DE4011445A1 - Hydraulischer antrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Antrieb gemäß Oberbegriff des Anspruches 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.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Antriebs­ einheiten für die einzelnen Schalterpole in einem kom­ pakten Antriebsblock mit zentralem Energiespeicher zu vereinigen.

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.

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.

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.

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.

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.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfin­ dung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Nachfolgend werden Ausführungen der Erfindung näher er­ läutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Hydraulikschema eines Einzelpolantriebes in Verbindung mit dem zentralen Energiespei­ cher bei ausgeschalteten Leistungsschalterpo­ len,

Fig. 2 das Hydraulikschema mit eingeschalteteten Lei­ stungsschalterpolen und

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des gesamten An­ triebes im Teilschnitt.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Bezugsziffernliste

 1 Gehäuse
 2 Deckelelement
 3 Tragplattform
 4 Zwischenflanschgehäuse
 5 Außenflansch
 6 Topfteil
 7 Topfboden
 8 Zylinderwandungen
 9 Feder
10 Speicherkolben
11 Druckzylinder
12 Ringabschnitt
13 Antriebsgehäuse
14 Antriebszylinder
15 Arbeitskolben
16 Kolbenstange
17 Zylinderkopf
18 Gestänge
19 Schalterpol
20 Dämpfungszapfen
21 Umschaltventil
22 Steuerleitung
23 Hochdruckleitung
24 Auslaß
25 Niederdruckleitung
26 Niederdrucktank
27 Öffnung
28 Fluiddurchgang
29 Leitungsarm
30 Mitnehmer
31 Fenster
32 Endschalter
33 Pumpmotor
34 Zulauf
35 Rückschlagventil
36 Zuleitung
37 Ventil
38 Stößel
39 Hilfsschalter
40 Brückenelement
41 Kuppelstange
42 Kurbel
43 Führungsstange
44 Buchse
45 Ringfeder
46 Sperrstift
47 Flansch
48 Anschlußflansch
49 Schaltstellungsscheibe

Claims (9)

1. Hydraulischer Antrieb, insbesondere für elektri­ sche Hochspannungsleistungsschalter, mit einem hauben­ förmigen Topfteil, der eine als Energiespeicher ausge­ bildete Feder sowie einen damit beaufschlagten Speicher­ kolben, der mit einem Druckzylinder zusammenarbeitet, umfaßt, welcher Druckzylinder mit einem einem Schalter­ pol zugeordneten Antriebszylinder verbunden ist, dessen als Differentialkolben ausgebildeter Arbeitskolben ein­ seitig unter Druck steht und dessen andere Seite zur Ausführung einer Schalthandlung wahlweise unter Druck gesetzt wird, gekennzeichnet durch die Anordnung eines zentralen Druckzylinders (11), der unmittelbar in die Wandung des Topfbodens (7) des Topfteiles (6) eingear­ beitet bzw. an diesem angesetzt ist, wobei auf die Au­ ßenseite des Topfbodens - mehrere in gleichmäßigem Ab­ stand zum Druckzylinder (11) - die Antriebszylinder (14) für die einzelnen Schalterpole (19) aufgesetzt sind.

2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der radialsymmetrisch angeordnete Druckzylinder (11) als Wandungsteil des Topfbodens (7) aus diesem senkrecht vorspringt.

3. Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die drei am Topfboden (7) angeflanschten Antriebszylinder (14) gleichmäßig am Umfang verteilt angeordnet sind und die Ecken eines gleichseitigen Dreiecks bilden.

4. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß dem jeweiligen Antriebszylin­ der (14) ein Leitungsarm (29) zur Zuführung von Druck­ fluid angeformt ist, der in das kolbenstangenseitige Ende des Antriebszylinders (14) einmündet und dessen freies Ende mit einem Anschlußflansch (48) ausgestattet ist.

5. Antrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitungsarm (29) schräg zur Achse des Antriebs­ zylinders (14) verläuft und zur Topfbodenmitte hin ge­ führt ist.

6. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß jedem Antriebszylinder (14) für einen autarken Betrieb eine eigene Steuer- und Über­ wachungseinheit (Auslösespulen, Hilfsschalter, hydrauli­ sche Umschaltventile etc.) zugeordnet ist.

7. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß in dem jeweils den Antriebszy­ lindern (14) gegenüberliegenden Wandungsteil des Druck­ zylinders (11) ein axial verlaufender Fluiddurchgang (28) untergebracht ist, und im radial verlaufenden Ring­ abschnitt (12) des Topfbodens (7) im Bereich der An­ triebszylinder weitere Fluidleitungen (22, 23, 25) ein­ gearbeitet sind.

8. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß zwischen zwei Antriebszylin­ dern (14) ein Niederdrucktank (26), der mit dem inneren des haubenförmigen Topfteiles (6) in Verbindung steht, angeordnet ist.

9. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß zumindest das haubenförmige Topfteil (6) mit dem zentralen, in axialer Richtung her­ vorspringenden Druckzylinder (11) aus einem einzigen Gußteil besteht.