[0001] Die Erfindung betrifft einen Hydraulikantrieb, insbesondere für elektrische Hochspannungsschalter,
bei dem ein Umschaltventil den Durchfluß von Druckfluid freigibt oder sperrt, mit
einem Ventilkolben, der in zwei sich gegenüberstehenden, topfförmigen Buchsen eingesetzt
ist und einen radialen Dichtbund aufweist, der mit den Stirnen der Buchsen wechselweise
in Dichtsitz gelangt und mindestens zwischen der eingezogenen Kolbenzylinderwand sowie
den einzelnen Buchsen Fluiddurchlaßtaschen ausgebildet sind, wobei der mit einem
Dicht- bzw. Führungsbereich versehene Kolbenkopf ständig mit Druckfluid beaufschlagt
ist und zum Antrieb des Ventilkolbens eine weitere Kolbenfläche wahlweise mit Druckfluid
ansteuerbar ist.
[0002] Der Ventilkolben des Umschaltventiles besitzt in der Regel neben dem eigentlichen
Dichtsitz für den Umschaltvorgang noch weitere Dicht- und/oder Führungsstellen.
[0003] Nun kann es vorkommen, daß bei durch Einbaubedingungen hervorgerufenen, nicht exakt
fluchtenden Buchsen, der Kolbenkopf mit seiner Führungsstelle den Dichtsitz störend
auslenkt. Die Folge sind erhöhter Verschleiß und Leckagen.
[0004] Der Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, den Dichtsitz des Umschaltventiles
auch bei nicht exakt fluchtenden, den Ventilkolben aufnehmenden Buchsen zu gewährleisten.
[0005] Die Lösung gelingt dadurch, daß der Ventilkolben zweigeteilt ist und die zwischen
Kolbenkopf und Dichtbund angeordnete Verbindungsstelle einen geringen radialen Versatz
des Kolbenkopfes zuläßt.
[0006] Durch die Möglichkeit der einzelnen Kolbenteile, sich relativ zueinander radial bewegen
zu können, ist es nunmehr leichter möglich, den richtigen Dichtsitz zwischen dem
Dichtbund des Kolbens und den Buchsen zu finden.
[0007] Die Kippbewegung der Kolbenteile wird erleichtert, wenn der Durchmesser der als Gleitsitz
ausgebildeten Verbindungsstelle größer gewählt ist als deren Sitzlänge.
[0008] Eine weitere Maßnahme, die Beweglichkeit zu erleichtern ist die, den in den Dichtbund
eingesetzten, den Kolbenkopf tragenden Ventilkolbenteil mit einer geringeren Kolbenwandungsstärke
auszustatten als die entsprechenden Teile des Restkolbens. Dies ist der elastischen
Beweglichkeit des Kolbens zuträglich.
[0009] Ist das Kolbeninnere ständig mit Druck beaufschlagt, empfiehlt es sich, den in den
hohlzylindrischen Dichtbund einsteckbaren Ventilkolbenteil innen am Dichtbund anzuordnen,
damit er vom Innendruck gegen den Dichtbund preßbar ist.
[0010] Weitere Einzelheiten der Erfindung sind den beigefügten Zeichnungen, die lediglich
schematische Ausführungsbeispiele darstellen, zu entnehmen.
Figur 1 zeigt einen Halbschnitt durch einen Teil eines Umschaltventiles in Ein-Stellung,
Figur 2 zeigt dieses Ventil in Aus-Stellung.
[0011] Der Ventilkolben ist als Ganzes in den sich gegenüberstehenden, topfförmigen Buchsen
1, 2 eingesetzt; er wird von einem Fußteil 3, dem sich radial erweiternden Dichtbund
5 sowie dem eingesetzten Kolbenteil mit zylindrischem Abschnitt 6 und dem Kolbenkopf
7 gebildet. Der Ventilkolben besitzt am Fuß- bzw. Kopfteil einen Dicht- bzw. Führungsbereich,
in dem die Dichtungspackungen 8, 9 eingesetzt sind. Diese Bereiche gleiten in entsprechenden
Zylinderpassungen 10, 11 der Buchsen 1, 2. In letztere sind Fluiddurchlaßtaschen
P und T eingelassen. Die P-Tasche ist ständig mit Hochdruckfluid beaufschlagt, ebenso
der Kolbeninnenraum 12, der mit der P-Tasche über einen Durchlaß 13 in Verbindung
steht. Hingegen steht die T-Tasche ständig mit dem Fluidvorratsbehälter, also mit
Niederdruck, in Verbindung. Mit 14 ist eine mit einem O-Ring abgeschottete Kammer
bezeichnet, die je nach Stellung des Umschaltventiles mit Hoch- bzw. Niederdruck beaufschlagt
wird, um einen Kolben, z. B. für den Antrieb eines Hochspannungsschalters, zu bewegen.
[0012] Bei der gezeigten Ein-Stellung nach Figur 1 ist ein Durchlaß 15 von der P-Tasche
zur Ringkammer 14 freigegeben, die mit Hochdruck beaufschlagt ist. In diese Einstellung
gelangt der Ventilkolben durch Beaufschlagung eines, im Fußteil 3 angeordneten Hilfskolbens
(nicht sichtbar), dessen wirksame Kolbenfläche größer ist als jene 16 des ständig
beaufschlagten Kolbenkopfes 7.
[0013] Der Dichtbund 5 trägt einen kreisringförmigen Vorsprung 17 mit trapezförmigem Querschnitt.
Dieser gelangt mit einer entsprechend abgeschrägten Stirnkante 18 der jeweiligen
Buchse 1, 2 - das Ventil bildend - in einen Dichtsitz (Kegelsitz).
[0014] Die Buchse 2 kann infolge von Einbaubedingungen leicht gegenüber der Buchse 1 gekippt
sein. Durch die Führung des Kolbenkopfes in der Zylinderpassung 11 im Bereich der
Dichtungspackung 9 wird bei einem insgesamt starren Kolben der Dichtsitz zwischen
den Stirnkanten 18 sowie dem Vorsprung 17 nur ungenügend stattfinden.
[0015] Abhilfe schafft hier der gezeigte zweiteilig aufgebaute Ventilkolben, dessen eines
Teil vom Kolbenkopf 7 sowie von dem zylindrischen Abschnitt 6 gebildet ist. Es ist
an der Innenseite des Dichtbundes 5 unter Bildung eines Gleitsitzes eingesetzt. Der
den Gleitsitz bildende Kolbenwandungsabschnitt 19 des Abschnittes 6 schließt bündig
mit der Innenseite des Dichtbundes 5 ab. Er ist einfach als Gleitstecksitz in eine
Ausdrehung 20 des Dichtbundes einsteckbar. Da der Raum 12 sowie die Fläche 16 des
Kolbenkopfes 7 ständig mit Hochdruck beaufschlagt sind, wird der Abschnitt 19 stets
optimal am Dichtbund anliegen. Eine weitere Dichtungspackung 21 in einer Umfangsnut
des Dichtbundes 5 sorgt für die notwendige Gas- bzw. Flüssigkeitsundurchlässigkeit
an der Gleitsitzstelle.
[0016] Die Ventilkolbenteile 3, 5 sind relativ starr, weil mit großer Wandstärke ausgeführt.
Hingegen ist für den zylindrischen Abschnitt 6 eine relativ dünne Wandstärke gewählt.
Dies gewährt dem eingesetzten Ventilkolbenteil 19, 6, 7 eine gewisse Elastizität.
Hinzu kommt, daß die Länge 1 des Gleitsitzes kleiner gewählt ist als der Durchmesser
D des den Gleitsitz bildenden Kolbenwandungsabschnittes 19. Dadurch ist eine gewisse
Pendelbewegung des eingesetzten Ventilkolbenteiles 19, 6, 7 ermöglicht und das Finden
des Dichtsitzes (Kegelsitz) zwischen dem Vorsprung 17 und der Stirnkante 18 ist erleichtert.
[0017] Für das Verbringen des Ventilkolbens in die Aus-Stellung gemäß Figur 2 wird der Druck
im Fußteil 3 des Kolbens aufgehoben, so daß der Druck auf die Fläche 16 im Kolbenkopf
7 überwiegt, und der Kolben insgesamt nach links verschoben wird. Dadurch gelangt
der Vorsprung 17 mit der Stirnkante 18 der Buchse 1 in Dichtsitz, und die Ringkammer
14 ist über den vom Dichtbund 5 freigelegten Durchlaß mit der T-Tasche - und damit
mit Niederdruck, in Verbindung gebracht.
1. Hydraulikantrieb, insbesondere für elektrische Hochspannungsschalter, bei dem ein
Umschaltventil den Durchfluß von Druckfluid freigibt oder sperrt, mit einem Ventilkolben,
der in zwei sich gegenüberstehenden, topfförmigen Buchsen eingesetzt ist und einen
radialen Dichtbund aufweist, der mit den Stirnen der Buchsen wechselweise in Dichtsitz
gelangt und mindestens zwischen der eingezogenen Kolbenzylinderwand sowie den einzelnen
Buchsen Fluiddurchlaßtaschen ausgebildet sind, wobei der mit einem Dicht- bzw. Führungsbereich
versehene Kolbenkopf ständig mit Druckfluid beaufschlagt ist und zum Antrieb des
Ventilkolbens eine weitere Kolbenfläche wahlweise mit Druckfluid ansteuerbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkolben (3, 5, 6, 7) zweigeteilt ist und die zwischen Kolbenkopf (7)
und Dichtbund (5) angeordnete Verbindungsstelle einen geringen radialen Versatz des
Kolbenkopfes (7) zuläßt.
2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstelle als
Gleitsitz ausgebildet ist, dessen Durchmesser D größer als die Sitzlänge 1 gewählt
ist.
3. Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstelle
als Einsteckgleitsitz ausgebildet ist, wobei der Ventilkolbenteil mit dem Kolbenkopf
(7) bis zu einem Anschlag im Restventilkolben einschiebbar ist.
4. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der den
Kolbenkopf (7) tragende Ventilkolbenteil mit einem, den Gleitsitz bildenden Kolbenwandungsabschnitt
(19) im Dichtbund (5) eingesetzt ist.
5. Antrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der den Gleitsitz bildende
Kolbenwandungsabschnitt (19) des Ventilkolbenteiles an der Innenseite des Dichtbundes
(5) eingesetzt ist und somit vom im Kolbeninneren ständig herrschenden Druck gegen
den Dichtbund (5) sowie einer dort eingesetzten Dichtungspackung (21) gepreßt wird.
6. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenwandung
des den Kolbenkopf (7) tragenden zylindrischen Abschnittes (6) eine geringere Wandstärke
aufweist als der zylindrische Fußteil (3) des Restkolbens.