182878. lajstromszámú szabadalom • Dugattyús hidropneumatikus akkumulátor gázhiányjelző készülékkel
1 182 878 2 A találmány tárgya dugattyús hidropneumatikus akkumulátor, elsősorban gázhiányjelző készülékkel felszerelt hidropneumatikus akkumulátor, amely olajpneumatikus ellenőrző rendszerekben alkalmazható elektromos áramköri megszakítókhoz. Az olajpneumatikus vezérlés nem új koncepció, mivel az első ilyen típusú nagyfeszültségű megszakítókat már 1952-ben kezdték használni. közvetlenül hozzáférhető tartalék hidraulikus energiát egy vagy több hidropneumatikus akkumulátorban tárolnak az akkumulátor gá2t tartalmazó kamrájában elhelyezkedő és egy előre meghatározott értékre elősűrített gáz formájában. Ennek a technikának a sikeres alkalmazása olyan akkumulátoron alapult, amely nagy megbízhatóságú volt, amelyet a gyártóműben láttak el gáztöltéssel, és gáztöltését veszteség nélkül évekig megőrizte. Ismeretes, hogy a dugattyús hidropneumatikus akkumulátort lényegében egy két végén lezárt és egy szabad dugattyúval két kamrára osztott henger alkotja. Az egyik kamra nyomás alatt álló gázt, a másik kamra pedig folyadékot, általában olajat tartalmaz. Az ilyen típusú készülékek nyomás alatt álló olajat tárolnak és szolgáltatnak bizonyos eszközök, például kapcsolók működtetéséhez és vezérléséhez, továbbá az akkumulátor a fogyasztásnak megfelelően egy szivattyú segítségével újratölthető olajjal. Az eiső feltétel, amit ezeknek a készülékeknek ki kell elégíteni, az, hogy az alapelemeket alkotó fémeknek tökéletesen szivárgásmentesnek kell lenniük. Ez a gyakorlatban nehezebben teljesíthető, mint ahogy első pillanatban látszik. Egy további feltétel az, hogy a csúszó tömítést úgy kell tervezni, hogy igen nagyfokú tömítést biztosítson a dugattyú és a henger között, és ugyanennek a feltételnek kell megfelelnie a henger és a henger fedele közötti tömítésnek is. Mindkét problémát már megoldották. A mozgó tömítés tekintetében a megoldás abban áll, hogy elasztomerből készített tömítésnél az állandó tengelyirányú erő sugárirányú deformációt eredményez, ami a tömítést állandóan a henger falához szorítja, mégpedig a belső nyomásnál nagyobb nyomással (a feltaláló 1.024.868 számú francia szabadalma, 1950. szeptember 23). Ez lehetővé teszi azoknak a nehézségeknek-a legyőzését, amelyek az elasztomerek közös tulajdonságából következnek, mégpedig, hogy maradandó deformációt szenvednek, ha folytonos erőnek vannak kitéve, így szintén lehetővé válik hőmérsékletváltozások esetén annak a ténynek a kompenzálása, hogy tágulási tényezőjük nagyobb, mint a fémeké. A csúszó tömítés tényleges gyártásának vonatkozásában a feltaláló számos szabadalma igen hatékony megoldásokat eredményezett. A henger és a henger végét lezáró fal közötti álló tömítés kérdését tökéletesen megoldotta az autokláv típusú tömítés (a feltaláló 1.042.201. számú francia szabadalma, 1951. szeptember 14.). Ennél a megoldásnál az álló tömítés olyan nyomás alatt áll, ami többszörösen nagyobb, mint a kamrában lévő gáz nyomása, függetlenül a deformációktól. Ebben a tekintetben jobb megoldások nem születtek, mivel ez a megoldás tökéletesen kielégítő volt már az első alkalmazások óta, ami kivételes eset ennél a technológiánál. Valamennyi, az áramköri megszakító-vezérlő rendszerekhez ma alkalmazott olajpneumatikus akkumulátor ezekből az alapelvekből származik. Számos részlet változott ugyan, de inkább kereskedelmi mint valódi technológiai okokból. Ezeknek a készülékeknek a gyártásakor vagy üzembehelyezésekor az egyik kamrát egy előre meghatározott nyomású, úgynevezett előtöltési nyomású, semleges gázzal töltik fel. Az így keletkező rugalmas gázpárna biztosítja, hogy a folyadék nyomás alatt legyen, és az elasztikus energiatárolót hoz létre, amelyből a berendezés energiát képes szolgáltatni. Azok a komponensek, amelyek a gázszivárgás növekedését okozzák, így a minimumra, azaz három fémből készült elemre (a hengerre, a dugattyúra és a fedélre) és két tömítésre (egy csúszó dugattyútömítésre és egy autokláv fedéltömítésre), valamint a kezdeti töltőnyílásra korlátozódnak, amelyek számára megfelelő megoldást lehetett találni. Jelenleg több mint 100 000, a fenti jellemzőkkel rendelkező olajpneumatikus megszakító-vezérlő akkumulátort helyeztek üzembe világszerte, és ezek a gyártmányok a felhasználók teljes megelégedésére szolgáltak. Nagyfokú haladás észlelhető azonban a fogyasztók által felállított követelményekben. Mégpedig az úgynevezett karbantartásmentes nagyfeszültségű áramköri megszakítók jelenlegi fejlődése igényt támasztott olyan akkumulátorok iránt, amelyek legalább 5 éves, 10 éves és most már 20 éves periódusokra is gázszivárgásmentes üzemelést biztosítanak. Ennek az eredménynek az elérésére célszerű semleges gázt, például nitrogént alkalmazni az akkumulátorban 400 bar (kg/cm2) nyomásig, vagy héliumot nagyobb nyomáson (a feltaláló 2.076.812 számú francia szabadalma, 1970. január 20.). Ez megakadályozza a fémrészek korrózióját és a tömítéseket képező elasztomerek öregedését, valamint az olaj fáradását, amelyet megfelelően szűrünk. Ha egy nagyfeszültségű áramköri megszakító nyitása vagy zárása megkezdődött, a műveletet be kell fejezni, különben komoly baleset történhet, amely a legenyhébb esetben is a megszakító tönkremenetelét okozza. Mivel a működtető energiát az akkumulátor szolgáltatja, a gáztartaléknak következésképpen elegendőnek kell lennie. Mivel nincs teljesen hibátlan technika, a felhasználók olyan rendszert igényelnek, amelyek jelzik az olajpneumatikus akkumulátor esetleges hibáját, mégpedig azt, hogy a dugattyú egy adott nyomáson nincs a megfelelő helyzetben a gázveszteség miatt. Gyakorlatilag elsődlegesen fontos a szabad dugattyú helyzetének az ismerete, ha az közel kerül normális löketének valamelyik véghelyzetéhez. Más szavakkal, ha a dugattyú egy előre meghatározott határon túl megközeíti a gázt tartalmazó kamra végét, ez azt jelenti, hogy az ,előtöltésben” veszteség következett be (és ezért meg kell szüntetni a szivárgást, illetve újra kell tölteni az akkumulátort). Másrészről, ha a dugattyú túl közel kerül az olajkamra aljához, ez azt jelenti, hogy olajhiány van (ami vagy szivárgásból vagy rendellenes fogyasztásból származik). Javasoltak olyan ellenőrző rendszereket, amelyek riasztó jelet állítanak elő, ha a dugattyú túl közel kerül a henger egyik végéhez, különösen, ha a dugattyú túl közel kerül a gázt tartalmazó kamra végéhez. A hidropneumatikus akkumulátorok bizonyos alkalmazásainál, például elektromos áramköri megszakítók hidraulikus vezérlő rendszereinek táplálásánál, a felhasználók megköve5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2.
