ГИДРОПНЕВМОПРИВОД ДЛЯ РАЗМЫКАНИЯ И ЗАМЫКАНИЯ КОНТАКТОВ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЯ Российский патент 1995 года по МПК H01H33/30 

Изобретение относится к гидропневмоприводу для размыкания и замыкания контактов переключателя, причем привод содержит резервуар для рабочей среды, цилиндр привода, скользящий в цилиндре привода поршень, действующий на механизм для перемещения одного из подвижных контактов переключателя, а также переключающий клапан для соединения резервуара рабочей среды с цилиндром привода при замыкании контактов и для соединения цилиндра привода с выпускной полостью при размыкании контактов.

Известен гидропневмопривод такого типа, работающий от среды, находящийся под давлением. Этот привод имеет поршень, направляемый в цилиндре и действующий через шток поршня и систему тяг и рычагов на подвижный контакт переключателя. Для замыкания контактов переключателя к цилиндру с помощью электромаг- нитного переключающего клапана и дросселя подводится сжатый воздух из резервуара сжатого воздуха, соединяемого с камерой переключающего клапана. Подведенный в цилиндр сжатый воздух смещает поршень и таким образом обеспечивает замыкание контактов и натяжение возвратной пружины, обеспечивающей при выключении размыкание контактов. Переключающий клапан содержит впускной клапан, с помощью которого при включении сжатый воздух направляется в цилиндр, а также выпускной клапан, через который при размыкании контактов при закрытом впускном клапане воздух из цилиндра отводится наружу. Проходные поперечные сечения впускного и выпускного клапанов приблизительно одинаковы по величине и согласованы с требуемой для замыкания контакта и для натяжения возвратной пружины длительностью (действия) по времени. Однако при отключении при коротком замыкании допустимая длительность размыкания контактов существенно короче, чем при замыкании. Поэтому привод, работающий от среды, находящейся под давлением, имеет дополнительно другой электромагнитный клапан с существенно большим проходным поперечным сечением, чем у впускного или выпускного клапана. Благодаря этому существенно сокращается длительность действия при размыкании контактов. Однако такой клапан из-за своего большого проходного поперечного сечения дорог.

В основу данного изобретения положена задача создать привод, работающий от среды, находящейся под давлением, для электрического переключателя, который будет прост по конструкции, экономичен по стоимости и сделает возможным существенно более быстрое размыкание контактов переключателя, чем их замыкание.

Задача решается тем, что привод наряду с уже имеющимся переключающим клапаном имеет дополнительно простой электромагнитный клапан, имеющий небольшое проходное поперечное сечение. Этот предвключенный клапан управляет переключающим клапаном при процессе переключения переключателя с помощью рабочей среды. Поэтому в противоположность предвключеннному клапану переключающий клапан может иметь существенно большее проходное поперечное сечение. Лишь при замыкании контактов переключателя рабочая среда подводится по предвключенному клапану и переключающему клапану. Напротив, при размыкании контактов переключателя рабочая среда направляется только через имеющий большее проходное поперечное сечение переключающий клапан. Поэтому размыкание контактов также может выполняться без электромагнитного клапана с большим проходным поперечным сечением, предусматриваемым дополнительно наряду с переключающим клапаном. Благодаря этому при выключении гарантированы быстрое управление рабочей среды из цилиндра привода и, тем самым, особо короткое время выключения.

Так как предвключенный клапан действует на переключающий клапан с помощью рабочей среды, то переключающий клапан может быть изготовлен экономичным образом благодаря установке стержня клапана, управляемого в зависимости от направления протекания рабочей среды.

Рациональная модификация изобретенного привода, функционирующего от рабочей среды, имеет управляющее устройство, простым и надежным образом имеющее расход рабочей среды через переключающий клапан в зависимости от позиции поршня привода. Благодаря этому достигается как при включении, так и при выключении демпфированное движение контактов переключателя.

На чертеже показан представленный схематически и частично в разрезе гидропневмопривод, функционирующий от рабочей среды, при замыкании электрического переключателя.

Представленный привод имеет цилиндр 1, многофункциональный блок 2 и резервуар 3 для рабочей среды, содержащий рабочую среду, в особенности сжатый воздух, под давлением Р, причем вход резервуара 3 через регулятор 4 давления соединен с источником 5 рабочей среды, а выход резервуара 3 может открываться и закрываться электромагнитным предвключенным клапаном 6. Многофункциональный блок 2 установлен между предвключенным клапаном 6 и камерой 7 цилиндра 1 привода и содержит переключающий клапан 8 и устройство управления 9.

Камера 7 герметично закрыта перемещающимся в цилиндре 1 привода поршнем 10. Поршень 10 имеет изолирующий шток 11, который соединен с силовым замыкателем приводным механизмом 12 переключателя. Подвижный контакт 13 переключателя также связан с силовым замыкателем приводным механизмом 12. Во включенной позиции переключателя подвижный контакт 13 прижат контактным усилием, создающим давление Р₁ непосредственно к неподвижному контакту 14. Поршень 10 привода и подвижный контакт 13 удерживают в позиции "Включено" фиксирующим устройством, содержащим электромагнитную катушку 15. Фиксирующее устройство постоянно испытывает действие усилия пружины 16, которая одним своим концом опирается на цилиндр 1 привода, а другим на деталь 26, жестко соединенную с изолирующим штоком 11. В позиции переключателя "Выключено" контакты 13, 14 отделены друг от друга. Заранее нагруженная пружина 16 прижимает при этом поршень 10 привода к дну цилиндра 1 привода и удерживает поршень 10 и, тем самым, удерживает также подвижный контакт 13 в определенном положении.

Переключающий клапан 8 имеет стержень 17, управляемый в зависимости от направления движения протекающей через клапан рабочей среды. Этот стержень 17 клапана направленно перемещается в отверстии 18 переключающего клапана 8. Отверстие 18 связано с предвключенным клапаном 6 и соединено магистралями 19 20 с цилиндром 11 привода, а через отверстие 21 быстрого выпуска с выпускной полостью, чаще всего атмосферой, для приема отработавшей рабочей среды. Стержень 17 клапана имеет краевую зону, выполненную аналогично усу 22 уплотняющей манжеты, причем краевая зона стержня 17 в зависимости от направления течения рабочей среды при замыкании контактов 13, 14 прижимается к отверстию 21 быстрого выпуска (см. чертеж), а при размыкании контактов 13 и 14 к стенке отверстия 18 (см. изображенный на чертеже штрихами стержень 17 клапана). Устройство управления 9 имеет приспособление, изменяющее проходное поперечное сечение магистралей 19 и 20. Это приспособление образовано стержнем 23, который с силовым замыкателем соединен деталью 26 и изолирующим штоком 11 с поршнем 10 привода. Стержень 23 направленно смещается в камере 24. Он дросселирует проходное поперечное сечение магистралей 19, 20 в позиции "Выключено" (см. чертеж), т. е. при разомкнутых контактах 13, 14. Устройство управления 9 имеет щель 25, которая соединяет в позиции "Выключено" камеру 24 с выпускной полостью для приема отработанной рабочей среды.

При эксплуатации предлагаемого привода рабочая среда, преимущественно, сжатый воздух, направляется через регулятор 4 давления, который стабилизирует давление Р рабочей среды в резервуаре 3 рабочей среды.

Для замыкания контактов 13, 14 открывается предвключенный клапан 6. Рабочая среда под давлением Р течет из резервуара 3 для рабочей среды через предвключенный клапан 6 в отверстие 18 переключающего клапана 8. Этот поток рабочей среды перемещает стержень 17 клапана к отверстию 21 быстрого выпуска. Выполненная в виде уса 22 уплотняющей манжеты краевая зона стержня 17 клапана из-за создаваемого в отверстии 18 давления при полном уплотнении по отношению к выпускной полости прижимается к отверстию 21 быстрого выпуска. Рабочая среда направляется через магистраль 19, 20 камеру 24 и магистраль 20 в камеру 7 цилиндра 1 привода. Для начала процесса включения введенный в камеру 24 стержень 23 (см. чертеж) дросселирует проходное поперечное сечение камеры 24. Проходящая через камеру 24 рабочая среда медленно смещает поршень 10 привода вверх. Благодаря этому одновременно смещается подвижный контакт 13, который нагружен пружиной 16, и стержень 23 при постоянном увеличении проходного поперечного сечения выводится из камеры 24. После освобождения камеры 24 поршень 10 привода смещаетcя с постоянной скоростью.

Наконец, подвижный контакт 13 под действием на него усилия Р₁ входит в соприкосновение с неподвижным контактом 14, при этом блокируются поршень 10 привода, а также подвижный контакт 13 усилием электромагнитной катушки 15. Стержень 23 при этом находится выше щели 25. Щель 25 обеспечивает в конце движения вверх поршня 10 привода удаление рабочей среды, благодаря чему давление Р в камере 24 также как и в камере 7 уменьшается. Благодаря уменьшению давления в камере 7 цилиндра 1 привода эффективно демпфируется столкновение двух контактов 13 и 14 при замыкании.

После замыкания и фиксации контактов 13, 14 закрывается предвключенный клапан 6. Так как отверстие 18 имеет по отношению к камере 7 очень малый объем, то падает снижающееся из-за щели 25 давление рабочей среды в отверстии 18 намного быстрее, чем в камере 7 цилиндра 1 привода. Вследствие этого упруго демпфированный ус 22 уплотняющей манжеты стержня 17 клапана открывает отверстие 21 быстрого выпускания. При этом рабочая среда из отверстия 18 течет также и через отверстия 21 быстрого выпуска в выпускную полость. Возникающий поток рабочей среды из камеры 7 цилиндра 1 привода прижимает ус 22 уплотняющей манжеты к стенке отверстия 18 и смещает стержень 17 клапана полностью влево (показано штриховыми линиями). Находящаяся в камере рабочая среда очень быстро удаляется в выпускную полость через полностью открытый, имеющий большое проходное поперечное сечение переключающий клапан 8 и отверстие 21 быстрого выпуска. Благодаря этому достигается то, что переключатель без дополнительного выключающего клапана готов для быстрого выключения за чрезвычайно короткое время.

При размыкании контактов 13 и 14 переключателя фиксация ликвидируется путем снятия возбуждения с электромаг- нитной катушки 15. Благодаря усилию нагружающей пружины 16 поршень 10 привода и подвижный контакт 13 движутся в позицию "Выключено" переключателя. Остающаяся в камере рабочая среда под давлением выше атмосферного через магистраль 20, камеру 24, магистраль 19, отверстие 18 и отверстие 21 быстрого выпуска удаляется в выпускную полость, находящуюся под атмосферным давлением. К концу подъема поршня 10 привода стержень 23 входит в камеру 24 и дросселирует проходное поперечное сечение магистралей 19, 20. Благодаря этому эффективно демпфируется движение поршня 10 привода и контакта 13.

Использование: гидропневмопривод, задействуемый рабочей средой, предусмотрен для размыкания и замыкания контактов электрического переключателя. Он содержит резервуар рабочей среды, скользящий в цилиндре привода поршень привода, действующий на механизм для смещения подвижного контакта переключателя, и переключающий клапан для соединения по выбору резервуара рабочей среды с цилиндром привода или цилиндра привода с выпускной полостью для рабочей среды. Этот предвключенный клапан открыт при замыкании контактов и направляет рабочую среду из резервуара рабочей среды через переключающий клапан в цилиндр привода. После замыкания контактов он закрывается и обеспечивает затем благодаря переключению переключающего клапана соединение между цилиндром привода и выпускной полостью. 10 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. ГИДРОПНЕВМОПРИВОД ДЛЯ РАЗМЫКАНИЯ И ЗАМЫКАНИЯ КОНТАКТОВ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЯ, содержащий резервуар рабочей среды, цилиндр привода, в котором установлен скользящий поршень привода, шток которого связан с нагружаемым поршнем приводным механизмом, связанным с подвижным контактом из пары контактов переключателя, переключающий клапан для соединения резервуара рабочей среды с цилиндром привода при замыкании контактов переключателя и для соединения цилиндра привода с выпускной полостью при размыкании контактов переключателя, отличающийся тем, что между резервуаром рабочей среды и переключающим клапаном установлен электромагнитный предвключенный клапан меньшего поперечного сечения, чем у переключающего клапана, который при замыкании контактов открыт и предназначен для направления рабочей среды из резервуара рабочей среды через переключающий клапан в цилиндр привода, а после замыкания контактов переключателя закрыт и предназначен для обеспечивания соединения цилиндра привода с выпускной полостью путем обеспечения реверсирования переключающего клапана, который имеет стержень, управляемый предвключенным клапаном с помощью рабочей среды в зависимости от направления течения протекающей через переключающий клапан рабочей среды, причем стержень переключающего клапана установлен с возможностью направленного перемещения в отверстии переключающего клапана, которое соединено с предвключенным клапаном и с цилиндром привода, а через отверстие быстрого выпуска с выпускной полостью. 2. Привод по п.1, отличающийся тем, что стержень переключающего клапана имеет выполненную в виде уса уплотняющей манжеты краевую зону, которая в зависимости от направления течения рабочей среды при замыкании контактов переключателя предназначена для прижатия к отверстию быстрого выпуска, а при размыкании контактов переключателя для прижатия к стенке отверстия переключающего клапана. 3. Привод по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что дополнительно предусмотрено включенное в линию течения рабочей среды устройство управления, которое предназначено для изменения расхода протекающей между переключающим клапаном и цилиндром привода рабочей среды в зависимости от положения поршня привода. 4. Привод по п.3, отличающийся тем, что устройство управления установлено между переключающим клапаном и цилиндром привода. 5. Привод по п. 4, отличающийся тем, что устройство управления имеет приспособление для изменения поперечного сечения одной из магистралей, соединяющих отверстие переключающего клапана с цилиндром привода. 6. Привод по п. 5, отличающийся тем, что устройство управления имеет стержень, механически связанный с поршнем привода и направляемый в дополнительную камеру, определяющую проходное поперечное сечение указанных магистралей, причем стержень установлен с возможностью дросселирования поперечного сечения указанных магистралей при разомкнутых контактах переключателя. 7. Привод по п.6, отличающийся тем, что в устройстве управления предусмотрена щель, которая при замкнутых контактах переключателя соединяет указанную дополнительную камеру с выпускной полостью. 8. Привод по п.7, отличающийся тем, что поршень привода при замкнутых контактах переключателя удерживается с помощью фиксирующего устройства. 9. Привод по п.8, отличающийся тем, что фиксирующее устройство снабжено электромагнитной катушкой. 10. Привод по пп.8 и 9, отличающийся тем, что фиксирующее устройство при замкнутых контактах переключателя постоянно нагружено пружиной. 11. Привод по пп.3 10, отличающийся тем, что переключающий клапан и устройство управления интегрированы в многофункциональный блок.