WO2012110175A1 - Antrieb für einen hochspannungsleistungsschalter - Google Patents

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WO2012110175A1 PCT/EP2012/000111 EP2012000111W WO2012110175A1 WO 2012110175 A1 WO2012110175 A1 WO 2012110175A1 EP 2012000111 W EP2012000111 W EP 2012000111W WO 2012110175 A1 WO2012110175 A1 WO 2012110175A1
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • H01H3/22—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism
    • H01H3/30—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using spring motor
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    • H01H3/301—Charging means using a fluid actuator
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    • 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 drive for a high-voltage circuit breaker, in particular a hydraulic drive, which comprises a housing having a working cylinder in which a working piston is movable, and an energy storage device which contains a plate spring assembly formed from at least one disc spring pair, which guided along a central axis is and in a drive block forming a container arrangement befindliches, supplied by a pump from a reservoir hydraulic fluid under pressure, wherein one axial end of the plate spring assembly is supported on a spring plate and the other end cooperates with the working piston.
  • This known drive is provided with a housing arranged in a spring means which is provided as energy storage.
  • the disc springs used as energy storage are based on the case back and load a movable impression cylinder. This is directly connected to the pre-built in the axial direction, arranged in a valve housing drive cylinder. The piston rod of the drive cylinder penetrates both the impression cylinder and the housing bottom.
  • DE 19637052A1 discloses a hydraulic drive designed in particular for a high-voltage power switch, which has a working cylinder in which a working piston can be moved, which in turn cooperates with an energy store containing a storage spring arrangement.
  • a container assembly fluid is pressurized, wherein the memory spring assembly is supported at one end on the cylinder housing and acts with its other end on a movable, the working cylinder housing also surrounding pressure piece.
  • the spring-loaded arrangement and the working cylinder housing are arranged one behind the other, wherein the likewise surrounding the working cylinder housing container assembly comprises at least two axially extending bores in each of which a pressure piston is slidably displaceable and at one end face of the pressure piece abuts, while at the other end face the pressure fluid is present.
  • this drive basically fulfills the drive requirements, its size is designed for high drive power and unfavorable for a space-saving application with medium drive energies. In addition, its manufacture requires the use of several custom-made modules, which increases the cost of obtaining these parts.
  • the central axis of the disc spring assembly is arranged transversely to the central axis of the working cylinder and the working piston and that the height of the hydraulic drive is reduced.
  • This design according to the invention makes it possible for the first time both to provide a space-saving drive solution, but on the other hand also by using standard parts or by the use of standardized material in the form of plate material, extruded or semi-finished semi-finished also easily and easily produced.
  • the hydraulic drive according to the invention is characterized in that the disc spring assembly acts on the working piston by means of a transmission member.
  • a hydraulic functional element may be provided as a transmission member.
  • the transmission member may also be a mechanical functional element, for example a lever mechanism, which causes a quasi delay-free application of the working piston by appropriate parameterization of the lever paths.
  • an additional piston-cylinder arrangement can be arranged in the housing for the drive for a high-voltage circuit breaker in addition to the cylinder bore for the working piston, which cooperates with the formed from at least one disc spring pair energy storage.
  • the length of the arrangement formed from the working cylinder and the working piston is selected so that it corresponds to the diameter of the plate spring assembly almost, that is, the size of the plate springs of the disc spring assembly according to the invention, which determine the amount of storage energy, and the dimensions of the working cylinder are coordinated so that, while maintaining the required energy density of the energy storage diameter of the disc springs and length of the working cylinder are about the same. This allows a very compact design of the drive according to the invention.
  • An advantageous design of the drive according to the invention provides that form at least 3 spring pairs, the disc spring assembly, wherein in the rest position each pair of springs with its outer circumference each contacted each other, that is, two disc springs forming a pair are facing each other with their concave surfaces and form so together an elliptical cross-section.
  • the plate spring assembly is formed by a pressure plate and a spring cover, between which the at least three spring pairs of at least three either evenly distributed or point-symmetrical parallel to each other arranged tension rods are anchored.
  • the working cylinder is arranged with the working piston guided therein in a block-like housing, in which also hydraulic components such as valves and a pump for the hydraulic fluid are integrated or attached thereto.
  • Fig. 1 is a schematic side view of an inventive
  • FIG. 1 shows a schematic side view of a drive arrangement 10 according to the invention, which comprises an energy store 12 and a drive block 14 designated as a monoblock.
  • the energy storage 12 consists of a plate spring assembly 16, which is formed in the example shown from 3 pairs of each facing each other arranged plate springs 18 which between a spring cover 24 and a pressure plate 22 by means not shown in this illustration, around a central axis 30 arranged around clamping rods or Tie rods is clamped.
  • the energy accumulator 12 formed by the disc spring arrangement 16 is optionally surrounded by a hood-like housing 26, which protects the energy accumulator against external influences.
  • the drive block 14 which is shown here as a "black box”, on the one hand there is a working cylinder, not symbolically shown here, but only symbolically indicated with its central axis 32, with a working piston movable therein, and on the other hand in the drive block 14 or directly thereon arranged hydraulic components such as valves and a pump for the hydraulic fluid.
  • Essential for the present invention is the feature that on the one hand the central axis 30 of the energy storage device 12 formed by the disc spring assembly 16 and on the other hand, the central axis 32 of the working cylinder, that is the drive block 28 are arranged transversely to each other.
  • the central axis 32 of the working cylinder, that is the drive block 28 are arranged transversely to each other.
  • the proposed stratification of the springs in the disc spring assembly optimal arrangement of the plate spring comes into play.

Landscapes

  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Antrieb (10), insbesondere für einen Hochspannungsleistungsschalter, mit einem Arbeitszylinder, in dem ein Arbeitskolben bewegbar ist, mit einem Energiespeicher (12), der eine Tellerfederanordnung (16) enthält, welche entlang einer Mittelachse (30) geführt ist und in einer einen Antriebsblock (14) bildenden Behälteranordnung befindliches, von einer Pumpe aus einem Reservoir zugeführtes Hydraulikfluid unter Druck setzt, wobei ein axiales Ende der Tellerfederanordnung (16) sich an einer Federplatte (24) abstützt und das andere Ende mit dem Arbeitskolben zusammenarbeitet, wobei die Mittelachse (30) der Tellerfederanordnung (16) quer zur Mittelachse (32) des Arbeitszylinders und des Arbeitskolbens angeordnet ist und dass so die Bauhöhe des hydraulischen Antriebs (10) verringert ist.

Description

Antrieb für einen Hochspannungsleistungsschalter
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Antrieb für einen Hochspannungsleistungsschalter, insbesondere einen hydraulischen Antrieb, welcher ein Gehäuse umfasst, das einen Arbeitszylinder aufweist, in dem ein Arbeitskolben bewegbar ist, sowie einen Energiespeicher, der eine aus wenigstens einem Tellerfederpaar gebildete Tellerfederanordnung enthält, welche entlang einer Mittelachse geführt ist und in einer einen Antriebsblock bildenden Behälteranordnung befindliches, von einer Pumpe aus einem Reservoir zugeführtes Hydraulikfluid unter Druck setzt, wobei ein axiales Ende der Tellerfederanordnung sich an einer Federplatte abstützt und das andere Ende mit dem Arbeitskolben zusammenarbeitet.
Es ist allgemein bekannt, dass Hochspannungsleistungsschalter mit besonderen Antrieben ausgerüstet sind, welche auch betriebsbereit sind, wenn die Versorgung mit Antriebsenergie ausgefallen oder unterbrochen ist.
Aus der DE 36 11 501 A1 ist ein entsprechender Antrieb zur Schaltbetätigung eines Hochspannungsleistungsschalters mittels einer linearen Bewegung bekannt geworden, welche von einer hydraulisch betätigten Kolben-Zylinderanordnung erzeugt wird.
Dieser bekannte Antrieb ist mit einer in einem Gehäuse angeordneten Federeinrichtung versehen, die als Energiespeicher vorgesehen ist. Dabei stützen sich die als Energiespeicher verwendeten Tellerfedern am Gehäuseboden ab und belasten einen beweglichen Druckzylinder. Dieser ist unmittelbar mit dem in axialer Richtung vorgebauten, in einem Ventilgehäuse angeordneten Antriebszylinder verbunden. Die Kolbenstange des Antriebszylinders durchdringt sowohl den Druckzylinder als auch den Gehäuseboden.
Ferner ist aus der DE 19637052A1 ein insbesondere für einen Hochspannungsleis- tungsschalter konzipierter hydraulischer Antrieb bekannt geworden, der einen Arbeitszylinder aufweist, in dem ein Arbeitskolben bewegbar ist, der seinerseits mit einem eine Speicherfederanordnung enthaltenden Energiespeicher zusammenarbeitet. Hierbei wird in einer Behälteranordnung befindliches Fluid unter Druck gesetzt, wobei die Speicherfederanordnung mit einem Ende sich am Zylindergehäuse abstützt und mit ihrem anderen Ende auf ein bewegliches, das Arbeitszylindergehäuse ebenfalls umgebendes Druckstück einwirkt. Dabei sind die Federspeicheranordnung und das Arbeitszylindergehäuse hintereinander angeordnet, wobei die ebenfalls das Arbeitszylindergehäuse umgebende Behälteranordnung wenigstens zwei axial verlaufende Bohrungen umfasst, in denen jeweils ein Druckkolben gleitend verschiebbar ist und an deren einer Stirnfläche das Druckstück anliegt, während an deren anderer Stirnfläche das Druckfluid ansteht.
Wenn auch dieser Antrieb prinzipiell die Antriebsanforderungen erfüllt, so ist doch seine Baugröße für hohe Antriebsenergien ausgelegt und ungünstig für eine raumsparende Anwendung bei mittleren Antriebsenergien. Darüber hinaus erfordert seine Herstellung die Verwendung mehrerer speziell angefertigter Module, was den Aufwand bei der Beschaffung dieser Teile erhöht.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es daher Aufgabe der Erfindung, einen Antrieb für einen Hochspannungs-Leistungsschalter der eingangs genannten Art anzugeben, der eine kompakte und einfache Bauweise auf möglichst einfache Weise zuverlässig ermöglicht.
Vorzugsweise sollen dabei weitestgehend standardisierte Komponenten und Halbzeuge zur Anwendung kommen, um so die Beschaffungsmöglichkeiten für das Vormaterial zu verbessern. Die Anzahl der für den Abtrieb notwendigen Hydraulikblöcke soll auf nur einen Hydraulikblock reduziert werden. Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Demgemäß ist vorgesehen, dass die Mittelachse der Tellerfederanordnung quer zur Mittelachse des Arbeitszylinders und des Arbeitskolbens angeordnet ist und dass so die Bauhöhe des hydraulischen Antriebs verringert ist.
Durch diese erfindungsgemäße Gestaltung ist es erstmals möglich, sowohl einerseits eine raumsparende Antriebslösung vorzusehen, die aber andererseits auch durch Verwendung von Normteilen beziehungsweise durch Einsatz von standardisiertem Vormaterial in Form von Plattenmaterial, Strangpressprofilen oder auch Gußhalbzeug auch einfach und ohne großen Aufwand herstellbar ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der erfindungsgemäße hydraulische Antrieb dadurch gekennzeichnet, dass die Tellerfederanordnung den Arbeitskolben mittels eines Übertragungsgliedes beaufschlagt. Hierzu kann gemäß einer vorteilhaften Ausführungsvariante ein hydraulisches Funktionselement als Übertragungsglied vorgesehen sein.
Gemäß einer bevorzugten alternativen Ausführungsvariante kann das Übertragungsglied aber auch ein mechanisches Funktionselement sein, zum Beispiel ein Hebelmechanismus, der durch zweckmäßige Parametrierung der Hebelwege eine quasi verzögerungsfreie Beaufschlagung des Arbeitskolbens bewirkt.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausgestaltung kann in dem Gehäuse für den Antrieb für einen Hochspannungsleistungsschalter neben der Zylinderbohrung für den Arbeitskolben eine zusätzliche Kolben-Zylinder-Anordnung angeordnet sein, welche mit dem aus wenigstens einem Tellerfederpaar gebildeten Energiespeicher zusammenarbeitet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebe ist die Länge der aus dem Arbeitszylinder und dem Arbeitskolben gebildeten Anordnung so gewählt, dass sie dem Durchmesser der Tellerfederanordnung nahezu entspricht, das heißt, die Größe der Tellerfedern der erfindungsgemäßen Tellerfederanordnung, welche die Höhe der Speicherenergie bestimmen, und die Abmessungen des Arbeitszylinders sind so aufeinander abgestimmt, dass bei Einhaltung der erforderlichen Energiedichte des Energiespeichers Durchmesser der Tellerfedern und Länge des Arbeitszylinders in etwa gleich sind. Hierdurch ist eine sehr kompakte Gestaltung des erfindungsgemäßen Antriebs ermöglicht.
Eine vorteilhafte Gestaltung des erfindungsgemäßen Antriebs sieht vor, dass wenigstens 3 Federpaare die Tellerfederanordnung bilden, wobei in Ruhestellung jedes Federpaar mit seinem Außenumfang jeweils einander kontaktiert, das heißt, je zwei Tellerfedern, die ein Paar bilden, sind mit ihren konkaven Flächen zueinander gewandt und bilden so miteinander einen ellipsenartigen Querschnitt. Hierdurch ist eine sowohl hinsichtlich der erforderlichen Betätigungsenergie als auch hinsichtlich des erforderlichen Raumvolumens optimierte Ausführung des Federpakets ermöglicht.
In bevorzugter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Antriebs ist die Tellerfederanordnung von einer Abdrückplatte und einem Federdeckel gebildet, zwischen denen die wenigstens drei Federpaare von wenigstens drei entweder gleichmäßig verteilt oder punktsymmetrisch zueinander parallel angeordneten Spannstäben verankert sind.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante ist der Arbeitszylinder mit dem darin geführten Arbeitskolben in einem blockartigen Gehäuse angeordnet, in welchem auch hydraulische Komponenten wie Ventile sowie eine Pumpe für das Hydraulikfluid integriert oder daran angefügt sind.
Diese konstruktiven Maßnahmen dienen ebenso wie die bereits zuvor aufgezeigten gestaltungsvarianten dazu, die Kompaktheit des erfindungsgemäßen hydraulischen Antriebs zu gewährleisten.
Als weitere Vorteile sind hierbei die gezielte Vermeidung von Schnittstellen anzuführen, die eine erhöhte externe Dichtigkeit gewährleisten, sowie eine vereinfachte Fertigung sowie Systemprüfung.
Diese und weitere vorteilhafte Merkmale sowie Vorteile und Verbesserungen sind Gegenstand der weiteren Ansprüche.
Anhand eines in der beigefügten Zeichnung schematisch gezeigten Ausführungsbeispiels sollen die Erfindung, besondere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung sowie besondere Vorteile der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen
Antriebsanordnung
Fig. 1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung 10, welche einen Energiespeicher 12 und einen als Monoblock bezeichneten Antriebsblock 14 umfasst.
Der Energiespeicher 12 besteht aus einer Tellerfederanordnung 16, welche im gezeigten Beispiel aus 3 Paaren von jeweils einander zugewandt angeordneten Tellerfedern 18 gebildet ist, welche zwischen einem Federdeckel 24 und einer Abdrückplatte 22 mittels in dieser Darstellung nicht gezeigter, um eine Mittelachse 30 herum angeordneter Spannstäbe oder Zugankern verspannt ist.
Der von der Tellerfederanordnung 16 gebildete Energiespeicher 12 ist optional von einem haubenartigen Gehäuse 26 umgeben, welches den Energiespeicher gegen Einflüsse von außen schützt.
In dem Antriebsblock 14, der hier als„Black Box" dargestellt ist, ist zum einen ein hier nicht näher gezeigter, sondern nur mit seiner Mittelachse 32 symbolisch angedeuteter Arbeitszylinder mit einem darin bewegbaren Arbeitskolben angeordnet; zum anderen sind in dem Antriebsblock 14 oder unmittelbar daran hydraulische Komponenten wie Ventile sowie eine Pumpe für das Hydraulikfluid angeordnet.
Wesentlich für die vorliegende Erfindung ist das Merkmal, dass einerseits die Mittelachse 30 des von der Tellerfederanordnung 16 gebildeten Energiespeichers 12 und andererseits die Mittelachse 32 des Arbeitszylinders, das heißt des Antriebsblockes 28 quer zueinander angeordnet sind. Hierbei kommt auch die durch vorgesehene Schichtung der Federn im Tellerfederpaket erreichte optimale Anordnung der Tellerfeder zum Tragen.
Hierdurch kann in erheblichem Maße ansonsten benötigter Raum für den von Antriebsblock 14 und Energiespeicher 12 gebildeten Antrieb 10 eingespart werden, so dass eine kompakte Gestaltung als ein Monoblock ermöglicht ist. Der Monoblock selbst ist in integraler Bauweise ausgeführt und enthält alle hydraulischen Module, die zur Ausführung von Schaltungen notwendig sind. Die bisher übliche modulare Bauweise ist gemäß der Erfindung beim Monoblock in einem einzigen System integriert.
In Fortsetzung der Mittelachse 32 des Antriebsblockes 28 ist am Gehäuse 26 in schematischer Darstellung ein mit dem Arbeitskolben zusammenarbeitender Abtrieb 33 zum hier nicht näher dargestellten Hochspannungsschalter angeordnet, der die Betätigung des Hochspannungsschalters bewirkt.
Bezuqszeichenliste
Antrieb Energiespeicher Antriebsblock, Monoblock Tellerfederanordnung Federpaar Tellerfeder Abdrückplatte Federdeckel Gehäuse für Energiespeicher Antriebsblock Mittelachse des Energiespeichers Mittelachse des Antriebsblocks Abtrieb zum HS-Schalter

Claims

Patentansprüche
1. Antrieb (10), insbesondere für einen Hochspannungsleistungsschalter, welcher Antrieb ein Gehäuse umfasst, das einen Arbeitszylinder aufweist, in dem ein Arbeitskolben bewegbar ist, sowie einen Energiespeicher (12), der eine aus wenigstens einem Tellerfederpaar gebildeten Energiespeicher Tellerfederanordnung (16) enthält, welche entlang einer Mittelachse (30) geführt ist und in einer einen Antriebsblock (14) bildenden Behälteranordnung befindliches, von einer Pumpe aus einem Reservoir zugeführtes Hydraulikfluid unter Druck setzt, wobei ein axiales Ende der Tellerfederanordnung (16) sich an einer Federplatte (24) abstützt und das andere Ende mit dem Arbeitskolben zusammenarbeitet, dadurch gekennzeichnet, dass
die Mittelachse (30) der Tellerfederanordnung (16) quer zur Mittelachse (32) des Arbeitszylinders und des Arbeitskolbens angeordnet ist und dass so die Bauhöhe des Antriebs (10) verringert ist.
2. Antrieb nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Tellerfederanordnung (16) den Arbeitskolben mittels eines Übertragungsgliedes beaufschlagt.
3. Antrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungsglied ein hydraulisches Funktionselement ist.
4. Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungsglied ein mechanisches Funktionselement ist, zum Beispiel ein Hebelmechanismus.
5. Antrieb nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Tellerfederanordnung (16) nahezu der Länge der aus dem Arbeitszylinder und dem Arbeitskolben gebildeten Anordnung entspricht.
6. Antrieb nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens 3 Federpaare (18) die Tellerfederanordnung (16) bilden, wobei in Ruhestellung jeweils die Federn eines Federpaares (18) mit ihrem Außenumfang aneinander liegen. Antrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Tellerfederanordnung (16) von einer Abdrückplatte (22) und einem Federdeckel (24) gebildet ist, zwischen denen die wenigstens 3 Federpaare (18) von wenigstens 4 punktsymmetrisch zueinander parallel angeordneten Spannstäben verankert sind.
Antrieb nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitszylinder mit dem darin geführten Arbeitskolben in einem als blockartiges Gehäuse ausgebildeten Antriebsblock (14) angeordnet sind, in welchem auch hydraulische Komponenten wie Ventile integriert sind.
Antrieb nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse neben der Zylinderbohrung für den Arbeitskolben eine zusätzliche Kolben-Zylinder-Anordnung angeordnet ist, welche mit einer aus wenigstens einem Tellerfederpaar gebildeten Energiespeicher zusammenarbeitet.
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