Hydraulischer Antrieb

Abstract

 Es wird ein hydraulischer Antrieb dargestellt, mit dem ein elektrischer Leistungsschalter betätigbar ist.
In einem Antriebszylinder (3) gleitet ein Differential­kolben (2). Eine Zylinderseite wird für die Ein- bzw. Ausschaltung über ein Umschaltventil (11) mit Druckfluid beaufschlagt bzw. entlastet. Dieses Umschaltventil wird von einem hydraulischen Steuerkreis zum Umschalten ange­regt. In diesem Steuerkreis befinden sich mindestens ein Ausschaltauslöser (16, 17).
Zur Verbesserung der Ausschaltauslösung, insbesondere bei Ausfall oder Absenkung der Steuerspannung, wird den vorhandenen Auslösern ein Unterspannungsauslöser (18) mit einer Minimalspannungsauslösespule (20) parallel geschaltet. Diese spricht bei einem gewissen Wert der sinkenden Steuerspannung an und veranlaßt ein hydrau­liches Durchschalten des Unterspannungsauslösers (18). Sollte dieses Wegesitzventil nicht ganz öffnen, so ist im Steuerkreis eine hydraulische Verstärkerstufe (21) vorhanden, die rasch einen hydraulischen Bypass zum Un­terspannungsauslöser (18) freigibt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Antrieb für einen Hochspannungsschalter, insbesondere Leistungs­schalter, dessen in einem Antriebszylinder angeordneter Differentialkolben über eine Kolbenstange den Schalter betätigt, wobei ein Umschaltventil den der großen Kol­benseite zugewandten Teil des Antriebszylinders mit Druck beaufschlagt bzw. entlastet und das Umschaltventil von mindestens einem Auslöser in Form eines Magnetventi­les, das den hydraulischen Steuerkreis für eine Aus­schaltung schließt, ansteuerbar ist.

[0002] Fällt die Steuerspannung, mit der die Magnetspulen der vorhandenen Ausschaltauslöser erregt werden, aus oder langsam zurück, so kann das Umschaltventil nicht oder nicht sicher für eine Ausschaltung des Leistungsschal­ters umgestellt werden.

[0003] Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, den Antrieb so zu ertüchtigen, daß bei Ausfall der bzw. bei langsam fallender Steuerspannung (z.B. Störung der Batterieanla­ge) der Leistungsschalter ab einem definierten Wert der Steuerspannung sicher automatisch ausgeschaltet wird. Dies gelingt der Erfindung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1.

[0004] Der Unterspannungsauslöser besitzt ein Wegesitzventil, das den hydraulischen Steuerkreis für das Umschaltventil bei angelegter voller Steuerspannung vom Niederdrucköl­volumen absperrt. Wird die Steuerspannung abgeschaltet oder langsam abgesenkt, schließt das Wegesitzventil den hydraulischen Steuerkreis. Das Umschaltventil wird akti­viert und veranlaßt die Ausschaltung des Leistungsschal­ters.

[0005] Das Wegesitzventil des Unterspannungsauslösers wird in der Regel von einer entsprechenden Minimalspannungsaus­lösespule betätigt. Diese kann wiederum die Steuerspan­nung über ein geeignetes Unterspannungsrelais beziehen, das seinerseits bei einer definierten Unterspannung ab­fällt und die Spannungsversorgung zur Minimalspannungs­auslösespule unterbricht.

[0006] Um diese Funktion bei langsam sinkender Steuerspannung sicher zu erzielen, ist vor das Wegesitzventil des Un­terspannungsauslösers eine hydraulische Verstärkerstufe geschaltet, die auch bei geringer Öffnung des Wegesitz­ventiles schnell ganz öffnet und den Druck im hydrauli­schen Steuerkreis zum Umschaltventil absenkt.

[0007] Damit die hydraulische Verstärkerstufte bei geringen Leckverlusten am Wegesitzventil seine Absperrfunktion aufrecht erhält, ist über die Verstärkerstufe ein Bypaß, in dem eine Blende eingesetzt ist, geschaltet.

[0008] Die gesamte Einrichtung des Unterspannungsauslösers kann über einen Absperrhahn abgestrennt werden. Ein elektri­scher Signalschalter am Absperrhahn meldet die geöffnete oder geschlossene Stellung diese Hahnes.

[0009] Der hydraulische Antrieb wird anhand von Ausführungsbei­spielen im folgenden näher erläutert.

[0010] Es zeigen:

Fig. 1 das Hydraulikschema des Antriebes bei einge­schaltetem Leistungsschalter,

Fig. 2 das Hydraulikschema bei ausgeschaltetem Lei­stungsschalter.

[0011] Der Leistungsschalter 1 wird von dem Diffentialkolben 2, der in einem Antriebszylinder 3 gleitbar angeordnet ist, mittels der aus dem Zylinder herausgeführten Kolbenstan­ge 4 direkt bzw. indirekt betätigt. Die Einschaltstel­lung des Differentialkolbens gemäß Fig. 1 wird durch Druckbeaufschlagung beider Kolbenseiten erreicht. Das Arbeitsfluidöl wird mit Hilfe einer Pumpe 5 aus dem Nie­derdruckreservoir 6 gefördert und über ein Rückschlag­ventil 7 in den Hochdruckkreis gedrückt. Dort wird es im Zylinder eines Federspeichers 8 als Arbeitsreserve auf Vorrat gehalten. Eine ständige Hochdruckverbindung be­steht über die Leitung 9 zu dem der kleinen Kolbenseite zugewandten Teil des Antriebszylinders 3. Ständige Hoch­druckanschlüsse bestehen ferner über die Leitung 10 zum Umschaltventil 11 sowie über die Leitung 12 zum Ein­schaltmagnetventil 13.

[0012] Durch Druckänderung in der Steuerleitung 14 wird das Umschaltventil 11 veranlaßt, sich umzustellen. Dadurch wird der Teil des Arbeitszylinders 3, der der großen Kolbenseite zugewandt ist, über die Leitung 15 entweder mit Hochdruck beaufschlagt (Fig. 1) oder mit dem Nieder­druckreservoir 6 verbunden (Fig. 2).

[0013] In der Ein-Stellung des Leistungsschalters 1 gem. Fig. 1 sind die Leitungen 10 und 15 durchverbunden, und in der Steuerleitung 14 herrscht Hochdruck. Die vorhandenen Auslöser 16, 17 in Form von Magnetventilen sowie der Unterspannungsauslöser 18 (Wegesitzventil) sperren die Steuerleitung 14 in dieser Stellung von der Niederdruck­leitung 19 ab.

[0014] Zum Umschalten in die Aus-Stellung (Fig. 2) muß minde­stens einer der Auslöser 16, 17, 18 die Steuerleitung 14 mit der Niederdruckleitung 19 verbinden. Durch den Druckabfall in der Steuerleitung 14 wird das Umschalt­ventil 11 umgestellt und die Leitung 15 mit der Nieder­druckleitung 19 verbunden. Der Differentialkolben 2 kann dadurch in seine untere Stellung ausweichen und den Lei­stungsschalter ausschalten.

[0015] Die Erfindung besteht nun insbesondere darin, zusätzlich zu den vorhandenen Auslösern 16, 17 einen weiteren Aus­löser, nämlich einen Unterspannungsauslöser 18, zwischen der Steuerleitung 14 sowie der Niederdruckleitung 19 vorzusehen. Dieser wird im wesentlichen von einem Wege­sitzventil gebildet, das von einer integrierten Minimal­spannungsauslösespule 20 betätigbar ist. Im Steuerlei­tungszweig ist dem Unterspannungauslöser 18 eine hydrau­lische Verstärkerstufe 21 vorgeschaltet. Über einen Ab­sperrhahn 22 kann die Verstärkerstufe 21 und damit auch der Unterspannungsauslöser 18 von der Steuerleitung 14 abgetrennt werden. Die Verstärkerstufe 21 hat über die Leitung 23 einen eigenen unmittelbaren Zugang zur Nie­derdruckleitung 19. Sie ist ferner mittels eines Bypas­ses, in dem eine Blende 24 eingesetzt ist, überbrückt.

[0016] Die Funktionsweise des Unterspannungsauslöser läßt sich wie folgt darstellen:

[0017] Wird dem Auslöser 18 die Steuerspannung über ein nicht dargestelltes, im Steuerschrank des Antriebes unterge­brachtes Unterspannungsrelais zugeführt, so ist die Mi­nimalspannungsauslösespule 20 unter Spannung, d.h. das Wegesitzventil des Auslösers 18 ist betätigt und somit hydraulisch geschlossen. Ein solcher Betriebszustand entspricht der Fig. 1.

[0018] Bei sinkender Steuerspannung U ≧ 1 V/sek. öffnet das Unterspannungsrelais zwischen 30 % und 15 % der Steuer­spannung. Dadurch wird der Unterspannungsauslöser 18 abgeschaltet, d.h. hydraulisch geöffnet. Der Druck in der Steuerleitung 14 wird abgesenkt, das Umschaltventil 11 umgestellt und der Leistungsschalterantrieb schaltet in Aus-Stellung. Der Betriebszustand gemäß Fig. 2 ist erreicht.

[0019] Steigt die Steuerspannung nunmehr an, so schließt das Unterspannungsrelais zwischen 45 % und 80 % der Steuer­spannung. Dadurch wird der Unterspannungauslöser 18 zu­geschaltet, d.h. hydraulisch geschlossen. Der Leistungs­schalterantrieb schaltet dadurch nicht in die Ein-Stel­lung. Die Einschaltung muß vielmehr über das Einschalt­magnetventil 13 erfolgen.

[0020] Liegt bei eingeschaltetem Leistungsschaltantrieb gemäß Fig. 1 ein gestörter Betriebszustand durch ein defektes Unterspannungsrelais vor, d.h. dieses bleibt bei sinken­der Steuerspannung geschlossen, so schaltet die Minimal­spannungsauslösespule 20 das Wegesitzventil des Unter­spannungsauslösers 18 in Öffnungsstellung um, wenn die Steuerspannung unter einem Wert von 15 % abfällt. Um die Wirkung eines nicht ganz geöffneten Wegesitzventiles zu kompensieren, kommt die hydraulische Verstärkerstufe 21 zu Hilfe; sie öffnet rasch vollständig und senkt über die Leitung 23 den Druck im hydraulischen Steuerkreis zum Umschaltventil 11 schnell ab. Der Antrieb schaltet in Stellung "Aus" um.

[0021] Bei steigender Spannung schließt die Minimalspannungs­auslösespule 20 das Wegesitzventil zwischen 25 und 75 % der Steuerspannung. Eine Einschaltung des Antriebs wird dadurch nicht herbeigeführt.

[0022] Über die hydraulische Verstärkerstufe 21 ist ein Bypass mit einer Blende (Durchmesser 0,25 mm) gelegt. Darüber werden geringe Leckverluste des Unterspannungsauslösers 18 geleitet und die hydraulische Verstärkerstufe kann ihre Absperrfunktion sicher aufrechterhalten.

[0023] Der Unterspannungsauslöser 18 kann über den Absperrhahn 22 außer Betrieb gesetzt werden. Der Antrieb arbeitet dann so, als ob der Unterspannungsauslöser 18 nicht vor­handen wäre.

[0024] Grundsätzlich gelingt die Lösung der Aufgabe allein durch die Verwendung des Unterspannungsauslösers 18 mit der Minimalspannungsauslösespule 20. Durch die Vorschal­tung eines Unterspannungsrelais kann die Ansprechemp­findlichkeit bei abgesenkter Steuerspannung wesentlich verbessert werden.

Ansprüche

1. Hydraulischer Antrieb für einen Hochspannungs­schalter, insbesondere Leistungsschalter, dessen in ei­nem Antriebszylinder angeordneter Differentialkolben über eine Kolbenstange den Schalter betätigt, wobei ein Umschaltventil den der großen Kolbenseite zugewandten Teil des Antriebszylinders mit Druck beaufschlagt bzw. entlastet und das Umschaltventil von mindestens einem Auslöser in Form eines Magnetventiles, das den hydrauli­schen Steuerkreis für eine Ausschaltung schließt, an­steuerbar ist, dadurch gekennzeichnt, daß dem Ausschalt­auslöser (16, 17) ein Unterspannungsauslöser (18) in Form eines von einer Minimalspannungsauslösespule (20) betätigten Magnetventiles parallel geschaltet ist.

2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Minimalspannungsauslösespule (20) von einem Un­terspannungsrelais mit Steuerspannung versorgt wird.

3. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da­durch gekennzeichnet, daß das Unterspannungsrelais zwi­schen 30 und 15 % der Steuerspannung auslöst, d.h. den Unterspannungsauslöser (18) aktiviert, der hydraulisch durchgeschaltet und den Druck im Steuerkreis für eine Ausschaltung absenkt.

4. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­durch gekennzeichnet, daß die Minimalspannungsauslöse­spule (20) bei weniger als 15 % der Steuerspannung ab­fällt und das Magnetventil des Unterspannungsauslösers (18) zum Öffnen veranlaßt.

5. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­durch gekennzeichnet, daß dem Unterspannungsauslöser (18) eine hydraulische Verstärkerstufe (21) vorge­schaltet ist, die im aktivierten Zustand den Unterspan­nungsauslöser (18) hydraulisch überbrückt und den Druck im hydraulischen Steuerkreis rasch absenkt.

6. Antrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Verstärkerstufe (21) ihrerseits mit einem geeigneten Bypass, in dem eine Blende (24) einge­setzt ist, überbrückt ist.

7. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­durch gekennzeichnet, daß im hydraulischen Steuerkreis ein Absperrhahn (22) eingesetzt ist, mit dem der Unter­spannungsauslöser (18) nebst hydraulischer Verstärker­stufe (21) außer Funktion gesetzt werden kann.

8. Antrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrischer Signalschalter vorhanden ist, der die Stellung des Absperrhahnes (22) meldet.

Zeichnung