Гидравлический аккумуляторный привод для высоковольтных выключателей Советский патент 1977 года по МПК H01H33/34 

Изобретение относится к области высоковольтного аппаратостроения, в частности к приводам высоковольтных выключателей.

Известен гидравлический привод, использующий гидравлический цилиндр с двумя штоками и две системы управляющих орга.нов, одна из которых предназначена для включения выключателя, а другая - для его отключения 1. Питание гидроцилиндра осущеспвляется либо от одного гидроаккумулятора, либо от двух Яккумуляторов, соединенных (для обеспечения их зарядки) через обратный клапан. При совершении какой-либо операции (включения или отключения) одна из полостей цилиндра соединяется со Сливом, а другая остается соединенной с аккумулятором. Слив осуществляется через каналы одной или другой системы унравления, что затрудняет быструю эвакуацию жидкости из опорожняемой полости, и, следовательно, снижает быстродействие привода.

Известен также привод, .использующий гидравлический цилиндр, работающий по дифференциальной схеме 2.

При включении обе ПОЛости цилиндра соединяются с гидроаккумулятором, а при отключении щтоковая нолость остается соединенной с аккумулятором, а порщневая соединяется со сливом. Обе полости цилиндра питаются от одного и того же гидроаккумулятора или грунпы их.

При использовании описанных приводов для уира1вления выключателями, обеспечивающими сложные циклы (многократные автоматические повто.рные включения), скорости включения и, что особенно нежелательно, отключения будут с каждой операцией уменьшаться, так как каждая последующая операдня будет начинаться при сниженном (по сравнению с предыдущей операцией) давлении в гидроаккумуляторе. То есть условия гашения электрической дуги при отключении выключателя не будут стабильными.

Необходимость пропускания жидкости из обеих полостей гидроцилиндра через управляющие органы создает дополНительные сопротивления движению поршня и снижает быстродействие привода.

Известны гидравлические аккумуляторные приводы, обеспечивающие .как включение, так и отключение выключателя за счет энергии, заатасенной в отдельных для каждого вида операции гидроаккумуляторах. Гидроаккумуляторы отключения в приводах постоянно соединены со щтоковой полостью дифференциаль}joro рабочего гидроцилиндра, а гидроаккумуляторы включения соединяются с поршневой полостью гидроцилиндра при положе1нир рабочего (главного) клапана, обеспечивающем включение выключателя. Поршневая и штоко вая полости гидроцилиндра соединены между собой посредством трубопровода с включенным в «его гидравлическим -сопротивлением (диафрагмой). Аккумуляторы отключения заряжаются у такого .привода в .процессе включения выключателя жидкостью, вытесняемой поршнем рабочего гидроцилиндра из его штоковой ПОЛОСТИ и, возможно, некоторой порцией жидкости, поступающей из гидроаюкумуляторов включения через трубопровод -с диафрагмой. При 1выдерж)ке выключателя некоторое {зависящее от сечения диафрагмы) время во включенном .положении давление в аккл муляторах включения и отключения выравниваются. Отключение выключателя осуществляется путем соединения порщневой полости гидроцилиндра с резервуаром и одновременного перекрытия гидроаккумуляторов включеция 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 3|Начительно ниже скорости отключения, Производимого после .некоторого .(достаточного для выравнивания давлений в а.к«умуляторах отключения и включения) пребывания выключателя во включенно.м .положении, если давление в аккумуляторах отключения после перетока в них жидкОСти из щтоковой полости гидроцилиндра ниже, чем давление жидкости в этот момент в аккумуляторах в-ключения. 2.Ход поршня гидроцилиндра на отключение может быть неполным, если давление в аккумуляторах отключения лосле перетока в них жидкости из штоковой полости гидроцилиндра оказалось выще, чем давление жидкости в этот момент в акКумулято.рах включения. 3.Если имеет место подзарядка аккумуляторов отключения через трубопровод с диафрагмой, то есть, если количество жидкости в аккумуляторах отключения .перед началом отключения выключателя больше объема штоковой полости ра-бОЧего гидроцилиндра, то жидкость, оставшаяся в аккумуляторах отключения после завершения отключения выключателя, сливается в резервуар (через рабочий клапан), то есть расходуется непроизводительно, что снижает процент использования запасенной в аккумуляторах энергии или КПД привода. 4.Пе обеспечивается медленное отключение выключателя. Для его осуществления необходимо ввести в схему дополнительные органы управления. 5.При медлениом (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 гарантии удержания выключателя во включенном положении нет, что особенно онаоно, если выключатель находится по.д нагрузкой. Целью изобретения является повыщение надеж.ности гидроаккумуляторного привода. Эта цель достигается за счет того, что гидроаккумуляторы включения и отключения соединены между собой посредством обратного клапана, пропускающего жидкость в направлении гидроаккумулятора отключения. Для повышения надеж1ности управления при1во1дом его сер.вокла1пан запитан от гидроаккумулятора отключения. Кроме того, с целью обеспечения возможности медленного отключения с помощью iHacoca гидроаккумуляторы включения и отключения снабжены запирающими устройствами, а обратный клапа.н снабжен устройством для принудительного удержания Клапана в открытом положении. Для ра.сширения диапазона регулирования скоростных характеристик путем изменения соотношения величин давления в гидроаккумуляторах включения и .отключения упомянутый обратный клапан .снабжен пружиной, устанавливающей заданный перепад давлений м.ежду его входным и .выходным каналами. На чертеже .представлена схема предлагаемого привода. Прив.од содержит ма.сляный резервуар 1, с которым соединены всасывающие линии моторного 2 и руч.ного 3 насо.сов. 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 о.братный клапан 9 и запор.ные вентили 10 с жидкостными полостями гидро-аккумуляторов отключения 11. Управляемый обратный клапан 9 представляет собой устройство, нормально пропускающее поток жидкости только в направлении гидроаккумуляторов отключения 11. Он состоит из корпуса с входным и выходным каналами, запирающего элемента-таарика 12, .пружины 13 и двух винтов 14 и 15. Винт 14 ;п..назначен для изменения предварительного сжатия пружины 13, а винт 14 - для отрыва шарика 12 от его седла при необходимости медленного (от на.сосов) оперирования приводом. ружина 13 служит для обеспечения перепада авления «а клапане. С нагнетательной линией 7 .соединено гидавлически управляемое электроконтаКТ1ное стройство, переключающее свои контакты ри определенных величинах давлений в гидоаккумуляторах включения 8 (при открытии ентиля 6). В приведенной схеме роль такого

устройства выполняют два электроконтактных маиометра 16.

Гидроаккумуляторы отключения II соеди ены СО штоковой полостью рабочего гидроцилилдра 17 и через трубопровод управления 18 - с сервоклачтаном 19, имеющим электрическое (пооредством электромагнитов включения 20 и отключения 21) и ручное (с ломощью рычага 22) уетравление.

СерФоклааши 19 имеет входной канал, к которому подсоединен трубопровод 18, сливной «анал 23 и рабочий выходной «анал 24. В корпусе сервоклаиана размещены пружина 25, толкатель 26, щарик 27, контактирующий с нижним седлом в отключенном, а с верхним- во включенном положении выключателя. Сверху на щарик 27 через толкатель 28 воздействует пружина 29. Выходкой рабочий канал 24 сервоклалана соединен с полостью 30 управления главным «лапаном 31.

Главный клапан 31 состоит из корпуса с размещенными в нем запирающим элементом 32 и пружиной 33 и порщ.ня 34 управления, золотниковая часть которого .может перемещаться в гильзе 35, имеющей сливные отверстия 36. Торец -порЩНя управления выполнен коническим и притерт с седлом, выполненным в корпусе. Кориус главного (рабочего клапана) имеет три рабочих канала больщого сечения: входной канал 37, соединенный с гидроаккумуляторами включения 8, выходной рабочий канал 38, соединенный с порщневой полостью гидроцилиндра 17, и сливной канал 39, сообщающийся с масляным резервуаром 1.

Работа лривода 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 ио трубопроводу 7 -подается в аккумуляторы включения 8. При повыщении давления в аккумуляторах 8 до величины настройки клапана 9 последний открывается и пропускает -масло в аккумуляторы отключения И, а также в щтоковую полость рабочего гидроцилиндра 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, уменьщенному на величину, определяемую настройкой клапана 9 (или равным максимальному рабочему давлению, если предварительного сжатия пружины 13 клала-на 9 нет). Поскольку щтоковая полость рабочего гидроцилиндра 17 соединена с аккумуляторами отключения, а его порщневая полость через каналы 38, 36 и 39 рабочего клапана 31 соединена с резервуаром 1, порщень гидроцялиндра 17 занимает крайнее нижнее положение.

2. Включение (оперативное). При нодаче напряжения на катушку электромагнита включения 20 последний посредством рычага 22 и толкателя 28 снимает действие ,пружи1ны 29 на щарик 27. Шарик 27 под действием давления жидкости и подпружиненного толкателя 26 отрывается от своего нижlicro седла и «залипает при носадке на верхнее седло. Жидкость от аккумуляторов 11 через трубопровод 18, каналы в толкателе 26 и выходной канал 24 сервоклапана носту-пает в полость 30 управления главным клапаном. Порше-нь 34 главного клапана под действием давления этой жидкости перемещается вправо и (после перекрытия своей золотниковой частью сливных каналов 36 втулки 35) отрывает запирающий элемент 32 от его седла.

При этом открывается путь мощному потоку масла от аккумуляторов 8 отключения через каналы 37 и 38 в порщ-невую полость рабочего гидро-цнлвндра 17. Благодаря разнице площадей, на которые действует давление сверху и

снизу норЩНя, последний перемещается вверх, производя включение выключателя. При этом жидкость, находящаяся в щтоковой полости гидроцилиндра 17, перемещается в аккумуляторы 11 отключения и, поокольку клапан 9 закрыт, повышает в них давление.

Выключатель остается во включенном положении и при снятии напряжения с катущки включающего электромагнита, -поскольку нлощади сечений отверстий, нерекрываемых щариком 27 сервоклапана 19 в его нижнем и верхнем ноложении, а также усилия нижней 25 и верхней 29 пружин сервоклапана рассчитаны так, что щарик остается в верхнем положении при допустимых колеба-ниях 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 21 требуемого напряжения.

После отрыва щарика клапана от верхнего седла на-пряжение с катушки отключающего

электр-омагнита 21 также может быть снято, так как усилия верхней пружины 29 сервоклапана 19 будет достаточно, чтобы посадить щарик 27 на нижнее седло и удерживать его в этОМ положении при любых возможных ко.лебаниях давления в аккумуляторах отключения.

Иными словами, усилия верхней пружины сервоклапана достаточно, чтобы удерживать шарик на нижнем седле, преодолевая усилие

давления жидкости и нижней нружины, и недостаточно, чтобы оторвать шарик от верхнего седла, так как нижнее нерекры-ваемое щариком 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 аккум-уляторах включения.

Если давление в аккумуляторах отключения но какой-либо аварийной причине надает

настолько, что верхняя пружина 29 серзоклапана оказывается .в состоянии оторвать ш.арик 27 от верхнего седла, происходит оперативное отключение выключателя, так при этОМ давлении Лривод еще в состоянии обеспечить отключение выключателя с требуемыми скоростями.

3.Отключение (оперативное).

Подача напряжения на Катушку электромагннта отключения 21 обеспечивает возврат сервоклапана и рабочего кла1пана в исходное положение. При этом .поршпевая полость гидроцилиндра разобщается с аккумуляторами включения 8 и соединяется с резервуаром 1.

Вследствие этого давление жидкости в штоковой лолости гидроцилипдра 17 (соединенной с аккумуляторами отключения II) возвращает его поршень в исходиое (на фиг. 1 - Нижнее) положение. Выключатель отключается и удерживается в отключен-ном положении за счет сохранения связи штоковой полости гидроцилиндра 17 с аккумуляторами отключения 11.

4.Медле«ное включение и отключение. Для осуществления медленного включения

или отключения необходимо перекрыть вептили 6 и 10 аккумуляторов, открыть посредством вкнта 15 клапан 9 и вручную привести сервокла/пан 19 в положение включения или отключения соответственио.

Включение моторного насоса I или работа ручным насосом 2 обеспечивает .перемещение лорщня рабочего гидроцилиндра 17 в нужном наиравлении.

5.Разрядка гияроаккумуляторов. Шарик 27 сервоклапана устанавливается в

нейтральном .положении. При этом аэдкумуляторы отключения И, а при открытом клапане 9 и аккумуляторы включения 8 соединяются с резервуаром 1, что и обеспечивает их разгрузку от Масла.

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

Контакты другого манометра служат для предотвращения Прохождения команды на электромагниты утравления приводом при давлении в аккумуляторах, недостаточном для обеспечения уопещного включения и отключения выключателя.

Предохранительный клапан 5 служит для

предотвращения зарядки гидроаккумуляторав («аиример, с помощью ручного насоса) до давления, недопустимо превыщающего максимальное рабочее давление привода.

Формула изобретения

1.Гидравлический аккумуляторный привод для высоковольтных выключателей, садержа0 щий систему аккумулирования энергии с гидроаккумулятором отключения, соединенным со штоковой полостью рабочего гидроцилиндра и гидроаккумулятором включения, соединенным с порщпевой полостью гидро-цилиндра

5 посредством управляющего орг.ана, состоящего из сервоклапана и, по меньшей мере, одного, управляемого последним гидравлически рабочего клапана, .о тлИ чающий с я тем, что, с целью ловыщения надежности привода, упо0 мя нутые гидро.аккумулято1ры соединены между собой посредством обратного клапана, .пропускающего жидкость в направлении гидроа-ккумулятора отклкиения.

2.Гидравлический привод .по п. 1, отличающийся тем, -что, с целью повышения надежности управления лриводом, упомянутый сервоклалан запита.н от гидроаккумулятора отключения.

3.Гидравлический привод по п. 1, отлиg чающийся тем, что, с целью обеспечения

возможности медленного отключения с помощью насоса, гидроакжумуляторы включения и отключения снабжены запирающими устройствами, а обратный клапан снабжен устройстg BOM для принудительного удержания клапана в открытом положении.

4.Гидравлический привод по п. 1, отличающийся тем, ЧТО, с целью расширения диапазона регулирования скоростных харэкQ тери.сти1К лутем изменения соотношения величин давления в гидроаккумуляторах включения и отключения, упомянутый обратный клапан снабжен пружиной, устанавливающей заданный перепад .давлений между его входным д и выходным каналами.

Источники информации, принятые во внимание ПРИ эшспертизе.

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

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

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