DE3545882C2

DE3545882C2 -

Info

Publication number: DE3545882C2
Application number: DE3545882A
Authority: DE
Inventors: Edelwald 6054 Rodgau De Lutz
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1985-12-23
Filing date: 1985-12-23
Publication date: 1992-05-21
Also published as: DE3545882A1; CH673511A5; FR2592211A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolben-Zylinderanordnung ge mäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a piston-cylinder arrangement ge according to the preamble of claim 1.

Die Schaltstifte von Hochspannungs-Leistungsschaltern, insbesondere von metallgekapselten, SF₆-gasisolierten Leistungsschaltern werden häufig hydraulisch mit einer Kolben-Zylinderanordnung angetrieben. Die Ausschalthand lung, die sehr schnell zu erfolgen hat, um möglichst schnell die Schaltstücke auf ausreichenden Abstand zu einanderzubringen, bedingt Ausschaltgeschwindigkeiten bis zu 10 m/sec. Ein Problem hierbei ist, daß die Kolben stange gegen Ende ihrer Ausschaltbewegung von einer Ge schwindigkeit von 10 m/sec auf Stillstand abgebremst wer den muß. Zu diesem Zwecke benutzt man Ausschaltdämpfun gen die so aufgebaut sind daß ein am Kolben oder an der Kolbenstange befindlicher Zapfen in eine Sackloch bohrung einfährt.The switching pins of high-voltage circuit breakers, in particular of metal-encapsulated, SF ₆ gas-insulated circuit breakers, are often driven hydraulically with a piston-cylinder arrangement. The switch-off action, which has to be carried out very quickly in order to bring the contact pieces to a sufficient distance from one another as quickly as possible, requires switch-off speeds of up to 10 m / sec. A problem here is that the piston rod towards the end of its switch-off movement from a speed of 10 m / sec to a standstill who must be braked. For this purpose, use is made of switch-off dampers which are constructed such that a pin located on the piston or on the piston rod enters a blind hole.

Ein derartiger Zapfen und eine ent sprechende Sacklochbohrung ist aus der DE-GM 83 07 240 (dort insbesondere Fig. 1) bekanntgeworden. In ähnli cher Weise zeigt auch die DE-OS 28 38 219 eine solche Ausschaltdämpfung. Dieser dort beschriebene Zapfen, der in seinem Durchmesser ungestuft ist, läuft in eine Boh rung ein, die mit einem Niederdruckhydraulikbehälter verbunden ist.Such a peg and an ent speaking blind hole is from DE-GM 83 07 240 (there in particular Fig. 1). In a similar way cher way also shows the DE-OS 28 38 219 such Switch off damping. This cone described there, the unrated in diameter, runs into a boh with a low pressure hydraulic tank connected is.

Durch die DE-AS 12 39 948 ist eine Kolben-Zylinderanord nung bekannt geworden, bei der dem Kolben beidseitig Dämpfungskolben vorgelagert und an deren Umfang mehrere Nuten eingearbeitet sind. Baut der Kolben einen zu hohen Dämpfungsdruck auf, so sind Ventile vorhanden, die die Zylinderräume zu beiden Seiten des Kolbens zur Druckent lastung miteinander verbinden. Die Nuten der Dämpfungs kolben tragen nur bedingt zum Schutz der Kolbendichtung bei, da die Dämpfungskolben zwischen sich und der Zylin derwandung durchaus einen Durchsatz von Druckflüssigkeit gestatten sollen. Eine Schutzfunktion der Kolbendichtung wird - abgesehen vom Ventilschutz - erst durch einen Dämpfungskolben mit gehöriger axialer Länge erreicht. Dies bedingt aber einen großen Bauaufwand.DE-AS 12 39 948 is a piston-cylinder arrangement voltage has become known, on both sides of the piston Damping pistons upstream and several around their circumference Grooves are incorporated. If the piston builds too high Damping pressure on, there are valves that the Cylinder chambers on both sides of the piston for pressure relief connect load with each other. The grooves of the damping pistons only partially protect the piston seal at, since the damping pistons between themselves and the Zylin wall throughput of hydraulic fluid should allow. A protective function of the piston seal is - apart from the valve protection - only by one Damping piston with proper axial length reached. However, this requires a large construction effort.

Bei der Kolben-Zylinderanordnung der US-PS 44 25 836 ist ebenfalls dem Kolben beidseitig in Baueinheit ein Dämpfungskolben vorgesetzt. An dessen Außenseite ist ei ne spiralförmig verlaufende, zur Stirnseite hin offene Nut eingearbeitet, die als Drosselleitung wirkt, wenn der Dämpfungskolben die jeweilige, seitlich vom Zylinder abgehende Entlastungsöffnung überfahren hat. Um Dämpfungsschlag und -weg günstig zu gestalten, darf der Nutenquerschnitt und die Nutlänge bestimmte Größen nicht unterschreiten, was einer Schonung der eigentlichen Kol bendichtung entgegensteht. In the piston-cylinder arrangement of US-PS 44 25 836 is also the piston on both sides in the unit Damping piston in front. On the outside is egg ne spiraling, open towards the front Groove incorporated, which acts as a throttle line, if the damping piston the respective side of the cylinder has passed the outgoing relief opening. Around The damping stroke and travel can be designed cheaply Groove cross-section and the groove length do not determine certain sizes fall below what a protection of the actual Kol sealing opposes.

Wenn die Kolbenstange mit der oben erwähnten Geschwin digkeit von 10 m/sec. in ihre Endstellung einfährt, ent steht ein Dämpfungsdruck, der größer als 1000 bar sein kann. Dieser Druck pflanzt sich auf den Kolben-Dich tungsring fort, der z. B. aus metallische oder organisch stabilisiertem Teflon besteht. Dieser Dichtungsring dringt in den benachbarten Spalt zwischen dem Kolben und der Zylinderbohrung bzw. der Zylinderinnenfläche ein und kann mit der Zeit zerstört werden.If the piston rod with the above-mentioned speed speed of 10 m / sec. enters its end position, ent there is a damping pressure that can be greater than 1000 bar can. This pressure is planted on the piston-dich tion ring continued, the z. B. from metallic or organic stabilized teflon. This sealing ring penetrates into the adjacent gap between the piston and the cylinder bore or the inner surface of the cylinder and can be destroyed over time.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kolben-Zylinderanord nung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der dieser Dichtungsring beim Ausschaltvorgang geschont wird, so daß dessen Lebensdauer verlängert wird.The object of the invention is a piston-cylinder arrangement creation of the type mentioned at the outset this sealing ring is protected during the switch-off process is, so that its life is extended.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1.This object is achieved by the characterizing features of claim 1.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist, daß der Ent lastungsring unabhängig von der Dämpfungsanordnung ange ordnet und durch einen Metallring verwirklicht ist, der in geschlitzter Form einfach und auswechselbar den Kol ben als additives Schutzteil beigegeben werden kann.A major advantage of the invention is that the Ent load ring regardless of the damping arrangement arranges and is realized by a metal ring that in a slotted form simple and exchangeable the Kol ben can be added as an additive protective part.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Further advantageous embodiments of the invention are can be found in the subclaims.

Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung näher erläutert und beschrieben. Based on the drawing, in which an embodiment of the Invention is shown, the invention as well further advantageous refinements and improvements the invention explained and described in more detail.

Es zeigtIt shows

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Kol ben-Zylinderanordnung für einen elektri schen Hochspannungs-Leistungsschalter, Fig. 1 is a schematic representation of a Kol ben-cylinder arrangement for an electrical's high-voltage circuit breaker,

Fig. 2 den Kolben der Kolben-Zylinderanordnung in Ausschaltstellung, Fig. 2 shows the piston of the piston-cylinder arrangement in open position,

Fig. 3 und 4 zwei Ansichten eines erfindungsgemäßen Entlastungsringes. FIGS. 3 and 4 show two views of a discharge ring according to the invention.

Ein Hochspannungs-Leistungsschalter 10, der nur schema tisch dargestellt ist, besitzt ein Festkontaktstück 11 und ein bewegliches Schaltstück 12, welch letzteres von einer Kolben-Zylinderanordnung 13 betätigt wird. Die Kolben-Zylinderanordnung 13 besitzt einen Zylinderkörper 14, in dem eine Zylinderbohrung 15 untergebracht ist, in der ein Kolben 16 geführt ist, der an einer Kolbenstange 17 angeformt ist. Diese Kolbenstange 17 ist mit einem Kolbenstangenfortsatz 18, der aus dem Zylinderkörper herausragt, mit dem beweglichen Schaltstück 12 verbun den. Im Zylinderkörper 14 befindet sich eine Bohrung 19, die an ihrem einen Ende 20 mit einer nicht näher darge stellten hydraulischen Steuereinrichtung verbunden ist; das andere Ende 21 der Bohrung 19 ist über einen Durch bruch 22 mit der Zylinderbohrung verbunden. Dieser Durchbruch 22 besitzt einen gegenüber der Zylinderboh rung geringeren Durchmesser.A high-voltage circuit breaker 10 , which is only shown schematically, has a fixed contact piece 11 and a movable contact piece 12 , the latter being actuated by a piston-cylinder arrangement 13 . The piston-cylinder arrangement 13 has a cylinder body 14 , in which a cylinder bore 15 is accommodated, in which a piston 16 is guided, which is formed on a piston rod 17 . This piston rod 17 is connected to a piston rod extension 18 , which protrudes from the cylinder body, with the movable contact piece 12 . In the cylinder body 14 there is a bore 19 which is connected at one end 20 to a hydraulic control device not shown Darge; the other end 21 of the bore 19 is connected via an opening 22 to the cylinder bore. This opening 22 has a smaller diameter compared to the cylinder bore.

An dem der Kolbenstange 17 entgegengesetzt liegenden En de des Kolbens 16 befindet sich ein Dämpfungszapfen 23, der bei der Ausgestaltung der Fig. 1 drei Abschnitte 24 bis 26 aufweist, von denen der Abschnitt 24 den größten Durchmesser aufweist und gerade in den Durchbruch 22 hineinpaßt. Die Abschnitte 25 und 26 sind gestuft mit jeweils geringerem Durchmesser ausgebildet. Natürlich können auch eine andere Anzahl von Abschnitten vorgese hen sein. On the piston rod 17 opposite En de the piston 16 there is a damping pin 23 , which has three sections 24 to 26 in the embodiment of FIG. 1, of which the section 24 has the largest diameter and just fits into the opening 22 . The sections 25 and 26 are stepped with smaller diameters. Of course, a different number of sections can also be provided.

Links von der Mittellinie der Zylinderbohrung 15 ist der Kolben 16 bzw. die Kolbenstange 17 in der Einschaltstel lung gezeichnet. Wenn der Schalter ausgeschaltet werden soll, dann bewegt sich der Kolben zusammen mit der Kol benstange 17 in Pfeilrichtung A, mit einer Geschwindig keit, die etwa bei 10 m/sec liegt. Wenn sich der Kolben mit der Kolbenstange seiner Endstellung nähert, dringt der Dämpfungszapfen 23 in den Durchbruch 22 ein, wobei zunächst der Abschnitt 26, dann der Abschnitt 25 und schlußendlich der Abschnitt 24 des Dämpfungszapfens 23 in den Durchbruch 22 hineingelangt; dadurch wird langsam die Geschwindigkeit des Kolbens zu Null reduziert, wobei am Ende der Bewegung der Kolben 16 gegen die Endfläche 27 der Zylinderbohrung 15 zum Anliegen kommt. Am Über gang zwischen dem Kolben 16 zur Kolbenstange 17 sind ebenfalls drei gestufte Abschnitte 28, 29 und 30 vorge sehen, die in einen die Zylinderbohrung 15 abschließen den Endring 31 einlaufen; dieser Endring 31 ist dann der Einschalt-Dämpfungsring.To the left of the center line of the cylinder bore 15 , the piston 16 or the piston rod 17 is drawn in the switch-on position. If the switch is to be turned off, then the piston moves together with the piston rod 17 in the direction of arrow A, at a speed which is approximately 10 m / sec. When the piston with the piston rod approaches its end position, the damping pin 23 penetrates into the opening 22 , first the section 26 , then the section 25 and finally the section 24 of the damping pin 23 entering the opening 22 ; this slowly reduces the speed of the piston to zero, with the piston 16 coming to bear against the end face 27 of the cylinder bore 15 at the end of the movement. At the transition between the piston 16 to the piston rod 17 , three stepped sections 28 , 29 and 30 are also provided, which complete the end ring 31 in a cylinder bore 15 ; this end ring 31 is then the switch-on damping ring.

Im Prinzip sind die Einschalt-Dämpfungsanordnungen und Ausschaltdämpfungsanordnungen an sich bekannt, so daß hier nicht näher eingegangen werden muß.In principle, the switch-on damping arrangements and Switch-off damping arrangements known per se, so that need not be discussed in more detail here.

Es sei nun Bezug genommen auf die Fig. 2. Man erkennt innerhalb der Zylinderbohrung 15 des Zylinderkörpers 14 den Kolben 16. An die Zylinderbohrung 15 schließt sich links über den Zylinderboden bzw. die Endfläche 27 der Durchbruch 22 an, in den der Dämpfungszapfen 23 gerade einläuft. Am anderen Ende des Kolbens befinden sich die Abschnitte 28 bis 30, wobei ledliglich der Abschnitt 28 zu sehen ist. Reference is now made to FIG. 2. The piston 16 can be seen inside the cylinder bore 15 of the cylinder body 14 . The opening 22 adjoins the cylinder bore 15 on the left via the cylinder base or the end surface 27 , into which the damping pin 23 is just entering. Sections 28 to 30 are located at the other end of the piston, only section 28 being visible.

Der Kolben selbst ist in mehrere Bereiche unterteilt. Er besitzt annähernd in seiner Mitte eine Nut 32, in die ein O-Ring 33 und - den O-Ring 33 umgebend - ein Dich tungsring 34 eingelegt sind. Der Dichtungsring 34 be steht normalerweise aus metallisch stabilisiertem Tef lon. Die Nut 32 ist beidseitig von Leisten 35 und 36 um geben; rechts zur Leiste 36 schließt sich ein Bereich mit verringertem Durchmesser an, an den sich am rechten Ende des Bereiches 37 ebenfalls ein Vorsprung 38 an schließt. An die Leiste 35 grenzt eine weitere Nut 39 an, die links durch eine Endleiste 40 begrenzt ist. In diese weitere Nut 39 ist ein geschlitzter Entlastungs ring 41 eingesetzt, an dessen Außenumfang zwei Entla stungsnuten 42 und 43 vorgesehen sind. Wie oben erwähnt, ist der Entlastungsring 41 mit einem Schlitz 44 verse hen. Das Material, aus dem der Entlastungsring 41 gebil det ist, ist vorzugsweise Bronce oder Messing.The piston itself is divided into several areas. It has approximately in its center a groove 32 into which an O-ring 33 and - surrounding the O-ring 33 - a processing ring 34 are inserted. The sealing ring 34 is usually made of metallically stabilized Tef lon. The groove 32 is on both sides of strips 35 and 36 to give; to the right of the strip 36 is an area with a reduced diameter, to which a projection 38 also closes at the right end of the area 37 . A further groove 39 adjoins the bar 35 , which is delimited on the left by an end bar 40 . In this further groove 39 , a slotted relief ring 41 is used, on the outer circumference two Entla stungsnuten 42 and 43 are provided. As mentioned above, the relief ring 41 is hen with a slot 44 verses. The material from which the relief ring 41 is formed is preferably bronze or brass.

Wenn sich der Kolben 16 nach links in Pfeilrichtung A in Ausschaltrichtung bewegt, dann dringt - wie oben schon angedeutet - der Dämpfungszapfen 23 in den Durchbruch 22 ein. Dadurch entstehen in dem Fluid, das sich zwischen der Endfläche 27 der Zylinderbohrung 15 und der freien Fläche der weiteren Endleiste 40 befindet, Drücke von ca. 1000 bar und mehr. Ohne den Entlastungsring 41 würde sich der Druck glatt bis hin zu dem Dichtungsring 34 fortsetzen. Dadurch würde sich der Dichtungsring 34, der aus Teflon - einem Material, das deutlich weicher ist als Metall - besteht, in den Spalt 45 zwischen der Au ßenfläche der Leiste 36 und der Innenfläche der Zylin derbohrung 15 hineindrücken. Mit der Zeit wird dadurch der Dichtungsring 34 beschädigt, in dem er dann langsam "abbröckelt". If the piston 16 moves to the left in the direction of arrow A in the switch-off direction, then - as already indicated above - the damping pin 23 penetrates into the opening 22 . This creates pressures of approximately 1000 bar and more in the fluid which is located between the end surface 27 of the cylinder bore 15 and the free surface of the further end bar 40 . Without the relief ring 41 , the pressure would continue smoothly up to the sealing ring 34 . This would push the sealing ring 34 , which is made of Teflon - a material that is significantly softer than metal - into the gap 45 between the outer surface of the strip 36 and the inner surface of the cylinder bore 15 . Over time, this will damage the seal ring 34 by slowly "crumbling" away.

Es hat sich herausgestellt, daß das Einsetzen des Entla stungsringes 41 mit dem Schlitz 44 und mit den beiden Entlastungsrillen 42 und 43 eine deutliche Druckminde rung im Bereich des Dichtungsringes 34 bewirkt; man kann bei Versuchen erkennen, daß sich der Dichtungsring 34 nicht mehr in dem Maße in den Spalt 45 hineindrückt, wie ohne den Entlastungsring 41; dadurch wird die Lebensdau er der Dichtung 34 stark erhöht.It has been found that the insertion of the discharge ring 41 with the slot 44 and with the two relief grooves 42 and 43 causes a significant reduction in pressure in the area of the sealing ring 34 ; it can be seen in experiments that the sealing ring 34 no longer presses into the gap 45 to the extent that it did without the relief ring 41 ; thereby the life of the seal 34 is greatly increased.

Der Entlastungsring 41 übernimmt dabei einerseits eine Verschleißminderung und einen Schutz des Dichtungsringes vor hohem Druckstoß, der eine Zeit von ca. 2 msec. an dauern kann. Auch werden Fremdkörper oder Abrieb aufge nommen.The relief ring 41 takes over on the one hand a reduction in wear and a protection of the sealing ring against high pressure surge, which takes about 2 msec. can last on. Foreign bodies or abrasion are also picked up.

Claims

1. Piston-cylinder arrangement for driving a high-voltage circuit breaker with a piston ( 16 ) guided in a cylinder bore ( 15 ), and with at least one hydraulic damping arrangement for the piston end position, a damping pin ( 23 ) having an opening ( 22 ) more or less closes during the opening movement and with which the piston ( 16 ) is braked to zero from a high speed, and with a piston seal with a sealing ring ( 34 ) made of high-strength plastic material, characterized in that between the damping arrangement for the opening movement supply and the seal ( 33 , 34 ) a metallic, with a slot ( 44 ) provided relief ring ( 41 ) on the piston ben ( 16 ) is housed, on the outer edge of which a circumferential relief groove ( 42 , 43 ) is least introduced.

2. Piston-cylinder arrangement according to claim 1, characterized in that the relief ring ( 41 ) between two strips ( 35 , 40 ) is inserted.

3. Piston-cylinder arrangement according to one of Ansprü che 1 or 2, characterized in that the outer diameter of the relief ring ( 41 ) in the non-built, relaxed state is larger than the inner diameter of the cylinder bore, the slot width being larger in the relaxed state than when installed.

4. Piston-cylinder arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that two discharge slots ( 42 , 43 ) are provided, which are preferably semicircular.

5. Piston-cylinder arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the discharge ring ( 41 ) consists of bronze.

6. Piston-cylinder arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the discharge ring ( 41 ) consists of brass.