Пневматический клапан для газовых выключателей Советский патент 1981 года по МПК H01H33/32 

(54) ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ КЛАПАН ДЛЯ ГАЗОВЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ

Изобретение относится к аппарато строению и предназначено для использования в газовых высоковольтных выключателях, а более конкретно в системах управления приводами.

Известны клапаны с тарельчатым затвором и связанным с ним поршнем, предназначенным для уменьшения неуравновещенного усилия на тарельчатый затвор (разгруженные клапаны). В конструкции этого клапана герметизация полости высокого давления со стороны поршня осуществляется манжетой .

Недостатком этой конструкции является малое быстродействие из-за наличия на всем ходе клапана больших сил трения между поршнем и уплотняющей манжетой, вызванных воздействием сжатого газа на манжету. Кроме того, если учесть, что силы трения изменяются за счет высыхания смазки, износа уплотнения и т.д., то станет очевидным, что эта конструкция клапана не обеспечивает стабильность временных характеристик.

Наиболее близким по технической супшости является разгруженный клапан, который имеет тарельчатый затвор и связант с ним поршень, эластичное кольцо круглого сечения, служащее для герметизации, полости высокого давления, установленное вканавке цилиндра 2.

)0

Применение эластичного кольца круглого сечения снижает силы трения и тем самым несколько увеличивает быстродействие по сравнению с клапаном, у которого применена манже15та, и упрощает конструкцию по сравнению с клапаном, в котором применено торцовое уплотнение. Однако этой конструкции клапана присущи все остальные недостатки клапана с

30 манжетой.

Цепь изобретения - повышение быстродействия и стабильности времещшх характеристик клапана. Указанная цель достигается тем, что в известном клапане, содержащем тарельчатый затвор, связанный с ним поршень и эластичное кольцо круглого сечения для герметизации полости высокого давления со стороны поршня, установленное в канавке цилиндра, на поршне вдоль образующей вьшолнен по крайней мере один паз, конец которого со стороны поршня при закрытом клапане расположен на расстоянии от центра сечения коль ца, не превышающем половины его диаметра. При герметизации порщня только в закрытом положении клапана длина паза вьшолнена равной величине хода. Кроме того, при герметизации пор ня в открытом и закрытом положениях клапана длина паза вьтолняется равной величине хода уменьшенной на в личину не менее величины диаметра эластичного сечения кольца. Такое выполнение клапана позволя ет осуществлять герметизацию поршня только в KOHe4iibix положениях - в закрытом и.открытом или только закр том, а при сдвиге поршня на половину диаметра сечения кольца герметизация нарушается благодаря наличию паза. Наличие паэвпозволяет в процессе работы клапана выравнивать давление с обеих сторон кольца, что исключает почти на всем ходе силу трения, вызьшаемую в случае односто роннего воздействия сжатого газа на кольцо. Это приводит к тому, что скорост открытия и закрытия (быстродействие повышается, а стабильность временных характеристик клапана улучшается. На чертеже изображен клапан в закрытом положении. Длина паза соот ветствует случаю герметизации поршн только в одном положении - закрытом Клапан имеет корпус 1 с полостью 2 высокого давления, каналом 3 для сообщения полости 2 с источником высокого давления, полость 4 для сообщения полости 2 с исполнительны механизмом (не показан), отверстиями 5 и 6 для сообщения полости 4 с атмосферой и с поршневой полостью 7, сообщенной с атмосферой каналом В полости 2 расположена тарелка 9, закрывающая вход в полость 4.. В тарелке 9 выполнено эластичное уп лотнение 10, которое герметизирует 34 полость 4. Тарелка 9 соединена с порщнем 11 и через шток 12 - с тарелкой 13, которая закрьгеает отверстие 6 в открытом состоянии клапана. Поршень уплотнен эластичным кольцом 14 круглого сечения и подпружинен пружиной 15. Кольцо 14 уложено в кольцевую канавку 16. На поршне I1 выполнены два паза 17. Ширина и глубина каждого паза выбирается такими, чтобы кольцо в собранном состоянии не перекрьшало сечения паза, а площадь его была бы больше площади сечения кольцевого зазора, имеющего место между поршнем и цилиндром. При наполнении сжатым газом полости 2 подвижная система клапана остается в устойчивом статическом равновесии, так как расчетная площадь тарелки 9 и поршня 11 подобраны так, что равнодействующая сил давления, действующих на подвижную систему с учетом силы пружины 15, направлена в сторону закрытия тарелки 9. При этом в полости 7 и полости 4 сохраняется атмосферное давление, поскольку они сообщаются отверстиями 5 и 6 и каналом 8 с атмосферой, а тарелка 9 и поршень 11 герметизирует полость 2. Для открытия клапана к тарелке I3 прикладывается внешняя сила, направленная вдоль штока 12 в сторону тарелки 9. Под действием этой силы подвижная система переходит в новое крайнее положение, в котором тарелка 13 закрывает отверстие 6, тарелка 9 открывает полость 4. В процессе откры тия поршень }1 на ходе, равном половине диаметра сечения кольца 14, в случае герметизации только в закрытом положении на ходе, равном диаметру сечения колцца, в случае герметизации в закрытом и открытом положениях, испытывает силу трения, вызванную односторонним воздействием на кольцо сжатого газа. На остальном ходе эта сила исключается, так как паз 17 оказывается в районе кольца 14 и сжатый газ полости 2 устремляется к другой стороне кольца, тем самым выравнивая давление с обеих сторон кольца. Этим достигается увеличение скорости открытия клапана, а также улучшается стабильность временных характеристик. В открытом положении клапана сжатый газ из полости 2 через полость 4 поступает к исполнительн му механмэму 5 С увеличением давления в полости 4 и отверстиях5 и 6 увеличивается си ла, отжимающая тарелку 13 от отверст 6, и снижается сила, прижимающая тарелку 9 к торцу полости 4. Так как расчетная площадь тарелки 13 больше площади поршня 11, то равнодействующая сил давления на подвижную систему стремится закрыть кла пан, однако этому препятствует внешн сила, приложенная к тарелке 13. При снятии внешней силы клапан на нет закрьгааться, при этом nopmejjb 1 почти на всем ходе движется без сил трения кольца 14 о поршень 11, т.е. аналогично процессу открытия, что увеличивает -скорость закрытия и обес печивает стабильность временных характеристик клапана. В закрытом положении клапана пот1 лость 4 закрыта тарелкой 9, а отверстие 6 открыто и сжатый газ из испол нительного механизма и полость 4 через отверстия 5 и 6 выйдет в атмосферу . Поршень 11 вновь будет уплотнен, так как кольцо 14 окажется за предепами паза 17. Увеличение быстродействия работы клапана при его использовании в схемах управления выключателями уменьшает его полное время отключения и включения, что приводит к уменьшению времени воздействия тока короткого замыкания не только на выключатель, но и на другое оборудова1те станций (подстанций). Это позволит повысить надежность работы оборудования за счет снижения термической и динамической нагрузок, что очень важно в настоящее время, когда токи короткого замыкания непрерывно растут. Повышение стабильности временных характеристик клапана позволяет улучшить селективность работы вы36ключателя в совокупности с другим электротехническим оборудованием станций (подстанций). Формула изобретения 1.Пневматический клапан для газовых выключателей, содержащий тарельчатый затвор, связанный е ним поршень и эластичноа. иольцо круглого сечения для герметизации полости высокого давления со стороны порптя, установленное в канавке цилиндра, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и стабильности временных характеристик, на порвше вдоль образующей выполнен по крайней мере один паз, конец которого со стороны поршня при закрытом клапане расположен на расстоянии от центра сечения кольца, не превышаинцем половины его диаметра. 2.Клапан по п. 1, отличающийся тем, что при герметизации поршня только в закрытом положении клапана длина паза выполнена равной величине хода клапана. 3.Клапан шо п. 1, отличающийся тем, что, при герметизации поршня в закрытом и открытом положениях клапана длина паза выполнена равной koдy клапана, уменьшенному яа величину не менее величины диаметра сечения эластичного кольца. Источники и|4к рмации, принятые во внимание при экспертизе 1.Афанасьев В.В. Конструкция выключающих аппаратов высокого напряжения, М,, Энергия, 1969, с. 525, рис. 10-116. 2.Авторское свидетельство СССР 374473, кл. Н 01 Н 33/32, 1963.

/5