11.VI.1967 Miedzynarodowe Targi Poznanskie Opublikowano: 30.IV.1970 59615 KI. 21 c, 11/02 MKP H 01 h tA\0O CZYTELNIA UfSRedu Patentowa', filikli| lziR!^|rar*ei l Wspóltwórcy wynalazku: mgr inz. Tomasz Tarasiuk, mgr inz. Mieczy¬ slaw Stepnik, mgr inz. Andrzej Gadalinski, Ro¬ muald Marszycki Wlasciciel patentu: Zaklady Wytwórcze Aparatury Rozdzielczej Przed¬ siebiorstwo Panstwowe, Warszawa (Polska) Zwiernik wysokiego napiecia z nozowym torem pradowym Przedmiotem wynalazku jest zwiernik wysokie¬ go napiecia z nozowym torem pradowym szybko zwierajacym odporny na dzialanie luku elektrycz¬ nego, a ponadto zaopatrzony w uklad stykowy przylacza wysokiego napiecia z uziemieniami roz¬ dzielni poprzez przekladnik pradowy wspólpracu¬ jacy z odlacznikiem szybkim po stronie linii zasi¬ lajacej.W nowoczesnych uproszczonych stacjach roz¬ dzielczych zwierniki wraz ze wspólpracujacymi z nimi w systemie automatycznego sterowania od¬ lacznikami szybkimi z powodzeniem moga zaste¬ powac kosztowne wylaczniki, dzieki czemu w licz¬ nych przypadkach uzyskuje sie kilkakrotne nawet obnizenie nakladów na aparature. Doswiadczenia wykazaly, ze pewnosc dzialania takich rozdzielni decydujaco uzalezniona jest; od jakosci technicznej zwierników, które powinny posiadac zdolnosc zwie¬ rania naturalnej powietrznej przerwy izolacyjnej bez obawy zespawania czesci stykowych w szero¬ kim zakresie zalaczanych pradów, przy czym po¬ zadanym jest maksymalne skrócenie zarówno cza¬ su lukowego, jak i calkowitego czasu zalaczania.Ponadto w bliskiej perspektywie niezbednym bedzie zagwarantowanie mozliwosci wielokrotnego zalaczania na zwarcie bez potrzeby dokonywania bezposrednich czynnosci naprawczych przez obslu¬ ge, które bylyby utrudnione, na przyklad w roz¬ dzielniach hermetycznych. Znane dotychczas roz¬ wiazania zwierników czesciowo tylko moga spro- 10 15 20 25 30 2 stac tym wymaganiom. Tak na przyklad zwierniki z napedami zasobnikowo-sprezynowymi z reguly nie posiadaja nalezytej wytrzymalosci zwarciowej i charakteryzuja sie zwykle nadmiernym czasem lukowym, oraz znacznym czasem zalaczania.Poza utrudnieniami zwiazanymi z uzyskaniem odpowiednio szybkiego ruchu noza, powazna trud¬ nosc sprawia zahamowanie go w koncowej fazie ruchu, poniewaz przy niewielkiej drodze hamowa¬ nia wystepuja bardzo znaczne naprezenia mecha¬ niczne, natomiast przy zwiekszaniu drogi hamowa¬ nia nadmiernie wzrasta czas lukowy, co przyczy¬ nia sie do obnizenia odpornosci styków na dziala¬ nie luku.Dodatkowe trudnosci zwiazane sa z zalaczaniem duzych pradów zwarciowych, poniewaz w znanych ukladach stykowych nie mozna bez ograniczen zwiekszac docisku zestykowego, gdyz prowadziloby to do powaznych utrudnien w otwieraniu noza juz przy niewielkich nawet uszkodzeniach powierzchni stykowych.Równiez zwierniki z napedami wybuchowymi, które charakteryzuja sie wydatnie zredukowanym czasem zalaczania, nie zawsze zdolne sa do zala¬ czania duzych pradów zwarciowych z powodu wy¬ mienionych juz poprzednio utrudnien zwiazanych z hamowaniem rozpedzonego noza i trudnosci skonstruowania styków pozbawionych odskoków podczas zestykowej wspólpracy z gwaltownie ha¬ mowanym nozem. 5961559615 3 Ponadto znaczne trudnosci wiaza sie z zadaniem wlasciwego zsynchronizowania ruchu nozy w zna¬ nych zwiernikach wielobiegunowych, bowiem wspólny dla wszystkich biegunów wal podlega znacznym naprezeniom skrecajacym i ugieciom.Niezaleznie od wymienionych poprzednio, istot¬ na niedogodnoscia wiekszosci znanych zwierników jest odizolowanie od ziemi zarówno noza, jak i mechanizmów napedowych, które to rozwiazanie zapewnia wprawdzie prawidlowe galwaniczne po¬ laczenie noza z przekladnikiem pradowym, nie gwarantuje jednak bezpieczenstwa w przypadku uszkodzenia izolacji obwodów pomocniczych.Niedogodnosci te usuwa niniejszy -wynalazek, którego istota opajta jest na koncepcji odizolowa¬ nia noza od bezposrednio uziemionych wówczas mechanizmów napedowych, przy nadaniu mu po¬ staci ksztaltownika o przekroju przypominajacym litere C dla ulatwienia mocowania z walem i cze¬ sciami stykowymi, oraz na koncepcji usprezyno- wania ukladu stykowego plaskimi sprezynami me¬ chanicznie i elektrodynamicznie tlumiacymi odsko- ki czesci stykowych, jak równiez na koncepcji uzy¬ cia amortyzatora cieczowego o samoczynnie stabi¬ lizowanych oporach hamowania i pochlanianiu energii w przyblizeniu proporcjonalnym do przesu¬ niecia tloka roboczego wspóldzialajacego z dodat¬ kowym tloczkiem pomocniczym w ten sposób, ze wraz z przesunieciem zmniejsza sie efektywny przekrój otworu wyplywowego.Elementy te wraz ze znanymi elementami kon¬ strukcyjnymi aparatów wysokiego napiecia takimi jak izolatory, oraz ustrojami kinematycznymi ta¬ kimi jak mechanizmy zamkowe, czy mechanizmy sprzegajace czworobokowe, polaczone sa w funk¬ cjonalna calosc kinematyczna i konstrukcyjna.W zwiernikach jednobiegunowych wykorzystuje sie koncepcje kinematyczna, w mysl której amor¬ tyzator znajduje sie w plaszczyznie wyznaczonej ruchem noza i wspólpracuje z jego walem napedza¬ nym badz to odpowiednimi sprezynami i odrebnie czwórobokowo sprzegnietym wówczas z odpowied¬ nim mechanizmem zamkowym, badz tez napedza¬ nym innym znanym sposobem, na przyklad przy zastosowaniu napedu wybuchowego. W zwierni¬ kach wielobiegunowych dodatkowo wykorzystuje sie koncepcje czworobokowego sprzegniecia rów¬ noleglych walów nozy, przy czym amortyzator wspólpracuje wówczas z walem biernym.W zakresie geometrycznego ksztaltowania ukladu stykowego istota wynalazku oparta jest na kon¬ cepcji poprzedzenia zestykowej wspólpracy czesci stykowych lukowym wspóldzialaniem czesci opal- nych przy tak dobranych wzgledem szybkosci no¬ za odstepach, by prad plynacy w obwodzie zwar¬ ciowym w momencie uzyskania metalicznej stycz¬ nosci styków osiagal wartosc wystarczajaca dla skutecznego elektrodynamicznego stlumienia od- skoków i zwiekszenia docisku zestykowego.Zarówno w specjalny sposób uksztaltowany nóz jak i uklad stykowy wedlug wynalazku moga z po¬ wodzeniem znajdowac zastosowanie w innych apa¬ ratach rozdzielczych, szczególnie w uziemnikach i odlacznikach wysokiego napiecia. Równiez amor¬ tyzator cieczowy o samoczynnie stabilizowanych oporach hamowania i najwiekszym osiagalnym po¬ chlanianiu energii przy najmniejszych mozliwych, naprezeniach mechanizmów, moze znajdowac szer¬ sze zastosowanie, na przyklad w wylacznikach 5 i wszelkiego rodzaju szybkich napedach aparatów rozdzielczych.Wynalazek bedzie objasniony szczególowo na podstawie rysunku, na którym fig. fig. 1 i 2 przed¬ stawiaja widok z dolu i widok boczny styku stale- 10 go, fig. fig. 3 i 4 — widok czolowy i boczny styku ruchomego, fig. 5 — przekrój poprzeczny noza,, fig. 6 — przekrój wzdluzny mocownika izolacyj¬ nego, fig. 7 — amortyzator i elementy wspólpracu¬ jace, zas fig. 8—10 — przykladowo zestawione 15 z tych elementów zwierniki jedno- lub dwubiegu¬ nowe z napedami zasobnikowo-sprezynowymi lub wybuchowymi.Zwiernik wedlug wynalazku posiada podstawe 1 przystosowana do umocowania odpowiednich izo- 20 latorów 2 w ilosci zaleznej od rodzaju wykona¬ nia — jedno- lub wielobiegunowego. W zwiernikach wielobiegunowych (fig. 8) podstawa i posiada po¬ stac prostego slupa wspierajacego izolator 2, za& w zwiernikach dwubiegunowych slupa o ksztalcie 25 przypominajacym litere T (fig. 9), jezeli izolatory 2 ustawione sa równolegle wzgledem siebie, badz, slupa o klinowym zakonczeniu ulatwiajacym skosne mocowanie izolatorów, jezeli sa one usta¬ wione w ksztalcie przypominajacym litere V jak na 30 rys. fig. 10.Wspomniane izolatory 2 dzwigaja przylacza $ ulatwiajace umocowanie przewodów laczacych oszynowanie rozdzielni z czesciami stykowymi za¬ bezpieczonymi przed oblodzeniem i ulotem meta- 35 licznymi oslonami 4, które z kolei zaopatrzone sa w nakladki opalne 5, wykonane z plaskownika sta¬ lowego, poniewaz w wyniku badan niespodziewa¬ nie okazalo sie, ze te ostatnie zyskuja wówczas znaczna odpornosc na dzialanie luku elektrycznego^ 40 powstajacego przy zblizeniu noza 6.Wspomniany nóz 6 za posrednictwem izolacyj¬ nych mocowników 7 osadzony jest w dzwigniowym wsporniku 8 zespolonym z walem 9 ulozyskowa- nym wzgledem podstawy 1. Dobrze przewodzace 45 zlacze podatne 10 laczy nóz 6 badz poprzez prze- kladnik pradowy 54, badz bezposrednio z przyla¬ czonymi do podstawy 1 uziemieniami rozdzielni.W celu zagwarantowania nalezytej wytrzymalo¬ sci mechanicznej i dobrego przewodnictwa elek- 50 trycznego przy mozliwie niewielkiej bezwladnosci, nóz 6 wykonany jest z ulepszonego aluminiowego lub magnezowego ksztaltownika o przekroju przy¬ pominajacym litere C. W srodkowej pólce tego ksztaltownika wykonane sa otwory umozliwiajace 55 przykrecenie izolacyjnych mocowników 7.Wymienione mocowniki 7 wykonane sa z odpo¬ wiedniego tworzywa sztucznego, zwlaszcza z zywi¬ cy poliestrowej lub epoksydowej wzmocnionej wlóknem szklanym i posiadaja postac plytek 60 z gwintowanymi gniazdami dla srub mocujacych lub plytek z gwintowanymi sworzniami 11 dla od¬ powiednich nakretek (fig. 5 i 6), dociskajacych te mocowniki jedna strona do grzbietowej pólki no¬ za 6, druga zas w analogiczny sposób do zespolone- 65 go z walem 9 dzwigniowego wspornika 8, "który59615 6 podobnie jak nóz 6 posiada postac ksztaltownika o przekroju przypominajacym litere C.Dodatkowo moga byc zastosowane cienkoscienne izolacyjne oslony 12 unieruchomione pomiedzy mo- cownikami 7 a dzwigniowym wspornikiem 8, lub nozem 6.Wspomniane oslony 12, zwiekszajac droga uply¬ wowa izolacji noza 6 wzgledem wspornika 8, ula¬ twiaja stosowanie latwych do wykonania mocowni- Iców 7 o postaci wycietych z prasowanej plyty prostopadloscianów z otworami dla wklejenia gwintowanych metalowych tulejek lub sworzni 11.W innej odmianie oslony 12 i mocowniki 7 moga byc wykonywane przez prasowanie w odpowiedniej formie, tworzac jednolita czesc izolacyjna o odpo¬ wiednio znacznej odleglosci powierzchniowej po¬ miedzy zaprasowanymi w niej metalowymi tulej¬ kami lub sworzniami.Na zakonczeniu noza 6 odpowiednimi srubami dwustronnie wkreconymi w tulejki 13 umocowany jest miedziany styk ruchomy 14 wzmocniony w razie potrzeby sworzniami rozpierajacymi 17 i ufor¬ mowany w ksztalcie przypominajacym grecka lite¬ re II o plasko równoleglych zewnetrznych po¬ wierzchniach zestykowych 15 przechodzacych w klinowe powierzchnie slizgowe 16.Dla zabezpieczenia przed korozja pomiedzy no¬ zem 6 a stykiem ruchomym 14, jak równiez i po¬ dobnym pod wzgledem ksztaltu i sposobu zamoco¬ wania zakonczeniem zlacza podatnego 10, moga byc umieszczone odpowiednie przekladki bimetalo¬ we. Ponadto dla zwiekszenia odpornosci na dziala¬ nie luku elektrycznego moze byc zastosowany styk opalny 18 zespolony z ruchomym stykiem 14 lub z tulejkami 13 sluzacymi do mocowania tego styku 14 na nozu 6.Sworzniowe przylacze 3 zespolone jest z prze¬ chylnie umocowanym na wierzcholku izolatora 2 za pomoca sworzni regulacyjnych 19 katowym wspornikiem 20, posiadajacym gniazdo ustawcze 21 o ksztalcie przypominajacym litere C. Za pomo¬ ca odpowiedniej sruby w gniezdzie 21 umocowany jest styk staly 22 posiadajacy postac widelek o wewnetrznych plasko-równoleglych powierzch¬ niach zestykowych 23 przechodzacych w klinowo rozwarte powierzchnie slizgowe 24.Z widelkowym stykiem stalym 22 wspólpracuja sprezyny plaskie 25, które dla zwiekszenia wskaz¬ nika wytrzymalosci na zginanie na calej prawie swej dlugosci wzmocnione sa wytloczonymi grzbie¬ tami 26. Poprzez tulejki dystansowe 27, oraz od¬ powiednie otwory styku stalego 22 i sprezyn pla¬ skich 25 przewleczone sa parami sworznie 28 za¬ opatrzone w odpowiednie zatrzymywacze i misecz¬ ki 29 utrzymujace w stanie napiecia cylindryczne sprezyny 30.Niezaleznie od ewentualnych drgan, które mo¬ glyby wystepowac przy bezpradowym zalaczaniu, uklad ten cechuje sie wysoka zdolnoscia zalaczania na zwarcie, poniewaz w wyniku wczesniejszego po¬ wstania luku elektrycznego pomiedzy nakladka opalna 5 a stykiem 14 lub 18, w momencie zetknie¬ cia sie styków 14 i 22 w obwodzie zwarciowym plynie juz prad na tyle znaczny, by w szerokim za¬ kresie warunków eksploatacyjnych oddzialywanie sil elektrodynamicznych, wzmozonych magnetycz¬ nie dobrze przewodzacymi sprezynami plaskimi 25, zapewnialo nalezyty docisk zestykowy, oraz tlu- 5 mienie odskoków.Zaleznie od wymagan stawianych przy eksploa¬ tacji stosuje sie odpowiednia odmiane ukladu na¬ pedowego. W jednej z odmian wykonania (fig. 8) cylindryczne sprezyny napedowe 31 przegubowo io wspólpracuja z przymocowanymi do podstawy 1, zabezpieczajacymi je przed opadami atmosferycz¬ nymi oslonami 32, oraz z dzwigniami 33 zespolony¬ mi z walem 9, z którym zespolona jest równiez dzwignia 34 sprzegnieta przegubowo za posrednic- 15 twem ciegna 35 z dzwignia 36 walu 37 znanego urzadzenia zamkowego, umieszczonego w przymo¬ cowanej do podstawy 1 uszczelnionej skrzynce 38.Wymiary kinematyczne dobrane sa tak, aby przy dzialaniu zewnetrznym momentem obrotowym na 20 wal 9 lub wal 37, powodujacym otwieranie noza 6, napinaly sie równoczesnie sprezyny 31, a po osiag¬ nieciu stanu pelnego otwarcia nastepowalo zablo¬ kowanie walu 37 urzadzenia zamkowego w kierun¬ ku zwrotnym. 25 W celu uniemozliwienia zdalnego zalaczenia zwiernika podczas napinania sprezyn napedowych, w bardziej zlozonej odmianie wykonania (fig. 9) moment napedowy przykladany jest nie bezposred¬ nio do walu 9 lub walu 37, lecz poprzez odrebna wzgledem nich dzwignie 39 o ruchu obrotowo- -zwrotnym, naciskowo wspólpracujaca z odpowied¬ nia dzwignia jednego z tych walów. Zarówno w stanie gotowosci zwiernika do zalaczenia jak i pod¬ czas zamykania noza 6, oraz w stanie zamknietym zwiernika, dzwignia 39 niezmiennie zajmuje scisle okreslone polozenie spoczynkowe, ustalone badz to polozeniem krancowym wspólpracujacego z nia napedu maszynowego, badz to odpowiednia spre¬ zyna zwrotna lub ryglem, jezeli napedzana jest 40 recznie.Wyeliminowanie mozliwosci przypadkowego zdal¬ nego zalaczenia zwiernika podczas procesu napina¬ nia sprezyn napedowych 31 osiaga sie badz przez sprzegniecie wspomnianej dzwigni 39 z niewidocz- 45 nym na rysunku odpowiednim wylacznikiem kran- . cowym, który jedynie w polozeniu spoczynkowym nie stawia przeszkód na drodze impulsów elek¬ trycznych odblokowujacych urzadzenie zamkowe, badz to przez zaopatrzenie w taki wylacznik jej 50 walka 40 ulozyskowanego wówczas w skrzynce 38.Szczególnie korzystnym jest, by walek 40 wymie¬ nionej dzwigni 39 posiadal postac tulei nalozonej na wal 9 noza 6, lub na wal 37 urzadzenia zamko¬ wego, poniewaz dzwignia 39 moze wówczas bez poslizgu naciskowo wspólpracowac bezposrednio z dzwignia 33 walu 9 noza 6, lub bezposrednio z dzwignia 36 walu 37 urzadzenia zamkowego.W tych wszystkich odmianach wykonania ukladu 60 napedowego, w których znajduja zastosowanie spre¬ zyny napedowe 31, wal 9 noza 6 posiada dzwignie 41 (fig. 7) zaopatrzona w razie potrzeby w rolke 42 ulatwiajaca naciskowa wspólprace z tloczyskiem 43 odpowiedniego amortyzatora przymocowanego 65 do podstawy 1. 30 35 5559615 Zarówno dzwignia 41 przedluzajaca dzwigniowy wspornik 8 walu 9 jak i wspomniany amortyzator umieszczone sa w plaszczyznie ruchu noza 6, dzieki czemu unika sie szkodliwych drgan i nadmiernych naprezen, które powstawalyby przy niewspólpla- szczyznowym z ruchem noza 6 nacisku dzwigni 41 na amortyzator.Wspomniane tloczysko 43 suwliwie osadzone jest w centralnym otworze pokrywy 44 szczelnie zamy¬ kajacej plaskodenny cylinder 45, do którego przy¬ mocowana jest srubami 46, unieruchamiajacymi te czesci wzgledem podstawy 1. Wewnatrz cylindra 45 wypelnionego odpowiednim olejem do poziomu otworu wlewowego zamknietego gwintowanym korkiem 47 znajduje sie przedluzajacy tloczysko 43 roboczy tlok 48, którego polozenie spoczynkowe wyznacza sprezyna zwrotna 49 odpychajaca go od dna cylindra 45.Ponadto wewnatrz wspomnianego cylindra 45 od strony jego dna umieszczony jest nieruchomy tlo¬ czek pomocniczy 50 wspólpracujacy z centralnym otworem wyplywowym 51 tloka roboczego 48. Po¬ zadanym jest,N by zarówno tloczek 50 jak i otwór wyplywowy 51 posiadaly srednice plynnie lub sko¬ kowo zmieniajace sie w funkcji odleglosci od den¬ nej czesci cylindra 45, dobrane nawzajem w taki sposób, by przy ruchu tloka 48 w glab cylindra 45 zmniejszal sie najmniejszy z przekrojów szczeliny, przez która olej wyplywa spod wymienionego tlo¬ ka 48. Takie uksztaltowanie szczeliny przyczynia sie do ustabilizowania oporów hamowania i uzy¬ skania* pochlaniania energii w przyblizeniu propor¬ cjonalnego do przesuniecia czesci ruchomych.Wieksze jeszcze efekty przynosi zastosowanie wy¬ mienionego amortyzatora w zwiernikach dwubiegu¬ nowych (fig. 9 i 10) lub wielobiegunowych. W zwiernikach takich waly 9 poszczególnych biegu¬ nów posiadaja dzwignie 52 przegubowo polaczone ciegnem 53 i tworzace wraz z nim mechanizm czworobokowy zwlaszcza mechanizm przeciwbiez¬ ny, w którym jeden z tych walów 9 za posrednic¬ twem odpowiedniej dzwigni 33 wspólpracuje ze sprezynami napedowymi 31, drugi zas blizszy urzadzenia zamkowego wspólpracuje z jego walem 37 za posrednictwem przegubowo polaczonych cieg¬ nem 35 dzwigni 34 i 36. Wspomniany amortyzator wspólpracujac wówczas swym tloczyskiem 43 z od¬ powiednia dzwignia 41 jednego z tych walów 9, nadaje takim ukladom napedowym wlasnosc jed¬ nokierunkowego, na przyklad wylacznie rozciaga¬ jacego oddzialywania na ciegno 53 sprzegajace wa¬ ly 9 obydwu nozy 6.W innych odmianach wykonania, w których na¬ ped* wybuchowy 55 zastepuje sprezyny napedowe 31, zbytecznym moze byc odrebny amortyzator, je¬ zeli wymieniony naped skonstruowany jest w spo¬ sób gwarantujacy nalezyte hamowanie nozy 6, w koncowej fazie zamykania. Dotyczy to zwlaszcza zwierników jednobiegunowych, poniewaz w zwier¬ nikach dwubiegunowych (fig. 10), w których naped wybuchowy 55 i tloczysko 43 amortyzatora odreb¬ nie dzialaja na waly 9 nozy 6, wystepuje wspom¬ niane juz specjalnie korzystne jednokierunkowe dzialanie sil na ciegno 53. 8 PL