Патент ссср 297219
О З-""ИД; А Н И Е
ИЗОБРЕТЕНИЯ
2972I9
Сойз Соватскик
Сациалистическил
Рвсоублик
К ПАТЕНТУ
Зависимый от патента ¹
МПК Н 016 33/66
Заявлено 28.IV.1969 (Эй 1327053/24-7)
Приоритет 05ХП1.1968, № P21c/133922, ГДР
Опубликовано 02.111.1971. Бюллетень № 9
Дата опубликования описания II.VI.1971
Комитат оо девам ивоОретвиий .и открытия ори Саеетв тйинистрав
СССР
УДК 621.316.542.064.26.. 027. 3 (088.8) Авторы изобретения
Иностранцы
Альфред Гетш, Хайнц Хениш и Эрнст Фройнд (Германская Демократическая Республика) Иностранная фирма
«Институт Прюффельд фюр Электрише Хохлайстунгстехник» (Германская Демократическая Республика) Зая,витель
ПРИВОД
Изобретение касается приводов для управлейия высоковольтными выключателями, в частности вакуумными.
Известны приводы для управления высоковольтными выключателями, у которых рабочий элемент (поршень, якорь электромагнита, пружина и др.) кинематически связан с устройством для приведения в действие подвижных контактов, например, с включающей тягой, Однако эти приводы имеют большие габариты и вес, применение их в вакуумных выключателях ограничено временем срабатывания.
В предложенном приводе для повышения быстродействия, уменьшения габаритов и веса рабочий элемент выполнен в виде вакуумно-плотно герметизированной камеры, снабженной подвижной крышкой, на которой укреплено устройство для приведения в действие подвижных контактов — включающая тяга, и неподвижным основанием. Внутренняя полость указанной камеры соединена с вакуумной установкой, содержащей впускной и проходной клапаны, форвакуумную камеру и форвакуумный насос. Камера рабочего элемента может быть выполнена в виде сильфона, с входящей в него подвижной крышкой чашеобразной формы, которая может быть выполнена в виде упругой мембраны. Камера рабочего элемента выполнена в виде цилиндра, а ее подвижная крышка — в виде поршня, снабженного вакуумными уплотнениями, или в виде сильфона с подвижной крышкой, которая соединяется в одной точке, образуя при этом острый угол.
Впускной клапан может быть укреплен на не5 подвижном основании камеры рабочего э.пемента и с помощью подвижной крышки и толкателя обеспечивает закрытие проходного клапана, раньше чем тарелка клапана откроет впускной клапан, Форвакуумная камера одно10 временно выполняет функции вакуумноплотного распределительного устройства высокого напряжения. Одна включающая тяга соедине на с двумя рабочими элементами, расположенными один против другого; одна включающая
15 тяга может быть также соединена с рабочим элементом и металлическим сильфоном.
На фиг. 1 и 2 показаны варианты испо.пнения рабочего элемента предложенного при20 вода; на фиг. 3 — предложенный привод, рабочий элемент которого расположен на вакуумной дугогасительной камере выключателя; на фиг. 4 — то же, на рабочем элементе установлен механически вводимый в действие впуск25 ной клапан; на фиг. 5 — привод с вакуумной камерой, которая одновременно является форвакуумной камерой; на фиг. 6 — то же, с двумя рабочими элементами; на фиг. 7 — то же, с одним рабочим элементом и мета.плическим
30 сильфоном.
297219 причем F,=F,, 65
Рабочий элемент 1 привода, состоящий из камеры 2, выполненной, например, в виде сильфона, имеет неподвижное основание 3 и чашеобразную подвижную крышку 4, на которой закреплена включающая тяга 5. К неподвижному основанию 3 присоединен вакуумноплотный тпубопровод б, с малым сопротивлением потоку, на котором имеются впускной клапан
7 и проходной клапан 8, форвакуумная камера 9 и форвакуумный насос 10 (клапаны 7 и
8 закрыты). Объем форвакуумной камеры должен быть в 10 — 10З раз больше объема камеры рабочего элемента 1, а давление газа в ней Р должно быть в 10З вЂ” 104 раз меньше давления газа Р> в камере рабочего элемента
1. Усилие на включающую тягу 5 равно:
1 а (F; i Fg) где Fà — сила, воздействующая на камеру ра бочего элемента снаружи, F; — сила внутри камеры, F — противодействующая сила.
При вводе в действие быстрооткрывающегося клапана 8 (например, 4 0,1 мксек) давление газа в камере 2 моментально снижается, и в соответствии с установившимся в камере 2 и в форвакуумной камере 9 давлением газа
Р; действующая внутри камеры 2 сила F; мгновенно становится меньше, чем действующая снаружи сила F,. В соответствии с равнодействующим усилением F, причем F,»Р;+Fg, включающая тяга 5 переместится в свое конечное положение, в котором она механически фиксируется. При закрытии клапана 8 камера
2 отсоединяется от форвакуумной камеры 9, а при открытии впускного клапана 7 в камере
2 восстанавливается давление Ро, равное наружному. Таким образом, так как F,— — F;, на приводную тягу 5 воздействует только усилие
F=F . Под действием силы Ре приводная тяга 5 возвращается в исходное положение, как только освободится механический фиксатор 11, который вводится в действие, например, с помощью электромагнита. Камера 2 рабочего элемента привода может иметь подвижную крышку 4, выполненную в виде металлической мембраны, которая обеспечивает перемещение включающей тяги 5 (см. фиг. 3).
Камера рабочего элемента привода (см. фиг. 2) выполнена в виде цилиндра, а подвижная крышка в виде снабженного вакуумными уплотнениями 12 поршня 13. Подвижная крышка 4 камеры 2 может быть наклонена к неподвижному основанию под углом, укреплена на нем в точке 14 поворота и соединена со стенкой камеры, выполненной в виде сильфона. Включающая тяга 5 укреплена в точке 14 поворота вертикально по отношению к плоскости чертежа и жестко соединена с подвижной крышкой 4. Включающая тяга будет поворачиваться при перемещении крышки
4 относительно поворотной оси на угол 7.
Рабочий элемент привода может быть укреплен на вакуумной дугогасительной камере 15 выключателя и снабжен храповым механизмом 1б (клапаны 7 и 8 закрыты). Давление газа Р в камере 2 равно наружному давлению Р, воздуха. Электроды 17 и 18 вакуумной дугогасительной камеры 15 под давлением Р„ воздействующим на металлический сильфон камеры 2, прижаты один к другому. На включающую тягу 5 действует усилие F=F,— (Fã+ F ), где 1 а F;
Разрыв контактных электродов 17 и 18 в камере 15 начинается при быстром открытии клапана 8. В камере 2 моментально снижается давление газа Р;((Р„и таким образом, действующая внутри камеры сила F; будет значительно меньше, чем действующая снаружи сила F,. В соответствии с усилием F, где
F„)F-„+Fä под воздействием давления наружного воздуха тяга 5 перемещается в конечное положение, в котором она механически фиксируется. После закрытия клапана 8 и ввода воздуха в камеру 2 через впускной клапан 7, сила F„снова становится равной силе F„.
Это приводит к тому, что равнодействующее усилие F=.F вновь воздействует на включающую тягу 5.
Непосредственно после снятия механического фиксирования под давлением воздуха Р тяга 5 перемещается обратно в исходное положение, т. е. в положение, когда электроды 17 и 18 дугогасительной камеры 15 замкнуты.
На рабочем элементе 1 может быть установлен впускной клапан 7 механически вводимый в действие с помощью крышки 4. С камерой 2 через клапан 8 соединены форвакуумная камера 9 и форвакуумный насос 10. Клапан 8 открыт, и давление в камере 2 и камере 9 одинаково, т. е. Р=Р;, давление Р, значительно меньше, чем давление Р, камеры. На храповой механизм 16 постоянно воздействует равнодействующее усилие F= Є— (F;+ Fz), где
F.»F;+F,..
Перемещение тяги 5 будет возможно после того как храповой механизм 1б освободит тягу, при этом тяга 5 перемещается вниз и упирается в толкатель 19, укрепленный вакуумноплотно в подвижной крышке 4. Толкатель вместе с крышкой перемещаются вниз, замыкая контакты 20 и 2(, что (в соответствии с электрической схемой) приводит к закрытию клапана 8. При дальнейшем движении в том же направлении крышка 4 нажимает на тарелку
22 клапана и выводит ее из конического седла, открывая доступ воздуха в камеру 2. В результате этого действует равнодействующее усилие Р=Рд, так как усилие F; снова становится равным действующей снаружи на подвижную крышку 4 силе Р,. Однако обратное перемещение тяги 5 в ее исходное положение невозможно, так как за этот промежуток времени храповой механизм 1б сработал и зафиксировал это положение.
В приводе может быть предусмотрена вакуумная камера 23, которая одновременно яв297219
20
В камере 28 (см. фиг. 7) размещены включающая тяга 5, рабочий элемент 1 и металлиляется форвакуумной камерой, оборудованная металлическим сильфоном, предназначенным для передачи движения на тягу 5. Перемещение сильфона 24 в направлении против силы
Р, которая создается наружным давлением воздуха, осуществляется с помощью рабочего элемента 1, на котором укреплена тяга 5. Для постоянного наблюдения за давлением газа Р в камере 2 предусмотрен контрольный вакуумметр 25, который через коммутационную схему 2б управляет клапаном 27 и вакуумной установкой 28.
Вакуумная камера 23 и рабочий элемент 1 соединены между собой клапаном 29, который открыт, и давление газа в камере 2 рабочего элемента 1 будет равно давлению в вакуумной камере 23. Наружное давление на рабочий элемент равно нормальному давлению воздуха.
С помощью храпового механизма 1б подвижная крышка 4 фиксируется в своем исходном положении. После того как сработал храповой механизм 1б, включающая тяга 5 под воздействием равнодействующего усилия
F=F — (F;+Fg) перемещается в направлении, показанном стрелкой. Крышка 4 фиксируется в своем конечном положении с помощью храпового механизма. Управляющий импульс через коммутационную систему 80 приводит к закрытию клапана 29 и впускного клапана 81 через коммутационную систему 82. Перемещение включающей тяги 5 в направлении против стрелки осуществляется с помощью храпового механизма 1б и управляющего импульса через коммутационную систему 82.
На фиг. 6 показана вакуумная камера 28 с включающей тягой 5, которая с помощью двух рабочих элементов может быть перемещена в обоих направлениях. К основанию 3 каждого из рабочих элементов присоединены соответственно впускной клапан 7 и проходной клапан 8, которые через вакуумноплотный трубопровод соединены с форвакуумной камерой 9 и форвакуумным насосом 10. Если клапаны 8 закрыты, а клапаны 7 открыты, давление в обоих рабочих элементах 1 одинаково, и приводная тяга 5 находится в среднем положении.
Если же необходимо переместить тягу 5 влево, то должен быть закрыт соответствующий (левый) впускной клапан 7, а клапан 8 открыт, что соответственно приводит к уменьшению давления в левом рабочем элементе по сравнению с давлением газа, которое через открытый впускной клапан 7 другого рабочего элемента воздействует на его крышку 4. Перемещение приводной тяги обратно (вправо) осуществляется путем закрытия впускного клапана 7 с правой стороны, а также левого клапана 8 и открытия левого впускного клапана
7 и проходного клапана 8 с помощью пружинящей силы натяжения металлического сильфона.
6 ческий сильфон. На неподвижном основании 3 укреплен впускной клапан 7 и проходной клапан 8, который через вакуумноплотный трубопровод соединен с форвакуумной камерой и форвакуумным насосом. На металлический сильфон 38 постоянно воздействует сила F.
Клапан 8 закрыт, а клапан 7 открыт, и на подвижную крышку 4 изнутри действует сила F„.
Сила F меньше силы F;, поэтому тяга 5 занимает положение, показанное на чертеже. Включающая тяга 5 переместится, когда закроется клапан 7 и откроется клапан 8. После того как давления в форвакуумной камере 9 и в камере рабочего элемента уравняются, воздействующая изнутри сила F, будет меньше силы, воздействующей снаружи на сильфон 83, и тогда тяга 5 начнет перемещаться вправо по направлению, показанному на чертеже стрелкой.
Предмет изобретения
1. Привод, например, для управления вакуумным выключателем, содержащий рабочий элемент, кинематически связанный с устройством для приведения в действие подвижных контактов, расположенных в вакуумированной дугогасительной камере, например, с включающей тягой, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, уменьшения габаритов и веса, указанный рабочий элемент выполнен в виде вакуум ноплотно герметизированной камеры, снабженной подвижной крышкой, на которой укреплено устройство для приведения в действие подвижных контактов— включающая тяга, и неподвижным основанием, причем внутренняя полость указанной камеры рабочего элемента соединена с вакуумной установкой, содержащей впускной и проходной клапаны, форвакуумную камеру и форвакуумный насос.
2. Привод по и. 1, отличающийся тем, что камера рабочего элемента выполнена в виде сильфона, с входящей внутрь него подвижной крышкой чашеобразной формы.
3. Привод по п. 1, отличающийся тем, что подвижная крышка камеры рабочего элемента выполнена в виде упругой мембраны.
4. Привод по п. 1, отличающийся тем, что камера рабочего элемента выполнена в виде цилиндра, а ее подвижная крышка — в виде поршня, снабженного вакуумными уплотнениями.
5. Привод по п. 1, отличающийся тем, что камера рабочего элемента выполнена в виде сильфона, подвижная крышка которого наклонена к неподвижному основанию под углом я и укреплена на нем в точке поворота.
6. Привод по п. 1, отличающийся тем, что впускной клапан укреплен на неподвижном основании камеры рабочего элемента и с помощью подвижной крышки и толкателя обеспечивает закрытие проходного клапана, раньше чем тарелка клапана откроет впускной клапан.
297219
)Fg
Фиг. I
7. Привод по п. 1, отличающийся тем, что форвакуумная камера одновременно выполняет функции вакуумноплотного распределительного устройства высокого напряжения.
8. Привод по п. 1, отличающийся тем, что включающая тяга соединена с двумя рабочими элементами, расположенными один против другого.
9. Привод по п. 1, отличающийся тем, что включающая тяга соединена с рабочим эле5 ментом и металлическим сильфоном, установленным в вакуумной камере.
