DE2838219A1

DE2838219A1 - Hydraulischer antrieb

Info

Publication number: DE2838219A1
Application number: DE19782838219
Authority: DE
Inventors: Helmut Ing Grad Beier; Joachim Ing Grad Beierer; Gerhard Ing Grad Grieger
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1978-08-30
Filing date: 1978-08-30
Publication date: 1980-03-13

Description

Hvdraulischer Antrieb
Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Antrieb, insbesondere für Hochspannungs-Leistungsschalter, mit einem in einem Zylinder laufenden Kolben, der auf der einen Seite ständig unter der Kraft eines Energiespeichers steht und dessen andere Seite über eine an den zugehörenden Zylinderraum angeschlossene Leitung mit Druck beaufschlagbar oder vom Druck entlastbar ist und bei dem der Zylinderraum über ein Ventil, dessen kolbenförmiger Ventilkörper über die Druckflüssigkeit in der Leitung umgesteuert wird, mit einem Niederdruckraum verbindbar ist.
Derartige Antriebe sind beispielsweise für Hochspannungs-Leistungsschalter aus der Siemens Betriebsanleitung für Hochspannungs-Leistungsschalter H 914 mit Hydraulikantrieb, Bestell-Nr. SW 8292, Mai 1972 bekannt. Als Energiespeicher dient dabei ein Druckflüssigkeitsspeicher, in dem ständig ein hoher Druck herrscht.
Der Antriebskolben ist als Differentialkolben ausgebildet, dessen größere Fläche über eine Leitung und Steuerventile wahlweise mit Druck beaufschlagbar oder vom Druck entlastbar ist, indem die Leitung einmal an den Druckflüssigkeitsspeicher und das andere Mal an einen Niederdruckraum angeschlossen wird. Um besonders ein schnelles Ausschalten des Antriebs zu gelfWhrleisten, ist unmittelbar an den Zylinderraum des Antriebs das Ventil angebaut, das bei Druckentlastung in der Leitung einen direkten und kurzen Weg zum Niederdruckraum frei gibtind gleichzeitig die Leitungsverbindung zum Zylinderraum sperrt. Das Ventil öffnet durch die Kraft einer Feder. Bei hohem Druck in der Leitung wird der Ventilkolben gegen die Kraft dieser Feder bewegt. Die Verbindung zum Niederdruckraum wird verschlossen. Der Antriebskolben wird druckbelastet und die Schaltstelle schließt.
Zur Umsteuerung des Ventils muß die von der Druckflüssigkeit auf den Ventilkolben ausgeübte Kraft die Federkraft übersteigen. Dies erfordert einen bestimmten Betätigungsdruck. Dieser muß bei der ersten Inbetriebnahme des Hochspannungs-Leistungsschalters oder aber auch nach Wartungsarbeiten zunächst aufgebaut werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Antrieb der eingangs genannten Art ein Ventil anzugeben, mit dem bereits bei geringem Betätigungsdruck eine sichere Umsteuerung erfolgt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Ventil einen By-pass besitzt, der die Leitung mit dem Zylinderraum verbindet und daß der Strömungswiderstand über den By-pass größer ist als der Strömungswiderstand zu der der Leitung zugewandten Fläche des Ventilkörpers.
Dieses Ventil öffnet oder schließt im Gegensatz zu dem bekannten Ventil aufgrund der Druckdifferenzen am Ventilkolben. Wegen des unterschiedlichen Strömungswiderstandes ist zu Beginn einer Einschaltung der Druck in der Leitung höher als im Zylinderraum. Aus dem gleichen Grund sind die Druckverhältnisse zu Beginn einer Ausschaltung umgekehrt. Beim Einschalten sind die den unterschiedlichen Drücken ausgesetzten Flächen auf beiden Seiten des Ventilkolbens gleich groß. Beim Ausschalten hingegen herrscht auf der der druckentlasteten Leitung zugewandten Fläche des Kolbens praktisch der Druck Null. Da der Kolben bis zu diesem Zeitpunkt die Öffnung zum Niederdruckraum verschließt, herrscht auch auf der anderen Kolbenseite auf einer Fläche, die der Fläche der Öffnung entspricht, der Druck Null. Da für ein sicheres Verschließen einer Öffnung bei einem Kolbenventil der Kolben kegelstumpfförmig endet, verbleibt eine ringscheibenförmige Uberschußfläche, auf die der hohe Druck im Zylinderraum einwirkt.
Da sich die Druckdifferenzen nahezu unabhängig vom Absolutwert des Druckes einstellen, arbeitet das Ventil auch bei Druckschwankungen einwandfrei, d. h. es öffnet und schließt mit stets gleicher Geschwindigkeit.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Ventilkörper an dem der Leitung zugewandten Ende einen Ansatz auf, dessen Durchmesser größer ist als der des übrigen Ventilkolbens. Die Kraft zum Öffnen des Ventils wird dadurch erhöht.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist der Ventilkolben derart federbelastet, daß das Ventil in der Ausschaltstellung des Antriebs in der geöffneten Stellung verbleibt. Dadurch ist auch bei der Inbetriebnahme eine definierte Ventilstellung sichergestellt. Die Federkraft braucht nur so groß zu sein, daß vorhandene Reibungskräfte überwunden werden. Die Feder kann als Druckfeder zwischen dem Ansatz und einer Ventilkolbenführung vor- gesehen sein.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ergibt sich daraus, daß in dem By-pass eine einstellbare Drosselstelle vorgesehen ist. Beispielsweise kann diese aus einem Schieber mit unterschiedlich großen Bohrungen bestehen. Der Strömungswiderstand und die sich ausbildende Druckdifferenz läßt sich auf diese Weise leicht variieren.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist zwischen dem Ventil und dem Niederdruckraum ein Strömungsschalter angeordnet, mit dessen Hilfe die einwandfreie Funktion des Ventils überpruft werden kann.
Im folgenden wird anhand zweier Figuren ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen hydraulischen Antriebes dargestellt.
Fig. 1 zeigt dabei einen hydraulischen Antrieb eines Hochspannungs-Leistungsschalters in der Ausschaltstellung.
Fig. 2 zeigt den gleichen Antrieb zu Beginn der Einschaltung. Für gleiche Teile sind gleiche Bezugszeichen vorgesehen.
Der hydraulische antrieb 1 besteht aus einem Zylinder 3 und einem Differentialkolben 4, der an seinem einen Ende mit einer Kolbenstange 5 zum Betätigen der Schaltstelle 2 verbunden ist. Die kleinflächige Seite 6 des Differentialkolbens 4 auf der Seite der Kolbenstange 5 steht ständig unter der Kraft, die die über eine Leitung 7 von einem hier nicht dargestellten Druckflüssigkeitsspeicher zugeführte Druckflüssigkeit auf die Fläche ausübt. Die großflächige Seite 8 des Differentialkolbens 4 und der zugehörige Zylinderraum 9 sind über eine Leitung 10 wahlweise mit Druck beaufschlagbar oder vom Druck ent- lastbar. Der Druck kann dabei aus dem gleichen Energiespeicher entnommen werden, über den die kleinflächige Kolbenseite 6 mit Druck beaufschlagt wird. Unabhangig vom Druck, der im Druckspeicher herrscht, ist es dadurch möglich, den Differentialkolben 4 in zwei Vorzugslagen zu überführen. In der Fig. 1 ist die Schaltstelle 2 in der Ausschaltstellung dargestellt, d. h. der Differentialkolben 4 befindet sich in seiner unteren Vorzugslage. Die großflächige Seite 8 des Differentialkolbens ist druckentlastet.
Zwischen der Leitung 10 und dem Zylinderraum 9 befindet sich ein Ventil 11 mit einem Kolben 12. Der Ansatz 13 des Kolbens 12 verschließt ständig den Weg von der Leitung zum Zylinderraum über das Ventil. Über einen By-pass 14 wird der Differentialkolben 4 druckbeaufschlagt oder druckentlastet. Der Strömungswiderstand in dem By-pass 14 ist durch eine einstellbare Drosselstelle erhöht.
Diese Drosselstelle besteht aus einem Schieber 15 mit zwei Bohrungen 16 und 17 unterschiedlichen Durchmessers.
Der Strömungswiderstand läßt sich auch durch eine Verlängerung des By-pass-Weges oder durch einen insgesamt kleineren Querschnitt dieses Leitungsweges erzielen. In der dargestellten Ausschaltstellung ist der Zylinderraum 9 direkt über eine Öffnung 18 mit einem Niederdruckraum 19 verbunden. Das in der Fig. 1 rechte Ende 20 des Ventilkolbens 12 ist kegelstumpfförmig ausgebildet. Der Durchmesser des Kolbens 12 ist größer als der Durchmesser der Öffnung 18. Zwischen Zylinderraum 9 und Niederdruckraum 19 ist ein Strömungsschalter 21 angeordnet.
Fig. 2 zeigt für denselben Hochspannungs-Leistungs schalter den Beginn der Einschaltung tu einem Zeitpunkt, in dem das Ventil 11 bereits geschlossen ist.
Die Wirkungsweise des Ventils ist folgende: Befindet sich die Schaltstelle 2 in der Ausschaltstellung, so ist das Ventil 11 geöffnet. Soll die Schaltstelle aus dieser Stellung umgesteuert werden, so wird über die Leitung 10 der Antrieb druckbeaufschlagt. Durch die Druckdifferenz am Ventilkolben 12 schließt dieser die Öffnung 18 zum Niederdruckraum. Im Zylinderraum 9 baut sich hoher Druck auf, und der Differentialkolben 4? bewegt sich nach oben. Die Schaltstelle 2 schließt. Im umgekehrten Fall wird die Leitung 10 druckentlastet und das Ventil 11 öffnet. Die Druckflüssigkeit kann schnell auf direktem Weg in den Niederdruckraum entweichen.
Die Schaltstelle geht sehr schnell in die Ausschaltstellung über.
Bei einem Versagen des Ventils -11 erfolgt der Druckabbau über den By-pass 14 und die Leitung 10. Am Strömungsschalter 21 ergibt sich in diesem Fall ein Signal, das die Störung anzeigt.
5 Ansprüche 2 Figuren

Claims

PatentansDrüche (1. Hydraulischer Antrieb, irlbesondere für Hochspannungs-Leistungsschalter, mit einem in einem Zylinder laufenden Kolben, der auf der einen Seite ständig unter der Kraft eines Energiespeichers steht und dessen andere Seite über eine an den zugehörenden Zylinderraum angeschlossene Leitung mit Druck beaufschlagbar oder vom Druck entlastbar ist und bei dem der Zylinderraum über ein Ventil, dessen kolbenförmiger Ventilkörper über die Druckflüssigkeit in der Leitung umgesteuert wird, mit einem Niederdruckraum verbindbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Ventil (11) einen By-pass (14) besitzt, der die Leitung (10) mit dem Zylinderraum (9) verbindet, und daß der Strömungswiderstand über den By-pass (14) größer ist als der Strömungswiderstand zu der der Leitung (10) zugewandten Fläche des Ventilkörpers.
2. Hydraulischer Antrieb nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der VentSkolben (12) an dem der Leitung (10) zugewandten Ende einen Ansatz (13) aufweist, dessen Durchmesser größer ist als der des übrigen Kolbens (12).
3. Hydraulischer Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Ventilkolben (12) derart federbelastet ist, daß das Ventil (11) in der Ausschaltstellung des Antriebs (1) in der geöffneten Stellung verbleibt.
4. Hydraulischer Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in dem By-pass (14) eine einstellbare Drosselstelle (15) vorgesehen ist.
5. Hydraulischer Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t;, daß zwischen dem Ventil (11) und dem Niederdruckraum (19) ein Strömungsschalter (21) angeordnet ist.