DE102012008130A1 - Drive unit for a spindle drive - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine elektromechanische Antriebseinheit (1) für einen Spindelantrieb eines Schaltgerätes einer Schaltanlage, mit den Modulen Verriegelungsvorrichtung (20) verbunden mit einer Stellungsanzeige (50), Antriebsmotor (10), elektromechanische Verriegelungsvorrichtung (80) für Hand- oder Motorbedienung, mechanischer Anschluss (90) für die Handbedienung mittels Handkurbel, und Endschaltern (60). Die Antriebseinheit (1) ist auf einem Trägerelement (2) aufsetzbar und in einem freilufttauglichem verschließbaren Gehäuse (30), vorzugsweise einem Gussgehäuse oder einem Gehäuse aus Kunststoff, untergebracht.The invention relates to an electromechanical drive unit (1) for a spindle drive of a switching device of a switchgear, with the modules locking device (20) connected to a position indicator (50), drive motor (10), electromechanical locking device (80) for manual or motor control, mechanical connection (90) for manual operation by means of hand crank, and limit switches (60). The drive unit (1) can be placed on a carrier element (2) and accommodated in a closable housing (30) suitable for outdoor use, preferably a cast housing or a housing made of plastic.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine modular aufgebaute elektromechanische Antriebseinheit für einen Spindelantrieb eines Schaltgerätes einer gasisolierten Schaltanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die erfindungsgemäße Antriebseinheit kann beispielsweise zum Betätigen von elektrischen Leistungsschaltern, Trennschaltern, Erdungsschaltern oder kombinierten Trenn- und Erdungsschaltern in Nieder-, Mittel- oder Hochspannungsschaltanlagen verwendet werden und ist auch in luft- oder vakuumisolierten Schaltanlagen einsetzbar.The invention relates to a modular design electromechanical drive unit for a spindle drive of a switching device of a gas-insulated switchgear according to the preamble of
Eine elektromechanische Antriebseinheit zur Betätigung eines Spindelantriebes eines elektrischen Trennschalters ist beispielsweise aus der
Der Spindelantrieb ist dabei dafür vorgesehen, nach einer festgelegten Anzahl von Umdrehungen das Schaltgerät in eine vorgegebene Position oder Stufe zu bringen. Die Antriebsvorrichtung besitzt eine drehbar gelagerte Spindel, die mit dem beweglichen Schaltstück des Trennschalters antriebsmäßig verbunden ist, so dass das bewegliche Schaltstück bei Verdrehen der Spindel betätigt wird.The spindle drive is designed to bring the switching device in a predetermined position or level after a specified number of revolutions. The drive device has a rotatably mounted spindle which is drivingly connected to the movable contact piece of the circuit breaker, so that the movable contact piece is actuated upon rotation of the spindle.
Ein typischer Anwendungsfall für den Einsatz eines elektromechanischen Antriebes ist die Betätigung des Schaltgerätes eines Spannungswandlers in Niederspannungs-, Mittelspannungs- und Hochspannungsschaltanlagen, wobei der Antrieb dafür vorgesehen ist das Schaltgerät in die verschiedenen Schaltstellungen, wie „Freigabe”, „Schalter geschlossen bzw. verriegelt” oder „Schalter geöffnet”, zu bringen und die jeweilige Schaltstellung anzuzeigen.A typical application for the use of an electromechanical drive is the operation of the switching device of a voltage converter in low-voltage, medium-voltage and high-voltage switchgear, the drive is provided for the switching device in the various switching positions, such as "release", "switch closed or locked" or "switch open" to bring and display the respective switching position.
Die sicherheitstechnischen Anforderungen an die Antriebseinheiten vorab aufgeführter Schaltgeräte erfordern eine hohe Zuverlässigkeit der Schalthandlungen auch unter extremen Temperaturen und starker mechanischer Belastung.The safety requirements for the drive units of previously listed switchgear require a high reliability of the switching operations even under extreme temperatures and heavy mechanical load.
Als besonders kostenintensiv zeigen sich dabei die Herstellung und der Zusammenbau der Einzelkomponenten der Antriebseinheit sowie der Test der zusammengebauten Einheit.The production and assembly of the individual components of the drive unit and the test of the assembled unit are particularly cost-intensive.
Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine elektromechanische Antriebseinheit für einen Spindelantrieb eines Schaltgerätes einer Schaltanlage der eingangs genannten Art anzugeben, welche kostengünstig herstellbar ist und die erforderlichen sicherheitstechnischen Anforderungen erfüllt.The invention is accordingly an object of the invention to provide an electromechanical drive unit for a spindle drive of a switching device of a switchgear of the type mentioned, which is inexpensive to produce and meets the required safety requirements.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruches 1.This object is achieved by the features of
Erfindungsgemäß wird eine modular aufgebaute elektromechanische Antriebseinheit für einen Spindelantrieb eines Schaltgerätes einer Schaltanlage, insbesondere einer gasisolierten Hochspannungsschaltanlage vorgeschlagen, welche aus den Modulen Verriegelungsvorrichtung verbunden mit einem Stellungsanzeigemodul, Motoreinheit, elektromechanische Verriegelungsvorrichtung für Hand- oder Motorbedienung, mechanischer Anschluss für die Handbedienung mittels Handkurbel, und Endschaltern, vorzugsweise für zwei Endpositionen, aufgebaut ist.According to the invention a modular design electromechanical drive unit for a spindle drive of a switching device of a switchgear, in particular a gas-insulated high-voltage switchgear is proposed, which consists of the modules locking device connected to a position indicator module, motor unit, electromechanical locking device for manual or motor control, mechanical connection for manual operation by hand crank, and Limit switches, preferably for two end positions, is constructed.
Die Antriebseinheit ist erfindungsgemäß auf einem Trägerelement aufsetzbar sowie in einem verschließbaren freilufttauglichem Gehäuse, vorzugsweise einem Gussgehäuse oder einem Gehäuse aus Kunststoff, untergebracht und ist insbesondere zur Betätigung von Leistungsschaltern, Trennschaltern, Erdungsschaltern und/oder kombinierte Erdungs- und Trennschalter in Hoch- oder Mittelspannungsschaltanlagen einsetzbar.The drive unit according to the invention can be placed on a support element and in a closable outdoor housing, preferably a cast housing or a housing made of plastic, housed and is used in particular for operating circuit breakers, disconnectors, earthing switches and / or combined earthing and disconnecting switch in high or medium voltage switchgear ,
Durch die Anordnung der Module Antriebsspindel, Verriegelungsvorrichtung verbunden mit einem Stellungsanzeigemodul, Motoreinheit, elektromechanische Verriegelungsvorrichtung für Hand- oder Motorbedienung, mechanischen Anschluss für die Handbedienung mittels Handkurbel und den Endschaltern in einem gemeinsamen in einem, vorzugsweise kasten- oder quaderförmigen, Gehäuse verringern sich die Kosten für die Herstellung, die Prüfung und die Montage der Einheit in der Schaltanlage erheblich.The arrangement of the modules drive spindle, locking device connected to a position indicator module, motor unit, electromechanical locking device for manual or motor control, mechanical connection for manual control by hand crank and the limit switches in a common in one, preferably box or cuboid housing, reduce the cost for the manufacture, testing and assembly of the unit in the substation considerably.
Zum Anschluss der Antriebseinheit an das Trägerelement weist diese ein Anschlusselement und eine damit verbundene Verbindungsachse auf, die mittels einer steckbaren Welle- Nabe eine Verbindung zum Trägerelement, vorzugsweise der Spannungswandlerbaugruppe, bildet. Durch die Ausführung der Welle- Nabe Verbindung als Standard-Steckverbindung wird der Abnahmetest, der für die Antriebseinheiten vor Ihrer Montage in der Schaltannlage vorgeschrieben ist, erleichtert.For connecting the drive unit to the carrier element, this has a connection element and an associated connection axis which forms a connection to the carrier element, preferably the voltage converter assembly, by means of a pluggable shaft hub. Due to the design of the shaft-hub connection as standard connector, the acceptance test, which is prescribed for the drive units prior to their installation in the switchgear, is facilitated.
Die Verriegelungsvorrichtung der Antriebseinheit verriegelt automatisch nach einer festgelegten Anzahl von Umdrehungen der Antriebswelle, was mit dem vorgesehenen Stellungsanzeigemodul außerhalb des Gehäuses angezeigt wird. Dazu ist das Stellungsanzeigemodul ein einer deutlich sichtbaren Seite des Gehäuses herausgeführt und einsehbar. Das Stellungsanzeigemodul umfasst eine am Gehäuse angebrachten Steckverbindung zum Anschluss der Positionsanzeige der Verriegelungseinheit. Weiterhin ist auch eine Selbstverriegelung bei Überlast vorgesehenThe locking device of the drive unit locks automatically after a fixed number of revolutions of the drive shaft, which is indicated by the intended position indication module outside the housing. For this purpose, the position indicator module is led out of a clearly visible side of the housing and can be viewed. The position indicator module comprises a connector mounted on the housing for connection of the position indicator of the locking unit. Furthermore, a self-locking is provided in case of overload
Die erfindungsgemäße Antriebseinheit ist in vorteilhafter Weise sowohl für einen Indoor- als auch für einen Outdoor- Einsatz vorgesehen. Dafür sind Heizelemente und/oder Kühlvorrichtungen vorgesehen, die ebenfalls im verschließbaren Gehäuse untergebracht sind.The drive unit according to the invention is advantageously provided for both an indoor and outdoor use. For heating elements and / or cooling devices are provided, which are also housed in the lockable housing.
Durch die Anordnung der Module der Antriebseinheit in einem einzigen abgeschlossenen Gehäuse kann die Antriebseinheit vorab vollständig aus Standardbauteilen gefertigt werden und unabhängig von den weiteren Komponenten der Schaltanlage kostengünstig getestet, transportiert und unter geringen Zeitaufwand installiert werden. Dies reduziert die Kosten der Schaltanlage beträchtlich.The arrangement of the modules of the drive unit in a single closed housing, the drive unit can be made in advance completely made of standard components and tested independently of the other components of the switchgear cost, transported and installed in a small amount of time. This considerably reduces the costs of the switchgear.
Weiterhin ergibt sich eine Erleichterung bezüglich der Service- und Wartungsarbeiten an der Schaltanlage, da die Antriebseinheit für die Wartung in einfacher Weise vollständig aus der Schaltanlage demontierbar ist.Furthermore, there is a relief in terms of service and maintenance work on the switchgear, since the drive unit for maintenance in a simple manner is completely disassembled from the switchgear.
Das vorab beschriebene Design der erfindungsgemäßen Antriebseinheit beruht vorteilhafterweise auf einem modularen Aufbau aus wenigen Standardbauelementen, die optimal innerhalb des Gehäuses unter Ausnutzung eines minimalem Platzbedarfes angeordnet sind, wodurch eine deutliche Kostenreduzierung gegenüber bekannten Antriebseinheiten erreicht wird.The above-described design of the drive unit according to the invention is advantageously based on a modular design of a few standard components, which are optimally arranged within the housing taking advantage of a minimal space requirement, whereby a significant cost reduction over known drive units is achieved.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebseinheit sind zwei Optionen zur Betätigung des Schaltgerätes vorgesehen. In einer ersten Variante ist ein Stellantrieb vorgesehen, welcher den Spindelmechanismus antreibt. In einer zweiten Variante ist für die Handbedienung des Schaltgerätes eine Handkurbel vorgesehen.In a preferred embodiment of the drive unit according to the invention, two options for actuating the switching device are provided. In a first variant, an actuator is provided which drives the spindle mechanism. In a second variant, a hand crank is provided for the manual operation of the switching device.
In der Antriebseinheit ist weiterhin eine Handverriegelungsvorrichtung vorgesehen, mit welcher die Spindel zusätzlich auch mit einer Handkurbel verdrehbar ist. Zur Vereinfachung dieses Handbetriebs und zur Sicherstellung der Kopplung des Zahnrades mit dem Zahnantrieb bei gezogener Handkurbel ist das Zahnrad zwischen zwei Stellungen auf der Spindel von der Handkurbel verschiebbar, wobei es in der ersten Stellung mit dem Zahnantrieb kämmt und in der zweiten Stellung vom Zahnantrieb frei ist. Zwischen der Handkurbel und der Spindel sind steuerbare Verriegelungselemente vorgesehen. Damit wird verhindert dass der Motor anläuft während die Handkurbel zum manuellen Betätigen gesteckt ist.In the drive unit, a manual locking device is further provided, with which the spindle is additionally rotatable with a hand crank. To simplify this manual operation and to ensure the coupling of the gear to the gear drive with the hand crank, the gear between two positions on the spindle of the crank is displaceable, wherein it meshes with the gear drive in the first position and is free in the second position of the gear drive , Between the hand crank and the spindle controllable locking elements are provided. This prevents the engine from starting while the hand crank is inserted for manual actuation.
Anhand der in den folgenden Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele sollen die erfindungsgemäße Antriebseinheit für einen Spindelantrieb sowie vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Antriebseinheit näher erläutert und beschrieben werden.Based on the embodiments illustrated in the following figures, the drive unit according to the invention for a spindle drive and advantageous refinements and improvements of the drive unit will be explained and described in detail.
Es zeigen:Show it:
In der
An einer Außenseite des Gehäuses
Auf Grund der Anordnung der Module Verriegelungsvorrichtung
Das Trägerelement
Die mechanische Schnittstelle
In
Die Stellungen der Verriegelungsvorrichtung
Weiterhin ist das seitlich am Gehäuse
Zusätzlich zeigt die
In
Weiterhin zeigt die
Der elektrische Anschluss
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Antriebseinheitdrive unit
- 22
- Trägerelement, Grundplatine, auf welche auf die Spannungswandlerbaugruppe angeordnet istCarrier element, motherboard, which is arranged on the voltage transformer assembly
- 33
- mechanische Schnittstelle, Anschlussteilmechanical interface, connection part
- 44
- Berstscheiberupture disc
- 55
- Füllstutzenfilling
- 66
- Klemmenkastenterminal box
- 77
- Gehäuseteilhousing part
- 1010
- Motoreinheit, AntriebsmotorMotor unit, drive motor
- 2020
- Verriegelungsvorrichtunglocking device
- 3030
- Gehäuse, GussgehäuseHousing, cast housing
- 3131
- Befestigungsteilattachment portion
- 3232
- elektrischer Anschlusselectrical connection
- 3333
- abnehmbare Abdeckungremovable cover
- 3434
- Verbindungselementconnecting element
- 4040
- Steckachse, Verbindungsachse zur SpannungswandlerbaugruppeThru-axis, connecting axis to the voltage transformer assembly
- 5050
- StellungsanzeigemodulPosition indicator module
- 5151
- freilufttaugliche Abdeckung der elektromechanischen Verriegelungsvorrichtungfree-air suitable cover of the electromechanical locking device
- 6060
- Endschalterlimit switch
- 7070
- Anschlusselement zum Anschluss der Antriebseinheit an die Grundplatine der SpannungswandlerbaugruppeConnection element for connecting the drive unit to the motherboard of the voltage transformer module
- 8080
- elektromechanische Verriegelungsvorrichtung für Hand- bzw. MotorbedienungElectromechanical locking device for manual or motor operation
- 9090
- mechanischer Anschluss für die Handbedienung mittels Handkurbelmechanical connection for manual operation by means of hand crank
- 110110
- Heizelementheating element
- 120120
- Belüftungseinheit, KühlvorrichtungVentilation unit, cooling device
- 130130
- Handverriegelunghand locking
- 200200
- Hilfsschalterauxiliary switch
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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