Hydraulischer Antrieb für ein elektrisches Schaltgerät

Abstract

 Die hydraulische Antriebsvorrichtung ist zur Betätigung der Kontaktanordnung (1) eines elektrischen Schaltgerätes vorgesehen. Sie weist einen Arbeitszylinder (4) auf, sowie einen im Arbeitszylinder (4) geführten und auf die Kontaktanordnung (1) wirkenden Differentialkolben (5) und einen Hydraulikflüssigkeitsspeicher (8) zur ra­schen Betätigung des Differentialkolbens (5) und damit der Kontaktanordnung (1) bei der Ausführung eines am Schaltgerät anstehenden Schaltbefehls.
Diese hydraulische Antriebsvorrichtung soll sich durch einfache und robuste Bauweise auszeichnen und gleich­zeitig eine hohe Verfügbarkeit des damit angetriebenen elektrischen Schaltgerätes gewährleisten.
Dies wird dadurch erreicht, dass der Hydraulikflüssig­keitsspeicher (8) ein nahezu konstantes und mit einer vergleichsweise gut kompressiblen Hydraulikflüssigkeit gefülltes Speichervolumen aufweist.

Beschreibung

[0001] Bei der Erfindung wird ausgegangen von einer hydrauli­schen Antriebsvorrichtung nach dem ersten Teil von Patent­anspruch 1.

[0002] Hierbei nimmt die Erfindung auf einen Stand der Technik von hydraulischen Antriebsvorrichtungen Bezug, wie er etwa im deutschen Patent Nr. 21 64 759 oder im europäi­schen Patent Nr. 0 061 786 beschrieben ist. Die bekannten Antriebsvorrichtungen weisen jeweils einen Hydraulik­flüssigkeitsspeicher auf, dessen üblicherweise mit Hilfe von Druckfedern oder hochkomprimiertem Gas gespeicherte, rasch verfügbare Energie für eine schnelle Betätigung der Kontaktanordnung des Schaltgerätes ausgenützt wird. Da die verfügbaren Hydraulikflüssigkeitsspeicher ein mit Hydraulikflüssigkeit sowie ein zumindest teilweise mit Gas gefülltes Volumen aufweisen, sind bei solchen Speichern Undichtigkeiten an der Grenze zwischen diesen beiden Volumina nicht auszuschliessen, wodurch die Ver­fügbarkeit des hydraulischen Antriebs und damit auch des Schaltgerätes ggfs. erheblich beeinträchtigt wird.

[0003] Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische An­ triebsvorrichtung zu schaffen, welche sich durch einfache und robuste Bauweise auszeichnet und zugleich eine hohe Verfügbarkeit des damit angetriebenen elektrischen Schalt­gerätes gewährleistet.

[0004] Die erfindungsgemässe hydraulische Antriebsvorrichtung zeichnet sich durch einfachen Aufbau, grosse Wirtschaft­lichkeit und geringen Wartungsbedarf aus. Darüber hinaus ist sie besonders vorteilhaft an die Bedürfnisse elektri­scher Schaltgeräte hinsichtlich einer hohen Verfügbarkeit und einer vergleichsweise geringen Zahl an Antriebsvor­gängen angepasst.

[0005] Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung dargestellt:

[0006] Hierbei zeigt die einzige Figur einen prinzipiellen Schalt­plan einer hydraulischen Antriebsvorrichtung nach der Erfindung. In dieser Figur sind unter Hochdruck stehende Leitungen dick und zeitweise oder ständig unter Nieder­druck stehende Leitungen dünn ausgezogen.

[0007] Eine in der Figur mit 1 bezeichnete Kontaktanordnung eines elektrischen Hochspannungsschaltgerätes wird über eine Kolbenstange 2 einer hydraulischen Kolben-Zylinder-­Anordnung 3 betätigt. Die Kolben-Zylinder-Anordnung 3 weist einen Arbeitszylinder 4 und einen Differential­kolben 5 auf. Die kleinere hydraulisch wirksame Fläche des Differentialkolbens 5 begrenzt einen Arbeitszylin­derraum 6, die grössere hydraulisch wirksame Fläche hin­gegen einen Arbeitszylinderraum 7 der Kolben-Zylinder-­Anordnung 3. 8 bezeichnet einen Hydraulikflüssigkeits­speicher, welcher ständig mit dem Arbeitszylinderraum 6 verbunden ist. Dieser Hydraulikflüssigkeitsspeicher 8 weist ein nahezu konstantes und mit einer vergleichs­weise gut kompressiblen Hydraulikflüssigkeik gefülltes Speichervolumen auf. Gut kompressible Hydraulikflüssig­keiten sind beispielsweise Mineral- bzw. Silikonöl, deren Volumina bei 1000 bar ca. 4,5 - 5,5 % bzw. 7-10 % geringer sind als bei 1 bar. Das Speichervolumen ist im allgemeinen ausschliesslich mit der Hydraulikflüssigkeit gefüllt, jedoch ist es in Hinsicht auf eine Vergrösserung der Energiespeicherfähigkeit des Hydraulikflüssigkeitsspeichers 8 ggfs. vorteilhaft, ins Speichervolumen einen vergleichs­weise geringen Anteil an einer hochkompressiblen Masse einzubringen. Solche Masse kann beispielsweise geschlossen­porig ausgebildeter Silikonkautschuk sein. Das Speichervo­men des Hydraulikflüssigkeitsspeichers 8 ist im allgemeinen derart bemessen, dass der Druckverlust im Hydraulikflüssig­keitsspeicher 8 durch das bei einer Betätigung des Schalt­gerätes dem ersten oder zweiten Arbeitszylinderraum 6, 7 aus dem Hydraulikflüssigkeitsspeicher 8 zugeführte Hydraulikflüssigkeitsvolumen höchstens 25 % des maximal zulässigen Speicherdruckes ausmacht. Dies bedeutet, dass bei Verwendung eines Mineralöls mit einer bei 1000 bar 5 % betragenden Volumenminderung in einem 10 l grossen Speicher mit einem zulässigen Speicherdruck von 1000 bar ca. 130 ml Hydraulikflüssigkeit für die Durchführung einer Schalt­handlung zur Verfügung stehen.

[0008] 9 ist ein Arbeitsventil mit einem mit dem Hydraulikflüs­sigkeitsspeicher 8 verbundenen Eingang 10 und mit Aus­gängen 11 und 12, von denen der Ausgang 11 mit dem Ar­beitszylinderraum 7 und der Ausgang 12 mit einem Nieder­druckspeicher 13 verbunden ist. Dieser Niederdruckspei­cher 13 weist ein unter leichtem Ueberdruck stehendes Gas­polster auf, dessen Volumen derart bemessen ist, dass es bei einem Druckausgleich zwischen dem Hydraulikflüssig­keitsspeicher 8 und dem Niederdruckspeicher 13 bei der ma­ximal zulässigen Temperatur unter einem Druck von einigen, beispielsweise 2-3, bar, steht. Zwischen Hydraulikflüssig­keits- und Niederdruckspeicher ist ferner ein Ueberdruck­ ventil 14 vorgesehen, welches oberhalb des maximal zuläs­sigen Druckes der im Hydraulikflüssigkeitsspeicher 8 vorgesehenen Flüssigkeit eine Druckentlastung des Hydrau­likflüssigkeitsspeichers 8 bewirkt. Eine Hydraulikflüssig­keit aus dem Niederdruckspeicher 13 abführende Pumpe 15 befördert bei Bedarf komprimierte Hydraulikflüssigkeit in den Hydraulikflüssigkeitsspeicher 8.

[0009] Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist nun wie folgt:

[0010] Bei einem in der Figur dargestellten Ausschaltvorgang des Schaltgerätes wird das Arbeitsventil 9 zunächst über ein hydraulisch betätigtes Steuerorgan 16 derart ange­steuert, dass die Ausgänge 11 und 12 miteinander ver­bunden sind und der Arbeitszylinderraum 7 nun über das Arbeitsventil 9 in den Niederdruckspeicher 13 entlastet werden kann. Da im Arbeitszylinderraum 6 ständig Hydrau­likflüssigkeit hohen Druckes ansteht, wird der Differen­tialkolben 5 nach unten bewegt und damit die Kontaktan­ordnung des Schaltgerätes über die Kolbenstange 2 ge­öffnet. Entsprechend wird beim in der Figur nicht dar­gestellten Einschalten das Arbeitsventil 9 über das Steu­erorgan 16 derart angesteuert, dass der Eingang 10 mit dem Ausgang 11 verbunden ist und nun Hydraulikflüssigkeit aus dem Hydraulikflüssigkeitsspeicher 8 in den Arbeits­zylinderraum 7 befördert wird. Wegen der Differential­wirkung der Drücke in den Arbeitszylinderräumen 7 und 6 wird der Differentialkolben 5 nun nach oben bewegt und damit die Kontaktanordnung 1 des Schaltgerätes über die Kolbenstange 1 geschlossen.

[0011] Da von einem Schaltgerät im allgemeinen höchstens die Beherrschung eines innerhalb einer kurzen Zeitspanne ablaufenden Aus-Ein-Aus-Schaltzyklus verlangt wird, reicht es selbst bei der Verwendung eines handelsüblichen Hy­draulik-Mineralöls als Hydraulikflüssigkeit aus, beim Antrieb des Hochspannungsleistungsschalters Hydraulik­flüssigkeitsspeicher 8 mit einem Speichervolumen von einigen Litern einzusetzen. Durch Verwendung von Silikon­öl als Hydraulikflüssigkeit, gegebenenfalls unter Zugabe hochkompressibler Masse, lassen sich die Speichervolumina bzw. die maximalen Speicherdrücke der Hydraulikflüssig­keitsspeicher 8 noch herabsetzen.

Bezeichnungsliste

[0012] 

1 Kontaktanordnung

2 Kolbenstange

3 Kolben-Zylinder-Anordnung

4 Arbeitszylinder

5 Differentialkolben

6, 7 Arbeitszylinderräume

8 Hydraulikflüssigkeitsspeicher

9 Arbeitsventil

10 Eingang

11, 12 Ausgänge

13 Niederdruckspeicher

14 Ueberdruckventil

15 Pumpe

16 Steuerorgan

Ansprüche

1. Hydraulische Antriebsvorrichtung zur Betätigung der Kontaktanordnung (1) eines elektrischen Schaltgerätes mit einem Arbeitszylinder (4), einem im Arbeitszylin­der (4) geführten und auf die Kontaktanordnung (1) wirkenden Differentialkolben (5), welcher mit seiner kleineren wirksamen Fläche einen ersten Arbeitszylin­derraum (6) und mit seiner grösseren wirksamen Fläche einen zweiten Arbeitszylinderraum (7) begrenzt, und mit einem Hydraulikflüssigkeitsspeicher (8), welcher mit dem ersten Arbeitszylinderraum (6) ständig ver­bunden ist und mit dem zweiten Arbeitszylinderraum (7) über ein Arbeitsventil (9) verbindbar ist, da­durch gekennzeichnet, dass der Hydraulikflüssigkeits­speicher (8) ein nahezu konstantes und mit einer ver­gleichsweise gut kompressiblen Hydraulikflüssigkeit gefülltes Speichervolumen aufweist.

2. Hydraulischer Antrieb nach Anspruch 1, dadurch ge­kennzeichnet, dass das Speichervolumen des Hydraulik­flüssigkeitsspeichers (8) derart bemessen ist, dass der Druckverlust im Hydraulikflüssigkeitsspeicher (8) durch das bei einer Betätigung des Schaltgerätes dem ersten oder zweiten Arbeitszylinderraum (6, 7) zugeführte Hydraulikflüssigkeitsvolumen höchstens 25 % des maximal zulässigen Speicherdruckes ausmacht.

3. Hydraulischer Antrieb nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikflüssigkeit ein Mineral- oder ein Silikonöl ist.

4. Hydraulischer Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichervolumen neben der Hydraulikflüssigkeit einen vergleichsweise ge­ringen Anteil an einer hochkompressiblen Masse ent­hält.

Zeichnung