EP2415059A1 - Hydromechanical drive for electrical circuit breakers - Google Patents

Hydromechanical drive for electrical circuit breakers

Info

Publication number
EP2415059A1
EP2415059A1 EP10710204A EP10710204A EP2415059A1 EP 2415059 A1 EP2415059 A1 EP 2415059A1 EP 10710204 A EP10710204 A EP 10710204A EP 10710204 A EP10710204 A EP 10710204A EP 2415059 A1 EP2415059 A1 EP 2415059A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
drive according
drive
switching
control
camshaft
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10710204A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Joachim Eggers
Claus Sticker
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB Technology AG
Original Assignee
ABB Technology AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ABB Technology AG filed Critical ABB Technology AG
Publication of EP2415059A1 publication Critical patent/EP2415059A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/28—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism
    • 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 hydromechanical drive for electrical circuit breaker with a hydraulic cylinder-piston arrangement for acting on the electric circuit breaker, with at least one Mehrwege- switching valve, with an integrated damping device, with a memory for hydraulic pressure fluid and with an energy storage, preferably of at least a disc spring assembly is formed, which cooperates with one or more memory modules.
  • hydro-mechanical spring-loaded actuators usually work together with a 2/3-way poppet valve and are formed in a modular manner from the components charging module, working module, memory module, monitoring module and control module. Due to the modular design, the field of application of the drives is significantly expanded.
  • the working module has an integrated damping for the switch-on and Ausschalttraum and is essentially acted upon by a spring-loaded memory, which acts on one or more memory modules.
  • the known hydro-mechanical spring-actuated drive is adapted with regard to the required drive energy or the nominal switching sequence, this leads to an expansion of the component requirement in the existing designs.
  • the known integrated damping must be adapted to the respective application. For this purpose, it has always been necessary to determine the respectively responsible for the damping components by trying to adjust the applicable damping characteristics, which increases the manufacturing effort in terms of time and material, as in the existing drives, the adjustment of the damping from the outside is not possible.
  • Another disadvantage is that the measurement of each set damping and thus a secure control of compliance with the specified requirements from the outside is not possible.
  • the invention provides that the hydromechanical drive is provided with at least two multi-way switching valves, which are designed as 2/2-way valve, and that the hydraulic control of the drive is adapted thereto.
  • the otherwise previously required effort to control the circuit breaker is significantly reduced, since this standardized components can be used and not specially adapted, related to the particular order custom-made are required.
  • a preferred embodiment of the hydromechanical drive according to the invention provides that the 2/2-way valves are each assigned separately with them. th memory modules work together as energy storage, whereby the possibility of a higher switching performance is given.
  • An advantageous alternative of the hydromechanical drive according to the invention is characterized in that to increase the drive energy at least one further memory module is connected in parallel, which is not possible with conventional switchgear, but must be planned from the outset.
  • At least one further memory module is connected in parallel for expanding the nominal switching sequence.
  • This additional function increase requires a corresponding advance planning in conventional switching drives, otherwise a subsequent adaptation of the nominal switching sequence is not or only a lot of effort can be realized.
  • the drive according to the invention is characterized in that the actuation of the valves is provided in each case by means of control cam of a camshaft.
  • the camshaft may preferably be actuated electrically, for example by means of a stepping motor, or instead of an electric drive, the camshaft may be mechanically actuated, for example via a transmission.
  • the drive for actuating the camshaft can be designed hydraulically or hydromechanically.
  • control cams are rotationally actuated.
  • control cams are translationally actuated instead.
  • the outer contour of the control cam is predetermined, that is, according to the outer contour of the control cam is the Actuation of the switching on or off of the hydraulic drive inducing respect to the time course.
  • control cam are provided with a defined contour, which specifically controls the switching behavior of the 2/2-way poppet valves.
  • Another advantageous feature of the hydromechanical drive according to the invention is characterized in that the respective cam position is maintained at the end of a switching operation. This ensures that a subsequent switching operation is immediately possible without first a switching position must be approached first.
  • each storage module serving as energy storage is advantageously formed by at least one spring assembly, which preferably consists of disc springs, which is preferably designed as a disc spring column.
  • the single figure is a circuit diagram for a hydromechanical drive for an electrical circuit breaker.
  • the single FIGURE shows a circuit diagram for a hydromechanical drive 10 for an electrical power switch 12, which shows the mode of action or the components belonging to the hydromechanical drive 10 in their respective functional assignment.
  • a hydromechanical drive 10 for an electrical power switch 12 shows the mode of action or the components belonging to the hydromechanical drive 10 in their respective functional assignment.
  • the circuit breaker 10 to be actuated is shown in simplified form as an electrical circuit symbol. Its movable contact member 14 is acted upon by a connected to a hydraulic piston 20 in a hydraulic piston 18, which is designed as a differential piston piston rod 16 both to open the switch contact 14 of the circuit breaker 10 and to its closure.
  • This hydraulic cylinder 20 which forms the core of the hydromechanical drive 10, has a total of four connections 20.1, 20.2, 20.3 and 20.4 for connecting fluid lines for the supply or removal of fluid.
  • the guided in it piston 18 is designed as a differential piston. Accordingly, the hydraulic cylinder 20 has a cylinder space 21.1 and a cylinder space 21.2.
  • the cylinder space 21.1 absorbs the fluid to turn off the electric circuit breaker 12; the cylinder space 21.2 is filled with fluid when the electric power switch 12 is to be turned on.
  • first pressure line 22 is in each case fluidly connected via a first pressure line 22 and via a first outlet line 24 with a first also shown only as a symbol 2/2-way valve 26, which is actuated via a switching rod 27.1 by a first control cam 28 of a camshaft 30.
  • hydraulic cylinder 20 is further connected via a second outlet line 32 and a second pressure line 34, a second also shown as a symbol 2/2-way valve 36 which is also actuated via a shift rod 37.1 of a second control cam 38 of the camshaft 30.
  • the cams 28, 38 are offset by 90 ° relative to one another, so that the actuation of the two 2/2-way valves 26, 36 is synchronous, that is, at the same time, however in reverse.
  • Required valve positions of the two 2/2-way valves 26, 36 which feed or discharge the control fluid accordingly.
  • the following explanations relate to the achievement of the reproduced in the single figure open position of the switching contact 14 of the circuit breaker 12.
  • the camshaft control is controlled so that the first cam 28 occupies the position shown in which he with his flat side, the shift rod 27.1 applied.
  • the fluid channel in the valve 26.1 is opened in the 2/2-way valve 26, so that pressurized fluid from an energy store 40 via a pressure line 42 to the valve 26.1 and flows unhindered from there via the pressure line 22 to the port 20.1 of the hydraulic cylinder 20, thereby occupying the piston 18 in the end position shown on the cylinder bottom of the hydraulic cylinder 20.
  • valve 26.2 of the 2/2-way valve 26 is opened so that the fluid previously located in the cylinder chamber 21.2 from the piston 18 moving to the cylinder bottom via the line 24 through the valve 26.2 via a line 44 to a low pressure tank for the fluid can escape.
  • a controllable throttle 48 is installed, which is to ensure a controlled discharge of the fluid from the cylinder 20 to the low-pressure vessel 46.
  • the outlet line 32 is connected to the port 20.3, through which the fluid in the cylinder 20 during the switch-on, that is, when the cylinder chamber 21.2 is filled with fluid, can flow out.
  • a controllable throttle 49 is installed, which ensures a controlled flow of fluid, so that the closing operation of the electric circuit breaker 12 takes place with the required precision.
  • the outlet provided with the controllable throttle 49 is guided to the valve block 36.2 of the 2/2-way valve 36, which is connected via a line 50 with a low-pressure tank 52.
  • the low-pressure tank 49 in turn is connected via a further line 54, in which a ND filter 56 is arranged, with a pump 57 operated by a motor 57.
  • the outlet line 34 is connected to the port 20.4, which is connected to the valve block 36.1 of the 2/2-way valve 36.
  • the valve in the valve block 36.1 is open in this case so that pressurized fluid can flow from an energy store 60 via a line 62 to the valve 36 and thus to the cylinder space 21.2.
  • the control of the 2/2-way valve 36 was carried out in a corresponding manner as well as the 2/2-way valve 26 by applying a cam 38th
  • the aforementioned pump which is connected via lines 64, 68 to the pressure accumulators 40, 60 and these each supplied with pressurized fluid.
  • the lines 64, 68 are each provided with a check valve 66, which holds the pressure fluid present in the energy storage devices 40, 60 at the required pressure level.
  • a connecting line of the LP tank 46 with the LP tank 52 from which the common line 54 is guided with the interposition of the LP filter 56 to the pressure pump 58 for the fluid.

Landscapes

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

Abstract

The invention relates to a hydromechanical drive for electric circuit breakers with at least one multiway switching valve, with an integrated damping device, with a store for hydraulic compressed fluid and with an energy store, which is formed preferably by at least one plate spring arrangement, which interacts with one or more storage modules, wherein the hydromechanical drive is equipped with at least two multiway switching valves, which are in the form of 2/2-port directional control valve, and the hydraulic driving of the drive is matched thereto.

Description

Hvdromechanischer Antrieb für elektrische Leistungsschalter HVR mechanical drive for electrical circuit breakers
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft einen hydromechanischen Antrieb für elektrische Leistungsschalter mit einer hydraulischen Arbeitszylinder-Kolben-Anordnung zur Beaufschlagung des elektrischen Leistungsschalters, mit wenigstens einem Mehrwege- Schaltventil, mit einer integrierten Dämpfungseinrichtung, mit einem Speicher für hydraulisches Druckfluid und mit einem Energiespeicher, der vorzugsweise von wenigstens einer Tellerfedernanordnung gebildet ist, die mit ein oder mehreren Speichermodulen zusammenarbeitet.The invention relates to a hydromechanical drive for electrical circuit breaker with a hydraulic cylinder-piston arrangement for acting on the electric circuit breaker, with at least one Mehrwege- switching valve, with an integrated damping device, with a memory for hydraulic pressure fluid and with an energy storage, preferably of at least a disc spring assembly is formed, which cooperates with one or more memory modules.
Herkömmliche hydromechanische Federspeicherantriebe arbeiten üblicherweise mit einem 2/3-Wege-Sitzventil zusammen und sind modulartig aus den Komponenten Auflademodul, Arbeitsmodul, Speichermodul, Überwachungsmodul und Steuermodul gebildet. Durch die Modulbauweise ist das Anwendungsgebiet der Antriebe wesentlich erweitert. Das Arbeitsmodul weist eine integrierte Dämpfung für die Einschalt- und Ausschaltrichtung auf und wird im Wesentlichen von einem Federspeicher, der auf ein oder mehrere Speichermodule wirkt, beaufschlagt.Conventional hydro-mechanical spring-loaded actuators usually work together with a 2/3-way poppet valve and are formed in a modular manner from the components charging module, working module, memory module, monitoring module and control module. Due to the modular design, the field of application of the drives is significantly expanded. The working module has an integrated damping for the switch-on and Ausschalttrichtung and is essentially acted upon by a spring-loaded memory, which acts on one or more memory modules.
Soll im Zuge einer Anpassung der bekannte hydromechanische Federspeicherantrieb hinsichtlich der erforderlichen Antriebsenergie oder der Nennschaltfolge ange- passt werden, so führt dies bei den bestehenden Ausführungen zu einer Erweiterung des Komponentenbedarfs. Die bekanntermaßen integrierte Dämpfung muss jeweils an die betreffende Anwendung angepasst werden. Hierzu ist es bislang stets erforderlich, die jeweils für die Dämpfung verantwortlichen Komponenten durch Probieren zu bestimmen, um die zutreffende Dämpfungscharakteristik einzustellen, was den Fertigungsaufwand hinsichtlich Zeit und auch Material erhöht, da bei den bestehenden Antrieben die Einstellung der Dämpfung von außen nicht möglich ist.If, in the course of an adaptation, the known hydro-mechanical spring-actuated drive is adapted with regard to the required drive energy or the nominal switching sequence, this leads to an expansion of the component requirement in the existing designs. The known integrated damping must be adapted to the respective application. For this purpose, it has always been necessary to determine the respectively responsible for the damping components by trying to adjust the applicable damping characteristics, which increases the manufacturing effort in terms of time and material, as in the existing drives, the adjustment of the damping from the outside is not possible.
Darüber hinaus bedeutet dies auch einen nicht ohne weiteres vorhersehbaren Bedarf an einer Vielzahl von zusätzlichen Teilen, gegebenenfalls auch von Neuteilen, mittels derer erst eine entsprechende Anpassung möglich ist. Insbesondere werden bei den genannten Funktionserweiterungen unter Umständen zusätzliche 2/3-Wege-Sitzven- tile benötigt, deren Beschaffung auf Schwierigkeiten stößt und hierdurch den Zeitbedarf für die Fertigung vergrößert abgesehen von den höheren Fertigungskosten.In addition, this also means a not easily foreseeable need for a variety of additional parts, possibly also of new parts, by means of which only a corresponding adjustment is possible. In particular, the mentioned functional extensions may require additional 2/3-way seat valves whose procurement encounters difficulties and thereby increases the time required for production, apart from the higher manufacturing costs.
Von Nachteil ist hierbei ferner, dass die Messung der jeweils eingestellten Dämpfung und damit eine sichere Kontrolle der Einhaltung der vorgegebenen Anforderungen von außen nicht möglich ist.Another disadvantage is that the measurement of each set damping and thus a secure control of compliance with the specified requirements from the outside is not possible.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, einen hyd- romechanischen Antrieb der eingangs genannten Art derart zu modifizieren, dass bei geringst möglichem Aufwand eine möglichst hohe Vielfalt an Einsatz- beziehungsweise Anwendungsvarianten ermöglicht ist.Based on this prior art, it is an object of the invention to modify a hydromechanical drive of the type mentioned in such a way that with the least possible effort, the greatest possible variety of use or application variants is possible.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.This object is achieved by the characterizing features of claim 1.
Demgemäß ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der hydromechanische Antrieb mit wenigstens zwei Mehrwege-Schaltventilen versehen ist, die als 2/2-Wege-Ventil ausgebildet sind, und dass die hydraulische Ansteuerung des Antriebs hieran angepasst ist. Hierdurch ist der ansonsten bisher erforderliche Aufwand zur Ansteuerung des Leistungsschalters deutlich verringert, da hierzu standardisierte Komponenten zum Einsatz kommen können und nicht speziell angepasste, auf den jeweiligen Auftrag bezogene Sonderanfertigungen erforderlich sind.Accordingly, the invention provides that the hydromechanical drive is provided with at least two multi-way switching valves, which are designed as 2/2-way valve, and that the hydraulic control of the drive is adapted thereto. As a result, the otherwise previously required effort to control the circuit breaker is significantly reduced, since this standardized components can be used and not specially adapted, related to the particular order custom-made are required.
So sieht eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen hydromechani- schen Antriebes vor, dass die 2/2-Wege-Ventile jeweils mit ihnen separat zugeordne- ten Speichermodulen als Energiespeicher zusammenarbeiten, wodurch die Möglichkeit einer höheren Schaltleistung gegeben ist.Thus, a preferred embodiment of the hydromechanical drive according to the invention provides that the 2/2-way valves are each assigned separately with them. th memory modules work together as energy storage, whereby the possibility of a higher switching performance is given.
Eine vorteilhafte Alternative des erfindungsgemäßen hydromechanischen Antriebes ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung der Antriebsenergie wenigstens ein weiteres Speichermodul parallel angeschlossen ist, was bei herkömmlichen Schaltanlagen nicht möglich ist, sondern von vorneherein geplant sein muss.An advantageous alternative of the hydromechanical drive according to the invention is characterized in that to increase the drive energy at least one further memory module is connected in parallel, which is not possible with conventional switchgear, but must be planned from the outset.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen hydromechanischen Antriebes ist wenigstens ein weiteres Speichermodul zur Erweiterung der Nennschaltfolge parallel angeschlossen. Auch diese zusätzliche Funktionserhöhung erfordert bei herkömmlichen Schaltantrieben eine entsprechende Vorausplanung, da anderenfalls eine nachträgliche Anpassung der Nennschaltfolge nicht oder nur hohem Aufwand realisierbar ist.According to an alternative embodiment of the hydromechanical drive according to the invention, at least one further memory module is connected in parallel for expanding the nominal switching sequence. This additional function increase requires a corresponding advance planning in conventional switching drives, otherwise a subsequent adaptation of the nominal switching sequence is not or only a lot of effort can be realized.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung ist der erfindungsgemäße Antrieb dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigung der Ventile jeweils mittels Steuernocken einer Nockenwelle vorgesehen ist. Hierbei kann die Nockenwelle vorzugsweise elektrisch betätigt sein, zum Beispiel mittels Schrittmotor, beziehungsweise an Stelle eines elektrischen Antriebes kann die Nockenwelle mechanisch betätigt sein, zum Beispiel über ein Getriebe.According to a further advantageous feature of the invention, the drive according to the invention is characterized in that the actuation of the valves is provided in each case by means of control cam of a camshaft. In this case, the camshaft may preferably be actuated electrically, for example by means of a stepping motor, or instead of an electric drive, the camshaft may be mechanically actuated, for example via a transmission.
Ferner kann der Antrieb zur Betätigung der Nockenwelle hydraulisch oder hydrome- chanisch ausgebildet sein.Furthermore, the drive for actuating the camshaft can be designed hydraulically or hydromechanically.
Eine weitere Besonderheit des erfindungsgemäßen hydromechanischen Antriebes ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuernocken rotatorisch betätigt sind. Alternativ kann stattdessen aber auch vorgesehen sei, dass die Steuernocken translatorisch betätigt sind.Another special feature of the hydromechanical drive according to the invention is characterized in that the control cams are rotationally actuated. Alternatively, however, it may also be provided that the control cams are translationally actuated instead.
Gemäß einem weiteren Vorteil des erfindungsgemäßen hydromechanischen Antriebes sind Standardhydraulikelemente vorgesehen, die von den Steuernocken beaufschlagt sind und hierdurch das Ein- oder Ausschalten des hydraulischen Antriebs bewirken.According to a further advantage of the hydromechanical drive according to the invention standard hydraulic elements are provided, which are acted upon by the control cam and thereby cause the switching on or off of the hydraulic drive.
Hierbei erweist es sich als vorteilhaft, dass die Außenkontur der Steuernocken vorgegeben ist, das heißt, entsprechend der Außenkontur der Steuernocken erfolgt die Betätigung der das Ein- oder Ausschalten des hydraulischen Antriebs herbeiführenden hinsichtlich des zeitlichen Verlaufes.It proves to be advantageous that the outer contour of the control cam is predetermined, that is, according to the outer contour of the control cam is the Actuation of the switching on or off of the hydraulic drive inducing respect to the time course.
Hieraus leitet sich ferner ab, dass die Außenkontur der Steuernocken maßgeblich für deren Steuerungsverhalten und damit für die jeweilige Schaltcharakteristik des erfindungsgemäßen hydromechanischen Antriebes ist.It is also derived from this that the outer contour of the control cams is decisive for their control behavior and thus for the respective switching characteristic of the hydromechanical drive according to the invention.
Dementsprechend sind die Steuerungsnocken mit einer definierten Kontur versehen, welche gezielt das Schaltverhalten der 2/2-Wege-Sitzventile steuert.Accordingly, the control cam are provided with a defined contour, which specifically controls the switching behavior of the 2/2-way poppet valves.
Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal des erfindungsgemäßen hydromechanischen Antriebes ist dadurch gekennzeichnet, dass bei Beendigung eines Schaltvorganges die jeweilige Nockenstellung beibehalten ist. Hierdurch ist gewährleistet, dass ein darauf folgender Schaltvorgang unverzüglich möglich ist, ohne dass zuvor eine Schaltposition zunächst angefahren werden muss.Another advantageous feature of the hydromechanical drive according to the invention is characterized in that the respective cam position is maintained at the end of a switching operation. This ensures that a subsequent switching operation is immediately possible without first a switching position must be approached first.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorteilhafter weise jedes als Energiespeicher dienende Speichermodul von wenigstens einem Federpaket gebildet, welches vorzugsweise aus Tellerfedern besteht, das in bevorzugter Weise als Tellerfedersäule ausgebildet ist.According to a further preferred embodiment, each storage module serving as energy storage is advantageously formed by at least one spring assembly, which preferably consists of disc springs, which is preferably designed as a disc spring column.
Diese und weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.These and other advantageous embodiments and improvements of the invention are the subject of the dependent claims.
Anhand eines in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles der Erfindung sollen die Erfindung, vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung sowie besondere Vorteile der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.Reference to an embodiment of the invention shown in the accompanying drawings, the invention, advantageous embodiments and improvements of the invention and particular advantages of the invention will be explained and described in detail.
Es zeigt:It shows:
die einzige Figur ein Schaltschema für einen hydromechanischen Antrieb für einen elektrischen Leistungsschalter.the single figure is a circuit diagram for a hydromechanical drive for an electrical circuit breaker.
In der einzigen Figur ist ein Schaltschema für einen hydromechanischen Antrieb 10 für einen elektrischen Leistungsschalter 12 wiedergegeben, welches die Wirkungsweise beziehungsweise die zu dem hydromechanischen Antrieb 10 gehörigen Komponenten in ihrer jeweiligen funktionellen Zuordnung zeigt. Hierbei sind die ansonsten in kompakter Anordnung einander zugeordneten einzelnen Komponenten und Aggregate zur Verdeutlichung ihres funktionellen Zusammenwirkens auseinander gezogen dargestellt.The single FIGURE shows a circuit diagram for a hydromechanical drive 10 for an electrical power switch 12, which shows the mode of action or the components belonging to the hydromechanical drive 10 in their respective functional assignment. Here are the otherwise in a compact arrangement associated with each other and individual components Aggregates shown pulled apart to illustrate their functional interaction.
Die Komponenten, auf deren Funktion nachfolgend im Detail eingegangen wird, sind in der gezeigten Figur entsprechend ihrer Funktion räumlich unterschiedlich positioniert, um den besonderen vereinfachten Schaltungsaufbau und dessen Wirkungsweise zu verdeutlichen. Demgemäß findet sich das Kernstück des hydromechani- schen Antriebes 10 und der von diesem beaufschlagte elektrische Leistungsschalter 12 in der Mitte der Abbildung.The components, the function of which will be discussed in detail below, are spatially differently positioned in the figure shown according to their function in order to illustrate the particular simplified circuit structure and its mode of operation. Accordingly, the centerpiece of the hydromechanical drive 10 and the electrical power switch 12 acted upon by it are located in the center of the figure.
Oberhalb davon ist der Schaltkreis mitsamt den zugehörigen Komponenten gezeigt, die für die Ausschaltung, das heißt Öffnung des elektrischen Leistungsschalters vorgesehen sind.Above it, the circuit is shown together with the associated components, which are provided for the elimination, that is, opening of the electrical circuit breaker.
Unterhalb des hydromechanischen Antriebes 10 und des von diesem beaufschlagten elektrischen Leistungsschalters 12 ist die Schaltungsanordnung mitsamt den zugehörigen Komponenten gezeigt, die für die Einschaltung, das heißt Schließung des elektrischen Leistungsschalters vorgesehen sind.Below the hydromechanical drive 10 and acted upon by this electrical circuit breaker 12, the circuit arrangement is shown together with the associated components, which are provided for the switching, that is closing the electric circuit breaker.
Der zu betätigende Leistungsschalter 10 ist vereinfacht als elektrisches Schaltsymbol dargestellt. Sein bewegliches Kontaktglied 14 wird von einer mit einem in einem Hydraulikzylinder 20 geführten Hydraulikkolben 18, der als Differentialkolben ausgebildet ist, verbundenen Kolbenstange 16 sowohl zum Öffnen des Schaltkontaktes 14 des Leistungsschalters 10 als auch zu dessen Schließung beaufschlagt.The circuit breaker 10 to be actuated is shown in simplified form as an electrical circuit symbol. Its movable contact member 14 is acted upon by a connected to a hydraulic piston 20 in a hydraulic piston 18, which is designed as a differential piston piston rod 16 both to open the switch contact 14 of the circuit breaker 10 and to its closure.
Dieser das Kernstück des hydromechanischen Antriebes 10 bildende Hydraulikzylinder 20 weist insgesamt vier Anschlüsse 20.1 , 20.2, 20.3 und 20.4 zum Anschluss von Fluidleitungen für die Einspeisung beziehungsweise für die Abfuhr von Fluid auf. Der in ihm geführte Kolben 18 ist als Differentialkolben ausgeführt. Demgemäß besitzt der Hydraulikzylinder 20 einen Zylinderraum 21.1 und einen Zylinderraum 21.2.This hydraulic cylinder 20, which forms the core of the hydromechanical drive 10, has a total of four connections 20.1, 20.2, 20.3 and 20.4 for connecting fluid lines for the supply or removal of fluid. The guided in it piston 18 is designed as a differential piston. Accordingly, the hydraulic cylinder 20 has a cylinder space 21.1 and a cylinder space 21.2.
Der Zylinderraum 21.1 nimmt das Fluid auf zur Ausschaltbetätigung des elektrischen Leistungsschalters 12; der Zylinderraum 21.2 wird mit Fluid gefüllt, wenn der elektrische Leistungsschalter 12 eingeschaltet werden soll.The cylinder space 21.1 absorbs the fluid to turn off the electric circuit breaker 12; the cylinder space 21.2 is filled with fluid when the electric power switch 12 is to be turned on.
und ist jeweils fluidmäßig verbunden über eine erste Druckleitung 22 sowie über eine erste Auslaßleitung 24 mit einem ersten ebenfalls nur als Symbol dargestellten 2/2-Wege-Ventil 26, welches über eine Schaltstange 27.1 von einem ersten Steuernocken 28 einer Nockenwelle 30 betätigt wird.and is in each case fluidly connected via a first pressure line 22 and via a first outlet line 24 with a first also shown only as a symbol 2/2-way valve 26, which is actuated via a switching rod 27.1 by a first control cam 28 of a camshaft 30.
Mit dem Hydraulikzylinder 20 ist ferner über eine zweite Auslaßleitung 32 und eine zweite Druckleitung 34 ein zweites ebenfalls als Symbol dargestelltes 2/2-Wege- Ventil 36 verbunden, welches ebenfalls über eine Schaltstange 37.1 von einem zweiten Steuernocken 38 der Nockenwelle 30 betätigt wird.With the hydraulic cylinder 20 is further connected via a second outlet line 32 and a second pressure line 34, a second also shown as a symbol 2/2-way valve 36 which is also actuated via a shift rod 37.1 of a second control cam 38 of the camshaft 30.
Wie dem in der einzigen Figur gezeigten Schaltschema des hydromechanischen Antriebes 10 zu entnehmen ist, sind die Nocken 28, 38 um 90° zueinander versetzt, so dass die Betätigung der beiden 2/2-Wegeventile 26, 36 zwar synchron, das heißt zeitgleich, jedoch gegenläufig erfolgt. Hieraus resultieren die für den Öffnungsvorgang „AUS" bezüglich der Schaltstellung des Schaltkontaktes 14 des elektrischen Leistungsschalters 12, der so die Offenstellung einnimmt, beziehungsweise für den Schließvorgang „EIN" bezüglich der Schaltstellung des Schaltkontaktes 14 des elektrischen Leistungsschalters 12, der so die Einschaltstellung einnimmt, erforderlichen Ventilstellungen der beiden 2/2-Wegeventile 26, 36, welche das Steuerfluid entsprechend einspeisen beziehungsweise abführen.As can be seen from the circuit diagram of the hydromechanical drive 10 shown in the single figure, the cams 28, 38 are offset by 90 ° relative to one another, so that the actuation of the two 2/2-way valves 26, 36 is synchronous, that is, at the same time, however in reverse. This results in the opening process "OFF" with respect to the switching position of the switching contact 14 of the electric circuit breaker 12, which assumes the open position, or for the closing operation "ON" with respect to the switching position of the switching contact 14 of the electric circuit breaker 12, which occupies the closed position, Required valve positions of the two 2/2-way valves 26, 36, which feed or discharge the control fluid accordingly.
Die beiden an sich jeweils in einem einzigen Gehäuse untergebrachten 2/2- Wegeventile 26, 36 sind wegen ihrer unterschiedlichen Schaltfunktion und dem hierfür erforderlichen Fluidanschluß als voneinander separierte Baugruppen dargestellt, die jeweils über eine Steuerstange 27.2, 37.2 zwecks synchroner Betätigung miteinander verbunden sind.The two in each case housed in a single housing 2/2-way valves 26, 36 are shown because of their different switching function and the necessary fluid connection as separate assemblies, which are each connected via a control rod 27.2, 37.2 for the purpose of synchronous operation.
Wie bereits angegeben, erfolgt die Betätigung der beiden 2/2-Wegeventile 26, 36 durch die Nocken 28, 38. Diese Nocken 28, 38 bewirken die Öffnung beziehungsweise Schließung von Fluidwegen innerhalb der beiden 2/2-Wegeventile 26, 36.As already stated, the actuation of the two 2/2-way valves 26, 36 by the cams 28, 38. These cams 28, 38 cause the opening or closing of fluid paths within the two 2/2-way valves 26, 36th
Die nachfolgenden Erläuterungen beziehen sich auf die Erreichung der in der einzigen Figur wiedergegebenen Offenstellung des Schaltkontakts 14 des Leistungsschalters 12. Hierzu wird der Steuerantrieb der Nockenwelle so angesteuert, dass der erste Nocken 28 die gezeigte Position einnimmt, in welcher er mit seiner Flachseite die Schaltstange 27.1 beaufschlagt.The following explanations relate to the achievement of the reproduced in the single figure open position of the switching contact 14 of the circuit breaker 12. For this purpose, the camshaft control is controlled so that the first cam 28 occupies the position shown in which he with his flat side, the shift rod 27.1 applied.
Hierdurch wird im 2/2-Wegeventil 26 der Fluidkanal im Ventil 26.1 geöffnet, so dass Druckfluid aus einem Energiespeicher 40 über eine Druckleitung 42 zum Ventil 26.1 und von dort ungehindert über die Druckleitung 22 dem Anschluss 20.1 des Hydraulikzylinders 20 zuströmt und dabei den Kolben 18 in die gezeigte Endposition am Zylinderboden des Hydraulikzylinders 20 einnimmt.As a result, the fluid channel in the valve 26.1 is opened in the 2/2-way valve 26, so that pressurized fluid from an energy store 40 via a pressure line 42 to the valve 26.1 and flows unhindered from there via the pressure line 22 to the port 20.1 of the hydraulic cylinder 20, thereby occupying the piston 18 in the end position shown on the cylinder bottom of the hydraulic cylinder 20.
Gleichzeitig wird der Fluidweg im Ventil 26.2 des 2/2-Wegeventils 26 geöffnet, so dass das zuvor im Zylinderraum 21.2 befindliche Fluid von dem sich zum Zylinderboden hin bewegenden Kolben 18 über die Leitung 24 durch das Ventil 26.2 über eine Leitung 44 zu einem Niederdrucktank für das Fluid entweichen kann.At the same time, the fluid path in the valve 26.2 of the 2/2-way valve 26 is opened so that the fluid previously located in the cylinder chamber 21.2 from the piston 18 moving to the cylinder bottom via the line 24 through the valve 26.2 via a line 44 to a low pressure tank for the fluid can escape.
In die Auslaßleitung 24 ist eine steuerbare Drossel 48 eingebaut, welche eine kontrollierte Abführung des Fluids aus dem Zylinder 20 zum Niederdruckbehälter 46 sicherstellen soll.In the outlet conduit 24, a controllable throttle 48 is installed, which is to ensure a controlled discharge of the fluid from the cylinder 20 to the low-pressure vessel 46.
Gegenüber des Anschlusses 20.1 für die Druckleitung 22 ist am Anschluss 20.3 die Auslaßleitung 32 angeschlossen, durch welche das im Zylinder 20 befindliche Fluid beim Einschaltvorgang, das heißt, wenn der Zylinderraum 21.2 mit Fluid gefüllt wird, abströmen kann. In die Auslaßleitung 32 ist ebenfalls eine steuerbare Drossel 49 eingebaut, welche für eine kontrollierte Fluidströmung sorgt, so dass der Schließvorgang des elektrischen Leistungsschalters 12 mit der erforderlichen Präzision erfolgt.Opposite the connection 20.1 for the pressure line 22, the outlet line 32 is connected to the port 20.3, through which the fluid in the cylinder 20 during the switch-on, that is, when the cylinder chamber 21.2 is filled with fluid, can flow out. In the outlet 32 also a controllable throttle 49 is installed, which ensures a controlled flow of fluid, so that the closing operation of the electric circuit breaker 12 takes place with the required precision.
Die mit der steuerbaren Drossel 49 versehene Auslaßleitung ist zum Ventilblock 36.2 des 2/2-Wegeventils 36 geführt, welches über eine Leitung 50 mit einem Niederdrucktank 52 verbunden ist.The outlet provided with the controllable throttle 49 is guided to the valve block 36.2 of the 2/2-way valve 36, which is connected via a line 50 with a low-pressure tank 52.
Der Niederdrucktank 49 seinerseits ist über weitere Leitung 54, in welcher ein ND- Filter 56 angeordnet ist, mit einer von einem Motor 57 betriebenen Pumpe 58 verbunden.The low-pressure tank 49 in turn is connected via a further line 54, in which a ND filter 56 is arranged, with a pump 57 operated by a motor 57.
Gegenüber dem Anschluss 20.2 für die Druckleitung 24 ist am Anschluss 20.4 die Auslaßleitung 34 angeschlossen, welche mit dem Ventilblock 36.1 des 2/2- Wegeventils 36 verbunden ist. Das Ventil im Ventilblock 36.1 ist hierbei geöffnet, so dass Druckfluid aus einem Energiespeicher 60 über eine Leitung 62 dem Ventil 36 und so dem Zylinderraum 21.2 zuströmen kann.Opposite the port 20.2 for the pressure line 24, the outlet line 34 is connected to the port 20.4, which is connected to the valve block 36.1 of the 2/2-way valve 36. The valve in the valve block 36.1 is open in this case so that pressurized fluid can flow from an energy store 60 via a line 62 to the valve 36 and thus to the cylinder space 21.2.
Wie bereits vorher erläutert erfolgte die Ansteuerung des 2/2-Wegeventils 36 in entsprechender Weise wie auch das 2/2-Wegeventil 26 durch Beaufschlagung mittels eines Nockens 38. Zur Versorgung der Energiespeicher 40, 60 mit Druckfluid dient die bereits erwähnte Pumpe, welche über Leitungen 64, 68 mit den Druckspeichern 40, 60 verbunden ist und diese jeweils mit Druckfluid versorgt. Um ungewünschten Druckabbau zu verhindern, beispielsweise wenn die Druckpumpe abgeschaltet ist, sind die Leitungen 64, 68 jeweils mit einem Rückschlagventil 66 versehen, welches das in den Energiespeichern 40, 60 vorhandene Druckfluid auf dem erforderlichen Druckniveau hält.As previously explained, the control of the 2/2-way valve 36 was carried out in a corresponding manner as well as the 2/2-way valve 26 by applying a cam 38th To supply the energy storage 40, 60 with pressurized fluid is the aforementioned pump, which is connected via lines 64, 68 to the pressure accumulators 40, 60 and these each supplied with pressurized fluid. In order to prevent undesired pressure reduction, for example, when the pressure pump is switched off, the lines 64, 68 are each provided with a check valve 66, which holds the pressure fluid present in the energy storage devices 40, 60 at the required pressure level.
Nicht gezeigt ist in dem vorliegenden Schaltschema eine Verbindungsleitung des ND-Tanks 46 mit dem ND-Tank 52, von welchem aus die gemeinsame Leitung 54 unter Zwischenschaltung des ND-Filters 56 zur Druckpumpe 58 für das Fluid geführt ist. Not shown in the present schematic diagram is a connecting line of the LP tank 46 with the LP tank 52, from which the common line 54 is guided with the interposition of the LP filter 56 to the pressure pump 58 for the fluid.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
10 Hydromechanischer Antrieb 36 2/2-Wegeventil10 Hydromechanical drive 36 2/2-way valve
12 elektrischer Leistungsschalter 36.1 Ventilblock12 electrical circuit breaker 36.1 valve block
14 Kontaktglied 38 Ventilblock14 contact member 38 valve block
16 Kolbenstange 40 Energiespeicher16 piston rod 40 energy storage
18 Kolben 42 Druckfluid-Leitung18 piston 42 pressurized fluid line
20 Hydraulikzylinder 44 Fluid leitung20 hydraulic cylinder 44 fluid line
20 .1 Anschluss 46 ND-Tank20 .1 Connection 46 LP tank
20 .2 Anschluss 48 steuerbare Drossel20 .2 connection 48 controllable throttle
20 .3 Anschluss 49 steuerbare Drossel20 .3 connection 49 controllable throttle
20 .4 Anschluss 50 Fluidleitung20 .4 Connection 50 fluid line
21 .1 Zylinderraum 52 ND-Tank21 .1 cylinder chamber 52 LP tank
21 .2 Zylinderraum 54 Leitung21 .2 cylinder chamber 54 pipe
22 Druckleitung 56 N D-Filter22 Pressure line 56 N D-filter
24 Auslaßleitung 57 Antriebsmotor24 outlet conduit 57 drive motor
26 2/2-Wegeventil 58 Druckpumpe26 2/2-way valve 58 Pressure pump
26 .1 Ventilblock 60 Energiespeicher26 .1 Valve block 60 Energy storage
26 .2 Ventilblock 62 Druckfluid-Leitung26 .2 Valve block 62 Pressure fluid line
28 Schaltnocken 64 Druckleitung28 switching cam 64 pressure line
30 Nockenwelle 66 Rückschlagventil30 Camshaft 66 Check valve
32 Auslaßleitung 68 Druckleitung32 outlet line 68 pressure line
34 Druckleitung 34 pressure line

Claims

Patentansprüche claims
1. Hydromechanischer Antrieb für elektrische Leistungsschalter mit wenigstens einem Mehrwege-Schaltventil, mit einer integrierten Dämpfungseinrichtung, mit einem Speicher für hydraulisches Druckfluid und mit einem Energiespeicher, der vorzugsweise von wenigstens einer Tellerfedernanordnung gebildet ist, die mit ein oder mehreren Speichermodulen zusammenarbeitet, dadurch gekennzeichnet, dass der hydromechanische Antrieb mit wenigstens zwei Mehrwege-Schaltventilen ausgestattet ist, die als 2/2-Wege-Ventil ausgebildet sind, und dass die hydraulische Ansteuerung des Antriebs hieran angepasst ist.1. Hydromechanical drive for electrical circuit breakers with at least one multi-way switching valve, with an integrated damping device, with a memory for hydraulic pressure fluid and with an energy storage, which is preferably formed by at least one disc spring assembly, which cooperates with one or more memory modules, characterized that the hydromechanical drive is equipped with at least two multi-way switching valves, which are designed as a 2/2-way valve, and that the hydraulic control of the drive is adapted thereto.
2. Antrieb nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet dass die 2/2-Wege-Ventile jeweils mit ihnen separat zugeordneten Speichermodulen als Energiespeicher zusammenarbeiten.2. Drive according to claim 1, characterized in that the 2/2-way valves each cooperate with them separately associated memory modules as energy storage.
3. Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung der Antriebsenergie wenigstens ein weiteres Speichermodul parallel angeschlossen ist.3. Drive according to claim 1 or 2, characterized in that at least one further memory module is connected in parallel to increase the drive energy.
4. Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein weiteres Speichermodul zur Erweiterung der Nennschaltfolge parallel angeschlossen ist.4. Drive according to claim 1 or 2, characterized in that at least one further memory module for the extension of the nominal switching sequence is connected in parallel.
5. Antrieb nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigung der Ventile jeweils mittels Steuernocken einer Nockenwelle vorgesehen ist.5. Drive according to one of the preceding claims, characterized in that the actuation of the valves is provided in each case by means of control cam of a camshaft.
6. Antrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwelle elektrisch betätigt ist. 6. Drive according to claim 5, characterized in that the camshaft is electrically operated.
7. Antrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwelle mechanisch betätigt ist.7. Drive according to claim 5, characterized in that the camshaft is mechanically actuated.
8. Antrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwelle hydraulisch betätigt ist.8. Drive according to claim 5, characterized in that the camshaft is hydraulically actuated.
9. Antrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwelle hydromechanisch betätigt ist.9. Drive according to claim 5, characterized in that the camshaft is actuated hydromechanically.
10. Antrieb nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Standardhydraulikelemente vorgesehen sind, die von den Steuernocken beaufschlagt sind und hierdurch das Ein- oder Ausschalten des hydraulischen Antriebs herbeiführen/bewirken.10. Drive according to one of the preceding claims, characterized in that standard hydraulic elements are provided which are acted upon by the control cam and thereby cause the switching on or off of the hydraulic drive / effect.
11.Antrieb nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkontur der Steuernocken vorgegeben ist11.Antrieb according to one of the preceding claims, characterized in that the outer contour of the control cam is predetermined
12. Antrieb nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkontur der Steuernocken maßgeblich für das Steuerungsverhalten der Steuernocken ist.12. Drive according to claim 11, characterized in that the outer contour of the control cam is decisive for the control behavior of the control cam.
13. Antrieb nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsnocken mit einer definierten Kontur versehen sind, welche gezielt das Schaltverhalten der 2/2-Wege-Sitzventile steuert.13. Drive according to claim 11 or 12, characterized in that the control cams are provided with a defined contour, which specifically controls the switching behavior of the 2/2-way poppet valves.
14. Antrieb nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuernocken rotatorisch betätigt sind.14. Drive according to one of the preceding claims, characterized in that the control cams are rotationally actuated.
15. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuernocken translatorisch betätigt sind.15. Drive according to one of claims 1 to 12, characterized in that the control cams are actuated translationally.
16. Antrieb nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Beendigung eines Schaltvorganges die jeweilige Nockenstellung beibehalten ist.16. Drive according to one of the preceding claims, characterized in that at the end of a switching operation, the respective cam position is maintained.
17. Antrieb nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher mit wenigstens einem Speichermodul zusammenarbeitet und von wenigstens einem Federpaket gebildet ist. 17. Drive according to one of the preceding claims, characterized in that the energy store cooperates with at least one memory module and is formed by at least one spring assembly.
18. Antrieb nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Federpaket aus Tellerfedern gebildet ist.18. Drive according to claim 16, characterized in that the spring assembly is formed of disc springs.
19. Antrieb nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Federpaket als Tellerfedersäule ausgebildet ist. 19. Drive according to claim 16 or 17, characterized in that the spring assembly is designed as a disc spring column.
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