DE19637051A1 - Hydraulic drive - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Antrieb gemäß dem Oberbegriff des Anspru ches 1.The invention relates to a hydraulic drive according to the preamble of claim ches 1.
Ein derartiger Antrieb ist aus der EP 0 158 054 B1 bekannt geworden. Dieser Antrieb besitzt einen Arbeitskolben mit einer daran angeformten Kolbenstange, die mit einem Hochspannungsleistungsschalter verbunden ist und den ein- bzw. ausschaltet. Dem Arbeitskolben bzw. der Arbeitskolben-Zylinderanordnung wird Druckfluid zugeführt, welches von einem Druckspeicher bereitgestellt wird, das einen Druckkolben und einen Druckzylinder enthält, die beide konzentrisch die Kolbenstange umgeben. Zur Erzeu gung des Druckfluids wirkt auf den Druckkolben eine ebenfalls den Arbeitskolben kon zentrisch umgebende Tellerfederanordnung, die sich etwa in der Mitte der Arbeitskol ben-Zylinderanordnung auf der Außenseite des Zylinderkörpers einerseits und gegen ein Druckstück andererseits abstützt, welches über Zugstangen mit dem Druckkolben verbunden ist. Die Zugstangen durchgreifen den Zylinderkörper, wodurch ein insge samt hoher Aufwand auch betreffend Abdichtung erforderlich wird.Such a drive has become known from EP 0 158 054 B1. This drive has a working piston with a piston rod molded onto it, which with a High-voltage circuit breaker is connected and the on or off. The Working piston or the working piston-cylinder arrangement is supplied with pressure fluid, which is provided by a pressure accumulator, which has a pressure piston and a Includes pressure cylinder, both of which concentrically surround the piston rod. To generate supply of the pressure fluid acts on the pressure piston also the working piston con Centrally surrounding disc spring arrangement, which is approximately in the middle of the working col ben cylinder arrangement on the outside of the cylinder body on the one hand and against on the other hand supports a thrust piece, which is connected to the pressure piston via tie rods connected is. The tie rods reach through the cylinder body, creating a total together with high effort also regarding sealing is required.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen hydraulischen Antrieb der eingangs genannten Art zu schaffen, der gegenüber dem bekannten hydraulischen Antrieb vereinfacht ist. The object of the invention is to provide a hydraulic drive of the type mentioned to create, which is simplified compared to the known hydraulic drive.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1.This object is achieved by the characterizing features of the Claim 1.
Danach ist der Druckkolben ein die Arbeitskolben-Zylinderanordnung umgebender Ringkolben, der in einem Ringraum von der Federanordnung betätigt gleitet, wobei in dem Ringraumabschnitt, der sich auf der der Federanordnung entgegengesetzten Seite des Ringkolbens befindet, das Druckfluid ansteht.Thereafter, the pressure piston is surrounding the working piston-cylinder arrangement Annular piston which slides in an annular space actuated by the spring arrangement, wherein in the annulus section that is opposite to that of the spring assembly Side of the ring piston, the pressure fluid is present.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung kann dahin gehen, daß die Druckkolben-Zylinderan ordnung sich zwischen der Federanordnung und dem schalterseitigen Ende des Zylin derkörpers befindet. Schalterseitiges Ende bedeutet hier dasjenige Ende, aus dem die den Schalter oder ggf. eine andere Einrichtung betätigende Kolbenstange herausragt. Mit dieser Anordnung ergibt sich eine sehr raumsparende Ausführung.An advantageous embodiment can go that the pressure piston cylinder order between the spring assembly and the switch end of the Zylin the body is located. Switch-side end here means the end from which the protrudes the switch or possibly another device actuating piston rod. This arrangement results in a very space-saving design.
Zur Bildung der Druckkolben-Zylinderanordnung ist ein Ringraum vorgesehen, der in nen durch die Außenfläche des Zylinderkörpers und außen durch die Innenfläche eines Außenzylinders gebildet und zur Federanordnung hin offen und zum schalternahen Ende des Zylinderkörpers durch einen radial nach innen vorspringenden Boden ge schlossen ist. Dieser Boden legt sich abgedichtet gegen die Außenfläche des Zylinder körpers an bzw. umfaßt diesen.An annular space is provided to form the pressure piston-cylinder arrangement NEN through the outer surface of the cylinder body and outside through the inner surface of a Outer cylinder formed and open to the spring arrangement and close to the switch End of the cylinder body through a radially inwardly projecting bottom ge is closed. This floor lies sealed against the outer surface of the cylinder body on or includes this.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das ortsfeste Ende der Feder anordnung am schalterabseitigen Ende des Zylinderkörpers fixiert; zwischen dem an deren, frei beweglichen Ende der Federanordnung und der Druckkolben-Zylinderan ordnung ist ein Druckstück vorgesehen, welches auf der Außenfläche des Zylinderkör pers abgedichtet gleitet und die Federkraft der Federanordnung auf den Druckkolben überträgt.According to a further embodiment of the invention, the fixed end of the spring arrangement fixed at the switch-side end of the cylinder body; between that whose, freely movable end of the spring assembly and the pressure piston cylinder order a pressure piece is provided, which on the outer surface of the cylinder body sealed and slides and the spring force of the spring assembly on the pressure piston transmits.
Dabei ist die Entspannungsbewegung der Federanordnung in Richtung zum Hoch spannungsschalter gerichtet.The relaxation movement of the spring arrangement is towards the high voltage switch directed.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den weiteren Unteransprü chen zu entnehmen.Further advantageous embodiments of the invention are the further subclaims Chen to take.
Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen und weitere Vorteile der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.Using the drawing, in which an embodiment of the invention is shown, the invention and further advantageous refinements and improvements and further advantages of the invention are explained and described in more detail.
Es zeigt die einzige Fig. eine Anordnung des hydraulischen Antriebes in zwei Varianten, wobei die eine Variante mit einem stärkeren Energiespeicher links der Mittellinie und die mit einem kleineren Energiespeicher oder schwächeren Energiespeicher rechts der Mittellinie gezeichnet ist.It shows the only Fig. An arrangement of the hydraulic drive in two Variants, the one variant with a stronger energy storage on the left the center line and those with a smaller energy store or weaker Energy storage is drawn to the right of the center line.
Der hydraulische Antrieb 10 besitzt einen Zylinderkörper 11, der einen Arbeitszylinder raum 12 enthält, in dem ein Arbeitskolben 13 gleitet. An dem Arbeitskolben 13 ist auf seiner in der Zeichnung oberen Seite eine Kolbenstange 14 angeformt, die mit einem Hochspannungsschalter 15 zusammenarbeitet. Hochspannung umfaßt hierbei auch den als Mittelspannungsbereich bezeichneten Spannungsbereich größer als 1 kV.The hydraulic drive 10 has a cylinder body 11 which contains a working cylinder space 12 in which a working piston 13 slides. A piston rod 14 , which cooperates with a high-voltage switch 15 , is formed on the working piston 13 on its upper side in the drawing. High voltage also includes the voltage range referred to as the medium voltage range greater than 1 kV.
Der Zylinderkörper 11 ist zylindrisch ausgebildet und umgeben von einer Federanord nung 16 oder 17; die Federanordnung 16, die aus mehr Tellerfedern besteht als die Federanordnung 17, ist für ein höheres Druckniveau bzw. für andere Schaltfolgen aus gelegt.The cylinder body 11 is cylindrical and surrounded by a Federanord voltage 16 or 17 ; the spring assembly 16 , which consists of more disc springs than the spring assembly 17 , is laid out for a higher pressure level or for other switching sequences.
An dem schalterabseitigen Ende des Zylinderkörpers 11 ist eine Nut 18 eingebracht, in die bei der Ausführung links der Mittellinie ein geteilter, im Querschnitt L-förmiger Kraftübertragungskörper 19 mit einem nach innen radial vorspringenden Flanschrand 20 eingesetzt ist; der Kraftübertragungskörper 19 ist von einem Haltetopf 21 umgeben, wobei dieser Haltetopf 21 einen inneren Flanschrand 22, der radial nach innen vor springt und den Kraftübertragungskörper 19 teilweise übergreift, und einen Außen flanschrand 23 an dessen schalterabseitigem Ende aufweist, gegen den sich ein Ende der Tellerfederanordnung 16 anlegt. Dies ist das ortsfeste Ende der Tellerfederanord nung. Bei der Ausführung rechts der Mittellinie M-M ist in einer Nut 24, die gegenüber der Nut 20 einen größeren Abstand vom schalterabseitigen Ende des Zylinderkörpers 11 einnimmt, der Kraftübertragungskörper 19 eingesetzt; der Kraftübertragungskörper 19 ist von einem im Querschnitt Z-förmigen Haltetopf 25 umfaßt, gegen dessen radia len Außenflanschrand 26 die Federanordnung 17 mit ihrem ortsfesten Ende anliegt. At the switch-side end of the cylinder body 11 , a groove 18 is introduced, into which, in the embodiment on the left of the center line, a split, in cross-section L-shaped force transmission body 19 with an inwardly radially projecting flange edge 20 is inserted; the force transmission body 19 is surrounded by a holding pot 21 , this holding pot 21 having an inner flange edge 22 which jumps radially inwards and partially overlaps the force transmission body 19 , and an outer flange edge 23 at its switch-side end against which one end of the plate spring arrangement is located 16 creates. This is the fixed end of the diaphragm spring arrangement. In the embodiment on the right of the center line MM, the force transmission body 19 is inserted in a groove 24 which is at a greater distance from the end of the cylinder body 11 on the switch side than the groove 20 ; the power transmission body 19 is surrounded by a cross-sectionally Z-shaped holding pot 25 , against the radia len outer flange edge 26 of which the spring arrangement 17 rests with its fixed end.
Der Unterschied zwischen dem Haltetopf 21 und dem Haltetopf 25 besteht nur darin, daß die axiale Erstreckung des Haltetopfes 21 deutlich größer ist als die des Haltetop fes 25.The difference between the holding pot 21 and the holding pot 25 is only that the axial extent of the holding pot 21 is significantly larger than that of the holding pot fes 25th
Das dem Schalter 15 zugewandte Ende sowohl der Federanordnung 16 als auch der Federanordnung 17 legt sich gegen einen Druckkörper 27 an, der unter Zwischenfü gung einer Dichtung 28 den Zylinderkörper 11 außen umfaßt. Von der Tellerfederan ordnung 16 bzw. 17 aus gesehen jenseits des Druckringes ist in Abstand zu dem Zylin derkörper 11 ein Außenzylinder 29 angeordnet, dessen Innenfläche 30 mit der Außen fläche des Zylinderkörpers 11 einen Ringraum 31 bildet. Gegen den Druckkörper 27 liegt die schalterabgewandte Stirnseite des Außenzylinders an und das schalternahe Ende des Außenzylinders 29 bildet eine Art Boden 32, die direkt gegen die Außenflä che des Zylinderkörpers 11 anliegt.The switch 15 facing the end of both the spring assembly 16 and the spring assembly 17 bears against a pressure body 27 which, with the interposition of a seal 28, includes the cylinder body 11 on the outside. From the Tellerfederan arrangement 16 and 17 seen beyond the pressure ring, an outer cylinder 29 is arranged at a distance from the cylinder body 11 , the inner surface 30 of which forms an annular space 31 with the outer surface of the cylinder body 11 . Against the pressure body 27 , the end of the outer cylinder facing away from the switch rests and the end of the outer cylinder 29 near the switch forms a type of bottom 32 which rests directly against the outer surface of the cylinder body 11 .
Zur Fixierung des Außenzylinders 29 bezogen auf den Zylinderkörper 11 ist ein sowohl in den Zylinderkörper 11 als auch in den Außenzylinder 29 hineinragender Haltering 33 vorgesehen. Ein ringförmiger Deckel 34, der mittels Schraubenverbindungen 35 an der schalterseitigen Stirnfläche des Zylinderkörpers 11 befestigt ist, dient als Verbindungs element für im Inneren des Zylinderkörpers 11 verlaufender Kanäle oder Bohrungen (ohne Bezugsziffern), über die Druckfluid mit niedrigem Druck in einen Niederdruck fluidsammelraum gefördert wird.To fix the outer cylinder 29 in relation to the cylinder body 11 , a retaining ring 33 is provided which projects into both the cylinder body 11 and the outer cylinder 29 . An annular cover 34 , which is fastened by means of screw connections 35 to the switch-side end face of the cylinder body 11 , serves as a connecting element for channels or bores (without reference numerals) running inside the cylinder body 11 , via which pressure fluid is conveyed at low pressure into a low-pressure fluid collecting space .
Zwischen dem Druckstück 27 und dem Boden 32 innerhalb des Ringraumes 31 befin det sich ein ringförmiger Druckkolben 36, dessen Wirkungsweise weiter unten näher erläutert wird.Between the pressure piece 27 and the bottom 32 within the annular space 31 there is an annular pressure piston 36 , the mode of operation of which is explained in more detail below.
Innerhalb des Arbeitszylinders 12 an dem schalterseitigen Ende des Zylinderkörpers 11 ist eine Dichtungsbuchse 37 eingesetzt, die von der Kolbenstange 14 durchsetzt ist und die am Zylinderkörper 11 mittels eines Abschlußdeckels 38 festgehalten ist. Die Kolbenstange 14 durchgreift auch den Abschlußdeckel 38.Inside the working cylinder 12 at the switch-side end of the cylinder body 11 , a sealing bush 37 is inserted, which is penetrated by the piston rod 14 and which is held on the cylinder body 11 by means of an end cover 38 . The piston rod 14 also extends through the end cover 38 .
Innerhalb des Zylinderkörpers 11 und außerhalb des Arbeitszylinders 12 sind axial verlaufende Bohrungen 39 sowie radial verlaufende Bohrungen 40 vorgesehen, die miteinander bzw. mit den Anschlüssen 41 mit einem nicht dargestellten Umschaltventil, mittels radial verlaufender Bohrungen 42 mit dem Arbeitszylinder 12 und mittels weite rer radialer Bohrungen 43 mit einer als Niederdruck- und Pumpeinheit bezeichneten Vorrichtung 44 in Verbindung stehen. Der oben erwähnte Niederdruckraum ist Teil der Niederdruck- und Pumpeinheit.Within the cylinder body 11 and outside of the working cylinder 12 are axially extending bores 39 and radially extending bores 40 are provided, which with one another or with the connections 41 with a switch valve, not shown, by means of radially extending bores 42 with the working cylinder 12 and by means of wide radial bores 43 are connected to a device 44 referred to as a low pressure and pump unit. The low pressure room mentioned above is part of the low pressure and pump unit.
Die besondere Wirkungsweise der Vorrichtung 44 und die Verbindung der einzelnen Bohrungen 39 bis 43 ist für die Erfindung nicht von besonderer Bedeutung; über diese Bohrungen wird das Druckfluid dem Arbeitskolben 13 zugeführt bzw. der Arbeitskolben 13 in geeigneter Form entlastet, siehe beispielsweise die EP 0 158 054 B1.The special mode of operation of the device 44 and the connection of the individual bores 39 to 43 is not of particular importance for the invention; through these bores, the pressure fluid to the working piston 13 is supplied and the working piston 13 relieves in a suitable form, for example, see EP 0158054 B1.
Wichtig ist folgendes: mittels der Pump-Niederdrucktrankvorrichtung wird der schalter zugewandte Bereich des Ringraumes 31, angesteuert von dem Umschaltventil, mit Druckfluid befüllt, so daß der Ringkolben 36 in Pfeilrichtung P aus dem Außenzylinder 29 herausgetrieben wird, wobei er die Federanordnung 16 bzw. 17 zusammendrückt und so Energie in der als Energiespeicher dienenden Federanordnung 16 bzw. 17 speichert. Dabei würde die Federanordnung 16 bzw. 17 im wesentlichen auf Block zusammengedrückt und der Ringkolben 36 würde aus seinem Ringraum 31 herausge drückt, wobei im Ringraum vorhandene Dichtungen 45 vom schalterseitigen Ende des Ringkolbens 36 nicht überlaufen werden dürfen. Zumindest müssen die auf der Au ßenseite im schalternahen Bereich des Ringkolbens 36 befindlichen Dichtungen 46 noch innerhalb des Außenzylinders 29 verbleiben. Da aufgrund interner Steuerungen der Raum unterhalb und oberhalb des Arbeitskolbens 13 ebenfalls mit Druckfluid ver sorgt wird, wird der Arbeitskolben 13 nach oben gedrückt, so daß die Kolbenstange 14 aus dem Deckel 38 herausfährt und den Schalter 15 dadurch schließt. Dies ist deshalb der Fall, weil der Raum unterhalb des Arbeitskolbens 13, der der Kolbenstange 14 entgegengesetzt liegt, eine größere Fläche aufweist, als der Raum, in dem die Kol benstange am Arbeitskolben 13 anschließt.The following is important: by means of the pump low-pressure drinking device, the area of the annular space 31 facing the switch, controlled by the changeover valve, is filled with pressurized fluid, so that the annular piston 36 is driven out of the outer cylinder 29 in the direction of the arrow P, whereby the spring arrangement 16 or 17 compresses and thus stores energy in the spring arrangement 16 or 17 serving as an energy store. The spring arrangement 16 or 17 would essentially be compressed onto a block and the annular piston 36 would be pushed out of its annular space 31 , seals 45 present in the annular space from the switch-side end of the annular piston 36 not being allowed to overflow. At least the seals 46 located on the outside in the area of the annular piston 36 near the switch must still remain inside the outer cylinder 29 . Since due to internal controls the space below and above the working piston 13 is also provided with pressurized fluid ver, the working piston 13 is pressed upward, so that the piston rod 14 moves out of the cover 38 and the switch 15 thereby closes. This is the case because the space below the working piston 13 , which is opposite the piston rod 14 , has a larger area than the space in which the piston rod connects to the working piston 13 .
Wenn der Schalter 15 ausgeschaltet werden soll, dann wird der Raum unterhalb des Arbeitskolbens 13, also der Raum mit der größeren Kolbenfläche, entlastet, indem in nicht näher darzustellender Weise das dort befindliche Druckfluid dem Niederdruck raum zugeführt wird, was durch das nicht gezeigte Umschaltventil bewirkt wird. If the switch 15 is to be turned off, then the space below the working piston 13 , that is, the space with the larger piston area, is relieved by the pressure fluid located there, which is supplied to the low-pressure space in a manner not shown, which causes the changeover valve, not shown becomes.
Der Übergang zwischen dem Arbeitskolben 13 und der Kolbenstange 14 besitzt einen Bereich 47 mit größerem Durchmesser; diesem Bereich 47 ist eine Dämpfungseinrich tung 48 zugeordnet; wenn beim Einschaltvorgang der Bereich 47 in den Dämpfungs ring 48 einläuft, wird die Einschaltbewegung gedämpft. Auf der kolbenstangenabseiti gen Seite des Arbeitskolbens 13 ist ein stiftartiger Fortsatz 49 vorgesehen, der beim Ausschaltvorgang in einen Dämpfungsring 50 einfährt und dadurch den Endbereich der Ausschaltbewegung abbremst.The transition between the working piston 13 and the piston rod 14 has an area 47 with a larger diameter; this area 47 is a Dämpfungseinrich device 48 assigned; if the area 47 enters the damping ring 48 during the switch-on process, the switch-on movement is damped. On the kolbenstangenabseiti gene side of the working piston 13 , a pin-like extension 49 is provided which retracts into a damping ring 50 during the switching-off process and thereby brakes the end region of the switching-off movement.
Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Ausgestaltung besteht darin, daß der als Druckraum bezeichnete schalterseitige Abschnitt des Ringraumes sich in unmittel barer Nähe zu der Pump-Niederdrucktankvorrichtung und damit zum Arbeitskolben bzw. zur Arbeitskolben-Zylinderanordnung befindet, so daß der Strömungswiderstand, der bei der Ein- und Ausschaltung zu überwinden ist, erheblich reduziert ist.The particular advantage of the configuration according to the invention is that the referred to as the pressure chamber switch-side section of the annular space in immediate close proximity to the pump low-pressure tank device and thus to the working piston or the working piston-cylinder arrangement, so that the flow resistance, which has to be overcome when switching on and off is considerably reduced.
Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung sind alle diejenigen Teile, die Kräfte über tragen, das sind die Tellerfederanordnungen 6 bzw. 17, der Druckring 27, der Druck-Ringkolben 36, der Haltering 33 und der Zylinderkörper 11 konzentrisch zueinander angeordnet, wobei die einzelnen Bauteile den Zylinderkörper 11 umfassen. Aus diesem Grunde sind Kräfte, die quer zu der Längsachse des Zylinderkörpers verlaufen, ver mieden und insgesamt ergibt sich durch die Anordnung eine kompakte Bauweise. Von Bedeutung ist auch noch, daß der Druckraum 31, in dem sich das Druckfluid befindet, sehr nahe am Arbeitszylinderraum 12 angeordnet ist.With the design according to the invention, all those parts that carry forces over, that are the plate spring assemblies 6 and 17 , the pressure ring 27 , the pressure ring piston 36 , the retaining ring 33 and the cylinder body 11 are arranged concentrically to one another, the individual components of the cylinder body 11 include. For this reason, forces that run transversely to the longitudinal axis of the cylinder body are avoided and overall, the arrangement results in a compact design. It is also important that the pressure chamber 31 , in which the pressure fluid is located, is arranged very close to the working cylinder chamber 12 .
Am Rande sei erwähnt, daß in den Arbeitszylinderraum 12 auf dem schalterabseitigen Ende des Zylinderkörpers 11 ein Abschlußelement 51 mit einer Sacklochbohrung 52 eingesetzt ist, in die im ausgeschalteten Zustand der Zapfen 49 eingreift; das Ab schlußelement 51 ist mittels eines Deckels 53 festgehalten.As a side note, a closing element 51 with a blind hole 52 is inserted into the working cylinder space 12 on the switch-side end of the cylinder body 11 , in which the pin 49 engages when the switch is off; From the closing element 51 is held by means of a cover 53 .
Die Erfindung ist anhand eines hydraulischen Antriebes für einen Hochspannungslei stungsschalters beschrieben. Es besteht selbstverständlich auch die Möglichkeit, anstatt eines solchen Hochspannungsleistungsschalters jede andere Einrichtung anzutreiben, bei der ähnliche Aufgaben wie bei einem Hochspannungsleistungsschalter gelöst wer den müssen.The invention is based on a hydraulic drive for a high-voltage line switch described. Of course there is also the option instead of such a high-voltage circuit breaker to drive any other device, in which tasks similar to those of a high-voltage circuit breaker are solved have to.
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