SU930413A1 - Пневматический привод - Google Patents

Description

Изобретение относится к пневматическим приводам, в частности к приводам коммутационных аппаратов электрических станций и подстанций высокого и сверхвысокого напряжения, например короткозамыкателей, быстродействующих заземлителей, вклю- 5 чателей и отключателей и т. п.

По мере роста класса напряжения и мощности короткого замыкания энергосистем требования к быстродействию коммутационных аппаратов возрастают. Например, время ₁₀ срабатывания современных быстродействующих коммутационных аппаратов должно исчисляться сотыми долями секунды. Быстродействие таких аппаратов главным образом определяется мощностью и быстродействием приводов. 15

Известен пневматический привод высоковольтных выключателей, представляющий собой цилиндр с поршнем, шток которого I связан шарнирно с поршнем и с механизмом движения контактного стержня выклю- ²⁰ чателя [!].

Под давлением воздуха, поступающего по команде в цилиндр привода, поршень перемещается по цилиндру, сжимая отключаю2 щую пружину, увлекая за собой рычажный механизм и систему подвижного контакта выключателя, и выключатель включается. В конце хода включения поршень садится на защелку. Обратный ход поршня (отключение выключателя) производится под действием отключающей пружины при освобождении поршня от защелки.

Недостатком известного пневмопривода является малое быстродействие вследствие противодействия пружины· движению поршня. Попытка же увеличения мощности путем увеличения сечения поршня приводит к увеличению подвижных масс, снижающих быстродействие и усложняющих систему торможения поршня приводит к увеличению времени заполнения подпоршневого объема цилиндра давлением газа, что также снижает быстродействие привода с выключателем.

Кроме того, необходимо, чтобы поршень с шарнирным штоком имел развитую поверхность, предотвращающую возможность перекосов при движении, что также приводит к увеличению габаритов цилиндра и снижению быстродействия.

Существенным недостатком привода с большим сечением поршня является то, что давление в переменном объеме цилиндра за движущимся поршнем не успевает нарастать достаточно интенсивно, вследствие чего существенно ограничивается мощность привода.

Наиболее близким по технической сущности является пневматический привод для выключателя, который содержит цилиндр со штуцерами подвода и сброса рабочей среды и поршень, жестко соединенный со штоком [2]. Шток проходит через отверстие, выполненное в заглушенном торце цилиндра, и соединен с механизмом движения выключателя. Шток одновременно служит направляющим поршня, благодаря чему масса этого поршня по сравнению с массой известного поршня уменьшена.

Недостаткми известного устройства является потеря удельной мощности и быстродействия в связи с увеличением сечения поршня и габаритов привода.

Цель изобретения — повышение мощности привода за счет введения дополнительной поршневой поверхности в приводе при сохранении неизменной площади рабочего цилиндра.

Поставленная цель достигается тем, что в пневматическом приводе, содержащем рабочий цилиндр со штуцерами для подачи и сброса рабочей среды и подвижный поршень, жестко связанный со штоком, подвижный поршень имеет центральное отверстие, а шток его выполнен в виде полого цилиндра с герметичным днищем, внутри которого раз мещен неподвижный поршень с центральным отверстием, соединенный с торцовой частью рабочего цилиндра посредством патрубка, закрепленного в центральном отверстии неподвижного поршня и проходящего через отверстие в подвижном поршне, причем патрубки сообщены штуцером подачи рабочей среды, а на цилиндрической поверхности штока у его основания выполнены отверстия.

На чертеже схематически показан предлагаемый привод.

Привод содержит рабочий цилиндр 1 со штуцером 2 для подачи и сброса рабочей среды отключения. В рабочем цилиндре 1 размещен подвижный поршень 4 с полым штоком 5, выходящим через торцовое отверстие рабочего цилиндра наружу для присоединения к исполнительному механизму. В полости штока имеется неподвижный поршень 6, связанный сквозным патрубком 7 с торцом рабочего цилиндра 1 с помощью 'оси 8, закрепленной своими концами в гнезде штуцера 2. Такая связь обеспечивает возможность самоустановки патрубка 7 в соосное с поршнями положение. На боковой по верхности штока 5 у его основания (т. е. в месте подсоединения поршня 4) выполнены отверстия 9. Скользящие поверхности привода уплотнены.

Привод работает следующим образом.

Сжатый газ подается в привод либо через штуцер 2, либо через штуцер 3. При этом второй штуцер, не связанный с источником сжатого газа (рабочей среды), сообщается с атмосферой либо с областью более низкого давления.

При подаче сжатого газа через штуцер 2 давлением газа под поршень 4 и заглушенную поверхность штока 5 производится перемещение поршня 4 вверх, а содержащийся над этим поршнем газ вытесняется через штуцер 3, например, а атмосферу.

Для перемещения штока вниз (в исходное положение) сжатый газ подается через штуцер 3 в полости над поршнем 4, а штуцер 2 сообщается, например, с атмосферой.

Таким образом, для движения привода вверх участвуют две силы: сила давления газа под поршень 4 и сила давления газа под заглушенный торец штока, близкая по величине к первой.

Предложенное устройство может работать как гидропривод при использовании жидкости в качестве рабочей среды и иметь широкое применение в технике, особенно там, где требуется высокое быстродействие привода. Оно позволяет значительно (на 80%) увеличить удельную мощность пневмопривода как гидропривода, повысить эффективность его работы, экономить металл. Использование его в частности в пневмо- или гидроприводах быстродействующих короткозамыкателей-заземлителей, включателей и отключателей позволяет повысить мощность и надежность работы электрических станций и подстанций, а также сетей и систем.

Claims (2)

1. (54) ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ПРИВОД Изобретение относитс  к пневматическим приводам, в частности к приводам коммутационных аппаратов электрических станций и подстанций высокого и сверхвысокого напр жени , например короткозамыкателей , бь1стродействующих заземлителей, включателей и отключателей и т. п. По мере роста класса напр жени  и мощности короткого замыкани  энергосистем требовани  к быстродействию коммутационных аппаратов возрастают. Например, врем  срабатывани  современных быстродействующих коммутационных аппаратов должно исчисл тьс  сотыми дол ми секунды. Быстродействие таких аппаратов главным образом определ етс  мощностью и быстродействием приводов. Известен пневматический привод высоковольтиых выключателей, представл ющий собой цилиндр с порщнем, шток которого св зан шарнирно с порщнем и с механизмом движени  контактного стержн  выключател  . Под давлением воздуха, поступающего по команде в цилиндр привода, порщень -перемещаетс  по цилиндру, сжима  отключающую пружину, увлека  за собой рычажный механизм и систему подвижного контакта выключател , и выключатель включаетс . В конце хода включени  порщень садитс  на защелку. Обратный ход поршн  (отключение выключател ) производитс  под действием отключающей пружины при освобождении порщн  от защелки. Недостатком известного пневмопривода  вл етс  малое быстродействие вследствие противодействи  пружиныдвижению поршн . Попытка же увеличени  мощности путем увеличени  сечени  поршн  приводит к увеличению подвижных масс, снижающих быстродействие и усложн ющих систему торможени  порщн  приводит к увеличению времени заполнени  подпорщневог;о объема цилиндра давлением газа, что также снижает быстродействие привода с выключателем. Кроме того, необходимо, чтобы поршень с шарнирным IUTOKOM имел развитую поверхность , предотвращающую возможность перекосов при движении, что также приводит к увеличению габаритов цилиндра и снижению быстродействи . Существенным недостатком привода с большим сечением поршн   вл етс  то, что давление в переменном объеме цилиндра за движущимс  порщнем не успевает нарастать достаточно интенсивно, вследствие чего существенно ограничиваетс  мощность привода. Наиболее близким по технической сущности  вл етс  пневматический привод дл  выключател , который содержит цилиндр со щтуцерами подвода и сброса рабочей среды и поршень, жестко соединенный со штоком 2. Шток проходит через отверстие, выполненное в заглушенном торце цилиндра , и соединен с механизмом движени  выключател . Шток одновременно служит направл ющим поршн , благодар  чему масса этого поршн  по сравнению с массой известного поршн  уменьшена. Недостаткми известного устройства . вл етс  потер  удельной мощности и быстродействи  в св зи с увеличением сечени  поршн -и габаритов привода. Цель изобретени  - повышение мощности привода за счет введени  дополнительной поршневой поверхности в приводе при сохранении неизменной площади рабочего цилиндра. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в пневматическом приводе, содержащем рабочий цилиндр со штуцерами дл  подачи и сброса рабочей среды и подвижный поршень, жестко св занный со штоком, подвижный поршень имеет центральное отверстие, а шток его выполнен в виде полого цилиндра с герметичным днищем, внутри которого раз мещен неподвижный поршень с центральным отверстием, соединенный с торцовой частью рабочего Цилиндра посредством патрубка, закрепленного в центральном отверстии неподвижного поршн  и проход щего через отверстие в подвижном порщне, причем патрубки сообщены щтуцером подачи рабочей среды, а на цилиндрической поверхности штока у его основани  выполнены отверсти . На чертеже схематически показан предлагаемый привод. Привод содержит рабочий цилиндр 1 со штуцером 2 дл  подачи и сброса рабочей среды отключени . В рабочем цилиндре 1 размещен подвижный поршень 4 с полым штоком 5, выход щим через торцовое отверстие рабочего цилиндра наружу дл  присоединени  к исполнительному механизму . В полости штока имеетс  неподвижный поршень 6, св занный сквозным патрубком 7 с торцом рабочего цилиндра 1 с помощью ОСИ 8, закрепленной своими концами в гнезде штуцера 2. Така  св зь обеспечивает возможность самоустановки патрубка 7 в соосное с поршн ми положение. На боковой поверхности штока 5 у его основани  (т. е. в месте подсоединени  поршн  4) выполнены отверсти  9. Скольз щие поверхности привода уплотнены. Привод работает следующим образом. Сжатый газ подаетс  в привод либо через штуцер 2, либо через штуцер 3. При этом второй штуцер, не св занный с источником сжатого газа (рабочей среды), сообщаетс  с атмосферой либо с областью более низкого давлени . При подаче сжатого газа через штуцер 2 давлением газа под поршень 4 и заглушенную поверхность штока 5 производитс  перемещение поршн  4 вверх, а содержащийс  над этим порщнем газ вытесн етс  через штуцер 3, например, а атмосферу. Дл  перемещени  штока вниз (в исходное положение) сжатый газ подаетс  через Штуцер 3 в полости над поршнем 4, а штуцер 2 сообщаетс , например, с атмосферой. Таким образом, дл  движени  привода вверх участвуют две силы: сила давлени  газа под поршень 4 и сила давлени  газа под заглушенный торец штока, близка  по величине к первой. Предложенное устройство может работать как гидропривод при использовании жидкости в качестве рабочей среды и иметь широкое применение в технике, особенно там, где требуетс  высокое быстродействие привода . Оно позвол ет значительно (на 80%) увеличить удельную мошность пневмопривода как гидропривода, повысить эффективность его работы, экономить металл. Использование его в частности в пневмо- или гидроприводах быстродействуюших короткозамыкателей-заземлителей , включателей и отключателей позвол ет повысить мошность и надежность работы электрических станций и подстанций, а также сетей и систем. Формула изобретени  Пневматический привод, например высоковольтного выключател , содержащий рабочий цилиндр со щтуцерами дл  подачи и сброса рабочей среды и подвижный поршень, жестко св занный со штоком, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  мощности, подвижный поршень имеет центральное отверстие , а шток его выполнен в виде полого цилиндра с герметичным днищем, внутри которого размещен дополнительно введенный неподвижный поршень с центральным отверстием , соединенный с торцовой частью рабочего цилиндра посредством патрубка, закрепленного в центральном отверстии неподвижного поршн  и проход щего через отверстие в подвижном поршне, причем патрубки сообщены со штуцером подачи рабочей среды, а на цилиндрической поверхности штока у его основани  выполнены отверсти .

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Siemens. Outdoor Expansion-Type Circuit Breaker Н 650 for 60 kV, Rated

   Rupturing Capacity 1500 HVa Current Rating 630 A and 1250 A Description. Siemens-Schuckertwerke Aktiengesellschaft, Berlin- Erlangen, Order № 13650.
2. 2. Патент ЧССР № 152915, кл. 21 с 40/51, 1974.