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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Baueinheit aus einer Schaltgeräteanordnung
und einer Sicherungsanordnung der im Oberbegriff von Patentanspruch
1 angegebenen Art.
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Eine
solche Baueinheit ist z. B. als Kombination von Schaltschützen bzw.
Lasttrennschaltern und zugeordneten Sicherungen bekannt, wobei Schaltgerät und Sicherungen
samt Sicherungshaltern sowie diversem Zubehör auf einer gemeinsamen Grundplatte
montiert sind. Bei einigen Arten dieser mechanisch und elektrisch
verbundenen Kombinationen von Schaltgerät und Sicherungen sind die
Sicherungen Platz sparend und mit kurzen Anschlussleitungen in unmittelbarer
Nähe oberhalb
des Schaltgeräts angeordnet.
Diese Schaltgerät-Sicherungs-Kombination
kann z. B. auf einen passenden, beweglichen Einschub (truck) eines
Schaltschrankes oder dgl. so aufgesetzt werden, dass sie als Einschubbaugruppe in
verschiedene Positionen oder Arbeitsstellungen aus- und eingefahren
werden kann.
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Zu
diesen Positionen der eine Montageeinheit bildenden Baueinheit gehören neben
der vollständigen
Ausfahrstellung und vollständigen
Einfahr- bzw. Arbeitsstellung auch verschiedene, dazwischen liegende
Servicestellungen. Da die Sicherungshalter fest mit dem Schaltgerät verbunden
sind und sich die Sicherungen nahezu über die gesamte Länge der Einschubbaugruppe
erstrecken, muss der fahrbare Einschub (truck) zum Wechsel der von
oben zu entnehmenden Sicherungen weitgehend oder vollständig aus
dem Schaltschrank herausgezogen werden.
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Als
Nachteil kann bei der bekannten Baueinheit mit Schaltgerät-Sicherungs-Kombination
der Umstand angesehen werden, dass Montage und Demontage der Sicherungen
aufgrund der mechanischen und elektrischen Verbindung zwischen Schaltgerät und Sicherungen
im Servicefall umständlich und
schwierig sein können,
zumal die Sicherungen im Servicefall manuell aus engen feststehenden
Kassetten gezogen werden müssen,
in der ihre Enden durch starke Federklemmen gehalten sind. Die Probleme
bei diesen Montagearbeiten gehen dabei insbesondere auf ungünstige ergonomische
Verhältnisse
zurück.
Zudem kann aber die Demontage und Handhabung der defekten Sicherungen
noch durch deren hohe Temperatur erschwert sein, da der Sicherungsaustausch
häufig
unmittelbar nach dem Durchbrennen der Sicherung erfolgen muss.
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Eine
Verbesserung der ergonomischen Bedingungen wäre möglich, wenn die Sicherungen
separat von den Schaltgeräten
wie Schützen
oder Lasttrennschaltern an gut zugänglicher Stelle angeordnet würden. Hierzu
sind Lösungen
bekannt, bei denen sich die Sicherungen mittels einer fahrbaren
Kassette oder eines Köchers
einzeln aus einem zugehörigen
Schaltschrank herausziehen lassen. Ein Nachteil dieser Bauweise
besteht aber darin, dass Sicherung und Schaltgerät nicht ohne weiteres zu einer
gemeinsam montierbaren Baugruppe zusammengefasst werden können, die
insgesamt kostengünstig
montiert werden kann. Auch kann der technische Aufwand wesentlich
vergrößert sein,
z. B. weil die Verbindungsleitungen zwischen Schaltgerät und zugehörigen Sicherungen
entsprechend länger
sein müssen.
Auch bedürfen
Kassetten oder Köcher
einer eigenen Schiebe- oder Kippführung, die eine sichere Verlagerung
der Kassetten oder Köcher
zwischen ihrer unzugänglichen
Arbeitsstellung und ihrer zugänglichen
Wartungsstellung ermöglicht.
Zudem bleibt das Problem bestehen, dass durchgebrannte Sicherungen
wegen ihrer erheblichen Aufheizung bei unverzüglichem Austausch sehr vorsichtig
demontiert und gehandhabt werden müssen.
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Aus
der
US 3621339 A ist
zudem eine Baueinheit aus einer Schaltgerätanordnung und einer darüber angebrachten
Sicherungsanordnung bekannt, wobei die Sicherungsanordnung nebeneinander
mehrere, durch seitliche Trennwände
abgeteilte Fächer
umfasst, in denen jeweils eine sich in Vertikalrichtung erstreckende
Sicherung angebracht ist. Die Baueinheit ist als Einschubbaugruppe
für einen Schaltschrank
ausgebildet und lässt
sich aus dem Schaltschrank herausziehen, wonach sie von oben zugänglich ist.
Im ausgezogenen Zustand lässt
sich somit der die Fächer
für die
Sicherungen aufweisende Aufsatz der Baueinheit bei Bedarf von der
Schaltgerätanordnung
lösen und
nach oben abheben. Für Wartungsarbeiten
wie z. B. den Austausch einer durchgebrannten Sicherung ist diese
ausgezogene Stellung aber nicht geeignet, da sich die Sicherungen nicht
nach oben aus ihrem Fach entnehmen lassen, sondern unter Parallelverschiebung
quer zu ihrer Längsachse
aus ihrem Fach entnommen werden müssen. Das hat aber den Vorteil,
dass zum Austausch einer Sicherung der Anordnung lediglich die Tür des Schaltschranks
geöffnet
werden muss.
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Des
Weiteren ist aus der
DE
19612535 C1 eine Sicherungsanschlusseinrichtung für kompakte Netzstationen
bekannt, durch die das Einsetzen und Auswechseln einer Sicherung
vereinfacht und erleichtert wird. Hierzu steht quer vom Ende der
Sicherung ein Sicherungsstecker ab, der sich unter selbsttätiger Zentrierung
in eine das Kontaktstück
umgebende konische Öffnung
einstecken und durch Verschwenken eines Haltebügels in dieser Stellung verriegeln
lässt,
wobei gleichzeitig der elektrische Kontakt zwischen Anschlussstück und Sicherung
hergestellt wird.
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In
der
DE 8303264 U1 ist
ein Sicherungsanbau für
eine gekapselte Schaltanlage offenbart. Der Anbau besteht aus einem
Isolierstoffgehäuse,
das im Anbauzustand als Aufsatzmodul auf die Kapsel der Schaltanlage
aufgesetzt und auf dieser lösbar
befestigt ist. In dem kassettenartigen Isolierstoffgehäuse ist
ein Schlitten ausziehbar gelagert, auf dem horizontal liegend eine
Sicherung angebracht werden kann. Dieser Schlitten ist so standardisiert
ausgebildet, dass er für
unterschiedliche Sicherungstypen verwendet werden kann. Zur Anpassung
an einen anderen Sicherungstyp müssen
lediglich die Aufnahmekontaktstücke
ausgewechselt werden, wodurch der Umrüstaufwand relativ gering ist.
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Aus
der
DE 10049009 A1 schließlich ist
ein Schaltschrank mit einem Schalteinschub für die Mittelspannungstechnik
bekannt, wobei der Schalteinschub als in Führungen laufender Rollwagen
ausgebildet ist. Der Rollwagen ist auf seiner rückwärtigen Schmalseite mit einem
Eingangs- und einem Ausgangskontakt versehen, die höhenversetzt
zueinander angeordnet sind. Bei eingefahrenem Rollwagen greifen
diese Kontakte in zugeordnete Kontakttöpfe ein und schließen somit
den zugehörigen
Strompfad zwischen Sammelschiene und Kabelableitung. In diesen Strompfad
zwischen Eingangs- und Ausgangskontakt sowie in den Strompfad der
beiden anderen Phasen ist jeweils eine Sicherung eingefügt, die
mit dem zugehörigen
Rollwagen bewegt wird.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Baueinheit aus einer
Schaltgeräteanordnung und
einer Sicherungsanordnung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch
1 aufzufinden, deren Eignung für
einen bequemen, schnellen und verletzungssicheren Wechsel einer
oder mehrerer Sicherung/en der Baueinheit deutlich verbessert ist.
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Die
erfindungsgemäße Lösung dieser
Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen von Patentanspruch 1.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Der
Grundgedanke der Erfindung basiert auf der Überlegung, dass jede Sicherungskassette
(= Isolationskammer) der Baueinheit als Montagemodul auf die Schaltgeräteanordnung
aufgesetzt und auf einfache Weise mechanisch und elektrisch leicht
lösbar
mit dieser verbunden werden kann. Das aufgesetzte Montagemodul kann
folglich bei Bedarf umgekehrt nach Lösen der Verbindung als Gesamtheit wieder
von der Schaltgeräteanordnung
abgenommen werden, ohne dass die Sicherung selbst aus ihrer Kassette
entnommen werden muss. Nach dem Abnehmen des Montagemoduls kann
dieses für
einen mühelosen
Wechsel der schadhaften Sicherung in ergonomisch günstiger
Position abgelegt oder aufgestellt werden. Die Verletzungsgefahr
durch die Handhabung der noch heißen Sicherung lässt sich durch
Schaffung der ergonomisch besseren Bedingungen beim Ausbau derselben
aus der Kassette deutlich reduzieren.
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Eine
weitere Möglichkeit
bestünde
darin, stets ein Wechsel-Montagemodul
mit in deren Kassette bzw. Kassetten montierter Sicherung bzw. montierten
Sicherungen vorzuhalten und das Montagemodul mit schadhafter Sicherung
gegen das Wechsel-Montagemodul
mit intakter Sicherung bzw. intakten Sicherungen auszutauschen.
Hierdurch wäre
die Baueinheit nach kurzer Zeit wieder einsatzbereit und das Schaltgerät könnte wieder
in Betrieb genommen werden. Die schadhafte Sicherung kann in letzterem Fall
nach ihrer Abkühlung
gefahrlos demontiert und gegen eine intakte Sicherung ausgetauscht
werden.
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Für eine mechanische
Koppelung von Montagemodul und Schaltgeräteanordnung lassen sich bevorzugt
Steckverbindungsmittel einsetzen, wobei an jedem Verbindungspunkt
ein Kupplungsteil an der Sicherungskassette angeordnet ist, das
zur Lagesiche rung formschlüssig
mit dem korrespondierenden Kupplungsteil der Schaltgeräteanordnung
zusammenwirken kann. Dabei verläuft
die Mittellängsachse aller
zusammenwirkenden Steckverbindungsmittel vorzugsweise annähernd senkrecht,
um die letzte Phase der Absenkbewegung der Sicherungskassette bereits
für den
Steckvorschub der Kupplungsteile nutzen zu können. Leichte Abweichungen
zwischen den Mittellängsachsen
der modulseitigen Kupplungsteile und den Mittellängsachsen der zugeordneten Kupplungsteile
an der Schaltgeräteanordnung
können
beim Steckvorschub selbsttätig
ausgeglichen werden, wenn die Steckverbindungsmittel selbstzentrierend
ausgebildet sind. Als Kupplungsteile können hierzu zweckmäßig zylindrische
Steckzapfen mit konisch verjüngtem
Endbereich vorgesehen werden, die beim Zusammenstecken in eine zugeordnete
Einsteckhülse
mit angepasstem Innendurchmesser eintauchen.
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Gegebenenfalls
kann die Steckverbindung bereits durch die Eigengewichtskraft des
zugeordneten Montagemoduls zuverlässig axial in der eingesteckten
Endlage der Kupplungsteile gesichert sein. Alternativ wäre es jedoch
möglich,
zur axialen Lagesicherung der Steckverbindung eine zu überdrückende Arretierung
vorzusehen. Solche Arretierungen haben den Vorteil, dass sie nicht
durch einen besonderen Betätigungsvorgang
gelöst
werden müssen,
sondern sich bei einer in Trennrichtung wirkenden Überlast
automatisch lösen.
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Die
zusammenwirkenden Kupplungsteile der Steckverbindungsmittel können ferner
vorteilhaft als elektrische Steckkontakte ausgebildet oder mit solchen
elektrischen Kontakten versehen sein. Beim Herstellen der mechanischen
Verbindung zur Schaltgeräteanordnung
kann somit gleichzeitig die elektrische Einbindung der Sicherung
in den zugeordneten Strompfad des Schaltgerätes vorgenommen werden.
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Gute
Bedingungen für
die Kombination aus mechanischer und elektrischer Steckverbindung
liegen vor, wenn jedem Strompfad des Schaltgeräts zwei in ausreichendem Abstand
voneinander angeordnete Steckverbindungsstellen zur entsprechenden
Siche rungskassette des Montagemoduls zugeordnet sind. Umfasst die
Schaltgeräteanordnung
in einem Abstand zum Schaltgerät
einen Stützisolator, so
kann der ohnehin vorhandene Stützisolator
vorteilhaft als Basis für
eine der beiden Steckverbindungsstellen des Strompfades genutzt
werden.
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Die
Erfindung ist insbesondere auch für eine Sicherungsanordnung
nützlich,
bei der oberhalb des Montagemoduls mit wenigstens einer Sicherungskassette
eine zweite Ebene mit einem weiteren Montagemodul mit wenigstens
einer Sicherungskassette vorhanden ist, die sich auf dem darunter
liegenden Montagemodul befestigen lässt.
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Zur
mechanischen und elektrischen Verbindung zwischen den übereinander
angeordneten Montagemodulen bzw. Sicherungskassetten können vorteilhaft
zueinander fluchtende Steckverbindungsmittel vorgesehen sein.
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Gerade
bei in zwei Ebenen angeordneten Montagemodulen mit mehreren, insbesondere
drei, jeweils in einer länglichen
Sicherungskassette liegenden Sicherungen pro Ebene kann es vorteilhaft sein,
wenn die drei Sicherungskassetten beider Ebenen z. B. durch eine
gemeinsame Grundplatte jeweils zu einer Montageeinheit miteinander
verbunden sind.
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Weitere
zweckmäßige Ausgestaltungen
und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
eines Ausführungsbeispiels unter
Bezugnahme auf die Zeichnung, wobei einander entsprechende Bauteile
mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.
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In
der Zeichnung zeigt die einzige Figur eine perspektivische Explosionsdarstellung
der erfindungsgemäßen Baueinheit,
deren Hauptkomponente eine die Basis der Baueinheit bildende Schaltgeräteanordnung 1 ist.
Im Abstand über
der Schaltgeräteanordnung 1 ist
als weitere Komponente eine zugehörige Sicherungsanordnung 2 gezeichnet,
die ihrerseits hier zwei mit Abstand voneinander gezeichnete Montagemodule 3 und 4 umfasst.
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Alle
Elemente der Schaltgeräteanordnung 1 sind
auf einer rechteckigen Grundplatte 5 angeordnet, die als
Roll- oder Schiebeplattform ausgebildet ist und sich daher parallel
zu ihrer Mittellängsachse verfahren
lässt.
Hierdurch lässt
sich die Baueinheit nach dem Zusammenbau von Schaltgeräteanordnung 1 und
Sicherungsanordnung 2 als Gesamtheit verschieben.
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Im
vorderen Endbereich der Grundplatte 5 ist ein Schaltschütz 6 auf
der Grundplatte 5 aufgebaut, wobei dessen Gehäuse fest
mit der Grundplatte 5 verbunden ist. Es handelt sich dabei
funktional um ein dreipoliges Schaltschütz 6 üblicher
Bauart, das deshalb hinsichtlich der bekannten Schaltfunktion nicht
näher beschrieben
ist. Durch Betätigung
des Schaltschützes 6 werden
drei Phasen und somit drei Strompfade gleichzeitig geschaltet, also
je nach Ausgangsstellung unterbrochen oder geschlossen. Die drei
Phasen des Schaltschützes 6 sind
jeweils über eine
Verbindungsschiene 7 mit einem zugeordneten Anschlusskontakt 8 verbunden,
der jeweils von einem zugeordneten Stützisolator 9 gehalten
ist. Die drei Stützisolatoren 9 sind
im hinteren Endbereich der Grundplatte 5 nebeneinander
befestigt, wobei sie säulenartig
senkrecht nach oben ragen. Die Leitungsdurchführung der Verbindungsschienen 7 zu den
Anschlusskontakten 8 befindet sich etwa auf geeigneter
Höhe der
Stützisolatoren 9 in
einem z. B. quaderförmigen
Mittelbereich der im Übrigen
einen runden Querschnitt aufweisenden Stützisolatoren 9.
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Am
oberen Ende tragen die in einer senkrechten Breitenebene der Schaltgeräteanordnung 1 liegenden
Stützisolatoren 9 jeweils
eine hohlzylindrische Einsteckhülse 10,
die koaxial zum Stützisolator 9 angeordnet
ist. Die drei nebeneinander angeordneten Einsteckhülsen 10 liegen
dabei auf gleicher Höhe.
Drei weitere Einsteckhülsen 10 stehen
von der Oberseite des Schaltschützes 6 nach
oben ab. Diese Einsteckhülsen 10 befinden
sich ebenfalls in einer gemeinsamen Breitenebene der Schaltgeräteanordnung 1 und
weisen vom vorderen Ende der Grundplatte 5 den gleichen
Abstand auf wie die Einsteckhülsen 10 auf
den Stützisolatoren 9 vom
hinteren Ende der Grundplatte 5. Alle Einsteckhülsen 10 liegen
zudem mit ihrer oberen Ringstirnfläche auf gleicher Höhe.
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In
die sechs nach oben gerichteten Einsteckhülsen 10 werden beim
Absenken des Montagemoduls 3 sechs zugeordnete Steckzapfen 11 eingeführt, die
in dem Lochbild der Einsteckhülsen 10 angepasster
Position rechtwinklig von der Unterseite des Montagemoduls 3 abstehen.
Im unteren Endbereich sind die Steckzapfen 11 zu einem
Kegelstumpf verjüngt, wodurch
sie sich beim Eintauchen in ihre Einsteckhülse 10 selbst zentrieren
und dabei in eine konzentrische Position zur Einsteckhülse 10 gelangen.
Die vorderen und hinteren Steckzapfen 11 in gleicher Längenebene
sind dabei jeweils einer von drei Sicherungskassetten 12 (=
Isolationskammer) zugeordnet, die über eine zur Grundplatte 5 kongruente
Bodenplatte 13 zum Montagemodul 3 miteinander
verbunden sind. Diese Sicherungskassetten 12 begrenzen mit
in ihren Endbereichen angeordneten U-förmigen Sicherungshaltern ein
schmales Fach, in dem der Länge
nach eine zugeordnete Sicherung 14 von oben eingesetzt
und mit ihren Enden unter elektrischer Kontaktierung über Federklemmen
oder dergleichen am zugeordneten Sicherungshalter befestigt ist.
Die Einbindung der Sicherung 14 in den zugeordneten Strompfad
wird dabei dadurch erreicht, dass Einsteckhülse 10 und Steckzapfen 11 als
elektrische Steckkontakte ausgebildet sind. Von der hinteren Stirnseite
des Montagemoduls 3 steht ferner zu jedem der drei Strompfade
der zweite, obere Anschlusskontakt 8 ab.
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Da
die Seitenplatten der rechten Sicherungshalter beim Montagemodul 3 aufgebrochen
gezeichnet sind, lässt
sich eine Federkraftklemme 15 der Sicherungshalter zum
Anschluss der Sicherungsenden deutlich erkennen. Auf dieser Federkraftklemme 15 ist
jeweils eine weitere Einsteckhülse 10 fest
angebracht, deren Mittellängsachse
sich senkrecht erstreckt. Zwei dieser Einsteckhülsen 10 befinden sich unter überein stimmender
Anordnung auf den Federkraftklemmen 15 aller Sicherungskassetten 12 des Montagemoduls 3.
Unter an das Lochbild der Einsteckhülsen 10 angepasster
Ausrichtung stehen auch von der Unterseite des Montagemoduls 4 sechs Steckzapfen 11 senkrecht
ab, die an der Bodenplatte 13 des Montagemoduls 4 befestigt
sind.
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Beim
Absenken des oberen Montagemoduls 4 auf das untere Montagemodul 3 unter
entsprechender Ausrichtung, in der die Steckzapfen 11 am
Montagemodul 4 zu den Einsteckhülsen 10 im Montagemodul 3 fluchten,
tauchen die Steckzapfen 11 in ihre zugeordnete Einsteckhülse 10 ein
und stellen automatisch die mechanische und elektrische Steckverbindung
zwischen den Montagemodulen 3 und 4 her. Somit
sind auch die Sicherungen 14 in den drei Sicherungskassetten 12 des
oberen Montagemoduls 4 in den Strompfad der jeweils darunter
liegenden Sicherung 14 eingefügt.
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Nachdem
das Montagemodul 3 auf die als Untergestell ausgebildete
Schaltgeräteanordnung 1 aufgesetzt
und mit dieser steckverbunden ist, kann anschließend das Montagemodul 4 auf
das Montagemodul 3 aufgesetzt und mit diesem steckverbunden werden.
Danach liegt die erfindungsgemäße Baueinheit
vor, die als Ganzes bewegt werden kann.
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Zum
Anschluss an das Stromnetz kann die Baueinheit nunmehr in einen
Schaltraum bzw. ein Schaltfeld hineingeschoben werden, bis die oberen Anschlusskontakte 8 des
Montagemoduls 3 und die unteren Anschlusskontakte 8 der
Stützisolatoren 9 an
Gegenkontakten des Schaltraums wie üblichen Sammelschienen zur
Anlage kommen.
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Für einen
Sicherungswechsel oder dgl. wird die Baueinheit aus Schaltgeräteanordnung 1 und
Sicherungsanordnung 2 zunächst durch Verfahren der Baueinheit
aus dem Schaltraum bzw. Schaltfeld herausgefahren, bis die erforderliche
Trennstrecke zwischen Anschlusskontakten 8 und Sammelschienen erzeugt
ist und ggf. oberhalb der Baueinheit ein ausreichender Freiraum
zum Abnehmen der Montagemodule 3 oder 4 vorhanden
ist. Durch Ausheben der Montagemodule 3 und 4,
ggf. mittels eines Hebezeugs, werden die entsprechenden Steckverbindungen
aus Steckzapfen 11 und Einsteckhülse 10 voneinander
gelöst,
so dass sie von der Schaltgeräteanordnung 1 bzw.
vom Montagemodul 3 abgenommen werden können. Durch ergonomisch günstige Positionierung
des Montagemoduls 3 bzw. 4 lassen sich nunmehr
auf einfache Weise ein Sicherungswechsel oder ähnliche Arbeiten an der Sicherungsanordnung durchführen.
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- 1
- Schaltgeräteanordnung
- 2
- Sicherungsanordnung
- 3
- Montagemodul
(unten)
- 4
- Montagemodul
(oben)
- 5
- Grundplatte
- 6
- Schaltschütz
- 7
- Verbindungsschiene
- 8
- Anschlusskontakt
- 9
- Stützisolator
- 10
- Einsteckhülse
- 11
- Steckzapfen
- 12
- Sicherungskassette
(Isolationskammer)
- 13
- Bodenplatte
- 14
- Sicherung
- 15
- Federkraftklemme