DE4011445C2

DE4011445C2 -

Info

Publication number: DE4011445C2
Application number: DE4011445A
Authority: DE
Inventors: Edelwald 6054 Rodgau De Lutz; Horst 5450 Hanau De Plettner; Volker Dr. 6100 Darmstadt De Rees
Original assignee: ABB Patent GmbH
Current assignee: ABB Patent GmbH
Priority date: 1990-04-09
Filing date: 1990-04-09
Publication date: 1993-02-25
Also published as: EP0451724A2; EP0451724A3; EP0451724B1; DE4011445A1; DE59104524D1

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Antrieb gemäß Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a hydraulic drive according to Preamble of claim 1.

Ein solcher geht aus der DE-OS 36 11 501 als bekannt hervor. Dabei stützen sich die als Energiespeicher ver wendeten Tellerfedern am Topfboden ab und belasten einen beweglichen Druckzylinder. Dieser ist unmittelbar mit dem in axialer Richtung vorgebauten, in einem Ventilge häuse angeordneten Antriebszylinder verbunden. Die Kol benstange des Antriebszylinders durchdringt sowohl den Druckzylinder als auch den Topfboden. Dieser Antrieb ist als Einzelpolantrieb konzipiert.Such is known from DE-OS 36 11 501 forth. They are based on energy storage turned disc springs on the bottom of the pot and put a strain on you movable pressure cylinder. This is immediately with the one built in the axial direction, in a Ventilge housing arranged drive cylinder connected. The col The rod of the drive cylinder penetrates both the Pressure cylinder as well as the bottom of the pot. This drive is designed as a single pole drive.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Antriebs einheiten für die einzelnen Schalterpole in einem kom pakten Antriebsblock mit zentralem Energiespeicher zu vereinigen. The object of the invention is the drive units for the individual switch poles in a com compact drive block with central energy storage unite.

Dies gelingt mit den kennzeichnenden Merkmalen des An spruches 1, nämlich durch die Anordnung eines zentralen Druckzylinders, der unmittelbar in die Wandung des Topf bodens des Topfteiles eingearbeitet bzw. an diesem ange setzt ist und auf die Außenseite des Topfbodens - in gleichmäßigem Abstand zum Druckzylinder - die Antrieb szylinder für die einzelnen Schalterpole aufgesetzt sind.This is achieved with the characteristic features of the contractor saying 1, namely by the arrangement of a central Printing cylinder, which is directly in the wall of the pot Bottom of the pot part incorporated or attached to this is and on the outside of the bottom of the pot - in even distance from the impression cylinder - the drive cylinder for the individual switch poles are.

Durch die Blockbauweise sind insbesondere kurze und gleichlange hydraulische Versorgungswege vom Energie speicher zu den einzelnen Antriebszylindern ermöglicht, was die gewünschte Gleichzeitigkeit einer allpoligen Schalthandlung sicherstellt. Der Montageaufwand wird vermindert, wenn die Wandung des Topfteiles mit zur Bil dung des zentralen Druckzylinders bzw. des Zylinderge häuses verwandt wird.Due to the block construction, short and equally long hydraulic supply routes from energy memory to the individual drive cylinders enables what the desired simultaneity of an all-pole Switching action ensures. The assembly effort is reduced if the wall of the pot part with the Bil the central pressure cylinder or the cylinder house is used.

Eine bevorzugte Ausführungsform ist es, den Druckzylin der als axialsymmetrisches Teil auszubilden, das aus dem Topfboden in Form eines Domes hervorspringt. Topfteil mit eingearbeitetem Druckzylinder können somit aus einem einzigen Gußteil gefertigt sein und ein Drehteil bilden. Dadurch kommt man mit nur wenigen Einzelteilen für den Antrieb aus.A preferred embodiment is the Druckzylin the form as an axially symmetrical part, which from the Pot bottom protrudes in the form of a dome. Pot part with an integrated pressure cylinder can thus from one be made from a single casting and form a turned part. This gives you only a few individual parts for the Drive off.

Zweckmäßigerweise werden auch die Fluidleitungen mit in die Wandung des Topfteiles integriert. So ist in den Bereichen, in denen der Antriebszylinder angeflanscht ist, der radiale Abschnitt des Topfbodens zur Ausbildung solcher Fluidleitungen mit entsprechend großer Wandstär ke ausgeführt; ebenso die des jeweiligen Antriebszylin ders gegenüberliegende Wandung des Druckzylinders, die eine parallel zum Druckzylinder verlaufende Leitung auf nimmt. Es bietet sich an, die am Topfboden anzuflan schenden Antriebszylinder umfänglich gleichmäßig - im Abstand von 120° - anzuordnen, damit gleichberechtigte, mit den gleichen Rohrverlusten behaftete Hydraulikwege entstehen. The fluid lines are expediently also included in integrated the wall of the pot part. So in the Areas where the drive cylinder is flanged is the radial section of the pot bottom for training such fluid lines with a correspondingly large wall thickness ke executed; likewise that of the respective drive cylinder the opposite wall of the impression cylinder, the a line running parallel to the pressure cylinder takes. It is advisable to flan them on the bottom of the pot circumferentially evenly - in Distance of 120 ° - to be arranged so that hydraulic paths with the same pipe losses arise.

Die Antriebszylinder bzw. deren Gehäuse sind so angeord net, daß der jeweilige topfbodenferne Zylinderkopf von der Kolbenstange durchgriffen und die gegenüberliegende Zylinderöffnung mit einer Steuerleitung im Topfboden in Verbindung bringbar ist. Das kopfseitige Ende des An triebszylinders benötigt einen ständigen Anschluß einer Druckfluidleitung. Diese ist erfindungsgemäß als Lei tungsarm ausgeführt, der am Zylindergehäuse angeformt und schräg zur Achse des Antriebszylinders in Richtung Topfbodenmitte hinweggeführt ist. Dies vermindert wei terhin die Anzahl der Einzelteile und verleiht dem An triebsblock mechanische Stabilität.The drive cylinders and their housings are arranged in this way net that the respective cylinder head remote from the bottom of the pot the piston rod and the opposite Cylinder opening with a control line in the bottom of the pot Connection can be made. The head end of the An drive cylinder requires a permanent connection of one Pressurized fluid line. This is according to the invention as a lei low-performance, which is molded onto the cylinder housing and obliquely to the axis of the drive cylinder in the direction Middle of the bottom of the pot is led away. This reduces white then the number of individual parts and gives the contractor drive block mechanical stability.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfin dung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Further advantageous design features of the Erfin can be found in the subclaims.

Nachfolgend werden Ausführungen der Erfindung näher er läutert. Es zeigenIn the following, embodiments of the invention are explained in more detail purifies. Show it

Fig. 1 ein Hydraulikschema eines Einzelpolantriebes in Verbindung mit dem zentralen Energiespei cher bei ausgeschalteten Leistungsschalterpo len, Fig. 1 is a hydraulic schematic of a len Einzelpolantriebes in communication with the central Energiespei cher in the off Leistungsschalterpo,

Fig. 2 das Hydraulikschema mit eingeschalteteten Lei stungsschalterpolen und Fig. 2 shows the hydraulic diagram with Lei power switch poles and

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des gesamten An triebes im Teilschnitt. Fig. 3 is a perspective view of the entire drive in partial section.

Der gesamte Antriebsblock ist in einem zylindrischen Gehäuse 1 untergebracht, das von einem Deckelelement 2 mit einer ins Gehäuseinnere ragenden, aufgeständerten Tragplattform 3 abgeschlossen ist. Die gegenüberliegende Gehäuseseite ist durch ein Zwischenflanschgehäuse 4 verlängert, über dessen Außenflansch 5 der Antrieb, z. B. an eine metallgekapselte, gasisolierte Schaltanlage, angekuppelt wird.The entire drive block is accommodated in a cylindrical housing 1 , which is closed off by a cover element 2 with a raised support platform 3 which projects into the interior of the housing. The opposite side of the housing is extended by an intermediate flange housing 4 , via the outer flange 5 of the drive, for. B. is coupled to a metal-enclosed, gas-insulated switchgear.

An die Tragplattform 3 ist das haubenförmige, die Spei cherfeder aufnehmende Topfteil 6 dicht festgemacht. Es besteht im wesentlichen aus dem Topfboden 7 sowie den daran sich anschließenden Zylinderwandungen 8. Innerhalb des Topfteiles ist die als Energiespeicher fungierende Feder 9 - bestehend aus einem Tellerfederpaket - unter gebracht. Die Feder 9 stützt sich einerseits an der Tragplattform 3 ab, andererseits an der, der Plattform gegenüberliegenden Basis eines Speicherkolbens 10, der in einem Druckzylinder 11 gleitet. Letztere ist in den Topfboden 7 des Topfteiles 6 eingearbeitet und von des sen Wandung gebildet. Er springt aus dem Topfboden 7 als axialsymmetrisches, domförmiges Gebilde heraus (siehe Fig. 3). Das die Speicherfeder umschließende Topfteil 6 bildet somit gleichzeitig den Druckzylinder; es wird zweckmäßigerweise als Gußstück gefertigt und läßt sich als Drehteil bearbeiten.On the support platform 3 , the hood-shaped, the Spei cherfeder receiving pot part 6 is tightly secured. It essentially consists of the pot base 7 and the cylinder walls 8 adjoining it. Inside the pot part, the spring 9 acting as an energy store - consisting of a plate spring assembly - is placed under. The spring 9 is supported on the one hand on the support platform 3 , and on the other hand on the base of a storage piston 10 opposite the platform, which slides in a pressure cylinder 11 . The latter is incorporated into the pot bottom 7 of the pot part 6 and formed by the wall. It jumps out of the pot bottom 7 as an axially symmetrical, dome-shaped structure (see FIG. 3). The pot part 6 enclosing the storage spring thus simultaneously forms the pressure cylinder; it is expediently manufactured as a casting and can be machined as a turned part.

Auf dem zwischen dem Druckzylinder 11 sowie der Peri pherie des Topfbodens 7 gebildeten Ringabschnitt 12 sind die Antriebsgehäuse 13 mit den Antriebszylindern 14 an geflanscht. Die drei Antriebszylinder für die drei Pole eines Leistungsschalters halten gleichen Abstand zu dem zentralen Druckzylinder 11. Zueinander halten sie einen Abstand von 120° ein (siehe Fig. 3). Dies bedeutet, daß alle Einzelantriebe mit völlig gleichen Wegen für das Steuer- bzw. Druckfluid ausführbar und synchrone An triebsabläufe erreichbar sind. On the ring portion 12 formed between the pressure cylinder 11 and the peri pherie of the pot bottom 7 , the drive housing 13 with the drive cylinders 14 are flanged. The three drive cylinders for the three poles of a circuit breaker keep the same distance from the central pressure cylinder 11 . Keep a distance of 120 ° to each other (see Fig. 3). This means that all individual drives can be executed with completely identical paths for the control or pressure fluid and synchronous drive sequences can be reached.

In den Antriebszylindern 14 gleitet jeweils ein als Dif ferentialkolben ausgeführter Arbeitskolben 15, dessen vom Topfboden 7 wegweisende Kolbenstange 16 den Zylin derkopf 17 nach außen durchdringt und über ein Gestänge 18 mit dem Schalterpol 19 bzw. dessen beweglichem Kon taktstück gekuppelt ist. Die andere Seite des Arbeits kolbens 15 enthält einen Dämpfungszapfen 20 und ist an die, zu einem Umschaltventil 21 führende Steuerleitung 22 angeschlossen. Zum Umschaltventil führt ferner eine Hochdruckleitung 23, die unmittelbar über einen, paral lel zum Druckzylinder 11 geführten Fluiddurchgang 28 so wie einem Auslaß 24 in den Druckzylinder 11 führt. Eine Niederdruckleitung 25 verbindet den als Niederdruckraum ausgebildeten Innenraum des haubenförmigen Topfteiles 6 mit dem Umschaltventil 21. Ein pro Speichereinheit ein mal vorhandener Niederdrucktank 26, der auch als Ausdeh nungsgefäß fungiert und zwischen zwei Antriebsgehäusen 13 untergebracht ist, steht mit dem Topfteil 6 über eine Öffnung 27 in ständiger Verbindung.In the drive cylinders 14 each slides as a differential piston working piston 15 , the piston rod 16 pointing away from the pot bottom 7 penetrates the cylinder head 17 to the outside and is coupled via a linkage 18 with the switch pole 19 or its movable con contact piece. The other side of the working piston 15 contains a damping pin 20 and is connected to the control line 22 leading to a changeover valve 21 . To the changeover valve also leads a high-pressure line 23 , which leads directly via a, parallel to the pressure cylinder 11 fluid passage 28 such as an outlet 24 in the pressure cylinder 11 . A low-pressure line 25 connects the interior of the hood-shaped pot part 6 , which is designed as a low-pressure chamber, to the changeover valve 21 . One per storage unit a low pressure tank 26 , which also functions as an expansion vessel and is housed between two drive housings 13 , is in constant communication with the pot part 6 via an opening 27 .

Das Topfteil 6 ist zumindest in den Bereichen, in denen das Antriebsgehäuse 13 angeflanscht ist, mit solch einer Wandstärke ausgeführt, daß durch diese die Fluidleitun gen 22, 23 und 25 sowie der Fluiddurchgang 28 geführt werden können. Letzterer ist über einen hohlen Leitungs arm 29, der am Antriebsgehäuse 13 angegossen ist, mit dem Ende des Antriebszylinders 14 verbunden, dem die kleinere, um die Kolbenstange 16 verminderte Kolbenflä che zugewandt ist. Der Leitungsarm 29 besitzt an seinem freien Ende einen eigenen Flansch und ist schräg zur Achse des Antriebszylinders 14 - weiter zur Mitte des Topfbodens 7 hin - weggeführt. The pot part 6 is at least in the areas in which the drive housing 13 is flanged, with such a wall thickness that the fluid lines 22 , 23 and 25 and the fluid passage 28 can be guided through them. The latter is connected via a hollow pipe arm 29 , which is cast onto the drive housing 13 , to the end of the drive cylinder 14 which faces the smaller piston surface 16 reduced by the piston rod 16 . The line arm 29 has its own flange at its free end and is guided at an angle to the axis of the drive cylinder 14 - further towards the center of the pot base 7 .

In der gezeigten Ausschaltstellung der Schalterpole 19 nach Fig. 1 befinden sich die einzelnen Arbeitskolben 15 in der unteren, topfbodennahen Stellung. Dabei ist die Steuerleitung 22 über das Umschaltventil 21 mit der Niederdruckleitung 25 verbunden.In the switched-off position of the switch poles 19 shown in FIG. 1, the individual working pistons 15 are in the lower position near the pot bottom. The control line 22 is connected to the low-pressure line 25 via the changeover valve 21 .

Für die Einschaltstellung wird das Umschaltventil 21 durch einen Elektromagneten umgesteuert und verbindet die Steuerleitung 22 mit der Hochdruckleitung 23 unter gleichzeitiger Absperrung der Niederdruckleitung 25 (siehe Fig. 2). Der Arbeitskolben 15 ist nunmehr beid seitig mit Hochdruck belegt und wird zu einer von der großen zur kleineren Kolbenfläche hingerichteten Bewe gung angetrieben, bis er am Kolbenkopf 17 anlangt. In dieser Stellung sind die Schaltstücke der Schalterpole 19 geschlossen. Die einzelnen Schaltstellungen werden von einer Schaltstellungsscheibe 49, die von einem Mit nehmer 30 der Kolbenstange 16 angetrieben wird, ange zeigt. Sie steht etwas aus der Kontur des Zwischen flanschgehäuses 4 hervor und ist von einem transparenten Fenster 31 abgedeckt.For the switch-on position, the changeover valve 21 is reversed by an electromagnet and connects the control line 22 to the high-pressure line 23 while simultaneously shutting off the low-pressure line 25 (see FIG. 2). The working piston 15 is now coated on both sides with high pressure and is driven to a execution executed by the large piston surface area to the smaller piston area until it reaches the piston head 17 . In this position, the contact pieces of the switch poles 19 are closed. The individual switching positions are shown by a switching position disc 49 , which is driven by a participant with 30 of the piston rod 16 . It protrudes somewhat from the contour of the intermediate flange housing 4 and is covered by a transparent window 31 .

Nach einer oder mehreren Schalthandlungen wird der Druckspeicher automatisch nachgeladen. Dazu kann z. B. der Weg des Speicherkolbens 10 über einen Endschalter 32 abgegriffen und der Pumpmotor 33 in Betrieb gesetzt wer den. Dieser fördert Fluid aus dem Niederdruckraum, das durch einen Zulauf 34 herangeführt wird, über ein Rück schlagventil 35 in die Zuleitung 36, die wiederum mit der Hochdruckleitung 23 und somit dem Inneren des Druck zylinders 11 in Verbindung steht. The pressure accumulator is automatically reloaded after one or more switching operations. For this, e.g. B. tapped the path of the accumulator piston 10 via a limit switch 32 and the pump motor 33 is started who the. This promotes fluid from the low pressure chamber, which is brought in through an inlet 34 , via a return check valve 35 into the feed line 36 , which in turn is connected to the high pressure line 23 and thus the interior of the pressure cylinder 11 .

Ein Ventil 37 im Speicherkolben 10 schützt das Hoch drucksystem vor Überlastung. Es wird durch einen starren Stößel 38, der in eine Bohrung des Speicherkolbens ragt, bei einem zu weiten Austritt des Kolbens aus dem Druck zylinder 11 betätigt. Dadurch wird ein Weg von der Un terseite des Speicherkolbens 10 zu seiner Oberseite (Druckseite) freigegeben.A valve 37 in the accumulator piston 10 protects the high pressure system against overload. It is actuated by a rigid plunger 38 , which protrudes into a bore in the storage piston, when the piston exits the pressure cylinder 11 too far. This releases a path from the underside of the storage piston 10 to its top (pressure side).

Jeder der drei Einzelantriebe, die in der Fig. 3 an schaulich gemacht sind, kann autark betrieben werden. Dazu werden z. B. je Einzelantrieb Hilfsschalter 39 be nötigt. Deren Antrieb wird von der Bewegung der einzel nen Kolbenstangen abhängig gemacht. Deren Gestänge 18 nimmt jeweils ein Brückenelement 40 mit, an dem eine Kuppelstange 41 angelenkt ist, welche über eine Kurbel 42 den jeweiligen Hilfsschalter 39 betätigt. Das Brücken element 40 erhält zusätzlichen Verdrehschutz durch eine fixe Führungsstange 43, an der es - in einer Buchse 44 des Brückenelementes - entlanggleitet.Each of the three individual drives, which are made clear in FIG. 3, can be operated independently. For this, z. B. auxiliary drive 39 required for each individual drive. Their drive is made dependent on the movement of the individual piston rods. The linkage 18 carries a bridge element 40 , on which a coupling rod 41 is articulated, which actuates the respective auxiliary switch 39 via a crank 42 . The bridge element 40 receives additional protection against rotation by a fixed guide rod 43 , on which it slides - in a bushing 44 of the bridge element.

Der Arbeitskolben 15 ist in seiner Einschaltstellung blockierbar, falls der Fluiddruck völlig fehlt. In die sem Falle schiebt eine Riegelfeder 45 den Sperrstift 46 in eine Umfangsnut des Arbeitskolbens.The working piston 15 can be blocked in its switched-on position if the fluid pressure is completely absent. In this case, a locking spring 45 pushes the locking pin 46 into a circumferential groove of the working piston.

Die Fig. 3 läßt gut erkennen, wie die einzelnen An triebsgehäuse 13 über Flansche 47 an den Topfboden 7 festgesetzt sind. Die am Gehäuse 13 angeformten Lei tungsarme 29 sind hingegen mit ihren Anschlußflanschen 48 am zentralen, domförmig aus dem Topfboden 7 herausra genden zentralen Druckzylinder festgemacht.The Fig. 3 can be clearly seen how the individual to drive housing 13 are fixed by flanges 47 on the pot bottom 7. The molded on the housing 13 Lei line arms 29 , on the other hand, are moored with their connecting flanges 48 to the central, dome-shaped out of the pot bottom 7 out central pressure cylinder.

Claims

1. Hydraulic drive, in particular for electrical high-voltage circuit breakers, with a hood-shaped pot part, the piston formed as an energy storage spring and a loaded piston, which cooperates with a pressure cylinder, which pressure cylinder is connected to a switch pole associated drive cylinder , whose working piston is designed as a differential piston and is under pressure on one side and the other side of which is optionally pressurized to carry out a switching operation, characterized by the arrangement of a central pressure cylinder ( 11 ) which is directly in the wall of the pot base ( 7 ) of the pot part ( 6 ) is processed or attached to it, with several drive cylinders ( 14 ) for the individual switch poles ( 19 ) in uniform spacing from the pressure cylinder ( 11 ) are placed on the outside of the pot base.

2. Drive according to claim 1, characterized in that the radially symmetrically arranged pressure cylinder ( 11 ) projects as a wall part of the pot base ( 7 ) from this vertically.

3. Drive according to claim 1 or 2, characterized in that the three flanged to the pot bottom ( 7 ) drive cylinder ( 14 ) are arranged evenly distributed on the circumference and form the corners of an equilateral triangle.

4. Drive according to one of claims 1 to 3, characterized in that the respective drive cylinder ( 14 ) a line arm ( 29 ) for supplying pressure fluid is formed, which opens into the piston rod end of the drive cylinder ( 14 ) and its free End is equipped with a connecting flange ( 48 ).

5. Drive according to claim 4, characterized in that the line arm ( 29 ) extends obliquely to the axis of the drive cylinder ( 14 ) and leads to the center of the pot bottom GE.

6. Drive according to one of claims 1 to 5, characterized in that each drive cylinder ( 14 ) for a self-sufficient operation is assigned its own control and monitoring unit (tripping coils, auxiliary switches, hydraulic switching valves, etc.).

7. Drive according to one of claims 1 to 6, characterized in that an axially extending fluid passage ( 28 ) is accommodated in the respective wall of the pressure cylinder ( 11 ) to alleviate the drive cylinder ( 14 ), and section in the radial ring ( 12 ) of the pot base ( 7 ) in the area of the drive cylinders to further fluid lines ( 22 , 23 , 25 ) are worked.

8. Drive according to one of claims 1 to 7, characterized in that between two Antriebszylin countries ( 14 ), a low pressure tank ( 26 ) which is in communication with the interior of the hood-shaped pot part ( 6 ) is arranged.

9. Drive according to one of claims 1 to 8, characterized in that at least the hood-shaped pot part ( 6 ) with the central, axially projecting pressure cylinder ( 11 ) consists of a single casting.