РАБОЧЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАЗОВЫХ ПРЕРЫВАТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ Российский патент 1994 года по МПК H01H33/98 

Изобретение относится к рабочим устройствам для газовых прерывателей электрических сетей, устанавливаемых на подстанциях или в подобных местах для отключения линий с ненормальным, случайным и т.п. током при его возникновении. Конкретнее, предмет изобретения - тип рабочих устройств с весьма высокой скоростью срабатывания, у которых рабочий период от начала операции отключения или открытия рабочего поршня до конца операции повторного закрытия рабочего поршня составляет приблизительно от 100 до 150 мс.

Одно из известных устройств для газовых прерывателей электрических сетей описано в японской патентной заявке N 54-101168. Это рабочее устройство содержит рабочий цилиндр с выпускным клапаном в задней части, рабочий поршень, выполненный с возможностью поступательного перемещения по рабочему цилиндру в ходе операций отключения (открытия) и закрытия, средства подачи воздуха под высоким давлением в процессе операции отключения в переднюю камеру рабочего цилиндра, расположенную в передней части рабочего поршня, и выпускной клапан (в состав которого входит элемент клапана), срабатывающий от давления воздуха в передней камере рабочего цилиндра.

В таком рабочем устройстве при подаче воздуха под высоким давлением в переднюю камеру в ходе операции отключения выпускной клапан закрыт в результате перемещения элемента клапана, поэтому воздух не будет выходить из передней камеры. До тех пор, пока рабочий поршень не переместится на значительное расстояние от положения начала операции отключения, выпускной патрубок рабочего цилиндра остается соединенным с задней камерой рабочего цилиндра, который расположен с задней стороны рабочего поршня. Следовательно, в ходе движения рабочего поршня воздух из передней камеры не выходит, тогда как воздух из задней камеры выпускается через выпускной патрубок. В итоге рабочий поршень может перемещаться с высокой скоростью и операция отключения выполняется за короткий промежуток времени.

При приближении рабочего поршня к положению окончания операции отключения выпускной патрубок изолируется от задней камеры и соединяется с передней камерой и воздух под большим давлением из передней камеры выходит через выпускной патрубок. При падении давления воздуха в передней камере ниже заданного уровня элемент клапана смещается, открывается выпускной клапан и происходит дальнейший сброс давления в передней камере. Следовательно, при завершении операции отключения давление в передней камере достаточно низкое и операция повторного закрытия может быть выполнена за весьма короткий промежуток времени после завершения операции отключения; кроме того, такая операция закрытия может быть выполнена с большой скоростью.

Известное рабочее устройство для газовых прерывателей электросетей пригодно для выполнения с высокими скоростями операций от начала операции отключения до конца операции повторного закрытия. Однако рассмотренное рабочее устройство обладает определенными недостатками.

Выпускной клапан расположен эксцентрично относительно оси (осевой линии) стержня рабочего поршня. В случае, когда элемент клапана находится в положении открытия выпускного клапана, участок восприятия давления, выполненный на периферийном конце элемента клапана, под действием пружины отклоняется внутрь передней камеры рабочего цилиндра. При завершении операции закрытия рабочий поршень надавливает на участок восприятия давления элемента клапана в сторону против усилия от пружины для перемещения элемента клапана в положение закрытия выпускного клапана. После этого, пока в переднюю камеру не подан воздух под большим давлением, элемент клапана удерживается в этом последнем положении рабочим поршнем. Для описанной конструкции, в которой рабочий поршень механически воздействует или толкает участок восприятия давления элемента клапана, надежность перемещения элемента клапана может быть снижена и, кроме того, возможно повреждение участка скольжения элемента клапана. Рабочий поршень движется с высокой скоростью. Следовательно, когда рабочий поршень с высокой скоростью входит в контакт с участком восприятия давления элемента клапана, расположенного концентрично относительно поршня, на поршень будет действовать сила, приложенная не по оси поршня; между рабочим поршнем и рабочим цилиндром возникает наволакивание металла. В результате могут быть повреждены поверхности скольжения в контакте между рабочим цилиндром и рабочим поршнем, что дополнительно может отрицательное повлиять на плавность движения рабочего поршня.

Цель изобретения - разработка рабочего устройства для газовых прерывателей электросетей с плавным выполнением с высокой скоростью операций отключения и закрытия без повреждения рабочего поршня, выпусного клапана и т.д.

Предложено рабочее устройство для газовых прерывателей электросетей, содержащее рабочий цилиндр с выпускным патрубком; рабочий поршень, вставляемый в рабочий цилиндр и выполненный с возможностью поступательного перемещения между первым положением и вторым положением; рабочий поршень разделяет внутренний объем рабочего цилиндра на первую камеру и вторую камеру, расположенные соответственно по разные стороны от рабочего поршня; рабочий поршень перемещается из первого положения во второе положение в ходе операции отключения рабочего устройства; рабочий поршень перемещается из второго положения в первое в ходе операции повторного закрытия рабочего устройства; выпускной патрубок соединен с первой камерой, когда рабочий поршень находится вблизи второго положения, и выпускной патрубок соединен с второй камерой, когда рабочий поршень находится на расстоянии от второго положения; средства подачи воздуха под высоким давлением в первую камеру в ходе операции отключения; выпускной клапан для выпуска воздуха из первой камеры при падении давления воздуха в первой камере ниже заданного уровня; выпускной клапан содержит элемент клапана с участком восприятия давления, на который действует давление из первой камеры; участок восприятия давления расположен таким образом, что при нахождении рабочего поршня в первом положении участок восприятия давления не контактирует с рабочим поршнем.

На фиг.1 - рабочее устройство для газовых прерывателей электросетей согласно изобретению, поперечное сечение (показана операция отключения); на фиг. 2 - рабочее устройство для газовых пререрыватей электросетей согласно изобретению, поперечное сечение (показана операция закрытия).

Рабочее устройство 1 содержит рабочий цилиндр 2 с передней и задней (левой и правой на фиг.1) торцовыми стенками 2А и 2В и передней стенкой 2С; рабочий поршень 3 со стержнем 3А, выступающим из передней торцевой стенки 2А рабочего цилиндра, и выпускной клапан 4, неподвижно смонтированный на передней торцовой стенке 2А и выступающий в том же направлении, что и стержень 3А поршня. Рабочий поршень 3 выполнен с возможностью поступательного перемещения между первым положением (показанным пунктирными линиями 3а), в котором поршень 3 упирается в стопор 5, смонтированный на внутренней поверхности передней торцовой стенки 2А рабочего цилиндра 2, и вторым положением (показанным пунктирными линиями 3b), в котором поршень упирается в стопор 8, смонтированный на внутренней поверхности задней торцовой стенки 2В рабочего цилиндра 2. Рабочий поршень 3 имеет первую или переднюю боковую поверхность 3с и вторую или заднюю боковую поверхность 3d. Рабочий поршень делит внутренний объем рабочего цилиндра 2 на первую камеру 2а с передней стороны поршня 3 и вторую камеру 2b с задней стороны поршня 3.

Выпускной клапан 4 содержит корпус 12 и элемент 11 клапана. Корпус 12 имеет входную камеру 14, соединенную с первой камерой 2а через отверстие 13, выполненное в передней торцовой стенке 2А цилиндра 2. Элемент 11 клапана предусмотрен между входной камерой 14 и патрубком 10 клапана. Элемент 11 имеет участок 11а восприятия давления, расположенный во входной камере 14. Элемент 11 клапана в нормальном состоянии отклоняется пружиной 15 в направлении (как показано на фиг.2), чтобы входная камера 14 была соединена с патрубком 10 клапана. Элемент 11 клапана смонтирована в таком положении, что, когда поршень 3 находится в первом положении 3а, поршень не контактирует с участком 11а восприятия давления элемента 11 клапана.

При возникновении ненормального случайного тока прерывной соленоидный клапан получает команду на отключение; воздух под большим давлением подается из воздушной емкости в первую камеру 2а через трубку 8 подвода воздуха для перемещения рабочего поршня 3 вправо. Одновременно давление воздуха в первой камере 2а попадает во входную камеру 14 через отверстие 13 и отклоняет участок 11а восприятия давления элемента 11 выпускного клапана 4 влево силой большей, чем сила, создаваемая пружиной 15, и отклоняющая участок 11а вправо. В результате элемент 11 клапана перемещается в закрытое положение (показано на фиг.1), в котором перекрывается соединение между входной камерой 14 и патрубком 10 клапана. До тех пор, пока рабочий поршень 3 не переместится в положение, близкое к второму положению 3b (т.е. до завершающей стадии операции отключения), выпускной патрубок 7 рабочего цилиндра 2 остается соединенным с второй камерой 2а. Следовательно, в процессе движения рабочего поршня 3 вправо воздух под большим давлением в первой камере 2а не выходит из первой камеры, тогда как воздух второй камеры 2 выпускается через выпускной патрубок 7, и перемещение рабочего поршня 3 происходит эффективным образом и с высокой скоростью.

В случае, когда рабочий поршень 3 находится вблизи второго положения 3b (т.е. на завершающей стадии операции отключения), рабочий поршень 3 проходит мимо выпускного патрубка 7, и выпускной патрубок 7 соединяется с первой камерой 2а. Следовательно, воздух под большим давлением в первой камере 2а выпускается в атмосферу, и давление в первой камере 2 падает. При снижении давления в первой камере 2а ниже заданного уровня действующая влево сила на участок 11а восприятия давления элемента 11 выпускного клапана 4 становится меньше, чем действующая вправо сила, создаваемая пружиной 15. В итоге элемент 11 клапана смещается в открытое положение (см.фиг.2), в котором входная камера 14 соединена с патрубком 10 клапана. Таким образом на завершающей стадии операции отключения (т.е. на стадии, близкой к моменту завершения операции отключения) воздух в первой камере 2а резко и эффективным образом выпускается через выпускной патрубок 7 и выпускной клапан 4.

В ходе операции повторного закрытия, следующей за вышеописанной операцией отключения, рабочий поршень 3 движется влево. В этом случае трубка 9 подвода воздуха закрыта и воздух через трубку 9 подвода воздуха не подается в первую камеру 2а. Одновременно выпускной клапан 4 находится в открытом положении и, следовательно, при движении рабочего поршня 3 влево воздух из первой камеры 2а выпускается через выпускной клапан 4. Таким образом, давление в первой камере 2а не возрастает, когда поршень 3 движется влево, и это движение происходит плавно и эффективным образом. В ходе этой операции закрытия (повторного закрытия) и в течение периода времени от конца рассмотренной операции закрытия до начала следующей операции отключения выпускной клапан 4 находится в открытом положении.

Операция закрытия рабочего устройства 1 выполняется в ответ на команду, подаваемую от закрывающего магнитного клапана, подобно закрывающему магнитному клапану. Для рабочего соединения указанного магнитного клапана 16 с рабочим поршнем 3 можно использовать любой подходящий известный механизм. На фиг.1 и 2 выходной стержень 16а закрывающего магнитного клапана 16 проходит через торцовую стенку 2В рабочего цилиндра 2 и соединен левым концом с деталью 3' рабочего поршня 3. Однако можно, например, соединить периферийный конец выходного стержня 16а закрывающего магнитного клапана 16 через рычажный механизм или подобное устройство с указанной деталью стержня 3А рабочего поршня, расположенной снаружи рабочего цилиндра 2.

При соответствующем управлении выпускном воздухе из первой и второй камер рабочего цилиндра, расположенных соответственно по разные стороны рабочего поршня, операции отключения и закрытия могут быть выполнены эффективным образом и с высокой скоростью. Учитывая, что воздух резко выпускается из первой камеры на завершающей стадии операции отключения, переход от операции отключения к операции закрытия может быть осуществлен за короткий период времени. Ввиду того, что воздух под большим давлением в первой камере 2а не выпускается в период времени от начала операции отключения до завершающей стадии рассматриваемой операции отключения, воздух под большим давлением используется без каких-либо потерь и воздушная емкость может быть небольшой.

В частности при движении рабочего поршня 3 к первому положению 3а в момент завершения операции закрытия рабочий поршень 3 не входит в контакт с элементом 11 клапана. Следовательно, исключаются недостатки, отмеченные в известной конструкции рабочего устройства.

В рассмотренном варианте конструкции выпускной клапан 4 выступает в том же направлении, что и стержень ЗА поршня. Следовательно, предпочтительно, чтобы расположенный таким образом выпускной клапан 4 не создавал никаких помех в противоположность случаю, когда этот выпускной клапан выполнен выступающим из задней торцовой стенки 2В цилиндра 2.

Использование: в коммутационной технике. Сущность: рабочее устройство для газовых прерывателей электросетей содержит рабочий поршень, вставляемый в рабочий цилиндр и выполненный с возможностью поступательного движения между первым и вторым положениями. Рабочий поршень делит внутренний объем рабочего цилиндра на первую и вторую камеры. Рабочий поршень движется из первого положения во второе во время операции отключения рабочего устройства, а в ходе операции закрытия рабочего устройства рабочий поршень движется из второго положения в первое. Выпускной патрубок рабочего цилиндра соединен с первой камерой, когда рабочий поршень находится вблизи второго положения, и выпускной патрубок соединен с второй камерой в случае, когда рабочий поршень находится на расстоянии от первого положения. Воздух под большим давлением подается в первую камеру в ходе операции отключения. Рабочее устройство содержит выпускной клапан для выпуска воздуха из первой камеры при падении давления в первой камере ниже заданного уровня. Выпускной клапан содержит элемент клапана с участком восприятия давления, на который действует давление из первой камеры. Участок восприятия давления расположен таким образом, что при нахождении рабочего поршня в первом положении отсутствует контакт между участком восприятия давления и рабочим поршнем. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. РАБОЧЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАЗОВЫХ ПРЕРЫВАТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ, содержащее рабочий цилиндр с поршнем с возможностью поступательного перемещения в цилиндре и делящим цилиндр на первую и вторую камеры при перемещении из первого положения во второе при операции отключения и из второго положения в первое, выпускной патрубок, соединенный с первой камерой при поршне, находящемся вблизи второго положения, и соединенный с второй камерой при поршне, находящемся вдали от второго положения, средства подачи воздуха под большим давлением в первую камеру в ходе операции отключения и выпускной клапан для выпуска воздуха из первой камеры ниже заданного уровня, отличающееся тем, что, с целью обеспечения плавной с высокой скоростью выполнения операции отключения и включения, указанный выпускной клапан снабжен элементом восприятия давления, соединенным с первой камерой и расположенным так, что при нахождении поршня в первом положении отсутствует контакт между рабочим поршнем и элементом восприятия давления. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что указанный рабочий цилиндр выполнен с двумя торцевыми стенками, поршень снабжен стержнем, проходящим через одну из торцевых стенок, а выпускной клапан неподвижно установлен на торцевой стенке и выступает в том же направлении, что и указанный стержень поршня. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что указанный выпускной клапан выполнен в виде корпуса с входной камерой, соединенной с первой камерой и патрубком клапана, и расположенной между входной камерой и патрубком пружины для возврата мембраны в нормальное состояние для соединения входной камеры с патрубком.