Гидравлический аккумуляторный привод для высоковольтных выключателей

 

и 554567

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное х авт. свид-ву— (22) Заявлено 16.07.74 (21) 2049910/07

Союз Советских

Социалистических

Республик (51) М. Кл, Н 01Н 33/34 с пписоединением заявки хе— государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 15.04.77 Бюллетень ¹ 14

Дата опубликования описания 13.07 77 (53) УДК 621.316.54 (088.8) (72) Авторы изобретения

10. И. Чернов и Г. Ф. Власов (71) Заявитель

Научно-исследовательский институт производственного объединения «Уралэлектротяжмаш» (54) ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ АККУМУЛЯТОРНЫЙ ПРИВОД

ДЛЯ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ

Изобретение относится к области высоковольтного аппаратостроения, в частности к гориводам BbIcoKoBoAbTtHbIx выключателей.

Известен гидравлический привод, использующий гидравлический цилиндр с двумя штоками и две системы управляющих органов, одна из которых предназначена для включения выключателя, а другая — для его отключения

111. Питание гидроцилиндра осуществляется либо от одного гидроаккумулятора, либо QT двух аккумуляторов, соединенных (для ооеспечения их зарядки) через обратный клапан.

При со вершении какой-либо операции (включения или отключения) одна из полостей цилиндра соединяется со сливо м, а другая остается соединенной с аккумулятором. Слив осуществляется через каналы одной или другой системы у правления, что затрудняет быструю эвакуацию жидкости из опорожняемой полости, и, следовательно, снижает быстродействие привода.

Известен также привод,,использующий гидравлический цилиндр, работающий IIO дифференциальной схеме (21.

При включении обе полости цилиндра соединяются с гидроаккумулятором, а при отключении штоковая полость остается соединенной с аккумулятором, а поршневая соединяется со сливом. Обе полости цилиндра питаются от одного и того же гидроаккумулятора или грхппы их.

При использовании описанных приводов для vIIpaiaления выключателями, обеспечивающими сложные циклы (многократные автоматические повторные включения), скорости включения и, что особенно нежелательно, отключения будут с каждой операцией уменьшаться, так как каждая последующая операция будет начинаться при сниженном (по сравнению с предыдущей о перацией) давлении в гидроаккумуляторе. То есть условия гашения электрической дуги при отключении выкл1очателя не будут стабильными.

15 Необходимость .пропускання жидкости из ооеих полостей гидроцилиндра через управляющие органы создает дополнительные coIIpoтивления движению поршня и снижаег быстродействие привода.

Известны гидравлические аккумуляторные приводы, обеспечивающие,как вкл|очапне, так и отключение выключателя за счет энергии, запасенной в отдельных для каждого вида о; ерации гидроаккумуляторах. Гидроаккуму IsITopbI отключения в приводах постоянно соединены со штоковой нолостью дифференциального рабочего гидроцилиндра, а гидроаккумуляторы включения соединяются с поршневой полостью гидроцилиндра при положении разо бочего (главного) клапана, обеспечивающем

1О

ЗО

65 включение выключателя. Поршневая и штоковая полости гидроцилиндра соединены между собой посредством трубопровода с включе нным в него гидравлическим сопротивлением (диафрагмой). Аккумуляторы отключения заряжаются у такого, привода в процессе включения выключателя жидкостью, вытесняемой поршнем рабочего гидроцилиндра из е о штоковой полости и, возможно, некоторой порцией жидкости, поступа|ющей из гидроаккумуляторов включения через трубопровод с диафрагмой. При выдержке выключателя некоторое (зависящее от сечения диафрагмы) время во включенном .положении давление в аккумуляторах включения и отключения выра вниваются. Отключение выключателя осуществляется путем соединения поршневой полости гидроцилиндра с резервуаром и одновременного переирытия гндроа|ккумуляторов включения запирающим элементом рабочего клапана.

Такой, конструкции привода свойственны следующие недостатки:

1. Скорость отключения, производимого немедленно,по завершении включения выключателя (ситуация, наблюдаемая при включении на короткое замыкание в цепи), может быть значительно ниже скорости .отключения, производимого после:некоторого (достаточного для выра внивания давлений в аккумуляторах отключения и включения) пребывания выключателя во включенном положении, если давление в аккумуляторах отключения после перетока в них жидкости из штоковой полости гидроцилинд ра ниже, чем давление жидкости в этот момент в аккумуляторах включения.

2. Ход поршня гидроцилиндра на отключение может быть неполным, если давление в аккумуляторах отключения после перетока в них жидкости из штоковой полости гидроцилиндра оказалось выше, чем давление жидкости в этот момент в аккумуляторах включения.

3. Если имеет место подзарядка аккумуляторов отключения через трубопровод с диафрагмой, то есть, если количество жидкости в аккумуляторах отключения перед началам отключения выключателя больше объема штоковой полости рабочего гидроцилиндра, то жидкость, оставшаяся в аккумуляторах отключения после за вершения отключения выключателя, сливается в резервуар (через рабочий клапан), то есть расходуется непроизводительно, что снижает процент использования за пасенной в аккумуляторах энергии или

КПД привода.

4. Не обеспечивается медленное отключение выключателя. Для его осуществления,необходимо ввести в схему дополнительные органы у правления.

5. При медленном (за счет утечек) падении давления в аккумуляторах при включенном положении выключателя до атмосферного (аварийная ситуация), вернуть.выключатель в исходное отключенное положение с помощью привода возможно только после устранения течи, то есть после ремонта привода, в то же время гара|нтии удержания выключателя во включенном положении нет, что особенно опасно, если выключатель находится под нагрузкой.

Целью изобретения является повышение надежности гндроаккумуляторного привода.

Эта цель достигается за счет того, что гидроаккумуляторы включения и отключения соеди нены между собой посредством обратного кла пана, пропускающего жидкость в направлении гидроаккумулятора отключения.

Для повышения надежности управления приводом его сервокла пан за питан от гидроаккумулятора отключения. Кроме того, с целью обеспечения возможности медленного отключения с помощью насоса гидроаккумуляторы включения и отключения снабжены запирающими устройствами, а обратный клапан снабжен устройством для принудительного удержания клапана в открытом положении.

Для расширения диапазона регулирования скоростных характеристик путем изменения соотношения величин давления в гидроаккумуляторах включения и отключения упомянутый обратный клапан снабжен пружинной, устанавливающей заданный перепад давлений между его входным и .выходным каналами.

На чертеже представлена схема предлагаемого привода. Привод содержит масляный резервуар 1, с которым соединены всасывающие линии моторного 2 и ручного 3 насоса в.

Если моторный насос не имеет встроенного обратного клапана, то последний (на схеме не показан) устанавливается на нагнетательной линии насоса. На объединенном трубопроводе нагнетательных линий насосов установлены фильтр 4 и предохранительный клапан 5. Через запорные вентили 6 общая нагнетательная линия 7 насосов соединена с жидкостными полостями гидроаккумуляторов включения 8 и через управляемый обратный клапан 9 и запорные вентили 10 с жидкостными полостями гндроакку муляторов отключения 11.

Управляемый обратный клапан 9 представляет собой устройство, нормально пропускающее поток жидкости только в направлении гидроаккумуляторов отключения 11. Он состоит из кор пуса с входным и выходным каналами, запирающего элемента-шарика 12, пружины 13 и двух винтов 14 и 15. Винт 14 предназначен для изменения предварительного сжатия пружины 13, а винт 14 — для отрыва шарика 12 от его седла при необходимости медленного (от насосов) оперирования приводом.

Пружина 13 служит для обеспечения перепада давления на клапане.

С нагнетательной линией 7 соединено гидр авличеаки управляемое электроконтактное устройство, переключающее свои контакты при определенных величинах давлений в гидроаккумуляторах включения 8 (при открытии вентиля 6). В приведенной схеме роль такого

554567

5 устройства выполняют два электроконтактных манометра 16.

Гидроаккумуляторы отключеиия 11 соединены со штоковой полостью рабочего гидроцилиндра 17 и через трубопровод управления

18 — с сервоклапаном 19, имеющим элвктричвское (посредством электромагнитов включения 20 и отключения 21) и ручное (с помощью рычага 22) управление.

Сврвоклапан 19 имеет входной канал, к которому подсоединен трубопровод 18, сливной канал 23 и рабочий выходной канал 24. В корпусе сервокла пана размещены пружина

25, тол катель 26, шарик 27, контактирующий с нижним седлом в отключенном, а с верхним— во,включенном положении выключателя.

Сверху на шарик 27 через толкатель 28 воздействует пружина 29. Выходной рабочий канал 24 сервокла пана соединен с полостью 30 управления главным клапаном 31, Главный клапан 31 состоит из корпуса с размещенными в нем запирающим элементом

32 и пружиной 33 и поршня 34 управления, золотниковая часть которого может перемещаться в гильзе 35, имеющей сливные отверстия 36.

1 орец поршня управления выполнен коническим и притерт с седлом, выполненным в корпусе. Кор пус главного (рабочего клапана) имеет три рабочих канала большого сечения: входной канал 37, соединенный с гидроаккумуляторами включения 8, выходной рабочий канал 38, соединенный с поршневой полостью гидроцилиндра 17, и сливной канал 39, сообщающийся с масляным резервуаром 1.

Работа:привода осуществляется следующим образом.

1. Зарядка гидроаккумуляторов.

При включении моторного насоса 2 (или при работе ручным насосом 3) масло из резервуара 1 через фильтр 4 и открытые вентили по трубопроводу 7 подается в аккумуляторы включения 8. При повышении давления в аккумуляторах 8 до величины настройки кла па»а 9 последний открывается и пропускает масло в аккумуляторы отключения 11, а также в штоковую полость рабочего гидроцилинд ра 17.

По достижении максимального рабочего давления в аккумуляторах включения двигатель насоса по команде электроконтактного манометра 16 отключается. При этом давление в аккумуляторах отключения устанавливается равным максимальному рабочему, давлению, уменьшенному на величину, определяемую настройкой клапана 9 (или равным максимальному рабочему давлению, если предварительного сжатия пружины 13 клапана 9 нет). Поскольку штоковая полость рабочего гидроцилиндра 17 соединена с аккумуляторами отключения, а его поршневая полость через каналы 38, 36 и 39 рабочего клапана 31 соединена с резервуаром 1, поршень гидроцилиндра

17 занимает крайнее нижнее положение.

2. Включение (оперативное).

При подаче на пряжения на катушку электромагнита включения 20 последний посред5

И

55 бО б5

6 ством рычага 22 и толкателя 28 снимает действие.пружины 29 на шарик 27. Шарик 27 под действием давления жидкости и подпружиненного толкателя 26 отрывается от своего нижнего седла и «залипает» при посадке на верхнее седло. Жидкость от аккумуляторов 11 через трубопровод 18, каналы в толкателе 26 и выходной канал 24 сервоклапана поступает в полость 30 управления главным клапаном.

Поршень 34 главного клапана под действием давления этой жидкости перемещается впразо и (после перекрытия своей золотниковой частью слитных каналов 36 втулки 35) отры=-ает запирающий элемент 32 от его седла.

При этом открывается путь мощному потоку масла ст аккумуляторов 8 отключения через каналы 37 и 38 в поршневую полость рабочего гидроцилиндра 17. Благодаря разнице площадей, на которые действует давление сверху и снизу поршня, последний перемещается вверх, производя включение выключателя. При этом жидкость, находящаяся в штоковой полостч гид роцилипдра 17, перемещается в аккумуляторы 11 отключения и, поскольку клапан 9 закрыт, повышает в них давление.

Выключатель остается во включенном положв ии и при снятии напряжения с катушки включающего электромагнита, поскольку площади сечений отверстий, перекрываемых шариком 27 сервоклапана 19 в его нижнем и верхнем положении, а также усилия нижней

25 и верхней 29 пружин сервоклапана рассчитаны так, что шарик остается в верхнем положении при допустимых колебаниях давления в аккумуляторах отключения. Шарик 27 сервоклапана переходит в нижнее положение (а выключатель отключается) только тогда, когда к усилию верхней пружины 29 клапана прибавляется усилие, передаваемое через рычаг 22 от электромагнита отключения 21, то есть при подаче на катушку электромагнита

2I требуемого напряжения.

После отрыва шарика клапана от верхнего седла напряжение с катушки отключающего электромагнита 21 также может быть снято, так как усилия верхней пружины 29 сервоклапана 19 будет достаточно, чтобы посадить шарик 27 на нижнее седло и удерживать его в этом положении при любых возможных колебаниях давления в аккумуляторах отключения

Иными словами, усилия верхней пружины сврвоклапана достаточно, чтобы удерживать шарик на нижнем седле, преодолевая усилие давления жидкости и нижней пружины, и недостаточно, чтобы оторвать шарик от верхнего седла, так как нижнее перекрываемое шариком отверстие клапана меньше верхнего.

Именно для обеспечения этих условий и важно запитывать сервоклапан 19 от аккумуляторов отключения, .поскольку давление в них может колебаться в меньших пределах, чем в аккумуляторах включения.

Если давление в аккумуляторах отключения по какой-либо аварийной причине падает

554567

7 настолько, что верхняя пружина 29 сервоклапана оказывается,в .состоялии оторвать шарик 27 от верхнего седла, происходит оперативное отключение выключателя, так как при этом давлении привод еще в состоянии обеспечить отключение выключателя с требуемыми скоростями.

3. Отключение (оперативное) .

Подача напряжения на катушку электромагнита отключения 21 обеспечивает возврат сервоклапана и рабочего клапана в исходное положение. При этом, поршневая полость гидроцилиндра разобщается с аккумуляторами включения 8 и соединяется с резервуаром 1.

Вследствие этого давление жидкости в што- 15 ковой,полости гидроцилиндра 17 (соединенной с аккумуляторами отключения 11) возвращает

его поршень в исходное (на фиг. 1 — нижнее) положение. Выключатель отключается и удерживается в отключенном положении за счет сохранения связи штоковой полости гидроцитиндра 17 с аккумуляторами отключения 11.

4. Медленное включенне и отключение.

Для осуществления медленного включения или отключения необходимо перекрыть вентили 6 и 10 аккумуляторов, открыть, посредством винта 15 клапан 9 и вручную привести сервокла пан 19 в:.положение включения или отключения соответственно.

Включение моторкого насоса 1 или работа ручным насосом 2 обеспечивает перемещение поршня рабочего гидроцилиндра 17 в нужном направлении.

5. Раз рядка гидроаккумуляторов.

Шарик 27 сервоклапа на устанавливается в нейтральном .положении. При этом аккумуляторы отключения 11, а при открытом клапане

9 и аккумуляторы включения 8 соединяются с резервуаром 1, что и обеспечивает их разгрузку от масла. 40

Контакты одного (показанного на чертеже) электроконтактного ма нометра 16 служат для отключения электродвигателя насоса при максимальном рабочем давлении и включения электродвигателя при падении давления до 4> минимального рабочего.

Контакты другого манометра служат для предотвращения прохождения команды на электромагниты управления приводом при давлении в аккумуляторах, недостаточном для обеспечения успешного включения и отключения выключателя.

Предохранительный, клапан 5 служит для предотвращения зарядки гидроаккумуляторов (например, с помощью ручного насоса) до давления, недопустимо превышающего максимальное рабочее давление привода.

Формула изобретения

l. Гидравлический аккумуляторный привод для .высоковольтных выключателей, содержащий систему а ккумулирования энергии с гидроаккумулятором отключения, соединенным со штоковой полостью рабочего гид|роцилиндра и гидроаккумулятором включения, соединенным с поршневой полостью гидроцилиндра посредством управляющего органа, состоящего из сервоклапана и, по меньшей мере, одного, управляемого:последним гидравлически рабочего клапана, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью, повышения надежности привода, упомянутые гид роаккумуляторы соединены между собой посредством обратного клапана,.пропускающего жид кость в направлении гидроаккумулятора отключения.

2. Гидравлический привод по,п. 1, о тл ич а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности управления .приводом, упомянутый сервоклапан запитан от гидроаккумулятора отключения.

3. Гидравлический привод по п. 1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возмож ности медленного отключения с помощью насоса, гидроаккумуляторы включения и отключения снабжены запирающими устройствами, а обратный клапан снабжен устройством для принудительного удержания клапана в открытом положении.

4. Гидравлический привод по п. 1, отлич а юшийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования скоростных характеристик путем изменения соотношения величин давления в гидроаккумуляторах включения и отключения, упомянутый обратный клапан снабжен пружиной, устанавливающей заданный перепад давлений между его входным и выходным каналами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

1. Патент Франции № 1.203.632, кл. Н 02С, 1963.

2. Патент Швейцарии № 412.058, кл. Н 02С, 1969.

3. Патент Швейцарии № 376.558, кл. Н 02С, 1970.

:554567 с . г

71

Составитель Б. Строганов

Редактор Н, Коган Техред А. Камышникова Корректор Т. Добровольская

Заказ 3781 Изд. № 353 Тираж 992 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5

МОТ, Загорский филиал