JPS63254623A - 電気サーキットブレーカ制御用油圧式差動ジャッキ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電気サーキットブレーカを制御するための油圧
式差動ツヤツキに関し、このジヤツキは、そのシリンダ
の内周面と’ＸＲピストンロッドの外周面とにより形成
された環状チャンバを、高圧作動ｔｉ、ＦＡに連続的に
連結するようにしたタイプのものである。

〔従来の技術〕

油圧式ジヤツキでは緊急」７ドをサーキットブレーカの
移動接点と連結し、メインチャンバの端部に形成した給
入／排出口を１沢的に前記高圧源に連結して（「供給」
状態）ピストンを後退させたり、低圧タンクに連結して
（「排出」状態）環状チャンバ内で保持されている高圧
Ｐによる作用でピストンをその始動位置にもどしたりす
ることができる。

第１の動作により、ピストン口、ドが外に向って移動し
、またサーキットブレーカが係合すなわち閉鎖位置に動
く。一方、第２の動作により、ピストンロンドがシリン
ダの内に向って移動し、サーキットブレーカが離隔また
は開放位置に移動する。

このような差動ジヤツキタイプの油圧式サーキットブレ
ーカ制御装置は、公知であり、例えば、フランス特許第
２，３１７，５３２号（またはアメリカ特許第４，０２
６，５２３号）に開示されている。

このようなサーキットブレーカ制御′ｆ５に用いられる
差動ジヤツキの設計には、構造上の問題がある。

なぜなら、このようなジヤツキは、約３００−４００バ
ールという極めて高い作動液圧を使用し、かつ毎秒約１
０−１５メートルの高速度を出すにも拘わらずかなり長
期間にわたって恒久的かつ完全な耐漏洩性を保証しなけ
ればならないからである。

前記先行特許に示されているように、これらのジヤツキ
にはシリンダの端部を通過するピストンロンドの通路に
対する第１パツキンシールと、ピストンをシールする第
２パツキンシールを設けなくてはならない。

第１のパツキンシールは、絶対に漏えいすることのない
ような構成にするのは比較的容易である。

というのも、このパツキンは固定式のものであり、この
パツキンを摩耗させないような研磨したピストンロンド
を得るのはＮ単だからである。また、この中実のピスト
ンロンドは加圧されても直径が変化することがない。さ
らに、パツキンは実際上、圧力変化を受けない。なぜな
ら、環状チャンバが常に、加圧作動液源を構成する油室
式アキュムレータからの永久圧力Ｐを受けているからで
ある。

一方、前記第２パツキンシール、つまりピストンとシリ
ンダとの間で耐漏洩性シールを形成するパツキンリング
は、はるかにむずかしい作動条件に耐えるものでなけれ
ばならない。

ピストンに取り付けるこのパツキンリングは、次に挙げ
るような問題点を備えている。

−動作が百分の数秒以下の非常な短時間に行われるため
に、パツキンリングは移動し、高加速度や衝撃を７る。

−パツキンリングは閉鎖位置と開放位置との間で相当な
圧力変化を受ける。

−シリンダが（約３００−４００バールの）圧力下で膨
張する。

−パツキンリングに傷がつかないようにシリンダの内周
面を完璧に研削研摩しなくてはならない。

−開放行程の最後でパツキンリングはかなり過度の圧力
（数千バール）を受けることがあり、もし対策を講じて
いなければ、これによってパツキンリングの強度が損わ
れる可能性がある。しかし対策を講しようとすると構造
が複雑になるうこれまで、ピストン用のシールリングは
、比較的複雑でかつ費用がかかる構造にしないと、性能
上満足のいくものがつくれなかった（このような複雑な
構造のシールリングに関しては多くの特許出願がなされ
てきた）。ばねにより圧縮状態に維持され弾性材からな
る一つもしくはいくつかのリングにより形成されるいわ
ゆる「ばね押しパツキン」が好んで用いられている。そ
の１例は、先に引用した先行特許の第２図に示されてい
る。いずれにしても、このタイプのピストンパツキンは
完べきに研摩したシリンダ面以外とは協働することがで
きない。

このようなピストン用シールまたはパツキンリングの構
造に関る問題点およびシリンダ表面を所要状態に仕上げ
ることに関る問題点の他に、差動ジャッキには、ジヤツ
キのメインチャンバと環状チャンバの間に、多い流量の
急速移送を可能とする断面積の大きなダクトまたは通路
を設けなければならないという別の問題点がある。

事実、サーキットブレーカを閉したり開放したりする動
作（換言すれば、ジヤツキのピストンの往復行程）は百
分の数秒という極めて短い時間で行わなくてはならず、
このために油の流量低域による制動作用を避けることが
必要となる。

これまで、この大断面の移送路を設けるには大抵の場合
ジヤツキシリンダを囲むジャケットを用いていた。ジヤ
ツキとジャケットの間の環状のギャップにより前記移送
路が形成される。差動ジヤツキの構造をさらに複雑にす
るこのタイプの設計の１例が、先行特許の第３図に示さ
れている。

本発明の目的は、公知の油圧式差動ジヤツキの欠点をな
くし、より簡単で経済的な構造を可能としかつ構成部品
の数を少なくすることによってより高い信頼性を保証す
ることにある。

これより行う説明において用いる「閉鎖行程」という用
語は、メインチャンバの端部から環状チャンバの端部ま
でのピストンの移動を意味し、また「開放行程」という
語は上記と逆の方向へのピストンのもどり移動を指す。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上述タイプの油圧式差動ジヤツキを改良した
ものであって、ピストンにはジヤツキシリンダの内周面
と協働関係にあるいかなるパツキンリングも設けず、ま
たピストンはその開放行程を終了した時に、ジヤツキの
メインチャンバの給入／排出口を連続密閉するための弁
と機械的に連動するような構成としている。

この構成では、ピストンの円筒状の外周面をシリンダの
内周面に対してほぼ直接的な金属同士の滑動状態で接触
させている。パツキンリングを設けていない以上、ピス
トンとシリンダの間に油漏れが生しることは明らかであ
る。しかし、ピストンがどちらの方向に移動する時にも
、とくにピストンの動きがわずか百分の数秒の間に行わ
れるものである以上、この油もれは無視してもよいと分
った。

「閉鎖」位置では、圧力Ｐは、ピストンの両面で同一で
あり、従ってピストンのどの側にも油もれは起らない。

「開放」位置では、ピストンとシリンダの間で洩れが生
じるから、ピストンの環状面にかかっている圧力Ｐは、
ピストンの対向面に到達する。しかし、開放行程の終り
でピストンにより弁が作動して密閉するため圧力Ｐは妨
げられる。このようにすれば、従来のサーキットブレー
カ制御装置では許されない、「開放」状態における油の
連続的流動を阻止する、という効果がある。

簡単な解決策としては、弁をピストンの前記対向面にた
わまないように固定し、かつ弁座をメインチャンバの給
入／排出口の周囲に設ければよい。

以下明らかにするが、パツキンリングを設けないこのよ
うなピストンの構成には、シリンダを簡華な加工だけで
済む鋳物により作ることができるという実質的な利点が
ある。一方、ピストンリングまたはバッキングがあれば
このような構成は不可能になる。ジヤツキのメインチャ
ンバと環状チャンバとを結ぐ大断面の移送ダクトを直接
的に鋳造により成形することができるために、ジヤツキ
の構成部品の数をかなり減らすことができる。

〔実施例〕

先行技術についてはっきりした認識を得るために、第１
図に差動ジヤツキタイプのサーキットブレーカ制御装置
の公知の油圧概略図を示しておく。

この制御装置はシリンダ４と、ピストン６と、サーキッ
トブレーカの移動接点１０に連結している緊急ピストン
ロッド８と、から成っていて、サーキットブレーカの固
定接点１２と１２′との間の回路をつないだり、切断し
たりする。第１図に示された位置は、ピストン６がシリ
ンダ内で底の位置の付近にある、サーキットブレーカの
「開放」位置である。

ピストン６より上方にあって、ピストンロッド８を囲む
環状のジャソキチャンハ１４は、バイブ１５を介して高
圧（例えば３００〜，１００バール）油室圧アキュムレ
ータ１８と連続連結している。前記チャンバ１４内の圧
力はサーキットブレーカを連続的に開放状１点にもどそ
うとする。

ジヤツキのメインチャンバ２０内には、通路または開口
２８が形成されていて、これを三方弁２４を挾む給入／
排出管２２によって、菅２２′と移送路１６を介して、
アキュムレータ１８に連結させたり、おるいは菅２５を
介して低圧ドレンタンク２６に連結（第１図に示した状
態）させたりする。

この装置の動作は公知であるから、弁２４を供給位置に
おくとチャンバ２０内でピストン６の広い面に高圧力が
かかる、ということ以外の説明は不要であろう。

従って、ピストンは、前記高圧力がその環状面に加える
より・低い圧力に逆らって、上方へ移動するため、サー
キットブレーカは閉鎖位置に動かされる。

弁２４を第１図に示されたドレン位置におくとサーキッ
トブレーカはトリップ（開放）する。環状チャンバ１４
内に連続保持される高圧力によってピストン６は下方へ
移動し、また給入／排出口２８とこれと連動する油圧部
材２４−２５とが共に大きい断面を有するために、ジヤ
ツキのメインチャンバ２０内に収容された油は条里に早
急に排出される。これによっておよそ百分の数秒という
極めて短い時間にサーキットブレーカの開放を行うこと
ができるのである。

上述したタイプの、サーキットブレーカ用の差？）＋ジ
ヤツキを有する油圧式制御装置は、例えば、フランス特
許第２．３１７，５３２号またはアメリカ特許第４，０
２６，５２３号に開示され、かつ両特許の第３図に図示
されている。

第１図に示すように設計された公知の差動ジヤツキは、
ジヤツキの端壁３２を通過するピストンロッド８の通路
に設けられたパツキンシール３０と、ピストンとシリン
ダ４の内周面との間に液密シールを形成するためにピス
トン６に設けられたパツキンリング３４とをそなえてい
る。このパツキンリングは、ばね押しパツキンという公
知の形のものを示しているが、これは先に引用した先行
特許の第２図に示されたものであり、図示の開放位置で
は約３００−４００バールの圧力をかけられたチャンバ
１４を完全に液密にできるように設計されている。

第２図は本発明による差動ジヤツキの断面図で、先に説
明したすべての部材は同じ参照番号で示しである。

この図から明らかなように、パツキンシール３０は、シ
リンダ４のねじ付けされたパツキン押えまたは端片３２
を通るピストンロッド８の通路に設けられている。しか
し、ピストン６には金属ピストン６と金属シリンダ４と
の間の液密シールを形成するパツキンリングは設けられ
ていない。従って、ピストン６の円筒状の外周面３６は
シリンダ４の内周面３８に対してほぼ直接的な金属同士
の接触を維持したまま滑動することができるが、これら
２つの表面の間には液密シールを設けていないし、また
表面３８をとくに精密加工する必要もない。

ピストン６は、底面４０で、載頭円錐形弁４２を形成す
る突部を存している。開放行程の終りで（第２図に示し
た位置）、前記弁４２は給入／排出口２８を閉しるよう
にはたらき、このとき前記口２８は第２図で実線で示し
た開放行程の最終位置で低圧状態にある。

弁４２は、シリンダのねし止めされた端片４６の中で前
記孔２８の縁部に形成された載頭円錐形弁座４４に密封
式にはまるようになっている。この弁座４４は、シリン
ダの端片４６に付は足した、弁の硬度に合った程度の硬
さを有する材料で構成してもよい。このことは容易に理
解されよう。

サーキットブレーカが閉じている時には、ジヤツキの供
給／排出用通路２８は、ダク）２２−２２’−１６と供
給位置にある弁２４とを介してアキュムレータ１８につ
ながっている。従って、ピストン６はシリンダ内を上昇
し、第２図のダッシュ線で示した位置に来る（この位置
ではピストンは参照番号６′で示されており、このピス
トン６′に支持された弁は４２′で示されている）。ピ
ストンの両面には同じ圧力Ｐが加えられているので、サ
ーキットブレーカを閉鎖位置に保持するためにシリンダ
に上方に加えられる力Ｆ１は、Ｆ＋＝Ｐ、Ｓｌ−Ｐ（Ｓ
ｔ−ｓ）　−Ｐ、ｓで表わされる。

差動ジヤツキでは当然のことながら、Ｓｌはピストンの
表面積、Ｓはロッド８の断面積である。

この位置はサーキットブレーカの通常の作動位置で、数
週間続くこともあるが、この位置の時にはピストンにパ
ツキンリングがなくてもなんら不都合ではない。という
のはピストンの下方（メインチャンバ２０内）と、ピス
トンの上方（環状チャンバ１４内）とには同圧力Ｐがか
かっているからである。

サーキットブレーカを開放するためには、供給／排出通
路をドレンタンクに弁２４を介してつなぎ、ピストンを
力Ｆ２＝Ｐ　（Ｓｌ　　ｓ）の作用で下方に押しやるが
、少なくともピストンが加速し始める時にピストンの下
方の排出圧力Ｐ０はほぼ大気圧並に等しい。開放行程の
終りに対応する第２図の実線で示した位置では、弁４２
は弁座４４に当接し、口２８を密閉する。こうして、同
時にピストン行程のエンドストップが定められる。従っ
て、環状チャンバ１４内に絶えず保持されている圧力Ｐ
は、ドレン通路を通って逃げることができない、その結
果、アキュムレータ１８に補給するポンプ（図示省略）
により償わなければならないようなオイルの恒久的な流
れが存在しなくなる。

環状チャンバ１４内の圧力Ｐはピストン６とシリンダと
の間に漏れ出すかもしれないが、せいぜいピストンの底
面すなわちメインチャンバ２０の内空間にのとき容積は
、小さくなっている）にとどくだけである。従って、ピ
ストン６は、頂部の環状面ｕ３．．　　ｓｏｌと、底部
の環状面１１３、−８２″の両面に圧力Ｐを受ける。Ｓ
２は弁４２の断面積である。

弁４２と弁座との間のすぐれた耐漏えい性を保証するの
に十分な力を得るためには、弁の断面積Ｓ２をピストン
リングの断面積Ｓよりもかなり大きくしなければならな
い。例えば５０％以上にする。

２５％から１００％までの範囲内でより大きくした場合
によい結果が得られた。

百分の数秒の間で完了するピストンの開放もしくは閉鎖
行程の間、ピストンとシリンダの間に油漏れの生じるこ
とがあるが、これは無視してもよい量で、ジヤツキの動
作をスローダウンさせるようなものではない。

従って、パツキンリングをそなえていないピストンと、
ピストンにより機械的に作動されて開放移動の終結時に
給入／排出口を閉じる弁との組合せにより、油圧式サー
キットブレーカ制御装置の作動と安全性とに関するすべ
ての条件を満たすことが可能になる、このことは明らか
であろう。

従って、このような構成にすれば、構成上、面倒なピス
トンリングが不要になるばかりか、（第２図のシリンダ
４について先に述べたように、また以下の第５図および
第６図の説明で詳細に分る漠うに）シリンダの内周面３
８を４′、Ｖ密に加工（研摩）する必要もなくなるとい
う効果が得られる。

第２図にはピストンと連動する截頭円錐形弁４２を示し
たが、他のタイプの弁を選んでもよい。

例えば覆い部（オが球面体または球面部４８（第３図）
である玉弁か、或いはピストン６の底面５４に加工され
た円形リップ５２が当接するシリンダの端片４６の頂面
５０により形成された平井（第４図）等である。シーリ
ングリップをシリンダの端片の頂部面５０で支持するよ
うな逆の構成にしてもよい、このことは容易に理）ｊ￥
できよう。また、リップ５２と協働するようにした、適
当な材料から成る環状シール５６を設けてもよい。

注目すべきことは、平井の場合でも、ピストン６が開放
底位置にある場合、はなれた２点（ピストンロッド８の
パツキンシール３０と、ピストンとシリンダの接触点と
）でピストンがガイドされるため、弁を容易に密封状態
にすることができることである。従って、作動毎に弁の
支持面は正確に平行となる。

弁はピストン６にたわまないように固定してもよいし、
第２図と第４図に示されているようなピストンの一部と
して構成としてもよい。或いは、第３図に示されている
ように、半円球弁４８をピストン６に形成された凹部５
８にはめ込み、弾性のスナップリング６０でその凹部内
に保持するというように一定の自由度を前記弁にもたせ
てもよい。最後に、第３図にあるように、ばね６２を弁
４８とピストン６の間に介在させて、ピストン行程の終
端において生しるピストンから弁への衝撃が軽減するよ
うに、ピストン行程の終端の直前で弁が弁座４４に閉じ
るようにしてもよい。

最後に、この他の実施例（図示省略）としては、弁４２
または４８を直接ピストンに支持させないで、例えばピ
ストンに支持された制１ｆｆｌｌロンドのような部材を
介して、ピストン行程の終端で前記弁をピストンで作動
するようにしてもよい。

また、第２図において、ダクト１６はシリンダ４の環状
チャンバ１４内へ開口する口６４と連結しているが、こ
のダクトの断面積は２つのチャンバ１４と２０との間で
油を急速移送できるほどに大きくなければならないとい
うことを忘れてはならない。

第５図は、本発明の好ましい実施例の断面図であり、こ
の場合ジヤツキシリンダ４は鋳物であって、スチール製
の管体ではない。

第５図は、左側に頂上位置つまり閉鎖位置にあるピスト
ン６を示している。また、右側には底部位置つまり開放
位置にある。ピストン６はその下面に截頭円錐形４２を
支持している。この弁は、シリンダの端部を形成するプ
ラグ４６の給入／排出口２８の縁部にカットされた截頭
円錐形弁の弁座４４と協働するようになっている。

断面の大きい移送ダクト１６′は、一体成形物でその一
部がシリンダ８を形成しており、従って、別の構成部品
として環状チャンバ１４の口６４に連結させる必要はな
い。第６図は第５図の線ｖｒ−Ｖｌに沿った断面で成形
物４内の移送ダクト１６′を示している。

シリンダブロックの円筒状の内周面３８は研削も研摩も
する必要はなく、簡単で費用のかからない加工をほどこ
せば十分である。なぜなら、シリンダの加工が不完全な
ものであってもピストン６のパフキングリングが破損す
る危険はないからである。

よって、以上説明した構成により、公知の差動ジヤツキ
よりもはるかに低コストの構造設計ができると共に、電
気サーキントブレー力を制御するのに必要な安全性も信
頼性も維持される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、油圧式サーキットブレーカ制御値ぽに組み込
まれた、先行技術による公知の差動ジヤツキを示した図
、第２図は本発明の差動ジヤツキの断面図、第３図およ
び第４図は、ピストンにより作動される弁の他の２つの
実施例を示した部分図、第５図は成形したシリンダ装置
とともに、本発明の差動ジヤツキを示した軸方向の断面
図、第６図は、第５図の線ＶＩ−Ｖｌに沿った断面図。 ２・・・・・・差動ジソヤキ、　４・・・・・・シリン
ダ、６・・・・・・ピストン、　　　１４・・・・・・
チャンバ、１８・・・・・・アキュムレーター、 ２０・・・・・・メインチャンバ、 ２４・・・・・・弁。 特許出願人　　クロード　アラン グラノツミューラー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 シリンダと、 ピストンと、 前記シリンダ内で、前記ピストンの一方の側に環状チャ
   ンバを、また前記ピストンの他方の側にメインチャンバ
   を形成する緊急ピストンロッドとから成り、 前記緊急ピストンロッドを、サーキットブレーカの移動
   接点に連結し、前記環状チャンバを、連続的に高圧作動
   液源に接続させ、前記メインチャンバには、このチャン
   バ用の給入／排出口をシリンダの対応端に設けた電気サ
   ーキットブレーカの油室式制御用油圧式差動ジャッキに
   おいて、 前記ピストンの円筒状外周面を、前記シリンダの内周面
   に対して、ほぼ直接的な金属同士の滑動状態でかつ耐漏
   洩性を欠いた状態で接触させ、前記ピストンには前記シ
   リンダとの間を密封するパッキンシールを設けず、また
   、前記ピストンが前記シリンダへ向うピストンの戻り行
   程の終点で、前記ピストンを前記給入／排出口を密閉す
   る弁と機械的に連動させ、さらに前記シリンダのボディ
   ーが鋳物であることを特徴とする電気サーキットブレー
   カの油室式制御用油圧式差動装置。 （２）シリンダのボディを形成する鋳物は、前記ジャッ
   キの環状チャンバ内へ開口した大断面を有する送りダク
   トと一体的に成形することを特徴とする請求項１記載の
   油圧式差動ジャッキ。 （３）鋳物からなるシリンダボディの内周面には、簡単
   な加工をほどこすだけで、研磨もラップ仕上げも行わな
   いことを特徴とする請求項１または２記載の油圧式差動
   ジャッキ。 （４）前記弁の表面積Ｓ＿２は前記ピストンロッドの断
   面積Ｓより約５０％以上広いことを特徴とする請求項１
   または２記載の油圧式差動ジャッキ。 （５）前記弁は、ピストンで支持し、かつメインチャン
   バに向けたピストンの主面より下方に突出させることを
   特徴とする請求項１記載の油圧式差動ジャッキ。 （６）前記弁をたわまないようにピストンに固定したこ
   とを特徴とする請求項１記載の油圧式差動ジャッキ。 （７）前記弁を前記供給入／排出口のまわりで形成した
   弁座と協働させるようにし、この弁座がピストン行程の
   エンドストップを形成することを特徴とする請求項１記
   載の油圧式差動ジャッキ。 （８）前記弁は、載頭円錐形弁座と協働する載頭円錐形
   弁であることを特徴とする請求項の記載の油圧式差動ジ
   ャッキ。 （９）前記弁はピストンとは別体になっており、かつ前
   記ピストンに形成された凹部内に保持されていることを
   特徴とする請求項１記載の油圧式差動ジャッキ。 （１０）弾性手段が、弁とピストンとの間に介在するこ
   とを特徴とする請求項９記載の油圧式差動ジャッキ。