FI97651C - Suurjännite-erotinaseman erottimien sähköhydraulinen käyttökoneisto - Google Patents

Description

97651

SUURJÄNNITE-EROTINASEMAN EROTTIMIEN SÄHKÖHYDRAULINEN KÄYTTÖ-KONEISTO

Keksinnön kohteena on suurjännite-erotinaseman erottimien 5 sähköhydraulinen käyttökoneisto, johon kuuluu vaihtosuuntainen pumppu, jonka liitännät on kytketty syöttölinjoin paineohjatun vastaventtiiliparin kautta kaksipuolisen toimilaitteen, kuten hydraulisylinterin vastakkaisiin liitäntöihin, ja jonka kumpaankin syöttölinjaan kuuluu paisuntasäiliö, jolloin lepotilassa 10 vastaventtiilipari lukitsee toimilaitteen ja pumpun käynnistyessä imupuolen paisuntasäiliö syöttää pumppua, kunnes samalla puolella paluupuolen vastaventtiili avautuu.

Suurjännitevoimansiirtoverkossa käytetään määrävälein erotin-15 asemia, joilla osa verkosta saadaan jännitteettömäksi ja/tai maadoitettua. Erottimien nopea käyttö edellyttää niiden koneellistamista. Yleisimmin suurjännite-erotinaseman erottimet ovat käsikäyttöisiä, joskin jonkin verran sähkömoottorien käyttämiä vipulaitteita käytetään. Erottimilla ei ole normaalisti tarkoi-20 tus kytkeä kuormitettua johtoa pois päältä, mutta tyhjäkäyvänkin johdon erottaminen synnyttää useimmiten valokaaren, mikä voi polttaa koskettimet pilalle. Tästä syystä erottimen avautumisen tulisi olla mahdollisimman nopeaa, johon nykyiset käyttölaitteet eivät kuitenkaan pysty.

25

Saksalaisessa hakemusjulkaisussa 1814773 esitellään vaihtosuun-taisesti käytettävä hydraulinen toimielin suljetulla hydrauli-nestekiertopiirillä. Laite on johdannossa mainittua tyyppiä. Jotta laite on saatu hermeettiseksi, pumpun imupuolella on aina 30 oltava pieni paisuntasäiliö käynnistyksessä tarvittavan öljymää-rän syöttämiseksi pumpulle. Käynnistyksen jälkeen toimilaitteelta, kuten hydraulisylinterilta saadaan korvausöljy, mikä vastaa pumpattua määrää. Tämän julkaisun mukaisessa laitteessa käytetään vähäistä painetta, jotta hydraulisylinteri saadaan liik-35 keelle mahdollisimman nopeasti. Julkaisun mukaan on mahdollista päästä 10 millisekunnin luokkaa oleviin vasteaikoihin. Tämän julkaisun mukainen laite soveltuu kuitenkin huonosti erottimien aukaisuun, koska sylinterin nopeus jää pieneksi.

97651 2 Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada uudenlainen erottimien käyttökoneisto, jolla saadaan aikaan erottimien aukaisussa tarvittava suuri voima sekä suuri aukaisunopeus. Keksinnön tunnusmerkilliset piirteet on esitetty oheisissa patenttivaati-5 muksissa. Keksinnön mukaan paisuntasäiliöstä muodostetaan eräänlainen jousi, joka pingotetaan maksimivoimaansa ja laukaistaan toimilaitteen liikkeellelähdön yhteydessä. Tämän avulla saadaan moninkertainen tilavuusvirta liikkeellelähdön jälkeen ja siten toimilaitteen suuri nopeus. Tämä edellyttää myöskin 10 toimilaitetta ohjaavilta vastaventtiileiltä sellaista erityistä ominaisuutta, että niillä on oltava voimakas hystereesi eli sulkeutumispaine on huomattavasti pienempi kuin avautumispaine. Tällöin ne pysyvät auki, vaikka paine alkaa laskea liikkeellelähdössä. Edullisesti järjestelmä rakennetaan hermeettiseksi mm. 15 hydrauliöljyn hapettumisen estämiseksi. Tämä saadaan aikaiseksi patenttivaatimuksen 2 mukaisin keinoin. Toimilaitteen maksimivoimaa voidaan helposti rajoittaa ylipaineventtiilein, jotka asetetaan molempiin syöttölinjoihin.

20 Seuraavassa keksintöä kuvataan viittaamalla oheisiin kuviin, jotka esittävät erästä keksinnön mukaista käyttökoneistoa ja sen osia.

Kuva 1 esittää käyttökoneiston kytkentäkaaviota.

25 Kuva 2 esittää vastaventtiilien yksityiskohtaista rakennetta.

Käyttölaitteen pääkomponentit ovat kahteen suuntaan pyörivä sähkömoottori 10, siihen kytketty kaksisuuntainen hydraulipumppu 11, molemmissa syöttölinjoissa paisuntasäiliöt 13 ja 14, vent-30 tiililohko 15 ja toimilaite 16, jonka muodostaa tavallisimmin hydraulisylinteri. Myös rotaattoria voidaan käyttää. Järjestelmä on rakennettu hermeettiseksi. Tässä tarkoituksessa vuotoöljyä johtavat vastaventtiilit 12 on koneistettu hydrauliikkapumpun osaksi. Luonnollisesti ne voivat olla myös erillisiä ja sijoi-35 tettu pumpun ulkopuolelle. Niiden tarkoituksena on ohjata pumpun sisäiset vuodot aina kulloisellekin imupuolelle ja näin estää liian suuren paineen syntyminen pumpun akselitiivistettä vastaan.

3 97651

Venttiililohkon tärkeimmät osat ovat molemmilla syöttölinjoilla vastaventtiilit 18, joilla on paineohjaus ristiin. Nämä vasta-venttiilit pitävät kuorman lukittuna, kun laite on lepotilassa. Pumpun käynnistyttyä ja paineen noustua riittävän korkealle 5 painepuolelta johtava ohjaus aukaisee paluupuolen vasta-venttiilin ja liike voi alkaa.

Erityisesti erottimen käyttöön tarkoitetun käyttölaitteen erityispiirteinä voidaan mainita paisuntasäiliön suuri tilavuus 10 teholliseen työiskuun nähden samoin kuin vastaventtiilien suuri hystereesi. Vastaventtiilit asetetaan avautumaan vasta huomattavan korkealla painetasolla, joka on tyypillisesti 80 % maksimi-paineesta, kuitenkin vähintään 30 % järjestelmän maksimipainees-ta. Painepuolella suuri painesäiliö toimii jousimaisena elimenä 15 keräten hydraulista paine-energiaa siksi, kunnes paluupuolen vastaventtiili aukeaa. Imupuolella vastaava paisuntasäiliö toimii hydrauliöljyn syöttövarastona. Vastaventtiilille asetetun paineen ylittyessä toimilaitteena käytetyn hydraulisylinterin mäntä lähtee liikkeelle, jolloin kitka samalla alenee ja vastus 20 pienenee. Tällöin painepuolella painetta kerännyt paisuntasäiliö pystyy syöttämään suuren tilavuusvirran hydraulisylinterille aikaansaaden nopean liikkeen välittömästi liikkeellelähdön jälkeen. Pumppu pysäytetään edullisimmin käyttäen painekat-kaisijaa. Vastakkaissuuntainen liike saadaan aikaan yksinkertai-25 sesti pyörittämällä pumppua vastakkaiseen suuntaan. Tällöin paisuntasäiliön toiminnat vaihtavat paikkaa.

Järjestelmän maksimipaine ja siten toimilaitteen maksimivoima asetetaan ylipaineventtiileillä 19. Käsikäyttöä varten vent-30 tiiliblokkiin 15 kuuluu käsiventtiili 20.

Laitteiston toiminnan kannalta keskeisiä osia ovat vastaventtiilit 18, joiden osuus venttiiliblokista 15 on kaaviollisesti esitetty kuvassa 2. Paineohjatun vastaventtiilin 18 pääosat ovat 35 kuula 21, jousi 22 ja paineohjausmäntä 23 työntötappeineen 26. Kummankin kanavan 20 ja 20' sulkee samanlainen venttiilisovitel-ma, jossa paineohjaus tulee toiselta kanavalta. Paineohjausmäntä 23 käsittää mäntäosassaan avautumispinnan 24 ja sulkeutumispin- 4 97651 nan 25 vastaavissa sylinteriosissaan, joista jälkimmäinen on huomattavasti suurempi. Tällä saadaan aikaan vastaventtiilin toiminnalle ominainen hystereesi eli vastaventtiili sulkeutuu huomattavasti avautumispainetta alhaisemmassa paineessa. Jousi-5 voiman lisäksi kuulaa pyrkii sulkemaan virtauksen aiheuttama dynaaminen paine, jonka merkitys on kuitenkin vähäinen jousivoiman ja paineohjausmännän voimien rinnalla. Tällainen järjestely on tarpeen ainakin erottimen avautumisvaiheessa.

10 Eräässä keksinnön mukaisessa järjestelmässä käytettiin sylinteriä, jolla oli 300 mm iskunpituus, halkaisijaltaan 50 mm mäntä ja 20 mm männänvarsi. Paisuntasäiliön kaasutilavuus oli 0,7 litraa eli yli nelinkertainen teholliseen iskutilavuuteen verrattuna. Järjestelmän maksimipaine oli asetettu 80 bar ja 15 venttiilin avautumispaine 70 bar. 170 W moottorilla varustettu pumppu syötti öljyä painesäiliöön muutaman sekunnin ajan ennenkuin vastaventtiiliaukesi. Tämän jälkeen erityisesti aukaisu-liikkeen alkuvaihe oli nopea. Liikkeen päättyessä mekaaniseen rajaan kesti vielä muutaman sekunnin ennenkuin painekatkaisija 20 pysäytti moottorin. Paineakkujen paineet tasoittuvat pumpun pysähdyttyä vuotovirran johdosta.

Keksinnön mukaisen järjestelmän avulla työliikkeen maksimi tehontarve samoin kuin energiankulutuskin ovat mahdollisimman 25 pieniä. Tällä on merkitystä erityisesti kylmissä olosuhteissa. 25 eC:n pakkasessa akun virranantokyky on nimittäin vain noin 40 % normaalista.

Claims (5)

5 97651

1. Suurjännite-erotinaseman erottimien sähköhydraulinen käyttökoneisto, johon kuuluu vaihtosuuntainen pumppu (11), 5 jonka liitännät on kytketty syöttölinjoin paineohjatun vasta-venttiiliparin (18) kautta kaksipuolisen toimilaitteen, kuten hydraulisylinterin (16) vastakkaisiin liitäntöihin, ja jonka kumpaankin syöttölinjaan kuuluu paisuntasäiliö (13, 14) , jolloin lepotilassa vastaventtiilipari (18) lukitsee toimilaitteen (16) 10 ja pumpun (11) käynnistyessä imupuolen paisuntasäiliö syöttää pumppua kunnes samalla puolella paluupuolen vastaventtiili avautuu, tunnettu siitä, että paisuntasäiliöiden (13, 14) tilavuudet ovat suuria verrattuna toimilaitteen (16) iskutila-vuuteen ja vastaventtiilien (18) avautumispaineet on asetettu 15 korkealle, vähintään 30 %:iin järjestelmän maksimipaineesta ja ainakin yhdellä niistä on voimakas hystereesi eli se pysyy auki paineen pienetessä, jolloin pumppu (11) syöttää aluksi painepuo-len paisuntasäilötä, kunnes paluupuolen vastaventtiilin avautu-mispaine ylittyy, jolloin vastuksen pienentyessä toimilaitteen 20 liikkeellelähdössä paisuntasäiliö syöttää toimilaitetta pumpun (11) lisäksi aikaansaaden hetkellisesti suuren tilavuusvirran.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen käyttökoneisto, tunnettu siitä, että pumpun (11) kotelo on yhdistetty hermeet- 25 tisesti vastaventtiilein (12) kummallekin puolen pumppua vuoto-öljyn ohjaamiseksi kulloisellekin imupuolelle.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen käyttökoneisto, tunnettu siitä, että molemmissa syöttölinjoissa on asetet- 30 tavat ylipaineventtiilit (19) toimilaitteen maksimivoiman säätämiseksi.

4. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1-3 mukainen käyttökoneisto, tunnettu siitä, että ainakin yksi 35 vastaventtiili (18) on varustettu paineohjausmännällä (23), jolla on erilliset mäntäosat avautumista ja sulkeutumista varten siten, että tehollinen avautumispinta 24 on huomattavasti tehollista sulkeutumispintaa 25 pienempi. 6 97651

5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 1-4 mukainen käyttökoneisto, tunnettu siitä, että paisuntasäiliöiden (13, 14) kaasutilavuus on yli nelinkertainen toimilaitteen teholliseen iskutilavuuteen verrattuna. 5