DE1177721B - Hydraulisches Antriebsgestaenge fuer elektrische Schalter - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Internat. Kl.:

H02c ·

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche KI.: 21c-40/51

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

S 74116 VIIId/21 c

26. Mai 1961

10. September 1964

Hydraulische Antriebsgestänge für Schalter sind bekannt. Sie bestehen aus einem Kolben, der in einem Zylinder beweglich ist. Der Kolben wird durch Druckflüssigkeit, beispielsweise Drucköl, bewegt und wirkt z. B. über einen Hebel auf die Schalterwelle ein. Schalter müssen schnell geschaltet werden. Man verwendet deshalb nicht eine Pumpe, die die Druckflüssigkeit, beispielsweise das Drucköl, in den Arbeitszylinder fördert, sondern man sieht zur Lieferung der Druckflüssigkeit in den Zylinder einen Energiespeicher vor, der von der Pumpe langsam aufgeladen wird. Ein derartiger Energiespeicher besteht beispielsweise aus einem mit Flüssigkeit gefüllten Gefäß, in dem Gas unter Druck zusammengepreßt wird.

Zum schnellen Schalten müssen die zu bewegenden Massen anfangs stark beschleunigt und am Ende der Bewegung entsprechend verzögert werden. Für diese Aufgabe ist ein konstanter Druck in dem Zylinder des bekannten hydraulischen Gestänges nicht ao geeignet, denn er würde den zu bewegenden Massen nicht nur am Anfang die gewünschte gleichförmige Beschleunigung geben, sondern sie auch während des ganzen Weges weiter beschleunigen. Man hat deshalb in die Leitung, welche die Druckflüssigkeit vom Speicher in den Zylinder führt, eine Drosselstelle eingebaut (oder den Querschnitt der Leitung entsprechend klein gewählt), so daß mit Zunahme der Geschwindigkeit des Kolbens der Druck im Zylinder abfällt. Damit erreicht man, daß der Druck in gewünschter Weise und damit die auf den Kolben wirkende Kraft am Ende des Weges abnimmt und daß die zur Bremsung der bewegten Massen am Ende des Schaltweges erforderlichen Einrichtungen nicht zu groß werden. Das Durchfließen der Druckflüssigkeit durch die Drosselstelle verursacht einen Energieverlust, der vom Speicher aufgebracht werden muß.

Gemäß der Erfindung kann dieser Energieverlust dadurch vermieden werden, daß als hydraulisches Antriebsgestänge zwei Kolben verschiedenen Querschnittes mit zugehörigen Zylindern vorgesehen sind und daß einer der Kolben mit dem zum anderen Kolben gehörigen Zylinder verbunden ist. Es bewegt sich zunächst der Kolben mit dem großen Durchmesser, wodurch eine große Anfangsbeschleunigung erzielt wird. Nach Beendigung seines Hubes bewegt sich anschließend der kleine Kolben, der nur die geringe Arbeit zur Vollendung der Schaltbewegung liefert. Man bekommt daher die gewünschte Abhängigkeit der auf die zu bewegenden Massen einwirkenden Kraft, ohne daß eine Drosselung wie bei den bekannten hydraulischen Antrieben notwendig ist.

Hydraulisches Antriebsgestänge
für elektrische Schalter

Anmelder:

Siemenß-Schuckertwerke Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen^ -

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Als Erfinder benannt:

Paul Duffing f>

Henry Burmestef, Berlin

Während bei den bekannten hydraulischen Antrieben je Längeneinheit des Kolbenweges immer das gleiche Volumen aus dem Speicher entnommen wird, wird beim Gestänge gemäß der Erfindung üäch Aufhören der Bewegung des großen Kolbens nur noch ein verhältnismäßig kleines Volumen je Längeneinheit des Kolbenweges enmoTMnren.'Kleinefe Volumenentnahme bedeutet aber bei konstantem Druck im Speicher eine kleinere Energieentnahme.

Zweckmäßig ist es, Wenn der Kolben, der mit dem zum anderen Kolben gehörigen Zylinder verbunden ist, mit diesem aus einem Stück besteht. Vorteilhaft wird dabei diesem Kolbeil eine durchgehende Bohrung gegeben, die den Zylinder für den anderen Kolben bildet. Das hat außerdem den Vorteil, daß nut noch eine Zuleitung vorhanden ist.

Man kann für das Einschalten ein Gestänge verwenden und für das Ausschalten eine Feder oder auch ein hydraulisches Gestänge. Zweckmäßig wird man in der Leitung zum Vorratsbehälter des Energiespeichers eine Drosselstelle einbauen. Dies ist vorteilhaft, denn bei der Rückwärtsbewegung des hydraulischen Gestänges wird anfänglich nur eine geringe Dämpfung vorhanden sein, denn es geht zunächst nur der kleine Kolben zurück, und infolgedessen wird nur eine kleine ölmenge durch den kleinen Querschnitt der Drosselstelle fließen. Wenn jedoch der große Kolben am Ende der Bewegung zurückgeht, muß ein entsprechend großes ölvolumen durch die Drosselstelle fließen, und es entsteht eine entsprechend große Dämpfung. Diese Drosselstelle ersetzt somit die sonst üblichen Dänipfungseinrichtungeh, wie auf Strömungswiderstände arbeitende Ölpumpen, Reibungsbremsen usw. Dies wirkt sich besonders vorteilhaft aus, wenn man sowohl für das Ein- als auch für das Ausschalten ein hydraulisches

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Gestänge nach der Erfindung verwendet, da dann immer das eine Gestänge für die durch das andere Gestänge erzeugte Bewegung als Dämpfung wirkt, die anfänglich nur geringfügig, dagegen gegen das Ende der Bewegung in gewünschter Weise groß ist. Das hydraulische Gestänge ist besonders zweckmäßig in Verbindung mit einem Speicher, bei dem das Speichergefäß mit Druckflüssigkeit ausgefüllt ist, d. h., der Speicher enthält kein Gas, und die Energieschlag 30 auf den Zylinder 5 ab. Nunmehr verschiebt sich der große Kolben 2 in dem Zylinder 3 bis in die gezeichnete Lage. Dabei wird eine viel größere ölmenge durch die Drosselstelle 16 in den Vorratsbehälter gedrückt, dadurch entsteht eine Dämpfung der Ausschaltbewegung auf der letzten Wegstrecke in gewünschter Weise.

Der Speicher 11 besteht aus einem Rohr 32 mit dem angeschweißten Deckel 33 und dem an-

speicherung findet durch die Zusammendrückung der io geschweißten Boden 34. Er ist vollständig mit

Flüssigkeit und gegebenenfalls durch die elastische Öl gefüllt und hat an seiner obersten Stelle eine

Auswertung des Gefäßes statt. durch eine Schraube 36 verschlossene Öffnung, damit

In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele beim Füllen des Behälters mit öl die Luft entweichen

der Erfindung dargestellt. kann. Der Behälter ist über ein Rückschlagventil 38

In F i g. 1 ist mit 1 das hydraulische Gestänge be- 15 mit der ölpumpe 18 verbunden. Diese wird in Tätigzeichnet. Es besteht aus einem Kolben 2 mit dem zu- keit gesetzt, wenn der Druck im Energiespeicher ungehörigen Zylinder 3 und dem Kolben 4 geringeren ter einen bestimmten Wert fällt, sie hört auf zu ar-

Durchmessers mit dem zugehörigen Zylinder 5. Der Zylinder 3, welcher einen hubbegrenzenden Anschlag 6 besitzt, ist mit dem Kolben 4 durch die Schrauben 7 starr verbunden. Zur Speisung der Zylinder mit Drucköl sind zwei bewegliche Leitungen 8 und 9 vorgesehen. Diese beiden beweglichen Leitungen sind einerseits über eine Leitung 10 mit dem beiten, wenn wieder der Nenndruck erreicht ist.

Man kann auch den Zylinder 5 über den Bolzen 29 an den Hebel 21 angreifen lassen und dafür den Kolben 22 auf der Achse 24 lagern.

Fig. 2 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Hierbei ist der große Zylinder 3 auf der Achse 24 drehbar gelagert. Der große Kolben 2 und

Speicher 11, andererseits über eine Leitung 12 mit 25 der kleine Zylinder 5 bestehen aus einem Stück. Der dem Vorratsbehälter 13 verbunden. In jeder der zu- Kolben 4 ist auf den Bolzen 29 drehbar gelagert, er letzt genannten Leitungen liegt ein Ventil 14 bzw. besitzt den Ansatz 30 a. Der große Zylinder 3 besitzt 15. In der Leitung 12 ist eine Drosselstelle 16 einge- den Anschlag 6. Die übrigen Teile, die mit denen der baut, an deren Stelle auch der Querschnitt der Lei- Fig. 1 übereinstimmen, sind mit den gleichen Betung 12 entsprechend verringert werden kann. Der 30 zugszeichen versehen. Auch hier bewegt sich bei der

Vorratsbehälter ist in bekannter Weise über eine Leitung 17 mit der Pumpe 18 verbunden, die den Speicher 11 auflädt.

Die Schalterwelle 20 wird durch einen Hebel 21 Einschaltbewegung zunächst der große Kolben 2 in dem Zylinder 3, bis seine Bewegung durch den Anschlag 6 begrenzt wird. Die beschleunigende Kraft wird über den Zylinder 5 und den Anschlag 30 α auf

bewegt, an welchem der Kolben 2 mit der Kolben- 35 den Bolzen 29 übertragen. Nach Eintreffen des Kolstange 22 angreift. Der Zylinder 5 ist um die festste- bens 2 an dem Anschlag 6 bewegt sich der Kolben 4

in dem Zylinder 5, der nun feststeht, und beendet die Bewegung mit kleiner Kraft. Beim Ausschaltvorgang bewegt sich erst der kleine Kolben 4 im Zylinder 5

hende Welle 24 schwenkbar-gelagert. An den Hebel 21 greift ferner eine Ausschaltfeder 26 an. Mit 27 und 28 sind Anschläge für die Bewegung des Hebels

21 bezeichnet, wobei der Anschlag 27 in bekannter 40 und dann der große Kolben 2 im Zylinder 3. Die

Weise dämpfend wirkt. Wirkungsweise ist die gleiche wie bei der Anordnung

nach Fig. 1. Auch bei der Anordnung nach Fig. 2 kann man den Kolben 4 auf der Achse 24 lagern und den Zylinder 3 auf den Bolzen 29. An der Wirkungs-

Die Wirkungsweise ist folgende: In der Zeichnung ist angenommen, daß der Schalter in der Ausschaltstellung steht. Zum Einschalten wird das Ventil 14

geöffnet, das Ventil 15 ist geschlossen. Nach öff- 45 weise ändert sich nichts,
nung des Ventils 14 bewegt sich zunächst der große F i g. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel. Bei

der Anordnung nach F i g. 3 ist der Kolben 2 abgesetzt und besitzt eine durchgehende Bohrung 5 α.

Kolben 2 in dem Zylinder 3 bis zum Anschlag 6. Er beschleunigt dabei mit großer Kraft die zu bewegenden Massen und spannt zum Teil die Ausschaltfeder

26, die in der Ausschaltlage entspannt ist. Nach Be- 50 ben4. Dieser "Kolben 4 trägt einen Ansatz 30 α. Der endigung der Bewegung des Kolbens 2 im Zylinder 3 Zylinder 3, in dem sich der Kolben 2 bewegt, hat

einen Anschlag 6 α und ist auf der Achse 24 gela-

Diese Bohrung ist die Lauffläche für den kleinen KoI-

wird der Kolben 4 im Zylinder 5 bewegt. Er nimmt dabei den Zylinder 3 und den Kolben 2 mit und beendet mit kleiner Kraft den Einschaltweg des Hebels 21 und spannt dabei die Ausschaltfeder 26 weiter. In der Einschaltlage wird der Schalter durch eine Klinke 31 in bekannter Weise festgehalten. Dann wird das Ventil 14 geschlossen und das Ventil 15 geöffnet.

Beim Ausschalten wird die Verklinkung gelöst, und die Ausschaltfeder 26 führt den Hebel 21 in die gezeichnete Lage zurück. Dabei bewegt sich der kleine Kolben 4 in dem Zylinder 5 nach rechts und nimmt den großen Zylinder 3 mit, dessen Kolben 2 sich relativ zu diesem zunächst nicht bewegt. Es wird also nur durch den Kolben 4 eine kleine ölmenge durch die Drosselstelle 16.getrieben. Am Ende der Bewegung des Kolbens 4 stützt sich dieser mit einem An-

gert. Der Kolben 4 ist in einem Bolzen 29 des doppelarmigen Hebels 21 a drehbar gelagert. Zwei Anschläge 27 und 28 begrenzen die Bewegung des Hebels 21 a. Es ist nur eine bewegliche Zuleitung 8 vorgesehen, die über eine Leitung 10, in der sich das Ventil 14 befindet, mit dem Speicher und durch eine Leitung 12, in der sich das Ventil 15 befindet, mit dem Vorratsbehälter 13 verbunden ist.

Am anderen Ende des Hebels 21 α greift ein hydraulisches Gestänge, das nach dem gleichen Prinzip aufgebaut ist, an. Die entsprechenden Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen, nur mit dem Index ', versehen. Das eine Gestänge schaltet ein, das andere Gestänge schaltet aus.

Um den Schalter in jeder seiner beiden Endlagen festzuhalten, sind ein Rasthebel 40 bzw. 40' und eine

Rast 41 bzw. 41' vorgesehen. Der Rasthebel 40 bzw. 40' ist um die Achse 42 bzw. 42' schwenkbar und wird durch eine Feder 43 bzw. 43' in die Rast gedrückt.

Soll aus der gezeichneten Lage (Einschaltstellung) der Hebel 21 α in die andere Lage (Ausschaltstellung) bewegt werden, so werden bei geschlossenen Ventilen 15 und 14' die Ventile 14 und 15' geöffnet. Es strömt aus dem Speicher 11 über die Leitung 10 nunmehr Drucköl in den großen Zylinder 3, und der Kolben 2 wird vorwärts bewegt und nimmt dabei nach Öffnen der Rast 41 den Hebel 21 a mit. Gleichzeitig wird der kleine Kolben 4' in den kleinen Zylinder 2' hineingedrückt. Das geringe Ölvolumen, welches dadurch über die Drosselstelle 16' zum Vorratsbehälter fließt, hat nur eine unbedeutende dämpfende Wirkung, so daß die von dem Kolben 2 erzeugte Kraft fast ausschließlich zur Beschleunigung der bewegten Massen des Schalters zur Verfügung steht. Im weiteren Verlauf der Bewegung legt sich der große KoI-ben 2 an den Anschlag 6 a an, und es bewegt sich jetzt der kleine Kolben 4 in der Zylinderbohrung des großen Kolbens 2 in Arbeitsrichtung, wobei nur eine kleine Kraft auf die Schalterwelle 20 übertragen wird. Kommt im Laufe der Bewegung der Ansatz 30'a zur Berührung mit dem großen Kolben 2', so wird dieser in den Zylinder 3' hineingepreßt. Dadurch wird eine große Ölmenge über die Drosselstelle 16' in den Vorratsbehälter gedrückt, und es wird eine große Dämpfung hervorgerufen. Die Bewegung des Schalters wird also stark gedämpft, aber so lange fortgesetzt, bis der Hebel 21 a am Anschlag 28 anliegt. Es fällt dann die Rastklinke 40' ein, und die Ventile 14 und 15' werden geschlossen.

Soll ausgeschaltet werden, so werden die Ventile 14' und 15 geöffnet und das obere hydraulische Gestänge in Arbeitsrichtung bewegt. Es wird zunächst der große (2') und dann der kleine Kolben (4') bewegt. Beim unteren hydraulischen Gestänge wird zunächst der kleine Kolben 4 und dann der große Kolben 2 bewegt. Die Wirkungsweise ist entsprechend, wie früher für das Einschalten beschrieben.

Man wird die Durchmesser der Kolben und ihre Hübe so wählen, daß dabei die optimale Schaltgeschwindigkeit erzielt wird. Man kann dabei die Kolbenhübe des einen hydraulischen Gestänges verschieden groß wählen und auch die Hübe und Kolbendurchmesser des anderen unterschiedlich von denen des ersteren wählen. Die Wahl hängt von den Erfordernissen ab, die für das Ein- und Ausschalten gestellt werden.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Hydraulisches Antriebsgestänge für elektrische Schalter, dadurch gekennzeichnet, daß es aus zwei Kolben (2, 4) verschiedenen Querschnittes mit zugehörigen Zylindern (3, 5) besteht und daß einer der Kolben (4) mit dem zum anderen Kolben (2) gehörigen Zylinder (3) fest verbunden ist (F i g. 1).

2. Hydraulisches Antriebsgestänge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Kolben (2) mit dem zum anderen Kolben (4) gehörigen Zylinder (5) eine Einheit bildet (Fig. 2).

3. Hydraulisches Antriebsgestänge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Kolben (2) eine durchgehende Bohrung (5 a) besitzt, die den Zylinder für den anderen Kolben (4) bildet (Fig. 3).

4. Hydraulisches Antriebsgestänge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl für das Einschalten als auch für das Ausschalten je ein hydraulisches Gestänge vorgesehen ist.

5. Hydraulisches Antriebsgestänge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Leitung zum Vorratsbehälter eine Drosselstelle (16) eingebaut ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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