Пневматический привод коммутационного аппарата Советский патент 1991 года по МПК H01H33/30 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к аппаратостроению,а именно к пневматическим приводам коммутационных аппаратов, преимущественно выключателей высокого напряжения.

Целью изобретения является повышение надежности работы и увеличение быстродействия привода при одновременном уменьшении расхода сжатого газа.

На фиг. 1 схематично изображен пневматический привод коммутационного аппарата, общий вид; на фиг. 2 - то же, с дополнительным пневмоцилиндром, расположенным в резервуаре со сжатым газом; на фиг. 3 - дополнительный резервуар с разделительной мембраной.

Пневматический привод коммутационного аппарата содержит рабочий пневмоцилиндр 1 с поршнем 2, связанным со штоком 3, на котором имеется зуб 4. , Шток 3 посредством изоляционной тяги 5 связан с подвижными контактами 6 коммутационного аппарата. Возвратная пружина 7 обеспечивает включенное положение коммутационного аппарата. Возвратная пружина 7 обеспечивает включенное положение коммутационносжатым газом (фиг. 2) в последнем имеется связанная с атмосферой полость 30, в которую входит свободный конец штока 20. Поршень 14 дополнительного пневмоци5 линдра может быть выполнен в виде мембраны (фиг. 3) из эластичного материала, например резины, и установлен внутри резервуара 12 со сжатым газом.

Пневматический привод работает следующим образом.

10 При срабатывании управляющего электромагнита 9 пускового клапана 8 стакан 22 поднимается, открывая доступ сжатого газа из подпоршневой полости 17 дополнительного пневмоцилиндра 13 через отверстие

15 26 в надпоршневую полость 21 рабочего пневмоцилиндра 1. Одновременно стакан 22 перекрывает отверстия 27, отсекая тем самым надпоршневую полость 21 от атмосферы. Давление в надпоршневой полости 21 рабочего пневмоцилиндра 1 начинает нарастать,

20 а давление в подпоршневой полости 17 дополнительного пневмоцилиндра 13 начинает падать, в то время как давление в надпоршневой полости 16 остается практически равным давлению в резервуаре 12 со

го аппарата и привода. На верхней крышке 25 сжатым газом. Под действием перепада

рабочего пневмоцилиндра 1 расположен пусковой клапан 8, управляемый электромагнитом 9, и устройство 10 включения и фиксации привода в отключенном положении (изображено схематично), управляемое электромагнитом 11.

В тракте, соединяющем пусковой клапан 8 с резервуаром 12 со сжатым газом, установлен дополнительный пневмоцилиндр 13, который содержит поршень 14 с по крайней мере одним отверстием 15, соединяющим

давлений между полостями 16 и 17 поршень 14 дополнительного пневмоцилиндра начинает перемещаться в сторону полости 17, сокращая объем, благодаря этому дальнейшего снижения давления в полости 17 30 не происходит. Последнее обстоятельство обеспечивает максимальную скорость нарастания давления в надпоршневой полости 21 рабочего пневмоцилиндра 1.

При достижении в надпоршневой полости 21 давления трогания рабочий поршень

надпоршневую 16 и подпоршневую 17 по- 35 2, шток 3 и связанные с ним элементы

лости. Одновременно полости 16 и 17 могут быть соединены пневмолинией 18, содержащей устройство 19 для регулирования ее проходного сечения.

Поршень 14 связан со штоком 20, свободный конец которого выведен в атмосферу со стороны надпоршневой полости 16.

В исходном состоянии сжатый газ заполняет полости 16 и 17. Надпоршневая

коммутационного аппарата (тяга 5, подвижный контакт 6 и возвратная пружина 7) начнут перемещаться вниз. При этом давление в полости 21 последовательно, в полости 17 будет понижаться, что заставит передвигаться с большей скоростью поршень 14, который, сократив объем полости 17, восстановит в ней давление до прежнего уровня. Через некоторый промежуток времени поршень 14, пройдя заданный ход,

гц-лость 21 рабочего пневмоцилиндра 1 от- 45 остановится, упираясь в крышку дополниделена от полости 17 пустотелым стаканом 22 пускового клапана 8. Пружина 23, надетая на шток 24, связывающий стакан 22 с электромагнитом 9, обеспечивает необходимое нажатие уплотняющей кромки стакана

тельного пневмоцилиндра 13.

Давление сжатого газа в надпоршневую полость 21 резко сократится и будет определяться сечением отверстия 15 в поршне

22 на эластомерное уплотнительное кольцо 50 . С этого момента давление в надпоршневой полости 21 начнет резко снижаться, соответственно будет снижаться и скорость перемещения рабочего поршня 2 и связанных с ним элементов коммутационного аппарата. Израсходовав запас кинетической энер- поршневая полость 28 рабочего пневмоии- 55 гии на преодоление сил трения и сжатие линдра 1 постоянно связана с атмосферой включающей пружины 7, рабочий поршень

2 и связанные с ним элементы коммутационного аппарата остановятся. Если к этому моменту зуб 4 находится ниже собачки

25. Надноршневая полость 21 через отверстие 26 в верхней крышке рабочего пневмоцилиндра 1, внутреннюю полость стакана 22 и отверстие 27 в корпусе пускового клапана 8 связана с атмосферой. Подпосредством отверстий 29.

В случае установки дополнительного пневмоцилиндра 13 внутри резервуара 12 со

сжатым газом (фиг. 2) в последнем имеется связанная с атмосферой полость 30, в которую входит свободный конец штока 20. Поршень 14 дополнительного пневмоцилиндра может быть выполнен в виде мембраны (фиг. 3) из эластичного материала, например резины, и установлен внутри резервуара 12 со сжатым газом.

Пневматический привод работает следующим образом.

При срабатывании управляющего электромагнита 9 пускового клапана 8 стакан 22 поднимается, открывая доступ сжатого газа из подпоршневой полости 17 дополнительного пневмоцилиндра 13 через отверстие

26 в надпоршневую полость 21 рабочего пневмоцилиндра 1. Одновременно стакан 22 перекрывает отверстия 27, отсекая тем самым надпоршневую полость 21 от атмосферы. Давление в надпоршневой полости 21 рабочего пневмоцилиндра 1 начинает нарастать,

0 а давление в подпоршневой полости 17 дополнительного пневмоцилиндра 13 начинает падать, в то время как давление в надпоршневой полости 16 остается практически равным давлению в резервуаре 12 со

5 сжатым газом. Под действием перепада

25 сжатым газом. Под действием перепада

давлений между полостями 16 и 17 поршень 14 дополнительного пневмоцилиндра начинает перемещаться в сторону полости 17, сокращая объем, благодаря этому дальнейшего снижения давления в полости 17 30 не происходит. Последнее обстоятельство обеспечивает максимальную скорость нарастания давления в надпоршневой полости 21 рабочего пневмоцилиндра 1.

При достижении в надпоршневой полости 21 давления трогания рабочий поршень

35 2, шток 3 и связанные с ним элементы

коммутационного аппарата (тяга 5, подвижный контакт 6 и возвратная пружина 7) начнут перемещаться вниз. При этом давление в полости 21 последовательно, в полости 17 будет понижаться, что заставит передвигаться с большей скоростью поршень 14, который, сократив объем полости 17, восстановит в ней давление до прежнего уровня. Через некоторый промежуток времени поршень 14, пройдя заданный ход,

5 остановится, упираясь в крышку дополниостановится, упираясь в крышку дополнительного пневмоцилиндра 13.

Давление сжатого газа в надпоршневую полость 21 резко сократится и будет определяться сечением отверстия 15 в поршне

. С этого момента давление в надпоршнеустройства 10 включения и фиксации, то блок-контакты (не показаны) снимают команду с электромагнита 9 и стакан 22 пускового клапана 8 возвращается в исходное положение, связывая надпоршневую полость 21 с атмосферой. Если же по каким- либо причинам запас кинетической энергии подвижных частей привода и коммутационного аппарата оказался недостаточным для обеспечения заданного перемещения рабочего поршня 2 и связанных с ним частей, то благодаря подпитке подпоршневой полости 21 через отверстие 15 давление в ней начнет возрастать и, в конечном счете, поршень 2 займет требуемое положение.

С помощью регулировочного устройства 19 в пневмолинии 18 можно изменить степень подпитки сжатым газом надпоршневой полости 21, обеспечив подход рабочего поршня 2 в заданную точку почти с нулевой скоростью, исключая тем самым нежелательные ударные воздействия.

После возвращения пускового клапана 8 в исходное положение давление в подпоршневой полости 17 дополнительного пневмоци- линдра 13 благодаря перетоку сжатого га10

15

20

полнение и стабилизацию давления сжатого газа в надпоршневом пространстве рабочего пневмоцилиндра, что увеличивает быстродействие коммутационного аппарата. Запас кинетической энергии, приобретенный подвижными частями привода и коммутационного аппарата на начальной стадии процесса отключения, позволяет в 2...5 раз сократить объем дополнительного пневмоцилиндра, что существенно сокращает расход сжатого газа на одну операцию отключения. Резкое снижение давления в надпоршневом пространстве рабочего пневмоцилиндра после остановки поршня в дополнительном пневмоцилиндре значительно снижает ударные нагрузки на элементы привода и коммутационного аппарата, благодаря чему повышается их надежность.

Формула изобретения

1. Пневматический привод коммутационного аппарата, содержащий рабочий пневматический цилиндр с поршнем, связанным со штоком, пусковой клапан, соединенный с резервуаром со сжатым газом посредстза из полости 16 через отверстие 15 нач- 25 вом дополнительного резервуара, и устроист- во для фиксации привода в отключенном

положении коммутационного аппарата, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы и быстродействия при одновременном снижении расхода воздуха, до- 30 полнительный резервуар снабжен подвижным элементом, разделяющим резервуар на две полости, которые сообщены между собой посредством канала.

2.Привод по п. 1, отличающийся тем, что дополнительный резервуар установлен

35 внутри резервуара со сжатым газом.

3.Привод по п. 1, отличающийся тем, что подвижный элемент дополнительного резервуара выполнен в виде мембраны.

4.Привод по п. 1, отличающийся тем, что канал образован пневмолинией, в которую установлено регулировочное устройство.

5.Привод по п. 1, отличающийся тем, что канал выполнен в виде отверстия в подвижном элементе дополнительного резервуара.

6.Привод по п. 1, отличающийся тем, что дополнительный резервуар выполнен в виде пневматического цилиндра с поршнем, имеющим механизм возврата поршня в исход - ное положение.

7.Привод по п. 6, отличающийся тем,

нет повышаться. При определенном перепаде давлений между полостями 16 и 17 сила, удерживающая поршень 14 в крайнем правом положении, окажется меньше силы, обусловленной давлением сжатого газа в полости 16 на шток 20, и поршень 14 начнет перемещаться влево до тех пор, пока не остановится, достигнув своего исходного положения.

На этом процесс отключения заканчивается.

Если в качестве элемента возврата поршня 14 дополнительного пневмоцилиндра 13 используется пружина, то возврат поршня 14 осуществляется упругими силами пружины.

В случае использования вместо поршня 14 мембраны, ее возврат в исходное положение осуществляется упругими силами самой мембраны.

Для включения коммутационного аппарата подается команда на управляющий электромагнит 11, который, воздействуя на собачку устройства 10 включения и фиксации, срывает ее и освобождает зуб 4. Под действием энергии пружины 7, запасенной в процессе отключения, подвижные контакты 6 и связанные с. ними изоляционная тяга

40

45

5, шток 3, рабочий поршень 2 перемеща- 50 что механизм возврата поршня выполнен

в виде штока, один конец которого закреплен на поршне, а другой, свободный, конец связан с атмосферой.

8. Привод по п. 6, отличающийся тем, что механизм возврата поршня выполнен в

ются вверх и останавливаются, дойдя до включенного положения.

Использование в конструкции пневматического привода коммутационного аппарата дополнительного пневмоцилиндра, содержащего поршень, обеспечивает быстрое на- 55 виде пружины.

0

5

0

полнение и стабилизацию давления сжатого газа в надпоршневом пространстве рабочего пневмоцилиндра, что увеличивает быстродействие коммутационного аппарата. Запас кинетической энергии, приобретенный подвижными частями привода и коммутационного аппарата на начальной стадии процесса отключения, позволяет в 2...5 раз сократить объем дополнительного пневмоцилиндра, что существенно сокращает расход сжатого газа на одну операцию отключения. Резкое снижение давления в надпоршневом пространстве рабочего пневмоцилиндра после остановки поршня в дополнительном пневмоцилиндре значительно снижает ударные нагрузки на элементы привода и коммутационного аппарата, благодаря чему повышается их надежность.

Формула изобретения

1. Пневматический привод коммутационного аппарата, содержащий рабочий пневматический цилиндр с поршнем, связанным со штоком, пусковой клапан, соединенный с резервуаром со сжатым газом посредст12

/3

15

17

19

18

Изобретение относится к электротехнике, в частности к аппаратостроению. Цель изобретения - повышение надежности и быстродействия привода при одновременном уменьшении расхода сжатого газа. Пневматический привод коммутационного аппарата содержит рабочий пневмоцилиндр 1 с Фиг поршнем 2, связанным со штоком 3 На верхней крышке рабочего пневмоцилиндра 1 расположены пусковой клапан 8 и устройство 10 включения и фиксации привода в отключенном положении. В тракте, соединяющем пусковой клапан 8 с резервуаром со сжатым газом 12, установлен дополнительный резервуар 13 с подвижным элементом 14, в котором выполнен канал в виде отверстия 15. Введение подвижного элемента обеспечивает повышенное давление сжатого газа в надпоршневой полости 21 рабочего пневмоцилиндра 1 на начальной стадии процесса отключения, что повышает быстродействие. Расход сжатого газа уменьшается благодаря тому, что после остановки поршня 14 поступление сжатого газа в надпоршневую полость 21 осуществляется через отверстие 15, сечение которого мало Объем надпоршневой полости 17 и сечение отверстия 15 выбираются таким образом, чтобы к концу процесса отключения скорость привода была минимальной, что снижает ударные нагрузки и повышает надежность чего работы. 8 з п ф-лы, 3 ил ю (Л & ел 4 00 со -2/

12

Фиг.З

Шандор

Составитель В. Попова

Техред А. КравчукКорректор А. Обручар

Тираж 36 Подписное