DE1750740C3

DE1750740C3 - Hydraulikspeicher für den Antrieb elektrischer Schaltgeräte

Info

Publication number: DE1750740C3
Application number: DE19681750740
Authority: DE
Inventors: Bernd 1000 Berlin Schaffran
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1968-05-31
Filing date: 1968-05-31
Publication date: 1981-06-04
Also published as: FR2009770A1; DE1750740A1; DE1750740B2; CH492131A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hydraulikspeicher für den Antrieb elektrischer Schaltgeräte, mit einem Zylinder und einem Kolben, der gegenüber dem Zylinder durch einen unter der Kraft mehrerer über den Kolbenumfang ve "teilt angeordneter Federn unter Zwischenlage eines gemeinsamen Druckringes stehenden elastischen Dichtungsring gedichtet ist.

Ein derartiger Hydraulikspeicher is» aus der AT-PS 2 58 657 bekannt. Der in einem Zylii.der freilaufende Kolben hat eine im Vergleich zum Durchmesser geringe axiale Erstreckung und ist über eine einzige Dichtung mit kompliziert geformtem Querschnitt gegenüber der Zylinderlauffläche abgedichtet. Außer der Dichtung sind Führungshilfen am Kolben nicht vorgesehen, so daß die Gefahr besteht, daß der Kolben verkantet. Ferner kann aufgrund der vorgesehenen zentralen Befestigung einer Stile Federwiderlager bildenden Druckplatte wegen der Unvermeidbaren Federtoleranzen der Dichtungsring Ungleichmäßig in axialer und damit auch in radialer Richtung belastet sein. Diese Gefahr ließe sich zwar durch längere Schraubenfedern verringern, jedoch bedingen längere Schraubenfedern eine vergrößerte Wirksame Kolbenlänge und damit eine Verringerung des Energieinhaltes des Speichers bei im übrigen gleichen Abmessungen und Druckwerten.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe tugrunde. einen Hydraulikspeicher mit freilaufendem Kolben zu schaffen, der eine gute Raumausnutzung des Speichers ermöglicht, eine günstigere Selbsiführung tufweisi und ungleiche Belastungen der Dichtung Vermeidet. Nach der Erfindung wird dies gelöst, durch tfie Kombination der Merkmale, daß die Federn von tinzeln einstellbaren Tellerfederpaketen gebildet sind, laß zwischen dem Druckring und dem Dichtungsring ein Distanzrohr eingesetzt ist, das gemeinsam mit dem Druckring eine Nut zur Aufnahme eines Führungsringes bildet und daß der Dichtungsring zwischen zwei weiteren Führungsringen angeordnet ist.

Durch die Verwendung von Tellerfedern läßt sich eine hohe Kraft auf den Dichtungsring bei geringer laulänge ausüben. Die im Vergleich zu Schraubenfedern stärkeren Kräfte von Tellerfedern bilden Kraftreserven für ein günstiges Betriebsverhalten auch bei tieferen Temperaturen. Allerdings erfordert die steile Federcharakteristik eine Einstellbarkeit der einzelnen auf den Dichtungsring einwirkenden Federteilkräfte, die zusätzlich über den Druckring vergleichmäßigt werden Dies ist nicht nur für eine gleichmäßige Belastung des Dichtungsringes, sondern auch für die Führungseigenschaften des Kolbens von Bedeutung, weil eine über den

ίο Kolbenumfang ungleichmäbige Belastung Abweichungen von der Rotationssymmetrie des Kolbens bewirkt und damit dessen axiale Bewegung behindern kann. Der Druckring ist aber nicht nur Kraftübertragungsorgan, sondern zugleich auch ein konstruktives Element zur Bildung einer Nut für die Aufnahme des die stabile Lage des Kolbens sichernden Führungselementes, das sich in einem von der Distanzrohrlänge bestimmten Abstand vom Dichtungsring und den im benachbarten Führungsringen befindet. Der Dichtungsring ist vorteilhaft ciurch diese Führungsringe von Querkräften entlastet.

Die Anwendung von Tellerfedern ist an !.ich aus der US-PS 31 53 428 und der DE-PS i0 56 892 bekannt Bei der aus der US-PS 31 53 428 bekannten Ausführungsform eines Speichers wirken mehrere Tellerfedern jedoch in koaxialer Anordnung in radialer Richtung auf einen die Dichtung radial belastenden Expander, während die koaxial angeordnete einzige Tellerfeder bei der Kolbenstangendichtung nach der DE-PS 10 56 892 zwei radial wirkende Dichtungsringe belastet.

In beiden Fällen ist über die Problematik der gleichmäßigen Belastung der Dichtungselemente infolge der Einstellbarkeit einzelner Federpakete nichts, gesagt.

Durch Anwendung der Erfindung läßt sich mit einem

geringen Aufwand an Material und Raum eine betriebssichere Dichtwirkung erzielen, die auch extremen Temperaturverhältnissen, wie sie bei Freiluftschaltgeräten auftreten können, standhalten.

Bei größeren Temperaturintervallen ist es günstig, in

den aus Stahl bestehenden Zylinder pinen Kolben einzusetzen, der ebenfalls aus Stahl besteht und vorteilhaft unmittelbar Bolzen zur Abstützung der Tellerfedern aufnimmt. Die Bolzen können in Gewindebohrungen eingeschraubt werden, so daß weitere Befestigungsmittel, die Raum erfordern würden, überflüssig sind.

Die dem Dichtungsring benachbarten Führungsringe können gegebenenfalls auch eine gewisse Schmierung der Dichtungsfläche bewirken, wie an sich aus der DE-PS 12 50 701 bekannt Die Führungsringe bestehen vorteilhaft aus Polytetrafluoräthylen od. dgl.

Mit der erfindungsgemäßen Aufbauform läßt sich ein erheblich geringerer Raumbedarf am Kolben und dem Inneren des Speichers erzielen. Dies ist deshalb wesentlich, weil die hohen Drücke von 200 bar und mehr, die in Hydraulikspeichern vorkommen, entsprechend druckfeste und damit teuere Gehäuse erfordern.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden an Hand der Zeichnung zwei Ausführungsbeispiele bete schrieben.

In Fig. 1 ist ein Hydraulikspeicher nach der Erfindung in einem Schnitt dargestellt. Er besteht aus einem Stahlzylinder 1, der an beiden Stirnseiten außen mit einem Gewinde 2 versehen ist. Dort ist zur Abdeckung der Stirnseiten ein in den Zylinder hineinragender Deckel 3 bzw. 4 mit Hilfe von Kappen 5 befestigt, die wie eine Überwurfmutter auf das Gewinde 2 aufgeschraubt werden. Die Deckel 3 und 4

unterscheiden sich lediglich durch unterschiedlich große Bohrungen 7 und 8, die zum Anschluß des Speichers an eine Gasquelle beim Füllen des Speichers und an ein Hydrauliksystem dienen, mit dem ein nicht dargestellter elektrischer Leistungsschalter betätigt wird.

Im Inneren des Speichers sitzt zur Trennung des Gasraumes 10 vom Flüssigkeitsraum 11 ein im Querschnitt U-förmiger Stahlkolben 12. Dieser bildet mit einer Stufe 13 einen Ringraum 14, in dem eine Dichtungsanordnung 15 im Bereich des Kolbenbodens to untergebracht ist Die Dichtungsanordnung besteht aus einem Rundschnurring 16, der zwischen zwei gleichen Ringen 17 und 18 aus Polytetrafluorethylen (Teflon) liegt Die Ringe 17 und 18 haben einen rechteckigen Querschnitt. Der Rundschiiurring 16 aus gummielastischem Werkstoff, der eine geringere Härte als Teflon aufweist, hat dagegen in unbelastetem Zustand einen kreisförmigen Querschnitt

Die Dichtungsanordnung 15 steht unter Federvorspannung. Zu diesem Zweck sind an dem dem Kolbenboden abgekehrten Ende Tellerfedern 20 in fünf gleichen Stapeln gleichmäßig um den Umfang des Kolbens verteilt Jeder Stapel wirkt auf einen rür alle Tellerfedern gemeinsamen Druckring 21. Das Widerlager jedes Stapels wird von einer Mutter 22 gebildet, die auf einem unmittelbar in den Stahlkolben 12 eingeschraubten Bolzen 23 sitzt. Eine für alle Stapel gemeinsame Scheibe 24 sorgt für eine gleichmäßige Beanspruchung der Bolzen 23.

Die Tellerfedern 20 sind in Ausnehmungen 25 des Druckringes 21 eingelassen, so daß ihre Abmessungen in Richtung der Kolbenbewegung möglichst klein sind.

Zwischen dem Druckring 21 und der Dichtung 15 ist beim Ausführungsbeispiel ein Distanzrohr 28 angeordnet. Das Distanzrohr begrenzt zusammen mit dem Druckring 21 eine Nut 29, in der ein Teflonring 30 als Führungsring sitzt

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 ist nur ein Teil des Kolbens 12 mit der zugehörigen Speicherwand dargestellt, da die übrigen Teile mit der F i g. 1 übereinstimmen. Hierbei sitzen die Tellerfedem 20 wiederum in Ausnehmungen 25 eines Druckringes 21. Dieser ist jedoch auf der Seite des Kolbenbodens angeordnet. Der Druckring 21 wirkt über das Distanzrohr 28 auf die Dichtungsanordnung 15, die diesmal an dem dem Kolbenboden abgekehrten Ende liegt. Zwischen Druckring 21 und Distanzrohr 28 ist wiederum eine Ringnut 29 mit einem Teflonring 30 vorgesehen.

Der erfindungsgemäße Hydraulikspeicher hat sich bei Versuchen ausgezeichnet bewährt. Er zeigt auch bei extremen Temperaturverhältnissen, wie sie für Schaltgeräte in Freiluftaufstellung vorkommen, die erforderliche Dichtigkeit obwohl der für die Dichtung erforderliche Aufwand sowohl an Material als auch an Raum sehr gering ist, wie aus den Figuren hervorgeht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hydraulikspeicher für den Antrieb elektrischer Schaltgeräte mit einem Zylinder und einem Kolben, der gegenüber dem Zylinder durch einen unter der Kraft mehrerer über den Kolbenumfang verteilt angeordneter Federn unter Zwischenlage eines gemeinsamen Druckringes stehenden elastischen Dichtungsring gedichtet ist, gekennzeichnet durch die Kombination der Merkmale, daß die Federn (20) von einzeln einstellbaren Tellerfederpaketen gebildet sind, daß zwischen dem Druckring (21) und dem Dichtungsring (16) ein Distanzrohr (28) eingesetzt ist. das gemeinsam mit dem Druckring (21) eine Nut (29) zur Aufnahme eines Führungsringes (30) bildet und daß der Dichtungsring (16) zwischen zwei weiteren Führungsringen (17, 18) angeordnet ist.

2. Hydraulikspeicher nach Anspruch 1 mit einem Stahlzylinder, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (12) ebenfalls aus Stahl besteht und unmittelbar Bolzen (23) zur Abstützung der Tellerfedern (20) aufnimmt.