EP0226031A2 - Dampfungs- sowie Ver- und Entriegelungseinrichtung eines Kraftspeichers - Google Patents
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- EP0226031A2 EP0226031A2 EP86115528A EP86115528A EP0226031A2 EP 0226031 A2 EP0226031 A2 EP 0226031A2 EP 86115528 A EP86115528 A EP 86115528A EP 86115528 A EP86115528 A EP 86115528A EP 0226031 A2 EP0226031 A2 EP 0226031A2
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- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
- H01H3/60—Mechanical arrangements for preventing or damping vibration or shock
- H01H3/605—Mechanical arrangements for preventing or damping vibration or shock making use of a fluid damper
Definitions
- the invention relates to a damping and locking and unlocking device of an energy store, which emits mechanical energy by rotating a shaft, which is stopped again after the desired quantity of energy has been released, a lever arm firmly connected to the shaft after the desired quantity of energy strikes a hydraulic damper and the lever arm can be released again to release energy.
- Energy stores are - such as. B. in high-voltage switches - often required that high energies are always available for the switching operations.
- the problem arises in particular in the case of spring energy accumulators that the driven shaft has to be stopped again as soon as possible after delivering the desired quantity of energy without hard stops.
- a hydraulic damper for stopping the shaft, in which a lever arm firmly connected to the shaft strikes a piston rod which is fixedly connected to a piston which runs in a cylinder.
- the piston presses on a hydraulic fluid which flows through a pumping chamber from the pressure side of the piston to the suction side.
- the piston rod is locked and released by a toggle lever system and reset by a spring.
- the invention has for its object to provide a damping, locking and unlocking device which is able to intercept, lock and unlock the lever arm both with large and with different forces.
- the energy accumulator has a lever arm which is fixedly connected to the shaft, that this lever arm strikes a piston at the end of the switch-on process, which runs in a hollow piston which is displaceably displaced in a housing that there is a fixed bottom connected to the hollow piston underneath the piston, there is another piston below the bottom, which is supported by a spring on the bottom of the enlarged housing part, that the bottom is provided with openings and check valves, and the piston is provided with sealing elements are and the spaces between the upper piston, the bottom and the lower piston are filled with hydraulic fluid, that the hollow piston is provided at its lower end with a disc which is held by a piston ring lock and that the piston ring lock by an operative connection to the shaft of the lever to be locked depends on the angle gig is movable into the locking position and can be released again with the help of the operating element.
- the advantage of the invention is that quick unlatching and low-noise, damped interception of the shaft driven by the energy accumulator is possible. It is also a robust one Arrangement that works relatively wear-free.
- the damping, locking and unlocking device 30 shown in FIG. 1 catches a lever 21 which is fixedly connected to a shaft 2 and an energy accumulator 20 by striking a piston 31 which yields to the extent that the hydraulic fluid, e.g. B. oil, flows through the openings 39 of a bottom 35 fixedly connected to the piston 32 and a piston 31 - mediated via the oil flow and a piston 36 - moves downward against the pressure of a spring 37.
- the unlocking of the lever 21 takes place in that a hollow piston 32, which is displaceably mounted in a housing 33 and contains the damping device just described, is unlocked and moves downward against the pressure of the spring 37 until the lever 21 is released.
- the force of the spring 37 and the cross section of the check valves 40 must be such that the pistons 32 and 31 return to their starting position and are locked there so quickly after the release of the lever 21 that the lever 21 is intercepted again after one revolution .
- the spring 37 presses the Piston 36 upwards, and the oil flows back through the openings 39 and the check valves 40 of the base 35, the piston 31 returning to the starting position shown.
- the shaft 2 has z. B. in a high-voltage switch, the function of turning on the switch poles and simultaneously tensioning the opening springs.
- the piston ring lock 50 has the following features: In the piston 32, an O-shaped slotted piston ring 55 is embedded in an annular groove 54, which presses with its clamping force against the cylinder wall. At the point at which the piston 32 is to be locked by means of the piston ring 55, the cylinder wall has a cylinder extension 56, into which the piston ring 55 slides and widens to widen the slot. The locking takes place in such a way that a pin 51 engages in this widened piston ring slot and thus prevents the piston ring 55 from being pressed together. As a result, the piston 32 is held on the entire circumference by the piston ring 55, which lies both in the annular groove 54 and in the cylinder extension 56, whereby large forces can be locked.
- the unlocking takes place by pulling out the pin 51 and the action of an external force on the cylinder 32, whereby this is displaced and the piston ring 56 is compressed to its smaller diameter by a conical configuration of the transition between the enlarged and the narrower cylinder part. If the external forces no longer act on the piston 32, the spring 37 pushes the piston 32 back into the position in which it is locked again.
- the spring 37 must have at least such a spring stiffness that it presses the pistons 32 and 31 - the latter via the hydraulic fluid - into the end position shown in FIG. 1, in which the latching takes place.
- the spring stiffness may, on the other hand, be so high that the force of the energy accumulator - mediated via the lever 21 and the piston 31 - can push the piston 32 downward when the piston ring lock 50 is released.
- the pin 51 is held in its locking position by a rotary lever 57 and an operating element 65 against the pressure of a spring 52.
- the operating element 65 When the operating element 65 is actuated, there is it releases the rotary lever 57 and the spring 52 pulls the pin 51 out of the locked position so that the piston 32 is displaced by the pressure of the locked element 21.
- the pushing in of the pin 51 for locking takes place via a cam disk 67 which acts on the lever 57, the piston 32 having already assumed its locking position again at this time due to the pressure of the spring 37.
- the cam plate 67 releases the rotary lever 57 again after the pin 51 is pressed in and the rotary lever 57 is latched, so that the control element 65 can be unlocked again.
- the cam plate 67 is connected to the lever 21 via a chain drive 68 such that the cam plate 67 has released the rotary lever 57 when the lever 21 is held by the piston 31.
- the cam plate 67 and the lever 21 thus run synchronously.
- the operating element 65 is expediently designed as an electromagnet in order to be able to switch the high-voltage switch by means of electrical signals.
- a softer interception of the lever 21 can be achieved in that the piston 31 is made of titanium, since the inertia is reduced due to the lower specific weight.
- the energy accumulator can preferably be designed as a spiral spring 22 that can be pulled up by a motor 23.
- the damping, locking and unlocking device can be used for switching several switch poles at the same time, since large forces can be controlled through them. Due to the possibility of absorbing and locking and unlocking variable forces, the device can be used for a multi-pole switch in which the switch poles can be switched off both individually and together and switched on again when the switch springs are energized again. Furthermore, the damping device enables the switch-on springs to be switched on several times, the stored force being intercepted each time.
Landscapes
- Fluid-Damping Devices (AREA)
- Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Dämpfungs- sowie Ver- und Entriegelungseinrichtung eines Kraftspeichers, der mechanische Energie abgibt, indem er eine Welle in Drehung versetzt, welche nach Abgabe des gewünschten Energiequantums wieder angehalten wird, wobei ein mit der Welle fest verbundener Hebelarm nach Abgabe des gewünschten Energiequantums auf einen hydraulischen Dämpfer auftrifft und der Hebelarm zur erneuten Energieabgabe wieder freigebbar ist. Kraftspeicher werden - wie z. B. in Hochspannungsschaltern - oft dazu benötigt, daß für die Schaltvorgänge hohe Energien jederzeit zur Verfügung stehen. Besonders bei Federkraftspeichern tritt das Problem auf, daß die angetriebene Welle nach Abgabe des gewünschten Energiequantums möglichst ohne harte Anschläge wieder angehalten werden muß.
- Aus der DE-PS 22 15 535 ist zum Anhalten der Welle ein hydraulischer Dämpfer bekannt, bei dem ein mit der Welle fest verbundener Hebelarm auf eine Kolbenstange auftrifft, die mit einem Kolben fest verbunden ist, welcher in einem Zylinder läuft. Dabei drückt der Kolben auf eine Hydraulikflüssigkeit, welche durch einen Umpumpraum von der Druckseite des Kolbens auf die Saugseite fließt. Die Arretierung und Freigabe der Kolbenstange wird durch ein Kniehebelsystem, die Rückstellung durch eine Feder bewirkt.
- Der Nachteil dieser Dämpfungs- sowie Ver- und Entriegelungseinrichtung ist der, daß nahezu die gesamte Energie des auf die Kolbenstange auftreffenden Hebelarms durch das Dämpfungssystem aufgenommen werden muß, da sonst das Kniehebelsystem zerstört wird. Dabei muß der Dämpfungszylinder genau auf die abzufangende Energie ausgelegt werden, was bei sehr großen Kräften erhebliche technische Schwierigkeiten bereitet. Insbesondere ist bei dieser Anordnung von Nachteil, daß sie für das Abfangen variabler Energien nicht eingesetzt werden kann.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Dämpfungs-, Ver- und Entriegelungseinrichtung verfügbar zu machen, die in der Lage ist, den Hebelarm sowohl bei großen als auch bei unterschiedlichen Kräften abzufangen, zu verriegeln und wieder zu entriegeln.
- Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kraftspeicher einen Hebelarm aufweist, welcher mit der Welle fest verbunden ist, daß dieser Hebelarm bei Beendigung des Einschaltvorgangs auf einen Kolben auftrifft, der in einem hohlen Kolben läuft, welcher in einem Gehäuse verschiebbar verlagert ist, daß sich unterhalb des Kolbens ein mit dem hohlen Kolben verbundener, feststehender Boden befindet, daß sich unterhalb des Bodens ein weiterer Kolben befindet, der sich durch eine Feder am Boden des erweiterten Gehäuseteils abstützt, daß der Boden mit Öffnungen und Rückschlagventilen, die Kolben mit Dichtungselementen versehen sind und die Räume zwischen dem oberen Kolben, dem Boden und dem unteren Kolben mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt sind, daß der hohle Kolben an seinem unteren Ende mit einer Scheibe versehen ist, die durch eine Kolbenringverriegelung gehalten wird und daß die Kolbenringverriegelung durch eine Wirkverbindung zu der Welle des zu verriegelnden Hebels winkelabhängig in die Arretierposition bewegbar und mit Hilfe des Bedienungselements wieder freigebbar ist. Weiterbildungen der Erfindung sowie Beispiele der vielseitigen Verwendungsmöglichkeiten sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
- Neben der Beherrschung großer und variabler Kräfte besteht der Vorteil der Erfindung darin, daß eine schnelle Entklinkung und ein geräuscharmes, gedämpftes Abfangen der durch den Kraftspeicher angetriebenen Welle möglich ist. Außerdem handelt es sich um eine robuste Anordnung, die relativ verschleißfrei arbeitet.
- Die Beherrschung variabler Kräfte bietet den besonderen Vorteil, daß die Dämpfungs-, Ver- und Entriegelungseinrichtung in Schaltern verwendet werden kann, bei denen sehr unterschiedliche Kräfte abgefangen sowie ver- und entriegelt werden müssen.
- Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen erläutert.
- Es zeigen
- Fig. 1 die Dämpfungs-, Ver- und Entriegelungseinrichtung teilweise im Schnitt
- Fig. 2 eine Draufsicht auf eine mit einem zentralen Federkraftspeicher verbundenen Dämpfungs-, Ver- und Entriegelungseinrichtung.
- Die in Fig 1 dargestellte Dämpfungs-, Ver- und Entriegelungseinrichtung 30 fängt einen mit einer Welle 2 und einem Kraftspeicher 20 fest verbundenen Hebel 21 dadurch ab, daß dieser auf einen Kolben 31 auftrifft, der in dem Maße nachgibt, wie die Hydraulikflüssigkeit, z. B. Öl, durch die Öffnungen 39 eines mit dem Kolben 32 fest verbundenen Bodens 35 hindurchströmt und einen Kolben 31 - vermittelt über den Ölfluß und eine Kolben 36 - gegen den Druck einer Feder 37 nach unten verschiebt. Die Entriegelung des Hebels 21 erfolgt dadurch, daß ein in einem Gehäuse 33 verschiebbar gelagerter hohler Kolben 32, der die eben beschriebene Dämpfungseinrichtung enthält, entriegelt wird und sich gegen den Druck der Feder 37 solange nach unten bewegt, bis der Hebel 21 freigegeben wird.
- Die Kraft der Feder 37 sowie der Querschnitt der Rückschlagventile 40 müssen so bemessen sein, daß die Kolben 32 und 31 nach der Freigabe des Hebels 21 so schnell in ihre Ausgangslage zurückkehren und dort verriegelt werden, daß der Hebel 21 nach einer Umdrehung wiederum gedämpft abgefangen wird. Dabei drückt die Feder 37 den Kolben 36 nach oben, und das Öl strömt durch die Öffnungen 39 und die Rückschlagventile 40 des Bodens 35 zurück, wobei der Kolben 31 in die gezeichnete Ausgangslage zurückkehrt. Die Welle 2 hat z. B. in einem Hochspannungsschalter die Funktion, die Schalterpole einzuschalten und gleichzeitig die Ausschaltfedern zu spannen.
- Die Kolbenringverriegelung 50 weist folgende Merkmale auf:
In dem Kolben 32 ist in eine Ringnut 54 ein O-förmig geschlitzter Kolbenring 55 eingebettet, der mit seiner Spannkraft gegen die Zylinderwand drückt. Die Zylinderwand weist an der Stelle, an der der Kolben 32 mittels des Kolbenrings 55 verriegelt werden soll, eine Zylindererweiterung 56 auf, in die der Kolbenring 55 hineingleitet und sich unter Verbreiterung des Schlitzes aufweitet. Die Verriegelung erfolgt auf die Weise, daß ein Stift 51 in diesen aufgeweiteten Kolbenringschlitz eingreift und so ein Zusammenpressen des Kolbenrings 55 verhindert. Dadurch wird der Kolben 32 durch den Kolbenring 55, welcher sowohl in der Ringnut 54 wie in der Zylindererweiterung 56 liegt, am gesamten Umfang festgehalten, wodurch eine Verriegelung großer Kräfte möglich ist. Die Entriegelung erfolgt durch das Herausziehen des Stifts 51 und die Einwirkung einer äußeren Kraft auf den Zylinder 32, wodurch dieser verschoben wird und der Kolbenring 56 durch eine konusförmige Ausgestaltung des Übergangs zwischen dem erweiterten und dem engeren Zylinderteil auf seinen kleineren Durchmesser zusammengedrückt wird. Wirken die äußeren Kräfte nicht mehr auf den Kolben 32 ein, so drückt die Feder 37 den Kolben 32 in die Position zurück, in der er erneut verriegelt wird. Dabei muß die Feder 37 mindestens eine solche Federsteife aufweisen, daß sie die Kolben 32 und 31 - letzteren vermittelt über die Hydraulikflüssigkeit - in die in Fig. 1 gezeichnete Endlage, in der die Verklinkung stattfindet, drückt. Die Federsteife darf andererseits maximal so hoch sein, daß die Kraft des Kraftspeichers - vermittelt über den Hebel 21 und den Kolben 31 - den Kolben 32 bei Entklinkung der Kolbenringverriegelung 50 nach unten zu drücken vermag. - Der Stift 51 wird durch einen Drehhebel 57 und ein Bedienungselement 65 gegen den Druck einer Feder 52 in seiner Verriegelungsposition gehalten. Wenn das Bedienungselement 65 betätigt wird, gibt es den Drehhebel 57 frei, und die Feder 52 zieht den Stift 51 aus der Verriegelungsstellung, so daß der Kolben 32 durch den Druck des verriegelten Elements 21 verschoben wird.
- Das Hineindrücken des Stifts 51 zur Verriegelung erfolgt über eine Kurvenscheibe 67, die auf den Hebel 57 wirkt, wobei der Kolben 32 durch den Druck der Feder 37 zu diesem Zeitpunkt bereits wieder seine Verriegelungsstellung eingenommen hat. Die Kurvenscheibe 67 gibt nach dem Hineindrücken des Stifts 51 und der Verklinkung des Drehhebels 57 den Drehhebel 57 wieder frei, so daß eine erneute Entriegelung durch das Bedienungselement 65 vornehmbar ist. Die Kurvenscheibe 67 ist über einen Kettenantrieb 68 mit dem Hebel 21 so verbunden, daß die Kurvenscheibe 67 den Drehhebel 57 dann freigegeben hat, wenn der Hebel 21 durch den Kolben 31 gehalten wird. Die Kurvenscheibe 67 und der Hebel 21 laufen also synchron.
- Das Bedienungselement 65 wird zweckmäßig als Elektromagnet ausgebildet, um den Hochspannungsschalter mittels elektrischer Signale schalten zu können.
- Ein weicheres Abfangen des Hebels 21 kann dadurch erreicht werden, daß der Kolben 31 aus Titan hergestellt wird, da durch das geringere spezifische Gewicht die Massenträgheit herabgsetzt wird.
- Der Kraftspeicher kann vorzugsweise als eine von einem Motor 23 aufziehbare Spiralfeder 22 ausgebildet sein. Die Dämpfungs-, Ver-, und Entriegelungseinrichtung kann für die Schaltung mehrerer Schalterpole gleichzeitig verwendet werden, da durch sie große Kräfte beherrschbar sind. Durch die Möglichkeit, variable Kräfte gedämpft abzufangen sowie zu ver- und zu entriegeln, ist die Einrichtung für einen mehrpoligen Schalter verwendbar, bei dem die Schalterpole sowohl einzeln als auch gemeinsam ausschaltbar und unter erneuter Spannung der Ausschalterfedern wieder einschaltbar sind. Des weiteren ermöglicht die Dämpfungseinrichtung die Einschaltung unter Spannung der Ausschaltfedern auch mehrmals vorzunehmen, wobei jedesmal die noch gespeicherte Kraft abgefangen wird.
Claims (8)
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kraftspeicher (20) einen Hebelarm (21) aufweist, welcher mit der Welle (2) fest verbunden ist, daß dieser Hebelarm (21) bei Beendigung jedes Einschaltvorgangs auf einen Kolben (31) auftrifft, der in einem hohlen Kolben (32) läuft, welcher in einem Gehäuse (33) verschiebbar verlagert ist, daß sich unterhalb des Kolbens (31) ein mit dem hohlen Kolben (32) verbundener, feststehender Boden (35) befindet, daß sich unterhalb des Bodens (35) ein weiterer Kolben (36) befindet, der sich durch eine Feder (37) am Boden des erweiterten Gehäuseteils (38) abstützt, daß der Boden (35) mit Öffnungen (39) und Rückschlagventilen (40), die Kolben (31 und 36) mit Dichtungselementen (41) versehen sind und die Räume zwischen dem Kolben (31), dem Boden (35) und dem Kolben (36) mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt sind, daß der Kolben (32) an seinem unteren Ende mit einer Scheibe versehen ist, die durch eine Kolbenringverriegelung (50) gehalten wird und daß die Kolbenringverriegelung (50) durch eine Wirkverbindung zu der Welle (2) des zu verriegelnden Hebels (21) winkelabhängig in die Arretierposition bewegbar und mit Hilfe des Bedienungselements (65) wieder freigebbar ist.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kolbenringverriegelung (50) einen Kolben (32) mit Ringnut (54) aufweist, wobei in dieser Ringnut (54) ein O-förmig geschlitzter Kolbenring (55) aus Federstahl angeordnet ist, der durch seine Spannkraft an die Zylinderfläche angedrückt ist, daß der Kolbenring (55) zur Arretierung des Kolbens (32) in eine Zylindererweiterung (56) gleitbar ist, daß ein Stift (51) gegen eine Federvorspannung in den Ringschlitz des Kolbenrings (55) eindrückbar ist und daß in dieser Arretierposition durch den in den Ringschlitz des Kolbenrings (55) ragenden Stift (51) ein Zusammenpressen des Kolbenrings (55) verhinderbar ist, wobei der Kolben (32) am gesamten Umfang festgehalten wird, daß der Kolben (32) am gesamten Umfang festgehalten wird, daß der Kolben (32) mittels einer Feder (37) in diese Arretierposition schiebbar ist, daß der Kolbenring (55) derart auf die Zylindererweiterung (56) abgestimmt ist, daß der Kolben (32) durch die von außen auf ihn wirkende Kraft des Hebels (21) bei Nichteingriff des Stifts (51) gegen den Druck der Feder (37) verschiebbar ist, wobei der Kolbenring (56) durch eine konusförmige Ausgestaltung des Übergangs zwischen dem engeren und erweiterten Zylinderteil auf seinen kleinen Durchmesser zusammendrückbar ist, daß ein Drehhebel (57) durch eine Kurvenscheibe (67) derart verstellbar ist, daß der Drehhebel (57) den Stift (51) dann hineindrückt, wenn sich der Kolben (32) nach einer Entriegelung wieder in die Arretierposition zurückbewegt hat, daß die Kurvenscheibe (67) den Hebel (57) freigibt, bevor sie zum Stillstand kommt, daß ein Bedienungselement (65) den Drehhebel (57) in der Arretierposition festhält, daß diese durch einen Befehl an das Bedienungselement (65) aufhebbar ist und daß die Kurvenscheibe (67) über einen Kettenantrieb (68) von dem zu verriegelnden Teil (21) drehwinkelabhängig antreibbar ist.
dadurch gekennzeichnet,
daß das Bedienungselement (65) als Elektromagnet ausgebildet ist.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kolben (31) aus Titan besteht.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kraftspeicher (20) eine von einem Motor (23) aufziehbare Spiralfeder (22) ist.
gekennzeichnet durch
ihre Verwendung in einem mehrpoligen Schalter, bei dem die Schalterpole gemeinsam abschaltbar und unter erneuter Spannung der Ausschaltfedern wieder einschaltbar sind.
gekennzeichnet durch
ihre Verwendung in einem mehrpoligen Schalter, bei dem die Schalterpole sowohl einzeln als auch gemeinsam abschaltbar und unter erneuter Spannung der Ausschaltfedern wieder einschaltbar sind.
gekennzeichnet durch
ihre Verwendung in einem mehrpoligen Schalter, bei dem die Ausschaltfedern mit der in dem Kraftspeicher gespeicherten Energie mehrmals spannbar sind.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19853540673 DE3540673A1 (de) | 1985-11-16 | 1985-11-16 | Daempfungs- sowie ver- und entriegelungseinrichtung eines kraftspeichers |
DE3540673 | 1985-11-16 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EP0226031A2 true EP0226031A2 (de) | 1987-06-24 |
EP0226031A3 EP0226031A3 (de) | 1989-08-09 |
Family
ID=6286148
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EP86115528A Withdrawn EP0226031A3 (de) | 1985-11-16 | 1986-11-08 | Dampfungs- sowie Ver- und Entriegelungseinrichtung eines Kraftspeichers |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0226031A3 (de) |
DE (1) | DE3540673A1 (de) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1985
- 1985-11-16 DE DE19853540673 patent/DE3540673A1/de active Granted
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1986
- 1986-11-08 EP EP86115528A patent/EP0226031A3/de not_active Withdrawn
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0226031A3 (de) | 1989-08-09 |
DE3540673A1 (de) | 1987-05-27 |
DE3540673C2 (de) | 1987-08-27 |
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