EP2737508B1

EP2737508B1 - Verriegelungsvorrichtung für eine antriebseinheit zur betätigung eines schaltgerätes einer schaltanlage

Info

Publication number: EP2737508B1
Application number: EP12733425.8A
Authority: EP
Inventors: Sebastian Breisch; Wolfgang Waldi; Thomas Stahl; Gregor Stengel
Original assignee: ABB Technology AG
Current assignee: ABB Schweiz AG
Priority date: 2011-07-25
Filing date: 2012-07-09
Publication date: 2016-08-31
Anticipated expiration: 2032-07-09
Also published as: CN103688329A; KR20140047090A; KR101961702B1; EP2737508A2; CN103688329B; DE102012008129A1; WO2013013775A2; WO2013013772A3; WO2013013772A2; KR20140053977A; KR101941563B1; EP2737509A2; EP2737509B1; CN103703532A; CN103703532B; WO2013013775A3; DE102012008276A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verriegelungsvorrichtung für eine Antriebseinheit zur Betätigung eines Schaltgerätes einer gasisolierten Schaltanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. derartige Vorrichtungen sind beispielsweise aus EP 2 346 055 A1 , CA 935 879 A1 oder DE 22 16 272 A1 bekannt.
Die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung ist insbesondere für den Einsatz in einer Spannungswandlerbaugruppe in Niederspannungs-, Mittelspannungs- und Hochspannungsschaltanlagen zur Betätigung des Schaltgerätes für den Spannungswandler vorgesehen und ist auch in luft- oder vakuumisolierten Schaltanlagen einsetzbar.
Eine Verriegelungsvorrichtung, die in elektromechanischen Antriebseinheiten zur Betätigung eines Trenn-Erdungsschalters einer Schaltanlage eingesetzt wird, ist dafür vorgesehen, nach einer festgelegten Anzahl von Umdrehungen einer Antriebsscheibe der Antriebseinheit das Schaltgerät zu verriegeln und damit in eine vorgegebene Position oder Stufe zu bringen.
Typische Anwendungsgebiete sind sogenannte Spindelantriebssysteme, wobei dessen Antriebsscheibe zwischen zwei Stellungen verschiebbar ist, damit das Schaltgerät in die verschiedenen Schaltstellungen "Schalter geschlossen" oder "Schalter geöffnet", bringt und die jeweiligen Schaltstellung mittels einer vorgesehenen Positionsanzeige anzeigt. Dabei erweist es sich als Nachteil, dass auch Zwischenstellungen, bei denen der Schalter noch nicht geöffnet oder geschlossen ist, als "Schalter geöffnet" oder "Schalter geschlossen" angezeigt werden.
Eine elektromechanische Antriebseinheit zur Betätigung eines Spindelantriebes eines elektrischen Trenn-Erdungsschalters ist beispielsweise aus der DE 36 08 481 A1 bekannt. Der Spindelantrieb ist hier dafür vorgesehen mittels einer Verriegelungsvorrichtung 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.
Die sicherheitstechnischen Anforderungen an die Antriebseinheiten vorab aufgeführter Schaltgeräte erfordern nicht nur eine hohe Zuverlässigkeit der Schalthandlungen sondern auch eine exakte Anzeige der Schaltstellungen des damit zusammenarbeitenden Schaltgerätes.
Aufgabe der Erfindung ist es demgemäß eine Verriegelungsvorrichtung für eine Antriebseinheit zur Betätigung eines Schaltgerätes einer, vorzugsweise gasisolierten Schaltanlage der eingangs genannten Art anzugeben, welche einfach und kostengünstig herstellbar ist, alle erforderlichen sicherheitstechnischen Anforderungen erfüllt, dabei keine Zwischenstellungen, bei denen der Schalter noch nicht geöffnet oder geschlossen ist, als "Schalter geöffnet" oder "Schalter geschlossen" angezeigt, und insbesondere für den Einsatz in einer Spannungswandlerbaugruppe in Niederspannungs-, Mittelspannungs- und Hochspannungsschaltanlagen zur Betätigung des Schaltgerätes für den Spannungswandler vorgesehen ist aber auch zur Betätigung von Leistungsschaltern, Trennschaltern, Erdungsschaltern und/oder kombinierte Erdungs- und Trennschalter einsetzbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruches 1.
Erfindungsgemäß wird eine Verriegelungsvorrichtung für eine Antriebseinheit zur Betätigung eines Schaltgerätes, vorzugsweise zur Betätigung des Schaltgerätes für einen Spannungswandler, der Schaltanlage vorgeschlagen, welche einem Spindelantrieb, im folgenden auch Spindelanordnung genannt, zur Betätigung des Schaltgerätes und ein damit gekuppeltes bzw. kuppelbares Zahnradgetriebe aufweist, von einem Antriebsmotor oder einer Handbedienvorrichtung antreibbar ist und dabei nach einer definierten Anzahl von Teilumdrehungen einer mit dem Zahnradgetriebe verbundenen Antriebswelle der Spindelanordnung das Schaltgerät verriegelt. Damit wird die Verriegelungsvorrichtung das Schaltgerät in eine von zwei vorgegebene Position "Position 1" oder "Position 2", die beispielsweise den Schalterstellungen "Schalter geöffnet" oder "Schalter geschlossen" oder umgekehrt entsprechen können, gebracht. Die Schaltstellungen sind mittels vorgesehener Stellungsanzeigemodule anzeigbar, wobei die Anzahl der Teilumdrehungen für die Verriegelung des Schaltgerätes entweder größer oder kleiner als eine vollständige Umdrehung der Antriebswelle ist und falls die definierte Anzahl von Umdrehungen nicht erreicht ist, keine Anzeige der Position bzw. Schaltstellung am Stellungsanzeigemodul erfolgt.
Erfindungsgemäß ist das Zahnradgetriebe aus zwei miteinander in Eingriff stehenden Zahnrädern mit einem definierten Übersetzungsverhältnisses aufgebaut, wobei jedes der Zahnräder mit jeweils zwei damit verbundenen Rastscheiben zusammenwirkt.
Den Rastscheiben sind, vorzugsweise zwei Verriegelungselemente bei einem Zweistellungsantrieb, nachfolgend auch als Rastelemente bezeichnet, zugeordnet, wobei die Verriegelungselemente jeweils wenigstens zwei Eingriffteile, vorgesehen zum Eingriff in die Eingriffstellen der Rastscheiben, aufweisen. Dabei ist beispielsweise das erste Verriegelungselement für eine erste Schaltstellung und das zweite Verriegelungselement für eine zweite Schaltstellung vorgesehen.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform sind die Eingriffteile jeweils von einer hinterschnittenen Rastnase gebildet, welche in die als korrespondierende hinterschnittene Ausnehmung ausgeführte Eingriffstellen des Rastelements eingreift.
Die Rastnase ist derart hinterschnitten, dass sie sich mit der korrespondierenden hinterschnittenen Ausnehmung des Eingriffstelle formschlüssig verriegeln kann. Dadurch ist ein unbeabsichtigtes Lösen der Rastnase aus der Ausnehmung bei einem Weiterdrehen des Zahnradgetriebes verhindert. Dadurch ist ein unbeabsichtigtes Lösen der Rastnase aus der Eingriffstelle verhindert.
In einer ersten Schaltstellung des Schaltgerätes, vorzugsweise der Ein- Stellung des Schaltgerätes, greifen die Rastnasen des ersten Verriegelungselements in die Ausnehmung der Rastscheiben ein und eine Anzeige der ersten Schaltstellung des Schaltgerätes am Stellungsanzeigemodul erfolgt. In einer zweiten Schaltstellung des Schaltgerätes, der Aus- Stellung des Schaltgerätes greifen die Rastnasen des zweiten Verriegelungselements in die Eingriffstelle der Rastscheiben ein und eine Anzeige der zweiten Schaltstellung des Schaltgerätes am Stellungsanzeigemodul erfolgt.
Für die Aufnahme der Komponenten der Verriegelungsvorrichtung ist ein Gehäuse, vorgesehen, welches vorzugsweise aus mehreren übereinander angeordneten Blechteilen aufgebaut ist, wobei die in den Blechteilen erforderlichen Öffnungen für die jeweiligen Komponenten vorzugsweise mittels einem Laser in das Blech hineingeschnitten werden. Jedoch kann die Verriegelungsvorrichtung auch in einem Gussgehäuse untergebracht sein. Zu den Komponenten, die im Gehäuse untergebracht sind zählen neben dem Zahnradgetriebe mit einem definierten Übersetzungsverhältnis, den damit verbundenen Rastscheiben und den Rast- oder Verriegelungselementen auch Hilfsschalter, Endschalter zum Abschalten des Antriebsmotors, beispielsweise zur Selbstverriegelung der Verriegelungsvorrichtung bei Überlast, Anschlusselemente zum Anschluss des Antriebsmotors und der Spindel der Spindelanordnung, Anschlussteile für die Stellungsanzeigemodule zur Anzeige der ersten und zweiten Stellung des Schaltgerätes.
Insbesondere im letzte Blechteil an der Unterseite des Gehäuses sind Durchführungen vorgesehen, welche einen Zugang zu den, vorzugsweise als steckbaren Welle-Nabeverbindung, ausgeführten Anschlusselementen des Zahnradgetriebes für eine einfache Kopplung mit dem außerhalb des Gehäuse angeordnetem Antriebsmotors und der Spindelanordnung ermöglichen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung in einem gemeinsamen verschließbaren Gehäuse mit den weiteren Komponenten der Antriebseinheit unterbringbar.
Das Gehäuse der Verriegelungsvorrichtung selbst ist aus zwei Seitenteilen und einer damit verbundenen oberen und unteren Trägerplatte gebildet, wobei das Zahnradgetriebe mit den Rastscheiben von der oberen und der unteren Trägerplatte des Gehäuses gehalten ist. Die obere Trägerplatte weist eine Durchführung für das Anschlusselement zum Anschluss des Antriebsmotors über die vorgesehene Welle-Nabe Verbindung auf. Die obere und die untere Trägerplatte bilden somit mit den beiden Seitenteilen eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des Gehäuses für die Aufnahme der Komponenten der Verriegelungsvorrichtung.
Die erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung lässt sich in vorteilhafter Weise aus kostengünstigen Standardbauteilen, wie Blechteilen, Zahnrädern, standardisierten steckbaren Anschlussteilen für Motor und Spindelantrieb, Endschaltern, Rastscheiben und Rastelementen und Hilfsschaltern mittels modulartig zusammenbauen und benötigt nur einen Antrieb, entweder einen Motor oder eine Handkurbel.
Durch die Anordnung der Komponenten der Verriegelungsvorrichtung in einem Gehäuse kann die Verriegelungsvorrichtung 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.
Weiterhin ergibt sich eine Erleichterung bezüglich der Service- und Wartungsarbeiten an der Schaltanlage, da die Verriegelungsvorrichtung für die Wartung in einfacher Weise vollständig aus der Schaltanlage demontierbar ist ohne den Gasraum der Schaltanlage zu öffnen.
Das vorab beschriebene Design der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung 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 Verriegelungsvorrichtungen in gasisolierten Schaltanlagen erreicht wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung sind zwei Optionen zur Betätigung vorgesehen. In einer ersten Variante ist ein Antrieb oder eine Motoreinheit vorgesehen, welcher den Spindelmechanismus antreibt. In einer zweiten Variante ist für die Handbedienung des Schaltgerätes eine Handkurbel vorgesehen.
In die Motoreinheit ist eine Verriegelungseinheit integriert, welche verhindert dass der Motor anläuft während die Handkurbel zum manuellen Betätigen an die Verriegelungsvorrichtung angesteckt ist.
Ein typischer Anwendungsfall für den Einsatz der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung ist die Betätigung des Schaltgerätes einer Spannungswandlerbaugruppe einer Niederspannungs-, Mittelspannungs- oder Hochspannungsschaltanlage. Die Verriegelungsvorrichtung für die Spannungswandlergruppe ist aus einem Zahnradgetriebe mit einem definierten Übersetzungsverhältnis abhängig von der Anzahl der Umdrehungen des Spindelantriebes zur Verriegelung aufgebaut, wobei bei einer geforderte Anzahl von Umdrehungen x das erstes Zahnrad x-1 Zähne und das zweite Zahnrad x Zähne aufweist. Werden also 26 Umdrehungen gefordert, weist das erste Zahnrad 25 Zähne und das zweite Zahnrad 26 Zähne auf.
Anhand der in den folgenden Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele sollen die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung einer Antriebseinheit für einen Spindelantrieb sowie vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Verriegelungsvorrichtung näher erläutert und beschrieben werden.
Es zeigen:

Fig. 1: zeigt eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung,
Fig. 2: zeigt eine weitere Draufsicht auf die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung nach dem Entfernen bzw. vor der Montage des ersten Blechteils,
Fig. 3: zeigt eine Unteransicht der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung aus Fig. 1,
Fig. 4: zeigt eine beispielhafte Draufsicht auf die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung nach dem Entfernen bzw. vor der Montage des ersten Blechteils in der ersten Verriegelungsposition,
Fig. 5: zeigt eine beispielhafte Draufsicht auf die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung nach dem Entfernen bzw. vor der Montage des ersten Blechteils in der zweiten Verriegelungsposition,
Fig. 6: zeigt eine beispielhafte elektromechanische Antriebseinheit mit der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung für eine Spannungswandlerbaugruppe,
Fig. 7: zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung in einer Zwischenstellung zwischen einer ersten und einer zweiten Position,
Fig. 8: zeigt eine schematische Darstellung der weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung in der ersten Verriegelungsposition,
Fig. 9: zeigt eine schematische Darstellung der weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung in der zweiten Verriegelungsposition, und
Fig. 10: zeigt eine beispielhafte Antriebseinheit zum Betätigen von elektrischen Leistungsschaltern, Trennschaltern, Erdungsschaltern oder kombinierten Trenn- und Erdungsschaltern mit der weiteren erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung, und
Fig. 11: zeigt das verschlossene Gehäuse, welches die Antriebseinheit mit der weiteren erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung aufnimmt.

Figur 1 zeigt das aus einer Vielzahl von übereinander angeordneten, vorzugsweise sieben, Blechteilen 1 bestehende Gehäuse 20, welches die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung aufnimmt, mit einem ersten bzw. obersten Blechteil 1.1 des Gehäuses 20 angeordneten zwei Schaltstangen 10 und Verbindungselementen 190 zur Verbindung mit dem Stellungsanzeigemodul. Die gezeigte vom Gehäuse 20 aufgenommene Verriegelungsvorrichtung ist für eine Antriebseinheit zur Betätigung des Schaltgerätes einer Spannungswandlerbaugruppe einer Hochspannungsschaltanlage vorgesehen.
Die Blechteile 1 sind so übereinander gestapelt, dass sie einen Würfel bilden. Auf dem obersten Blechteil 1.1 sind zwei Endschalter 50 angeordnet, die mit einen Stellungsanzeigeanschlüssen 70 verbunden sind und den Motor der Antriebseinheit, beispielsweise bei Überlast, abschalten.
In Figur 2 sind die Blechteile 1 des Gehäuses 20 mit der Verriegelungsvorrichtung nach Entfernung bzw. vor Montage des oberen Blechteiles 1.1 mit einer Öffnung oder einem Fenster gezeigt, über welche sich eine mit dem vorab eingebauten Zahnradgetriebe verbundenen Rastscheibe 170 in einfacher Weise montieren lässt.
Die beiden Schaltstangen 10 zum Stellungsanzeigemodul sind durch seitlich im Gehäuse 20 vorgesehene Öffnungen geführt.
Figur 3 zeigt eine Unteransicht des Gehäuses 20 der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung aus Fig. 1, wobei der untere bzw. letzte Blechteil 1.2 des Gehäuses 20 nicht sichtbar ist. Auch hier ist wieder eine Öffnung bzw. ein Fenster vorhanden, wodurch die beiden Zahnräder 130, 140 des Zahnradgetriebes zugänglich sind.
Ein typischer Anwendungsfall für den Einsatz der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung sind Spindelantriebssysteme bzw. Spindelanordnungen für Spannungswandlerbaugruppen mit der Anzeige von zwei Positionen (Position 1 und Position 2). Dabei ist das Übersetzungsverhältnis des Zahnradgetriebes abhängig von der Anzahl der Umdrehungen des Spindelantriebes zur Verriegelung. Der Eingriff der Zahnräder 130, 140 des Zahnradgetriebes ineinander erfolgt gemäß eines definierten Übersetzungsverhältnisses. Der Bereich der Ineinandergegriffenen Zähne der Zahnräder 130, 140 ist mit dem Bezugszeichen 40 bezeichnet.
Das erste Zahnrad 130 weist im vorliegenden Beispiel 25 Zähne und das zweite Zahnrad 140 dagegen 26 Zähne auf. Dies ergibt sich daraus, dass die Zähnezahl des ersten Zahnrades 130 einen Zahn weniger als der Anzahl der vorgegebenen Umdrehungen der Spindel der Spindelanordnung aufweisen muss und die Zähnezahl des zweiten Zahnrades 140 entspricht der vorgegebenen Anzahl der Umdrehungen der Spindel.
Das erste Zahnrad 130 weist mittig ein Anschlusselement 60 zum Anschluss des Antriebsmotors 320 über eine Welle- Nabe Verbindung 80 auf.
Mit den Figuren 4 und 5 soll die Funktion der Verriegelungsvorrichtung beispielhaft erläutert werden, wobei die gezeigten Ansichten jeweils eine schematische Draufsicht auf die Verriegelungsvorrichtung nach der Entfernung des ersten Blechteiles 1.1 des Gehäuses 20 zeigen.
Die Verriegelungseinrichtung zeigt zwei untereinander angeordnete Schaltstangen 10 zur Verbindung mit den Stellungsanzeigeanschlüssen 70, ein erstes Rastelement 210 mit einem ersten als Hebel ausgeführten Rastelementeteil 90, dessen Rastnase nach einer Linksdrehung des hier von der ersten Rastscheibe 131 verdecktem ersten Zahnrades 130 in die Ausnehmung 132 der ersten Rastscheibe 131 eingreift und mit einem zweiten als Hebel ausgeführten Rastelementeteil 120, dessen Rastnase nach einer Rechtsdrehung des zweiten Zahnrades 140 in die Ausnehmung 142 der zweiten Rastscheibe 141 eingreift sowie ein zweites Rastelement 220 mit einem ersten Rastelementeteil 110, dessen Rastnase dafür vorgesehen ist, nach einer Rechtsdrehung des ersten Zahnrades 130 in die Ausnehmung 132 der ersten Rastscheibe 131 einzugreifen und mit einem zweites Rastelementeteil 100, dessen Rastnase dafür vorgesehen ist nach einer Linksdrehung des zweiten Zahnrades 140 in die Ausnehmung 142 der zweiten Rastscheibe 141 eingreift. Dies ist in der Figur 5 gezeigt.
In der Figur 4 ist eine erste Verriegelungsposition, die beispielsweise einer ersten Schalterstellung "Schalter geöffnet" entspricht, gezeigt, nach einer Linksdrehung des ersten Zahnrades 130 und der damit verbundenen ersten Rastscheibe 131 und dem Einrasten bzw. Eingreifen der zugeordneten Rastnase des ersten Rastelementteiles 90 des ersten Rastelements 210 in die Ausnehmung 132 der ersten Rastscheibe 131 und dem Einrasten bzw. Eingreifen der zugeordneten Rastnase des zweiten Rastelementteiles 120 des ersten Rastelements 210 in die Ausnehmung 142 der zweiten Rastscheibe 141.
Die Rastnasen der Rastelementeteile 100, 110 des zweiten Rastelements 220 sind in der vorab beschriebenen Verriegelungsposition nicht im Eingriff mit den jeweiligen Rastscheiben 131, 141.
Die Rastelementeteile 90, 120 des ersten Rastelements 210 sind mittels eines ersten Trägerteils 150 mit der ersten Schaltstange 10 über das Verbindungselement 70 mit dem ersten Stellungsanzeigeanschluss 70 verbunden und die Rastelementeteile 100, 110 des zweiten Rastelements 220 sind mittels eines zweiten Trägerteils 160 mit der zweiten Schaltstange 10 über ein weiteres Verbindungselement 70 mit dem zweiten Stellungsanzeigeanschluss 70 verbunden.
In der Figur 5 ist eine zweite Verriegelungsposition, die beispielsweise einer zweiten Schalterstellung "Schalter geschlossen" entspricht, gezeigt, nach einer Rechtsdrehung des ersten Zahnrades 130 und der damit verbundenen ersten Rastscheibe 131 und dem Einrasten bzw. Eingreifen der zugeordneten Rastnase des zweiten Rastelementteiles 110 des zweiten Rastelements 220 in die Ausnehmung 132 der ersten Rastscheibe 131 und dem Einrasten bzw. Eingreifen der zugeordneten Rastnase des zweiten Rastelementteiles 100 des zweiten Rastelements 220 in die Ausnehmung 142 der zweiten Rastscheibe 141.
Die Rastnasen der Rastelementeteile 90, 120 des ersten Rastelements 210 sind in der vorab beschriebenen Verriegelungsposition nicht im Eingriff mit den jeweiligen Rastscheiben 131, 141.
Die Rastelementeteile 90, 100, 110, 120 können nur in die jeweilige Rastscheibe 131, 141 einrasten bzw. eingreifen, wenn sich beide Rastscheiben 131, 141 in den vorab beschriebenen Positionen befinden.
In der Figur 6 ist das Gehäuse 410 einer elektromechanische Antriebseinheit 400 mit dem Gehäuse 20 der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung für eine Spannungswandlerbaugruppe mit auf dem Gehäuse 20 der Verriegelungsvorrichtung angeordneten Endschaltern 50 zum Abschalten des Antriebsmotors 320 gezeigt. An der Außenseite des Gehäuses 410 der Antriebseinheit 400 sind weiterhin ein Verbindungselement 190 zur Verbindung mit dem Stellungsanzeigemodul und ein elektrischer Anschluss 30 zur Verbindung der Antriebseinheit 400 mit einem Steuerschrank der Schaltanlage vorgesehen.
Figur 7 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung in einer Zwischenstellung zwischen einer ersten und einer zweiten Position. Befindet sich die Verriegelungsvorrichtung in dieser Zwischenstellung erfolgt keine Anzeige der Position oder Schaltstellung am Stellungsanzeigemodul. Das Gehäuse 20, welches die weitere Ausführungsform der Verriegelungsvorrichtung aufnimmt, ist in einem gemeinsamen verschließbaren Gehäuse 410 mit den weiteren Komponenten der Antriebseinheit 400 untergebracht.
Das Gehäuse ist aus einer in der Figur 7 nicht sichtbaren oberen und einer untere Trägerplatte und zwei Seitenteilen 20.1, 20.2 gebildet.
Zu den Komponenten, die im Gehäuse 20 untergebracht sind, zählen der Anschluss 60 für den Antriebsmotor und die Spindel der Spindelanordnung, zwei hintereinander angeordneten Schaltstangen 10 zu den Anschlussteilen 190 für das Stellungsanzeigemodul zur Anzeige der erste und zweite Stellung des Schaltgerätes und ein Zahnradgetriebe mit einem definierten Übersetzungsverhältnis, dass abhängig von der Anzahl der Umdrehungen des Spindelantriebes zur Betätigung des Schaltgerätes ist.
Das Zahnradgetriebe der gezeigten erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung umfasst insgesamt vier Rastscheiben 131, 133, 141, 143, wobei in der Figur 7 nur die erste und die zweite Rastscheibe 131, 141 sichtbar sind. Für jede Drehrichtung ist jeweils ein Rastscheibenpaar 131, 141 und 133, 143 notwendig. Hier greift das Rastelement 210 in Rastscheiben 131, 141 ein.
Die hier nicht sichtbaren Zahnräder 130, 140 des Zahnradgetriebes sind jeweils mit den Rastscheiben 131, 141 verbunden, die mit den Rast- oder Verriegelungselementen 211, 212 eines ersten Verriegelungselementes 210 und den Rast- oder Verriegelungselementen 221, 222 eines zweiten Verriegelungselements 220 zusammenwirken. Dazu weisen die Rastscheiben 131, 141 jeweils eine hinterschnittene Ausnehmung 132, 142 auf.
Die Schaltstangen 10 sind durch in einem Seitenteil 20.2 des Gehäuses 20 vorgesehene Öffnungen geführt.
Die Verriegelungselemente 210, 220 werden jeweils unter Federvorspannung auf die Rastscheiben 131, 141 gedrückt, sodass die auf den Verriegelungselementen 210, 220 befindlichen Rastnasen bei günstiger Stellung der Rastscheiben 131, 141 einrasten können. Hierzu sind die Verriegelungselemente 210, 220 jeweils mit einem, vorzugsweise als Druckfeder 12, 13 ausgeführten, Federelements hinterlegt. So ist beispielsweise das Verriegelungselement 210 mit der Druckfeder 12 (hier lediglich die Position dargestellt) hinterlegt.
Figur 8 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung in einer ersten Verriegelungsposition, die beispielsweise der ersten "Schalter geschlossen" oder "Aus- Stellung" entspricht.
In der ersten Verriegelungsposition greifen die Rastnasen 221, 222 des zweiten Verriegelungselements 220 in die Ausnehmung 132, 142 der Rastscheiben 133, 143 ein und eine Anzeige der ersten Schaltstellung des Schaltgerätes am Stellungsanzeigemodul erfolgt.
Dabei wird mittels des Antriebsmotors oder über einen Handantrieb über die Zahnräder 130, 140 des Zahnradgetriebes die dritte Ratscheibe 133 im Uhrzeigersinn bis zum Eingriff ihrer Ausnehmung 134 in das erste Rastelement 221 des zweiten Verriegelungselements 220 und die vierte Rastscheibe 143 entgegen dem Uhrzeigersinn bis zum Eingriff ihrer Ausnehmung 144 in das zweite Rastelement 222 des zweiten Verriegelungselements 220 bewegt. Die mit dem den Verriegelungselementen 210, 220 verbundene Schaltstange 10 wird dabei ausgefahren. Die Verriegelungselemente 211, 212 des ersten Verriegelungselementes 210 befinden sich demzufolge nicht mit den Ausnehmungen 132, 142 der Rastscheiben 131, 132 im Eingriff.
Figur 9 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung in einer zweiten Verriegelungsposition, die beispielsweise der ersten "Schalter geöffnet" oder "Ein- Stellung" entspricht.
In der zweiten Verriegelungsposition greifen die Rastnasen 210, 212 des ersten Verriegelungselements 210 in die Ausnehmung 132, 142 der Rastscheiben 131, 141 ein und eine Anzeige der zweiten Schaltstellung des Schaltgerätes am Stellungsanzeigemodul erfolgt.
Dabei wird mittels des Antriebsmotors oder über einen Handantrieb über die Zahnräder 130, 140 des Zahnradgetriebes die erste Ratscheibe 131 entgegen dem Uhrzeigersinn bis zum Eingriff ihrer Ausnehmung 132 in das erste Rastelement 211 des ersten Verriegelungselements 210 und die zweite Rastscheibe 141 im Uhrzeigersinn bis zum Eingriff ihrer Ausnehmung 142 in das zweite Rastelement 212 des ersten Verriegelungselements 210 bewegt. Die mit dem den Verriegelungselementen 210, 220 verbundene Schaltstange 10 wird dabei eingefahren. Die Verriegelungselemente 221, 222 des zweiten Verriegelungselementes 220 befinden sich demzufolge nicht mit den Ausnehmungen 132, 142 der Rastscheiben 131, 132 im Eingriff.
In Figur 10 ist die in eine beispielhafte elektromechanische Antriebseinheit 400 eines Schaltgerätes zum Betätigen von elektrischen Leistungsschaltern, Trennschaltern, Erdungsschaltern oder kombinierten Trenn- und Erdungsschaltern integrierte weitere erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung 310 gezeigt, welche in dem in der Fig. 11 dargestellten verschließbaren gemeinsamen Gussgehäuse 410 mit den weiteren Komponenten der Antriebseinheit 400 integrierbar ist.
Die gezeigte Antriebseinheit 400 umfasst neben der Verriegelungsvorrichtung 310 die Komponenten elektrischer Anschluss 440 zur Verbindung der Antriebseinheit 400 mit der Steuerungselektronik im Steuerschrank der Schaltanlage, Handverriegelungseinheit 430 mit einem mechanischen Anschluss für die Handbedienung mittels Handkurbel 431, Antriebsmotor 320, Heizelement 420, vorgesehen für den Einsatz der Antriebseinheit 400 in einer Freiluftanlage, Stellungsanzeigemodul 450 und Stirnradgetriebe 460 mit dem Kegelrad 470 für den Spindelantrieb der Antriebseinheit 400.
Von der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung 310 sind in Figur 10 die folgenden Komponenten dargestellt:

die beiden Schaltstangen 10 zum an das Stellungsanzeigemodul 450,
die Zahnräder 130, 140 des Zahnradgetriebes,
die Rastscheiben 131, 133, 141

Die gezeigte Verriegelungsvorrichtung 310 befindet sich im Gehäuse 20, wobei das Zahnradgetriebe mit den Rastscheiben von einer oberen und einer unteren Trägerplatte 20.3, 20.4 gehalten ist und die obere Trägerplatte 20.3 eine Durchführung für das Anschlusselement zum Anschluss des Antriebsmotors 320 über die vorgesehene Welle- Nabe Verbindung aufweist.
Die obere und die untere Trägerplatte 20.3, 20.4 bilden somit mit den beiden Seitenteilen 20.1, 20.2 eine weitere Ausführungsform des Gehäuses 20 für die Aufnahme der Komponenten der Verriegelungsvorrichtung 310.
Figur 11 zeigt das mit einer abnehmbaren Abdeckung 533 verschlossene freilufttaugliche Gehäuse 410, welches die Antriebseinheit 400 mit der weiteren erfindungsgemäßen Verriegelungseinrichtung 410 aufnimmt, vor der Montage auf einem Trägerelement 2, beispielsweise eines Spannungswandlers, mit am Gehäuse 410 befindlichen Befestigungsteilen 531. Das Gehäuse 410 ist mittels vorgesehener Verbindungselemente 534, vorzugsweise mittels einer Schraubverbindung, verschließbar und kann zu Wartungs- und Servicezwecken auch wieder geöffnet werden.
Weiterhin ist das seitlich am Gehäuse 410 angeordnete Stellungsanzeigemodul 450 und der elektrischer Anschluss 440 zur Verbindung der Antriebseinheit 400 mit der Steuerungselektronik der Schaltanlage gezeigt, wobei der elektrische Anschluss 440 als Standardsteckverbindung ausgeführt ist.

Bezugszeichenliste

1: Blechteil
1.1: erstes Blechteil
1.2: letztes Blechteil
10: Schaltstange
20: Gehäuse der Verriegelungsvorrichtung
20.1: Seitenteil des Gehäuses der Verriegelungsvorrichtung
20.2: Seitenteil des Gehäuses der Verriegelungsvorrichtung
20.3: Oberteil des Gehäuses der Verriegelungsvorrichtung
20.4: Unterteil des Gehäuses der Verriegelungsvorrichtung
12: Federelement
13: Federelement
20: Träger, Gehäuse, Aufnahmeeinheit für die Verriegelungsvorrichtung
30: elektrischer Anschluss
40: Eingriff des Zahnradgetriebes gemäß eines definierten Übersetzungsverhältnis
50: Endschalter zum Abschalten des Antriebsmotors
60: Anschlusselement zum Anschluss des Antriebsmotors und der Spindel zur Verbindung mit dem Schaltgerät
61: Anschlusselement
70: Stellungsanzeigeanschluss
80: Welle- Nabe Verbindung
90: erstes Rastelementeteil des ersten Rastelements
100: zweites Rastelementeteil des zweiten Rastelements
110: erstes Rastelementeteil des zweiten Rastelements
120: zweites Rastelementeteil des ersten Rastelements
130: erstes Zahnrad
131: erste Rastscheibe
132: Eingriffstelle, Ausnehmung der ersten Rastscheibe
133: dritte Rastscheibe
134: Eingriffstelle, Ausnehmung der dritten Rastscheibe
140: zweites Zahnrad
141: zweite Rastscheibe
142: Eingriffstelle, Ausnehmung der zweiten Rastscheibe
143: vierte Rastscheibe
144: Eingriffstelle, Ausnehmung der vierten Rastscheibe
150: erstes Trägerteil
160: zweites Trägerteil
170: Rastscheibe
190: Verbindungselement zur Verbindung mit dem Stellungsanzeigemodul
200: Hilfsschalter
210: erstes Rastelement, Verriegelungselement
211: erste Rastnase, Eingriffteil des ersten Rastelements
212: zweite Rastnase, Eingriffteil des ersten Rastelements
220: zweites Rastelement, Verriegelungselement
221: erste Rastnase des zweiten Rastelements
222: zweite Rastnase des zweiten Rastelements
310: Verriegelungsvorrichtung
320: Motoreinheit, Antriebsmotor
400: Antriebseinheit
410: Gehäuse, Gussgehäuse
420: Heizelement
430: Handverriegelungseinheit
431: mechanischer Anschluss für die Handbedienung mittels Handkurbel
440: elektrischer Anschluss
450: Stellungsanzeigemodul
460: Stirnradgetriebe
470: Kegelrad
531: Befestigungsteil
533: abnehmbare Abdeckung
534: Verbindungselement

Claims

Verriegelungsvorrichtung für eine Antriebseinheit (400) zur Betätigung eines Schaltgerätes einer Schaltanlage, welche einen Spindelantrieb zur Betätigung des Schaltgerätes und ein damit gekuppeltes bzw. kuppelbares Zahnradgetriebe aufweist, von einem Antriebsmotor (320) oder einer Handbedienvorrichtung antreibbar ist und dabei nach einer definierten Anzahl von Teilumdrehungen einer mit dem Zahnradgetriebe verbundenen Antriebswelle der Spindelanordnung das Schaltgerät verriegelt, damit das Schaltgerät in eine der vorgegebene Position oder Schaltstellung bringt und diese mittels vorgesehenen Stellungsanzeigemodulen anzeigt, wobei die Anzahl der Teilumdrehungen für die Verriegelung des Schaltgerätes entweder größer oder kleiner als eine vollständige Umdrehung der Antriebswelle ist und falls die definierte Anzahl von Umdrehungen nicht erreicht ist, keine Anzeige der Position oder Schaltstellung am Stellungsanzeigemodul erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnradgetriebe zwei miteinander in Eingriff stehende Zahnräder (130, 140) gemäß eines definierten Übersetzungsverhältnisses aufweist und jedes der Zahnräder (130, 140) mit jeweils zwei Rastscheiben (131, 141; 133, 143) verbunden ist, wobei die Rastscheiben (131, 141, 133, 143) jeweils wenigstens eine Eingriffstelle (132, 142, 134, 144) zum Eingriff eines Eingriffteiles (211, 212, 221, 222) eines Verriegelungselementes (210, 220) aufweisen.
Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass den Rastscheiben (131, 141, 134, 144) jeweils ein Verriegelungselement (210, 220) zugeordnet ist, welches jeweils wenigstens zwei Eingriff teile (211, 212, 221, 222), vorgesehen zum Eingriff in die Eingriffstellen (132, 142, 134, 144) der Rastscheiben (131, 141, 134, 144), aufweist.
Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten Schaltstellung des Schaltgerätes die Eingriff teile (211, 212) des ersten Verriegelungselements (210) in die Eingriffstelle (132, 142) der Rastscheiben (131, 141) eingreifen und eine Anzeige der ersten Schaltstellung des Schaltgerätes am Stellungsanzeigemodul erfolgt.
Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einer zweiten Schaltstellung des Schaltgerätes die Eingriffteile (221, 222) des zweiten Verriegelungselements (220) in die Eingriffstelle (134, 144) der Rastscheiben (133, 143) eingreifen und eine Anzeige der zweiten Schaltstellung des Schaltgerätes am Stellungsanzeigemodul erfolgt.
Verriegelungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse (20) für die Aufnahme der Verriegelungsvorrichtung vorgesehen ist, welches aus mehreren übereinander angeordneten Blechteilen (1) aufgebaut ist.
Verriegelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsvorrichtung in einem Gussgehäuse (180, 410) einer Antriebseinheit (400) angeordnet ist.
Verriegelungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (320) und die Spindelanordnung mittels einer steckbaren Welle- Nabe-Verbindung (80) mit dem Anschlusselement (60) des Zahnradgetriebe verbunden ist.
Verriegelungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten der Verriegelungsvorrichtung, die im Gehäuse (20) untergebracht sind, die Anschlüsse (60, 61) für den Antriebsmotor (320) und die Spindel der Spindelanordnung, zwei hintereinander angeordneten Schaltstangen (10) zu den Anschlussteilen (190) für das Stellungseinzeigemodul zur Anzeige der erste und zweite Stellung des Schaltgerätes und ein Zahnradgetriebe mit einem definierten Übersetzungsverhältnis, dass abhängig von der Anzahl der Umdrehungen des Spindelantriebes zur Betätigung des Schaltgerätes ist, sind, wobei die Zahnräder (130, 140) des Zahnradgetriebes jeweils mit den Rastscheiben (131, 141, 134, 144) verbunden sind, die mit den Rastnasen (211, 212) eines ersten Verriegelungselementes (210) und den Rastnasen (221, 222) eines zweiten Verriegelungselements (220) zusammenwirken.
Verwendung der Verriegelungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche in einer Antriebseinheit (400) zum Betätigen von elektrischen Leistungsschaltern, Trennschaltern, Erdungsschaltern oder kombinierten Trennund Erdungsschaltern in Hoch- oder Mittelspannungsschaltanlagen.