EP2175467A2 - Hydromechanischer Federspeicherantrieb - Google Patents

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EP2175467A2
EP2175467A2 EP09011108A EP09011108A EP2175467A2 EP 2175467 A2 EP2175467 A2 EP 2175467A2 EP 09011108 A EP09011108 A EP 09011108A EP 09011108 A EP09011108 A EP 09011108A EP 2175467 A2 EP2175467 A2 EP 2175467A2
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EP
European Patent Office
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damping ring
cylinder block
drive
damping
spring
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Withdrawn
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EP09011108A
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English (en)
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EP2175467A3 (de
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Joachim Eggers
Claus Sticker
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ABB Technology AG
Original Assignee
ABB Technology AG
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/28—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism
    • H01H33/40—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using spring motor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
    • F15B15/22—Other details, e.g. assembly with regulating devices for accelerating or decelerating the stroke
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/28—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism
    • H01H33/30—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using fluid actuator
    • H01H33/34—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using fluid actuator hydraulic

Definitions

  • the invention relates to a hydromechanical spring-loaded drive, which is provided in particular for acting on high-voltage switches and is provided with a drive cylinder with piston guided therein and piston rod hinged thereto, which penetrates a center provided with a receiving bore as a guide for a damping cylinder block.
  • Hydromechanical spring-loaded drives are used primarily in electrical switchgear, in particular for the application of high-voltage switches. They combine the advantages of classic hydraulic drives and spring drives and consist on the one hand of a spring assembly formed mostly of disc springs and on the other hand of a hydraulic drive with a hydraulic cylinder, a piston guided therein, to which a piston rod is articulated.
  • the hydraulic drive which cooperates with the spring assembly, serves to tension the springs of the spring assembly, wherein the stored spring energy is such that it is sufficient to ensure the fastest possible separation of the electrical contacts of the electrical switch. But as controlled as possible a movement sequence is desired, which is sought by an adapted damping of the linear movement.
  • This damping is known to be achieved by using a damping ring which is disposed on the cylinder block and encloses the piston rod.
  • the exact installation position of the damping ring is of crucial importance.
  • a non-exact installation position of the cylindrical damping ring can result from the fact that it is not precise but tilted inserted into the receiving bore on the cylinder block.
  • the damping ring which is arranged in the receiving bore of the cylinder block and the outside of which bears against the cylinder block housing, is provided on its outside with a bulge.
  • damping ring ensures that the damping ring can initially be easily inserted into the cylindrical receiving bore in its built-in mounting, without causing undesirable tilting.
  • the damping ring has the possibility to align itself with its the piston rod receiving central recess depending on the respective position or orientation of the piston rod accordingly and thus to ensure an undisturbed movement.
  • the outer side of the damping ring is formed crowned, that is, the outer contour the damping ring is preferably designed so that it has only one approximately linear contact surface with the receiving bore. This ensures that the damping ring is not tilted in any way and thus contributes to a malfunction of the spring drive.
  • the outer side of the damping ring is provided with a predetermined radius sequence, which leads to the convex outer contour.
  • the outside of the damping ring may be provided with a predetermined bevel order to achieve the desired crowning of the outer surface of the damping ring.
  • the outer contour of the damping ring is barrel-shaped.
  • the damping ring is used in its inventive design in a hydromechanical spring drive for damping the movement of the participating moving parts of the hydromechanical spring drive during a switching operation of high voltage switches electrical switchgear.
  • a damping ring 10 is shown, which is arranged according to the prior art in the center of a drive cylinder 12 of a hydromechanical spring drive 14 between a cylinder block housing 16 and a piston rod 18 in a receiving bore 20 of the cylinder block 16.
  • the damping ring 10 is formed circular cylindrical.
  • the outer surface of the damping ring 10 accordingly corresponds to the lateral surface of a cylinder, wherein the outer side of the damping ring 10 rests against the cylinder block housing 16.
  • the piston rod 18 of the hydromechanical spring drive 14 is moved, wherein the damping ring 10 is provided to delay the movement of the piston rod 18 and attenuate.
  • the circular cylindrical design of the damping ring 10 may cause the damping ring 10 thereby tilted and / or jammed in the receiving bore 20 of the cylinder block 16, which may limit the damping of the piston rod 18 and possibly even lead to a damping failure during the switching operation.
  • damping ring 10 Due to the circular cylindrical design of the damping ring 10, it can also lead to jamming and / or jamming of the damping ring 10 in the receiving bore 20 of the cylinder block 16 during assembly of the hydromechanical spring drive 14.
  • a section of a hydromechanical spring drive with a piston rod 18 of the hydraulic drive cylinder 12 of the hydromechanical spring drive 14 is shown, wherein in the center of the drive cylinder 12, a damping ring 22 is disposed in the receiving bore 20 between the cylinder block housing 16 and the piston rod 18 designed as a shift rod.
  • the hydraulic drive cylinder 12 of the spring accumulator drive 14 operates on the differential piston principle.
  • the damping ring 22 also serves to delay switching operations of the hydromechanical spring drive 14 with the hydraulic drive cylinder 12 and arranged in the drive cylinder 12 piston rod 18, wherein its outer surface does not have a circular cylindrical design as the damping ring 10 according to the prior art, but with a crowned bulge 24 is provided, that is, instead of a cylinder jacket of the damping ring 22 is designed as a concave rounded surface.
  • the damping ring 22 is ideally located with its curved outer side 24 approximately linearly on the cylinder block housing 16.
  • the outer side 24 of the damping ring 22 is formed as a spherical contour, whereby tilting and / or clamping of the damping ring 22 in the receiving bore 20 of the cylinder block 16 during movement of the shift rod 18 is avoided and the damping of the moving shift rod 22 is ensured.
  • Fig. 3 shows a detailed view of the damping ring 22 according to the invention with the curved outer contour 24.
  • the curved outer contour 24 of the damping ring 22 is achieved by corresponding radii or bevels or machining contours with tangential transitions during the production of the damping ring 22.

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  • Springs (AREA)
  • Fluid-Damping Devices (AREA)
  • Reciprocating Pumps (AREA)
  • Actuator (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen hydromechanischen Federspeicherantrieb (14), insbesondere zur Beaufschlagung von Hochspannungsschaltern, mit einem Antriebszylinder (12) mit darin geführtem Kolben und hieran angelenkter Kolbenstange (18), welche einen mit einer Aufnahmebohrung (20) als Führung für einen Dämpfungsring (22) versehenen Zylinderblock (16) mittig durchdringt, wobei der Dämpfungsring 822) in der Aufnahmebohrung (20) des Zylinderblockes (16) angeordnet ist und die Außenseite (24) des Dämpfungsringes (22) am Zylinderblockgehäuse (16) anliegt, wobei die Außenseite (24) des Dämpfungsringes (22) mit einer Auswölbung versehen ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen hydromechanischen Federspeicherantrieb, der insbesondere zur Beaufschlagung von Hochspannungsschaltern vorgesehen ist und mit einem Antriebszylinder mit darin geführtem Kolben und hieran angelenkter Kolbenstange versehen ist, welche einen mit einer Aufnahmebohrung als Führung für einen Dämpfungsring versehenen Zylinderblock mittig durchdringt.
  • Hydromechanische Federspeicherantriebe werden vornehmlich in elektrischen Schaltanlagen, insbesondere zur Beaufschlagung von Hochspannungsschaltern eingesetzt. Sie vereinigen die Vorteile von klassischen hydraulischen Antrieben und Federspeicherantrieben und bestehen einerseits aus einem zumeist aus Tellerfedern gebildeten Federpaket und andererseits aus einem hydraulischen Antrieb mit einem Hydraulikzylinder, einem darin geführten Kolben, an welchen eine Kolbenstange angelenkt ist. Dabei dient der hydraulische Antrieb, der mit dem Federpaket zusammenarbeitet, dazu, die Federn des Federpakets zu spannen, wobei die gespeicherte Federenergie so bemessen ist, dass sie ausreichend ist, um eine möglichst schnelle Trennung der elektrischen Kontakte des elektrischen Schalters zu gewährleisten. Dabei ist aber ein möglichst kontrollierter Bewegungsablauf erwünscht, was durch eine angepasste Dämpfung der Linearbewegung angestrebt wird.
  • Diese Dämpfung wird bekannterweise durch Verwendung eines Dämpfungsringes erreicht, der am Zylinderblock angeordnet ist und die Kolbenstange umschließt. Dabei ist die exakte Einbaulage des Dämpfungsringes von entscheidender Bedeutung.
  • Es hat sich gezeigt, dass es bei nicht exaktem Einbau des Dämpfungsrings unter Umständen beim Einschalten sowie beim Ausschalten von Hochspannungsschaltern in elektrischen Schaltanlagen zu einem Verkanten der Kolbenstange und damit zu einem gestörten Bewegungsablauf der beteiligten beweglichen Teile kommen kann.
  • Eine nicht exakte Einbaulage des zylindrischen Dämpfungsrings kann daraus resultieren, dass er nicht präzise sondern verkantet in die Aufnahmebohrung am Zylinderblock eingesetzt ist.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, einen hydromechanischen Federspeicherantrieb der eingangs genannten Art zu schaffen, der möglichst störungsfrei arbeitet.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch das kennzeichnende Merkmal des Anspruches 1 gelöst.
  • Demgemäß ist vorgesehen, dass der Dämpfungsring, der in der Aufnahmebohrung des Zylinderblockes angeordnet ist und dessen Außenseite am Zylinderblockgehäuse anliegt, an seiner Außenseite mit einer Auswölbung versehen ist.
  • Durch diese Gestaltung des Dämpfungsringes wird erreicht, dass der Dämpfungsring bei seiner Einbaumontage zunächst problemlos in die zylindrische Aufnahmebohrung eingesetzt werden kann, ohne dass es zu einem unerwünschten Verkanten kommt. Darüber hinaus hat der Dämpfungsring die Möglichkeit, sich mit seiner die Kolbenstange aufnehmenden zentralen Ausnehmung abhängig von der jeweiligen Stellung beziehungsweise Ausrichtung der Kolbenstange entsprechend auszurichten und somit einen ungestörten Bewegungsablauf zu gewährleisten.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Außenseite des Dämpfungsringes ballig ausgebildet ist, das heißt die Außenkontur des Dämpfungsringes ist vorzugsweise so gestaltet, dass er jeweils nur eine etwa linienförmige Berührfläche mit der Aufnahmebohrung hat. Hierdurch ist sichergestellt, dass der Dämpfungsring in keinem Fall verkantet und so zu einer Fehlfunktion des Federspeicherantriebs beiträgt.
  • Entsprechend einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Dämpfungsringes ist, die Außenseite des Dämpfungsringes mit einer vorbestimmten Radienfolge versehen, die zu der balligen Außenkontur führt.
  • Entsprechend kann die Außenseite des Dämpfungsrings mit einer vorbestimmten Fasenfolge versehen sein, um die gewünschte Balligkeit der Außenfläche des Dämpfungsringes zu erreichten.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Außenkontur des Dämpfungsrings tonnenförmig ausgebildet.
  • Generell dient der Dämpfungsring in seiner erfindungsgemäßen Ausgestaltung bei einem hydromechanischen Federspeicherantrieb zur Dämpfung des Bewegungsablaufes der beteiligten beweglichen Teile des hydromechanischen Federspeicherantriebes während einer Schalthandlung von Hochspannungsschaltern elektrischer Schaltanlagen.
  • Diese und weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Anhand eines in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles der Erfindung sollen die Erfindung, vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung sowie besondere Vorteile der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    zeigt einen Ausschnitt eines hydromechanischen Federspeicher- antriebes mit einem Dämpfungsring gemäß dem Stand der Technik,
    Fig. 2
    einen Ausschnitt eines hydromechanischen Federspeicher- antriebes mit einem erfindungsgemäßen Dämpfungsring und
    Fig. 3
    eine detaillierte Ansicht des erfindungsgemäßen Dämpfungsringes gemäß Fig. 2.
  • Werden Hochspannungsschalter elektrischer Schaltanlagen ein- bzw. ausgeschaltet ist zur Verzögerung der Bewegung der in einem Federspeicherantrieb angeordneten Kolbenstange, insbesondere bei hydraulischen Antriebszylindern hydromechanischer Antriebe, ist ein Dämpfungsring vorgesehen.
  • In Fig. 1 ist ein Dämpfungsring 10 gezeigt, der gemäß dem Stand der Technik in der Mitte eines Antriebszylinders 12 eines hydromechanischen Federspeicherantriebes 14 zwischen einem Zylinderblockgehäuse 16 und einer Kolbenstange 18 in einer Aufnahmebohrung 20 des Zylinderblockes 16 angeordnet ist. Der Dämpfungsring 10 ist kreiszylindrisch ausgebildet. Die Außenfläche des Dämpfungsringes 10 entspricht demgemäß der Mantelfläche eines Zylinders, wobei die Außenseite des Dämpfungsringes 10 am Zylinderblockgehäuse 16 anliegt.
  • Während einer Schalthandlung des Hochspannungsschalters wird die Kolbenstange 18 des hydromechanischen Federspeicherantriebes 14 bewegt, wobei der Dämpfungsring 10 dafür vorgesehen ist, die Bewegung der Kolbenstange 18 zu verzögern bzw. zu dämpfen. Die kreiszylindrische Gestaltung des Dämpfungsringes 10 kann dazu führen, dass der Dämpfungsring 10 dabei in der Aufnahmebohrung 20 des Zylinderblockes 16 verkantet und/oder klemmt, was die Dämpfung der Kolbenstange 18 einschränken und gegebenenfalls sogar zu einem Dämpfungsversagen während der Schalthandlung führen kann.
  • Bedingt durch die kreiszylindrische Gestaltung des Dämpfungsringes 10 kann es auch beim Zusammenbau des hydromechanischen Federspeicherantriebes 14 zu einem Verkanten und/oder Klemmen des Dämpfungsringes 10 in der Aufnahmebohrung 20 des Zylinderblockes 16 kommen.
  • In Fig. 2 ist ein Ausschnitt eines hydromechanischen Federspeicherantriebes mit einer Kolbenstange 18 des hydraulischen Antriebszylinders 12 des hydromechanischen Federspeicherantriebes 14 gezeigt, wobei in der Mitte des Antriebszylinders 12 ein Dämpfungsring 22 in der Aufnahmebohrung 20 zwischen dem Zylinderblockgehäuse 16 und der als Kolbenstange 18 ausgeführten Schaltstange angeordnet ist. Der hydraulische Antriebszylinder 12 des Federspeicherantriebs 14 arbeitet nach dem Differenzialkolbenprinzip.
  • Der erfindungsgemäße Dämpfungsring 22 dient ebenfalls zur Verzögerung von Schalthandlungen des hydromechanischen Federspeicherantriebes 14 mit dem hydraulischen Antriebszylinder 12 und der im Antriebszylinder 12 angeordneten Kolbenstange 18, wobei seine Außenfläche jedoch nicht eine kreiszylindrische Gestaltung wie der Dämpfungsring 10 nach dem Stand der Technik aufweist, sondern mit einer balligen Auswölbung 24 versehen ist, das heißt, anstatt als Zylindermantel ist der Dämpfungsring 22 als konkav gerundete Oberfläche ausgeführt.
  • Die mit der Erfindung erreichten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass der erfindungsgemäß an seiner Außenseite 24 ballig ausgeführte Dämpfungsring 22 gegenüber einer zylindrischen Ausführung zu einem besseren Dämpfungsverhalten des hydromechanischen Federspeicherantriebes 14 während einer Schalthandlung führt und einfacher zu montieren ist.
  • Der Dämpfungsring 22 liegt mit seiner gewölbten Außenseite 24 idealerweise etwa linienförmig am Zylinderblockgehäuse 16 an. Die Außenseite 24 des Dämpfungsringes 22 ist als ballige Kontur ausgebildet, wodurch ein Verkanten und/oder Klemmen des Dämpfungsringes 22 in der Aufnahmebohrung 20 des Zylinderblockes 16 während der Bewegung der Schaltstange 18 vermieden wird und die Dämpfung der bewegten Schaltstange 22 gewährleistet ist.
  • Fig. 3 zeigt eine detaillierte Ansicht des erfindungsgemäßen Dämpfungsringes 22 mit der gewölbten Außenkontur 24. Die gewölbte Außenkontur 24 des Dämpfungsringes 22 wird durch entsprechende Radien- beziehungsweise Fasenfolgen oder Bearbeitungskonturen mit tangentialen Übergängen während der Herstellung des Dämpfungsringes 22 erreicht.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    Dämpfungsring gemäß Stand der Technik
    12
    Antriebszylinder
    14
    hydromechanischer Federspeicherantrieb
    16
    Zylinderblockgehäuse
    18
    Kolbenstange/ Schaltstange
    20
    Aufnahmebohrung
    22
    erfindungsgemäßer Dämpfungsring
    24
    ballige Auswölbung

Claims (6)

  1. Hydromechanischer Federspeicherantrieb (14), insbesondere zur Beaufschlagung von Hochspannungsschaltern, mit einem Antriebszylinder (12) mit darin geführtem Kolben und hieran angelenkter Kolbenstange (18), welche einen mit einer Aufnahmebohrung (20) als Führung für einen Dämpfungsring (22) versehenen Zylinderblock (16) mittig durchdringt, wobei der Dämpfungsring (22) in der Aufnahmebohrung (20) des Zylinderblockes (16) angeordnet ist und die Außenseite (24) des Dämpfungsringes (22) am Zylinderblockgehäuse (16) anliegt,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Außenseite (24) des Dämpfungsringes (22) mit einer Auswölbung versehen ist.
  2. Hydromechanischer Federspeicherantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenseite (24) des Dämpfungsringes (22) ballig ausgebildet ist.
  3. Hydromechanischer Federspeicherantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Außenseite (24) des Dämpfungsringes (22) eine vorbestimmte Radienfolge aufweist, die zu der balligen Außenkontur führt.
  4. Hydromechanischer Federspeicherantrieb nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenseite (24) des Dämpfungsrings (22) mit einer vorbestimmten Fasenfolge versehen ist.
  5. Hydromechanischer Federspeicherantrieb nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkontur (24) des Dämpfungsrings (22) tonnenförmig ausgebildet ist.
  6. Hydromechanischer Federspeicherantrieb nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfungsring (22) zur Dämpfung des Bewegungsablaufes eines hydromechanischen Federspeicherantriebes (14) während einer Schalthandlung vorgesehen ist.
EP09011108A 2008-10-07 2009-08-29 Hydromechanischer Federspeicherantrieb Withdrawn EP2175467A3 (de)

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