EP0373598A2 - Hydraulikantrieb - Google Patents

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EP0373598A2
EP0373598A2 EP89122945A EP89122945A EP0373598A2 EP 0373598 A2 EP0373598 A2 EP 0373598A2 EP 89122945 A EP89122945 A EP 89122945A EP 89122945 A EP89122945 A EP 89122945A EP 0373598 A2 EP0373598 A2 EP 0373598A2
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Asea Brown Boveri AG Germany
Asea Brown Boveri AB
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    • H01H2033/308—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using fluid actuator comprising control and pilot valves

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic drive, in particular for electrical high-voltage switches, in which a changeover valve enables or blocks the flow of pressurized fluid, with a valve piston which is inserted into two opposing, pot-shaped sockets and has a radial sealing collar which alternates with the foreheads of the sockets gets into the sealing seat and at least between the retracted piston cylinder wall and the individual bushings fluid passage pockets are formed, the piston head provided with a sealing or guiding area being constantly pressurized with pressure fluid and for driving the valve piston a further piston surface can optionally be controlled with pressure fluid.
  • the valve piston of the changeover valve usually has, in addition to the actual sealing seat for the changeover process, further sealing and / or guide points.
  • the object of the invention is therefore to ensure the sealing seat of the changeover valve even when the bushings which accommodate the valve piston are not exactly aligned.
  • valve piston is divided in two and the connection point arranged between the piston head and the sealing collar permits a slight radial offset of the piston head.
  • the tilting movement of the piston parts is facilitated if the diameter of the connecting point designed as a sliding seat is selected to be larger than its seat length.
  • valve piston part which is inserted into the sealing collar and carries the piston head, with a lower piston wall thickness than the corresponding parts of the remaining piston. This is conducive to the elastic mobility of the piston.
  • the inside of the piston is constantly pressurized, it is advisable to insert it into the hollow cylindrical sealing collar to insert the insertable valve piston part on the inside of the sealing collar so that it can be pressed against the sealing collar by the internal pressure.
  • the valve piston is inserted as a whole in the opposing cup-shaped bushings 1, 2; it is formed by a base part 3, the radially widening sealing collar 5 and the piston part used with a cylindrical section 6 and the piston head 7.
  • the valve piston has a sealing or guide area on the foot or head part, in which the sealing packs 8, 9 are inserted. These areas slide into corresponding cylinder fits 10, 11 of the bushings 1, 2.
  • Fluid passage pockets P and T are embedded in the latter.
  • the P pocket is constantly pressurized with high pressure fluid, as is the piston interior 12, which is connected to the P pocket via a passage 13.
  • the T-bag is constantly connected to the fluid reservoir, i.e. with low pressure. 14 with a sealed off with an O-ring chamber is referred to, which is acted upon depending on the position of the switching valve with high or low pressure to a piston, for. B. for driving a high voltage switch to move.
  • the sealing collar 5 carries an annular projection 17 with a trapezoidal cross section. With a correspondingly bevelled end edge 18 of the respective bushing 1, 2, which forms the valve, it reaches a sealing seat (conical seat).
  • the socket 2 can be tilted slightly relative to the socket 1 due to installation conditions.
  • the sealing seat between the end edges 18 and the projection 17 will only take place insufficiently in the case of an overall rigid piston.
  • valve piston shown, one part of which is formed by the piston head 7 and the cylindrical section 6. It is used on the inside of the sealing collar 5 to form a sliding fit.
  • the piston wall section 19 of section 6 forming the sliding fit is flush with the inside of the sealing collar 5. It can simply be inserted as a sliding plug seat into a recess 20 of the sealing collar. Since the space 12 and the surface 16 of the piston head 7 are constantly subjected to high pressure, the section 19 will always lie optimally on the sealing collar.
  • Another seal packing 21 in a circumferential groove of the sealing collar 5 ensures the necessary gas or liquid impermeability at the sliding seat.
  • valve piston parts 3, 5 are relatively rigid because they have a large wall thickness. In contrast, a relatively thin wall thickness is selected for the cylindrical section 6. This gives the valve piston part 19, 6, 7 used a certain elasticity. In addition, the length 1 of the sliding seat is chosen to be smaller than the diameter D of the piston wall section 19 forming the sliding seat. This enables a certain pendulum movement of the inserted valve piston part 19, 6, 7 and the finding of the sealing seat (conical seat) between the projection 17 and the front edge 18 is relieved.

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Abstract

Ein Umschaltventil für einen Hydraulikantrieb besitzt einen Ventilkolben, der in zwei offen zueinander stehenden topfförmigen Buchsen 1, 2 gleitet. Ein Dichtbund 5 des Kolbens bildet mit den Stirnkanten 18 der Buchsen einen Kegelsitz, d. h. den Dichtsitz des Ventiles. Damit dieser Dichtsitz bei nicht exakt fluchtenden Buchsen durch die Kolbenführung 9 unbeeinträchtigt bleibt, ist der Ventilkolben geteilt ausgeführt und Sorge dafür getrageb daß der eine Kolbenteil 19, 6, 7 zum übrigen Restkolben quer zur Längsachse sich auspendeln kann.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Hydraulikantrieb, insbeson­dere für elektrische Hochspannungsschalter, bei dem ein Umschaltventil den Durchfluß von Druckfluid freigibt oder sperrt, mit einem Ventilkolben, der in zwei sich gegenüberstehenden, topfförmigen Buchsen eingesetzt ist und einen radialen Dichtbund aufweist, der mit den Stir­nen der Buchsen wechselweise in Dichtsitz gelangt und mindestens zwischen der eingezogenen Kolbenzylinderwand sowie den einzelnen Buchsen Fluiddurchlaßtaschen ausge­bildet sind, wobei der mit einem Dicht- bzw. Führungsbe­reich versehene Kolbenkopf ständig mit Druckfluid beauf­schlagt ist und zum Antrieb des Ventilkolbens eine wei­tere Kolbenfläche wahlweise mit Druckfluid ansteuerbar ist.
  • Der Ventilkolben des Umschaltventiles besitzt in der Re­gel neben dem eigentlichen Dichtsitz für den Umschalt­vorgang noch weitere Dicht- und/oder Führungsstellen.
  • Nun kann es vorkommen, daß bei durch Einbaubedingungen hervorgerufenen, nicht exakt fluchtenden Buchsen, der Kolbenkopf mit seiner Führungsstelle den Dichtsitz stö­rend auslenkt. Die Folge sind erhöhter Verschleiß und Leckagen.
  • Der Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, den Dicht­sitz des Umschaltventiles auch bei nicht exakt fluchten­den, den Ventilkolben aufnehmenden Buchsen zu gewährlei­sten.
  • Die Lösung gelingt dadurch, daß der Ventilkolben zweige­teilt ist und die zwischen Kolbenkopf und Dichtbund an­geordnete Verbindungsstelle einen geringen radialen Ver­satz des Kolbenkopfes zuläßt.
  • Durch die Möglichkeit der einzelnen Kolbenteile, sich relativ zueinander radial bewegen zu können, ist es nun­mehr leichter möglich, den richtigen Dichtsitz zwischen dem Dichtbund des Kolbens und den Buchsen zu finden.
  • Die Kippbewegung der Kolbenteile wird erleichtert, wenn der Durchmesser der als Gleitsitz ausgebildeten Verbin­dungsstelle größer gewählt ist als deren Sitzlänge.
  • Eine weitere Maßnahme, die Beweglichkeit zu erleichtern ist die, den in den Dichtbund eingesetzten, den Kolben­kopf tragenden Ventilkolbenteil mit einer geringeren Kolbenwandungsstärke auszustatten als die entsprechenden Teile des Restkolbens. Dies ist der elastischen Beweg­lichkeit des Kolbens zuträglich.
  • Ist das Kolbeninnere ständig mit Druck beaufschlagt, em­pfiehlt es sich, den in den hohlzylindrischen Dichtbund einsteckbaren Ventilkolbenteil innen am Dichtbund anzu­ordnen, damit er vom Innendruck gegen den Dichtbund preßbar ist.
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung sind den beigefügten Zeichnungen, die lediglich schematische Ausführungsbei­spiele darstellen, zu entnehmen.
    • Figur 1 zeigt einen Halbschnitt durch einen Teil eines Umschaltventiles in Ein-Stellung,
    • Figur 2 zeigt dieses Ventil in Aus-Stellung.
  • Der Ventilkolben ist als Ganzes in den sich gegenüber­stehenden, topfförmigen Buchsen 1, 2 eingesetzt; er wird von einem Fußteil 3, dem sich radial erweiternden Dicht­bund 5 sowie dem eingesetzten Kolbenteil mit zylindri­schem Abschnitt 6 und dem Kolbenkopf 7 gebildet. Der Ventilkolben besitzt am Fuß- bzw. Kopfteil einen Dicht- bzw. Führungsbereich, in dem die Dichtungspackungen 8, 9 eingesetzt sind. Diese Bereiche gleiten in entsprechen­den Zylinderpassungen 10, 11 der Buchsen 1, 2. In letz­tere sind Fluiddurchlaßtaschen P und T eingelassen. Die P-Tasche ist ständig mit Hochdruckfluid beaufschlagt, ebenso der Kolbeninnenraum 12, der mit der P-Tasche über einen Durchlaß 13 in Verbindung steht. Hingegen steht die T-Tasche ständig mit dem Fluidvorratsbehälter, also mit Niederdruck, in Verbindung. Mit 14 ist eine mit ei­nem O-Ring abgeschottete Kammer bezeichnet, die je nach Stellung des Umschaltventiles mit Hoch- bzw. Niederdruck beaufschlagt wird, um einen Kolben, z. B. für den An­trieb eines Hochspannungsschalters, zu bewegen.
  • Bei der gezeigten Ein-Stellung nach Figur 1 ist ein Durchlaß 15 von der P-Tasche zur Ringkammer 14 freigege­ben, die mit Hochdruck beaufschlagt ist. In diese Ein­stellung gelangt der Ventilkolben durch Beaufschlagung eines, im Fußteil 3 angeordneten Hilfskolbens (nicht sichtbar), dessen wirksame Kolbenfläche größer ist als jene 16 des ständig beaufschlagten Kolbenkopfes 7.
  • Der Dichtbund 5 trägt einen kreisringförmigen Vorsprung 17 mit trapezförmigem Querschnitt. Dieser gelangt mit einer entsprechend abgeschrägten Stirnkante 18 der je­weiligen Buchse 1, 2 - das Ventil bildend - in einen Dichtsitz (Kegelsitz).
  • Die Buchse 2 kann infolge von Einbaubedingungen leicht gegenüber der Buchse 1 gekippt sein. Durch die Führung des Kolbenkopfes in der Zylinderpassung 11 im Bereich der Dichtungspackung 9 wird bei einem insgesamt starren Kolben der Dichtsitz zwischen den Stirnkanten 18 sowie dem Vorsprung 17 nur ungenügend stattfinden.
  • Abhilfe schafft hier der gezeigte zweiteilig aufgebaute Ventilkolben, dessen eines Teil vom Kolbenkopf 7 sowie von dem zylindrischen Abschnitt 6 gebildet ist. Es ist an der Innenseite des Dichtbundes 5 unter Bildung eines Gleitsitzes eingesetzt. Der den Gleitsitz bildende Kol­benwandungsabschnitt 19 des Abschnittes 6 schließt bün­dig mit der Innenseite des Dichtbundes 5 ab. Er ist ein­fach als Gleitstecksitz in eine Ausdrehung 20 des Dicht­bundes einsteckbar. Da der Raum 12 sowie die Fläche 16 des Kolbenkopfes 7 ständig mit Hochdruck beaufschlagt sind, wird der Abschnitt 19 stets optimal am Dichtbund anliegen. Eine weitere Dichtungspackung 21 in einer Um­fangsnut des Dichtbundes 5 sorgt für die notwendige Gas- bzw. Flüssigkeitsundurchlässigkeit an der Gleitsitz­stelle.
  • Die Ventilkolbenteile 3, 5 sind relativ starr, weil mit großer Wandstärke ausgeführt. Hingegen ist für den zy­lindrischen Abschnitt 6 eine relativ dünne Wandstärke gewählt. Dies gewährt dem eingesetzten Ventilkolbenteil 19, 6, 7 eine gewisse Elastizität. Hinzu kommt, daß die Länge 1 des Gleitsitzes kleiner gewählt ist als der Durchmesser D des den Gleitsitz bildenden Kolbenwan­dungsabschnittes 19. Dadurch ist eine gewisse Pendelbe­wegung des eingesetzten Ventilkolbenteiles 19, 6, 7 er­möglicht und das Finden des Dichtsitzes (Kegelsitz) zwi­schen dem Vorsprung 17 und der Stirnkante 18 ist er­leichtert.
  • Für das Verbringen des Ventilkolbens in die Aus-Stellung gemäß Figur 2 wird der Druck im Fußteil 3 des Kolbens aufgehoben, so daß der Druck auf die Fläche 16 im Kol­benkopf 7 überwiegt, und der Kolben insgesamt nach links verschoben wird. Dadurch gelangt der Vorsprung 17 mit der Stirnkante 18 der Buchse 1 in Dichtsitz, und die Ringkammer 14 ist über den vom Dichtbund 5 freigelegten Durchlaß mit der T-Tasche - und damit mit Niederdruck, in Verbindung gebracht.

Claims (6)

1. Hydraulikantrieb, insbesondere für elektrische Hochspannungsschalter, bei dem ein Umschaltventil den Durchfluß von Druckfluid freigibt oder sperrt, mit einem Ventilkolben, der in zwei sich gegenüberstehenden, topf­förmigen Buchsen eingesetzt ist und einen radialen Dichtbund aufweist, der mit den Stirnen der Buchsen wechselweise in Dichtsitz gelangt und mindestens zwi­schen der eingezogenen Kolbenzylinderwand sowie den ein­zelnen Buchsen Fluiddurchlaßtaschen ausgebildet sind, wobei der mit einem Dicht- bzw. Führungsbereich versehe­ne Kolbenkopf ständig mit Druckfluid beaufschlagt ist und zum Antrieb des Ventilkolbens eine weitere Kolben­fläche wahlweise mit Druckfluid ansteuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkolben (3, 5, 6, 7) zwei­geteilt ist und die zwischen Kolbenkopf (7) und Dicht­bund (5) angeordnete Verbindungsstelle einen geringen radialen Versatz des Kolbenkopfes (7) zuläßt.
2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstelle als Gleitsitz ausgebildet ist, dessen Durchmesser D größer als die Sitzlänge 1 gewählt ist.
3. Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Verbindungsstelle als Einsteckgleit­sitz ausgebildet ist, wobei der Ventilkolbenteil mit dem Kolbenkopf (7) bis zu einem Anschlag im Restventilkolben einschiebbar ist.
4. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­durch gekennzeichnet, daß der den Kolbenkopf (7) tragen­de Ventilkolbenteil mit einem, den Gleitsitz bildenden Kolbenwandungsabschnitt (19) im Dichtbund (5) eingesetzt ist.
5. Antrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der den Gleitsitz bildende Kolbenwandungsabschnitt (19) des Ventilkolbenteiles an der Innenseite des Dicht­bundes (5) eingesetzt ist und somit vom im Kolbeninneren ständig herrschenden Druck gegen den Dichtbund (5) sowie einer dort eingesetzten Dichtungspackung (21) gepreßt wird.
6. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenwandung des den Kolbenkopf (7) tragenden zylindrischen Abschnittes (6) eine gerin­gere Wandstärke aufweist als der zylindrische Fußteil (3) des Restkolbens.
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