16 an, die zu den insbesondere aus Metall
bestehenden Führungszylindern 18, 19, 20 Jühren, in welchen die die Schaltstifte 22, 23,
24 tragenden Kolben 26, 27, 28 gleiten. Zwisehen jedem Pumpenkolben und dem den
jeweiligen Schaltstift tragenden Kolben ist somit eine Isolierflüssigkeitssäule als Kraftübertragungsmittel
vorgesehen. Die Flüssigkeitssäule, die in der Leitung 14 sich befindet,
dient z. B. zum Einschalten der Phase R, indem sie in Richtung des Pfeiles
21 auf den Kolben einwirkt, der den Schaltstift trägt. Für die Ausschaltung dienen die
Flüssigkeitssäulen, die in den Leitungen 30, no 2>i,2)2 sich befinden. Beim Ausschalten werden
somit die Isolierflüssigkeitssäulen der Leitungen 30, 31, 32 in Richtung der Pfeile
25 zugleich auf die oberen Flächen der die Schaltstifte tragenden Kolben 26, 27, 28 einwirken.
Es ist hierbei besonders zweckmäßig, die die Flüssigkeit zum Ein- bzw. zum Ausschalten
führenden Isolierleitungen im Innern der zum Teil mit Öl oder Vergußmasse gefüllten
Tragisolatoren 34, 35, 36 konzentrisch zueinander anzuordnen. Die einzelnen Phasenleitungen30,
31, 32 münden in ein gemein-
sames Rohr 33, das in dem Verteilungsraum
endet, wodurch die Zahl der Abdichtungsstellen herabgesetzt wird. Der beschriebene
Teil der Anlage, also der Verteilungsraum 1, die Pumpenzylinder 10, 11, 12, die Leitungen
14, 15, 16, die Führungszylinder 18, 19, 20,
die Leitungen 30, 31, 32 und das Rohr 33 sind somit mit Isolierflüssigkeit vollständig gefüllt.
An der Abdichtungsstelle 9 zwischen dem Verteilungsraum ι und dem Antrieb ist eine
Stopfbuchse, z. B. Labyrinthbuchse, vorgesehen. Das gleichzeitige Einschalten der einzelnen
Phasen erfolgt mittels Druckluft. Zu diesem Zweck ist im Innern des Zylinders 36
ein Druckluftkolben 37 vorgesehen. Die Zuführung der Druckluft erfolgt durch die
Leitung 38. Zwischen dem Druckluftkolben 37 und der den Druckluftraum von dem
hydraulischen System abschließenden Stopfbuchse, die die Antriebsstange 39 umschließt,
ist eine öldichte Abschlußvorrichtung vorgesehen. Diese Abschlußvorrichtung besteht
aus einem metallenen Federungskörper 40, der bei Längsverschiebung des Druckluftkolbens
bzw. der Antriebsstange harmonikaartig zusammengedrückt oder gestreckt wird. Auf
diese Weise wird vermieden, daß selbst bei einem etwaigen Undichtwerden der Stopfbuchse
an der Abschlußstelle 9 ein Ölverlust auftritt.
Zum Ausschalten ist eine den Federungskörper 40 umgebende Schraubenfeder 41 vorgesehen,
die sich gegen den Innenteil des Druckluftkolbens 37 abstützt und die beim
Einschalten gespannt wird. Nach Beendigung des Einschaltvoirganges wird die Antriebsstange 39 verklinkt. Zu diesem -Zweck ist
die Anitriebsstange 39 auf ihrem aus dem Druckluftzylinder 36 hinausragenden Teil
z. B. mit einer abgefederten Klinke 42 ausgerüstet. Im eingeschalteten Zustand greift
ein um den Punkt 43 schwenkbarer Hebel 44 mit seiner Nase 45 hinter die Klinke 42; der
Eingriff zwischen dem Hebel 44 und der
4-5 Klinke 42 wird hierbei durch eine Feder ge-" sichert, die als Zug- oder Druckfeder ausgeführt
sein kann. Zugleich wird der Hebel durch den Haltemagneten 46 eines Relais festgehalten,
indem der Vorsprung 47 der Klinke dieselbe an einer Schwenkung im Uhrzeigersinn verhindert. Wird die Spule beim Auftreten
eines Überstromes erregt, so gibt der Anker 46 den Hebel 44 frei, der nunmehr im
Uhrzeigersinn geschwenkt wird, zumal der Schwenkpunkt 43 des Hebels in einer verhältnismäßig
großen Entfernung" von der Längsachse der Antriebsstange 39 vorgesehen
ist. Durch die Auslösung der Verklinkung wird das Ausschalten mit Sicherheit herbeigeführt,
wobei die Antriebsstange 39 die Pumpenzylinder 6, 7 und; 8 in' die in Fig. 1
gezeichnete Lage bringt. Dabei werden die Flüssigkeitssäulen über die Leitungen 30, 31,
32 im Sinne der Pfeile 25 auf die drei Schaltj Stiftkolben 26, 27, 28 einwirken.
Beim Einschalten werden dagegen durch die Verschiebung der Pumpenkolben 6, 7, 8
unter der Einwirkung des Druckluftkolbens 37 die Flüssigkeitssäulen in den Leitungen 14,
15, 16 bewegt, wodurch auf die Kolben 26, 27, 28 ein Druck in Richtung der Pfeile 21
ausgeübt wird.
Es ist vorteilhaft, als Schaltkammer eine elastische Kammer 50 zu verwenden, die in
dem oberen Isolator 51 untergebracht wird. Wird hierbei als strömendes Löschmittel
Schaltöl verwendet, so ist es vorteilhaft, für die Antriebs- und Löschzwecke dasselbe Öl
zu verwenden. Um dabei aber eine Verschmutzung des Antriebsöls durch das bei Abschaltungen z. B. durch Abbrand verunreinigte
Schaltöl zu vermeiden, werden sämtliche das Antriebsöl aufnehmenden Räume von denen das Schaltöl enthaltenden
Räumen, insbesondere von der Schaltkammer 50, abgedichtet. Es ist aber auch möglich, für
den Antrieb ein anderes öl oder eine andere Isolierflüsigkeit als für die Löschzwecke zu
benutzen.
Um Volumenänderungen des ölsystems aufzunehmen, ist es vorteilhaft, ein oder mehrere
Ausdehnungsgefäße vorzusehen. In den Fig. 1, 3, 4 und S sind verschiedene Arten der Ausdehnungsgefäße
angegeben, wobei mit Ausnahme der Ausführungsform nach Fig. 5 jedes
der Ausdehnungsgefäße über eine Leitung 57 an den Flüssigkeitsverteilungsraum 1 angeschlossen
ist.
Nach Fig. 1 wird ein zum Teil mit Flüssigkeit gefülltes Ausdehnungsgefäß 54 verwendet,
in dessen Innerm ein Überdruck herrscht. Das Öl steigt oder sinkt in dem Ausdehnungsgefäß
je nach der Temperaturänderung. Hierbei ist der höchste Ölstand mit 55 und der tiefste mit 56 bezeichnet.
Gemäß der Ausführungsform nach Fig. 3 ist zur Aufnahme von Volumenänderungen
der Isolierflüssigkeit an Stelle des nur zum
Teil mit Flüssigkeit gefüllten Gefäßes 54 ein mit Flüssigkeit vollständig gefüllter membranartiger
Metallausdehnungskörper 58 vorgesehen. Der z. B. an dem Verteilungsraum 1
mittels der Flüssigkeitsleitung 57 angeschlossene Ausdehnungskörper 58 kann sich somit
je nach Temperatur, die die Isolierflüssigkeit annimmt, nach beiden Richtungen ausbeulen
bzw. zusammenziehen, und zwar etwa im Bereich der durch gestrichelte Linien 60, 62
bzw. 59j 61 angedeuteten Grenzstellen.
Eine weitere Möglichkeit, die Volumenänderungen der Flüssigkeit auszugleichen, besteht
darin, daß man gemäß Füg. 4, statt
ein besonderes Ausdehnungsgefäß vorzusehen, die an dem Verteilungsraum ι angeschlossene
Flüssigkeitsleitung 57 mit dem Innern des auf dem Stützisolator 34 an-5 gebrachten, die Schaltkammer aufnehmenden
Isolators S1 verbindet. Es ist hierbei zweckmäßig, zwischen der inneren Zylinderwandung
des Isolators 51 und der Schaltkammer 50 einen Isolierzylinder 64 z. B. aus
geschichtetem oder faserigem Stoff so vorzusehen, daß im Isolator 51 ein ringförmiger
Ausdehnungsraum 65 zwischen der Innenwandung des Isolators 51 und der äußeren
Oberfläche des Isolierzylinders 64 und ein Zwischenraum zwischen der Innenfläche des
Isolierzylinders 64 und der Schaltkammer entsteht, der mit Öl gefüllt sein kann.
Die Ausführungsform nach Fig. 5 geht gegenüber der Anordnung nach Fig. 4 noch
einen Schritt weiter. Bei dieser Ausführungsform wird zwar in Übereinstimmung
mit der Anordnung nach Fig. 4 der Raum 65 zwischen dem Isolator 51 und dem Isolierzylinder
64 als Ausdehnungsgefäß benutzt,
hierbei kommt jedoch eine besondere Verbitidiungsleitung
57 mit dem Verteilungsraum ι in Fortfall. Der Raum 65 ist mit Antriebsöl gefüllt, wobei z. B. an der Stelle,
an der sich der Isolierzylinder auf den metallenen Flansch 70 zwischen den Isolatoren
34 und 51 abstützt, eine Abdichtung vorgesehen ist, durch die verhindert wird,
daß das Antriebsöl mit dem Öl in der bzw. in unmittelbarer Umgebung der Schaltkammer
50 in Berührung kommt. Der Anschlußflansch 70 enthält einen Kanal 69, der einerseits
den mit öl gefüllten Raum 65 über ein Kugelventil 68 mit den das Ein- und Ausschaltöl
führenden Leitungen verbindet, andererseits zum Füllen des Systems mit öl mit
Außenraum verbunden ist. Nach dem erfolgten Füllen des hydraulischen Systems mit öl
wird der Kanal 69 durch einen Stöpsel 87 aus Kork od. dgl. abgeschlossen. Die Ventilkugel
nimmt in bezug auf ihren Sitz in der Regel
eine solche Lage ein, daß sowohl beim Ausdehnen als auch beim Zusammenziehen des
Öls das öl in den Raum 65 bzw. aus diesem
in das Antriebssystem ungehindert gelangen kann. Der Zweck der Kugel besteht indessen
vor allem darin, zu verhindern, daß der beim Schaltvorgang auftretende Druck in den
Raum 65 gelangt. Beim Auftreten: eines derartigen Druckes im Bereich des Antriebssystems
sperrt die Kugel die Durchlaß öffnung zu dem Raum 65 ab.
Claims (1)
- Patentansprüche:i. Hydraulische Betätigungseinrichtung für mehrphasige Hochspannungsschalter,z. B. Dampfentspannungsschalter, bei der jeder Phase ein Pumpenkolben und 'eine Flüssigkeitssäule als Kraftübertragungsmittel zugeordnet ist und die Pumpenkolben mechanisch miteinander verbunden sind, nach Patent 724716, dadurch gekennzeichnet, daß für die einzelnen Phasen einzelne gleich große und in gleicherweise ausgebildete Pumpenkolben vorgesehen sind, die auf einer Seite auf einen gemeinsamen Flüssigkeitsverteilungsraum arbeiten und dadurch die Betätigung der Schaltstifte nach einer Richtung herbeiführen, während die Pumpenkolben auf der anderen Seite über getrennte Rohrleitungen die Schaltstifte in entgegengesetzter Richtung betätigen.2. Betätigungseinrichtung nach An1-spruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die an dem Verteilungsraum angeschlossenen, in denselben z. B. hineinragenden Pumpenzylinder nebeneinander oder im Dreieck angeordnet sind.3. Betätigungseinrichtung nach den Ansprüchen ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigung der Pumpen für das Einschalten mittels Druckluft erfolgt und daß eine beim Einschalten gespannte und im Einschaltzustand gegen das Entspannen gesicherte Feder od. dgl. vorgesehen ist, die die Betätigung der Pumpen für das Ausschalten nach Auslösen einer Verklinkung herbeiführt.4. Betätigungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Druckluftkolben und der einzigen den Druckluftraum von dem hydraulischen System abschließenden sowie die Antriebsstange umschließenden Stopfbuchse eine öldichte Abschlußvorrichtung, insbesondere in Form eines metallenen Federungskörpers vorgesehen ist.5. Betätigungseinrichtung nach den Ansprüchen ι bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das ölsystem mindestens ein Ausdehnungsgefäß zur Aufnahme von Volumenänderungen enthält.6. Betätigungseinrichtung nach den Ansprüchen ι bis 5, dadurch gekennzeichnet, "o daß das Ausdehnungsgefäß an dem Flüssigkeitsverteilungsraum angeschlossen ist.7. Betätigungseinrichtung nach den Ansprüchen ι bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme von Volumenänderungen ein zum Teil mit Flüssigkeit gefülltes Ausdehnungsgefäß dient, in dem dadurch ein schwankender überdruck herrscht.8. Betätigungseinrichtung nach den An-Sprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausdehnungsgefäß ein mit Flüssig-keit vollständig gefüllter membranartiger Metallausdehnungskörper dient.g. Betätigungseinrichtung nach den Ansprüchen ι bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausdehnungsgefäß der die Schaltkammer aufnehmende, z. B. mit dem Verteilungsraum durch ein Rohr verbundener Isolator dient.10. Betätigungseinrichtung nach den Ansprüchen ι bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausdehnungsgefäß der die Schaltkammer aufnehmende Isolator dient, der an Stelle besonderer äußerer Verbindungen innerhalb des Isolators· über ein Ventil mit einer der im Innern des Schalterstützisolators vorgesehenen Ölleitungen verbunden ist.11. Betätigungseinrichtung nach den Ansprüchen ι bis S und 12, dadurch gekennzeichnet, daß der als Ausdehnungsgefäß dienende Isolator über einen in dem Bereich der StexßsteHe des genannten Isolators und des Stützerisolators vorgesehenen Kanal mit angeschlossenem Kugelventil mit einer der Flüssigkeitsleitungen verbunden ist.12. Betätigungseinrichtung nach den Ansprüchen ι bis ii, dadurch gekennzeichnet, daß für den Antrieb ein anderes öl als für die Löschzwecke benutzt wird.13. Betätigungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche das Antriebsöl aufnehmende Räume gegenüber der das Schaltöl enthaltenden Schaltkammer abgedichtet sind.Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik ist im Erteilungsverfahren folgende Druckschrift in Betracht gezogen worden:Deutsche Patentschrift Nr. 656 270.Hierzu ι Blatt Zeichnungen© 5087 5.53
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