Дифференциальный цилиндр для гидромеханического привода для электрических устройств отключения

Ддифференциальный цилиндр (1) гидромеханического привода, в частности переключателя высокого напряжения, содержит: первую область (3) давления для загрузки рабочим давлением; вторую область (4) давления; поршень (2), который может перемещаться в области перемещения и который может перемещаться как функция разницы давлений между первой и второй областью (3, 4) давления; и устройство демпфирования, которое в течение перемещения поршня (2) в направлении второй области (4) давления на одном участке (D) области перемещения обеспечивает дополнительное демпфирование по отношению к перемещению поршня (2). Технический результат - создание гидромеханического привода для приведения в действие электрического устройства отключения, в котором уровень демпфирования конечного положения регулируется. 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к гидравлическим дифференциальным цилиндрам для гидромеханических приводов для электрических устройств отключения.

Гидромеханические пружинные механизмы с накопленной энергией, в общем, имеют дифференциальные цилиндры. Поршень дифференциального цилиндра соединен с поршневым штоком, который может перемещаться за счет создания повышенного давления в цилиндре. Поршневой шток дополнительно соединен с электрическим устройством отключения, таким образом обеспечивая возможность электрическому устройству отключения переключаться посредством перемещения поршневого штока. Чтобы открывать электрическое устройство отключения, например, область давления дифференциального цилиндра может подвергаться гидравлическому давлению, перемещая поршневой шток в соответствующее положение.

Давление в области давления, в общем, обеспечивается посредством цилиндра давления, который соединен с устройством накопления механической энергии, например, пружинным устройством. Если устройство отключения должно переключаться, сила сжатия пружины на цилиндре давления освобождается, с тем результатом что там поднимается рабочее давление, и оно также обеспечивается посредством гидравлического соединения в области давления дифференциального цилиндра. Рабочее давление в области давления перемещает поршень и поршневой шток дифференциального цилиндра.

Если устройство накопления механической энергии на цилиндре давления сконструировано как пружинное устройство, оно, в общем, подвергается предварительному нагружению, чтобы обеспечивать достаточную силу. Когда пружинное устройство запускается, рабочее давление поднимается очень быстро, и поэтому область давления дифференциального цилиндра почти немедленно подвергается рабочему давлению. Как результат, поршень дифференциального цилиндра перемещается в направлении концевого ограничителя с высокой силой ускорения. Чтобы защитить дифференциальный цилиндр и другие механические компоненты, соединенные с ним, поэтому часто обеспечивается демпфирование конечного положения, в котором скорость поршня уменьшается до того, как он или некоторый другой компонент ударяется об ограничитель. Демпфирование предназначено, чтобы обеспечивать то, что конечная скорость поршня при ударе делается ниже предварительно определенного порога, чтобы избегать повреждения компонентов.

В зависимости от применения и от типа устройства отключения, подлежащего переключению, от скорости запуска, обеспечиваемого рабочего давления и подобного, конкретная геометрическая демпфирующая конструкция должна разрабатываться для каждого индивидуального применения. Как результат, гидромеханические пружинные механизмы с накопленной энергией являются уже привязанными к конкретному использованию в начале производства. В общем, более не имеется легкой возможности изменить область применения после их изготовления. Это делает производство гидромеханических пружинных механизмов с накопленной энергией негибким, так как они могут изготовляться только специально для конкретного применения и не является возможным изготовлять их как резервный фонд для некоторого количества неопределенных использований и приспосабливать их для заданного применения после их изготовления.

Поэтому желательным является обеспечить гидромеханический пружинный механизм с накопленной энергией, который имеет демпфирование конечного положения, которое обеспечивает замедление таким образом, что достигается конечная скорость поршневого штока ниже предварительно определенного порога до того, как поршень, поршневой шток или компонент, соединенный с ним, ударяется о концевой ограничитель, независимо от рабочего давления, обеспечиваемого устройством накопления механической энергии, и независимо от массы, перемещаемой поршневым штоком.

Поэтому, целью настоящего изобретения является сделать доступным гидромеханический привод для приведения в действие электрического устройства отключения, в котором уровень демпфирования конечного положения регулируется.

Эта цель достигается посредством дифференциального цилиндра для гидромеханического привода для приведения в действие электрического устройства отключения в соответствии с пунктом 1 формулы изобретения и посредством гидромеханического привода в соответствии с пунктом 9 формулы изобретения.

Дополнительные предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения определяются в зависимых пунктах формулы изобретения.

Согласно первому аспекту, обеспечивается дифференциальный цилиндр для гидромеханического привода для приведения в действие электрического переключателя, в частности переключателя высокого напряжения.

Дифференциальный цилиндр содержит:

- первую область давления для подачи рабочего давления;

- вторую область давления;

- поршень, который выполнен с возможностью перемещения в области перемещения и который перемещается в зависимости от разницы давлений между первой и второй областями давления;

при этом обеспечивается устройство демпфирования, которое, в случае перемещения поршня в направлении второй области давления, обеспечивает дополнительное демпфирование, также указываемое как демпфирование конечного положения, по отношению к перемещению поршня на участке области перемещения, при этом дополнительное демпфирование устанавливается автоматически.

Устройство демпфирования имеет камеру демпфирования, в нижней части которой располагаются смазочные канавки. Уплотнительный элемент, который прочно зафиксирован на своем месте, имеет свойства пружины, подвергается преобладающему давлению демпфирования на смазочной канавке, закрываемой им, и регулирует давление демпфирования, располагается под смазочными канавками.

Концепция вышеописанного дифференциального цилиндра для гидромеханического привода состоит в обеспечении демпфирования перемещения поршня на участке (частичной области) области перемещения поршня, чтобы уменьшать скорость поршня до того, как он достигнет концевого ограничителя.

Посредством обеспечения автоматически устанавливаемого демпфирования, является возможным конструировать дифференциальный цилиндр независимо от знания последующей системы, в которой он используется.

Этим способом является возможным очень большое независимое от применения производство гидромеханических приводов этого типа без знания конечного использования.

Устройство демпфирования может дополнительно иметь камеру демпфирования на противоположном конце второй области давления от поршня и может иметь штырь демпфирования, проходящий к поршню в направлении второй области давления, при этом штырь демпфирования и камера демпфирования сконструированы таким образом, что штырь демпфирования проходит в камеру демпфирования на участке области перемещения и, таким образом, отделяет вторую область давления от камеры демпфирования.

Является тем самым возможным обеспечивать то, что никакое значительное демпфирование не вызывается на первом участке области перемещения поршня. Только на втором участке области перемещения, когда штырь демпфирования входит в камеру демпфирования в результате перемещения поршня, текучая среда, находящаяся в камере демпфирования, загораживается, с результатом что она может вытекать из камеры демпфирования только через уменьшенное поперечное сечение прохода.

Как результат, имеется значительное увеличение в демпфировании по отношению к перемещению поршня в первой области поршня.

Согласно настоящему изобретению, поперечное сечение, через которое гидравлическая текучая среда может вытекать из камеры демпфирования, устанавливается автоматически, таким образом обеспечивая возможность регулировать гидромеханический привод для применения, т.е. в отношении начальной скорости поршня, силы, действующей на поршень, максимальной скорости поршня и массы элементов, соединенных с поршневым штоком, без внешнего вмешательства, чтобы достигать требуемого поведения переключения устройства отключения, приводимого в действие посредством гидромеханического привода.

Для этой цели штырь демпфирования и камера демпфирования сконструированы таким образом, что после проникновения штыря демпфирования в камеру демпфирования, остается остаточный промежуток, который имеет предварительно определенное поперечное сечение прохода.

В частности, предварительно определенное поперечное сечение прохода может выбираться таким образом, что оно вызывает предварительно определенное максимальное демпфирование по отношению к перемещению поршня.

Согласно изобретению, уплотнительный элемент, предпочтительно элемент в форме диска, который может перемещаться в осевом направлении по отношению к направлению перемещения поршня, расположен в нижней части камеры демпфирования и, в случае перемещения поршня в направлении второй области давления на участке области перемещения, изменяет поперечное сечение проходов для гидравлической текучей среды, также указываемых ниже как смазочные канавки, находящихся или расположенных ниже.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения, поперечное сечение, по меньшей мере, одной из смазочных канавок сконструировано таким образом, что, в случае перемещения поршня в направлении второй области давления, уплотнительный элемент закрывает упомянутую смазочную канавку. Поперечное сечение, по меньшей мере, одной из дополнительных смазочных канавок сконструировано таким образом, что элемент в форме диска не полностью закрывает эту смазочную канавку, и, следовательно, формируется промежуток, через который течет гидравлическая текучая среда.

Здесь, перемещающийся элемент в форме диска и смазочная канавка, которая закрывается посредством перемещающегося уплотнительного элемента, действуют в качестве обратного клапана, и перемещающийся элемент в форме диска, таким образом, вызывает дополнительное демпфирование по отношению к перемещению поршня посредством того, что аксиально перемещающийся элемент в форме диска прижимается к нижней части камеры демпфирования.

Уплотнительный элемент, который предпочтительно осуществлен как тарельчатая пружина, прочно фиксируется на своем месте и имеет предпочтительно форму диска, располагается под проходами для гидравлической текучей среды. Элемент, прочно зафиксированный на своем месте, имеет свойства пружины и может прижиматься к смазочным канавкам, закрываемым им, посредством преобладающего давления демпфирования. Уплотнительный элемент, прочно зафиксированный на своем месте, таким образом, предпочтительно регулирует давление демпфирования.

В случае перемещения поршня в направлении второй области давления, давление демпфирования, таким образом, прикладывается к смазочным канавкам, закрываемым посредством элемента в форме диска, прочно зафиксированного на своем месте.

Если сила на поверхности элемента в форме диска, прочно зафиксированного на своем месте, увеличивается, элемент в форме диска, прочно зафиксированный на своем месте, изгибается вниз и открывает поперечное сечение, через которое гидравлическая текучая среда может перетекать в сливной канал, соединенный с проходами для гидравлической текучей среды и ведущий в контейнер гидравлической текучей среды. Чем большим является давление демпфирования, тем больше открывается поперечное сечение. Если давление демпфирования падает вследствие увеличенной утечки гидравлической текучей среды, сгибание элемента в форме диска, прочно зафиксированного на своем месте, также уменьшается, и свободное поперечное сечение уменьшается снова. Замедление поршня, таким образом, достигается без превышения конкретного максимального давления.

Когда поршень перемещается в противоположном направлении (из камеры демпфирования), аксиально свободно перемещающийся элемент в форме диска поднимается и открывает максимальное поперечное сечение. Гидравлическая текучая среда может, таким образом, течь беспрепятственно в камеру демпфирования, и нет препятствия ускорению поршня. Здесь, элемент в форме диска, прочно зафиксированный на своем месте, действует как односторонний ограничитель в соединении со смазочной канавкой, которая закрывается на его конце, обращенном к сливному каналу, посредством элемента в форме диска, прочно зафиксированного на своем месте.

В особенно предпочтительном варианте осуществления дифференциального цилиндра согласно изобретению, обеспечиваются два прохода для гидравлической текучей среды, но количество смазочных канавок может также быть более большим.

Смазочные канавки предпочтительно, каждая, состоят из первой и второй подобласти, при этом первая подобласть смазочной канавки, которая не полностью закрывается перемещающимся элементом в форме диска, имеет большее поперечное сечение, чем ее вторая подобласть, которая покрывается эластичным элементом, прочно зафиксированным на своем месте.

Первая подобласть смазочной канавки, которая полностью закрывается перемещающимся элементом в форме диска, имеет более маленькое поперечное сечение, чем ее вторая подобласть, которая покрывается эластичным элементом, прочно зафиксированным на своем месте.

Согласно другому аспекту, обеспечивается гидромеханический привод, имеющий вышеописанный дифференциальный цилиндр, предпочтительно используемый в устройствах отключения высокого напряжения.

Предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения описывается более подробно ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг. 1 показывает схематический вид в поперечном разрезе гидравлического дифференциального цилиндра, имеющего демпфирование конечного положения в соответствии с первым вариантом осуществления.

Фиг. 1 показывает схематический вид в поперечном разрезе гидравлического дифференциального цилиндра 1, имеющего поршень 2, который отделяет первую область 3 давления от второй области 4 давления. Поршень 2 выполнен с возможностью перемещения во внутренней части 5 цилиндра, при этом поршень 2 разделяет первую и вторую область 3, 4 давления герметично одну от другой. В первую область 3 давления может подаваться рабочее давление.

Рабочее давление может, например, обеспечиваться посредством отдельного цилиндра давления (не показан) и может оказывать воздействие на поршень 2 цилиндра давления посредством освобождения устройства накопления механической энергии, например, диафрагмы с предварительным нагружением или спиральной пружины.

Гидравлический дифференциальный цилиндр 1 служит для того, чтобы обеспечивать перемещение запуска. Для этой цели поршень 2 дифференциального цилиндра 1 соединен с поршневым штоком 6, который вызывает открывание и закрывание электрического устройства отключения напрямую или косвенно как исполнительный механизм.

Когда рабочее давление действует в первой области 3 давления, поршень 2 перемещается в соответствии с разницей давлений между первой и второй областью 3, 4 давления таким образом, что объем второй области 4 давления уменьшается, при этом гидравлическая текучая среда, находящаяся во второй области 4 давления, вытекает через гидравлическую линию 7 напрямую в контейнер гидравлической текучей среды (не показан) и поэтому не оказывает какого-либо значительного противодавления на поршень 2. Когда гидромеханический привод запускается, поршень 2 дифференциального цилиндра 1 ускоряется, при этом вторая область 4 давления не вносит вклад в уменьшение скорости поршня 2. Этим способом операция переключения, выполняемая с помощью гидромеханического привода, может выполняться при требуемой скорости, таким образом обеспечивая возможность быстрых операций запуска.

Необходимо предохранять поршень 2 дифференциального цилиндра 1 или компонент, соединенный с ним, который ускоряется посредством операции запуска, от удара о концевой ограничитель без замедления, так как в результате упомянутый ограничитель может повреждаться и, в дополнение, может возникать причиняющий беспокойство шум. По этой причине обеспечивается демпфирование конечного положения. Демпфирование конечного положения сформировано с помощью цилиндрического, в частности, кругового цилиндрического штыря 10 демпфирования, который является пассивным в течение перемещения поршня 2 в области B перемещения во внутренней части 5 и вызывает демпфирование перемещения поршня 2, как только поршень 2 перемещается в область D демпфирования, так как объем второй области 4 давления дополнительно уменьшается. Положение, которое представляет переход между областью B перемещения и областью D демпфирования, определяется входом штыря 10 демпфирования в подобную цилиндрическую камеру 11 демпфирования, в то время как объем второй области 4 давления уменьшается.

Камера 11 демпфирования и штырь 10 демпфирования имеют поперечные сечения, которые оставляют остаточный промежуток 8, когда штырь 10 демпфирования проникает в камеру 11 демпфирования, при этом через упомянутый промежуток гидравлическая текучая среда может выходить из камеры 11 демпфирования во вторую область 4 давления. Этим способом обеспечивается эффект ограничителя посредством остаточного промежутка 8, так как гидравлическая текучая среда, заключенная в камере 11 демпфирования, может проходить через вторую область 4 давления в контейнер гидравлической текучей среды.

Не считая остаточного промежутка 8, гидравлическая линия 7 для переноса гидравлической текучей среды из второй области 4 давления, таким образом, более не находится в прямом соединении текучей среды с гидравлической текучей средой, заключенной в камере 11 демпфирования.

Чтобы обеспечивать это, поперечное сечение штыря 10 демпфирования сделано меньшим, чем поперечное сечение камеры 11 демпфирования, чтобы обеспечивать остаточный промежуток 8 для прохода гидравлической текучей среды. Эффективное поперечное сечение прохода остаточного промежутка может выбираться так, чтобы делать возможным демпфирование перемещения поршня 2 с максимальным демпфированием, которое может устанавливаться. Максимальное демпфирование, которое может устанавливаться, может предварительно определяться во время конструирования гидравлического привода, например. Таким образом, например, является возможным поперечное сечение прохода, равное от 0,5% до 5% области поперечного сечения штыря 10 демпфирования.

Уплотнительный элемент 15, который может перемещаться в осевом направлении по отношению к направлению перемещения поршня 2 и который предпочтительно осуществлен как элемент в форме диска или сферический элемент, расположен в нижней части камеры 11 демпфирования. Перемещающийся уплотнительный элемент 15 также может быть перемещающейся тарельчатой пружиной. Перемещающийся уплотнительный элемент 15 изменяет поперечное сечение смазочных канавок 9, 13, находящихся или расположенных ниже, в течение перемещения поршня 2 в направлении второй области 4 давления на участке D области перемещения.

Поперечное сечение смазочной канавки 9 выполнено таким образом, что перемещающийся элемент 15 в форме диска закрывает упомянутую смазочную канавку 9 в случае перемещения поршня 2 в направлении второй области давления. Поперечное сечение дополнительной смазочной канавки 13 выполнено таким образом, что перемещающийся элемент 15 в форме диска не полностью закрывает эту дополнительную смазочную канавку 13, и, следовательно, формируется промежуток 16, через который гидравлическая текучая среда может течь.

Здесь, перемещающийся элемент 15 в форме диска и смазочная канавка 9, которая полностью закрывается перемещающимся элементом 15 в форме диска, действуют в качестве обратного клапана, и перемещающийся элемент 15 в форме диска вызывает дополнительное демпфирование по отношению к перемещению поршня 2 в силу того факта, что аксиально перемещающийся элемент 15 в форме диска прижимается к нижней части камеры 11 демпфирования. Как результат, смазочная канавка 9, служащая в качестве обратного клапана в соединении с перемещающимся элементом 15 в форме диска, закрывается.

Уплотнительный элемент 12, прочно зафиксированный на своем месте, предпочтительно осуществленный как тарельчатая пружина или эластичный элемент в форме диска, располагается под смазочными канавками 9, 13 для гидравлической текучей среды.

Когда прикладывается давление демпфирования, тарельчатая пружина 12 прижимается к смазочной канавке 13, закрываемой ей, с тем результатом, что давление демпфирования прикладывается к проходу 13, закрываемому тарельчатой пружиной 12.

Смазочные канавки 9, 13, каждая, состоят из первой и второй подобласти, при этом первая подобласть смазочной канавки 13 не полностью закрывается перемещающимся элементом 15 в форме диска и имеет более крупное поперечное сечение, чем ее вторая подобласть, которая покрывается эластичным элементом 12, прочно зафиксированным на своем месте.

Первая подобласть смазочной канавки 9, которая полностью закрывается перемещающимся элементом 15 в форме диска, имеет более маленькое поперечное сечение, чем ее вторая подобласть, которая частично покрывается эластичным элементом 12, прочно зафиксированным на своем месте.

Когда сила на поверхности тарельчатой пружины 12 увеличивается, она изгибается вниз и открывает поперечное сечение, через которое гидравлическая текучая среда может перетекать в сливной канал 14, соединенный со смазочной канавкой 13 и ведущий в контейнер гидравлической текучей среды.

Чем большим является давление демпфирования, тем больше открывается поперечное сечение. Если давление демпфирования падает вследствие увеличенной утечки масла, сгибание тарельчатой пружины 12 также уменьшается, и свободное поперечное сечение уменьшается снова. Замедление поршня 2, таким образом, достигается без превышения конкретного максимального давления.

Когда поршень 2 перемещается в противоположном направлении из камеры демпфирования, аксиально свободно перемещающаяся тарельчатая пружина 15 поднимается, перемещается в направлении поршня 2 и тем самым открывает максимальное поперечное сечение проходов 9, 13 для гидравлического масла.

Посредством обеспечения, в нижней части камеры 11 демпфирования, элемента 15 в форме диска, который может перемещаться в осевом направлении по отношению к перемещению поршня 2 и который служит в качестве верхней крышки для прохода 9 для гидравлической текучей среды и для элемента 12 в форме диска, прочно зафиксированного на своем месте, под смазочными канавками 9, 13, демпфирование поршня 2 устанавливается автоматически, и поэтому дифференциальные цилиндры могут изготовляться независимо от применения.

Список ссылочных позиций

1 дифференциальный цилиндр

2 поршень

3 первая область давления

4 вторая область давления

6 поршневой шток

7 гидравлическая линия

8 остаточный промежуток

9 смазочная канавка для беспрепятственного перемещения вверх штыря демпфирования

10 штырь демпфирования

11 камера демпфирования

12 уплотнительный элемент, прочно зафиксированный на своем месте, элемент в форме диска, прочно зафиксированный на своем месте, тарельчатая пружина, прочно зафиксированная на своем месте

13 смазочная канавка с переменным поперечным сечением для демпфирования

14 сливной канал, ведущий в контейнер гидравлической текучей среды

15 перемещающийся уплотнительный элемент, диск, перемещающийся в осевом направлении, перемещающаяся тарельчатая пружина

16 промежуток.

1. Дифференциальный цилиндр (1) для гидромеханического привода для приведения в действие электрического переключателя, в частности переключателя высокого напряжения, содержащий:
- первую область (3) давления для подачи рабочего давления;
- вторую область (4) давления;
- поршень (2), который выполнен с возможностью перемещения в области перемещения и который перемещается в зависимости от разницы давлений между первой и второй областями (3, 4) давления;
- устройство демпфирования, которое, в случае перемещения поршня (2) в направлении второй области (4) давления, обеспечивает дополнительное демпфирование по отношению к перемещению поршня (2) на участке (D) области перемещения, при этом дополнительное демпфирование устанавливается автоматически,
отличающийся тем, что устройство демпфирования имеет камеру (11) демпфирования, в нижней части которой расположены смазочные канавки (9, 13), уплотнительный элемент (12), который прочно зафиксирован на своем месте и имеет свойства пружины, располагается под смазочными канавками (9, 13), и уплотнительный элемент (12), прочно зафиксированный на своем месте, подвергается преобладающему давлению демпфирования на смазочной канавке (13), закрываемой им, и регулирует давление демпфирования.

2. Дифференциальный цилиндр по п.1, в котором уплотнительный элемент (12), прочно зафиксированный на своем месте, осуществлен как тарельчатая пружина.

3. Дифференциальный цилиндр (1) по п.1, в котором устройство демпфирования имеет камеру (11) демпфирования на противоположном конце второй области (4) давления от поршня (2) и имеет штырь (10) демпфирования, проходящий к поршню (2) в направлении второй области давления, при этом штырь (10) демпфирования и камера (11) демпфирования выполнены таким образом, что штырь (10) демпфирования проходит в камеру (11) демпфирования на участке (D) области перемещения и, таким образом, отделяет вторую область (4) давления от камеры (11) демпфирования.

4. Дифференциальный цилиндр по п.3, в котором штырь (10) демпфирования и камера (11) демпфирования выполнены таким образом, что, после проникновения штыря (10) демпфирования в камеру (11) демпфирования, остается остаточный промежуток (8), который имеет предварительно определенное поперечное сечение прохода.

5. Дифференциальный цилиндр по п.4, в котором предварительно определенное поперечное сечение прохода выбирается таким образом, что оно вызывает предварительно определенное максимальное демпфирование по отношению к перемещению поршня (2).

6. Дифференциальный цилиндр по п.5, в котором, в случае перемещения поршня (2) в направлении второй области (4) давления, на участке (D) области перемещения, уплотнительный элемент (15), который может перемещаться в направлении перемещения поршня (2), закрывает или частично закрывает поперечное сечение прохода (9) в нижней части камеры (11) демпфирования.

7. Дифференциальный цилиндр по п.5, в котором поперечное сечение, по меньшей мере, одной из смазочных канавок (9) выполнено таким, что, в случае перемещения поршня в направлении второй области давления, перемещающийся уплотнительный элемент (15) закрывает смазочную канавку (9), и поперечное сечение, по меньшей мере, одной из дополнительных смазочных канавок (13) выполнено таким, что перемещающийся уплотнительный элемент (15) не полностью закрывает эту смазочную канавку (13), и, следовательно, формируется промежуток (16), через который течет гидравлическая текучая среда.

8. Дифференциальный цилиндр по любому из пп.5-7, в котором перемещающийся уплотнительный элемент (15) и смазочная канавка (9), которая полностью или частично закрывается элементом (15) в форме диска, действуют в качестве обратного клапана.

9. Гидромеханический привод для устройства отключения высокого напряжения, имеющий дифференциальный цилиндр (1) по любому из предшествующих пунктов.