DE1925166C3 - Hydraulic actuator for high-voltage electrical switches - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Betätigungsvorrichtung für elektrische Hochspannungsschalter mit einem doppelt wirkenden hydraulischen Antrieb, der einen Kolben, einen Zylinder und eine Dämpfung am Ende des Schalthubes aufweist, wobei der Kolben auf der Niederdruckseite Flüssigkeit durch mehrere vom Kolben nacheinander steuerbare Auslaßöffnungen preßt, die im Mantel des Zylinders an jedem seiner Enden vorgesehen sind.The invention relates to a hydraulic actuator for high-voltage electrical switches with a double-acting hydraulic drive that has a piston, a cylinder and has a damping at the end of the switching stroke, the piston being liquid on the low-pressure side presses through several of the piston sequentially controllable outlet openings in the jacket of the cylinder each of its ends are provided.

Zur Betätigung von elektrischen Hochspannungs- so schaltern ist es im allgemeinen notwendig, daß der Schalthub in Ein- oder Ausschaltrichtung möglichst schnell zurückgelegt wird. Dennoch soll der Schalter ohne Überschwingen in einer gewünschten Endlage zum Stehen kommen. SSTo operate electrical high voltage so switch it is generally necessary that the switching stroke in the on or off direction as possible is covered quickly. Nevertheless, the switch should be in a desired end position without overshooting come to a standstill. SS

Hierfür hat man nach der DE-AS 12 56 2% dem aus Kolben und Zylinder bestehenden Antrieb eine Dämpfung am Ende des Schalthubes zugeordnet, bsi der der Kolben auf der Niederdruckseite vorhandene Flüssigkeit durch einen engen Spalt preßt. Hierfür ist der Kolben mit Stößeln versehen, die in besondere Ausnehmungen des Zylinders eintreten und dort vorhandene Hydraulikflüssigkeit verdrängen. Derartige Stößel müssen aber gut auf die Ausnehmungen abgestimmt sein, damit die gewünschte Dämpfungswirkung erreicht wird. Außerdem ist die Dämpfung praktisch nicht verstellbar.For this purpose, according to DE-AS 12 56 2%, the drive consisting of piston and cylinder has one Damping assigned at the end of the switching stroke, bsi that of the piston on the low-pressure side Pressing liquid through a narrow gap. For this purpose, the piston is provided with tappets, which in special Enter recesses in the cylinder and displace hydraulic fluid present there. Such However, the tappets must be well matched to the recesses in order to achieve the desired damping effect is achieved. In addition, the damping is practically not adjustable.

Aus der DE-PS 6 91 900 ist eine UmsteuervorrichtungFrom DE-PS 6 91 900 is a reversing device

für Brennkraftmaschinen bekannt, bei der als Druckmittel Druckluft verwendet wird Die Hubbewegung wird durch die verwendete Luft als Puffer abgefangen, so daß man ein hartes Anschlagen des Kolbens gegen die Hubbegrenzung vermeidet Ein derartiges Konstruktionsprinzip kommt für hydraulische Betätigungsvorrichtungen nicht in Betracht, weil Hydraulikflüssigkeit im Vergleich zu Luft im wesentlichen imkompressibel ist und nicht als Puffer wirken kann.known for internal combustion engines, when used as a pressure medium Compressed air is used The stroke movement is intercepted by the air used as a buffer, so that a hard hitting of the piston against the stroke limitation is avoided. Such a design principle not suitable for hydraulic actuators because hydraulic fluid is substantially incompressible as compared to air and cannot act as a buffer.

Aus der Zeitschrift »Konstruktion«, Heft 1, 1959 ist ein Prinzip zum Abbremsen hydraulischer Kraftkolben am Hubende bekannt, das mit Ölzu- und -abflußlöchern in der Zylinderwand arbeitetFrom the magazine "Konstruktions", Issue 1, 1959 is a principle for braking hydraulic power pistons at the end of the stroke is known, the one with oil inlet and outlet holes works in the cylinder wall

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Betätigungsvorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, mit der man für beide Bewegungsrichtungen unterschiedliche Geschwindigkeitsverläufe einstellen kann. Nach der Erfindung wird dies dadurch gelöst, daß an beiden Stirnseiten des Zylinders je ein Rückschlagventil mit Durchlaßrichtung in den Zylinder angebracht ist und die Auslaßöffnungen im Zylindermantel in Kolbenbewegungsrichtung gegen jedes Zylicderende hin zunehmend kleiner werdende Querschnitte haben, wobei der Durchflußquerschnitt jeder dieser Auslaßöffnungen kleiner ist als der des Rückschlagventils.The invention is based on the object of a hydraulic actuating device of the type mentioned at the beginning Specify the type with which different speed curves can be obtained for both directions of movement can adjust. According to the invention, this is achieved in that on both ends of the One check valve each with flow direction of each cylinder is mounted in the cylinder and the outlet openings in the cylinder jacket in the direction of piston movement against each Zylicderende have progressively smaller cross-sections, the flow cross-section each of these outlet openings is smaller than that of the check valve.

Durch die Verwendung des Rückschlagventils ist es möglich, die Beaufschlagung des Kolbens mit der Druckflüssigkeit völlig von dem Verdrängen der auf der Niederdruckseite vorhandenen Flüssigkeit zu trennen, mit der eine Geschwindigkeitsregelung und -dämpfung erzielt werden soll. Man kommt vorteilhaft mit zwei Leitungen aus, die zu den beiden Enden des Zylinders führen, und kann dennoch für beide Bewegungsrichtungen unterschiedliche Geschwindigkeitsverläufe einstellen. Dabei ergibt sich durch die Anordnung des Rückschlagventils an der Stirnseite eine geringe Bauhöhe in Richtung der Schaltbewegung, während die Dämpfung, die ohnehin über einen gewissen Hub des Kolbens wirksam sein muß, durch die Auslaßöffnungen im Mantel hervorgerufen wird. Der Kolben kann dabei selbst zur Steuerung der Auslaßöffnungen dienen. Dies geschieht dadurch, daß er in bekannter Weise die Auslaßöffnungen zum Teil überfährt und dabei schließt.By using the check valve, it is possible to act on the piston with the To completely separate pressure fluid from the displacement of the fluid present on the low-pressure side, with which a speed control and damping is to be achieved. It is advantageous to come with two Lines that lead to both ends of the cylinder, and can still be used for both directions of movement set different speed profiles. The arrangement of the Check valve on the front side has a low overall height in the direction of the switching movement, while the Damping, which in any case must be effective over a certain stroke of the piston, through the outlet openings is evoked in the coat. The piston itself can be used to control the outlet openings. this happens in that it passes over the outlet openings in a known manner and closes it in the process.

Bei einer bewährten Ausführungsform der Erfindung ist eine Auslaßöffnung an jedem Ende des Zylinders mit einer stellbaren Drossel versehen. Mit der stellbaren Drossel kann die Geschwindigkeit des Antriebes eingestellt werden. Dabei kann man für beide Seiten gleiche oder unterschiedliche Werte wählen.In a proven embodiment of the invention, an exhaust port is provided at each end of the cylinder an adjustable throttle. The speed of the drive can be adjusted with the adjustable throttle can be set. You can choose the same or different values for both sides.

Die anderen Auslaßöffnungen, also diejenigen, die nicht mit einer stellbaren Drossel versehen sind, sollen für die Dämpfung sorgen, mit der der Antriebskolben am Ende des Schalthubes auf kurzem Wege zum Stehen gebracht wird. Dabei erhält man eine optimale Dämpfungswirkung, wenn man mehrere Auslaßöffnungen über die Länge des Zylinders so verteilt, daß der Auslaßquerschnitt, bezogen auf den Hub, nach einer Wurzelfunktion abnimmt. Man kann aber unter Umständen auch andere Verteilungen des Auslaßquerschnitts über den Hub wählen, wenn man andere Betriebsverhältnisse erzielen will.The other outlet openings, i.e. those that are not provided with an adjustable throttle, should provide the damping with which the drive piston comes to a standstill over a short distance at the end of the switching stroke is brought. An optimal damping effect is obtained if there are several outlet openings Distributed over the length of the cylinder so that the outlet cross-section, based on the stroke, after a Root function decreases. Under certain circumstances, however, other distributions of the outlet cross-section can also be used Select via the hub if you want to achieve other operating conditions.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird an Hand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben.To explain the invention in more detail, an exemplary embodiment is described with reference to the drawing.

Der Übersichtlichkeit halber ist von einem elektrischen Hochspannungsschalter, z. B. einem flüssigkeitsarmen Leistungsschalter für 110 kV, nur die zum Schaltstift führende Stange 1 dargestellt die mit einemFor the sake of clarity, an electrical high-voltage switch, e.g. B. a low-fluid Circuit breaker for 110 kV, only the rod 1 leading to the switching pin shown with a

hydraulischen Antriebskolben 2 gekoppelt ist Der Kolben 2 gleitet in einem Zylinder 3, an dem der Einlaß 4 für die Ausschaltbewegung und der Einlaß 5 für die Einschaltbewegung vorgesehen sind. Die beiden Einlaßöffnungen, durch die bei den genannten Schaltbewegungen Hochdrucköl als Hydraulikflüssigkeit dem Zylinder zugeführt wird, dienen bei Bewegung in Gegenrichtung als Auslaß, durch den Niederdrucköl in den Sumpf des nicht weiter dargestellten Hydrauliksystems abfließthydraulic drive piston 2 is coupled. The piston 2 slides in a cylinder 3, on which the inlet 4 are provided for the switch-off movement and the inlet 5 for the switch-on movement. The two inlet openings, by the high pressure oil as hydraulic fluid in the cylinder during the mentioned switching movements is supplied, serve when moving in the opposite direction as an outlet, through the low-pressure oil into the sump of the hydraulic system not shown flows away

An dem Antriebszylinder 3 sind auf beiden Stirnseiten Rückschlagventile 10 und 11 vorgesehen. Sie werden von ringförmigen Blechscheiben 12 und 13 gebildet, die Einlaßöffnungen 14 und 15 in den Stirnwänden des Zylinders nur dann freigeben, wenn eine Strömung in das Innere des Zylinders vorliegt. Bei Strömung in Gegenrichtung setzen sich die Scheiben vor die Bohrungen, so daß diese verschlossen sind.On the drive cylinder 3, check valves 10 and 11 are provided on both end faces. you will be formed by annular sheet metal disks 12 and 13, the inlet openings 14 and 15 in the end walls of the Release the cylinder only if there is a flow into the interior of the cylinder. With flow in In the opposite direction, the disks sit in front of the holes so that they are closed.

Zusätzlich zu den an den Stirnseiten des Zylinders vorgesehenen Rückschlagventilen 10,11 sind im Mantel des Zylinders an jedem Ende verschiedene Auslaßöffnungen angeordnet Am oberen Ende des Zylinders erkennt man eine Auslaßöffr.ung 18 mit einem großen Querschnitt, deren Obergang in einen Kanal 19 mit einem Stopfen 20 verkleinert werden kann. Der Stopfen sitzt in einer Gewindebohrung und kann über einen Zapfen 21 und einen Vierkant 22 von außen mehr oder weniger tief in den Kanal 19 hineingedreht werden. Mithin ist die Auslaßöffnung 18 mit einer stellbaren Drossel versehen, mit der im Betrieb die Schaltgeschwindigkeit durch die Drosselung des vom Kolben verdrängten Niederdrucköles beeinflußt werden kann.In addition to the check valves 10, 11 provided on the end faces of the cylinder, they are in the jacket of the cylinder at each end different outlet openings arranged at the upper end of the cylinder one recognizes a Auslaßöffr.ung 18 with a large cross-section, whose transition into a channel 19 with a plug 20 can be reduced in size. The stopper sits in a threaded hole and can use a Pin 21 and a square 22 are screwed more or less deep into the channel 19 from the outside. The outlet opening 18 is therefore provided with an adjustable throttle with which the switching speed during operation can be influenced by throttling the low-pressure oil displaced by the piston.

Der Kanal 19 führt zu einem Ringraum 25 im Zylinder 3, an den auch die Leitung 4 angeschlossen ist In den Ringraum 25 münden ferner Bohrungen 27, 28, 29 und 30, die in mehreren Reihen in Richtung des Kolbenhubes im Zylindermantel angeordnet sind. Diese Bohrungen sind so bemessen, daß der für das verdrängte Niederdrucköl zur Verfügung stehende Auslaßquerschnitt, bezogen auf den Hub, nach einer Wurzelfunktion abnimmt Deshalb erhält man die größte mögliche Dämpfung, weil bei gleich bleibender Verzögerung die größte Bremswirkung für einen gegebenen Verzögerungswert erreicht wird.
Das andere Ende des Zylinders ist in gleicher WeiseThe channel 19 leads to an annular space 25 in the cylinder 3, to which the line 4 is also connected. Bores 27, 28, 29 and 30 also open into the annular space 25, which are arranged in several rows in the direction of the piston stroke in the cylinder jacket. These bores are dimensioned so that the outlet cross-section available for the displaced low-pressure oil, based on the stroke, decreases according to a square root function.
The other end of the cylinder is the same

ij wie das obere ausgebildet Es kann sich sogar um eine symmetrische Ausbildung mit gleichen Teilen handeln. Andererseits kann man die Geschwindigkeiten so einstellen, daß einem langsamen Arbeitshub ein weitaus schnellerer Rücklauf folgt.ij designed like the above It can even be a trade symmetrical training with equal parts. On the other hand, you can set the speeds like this set that a slow working stroke is followed by a much faster return.

Die Figur zeigt ferner, daß der Zylinder 3 aus einem im wesentlichen glatten Rohr 32, das den Kolben 2 mit einer Dichtung 33 führt und zwei anschließenden Rohrstücken (34 und 35 besteht, die mit Endkappen 36 und 37 gegen das Rohr 32 gespannt werden. DieThe figure also shows that the cylinder 3 consists of a substantially smooth tube 32, which the piston 2 with a seal 33 leads and there are two connecting pieces of pipe (34 and 35, which with end caps 36 and 37 are clamped against the tube 32. the

2s Auslaßöffnungen sind ausschließlich in den kurzen Rohrstücken 34 und 35 vorgesehen, die leichter zu bearbeiten sind als der ganze Mantel und unter Umständen auch nach dem Baukastenprinzip zu Antrieben mit verschiedenen Geschwindigkeitskennlinien zusammengesetzt werden können.2s outlet openings are exclusively in the short ones Pipe sections 34 and 35 are provided, which are easier to work than the whole jacket and under Certainly also according to the modular principle for drives with different speed characteristics can be put together.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (4)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Hydraulische Betätigungsvorrichtung für elektrische Hochspannungsschalter mit einem doppelt s wirkenden hydraulischen Antrieb, der einen Kolben, einen Zylinder und eine Dämpfung am Ende des Schalthubes aufweist, wobei der Kolben auf der Niederdruckseite Flüssigkeit durch mehrere vom Kolben nacheinander steuerbare Aushßöffnungen preßt, die im Mantel des Zylinders an jedem seiner Enden vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Stirnseiten des Zylinders (3) je ein Rückschlagventil (10, U) mit Durchlaßrichtung in den Zylinder (3) angebracht ist und die Auslaßöffnungen (18,27,28,29,30) im Zylindermantel in Kolbenbewegungsrichtung gegen jedes; Zylinderende hin zunehmend kleiner werdende Querschnitte haben, wobei der Durchflußquerschnitt jeder dieser Auslaßöffnungen (18, 27, 28, 29; 30) kleiner ist als der des Rückschlagventils (10,11).1. Hydraulic actuator for electrical high-voltage switches with a double-acting hydraulic drive, which has a piston, a cylinder and a damping at the end of the switching stroke, the piston on the low-pressure side presses liquid through several of the piston sequentially controllable Aushßöffnungen that are in the jacket of the Cylinder are provided at each of its ends, characterized in that a check valve (10, U) is attached to each end of the cylinder (3) with the flow direction into the cylinder (3) and the outlet openings (18,27,28,29, 30) in the cylinder jacket in the direction of piston movement against each; Have increasingly smaller cross-sections towards the end of the cylinder, the flow cross-section of each of these outlet openings (18, 27, 28, 29; 30) being smaller than that of the check valve (10, 11). 2. Hydraulische Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Auslaßöffnung (18) an jedem Ende des Zylinders (3) mit einer stellbaren Drossel versehen ist2. Hydraulic actuator according to claim 1, characterized in that a Outlet opening (18) at each end of the cylinder (3) is provided with an adjustable throttle 3. Hydraulische Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die anderen Auslaßöffnungen (27, 28, 29, 30) über die Länge des Zylinders (3) so verteilt sind, daß der Auslaßquerschnitt, bezogen auf den Hub, nach einer Wurzelfunktion abnimmt.3. Hydraulic actuator according to claim 2, characterized in that the other outlet openings (27, 28, 29, 30) are distributed over the length of the cylinder (3) so that the Outlet cross-section, based on the stroke, decreases according to a square root function. 4. Hydraulische Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnungen (18, 27, 28, 29, 30) in einem für sich bearbeitbaren Rohrstück (34, 35) vorgesehen sind, das mit einem zur Führung des Kolbens (2) dienenden Rohr (32) verbunden ist.4. Hydraulic actuating device according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the outlet openings (18, 27, 28, 29, 30) in a pipe section (34, 35) that can be machined for itself are provided, which is connected to a tube (32) serving to guide the piston (2).