EP3496123A1 - Hydraulische betätigungsvorrichtung zur betätigung eines schalters sowie elektrische anlage - Google Patents

Hydraulische betätigungsvorrichtung zur betätigung eines schalters sowie elektrische anlage Download PDF

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EP3496123A1
EP3496123A1 EP17205694.7A EP17205694A EP3496123A1 EP 3496123 A1 EP3496123 A1 EP 3496123A1 EP 17205694 A EP17205694 A EP 17205694A EP 3496123 A1 EP3496123 A1 EP 3496123A1
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EP
European Patent Office
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slave
encoder
piston
donor
plunger
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EP17205694.7A
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English (en)
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EP3496123B1 (de
Inventor
Robert Herzog
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ABB Schweiz AG
Original Assignee
Tries GmbH and Co KG
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/22—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism
    • H01H3/24—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using pneumatic or hydraulic actuator
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/02—Operating parts, i.e. for operating driving mechanism by a mechanical force external to the switch
    • 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 hydraulic actuator for actuating a switch, in particular a circuit breaker, a motor protection switch, a circuit breaker of any other electrical system or the like, and an electrical system according to the preamble of claim 14.
  • Electrodynamic release device for current-limiting circuit breaker or circuit breaker known, which also allows a mechanical actuation via a hydraulic system.
  • an actuating mechanism for circuit breakers by the circuit breaker is rigidly coupled to an extension arm, such as a square shaft, from the housing interior of an electrical system in a straight path in the area outside the housing, such as the front of the housing, is guided to be operated from there.
  • the object of the invention is to be able to provide an actuating device, which allows a much more flexible design of an electrical system or an engine.
  • the hydraulic actuator according to the invention is used to actuate a switch, such as a circuit breaker, a motor protection switch or a circuit breaker of any other electrical system or the like.
  • a switch such as a circuit breaker, a motor protection switch or a circuit breaker of any other electrical system or the like.
  • a switch such as a circuit breaker, a motor protection switch or a circuit breaker of any other electrical system or the like.
  • a switch such as a circuit breaker, a motor protection switch or a circuit breaker of any other electrical system or the like.
  • a switch such as a circuit breaker, a motor protection switch or a circuit breaker of any other electrical system or the like.
  • the invention can also be used for other actuating operations and not just for the special case of the operation of a circuit breaker.
  • switches which may also be made basically arbitrary, e.g. as a rotary switch, toggle switch etc.
  • the hydraulic actuating device comprises first two units, namely a donor device and a slave device, wherein the slave device can perform the final operation of the switch or the like and this actuation process is initiated by the donor device.
  • Encoder device and slave device are hydraulically coupled together and connected by a line.
  • the encoder device and the receiver device can basically be placed independently of one another, so that a more flexible design is also made possible.
  • the encoder device is designed to convert a rotary movement into a linear movement.
  • a rotary switch is usually specified or most users are used to such a circuit breaker is designed as a rotary switch.
  • This rotational movement is converted by the encoder device into a linear movement, wherein the encoder device comprises at least one master piston, which in turn is mounted so that it can perform a linear movement and it is movable by the rotational movement converted into a linear movement with the encoder device.
  • the master piston in the donor device thus performs the actual linear movement.
  • a linear movement is advantageous in that it makes it possible, for example in connection with a hydraulic cylinder, to displace or suck in a hydraulic fluid and thus to pump it.
  • the practically incompressible hydraulic fluid So passes the force that is applied when the encoder device is actuated.
  • a hydraulic fluid is thus displaced / sucked in by means of the at least one master piston and pumped into the above-mentioned line or from the aforementioned line.
  • the conduit in turn, is in fluid communication with the recipient device, i. the pressure generated by the master piston in the donor device (or negative pressure) is finally passed through the hydraulic fluid via the line to the slave device.
  • the receiver device in turn is designed to generate a linear movement or instead also a rotational movement by the action of this (sub) pressure, which is transmitted by means of the hydraulic fluid. This usually depends on whether the switch, which is to be operated on the electrical system, the engine or the like, can be actuated by a linear movement or a rotary motion.
  • the master piston of the donor device is first stored in a donor volume for storing hydraulic fluid, while the line is connected to the transmitter volume, so pumped by movement of the master piston hydraulic fluid from the transmitter volume in the line, or vice versa, liquid from the line in the Encoder volume can be sucked.
  • the pressure exerted by the operation of the encoder device on the or the master piston are transmitted to the hydraulic fluid.
  • the encoder piston mounted in the transmitter volume can thus form a hydraulic cylinder.
  • the rotation is typically generated by a user of the actuator.
  • a donor rotary switch can be provided on the donor device, which the user operates. So that this rotational movement is now converted into a linear movement, the encoder rotary switch can be coupled, for example via a donor lever with a donor tappet. Encoder levers and encoder plungers are mechanically coupled so that the rotary motion is converted into linear motion.
  • the encoder tappet is usually stored so that only a linear movement is possible.
  • the encoder lever may be mounted in a groove of the encoder tappet. In this way, a direct power transmission between the encoder lever, which performs the rotational movement, and the encoder tappet can be achieved.
  • a donor housing or a donor body can be present.
  • the encoder ram can therefore be e.g. be stored on a linear guide on or in the encoder housing or encoder body.
  • the encoder rotary switch in turn can be rotatably mounted in this encoder housing or encoder body, so that the encoder rotary switch can be rotated by the user to operate.
  • encoder rotary switches and encoder tappets can be stored precisely in a position-stable component such as a transmitter housing or a transmitter base body.
  • a corresponding hydraulic cylinder or a slave piston mounted in a slave volume can also be arranged in the slave device.
  • the slave device can thus be a movable in a variant Have stored slave piston, which is mounted in a slave volume.
  • the line is connected to the receiver volume so that hydraulic fluid can flow from the receiver volume into the line and vice versa.
  • the (sub-) pressure exerted by the encoder piston can be transferred to the slave piston via the hydraulic fluid.
  • the slave piston can thus be actuated via the encoder piston and also perform a linear movement. Between the hydraulically connected pistons of the donor and slave device, a linear movement is thus initially passed on as linear movement in this embodiment.
  • the movement can be transferred from the slave piston to a slave ram.
  • Donor and slave pistons can in principle also be rigidly connected to the corresponding donor or slave plungers.
  • the linear movement can thus be transferred to the respective plunger.
  • it can be decided depending on the design variant, whether a further transformation is to be made in a rotary motion, which depends on whether the switch to be operated on the system, the engine or the like via a linear movement, such as a toggle switch, or a rotary motion (at a rotary switch) to be actuated.
  • a linear movement such as a toggle switch, or a rotary motion (at a rotary switch) to be actuated.
  • the invention enables embodiments for different types of switches can be provided.
  • the slave tappet can engage a slave lever and pivot it.
  • the lever can rotate an associated with this slave rotary switch to operate the switch by a slave rotary movement.
  • Tappet and rotary switch can also be mounted linearly movable or rotatable in the slave device relative to a slave housing and / or a slave base body.
  • Donor device and slave device can therefore be formed in a development of the invention basically identical, whereby the production costs can be kept low, especially if the switch to be operated at the plant or on the engine is also a rotary switch. In the case of a toggle switch or other switch which can be actuated via a linear movement, it can also be coupled or connected to the slave plunger.
  • the hydraulic fluid directly transfers a movement due to its incompressibility. Heating and cooling of the hydraulic fluid, which may well be very large in different situations between operation and standstill of a plant or an engine, can cause the hydraulic fluid expands greatly or due to temperature contracts very strong. Therefore, a force can also be exerted on the pistons as a result of temperature differences, so that, in the worst case, an actuation can not possibly be ruled out solely by temperature differences.
  • a spring may be arranged to absorb the effects of force can first.
  • This measure can be carried out on the side of the encoder device and / or on the side of the slave device. Furthermore, it is possible to fill the volume between the two pistons not completely with hydraulic fluid, but partly with gas which is much more compressible under pressure than a liquid, so that this measure under pressure (or at negative pressure) in an advantageous manner Compensation allows.
  • More than one hydraulic cylinder or more than one master piston or slave piston can be provided both on the encoder device and on the slave device.
  • a first master piston which is mounted in a first master volume
  • a second master piston the in is stored a second donor volume.
  • these are mounted counter to each other on the encoder plunger, ie while the first master piston exerts a pressure on the hydraulic fluid and these pumps to the line, the second master piston sucks the liquid via a negative pressure from the line.
  • a symmetry between the donor and slave device as well as between an on and off operation can be made in the operation, since pressure and negative pressure are generated equally in a switching operation and the opposite switching. In this way, the reliability of the actuation processes can be improved.
  • FIG. 1 shows a schematic section through a donor device 1 (or receiving device with an analog structure) of a hydraulic actuator B acc. the invention for a circuit breaker with a base body 2, in which a rotary switch 3 is mounted rotatably with lever 4.
  • Lever 4 and rotary switch 3 are firmly connected.
  • the lever 4 is mounted in a groove 5 of a plunger 6, so that the pivotal movement of the lever 4, which is caused by the rotation of the rotary switch 3, is converted into a linear movement. This is transmitted to the first and the second piston 7, 8, which are each mounted in the first volume.
  • the plunger 6 is mounted relative to the base body 2 via a linear guide 11.
  • the slave device 1 ' is constructed analogously to the donor device 1, ie hydraulic cylinders with first and second pistons 7', 8 'are also arranged in the slave device 1'.
  • the encoder lever 4 is pivoted accordingly. This in turn shifts the encoder plunger 6 linearly relative to the housing 8, so that the first donor piston 7 displaces hydraulic oil from the first volume 9 and the second donor piston 8 sucks liquid into the second volume 10.
  • the slave piston 7 ' is displaced by the hydraulic oil displaced by the transmitter piston 7, so that oil is supplied to the volume 9'.
  • 8 oil is sucked by moving the second donor piston and the slave piston 8 'displaces oil in the second slave volume 10'. The hydraulic oil is thus moved in the direction of the line 12 away from the donor device 1 or from the line 13 to the donor device 1 out.
  • the pistons 7, 8 are supported by springs 14, 15 opposite the plunger 6, the pistons 7 ', 8' via springs 14 ', 15' relative to the plunger 6 'to allow compensation, such as pressures caused by temperature changes ,
  • the operation of the encoder rotary switch 3 thus causes a total of the operation of the slave rotary switch 3 'and thereby also the actual circuit breaker.
  • the hydraulic line 12 and 13 can be laid arbitrarily, even over almost any length.
  • the actuator for the circuit breaker can be placed anywhere.

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Abstract

Vorgeschlagen wird eine flexibel einsetzbare hydraulische Betätigungsvorrichtung (B) zur Betätigung eines Schalters, wobei die Betätigungsvorrichtung (B) eine Gebervorrichtung (1) und eine Nehmervorrichtung (1') umfasst, welche hydraulisch miteinander gekoppelt sind, wobei die Gebervorrichtung (1) dazu ausgebildet ist, eine Drehbewegung in eine Linearbewegung umzuwandeln, wobei die Gebervorrichtung (1) wenigstens einen Geber-Kolben (7, 8) umfasst, der so gelagert ist, dass er eine Linearbewegung ausführen kann und er durch die mit der Gebervorrichtung (1) in eine Linearbewegung umgewandelte Drehbewegung bewegbar ist, wobei der Geber-Kolben (7, 8) derart gelagert ist, dass er eine Hydraulikflüssigkeit verdrängen und/oder ansaugen kann, die wiederum durch eine Leitung (12, 13) der Nehmervorrichtung (1') zu- und/oder abführbar ist, wobei die Nehmervorrichtung (1') dazu ausgebildet ist, eine Linearbewegung bzw. eine Drehbewegung zu erzeugen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine hydraulische Betätigungsvorrichtung zur Betätigung eines Schalters, insbesondere eines Schutzschalters, eines Motorschutzschalters, eines Schutzschalters einer sonstigen elektrischen Anlage oder dergleichen sowie eine elektrische Anlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 14.
  • Aus der DE 295 15 423 U1 ist eine sog. elektrodynamische Auslösevorrichtung für strombegrenzende Schutzschalter bzw. Leistungsschalter bekannt, die auch eine mechanische Betätigung über eine Hydraulik ermöglicht. Zudem ist aus dem Stand der Technik bekannt, eine Betätigungsmechanik für Schutzschalter zu verlängern, indem der Schutzschalter starr an einen Verlängerungsarm, z.B. eine Vierkantwelle, gekoppelt wird, der vom Gehäuseinneren einer elektrischen Anlage auf geradem Weg in den Bereich außerhalb des Gehäuses, etwa zur Vorderseite des Gehäuses, geführt wird, um von dort aus betätigt werden zu können.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Betätigungsvorrichtung bereitstellen zu können, die eine wesentlich flexiblere Bauweise einer elektrischen Anlage oder eines Motors ermöglicht.
  • Die Aufgabe wird, ausgehend von einer Betätigungsvorrichtung der eingangs genannten Art, durch die Merkmale des Anspruchs 1 sowie durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 14 gelöst.
  • Durch die in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung möglich.
  • Die erfindungsgemäße hydraulische Betätigungsvorrichtung dient zur Betätigung eines Schalters, etwa eines Schutzschalters, eines Motorschutzschalters oder eines Schutzschalters einer sonstigen elektrischen Anlage oder dergleichen. Aus Sicherheitsgründen sind bei Motoren bzw. elektrischen Anlagen in der Regel Schutzschalter vorgesehen, die im Notfall ein schnelles Abschalten des Motors bzw. der Anlage ermöglichen sollen. Diese Schutzschalter sollen aus diesem Grund schnell und ohne Weiteres zugänglich sein, damit ein notfallbedingtes Abschalten auch ohne größere Verzögerungen vorgenommen werden kann. Grundsätzlich kann die Erfindung aber auch für andere Betätigungsvorgänge und nicht nur für den speziellen Fall der Betätigung eines Schutzschalters eingesetzt werden. Insbesondere eignet sie sich jedoch zur Betätigung von Schaltern, die ebenfalls im Grunde beliebig ausgeführt sein können, z.B. als Drehschalter, Kippschalter usw.
  • Im vorliegenden Fall umfasst die hydraulische Betätigungsvorrichtung zunächst zwei Einheiten, nämlich eine Gebervorrichtung und eine Nehmervorrichtung, wobei die Nehmervorrichtung die endgültige Betätigung des Schalters oder dergleichen durchführen kann und dieser Betätigungsvorgang durch die Gebervorrichtung initiiert wird. Gebervorrichtung und Nehmervorrichtung sind dabei hydraulisch miteinander gekoppelt und durch eine Leitung miteinander verbunden. In vorteilhafter Weise wird somit ermöglicht, dass Gebervorrichtung und Nehmervorrichtung im Grunde unabhängig voneinander platziert werden können, sodass auch eine flexiblere Bauweise ermöglicht wird.
  • Bei sonst aus dem Stand der Technik bekannten Betätigungsvorrichtungen wurde stattdessen eine starre mechanische Verbindung über eine Welle oder dergleichen vorgesehen, die es lediglich ermöglicht hat, den Schalter in gerader Linie zu verlängern, etwa vom Inneren eines Gehäuses nach draußen. Deshalb war nach herkömmlicher Bauweise, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist, die Position eines Schutzschalters bzw. von dessen Betätigungsvorrichtung von vorneherein durch eine bereits bestehende elektrische Anlage vorgegeben. Dadurch jedoch, dass die hydraulische Leitung der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung jedoch grundsätzlich beliebig verlegt und auch die Länge der Leitung im Wesentlichen beliebig gewählt werden kann, kann die Betätigungsvorrichtung praktisch unabhängig von der Anordnung des Schalters an der Anlage bzw. am Motor positioniert werden. Der Benutzer, der den Motor oder die elektrische Anlage ausschalten möchte, tut dies bei der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung an der Gebervorrichtung. Diese bei der Betätigung erzeugte Bewegung oder Kraftwirkung wird wiederum hydraulisch an die Nehmervorrichtung übertragen, sodass die Nehmervorrichtung die Betätigung des Schalters an der Anlage bzw. am Motor ausführen kann.
  • Die Gebervorrichtung ist dazu ausgebildet, eine Drehbewegung in eine Linearbewegung umzuwandeln. Bei Schutzschaltern ist in der Regel ein Drehschalter vorgegeben oder die meisten Benutzer sind daran gewöhnt, dass ein solcher Schutzschalter als Drehschalter ausgebildet ist. Diese Drehbewegung wird von der Gebervorrichtung in eine Linearbewegung umgewandelt, wobei die Gebervorrichtung wenigstens ein Geberkolben umfasst, der wiederum so gelagert ist, dass er eine Linearbewegung ausführen kann und er durch die mit der Gebervorrichtung in eine Linearbewegung umgewandelte Drehbewegung bewegbar ist. Der Geberkolben in der Gebervorrichtung führt also die eigentliche Linearbewegung aus. Eine Linearbewegung ist in der Hinsicht vorteilhaft, dass sie es ermöglicht, zum Beispiel im Zusammenhang mit einem Hydraulikzylinder, eine Hydraulikflüssigkeit zu verdrängen bzw. anzusaugen und somit zu pumpen. Die praktisch inkompressible Hydraulikflüssigkeit leitet also die Kraft weiter, die bei Betätigung der Gebervorrichtung angewendet wird.
  • Durch die Linearbewegung wird also mithilfe des wenigstens einen Geberkolbens eine Hydraulikflüssigkeit verdrängt / angesaugt und in die bereits oben erwähnte Leitung bzw. aus der erwähnten Leitung gepumpt. Die Leitung wiederum steht in Fluidverbindung mit der Nehmervorrichtung, d.h. der durch den Geberkolben in der Gebervorrichtung erzeugte Druck (oder Unterdruck) wird durch die Hydraulikflüssigkeit schließlich über die Leitung an die Nehmervorrichtung weitergegeben.
  • Die Nehmervorrichtung wiederum ist dazu ausgebildet, durch Einwirkung dieses (Unter-) Drucks, der mittels der Hydraulikflüssigkeit übertragen wird, eine Linearbewegung oder stattdessen auch eine Drehbewegung zu erzeugen. Dies hängt in der Regel davon ab, ob der Schalter, der an der elektrischen Anlage, am Motor oder dergleichen betätigt werden soll, über eine Linearbewegung oder eine Drehbewegung betätigt werden kann.
  • Dadurch, dass (Hydraulik-)Flüssigkeiten als praktisch inkompressibel zu betrachten sind, kann eine direkte Übertragung der Betätigung zwischen Gebervorrichtung und Nehmervorrichtung erfolgen. Auf diese Weise kann auch die Sicherheit im Zusammenhang mit der elektrischen Anlage erhöht werden, da die Betätigungsvorrichtung besonders sicher gestaltet und etwaige Nachteile vermieden werden können, zumal herkömmliche Verlängerungswellen für Schalterbetätigungen aus dem Stand der Technik auch verklemmen oder, je nach Material, brechen können.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Geberkolben der Gebervorrichtung zunächst in einem Gebervolumen zur Bevorratung von Hydraulikflüssigkeit gelagert, während die Leitung mit dem Gebervolumen verbunden ist, sodass durch Bewegung des Geberkolbens Hydraulikflüssigkeit aus dem Gebervolumen in die Leitung gepumpt, oder umgekehrt, Flüssigkeit aus der Leitung in das Gebervolumen gesogen werden kann. In vorteilhafter Weise kann somit der Druck, der durch die Betätigung der Gebervorrichtung auf den bzw. die Geberkolben ausgeübt wird, auf die Hydraulikflüssigkeit übertragen werden. Der in dem Geber-Volumen gelagerte Geberkolben kann also einen Hydraulikzylinder ausbilden.
  • Die Drehbewegung wird in der Regel von einem Benutzer der Betätigungsvorrichtung erzeugt. Zu diesem Zweck kann an der Gebervorrichtung ein Geber-Drehschalter vorgesehen sein, den der Benutzer bedient. Damit diese Drehbewegung nunmehr in eine Linearbewegung umgewandelt wird, kann der Geber-Drehschalter zum Beispiel über einen Geber-Hebel mit einem Geber-Stößel gekoppelt sein. Geber-Hebel und Geber-Stößel sind mechanisch so gekoppelt, dass die Drehbewegung in eine Linearbewegung umgewandelt wird. Dabei ist der Geber-Stößel in der Regel so gelagert, dass lediglich eine Linearbewegung möglich ist. Beispielsweise kann der Geber-Hebel in einer Nut des Geber-Stößels gelagert sein. Auf diese Weise kann eine direkte Kraftübertragung zwischen dem Geber-Hebel, der die Drehbewegung ausführt, und dem Geber-Stößel erreicht werden.
  • Als feststehender Teil der Gebervorrichtung, der bei einer Betätigung keine Dreh- oder Linearbewegung ausführt, kann ein Geber-Gehäuse oder ein Geber-Grundkörper vorhanden sein. Der Geber-Stößel kann demzufolge z.B. über eine Linearführung am bzw. im Geber-Gehäuse oder Geber-Grundkörper gelagert werden.
  • Der Geber-Drehschalter wiederum kann in diesem Geber-Gehäuse oder Geber-Grundkörper drehbar gelagert sein, sodass der Geber-Drehschalter vom Benutzer zur Betätigung gedreht werden kann. Auf diese Art und Weise sind Geber-Drehschalter und Geber-Stößel präzise in einem positionsstabilen Bauteil wie einem Geber-Gehäuse oder einem Geber-Grundkörper lagerbar.
  • Ein entsprechender Hydraulikzylinder bzw. ein in einem Nehmer-Volumen gelagerter Nehmer-Kolben kann auch in der Nehmervorrichtung angeordnet sein. Die Nehmervorrichtung kann bei einer Ausführungsvariante folglich einen beweglich gelagerten Nehmer-Kolben aufweisen, der in einem Nehmer-Volumen gelagert ist. Die Leitung ist mit dem Nehmer-Volumen verbunden, sodass Hydraulikflüssigkeit vom Nehmer-Volumen in die Leitung und umgekehrt strömen kann. Der (Unter-)Druck, der durch den Geber-Kolben ausgeübt wird, kann über die Hydraulikflüssigkeit auf den Nehmer-Kolben übertragen werden. Der Nehmer-Kolben kann folglich über den Geber-Kolben betätigt werden und auch eine Linearbewegung ausführen. Zwischen den hydraulisch verbundenen Kolben von Geber- und Nehmervorrichtung wird in dieser Ausführungsform somit eine Linearbewegung als Linearbewegung zunächst weitergegeben.
  • Die Bewegung kann vom Nehmer-Kolben auf einen Nehmer-Stößel übertragen werden. Geber- bzw. Nehmer-Kolben können mit den entsprechenden Geber- bzw. Nehmer-Stößeln grundsätzlich auch starr verbunden sein. Die Linearbewegung kann folglich auf den jeweiligen Stößel übertragen werden. Sodann kann je nach Ausführungsvariante entschieden werden, ob eine weitere Umwandlung in eine Drehbewegung vorgenommen werden soll, was davon abhängt, ob der zu betätigende Schalter an der Anlage, am Motor oder dergleichen über eine Linearbewegung, etwa bei einem Kippschalter, oder eine Drehbewegung (bei einem Drehschalter) betätigt werden soll. In vorteilhafter Weise ermöglicht die Erfindung, dass Ausführungsformen für verschiedene Schaltertypen zur Verfügung gestellt werden können.
  • Der Nehmer-Stößel kann an einem Nehmer-Hebel angreifen und diesen verschwenken. In vorteilhafter Weise kann der Hebel einen mit diesem verbundenen Nehmer-Drehschalter verdrehen, um den Schalter durch eine Nehmer-Drehbewegung zu betätigen. Stößel und Drehschalter können auch in der Nehmervorrichtung gegenüber einem Nehmer-Gehäuse und / oder einem Nehmer-Grundkörper linear beweglich bzw. drehbar gelagert sein.
  • Gebervorrichtung und Nehmervorrichtung können also bei einer Weiterbildung der Erfindung im Grunde baugleich ausbildet sein, wodurch auch die Produktionskosten gering gehalten werden können, insbesondere, wenn der zu betätigende Schalter an der Anlage oder am Motor auch ein Drehschalter ist. Im Falle eines Kippschalters oder eines sonstigen, über eine Linearbewegung betätigbaren Schalters kann dieser auch mit dem Nehmer-Stößel gekoppelt bzw. verbunden werden.
  • Zuweilen ist eine Kompensation, z.B. gegenüber Temperaturschwankungen bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen notwendig. Die Hydraulikflüssigkeit überträgt eine Bewegung aufgrund ihrer Inkompressibilität unmittelbar. Erwärmung und Abkühlung der Hydraulikflüssigkeit, die durchaus in unterschiedlichen Situationen zwischen Betrieb und Stillstand einer Anlage bzw. eines Motors sehr groß sein können, können bewirken, dass die Hydraulikflüssigkeit sich stark ausdehnt oder temperaturbedingt sehr stark sich zusammenzieht. Eine Kraft kann deshalb auch infolge von Temperaturunterschieden auf die Kolben ausgeübt werden, sodass im ungünstigsten Fall eine Betätigung allein durch Temperaturunterschiede gegebenenfalls nicht mehr ausgeschlossen werden kann.
  • Um diese Krafteinwirkung in bestimmten Grenzen kompensieren zu können, kann zum Beispiel zwischen einem der Stößel und den entsprechenden Kolben eine Feder angeordnet sein, um Krafteinwirkungen zunächst aufnehmen zu können. Diese Maßnahme kann auf der Seite der Gebervorrichtung und/oder auf der Seite der Nehmervorrichtung vorgenommen werden. Ferner ist es möglich, das Volumen zwischen den beiden Kolben nicht vollständig mit Hydraulikflüssigkeit zu befüllen, sondern teilweise mit Gas, welches wesentlich stärker bei Druckeinwirkung komprimierbar ist als eine Flüssigkeit, sodass auch diese Maßnahme bei Druckeinwirkung (bzw. bei Unterdruck) in vorteilhafter Weise eine Kompensation ermöglicht.
  • Sowohl an der Gebervorrichtung als auch an der Nehmervorrichtung können mehr als ein Hydraulikzylinder bzw. mehr als ein Geber- oder Nehmerkolben vorgesehen sein. Bei einer Weiterbildung der Erfindung sind daher an der Gebervorrichtung ein erster Geberkolben, der in einem ersten Gebervolumen gelagert ist, und ein zweiter Geberkolben, der in einem zweiten Gebervolumen gelagert ist, vorhanden. Diese sind aber zueinander gegenläufig am Geberstößel gelagert, d.h während der erste Geberkolben einen Druck auf die Hydraulikflüssigkeit ausübt und diese zur Leitung hin pumpt, saugt der zweite Geberkolben die Flüssigkeit über einen Unterdruck aus der Leitung an. Auf diese Weise kann eine Symmetrie zwischen Geber- und Nehmervorrichtung sowie zwischen einem Ein- und Ausschaltvorgang bei der Betätigung hergestellt werden, da Druck und Unterdruck gleichermaßen bei einem Schaltvorgang und dem entgegen gesetzten Schalten erzeugt werden. Auf diese Weise kann auch die Zuverlässigkeit der Betätigungsvorgänge verbessert werden.
    • Ausführungsbeispiele
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachstehend unter Angabe weiterer Einzelheiten und Vorteile näher erläutert. Im Einzelnen zeigen:
    • Figur 1:
    eine schematische Darstellung einer Geber- bzw. Nehmervorrichtung gemäß der Erfindung, sowie
    Figur 2:
    eine schematische Darstellung einer Betätigungsvorrichtung gem. der Erfindung.
  • Figur 1 zeigt einen schematischen Schnitt durch eine Gebervorrichtung 1 (oder Nehmervorrichtung mit analogem Aufbau) einer hydraulischen Betätigungsvorrichtung B gem. der Erfindung für einen Schutzschalter mit einem Grundkörper 2, in dem ein Drehschalter 3 mit Hebel 4 drehbeweglich gelagert ist. Hebel 4 und Drehschalter 3 sind fest miteinander verbunden. Der Hebel 4 ist in einer Nut 5 eines Stößels 6 gelagert, sodass die Schwenkbewegung des Hebels 4, die durch das Drehen des Drehschalters 3 bewirkt wird, in eine Linearbewegung umgewandelt wird. Diese wird auf den ersten und den zweiten Kolben 7, 8, die jeweils im ersten Volumen gelagert sind, übertragen. Der Stößel 6 wird gegenüber dem Grundkörper 2 über eine Linearführung 11 gelagert.
  • Der erste Kolben 7 drückt bei Betätigung des Drehschalters 3 auf die Hydraulkflüssigkeit im ersten Volumen 9, während der zweite Kolben 8 bei Betätigung Hydraulikflüssigkeit in das zweite Volumen 10 saugt.
  • Geber- und Nehmervorrichtung 1, 1' sind durch Leitungen 12, 13 miteinander hydraulisch verbunden, sodass sich eine Betätigungsvorrichtung B ergibt, wie es in Figur 2 zu sehen ist. Die Nehmervorrichtung 1' ist analog zur Gebervorrichtung 1 aufgebaut, d.h. auch in der Nehmervorrichtung 1' sind Hydraulikzylinder mit erstem und zweitem Kolben 7', 8' angeordnet. Die jeweils einander zugeordneten Kolben 7, 7' bzw. 8, 8' der Gebervorrichtung 1 und der Nehmervorrichtung 1' sind jeweils in den Volumina 9, 9' und 10, 10' gelagert, wobei die ersten Volumina 9, 9' über die Leitung 12 und die zweiten Volumina 10, 10' über die Leitung 13 verbunden sind.
  • Wird der Geber-Drehschalter 3 betätigt, also gedreht, wird der Geber-Hebel 4 entsprechend verschwenkt. Dieser wiederum verschiebt den Geber-Stößel 6 linear gegenüber dem Gehäuse 8, sodass der erste Geber-Kolben 7 Hydrauliköl aus dem ersten Volumen 9 verdrängt und der zweite Geber-Kolben 8 Flüssigkeit in das zweite Volumen 10 ansaugt.
    Analog dazu wird der Nehmer-Kolben 7' durch das vom Geber-Kolben 7 verdrängte Hydrauliköl verschoben, sodass Öl dem Volumen 9' zugeführt wird. Umgekehrt wird durch Verschieben des zweiten Geber-Kolbens 8 Öl angesaugt und der Nehmer-Kolben 8' verdrängt Öl im zweiten Nehmer-Volumen 10'. Das Hydrauliköl wird somit in Richtung der Leitung 12 von der Gebervorrichtung 1 weg bzw. aus der Leitung 13 zur Gebervorrichtung 1 hin bewegt.
  • Auf der Seite der Nehmervorrichtung 1' wird somit durch Zuführung bzw. Abführung von Hydrauliköl zu bzw. aus den Volumina 9' bzw. 10' eine Kraft auf die Kolben 7', 8' ausgeübt und der Nehmer-Stößel 6' wird verschoben.
  • Diese Relativbewegung des Nehmer-Stößels 6' gegenüber dem Grundkörper 2' bewirkt ein Verschwenken des Hebels 4', der in der Nut 5' des Stößels 6' gelagert ist, und somit ein Verdrehen des Nehmer-Drehschalters 3'.
  • Auf beiden Seiten, bei der Geber- und der Nehmervorrichtung 1, 1' findet somit ein Verdrängen und Ansaugen von Hydrauliköl jeweils statt, d.h. es entsteht eine entsprechende Symmetrie.
  • Sowohl Geber- als auch Nehmer-Grundkörper 2, 2' sind über eine Linearführung 11, 11' gegenüber dem Geber- und Nehmer-Stößel 6, 6' gelagert, d.h. die Stößel 6, 6' sind relativ zu den Grundkörpern 2, 2' linear verschiebbar.
  • Die Kolben 7, 8 sind über Federn 14, 15 gegenüber dem Stößel 6, die Kolben 7', 8' über Federn 14', 15' gegenüber dem Stößel 6' gelagert, um eine Kompensation, etwa von durch Temperaturänderungen bedingte Drücke, zu ermöglichen.
  • Die Betätigung des Geber-Drehschalters 3 bewirkt insgesamt also die Betätigung des Nehmer-Drehschalters 3' und dadurch auch des eigentlichen Schutzschalters.
  • Die Hydraulikleitung 12 bzw. 13 kann beliebig verlegt werden, und zwar auch über fast beliebige Länge. Somit kann auch die Betätigungsvorrichtung für den Schutzschalter an einer beliebigen Stelle platziert werden.
    • Bezugszeichenliste:
    • 1
    Gebervorrichtung
    2
    Geber-Grundkörper
    3
    Geber-Drehschalter
    4
    Geber-Hebel
    5
    Nut
    6
    Geber-Stößel
    7
    erster Geber-Kolben
    8
    zweiter Geber-Kolben
    9
    erstes Geber-Volumen
    10
    zweites Geber-Volumen
    11
    Linearführung
    12
    Leitung
    13
    Leitung
    14
    Feder
    15
    Feder
    1'
    Nehmervorrichtung
    2'
    Nehmer-Grundkörper
    3'
    Nehmer-Drehschalter
    4'
    Nehmer-Hebel
    5'
    Nut
    6'
    Nehmer-Stößel
    7'
    erster Nehmer-Kolben
    8'
    zweiter Nehmer-Kolben
    9'
    erstes Nehmer-Volumen
    10'
    zweites Nehmer-Volumen
    11'
    Linearfühung
    14'
    Feder
    15'
    Feder
    B
    hydraulische Betätigungsvorrichtung

Claims (14)

  1. Hydraulische Betätigungsvorrichtung (B) zur Betätigung eines Schalters, insbesondere eines Schutzschalters, eines Motorschutzschalters, eines Schutzschalters einer elektrischen Anlage oder dergleichen, wobei die Betätigungsvorrichtung (B) eine Gebervorrichtung (1) und eine Nehmervorrichtung (1') umfasst, welche hydraulisch miteinander gekoppelt sind, wobei die Gebervorrichtung (1) dazu ausgebildet ist, eine Drehbewegung in eine Linearbewegung umzuwandeln, wobei die Gebervorrichtung (1) wenigstens einen Geber-Kolben (7, 8) umfasst, der so gelagert ist, dass er eine Linearbewegung ausführen kann und er durch die mit der Gebervorrichtung (1) in eine Linearbewegung umgewandelte Drehbewegung bewegbar ist, wobei der Geber-Kolben (7, 8) derart gelagert ist, dass er eine Hydraulikflüssigkeit verdrängen und/oder ansaugen kann, die wiederum durch eine Leitung (12, 13) der Nehmervorrichtung (1') zu- und/oder abführbar ist, wobei die Nehmervorrichtung (1') dazu ausgebildet ist, durch Zu- und/oder Abführung der Hydraulikflüssigkeit eine Linearbewegung und/oder eine Drehbewegung zu erzeugen.
  2. Betätigungsvorrichtung (B) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Geber-Kolben (7, 8) der Gebervorrichtung (1) in einem Geber-Volumen (9, 10) zur Bevorratung von Hydraulikflüssigkeit gelagert ist und die Leitung mit dem Geber-Volumen (9, 10) verbunden ist, sodass durch Bewegung des Geber-Kolbens (7, 8) Hydraulikflüssigkeit aus dem Geber-Volumen (9, 10) in die Leitung (12, 13) und/oder umgekehrt gepumpt werden kann.
  3. Betätigungsvorrichtung (B) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Gebervorrichtung (1) ein Geber-Drehschalter (3) zur Ausübung der Drehbewegung vorgesehen ist, der über einen Geber-Hebel (4) mit einem Geber-Stößel (6) gekoppelt ist, der mit dem Geber-Kolben (7, 8) der Gebervorrichtung (1) mechanisch gekoppelt ist, sodass die Drehbewegung in eine Linearbewegung des Geber-Stößels (6) umwandelbar ist, wobei insbesondere der Geber-Hebel (4) in einer Nut (5) des Geber-Stößels (6) gelagert ist.
  4. Betätigungsvorrichtung (B) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Geber-Drehschalter (3) in einem Geber-Gehäuse und/oder an einem Geber-Grundkörper (2) drehbar und der Geber-Stößel (6) gegenüber dem Geber-Gehäuse und/oder dem Geber-Grundkörper (2) linear verschiebbar jeweils gelagert sind.
  5. Betätigungsvorrichtung (B) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (12, 13) mit einem Nehmer-Volumen (9', 10') in der Nehmervorrichtung (1') verbunden ist, in dem ein Nehmer-Kolben (7', 8') beweglich gelagert ist, sodass ein Zuführen und/oder Abführen von Hydraulikflüssigkeit in bzw. aus dem Nehmer-Volumen (9', 10') den Nehmer-Kolben (7', 8') antreibt.
  6. Betätigungsvorrichtung (B) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nehmer-Kolben (7', 8') im Nehmer-Volumen (9', 10') linear beweglich gelagert ist.
  7. Betätigungsvorrichtung (B) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nehmer-Kolben (7', 8') mechanisch mit einem Nehmer-Stößel (6') gekoppelt ist, insbesondere mit dem Nehmer-Stößel (6') verbunden ist, sodass eine Linearbewegung des Nehmer-Kolbens (7', 8') auf den Nehmer-Stößel (6') übertragbar ist.
  8. Betätigungsvorrichtung (B) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nehmer-Stößel (6') mechanisch an einen Nehmer-Hebel (4') angreift, um diesen bei Bewegung des Nehmer-Stößels (6') zu verschwenken.
  9. Betätigungsvorrichtung (B) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nehmer-Hebel (4') mechanisch an einen Nehmer-Drehschalter (3') gekoppelt ist, der so gelagert ist, dass das Verschwenken des Nehmer-Hebels (4') den Nehmer-Drehschalter (3') in eine Drehbewegung versetzt.
  10. Betätigungsvorrichtung (B) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nehmer-Drehschalter (3') in einem Nehmer-Gehäuse und/oder an einem Nehmer-Grundkörper (2') drehbar und der Nehmer-Stößel (6') gegenüber dem Nehmer-Gehäuse und/oder dem Nehmer-Grundkörper (2') linear verschiebbar jeweils gelagert sind.
  11. Betätigungsvorrichtung (B) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Geber-Stößel (7, 8) und/oder der Nehmer-Stößel (6') jeweils gegenüber dem Geber-Kolben (7, 8) und/oder Nehmer-Kolben (7', 8') über eine Feder (14, 15, 14', 15') gelagert sind.
  12. Betätigungsvorrichtung (B) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zwischen dem Geber-Kolben (7, 8) und dem Nehmer-Kolben (7', 8') vorhandene Volumen über die Leitung hinweg nicht vollständig mit Hydraulikflüssigkeit befüllt und ein Teilvolumen mit Gas befüllt ist.
  13. Betätigungsvorrichtung (B) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster und ein zweiter Geberkolben (7, 8) und/oder ein erster und ein zweiter Nehmer-Kolben (7', 8') vorgesehen sind, welche jeweils in Richtung der Linearbewegung gegenläufig gelagert sind, sodass bei Verdrängung von Hydraulikflüssigkeit des einen der andere Hydraulikflüssigkeit ansaugt.
  14. Elektrische Anlage, insbesondere Schaltschrank, umfassend ein Anlagengehäuse und eine Betätigungsvorrichtung (B) nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei die Gebervorrichtung (1) außen am Anlagengehäuse gelagert ist und die Nehmervorrichtung (1') innerhalb des Anlagengehäuses gelagert ist, wobei der Nehmer-Stößel (6') und/oder der Nehmer-Drehschalter (3') mit einem Schalter, insbesondere einem Schutzschalter der elektrischen Anlage so verbunden ist / sind, dass die Nehmervorrichtung (1') den Schalter mechanisch betätigen kann.
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