EP0460390A2 - Federkraftspeicherantrieb für einen Hochspannungsschalter - Google Patents

Federkraftspeicherantrieb für einen Hochspannungsschalter Download PDF

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EP0460390A2
EP0460390A2 EP91106649A EP91106649A EP0460390A2 EP 0460390 A2 EP0460390 A2 EP 0460390A2 EP 91106649 A EP91106649 A EP 91106649A EP 91106649 A EP91106649 A EP 91106649A EP 0460390 A2 EP0460390 A2 EP 0460390A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
spring
cylinder
spring force
piston unit
storage drive
Prior art date
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Ceased
Application number
EP91106649A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0460390A3 (en
Inventor
Max Kuhn
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Switzerland GmbH
Original Assignee
GEC Alsthom T&D AG
Sprecher Energie AG
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Filing date
Publication date
Application filed by GEC Alsthom T&D AG, Sprecher Energie AG filed Critical GEC Alsthom T&D AG
Publication of EP0460390A2 publication Critical patent/EP0460390A2/de
Publication of EP0460390A3 publication Critical patent/EP0460390A3/de
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/22Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism
    • H01H3/30Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using spring motor
    • H01H3/3005Charging means
    • H01H3/301Charging means using a fluid actuator

Definitions

  • the present invention relates to a spring energy storage drive for a high-voltage switch according to the preamble of claim 1.
  • Such spring energy storage drives such as those described in "SPRECHER ENERGIE REVUE" No. 1/86 on pages 4 and 5, have spring-loaded energy stores that can be tensioned by means of an electric motor or by hand, in which the energy for switching on the high-voltage switch and for simultaneously tensioning one Switch-off spring memory is storable.
  • the high-voltage switch When the high-voltage switch is switched on and the spring-loaded accumulator and the spring-loaded spring accumulator are tensioned, the high-voltage switch can consequently be switched off, switched on and off again without the spring-loaded accumulator being recharged.
  • FIG. 1 shows, purely schematically, a spring energy storage drive according to the invention with a cylinder-piston unit for charging the spring energy storage with a single working stroke.
  • the spring energy storage drive 210 has a tensioning device 212 with a cylinder-piston unit 214 to tension a spring force accumulator formed by a spiral spring 216 in the course of a single working stroke in the direction of arrow A.
  • the energy supplied during a tensioning process of the spiral spring 216 is sufficiently large to switch on a high-voltage switch 218, which is only shown schematically, and to tension a switch-off spring 222 connected to the movable switching contact 220.
  • the inner end of the spiral spring 216 is fastened to a spring shaft 224, the axis of rotation of which is indicated by dash-dotted lines and designated 224 ', and its outer end is connected to a tab 226 of a spring cage 228.
  • the spring cage 228 is freely rotatable on the spring shaft 224, which in turn is rotatably mounted on a frame of the spring force drive 210, which is also not shown but is generally known.
  • a tension lever 230 and a gear 232 of a gear transmission 234 are further freely rotatably seated on the spring shaft 224 connected to the outer end of the coil spring 216, for example by means of a screw connection.
  • the gear 232 is connected to the tensioning lever 230 via a generally known freewheel, which is not shown in the figure and which is effective when the gear 232 is rotated counter to the direction of rotation B for tensioning the spiral spring 216.
  • a gear segment 236 meshes with the gear 232, which is arranged on a bearing shaft 238 that runs parallel to the axis of rotation 224 ′ and is also rotatably attached to the frame (not shown).
  • a crank 240 is integrally formed on the side of the gear segment 236, in the forked free end region of which the piston rod 242 of the cylinder-piston unit 214 engages, which is pivotally connected to the crank 240 via a pin 244.
  • the cylinder 246 of the cylinder-piston unit 214 is pivotally mounted on the frame of the spring-loaded energy-saving drive 210, which also runs parallel to the axis 224 ′, so that the cylinder-piston unit 214 executes a stroke in or against the direction of arrow A or the one rotating Crank 240 caused pivoting of the cylinder-piston unit 214 around the pivot pin 248 can follow. Furthermore, the bearing shaft 238 is wrapped by a return spring 250 which is supported on one end on the crank 240 and on the other end on a stationary pin 252 of the frame, not shown.
  • the return spring 250 ensures after the completion of a working stroke in the direction of arrow A that the piston rod 242, the crank 240 and the gear segment 236 are brought back into the lines with solid lines in the figure shown rest position.
  • the gear segment 236 and the crank 240 are pivoted in the direction of arrow C from the rest position into the working position indicated by dash-dotted lines.
  • the swivel angle around the bearing shaft 238 is approximately 120 degrees, but this swivel angle can also be larger or be chosen smaller.
  • the gear ratio of the gear transmission 234 is selected such that when a working stroke of the cylinder-piston unit 214 is carried out, the gear 232 is rotated through an angle of 360 °.
  • the single-acting cylinder-piston unit 214 is connected via a line 254 to a three-way valve 256, which connects the cylinder-piston unit 214 to a pressure accumulator 258 on the one hand to carry out a working stroke and, on the other hand, that to a low-pressure part 260 after the working stroke has been carried out.
  • the three-way valve 256 is connected to the pressure accumulator 258 via a high-pressure line 262 and to a low-pressure container 266 via a low-pressure line 264.
  • a hydraulic pump 270 which can be driven by an electric motor 268, is connected between the low-pressure container 266 and the pressure accumulator 258 in order to pump the hydraulic fluid, for example hydraulic oil, from the low-pressure container 266 into the generally known hydraulic pressure accumulator 258.
  • a check valve 272 prevents the high-pressure hydraulic fluid from flowing back to the hydraulic pump 270 and to the low-pressure container 70.
  • the pressure accumulator 258 is connected in terms of flow to an excess pressure valve 274, which opens when the pressure is too high and which Hydraulic fluid can flow back into the low pressure reservoir 266 until the pressure in the pressure accumulator 258 has dropped to the desired value.
  • a pressure relay 276 Also connected to the pressure accumulator 258 is a pressure relay 276, the switch contacts of which 278 when the pressure in the pressure accumulator 258 drops below a lower limit and open when an upper limit is reached.
  • This pressure relay 276 controls the excitation coil 280 of a switch 282, by means of which the electric motor 268 can be switched on or off.
  • a ratchet lever 284 is connected in a rotationally fixed manner to the spring shaft 224 and is releasably supported on a ratchet pawl 286.
  • the switch pawl 286 can be pivoted clockwise from the support position shown in the figure into a release position.
  • the radial running surface 292 of the cam disc 290 interacts with a roller 294 which is freely rotatably mounted on a roller lever 298 which is fixedly connected to a roller lever shaft 296.
  • the roller lever shaft 296 is also rotatably mounted on the frame (not shown) of the spring energy storage drive 210 and its axis 296 'runs parallel to the axis of rotation 224' of the spring shaft 224.
  • the cam disc 290 is designed such that the roller lever 298 is rotated 360 in the direction of arrow D when the cam disc 290 is rotated ° is pivoted counterclockwise from the switch-off position shown in solid lines in the figure to the switch-on position 298 'indicated by dashed lines.
  • the running surface 292 extends a little less than 360 ° Celsius so that the roller lever shaft 296 with the roller lever 298 and the roller 294 are pivoted back past the flank 300 of the cam plate 290 into the switch-off position can without the roller 294 touching the cam disc 290.
  • a turn-off ratchet lever 302 sits on the roller lever shaft 296 in a rotationally fixed manner and on the other side a transmission lever 304.
  • the turn-off ratchet lever 302 is shown in solid lines and denoted by 0 in the off position.
  • the roller lever 298 When the roller lever 298 is brought into the switch-on position 298 ', it also pivots counterclockwise into the switch-on position shown in dash-dotted lines and designated by I.
  • the release pawl lever 302 In the switched-on position I, the release pawl lever 302 is releasably supported on a release pawl 306, which can be pivoted from the illustrated position into a release position by means of an electrically controllable deactivation magnet system 308.
  • the transmission lever 304 is operatively connected to the movable switch contact 220 of the high-voltage switch 218 and to the switch-off spring 222 via a transmission system 310, which is only indicated schematically.
  • a control element 312 which controls the three-way valve 256 as a function of the tension state of the spiral spring 216 has a control shaft 314 which runs parallel to the shaft 224 and on which three single-arm levers 316, 318 and 320 are arranged.
  • the lever 316 acts on the three-way valve 256 via a connection 322 indicated by a dot-dash line.
  • the three-way valve 256 is switched in such a way that it connects the cylinder-piston unit 214 to the low-pressure container 266. In the dash-dotted line, counterclockwise by approx.
  • the three-way valve 256 is switched so that the pressure accumulator 258 is connected to the flow with the cylinder-piston unit 214.
  • the free end of the lever 318 bears against a tongue 324 protruding outward from the spring shaft 224 in the radial direction.
  • the lever 318 is thus pivoted into the position indicated by dash-dotted lines, which results in a changeover of the three-way valve 256.
  • the lever 320 is pivoted into the path of a bolt 326 arranged on the spring cage 228.
  • the control member 312 further controls a schematically indicated auxiliary switch 328 via the connection 322 in order to report the position of the control member 312 and thus also the tensioned state of the coil spring 216, for example to a central control room, in order to monitor the spring force storage drive 210.
  • a schematically indicated auxiliary switch 328 can also be used to control an electrically actuated three-way valve (instead of the mechanically operated three-way valve 256).
  • a ring gear 228 ' is formed around that via a gear 330 with a generally known only schematically shown and supported on the frame Backstop 332 to connect.
  • the backstop 332 prevents the spring cage 228 from rotating in the opposite direction of the arrow B '.
  • a hand crank 334 can be coupled to a shaft 330 'of the transmission 330 in order to be able to tension the coil spring 216 by hand in an emergency.
  • the storage drive 10 works as follows. In the state shown in the figure, the high-voltage switch 218 is switched off, the switch-off spring 222 is relaxed and the coil spring 216 is tensioned. Relaxation of the spiral spring 216 is prevented by supporting the spring cage 228 via the gear 330 on the return lock 332 and supporting the spring shaft 224 by means of the latch lever 284 on the latch 286. If the high-voltage switch 218 is now to be switched on, the switch-on magnet system 288 is excited, as a result of which the switch pawl 286 releases the switch pawl lever 284.
  • the spring shaft 224 now rotates under the force of the tensioned coil spring 216 in the direction of arrow D, whereby the roller 294 comes to rest against the running surface 292 of the cam disc 290 and the roller lever 298 with the roller lever shaft 296 in the course of one revolution of the cam disc 290 by approximately 60 ° is pivoted into the on position I.
  • the high-voltage switch 218 is switched on and the switch-off spring 222 is simultaneously tensioned.
  • the switch-off pawl lever 302 latches on the switch-off pawl 306, so that the high-voltage switch 218 remains switched on, even if the running surface 292 of the cam disk 290 runs off the roller 294.
  • the ratchet lever 284 comes back to the ratchet 286 to the system, so that the cam disc 290 can continue to rotate neither due to the inertia nor due to a remaining preload of the spiral spring 216.
  • the lever 318 is pivoted into the position shown in broken lines by means of the tongue 324, with the result that the three-way valve 256 is switched over.
  • the cylinder-piston unit 214 is fluidly connected to the pressure accumulator 258.
  • the piston rod 242 executes a working stroke in the direction of arrow A, which results in the gearwheel segment 236 being pivoted into the position indicated by dash-dotted lines.
  • the gear 232 is rotated through 360 ° in the direction of arrow B.
  • crank 240 Under the force of the return spring 250, the crank 240 is pivoted back together with the gear segment 236 from the position indicated by dash-dotted lines to the rest position shown in solid lines and the piston rod 242 moves downward in the direction of arrow A.
  • a corresponding movement of the spring cage 228 in the direction of the arrow B ' is prevented by the now active backstop 232 and the gear 232 is decoupled from the tension lever 230 by the freewheel which is active in the direction of the arrow B.
  • the switch-off magnet system 308 is excited so that the switch-off pawl 306 releases the switch-off pawl lever 302.
  • the high-voltage switch 218 is opened and the roller lever shaft 296, together with the roller lever 298 and the switch-off pawl lever 302, is pivoted back into the position denoted by O and shown in solid lines in the figure.
  • the spring force storage drive 210 and high-voltage switch 218 are now in the starting position shown in the figure. A few seconds are usually required for tensioning the spiral spring 216, whereas the high-voltage switch 218 is switched on within fractions of a second and the high-voltage switch 218 is switched off in a time of approximately 0.05 seconds.
  • the coil spring 216 when the coil spring 216 is tensioned and the high-voltage switch 218 is switched on, it can be switched off by the energy stored in the switch-off spring 222, switched on again by means of the coil spring 216, and switched off again. Since a local pressure accumulator 258 is now provided, the spiral spring 216 can be tensioned again immediately even if the electrical supply for the spring force accumulator drive 210 fails, which enables the high-voltage switch 218 to be switched on and off again. However, the energy stored in the pressure accumulator 258 is preferably so great that the spiral spring 216 can be tensioned several times.
  • the switch contact 278 is closed.
  • the activation of the excitation coil 280 caused thereby closes the switch 282, after which the electric motor 268 now drives the hydraulic pump 270 until a pressure is reached in the pressure accumulator 258 which corresponds to the upper pressure value set in the pressure relay 276.
  • the switch contact 278 is opened again, which results in the opening of the switch 282 and thus the electric motor 268 being switched off.
  • the check valve 272 prevents the hydraulic accumulator 258 from being emptied by the hydraulic pump 270 into the low-pressure container 266 when the hydraulic pump 270 is switched off.
  • the pressure relief valve 274 responds in order to avoid damage caused by excessive pressure.
  • the hydraulic system is designed such that the coil spring 216 can be tensioned again even if the pressure in the pressure accumulator 258 has dropped to such an extent that the pressure relay 276 responds, but the failure of the electrical supply network causes hydraulic oil to be pumped from the low-pressure container 266 into the pressure accumulator 258 prevented.
  • the tensioning device 212 can be operated with a low-viscosity fluid in order to ensure that the spring force storage drive 210 functions reliably and reliably both at very low and at very high temperatures.
  • the coil spring 216 can be tensioned by hand using the hand crank 334.
  • a high-voltage switch can be driven with one or more poles by means of a spring energy storage drive 210. It is of course also possible to design the transmission system for tensioning the spiral spring 216 by means of a single stroke of the cylinder-piston unit 214 differently than that set out above. Of course, it is also conceivable to equip differently designed spring energy storage drives by means of a tensioning device according to the invention.

Landscapes

  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
  • Supply Devices, Intensifiers, Converters, And Telemotors (AREA)

Abstract

Der Federkraftspeicherantrieb (210) für den Hochspannungsschalter (218) weist eine Spiralfeder (216) auf, die mittels der Spannvorrichtung (212) spannbar ist. Mit der in der gespannten Spiralfeder (216) gespeicherten Energie kann der Hochspannungsschalter (218) einmal ein- und einmal ausgeschaltet werden. Die im Fluiddruckspeicher (258) gespeicherte Energie ist genügend gross um die Spiralfeder (216) mindestens einmal aufzuladen. Die Arbeitshubbewegung der Kolbenstange (242) in Pfeilrichtung (A) wird über das Zahnradsegment (236) in eine Drehung des mit diesem kämmenden Zahnrades (232) um 360° umgeformt. Dadurch wird über den Spannhebel (230) die Spiralfeder (216) gespannt. Beim Umschalten des Drei-Weg-Ventils (256) wird das Zylinder-Kolbenaggregat (214) mit dem Niederdruckbehälter (266) strömungsverbunden, wodurch unter der Kraft der Rückstellfeder (250) das Zahnradsegment (236) zurückverschwenkt und das Zylinder-Kolbenaggregat (214) in die Ruhelage zurückverbracht wird. Ein entspannnen der Spiralfeder (216) wird durch die Rücklaufsperre (232) verhindert und die Kopplung zwischen dem Spannhebel (230) und dem Zahnrad (232) ist durch einen Freilauf aufgehoben. Der Antrieb des Zylinder-Kolbenaggregates (214) ist mit dünnflüssigem Hydraulikoel möglich, was ein zuverlässiges Arbeiten in einem grossen Temperaturbereich zulässt. <IMAGE>

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Federkraftspeicherantrieb für einen Hochspannungsschalter gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Solche Federkraftspeicherantriebe wie sie beispielsweise in der "SPRECHER ENERGIE REVUE" Nr. 1/86 auf den Seiten 4 und 5 beschrieben sind, weisen mittels eines Elektromotors oder von Hand spannbare Federkraftspeicher auf, in welchen die Energie zum Einschalten des Hochspannungsschalters sowie zum gleichzeitigen Spannen eines Ausschaltfederspeichers speicherbar ist. Bei eingeschaltetem Hochspannungsschalter und gespanntem Federkraftspeicher und Ausschaltfederspeicher kann folglich der Hochspannungsschalter ausgeschaltet, eingeschaltet und wieder ausgeschaltet werden ohne dass der Federkraftspeicher neu aufgeladen wird. Aus Gründen der Versorgungssicherheit wird oft verlangt, dass die Hochspannungsschalter auch bei Ausfall des Speisenetzes für die Antriebe mehrere solche Schalthandlungen ausführen können. Um dieses Problem zu lösen wurde in der EP-A-0 320 614 bzw. der entsprechenden US-A-4,968,861 vorgeschlagen, die Spannvorrichtung zum Aufladen des Federkraftspeichers mit einem rotierenden Fluidmotor zu versehen, welcher über ein gesteuertes Ventil mit einem lokalen Fluid-Druckspeicher verbindbar ist, dessen speicherbarer Energieinhalt ausreicht um den Federkraftspeicher mindestens ein weiteres mal aufladen zu können. Um bei tiefen Temperaturen bis zu minus 40° Celsius oder sogar minus 50° Celsius das Funktionieren dieses bekannten Federkraftspeicherantriebes sicherzustellen muss sehr dünnflüssiges Hydraulikoel zum Antreiben des Fluidmotors benützt werden. Dieses dünnflüssige Hydraulikoel kann nun bei möglichen hohen Umgebungstemperaturen von ungefähr plus 40° Celsius im Fluidmotor zu einer merklichen Reduktion des Wirkungsgrades führen, sodass die zuverlässig sichere Funktion des Federkraftspeicherantriebes gefährdet sein kann.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen gattungsgemässen Federkraftspeicherantrieb zu schaffen, der in einem grossen Temperaturbereich von ungefähr minus 40° Celsius bis ungefähr plus 40° Celsius zuverlässig funktioniert.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Anspruchs 1 gelöst.
  • Bevorzugte Ausbildungsformen des erfindungsgemässen Federkraftspeicherantriebes sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Die vorliegende Erfindung und deren besondere Wirkungsweise wird anhand eines in der einzigen Figur dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben. Diese Figur zeigt rein schematisch einen erfindungsgemässen Federkraftspeicherantrieb mit einem Zylinder-Kolbenaggregat zum Aufladen des Federkraftspeichers mit einem einzigen Arbeitshub.
  • Der Federkraftspeicherantrieb 210 weist eine Spannvorrichtung 212 mit einem Zylinder-Kolbenaggregat 214 auf um einen von einer Spiralfeder 216 gebildeten Federkraftspeicher im Zuge eines einzigen Arbeitshubes in Pfeilrichtung A zu spannen. Die bei einem Spannvorgang der Spiralfeder 216 zugeführte Energie ist genügend gross um einen nur schematisch dargestellten Hochspannungsschalter 218 einzuschalten und eine mit dem bewegbaren Schaltkontakt 220 verbundene Ausschaltfeder 222 zu spannen.
  • Das innere Ende der Spiralfeder 216 ist an einer Federwelle 224, deren Drehachse strichpunktiert angedeutet und mit 224' bezeichnet ist, befestigt und ihr äusseres Ende ist mit einem Lappen 226 eines Federkäfigs 228 verbunden. Der Federkäfig 228 sitzt frei drehbar auf der Federwelle 224, die ihrerseits in nicht dargestellter aber allgemein bekannter Art und Weise an einem ebenfalls nicht gezeigten Rahmen des Federkraftantriebes 210 drehbar gelagert ist.
  • Auf der bezüglich der Spiralfeder 216 dem Federkäfig 228 gegenüberliegenden Seite sitzt auf der Federwelle 224 weiter frei drehbar ein Spannhebel 230 und ein Zahnrad 232 eines Zahnradgetriebes 234. Der freie Endbereich 230' des Spannhebels 230 ist abgekröpft und mit dem Lappen 226 des Federkäfigs 228 und somit mit dem äusseren Ende der Spiralfeder 216, beispielweise mittels einer Schraubenverbindung verbunden. Das Zahnrad 232 ist mit dem Spannhebel 230 über einen in der Figur nicht gezeigten aber allgemein bekannten Freilauf verbunden welcher beim Drehen des Zahnrades 232 entgegen der Drehrichtung B zum Spannen der Spiralfeder 216 wirksam ist. Beim Drehen des Zahnrades 232 in Drehrichtung B nimmt dieses somit den Spannhebel 230 und den Federkäfig 228 mit, sodass sich dieser in Pfeilrichtung B' dreht.
  • Mit dem Zahnrad 232 kämmt ein Zahnradsegment 236, welches an einer parallel zur Drehachse 224' verlaufenden und ebenfalls am nicht gezeigten Rahmen drehbar befestigten Lagerwelle 238 angeordnet ist. Seitlich des Zahnradsegmentes 236 ist an diesem eine Kurbel 240 angeformt, in deren gegabelt ausgebildeten freien Endbereich die Kolbenstange 242 des Zylinder-Kolbenaggregates 214 eingreift, welche mit der Kurbel 240 über einen Zapfen 244 schwenkbar verbunden ist. Der Zylinder 246 des Zylinder-Kolbenaggregates 214 ist über ebenfalls parallel zur Achse 224' verlaufende Schwenkzapfen 248 am nicht gezeigten Rahmen des Federkraftspeicherantriebes 210 schwenkbar gelagert, sodass das Zylinder-Kolbenaggregat 214 beim Ausführen eines Hubes in oder entgegen Pfeilrichtung A der von der sich dabei drehenden Kurbel 240 verursachten Verschwenkung des Zylinder-Kolbenaggregates 214 um den Schwenkzapfen 248 folgen kann. Im weitern ist die Lagerwelle 238 von einer Rückstellfeder 250 umschlungen die sich einerends an der Kurbel 240 und andernends an einem ortsfesten Stift 252 des nicht gezeigten Rahmens abstützt. Da das Zylinder-Kolbenaggregat 214 nur in Richtung des Arbeitshubes A wirkend ausgebildet ist, sorgt die Rückstellfeder 250 nach der Beendigung eines Arbeitshubes in Pfeilrichtung A für das Wiederzurückverbringen der Kolbenstange 242, der Kurbel 240 und des Zahnradsegmentes 236 in die in der Figur mit ausgezogenen Linien dargestellte Ruhelage. Bei der Ausführung eines Arbeitshubes des Zylinder-Kolbenaggregates 214 wird das Zahnradsegment 236 und die Kurbel 240 in Pfeilrichtung C aus der Ruhelage in die strichpunktiert angedeutete Arbeitslage verschwenkt. Dabei beträgt der Verschwenkwinkel um die Lagerwelle 238 ungefähr 120 Grad, dieser Verschwenkwinkel kann allerdings auch grösser oder kleiner gewählt werden. Das Uebersetzungsverhältnis des Zahnradgetriebes 234 ist derart gewählt, dass bei der Ausführung eines Arbeitshubes des Zylinder-Kolbenaggregates 214 das Zahnrad 232 um einen Winkel von 360° gedreht wird.
  • Das einfach wirkende Zylinder-Kolbenaggregat 214 ist über eine Leitung 254 mit einem Drei-Weg-Ventil 256 verbunden, welches einerseits zum Ausführen eines Arbeitshubes das Zylinder-Kolbenaggregat 214 mit einem Druckspeicher 258 und andererseits jenes nach Ausführung des Arbeitshubes mit einem Niederdruckteil 260 verbindet. Zu diesem Zweck ist das Drei-Weg-Ventil 256 über eine Hochdruckleitung 262 mit dem Druckspeicher 258 und über eine Niederdruckleitung 264 mit einem Niederdruckbehälter 266 verbunden.
  • Zwischen dem Niederdruckbehälter 266 und dem Druckspeicher 258 ist eine mittels eines Elektromotores 268 antreibbare Hydraulikpumpe 270 geschaltet um die Hydraulikflüssigkeit, beispielsweilse Hydraulikoel, vom Niederdruckbehälter 266 in den allgemein bekannten hydraulischen Druckspeicher 258 zu pumpen. Dabei verhindert ein Rückschlagventil 272 ein Zurückfliessen der unter Hochdruck stehenden Hydraulikflüssigkeit zur Hydraulikpumpe 270 und zum Niederdruckbehälter 70. Um einen zu hohen Druckanstieg im Druckspeicher 258 zu verhindern, ist der Druckspeicher 258 mit einem Ueberdruckventil 274 strömungsmässig verbunden, welches bei zu hohem Druck öffnet und die Hydraulikflüssigkeit in den Niederdruckbehälter 266 zurückfliessen lässt bis der Druck im Druckspeicher 258 auf den gewünschten Wert abgesunken ist. Ebenfalls mit dem Druckspeicher 258 ist ein Druckrelais 276 strömungsverbunden, dessen Schaltkontakte 278 beim Abfallen des Druckes im Druckspeicher 258 unter einen unteren Grenzwert schliessen und beim Erreichen eines oberen Grenzwertes öffnen. Dieses Druckrelais 276 steuert die Erregerspule 280 eines Schalters 282 an, mittels welchem der Elektromotor 268 einschalt- bzw. ausschaltbar ist.
  • Mit der Federwelle 224 ist ein Einschaltklinkenhebel 284 drehfest verbunden, welcher sich freigebbar auf einer Einschaltklinke 286 abstützt. Mittels eines elektrisch betätigbaren Einschaltmagnetsystem 288 ist die Einschaltklinke 286 von der in der Figur gezeigten Abstützstellung im Uhrzeigersinn in eine Auslösestellung verschwenkbar. Auf der Federwelle 224 sitzt weiter drehfest eine Kurvenscheibe 290. Die radiale Lauffläche 292 der Kurvenscheibe 290 wirkt mit einer Rolle 294 zusammen, welche an einem mit einer Rollenhebelwelle 296 fest verbundenen Rollenhebel 298 frei drehbar gelagert ist. Die Rollenhebelwelle 296 ist ebenfalls drehbar am nichtgezeigten Rahmen des Federkraftspeicherantriebes 210 drehbar gelagert und ihre Achse 296' verläuft parallel zur Drehachse 224' der Federwelle 224. Die Kurvenscheibe 290 ist derart ausgebildet, dass der Rollenhebel 298 beim Verdrehen der Kurvenscheibe 290 in Pfeilrichtung D um 360° aus der in der Figur mit ausgezogenen Linien dargestellten Ausschaltstellung entgegen dem Uhrzeigersinn in die gestrichelt angedeutete Einschaltstellung 298' verschwenkt wird. Die Lauffläche 292 erstreckt sich um etwas weniger als 360° Celsius, damit die Rollenhebelwelle 296 mit dem Rollenhebel 298 und der Rolle 294 an der Flanke 300 der Kurvenscheibe 290 vorbei wieder in die Ausschaltstellung zurückverschwenkt werden kann, ohne dass die Rolle 294 die Kurvenscheibe 290 berührt.
  • Auf der einen Seite des Rollenhebels 298 sitzt auf der Rollenhebelwelle 296 drehfest ein Ausschaltklinkenhebel 302 und auf der andern Seite ein Uebertragungshebel 304. Der Ausschaltklinkenhebel 302 ist mit ausgezogenen Linien und mit 0 bezeichnet in der Ausschaltstellung gezeigt. Er verschwenkt sich beim Verbringen des Rollenhebels 298 in die Einschaltstellung 298' ebenfalls im Gegenuhrzeigersinn in die strichpunktiert dargestellte und mit I bezeichnete Einschaltstellung. In der Einschaltstellung I stützt sich der Ausschaltklinkenhebel 302 freigebbar auf einer Ausschaltklinke 306 ab, welche mittels eines elektrisch ansteuerbaren Ausschaltmagnetsystems 308 von der dargestellten Stellung in eine Freigabestellung schwenkbar ist. Der Uebertragungshebel 304 ist über ein nur schematisch angedeutetes Uebertragungssystem 310 mit dem bewegbaren Schaltkontakt 220 des Hochspannungsschalters 218 und mit der Ausschaltfeder 222 wirkverbunden.
  • Ein das Drei-Weg-Ventil 256 in Abhängigkeit vom Spannzustand der Spiralfeder 216 steuerndes Steuerorgan 312 weist eine parallel zur Welle 224 verlaufende Steuerwelle 314 auf, an welcher drei einarmige Hebel 316, 318 und 320 angeordnet sind. Der Hebel 316 wirkt über eine strichpunktiert angedeutete Verbindung 322 auf das Drei-Weg-Ventil 256 ein. In der mit ausgezogenen Linien dargestellten Stellung des Steuerorganes 312 ist das Drei-Weg-Ventil 256 derart geschaltet, dass es das Zylinder-Kolbenaggregat 214 mit dem Niederdruckbehälter 266 verbindet. In der strichpunktiert angedeuteten, im Gegenuhrzeigersinn um ca. 45 Grad verschwenkten Stellung des Steuerorganes 312 ist das Drei-Weg-Ventil 256 umgestellt, sodass der Druckspeicher 258 mit dem Zylinder-Kolbenaggregat 214 strömungsverbunden ist. In der in der Figur gezeigten Lage liegt das freie Ende des Hebels 318 an einer von der Federwelle 224 in radialer Richtung nach aussen abstehenden Zunge 324 an. Beim Verdrehen der Federwelle 224 aus der gezeigten Lage in Pfeilrichtung D wird somit der Hebel 318 in die strichpunktiert angedeutete Lage verschwenkt, was eine Umstellung des Drei-Weg-Ventils 256 zur Folge hat. Der Hebel 320 ist in der strichpunktiert dargestellten Lage in den Weg eines am Federkäfig 228 angeordneten Bolzens 326 verschwenkt. Läuft dieser somit beim Drehen des Federkäfigs 228 in Pfeilrichtung B' auf den Hebel 320 auf, wird dieser in die mit ausgezogenen Linien dargestellte Stellung zurückverschwenkt, was ein Umstellen des Drei-Weg-Ventils 256 in die in der Figur gezeigte Lage zur Folge hat.
  • Das Steuerorgan 312 steuert weiter über die Verbindung 322 einen schematisch angedeuteten Hilfsschalter 328 an, um die Stellung des Steuerorganes 312 und somit auch den Spannzustand der Spiralfeder 216, beispielsweise an eine zentrale Schaltwarte zu melden, um den Federkraftspeicherantrieb 210 zu überwachen. Es ist ohne weiteres einzusehen, dass ein Hilfsschalter auch für die Ansteuerung eines elektrisch betätigbaren Drei-Weg-Ventils (anstelle des mechanisch betätigten Drei-Weg-Ventils 256) eingesetzt werden kann.
  • Am Umfang des Federkäfigs 228 ist ein Zahnkranz 228' angeformt um jenen über ein Getriebe 330 mit einer nur schematisch dargestellten allgemein bekannten und am Rahmen abgestützten Rücklaufsperre 332 zu verbinden. Die Rücklaufsperre 332 verhindert ein Drehen des Federkäfigs 228 entgegen der Pfeilrichtung B'. An eine Welle 330' des Getriebes 330 ist eine Handkurbel 334 ankoppelbar um im Notfall die Spiralfeder 216 auch von Hand spannen zu können.
  • Der Speicherantrieb 10 funktioniert wie folgt. Bei dem in der Figur dargestelltem Zustand ist der Hochspannungsschalter 218 ausgeschaltet, die Ausschaltfeder 222 entspannt und die Spiralfeder 216 gespannt. Ein Entspannen der Spiralfeder 216 wird durch das Abstützen des Federkäfigs 228 über das Getriebe 330 an der Rückschlaufsperre 332 und das Abstützen der Federwelle 224 mittels des Einschaltklinkenhebels 284 an der Einschaltklinke 286 verhindert. Ist nun der Hochspannungsschalter 218 einzuschalten, wird das Einschaltmagnetsystem 288 erregt, wodurch die Einschaltklinke 286 den Einschaltklinkenhebel 284 freigibt. Die Federwelle 224 dreht sich nun unter der Kraft der gespannten Spiralfeder 216 in Pfeilrichtung D, wodurch die Rolle 294 an die Lauffläche 292 der Kurvenscheibe 290 zur Anlage kommt und der Rollenhebel 298 mit der Rollenhebelwelle 296 im Zuge einer Umdrehung der Kurvenscheibe 290 um ungefähr 60° in die Einschaltstellung I verschwenkt wird. Durch diese Verschwenkung der Rollenhebelwelle 296 wird der Hochspannungsschalter 218 eingeschaltet und gleichzeitig die Ausschaltfeder 222 gespannt. Beim Erreichen der Einschaltstellung I verklinkt der Ausschaltklinkenhebel 302 an der Ausschaltklinke 306, sodass der Hochspannungsschalter 218 eingeschaltet bleibt, auch wenn die Lauffläche 292 der Kurvenscheibe 290 ab der Rolle 294 abläuft. Nach einer Drehung von 360° kommt der Einschaltklinkenhebel 284 wieder an der Einschaltklinke 286 zur Anlage, sodass sich die Kurvenscheibe 290 weder infolge der Trägheit, noch infolge einer verbleibenden Vorspannung der Spiralfeder 216 weiterdrehen kann.
  • Nach der vorgängig erwähnten Freigabe des Einschaltklinkenhebels 284 zum Einschalten des Hochspannungsschalters 218 wird der Hebel 318 mittels der Zunge 324 in die gestrichelt gezeigte Lage verschwenkt, was zur Folge hat, dass das Drei-Weg-Ventil 256 umgeschaltet wird. Dadurch wird das Zylinder-Kolbenaggregat 214 mit dem Druckspeicher 258 strömungsverbunden. Unter dem Druck des Hydraulikoels führt die Kolbenstange 242 einen Arbeitshub in Pfeilrichtung A aus, was ein Verschwenken des Zahnradsegmentes 236 in die strichpunktiert angedeutete Stellung zur Folge hat. Im Zuge dieser Schwenkbewegung wird das Zahnrad 232 in Pfeilrichtung B um 360° gedreht. Diese Drehbewegung wird über den in Pfeilrichtung B inaktiven Freilauf auf den Spannhebel 230 übertragen, was zur Folge hat, dass die Spiralfeder 216 unter Mitdrehen des Federkäfigs 228 in Pfeilrichtung B' um eine Umdrehung gespannt wird. Gegen das Ende dieser Umdrehung läuft der am Federkäfig 228 befestigte Bolzen 326 auf den Hebel 320 auf, wodurch dieser aus der gestrichelt angedeuteten Stellung in die mit ausgezogenen Linien dargestellte Lage verschwenkt wird, was zur Folge hat, dass das Drei-Weg-Ventil 256 in die in der Figur gezeigte Stellung verbracht wird. Das Zylinder-Kolbenaggregat 214 ist nun über die Leitung 254 und die Niederdruckleitung 264 mit dem Niederdruckbehälter 266 verbunden. Unter der Kraft der Rückstellfeder 250 wird die Kurbel 240 zusammen mit dem Zahnradsegment 236 aus der strichpunktiert angedeuteten Stellung in die mit ausgezogenen Linien dargestellte Ruhestellung zurückverschwenkt und die Kolbenstange 242 entgegen Pfeilrichtung A nach unten bewegt. Ein entsprechendes Mitgehen des Federkäfigs 228 entgegen Pfeilrichtung B' ist durch die nun aktive Rücklaufsperre 232 verhindert und das Zahnrad 232 ist durch den entgegen Pfeilrichtung B aktiven Freilauf vom Spannhebel 230 entkoppelt.
  • Zum Ausschalten des Hochspannungsschalters 218 wird das Ausschaltmagnetsystem 308 erregt, sodass die Ausschaltklinke 306 den Ausschaltklinkenhebel 302 freigibt. Unter der Kraft der Ausschaltfeder 222 wird der Hochspannungsschalter 218 geöffnet und die Rollenhebelwelle 296 zusammen mit dem Rollenhebel 298 und dem Ausschaltklinkenhebel 302 in die mit O bezeichnete und in der Figur mitausgezogenen Linien dargestellte Lage zurückverschwenkt. Der Federkraftspeicherantrieb 210 und Hochspannungsschalter 218 befinden sich nun wieder in der in der Figur gezeigten Ausgangslage. Für das Spannen der Spiralfeder 216 wird üblicherweise einige Sekunden benötigt, wogegen das Einschalten des Hochspannungsschalters 218 innerhalb von Sekundenbruchteilen erfolgt und der Ausschaltvorgang des Hochspannungsschalters 218 eine Zeit von ungefähr 0,05 Sekunden benötigt.
  • Es ist zu beachten, dass bei gespannter Spiralfeder 216 und eingeschaltetem Hochspannungsschalter 218 dieser durch die in der Ausschaltfeder 222 gespeicherte Energie ausgeschaltet, mittels der Spiralfeder 216 wieder eingeschaltet und erneut ausgeschaltet werden kann. Da nun ein lokaler Druckspeicher 258 vorgesehen ist, kann die Spiralfeder 216 auch bei Ausfall der elektrischen Speisung für den Federkraftspeicherantrieb 210 sofort wieder gespannt werden, was ein erneutes Einschalten und Ausschalten des Hochspannungsschalters 218 ermöglicht. Vorzugsweise ist die im Druckspeicher 258 gespeicherte Energie aber so gross, dass die Spiralfeder 216 mehrmals gespannt werden kann.
  • Fällt der Druck im Druckspeicher 258 unterhalb den im Druckrelais 276 eingestellten unteren Druckwert, wird der Schaltkontakt 278 geschlossen. Die dadurch verursachte Aktivierung der Erregerspule 280 führt zum Schliessen des Schalters 282 wonach nun der Elektromotor 268 die Hydraulikpumpe 270 solange antreibt, bis im Druckspeicher 258 ein Druck erreicht ist, welcher dem im Druckrelais 276 eingestellten oberen Druckwert entspricht. Sobald dieser Druck erreicht ist, wird der Schaltkontakt 278 wieder geöffnet, was ein Oeffnen des Schalters 282 und somit abstellen des Elektromotors 268 zur Folge hat. Das Rückschlagventil 272 verhindert bei ausgeschaltener Hydraulikpumpe 270 ein Entleeren des Druckspeichers 258 durch die Hydraulikpumpe 270 in den Niederdruckbehälter 266. Sollte aus irgend einem Grund der Druck in der Hochdruckleitung 262, beispielsweise weil infolge einer Fehlfunktion des Druckrelais 276 der Elektromotor 268 nicht abgestellt wird, zu hoch werden, spricht das Ueberdruckventil 274 an, um durch zu hohen Druck verursachte Schäden zu vermeiden. Das Hydrauliksystem ist derart ausgelegt, dass die Spiralfeder 216 selbst dann noch einmal gespannt werden kann, wenn der Druck im Druckspeicher 258 soweit abgefallen ist, dass das Druckrelais 276 anspricht, aber der Ausfall des elektrischen Speisenetzes ein Pumpen von Hydraulikoel vom Niederdruckbehälter 266 in den Druckspeicher 258 verhindert.
  • Da der Wirkungsgrad des Zylinder-Kolbenaggregates 214 praktisch unabhängig von der Viskosität des Hydraulikoeles ist, kann die Spannvorrichtung 212 mit dünnflüssigem Fluid betrieben werden, um sowohl bei sehr tiefen wie auch bei sehr hohen Temperaturen ein zuverlässig sicheres Funktionieren des Federkraftspeicherantriebes 210 zu gewährleisten. Dadurch dass die Spiralfeder 216 durch einen einzigen Hub des Zylinder-Kolbenaggregates 214 spannbar ist, werden zusätzliche Verluste im Hydraulikkreis vermieden.
  • Für Einstell- und Wartungszwecke oder falls aus irgendwelchen Gründen das Hydrauliksystem ausser Betrieb gesetzt werden muss, kann die Spiralfeder 216 mittels der Handkurbel 334 von Hand gespannt werden.
  • Mittels eines Federkraftspeicherantriebes 210 kann ein Hochspannungsschalter einpolig oder mehrpolig angetrieben sein. Es ist selbstverständlich auch möglich, das Uebertragungssystem zum Spannen der Spiralfeder 216 mittels eines einzigen Hubes des Zylinderkolbenaggregates 214 anders auszubilden als dies oben dargelegt ist. Es ist selbstverständlich auch denkbar andersartig ausgebildete Federkraftspeicherantriebe mittels einer erfindungsgemässen Spannvorrichtung auszurüsten.

Claims (11)

  1. Federkraftspeicherantrieb für einen Hochspannungsschalter, mit einem mittels einer ein Fluid-Antriebselement (214) aufweisenden Spannvorrichtung (212) aufladbaren Federkraftspeicher (216), mit dessen Speicherenergie der Hochspannungsschalter einmal ein- und ausschaltbar ist, und mit einer gesteuerten Ventilanordnung (256) zum Verbinden des Fluid-Antriebselementes (214) mit einem Fluid-Druckspeicher (258), dessen speicherbarer Energieinhalt wenigstens der Speicherenergie des Federkraftspeichers (216) entspricht, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid-Antriebselement ein Zylinder-Kolbenaggregat (214) aufweist, das für das Aufladen des Federkraftspeichers (216) einen einzigen Arbeitshub ausführt.
  2. Federkraftspeicherantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein einfachwirkendes Zylinder-Kolbenaggregat (214) vorgesehen ist, das mittels eines Rückstellelementes (250) entgegen der Richtung (A) des Arbeitshubes in die Ruhestellung bringbar ist.
  3. Federkraftspeicherantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilanordnung ein Drei-Weg-Ventil (256) aufweist, um zum Aufladen des Federkraftspeichers (216), den Fluid-Druckspeicher (258) mit dem Zylinder-Kolbenaggregat (214) und letzteres zum Zurückstellen mit einem Niederdruckteil (260) zu verbinden.
  4. Federkraftspeicherantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Federkaftspeicher eine Spiralfeder (216) aufweist, deren eines Ende mit einer drehbaren und arretierbaren, auf einen bewegbaren Schaltkontakt (220) des Hochspannungsschalters (218) zur Einwirkung bringbaren Welle (224) und deren anderes Ende mit einem zur Welle (224) gleichachsig gelagerten Spannhebel (230) verbunden ist, und der Spannhebel (230) zum Spannen der Spiralfeder (216) mittels des Zylinder-Kolbenaggregates (214) verschwenkbar ist.
  5. Federkraftspeicherantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannhebel (230) über ein Zahnradgetriebe (234) mit dem Zylinder-Kolbenaggregat (214) verbunden ist.
  6. Federkraftspeicherantrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Spannhebel (230) und dem Zylinder-Kolbenaggregat (214) ein entgegen der Drehrichtung (B) zum Spannen der Spiralfeder (216) wirksamer Freilauf vorgesehen ist.
  7. Federkraftspeicherantrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnradgetriebe (234) ein über den Freilauf mit dem Spannhebel (230) gekuppeltes Zahnrad (232) aufweist, das mit einem zur Welle (224) parallelachsig gelagerten und mittels des Kolben-Zylinderaggregates (214) verschwenkbaren Zahnradsegment (236) wirkverbunden ist.
  8. Federkraftspeicherantrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnradsegment (236) mit dem Zahnrad (232) kämmt und das Uebersetzungsverhältnis derart ist, dass bei einem Arbeitshub des Zylinder-Kolbenaggregates (214) das Zahnrad (232) um etwa 360° dreht.
  9. Federkraftspeicherantrieb nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolben-Zylinderaggregat (214) einerends ortsfest schwenkbar gelagert ist und andernends an einer mit dem Zahnradsegment (236) verbundenen Kurbel (240) angreift.
  10. Federkraftspeicherantrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückstellelement eine vorzugsweise auf die Kurbel (240) einwirkende Rückstellfeder (250) aufweist.
  11. Federkraftspeicherantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das äussere Ende der Spiralfeder (216) mit einem auf der Welle (224) frei drehbar sitzenden Federkäfig (228) verbunden ist, welcher mittels einer Rücklaufsperre (332) am Drehen entgegen der Drehrichtung (B') zum Spannen der Spiralfeder (216) gehindert ist.
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