WO2005050688A1 - Antriebseinheit eines schaltgerätes einer gasisolierten schaltanlage und baukastensystem zur bildung einer antriebseinheit - Google Patents

Antriebseinheit eines schaltgerätes einer gasisolierten schaltanlage und baukastensystem zur bildung einer antriebseinheit Download PDF

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WO2005050688A1 PCT/EP2004/013001 EP2004013001W WO2005050688A1 WO 2005050688 A1 WO2005050688 A1 WO 2005050688A1 EP 2004013001 W EP2004013001 W EP 2004013001W WO 2005050688 A1 WO2005050688 A1 WO 2005050688A1
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WO
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module
drive unit
drive
direct drive
secondary technology
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PCT/EP2004/013001
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Thomas Betz
Wolfgang Waldi
Kuno Hug
Thomas Braun
Martin Schumacher
Hauke Peters
Peter Gronbach
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Abb Technology Ag
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Definitions

  • the invention relates to a drive unit of a switching device of a gas-insulated switchgear assembly according to the preamble of claim 1 and to a modular system for forming a drive unit.
  • the invention can be used, for example, in combination high-voltage disconnectors and earthing switches.
  • a drive device for an electrical disconnector which has a rotatably mounted spindle which is coupled in terms of drive to the movable contact of the disconnector, so that the movable contact is actuated when the spindle is rotated.
  • a gearwheel is attached to the spindle, which meshes with a toothed drive coupled to an electromotive drive for its rotation and thus for actuating the movable contact piece.
  • the spindle can also be turned with a hand crank.
  • the gearwheel can be displaced between two positions on the spindle by the hand crank, whereby it meshes with the toothed drive in the first position and is free of the toothed drive in the second position .
  • Controllable locking elements are provided between the hand crank and the spindle.
  • DE 41 42 548 C2 discloses a drive for a disconnector with a drive shaft that can be driven by a motor or by hand and acts on the switch, a worm gear designed to transmit force from the motor to the drive shaft being provided.
  • a drive for the movable contact piece of an isolating earthing switch is known, the contact piece drive shaft having a two V-shaped radial slots provided drive disc is coupled.
  • Two parallel and linearly displaceable drive elements are provided which each engage in one of the slots and pivot the drive disk from the central position into the first and second positions.
  • the drive elements can be formed by roller drivers screwed onto threaded spindles each driven by a motor, with a bolt projection which engages in the associated slot.
  • a combined disconnector and earthing switch for high voltage is known from DE 38 02 394 A1, a drive device with a threaded spindle, a traveling nut and a motor moving a shifting rod which can be displaced in the longitudinal direction upwards and downwards.
  • a drive unit generally consists of a torque-transmitting part (transmission) and a torque-generating part (motor), the latter being controlled and monitored via the secondary technology.
  • the drive unit is developed according to customer specifications, so that the development and production of the drive unit can only take place after the customer's requirements have been met.
  • the invention has for its object to provide a drive unit of a switching device of a gas-insulated switchgear of the type mentioned, which is rational and inexpensive to manufacture.
  • the object is achieved according to the invention with respect to the drive unit in connection with the features of the preamble by the features specified in the characterizing part of claim 1.
  • the object is achieved with respect to the modular system by the measures specified in claims 12 and 13.
  • the advantages that can be achieved with the invention are, in particular, that due to the strict separation of the two drive unit functional areas or functional units “direct drive” and “secondary technology”, the direct drive module develops completely independently of the special (possibly only subsequently known) customer specifications “in stock” , can be dimensioned and manufactured, while the secondary technology module can be designed according to customer requirements and (if necessary also retrofitted) to the direct drive module. This reduces the costs considerably.
  • the drive is easy to assemble in terms of contact stroke, angle of rotation and signaling switch. It is one Subsequent changes / extensions to the secondary technology module are possible without the direct drive module being affected by these extensions, which makes service and maintenance work easier.
  • This consistent splitting of the drive unit into a direct drive module and a secondary technology module also offers the advantage of being able to adapt the direct drive module as a modular system for different switching devices by specifically varying the transmission chain (intermediate gear), whereby the same secondary technology module is used for each of these differently designed direct drive modules can.
  • the same direct drive module can be used for these different secondary technology modules.
  • Advantage is due to the standardization of the interfaces between Direct drive module and secondary technology module any combination of the differently designed direct drive modules and the different secondary technology modules of these two modular systems possible.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of a drive unit of a switching device of a gas-insulated switchgear
  • Fig. 5 shows a schematically illustrated embodiment of a drive unit.
  • the drive unit 1 shows a basic illustration of a drive unit of a switching device - in particular a disconnector and earthing switch - of a gas-insulated switchgear.
  • An asymmetrical coupling between the direct drive module 2 and the secondary technology module 3 is preferably carried out to adapt to different predetermined geometries of the switching device.
  • the drive unit 1 is advantageously position-independent.
  • the direct drive module 2 has the means required for speed reduction (gear), positioning and locking (locking).
  • the secondary technology module 3 contains the control and monitoring technology, the control / Control electronics and expediently has a three-dimensional (recognizable from all sides) position indicator 6 (single or double) for displaying the current position of the disconnector and / or earthing switch and a connector 7 for connection to a higher-level control system.
  • the secondary technology itself can either be implemented using conventional technology and construction (using contactors) or using high-voltage-resistant optoelectronic means.
  • the torque-generating part (motor) can optionally be contained in the direct drive module 2 or in the secondary technology module 2.
  • a manual drive 8 can be provided either on the direct drive module 2 or on the secondary technology module 3.
  • the manual drive 8 expediently engages the drive mechanism via a slip clutch in order to ensure that the torques applied by hand do not exceed predetermined limit values.
  • the direct drive module 2 and the secondary technology module 3 each have their own (separate) housings which are connected to one another by means of special flanges and fastening means.
  • the secondary technology module 3 it is possible to integrate the secondary technology module 3 together with the direct drive module 2 in a common overall housing of the drive unit. In any case, special interfaces are provided for the two independent modules.
  • a direct drive module with a worm gear which is advantageously of a "low-profile" design, ie an extremely flat design.
  • a worm shaft is provided, a worm 9 of this worm shaft being in engagement with a worm wheel 10, the main shaft 33 of which serves as a drive shaft for the switching contacts of the switching device, for example a disconnector and / or earthing switch, and breaks through the gear housing 15.
  • the worm shaft is expediently rotatably guided on both sides of the worm 9 in bearings 23. Both ends of the worm shaft break through it Gear housing 15, one end serving as a manual drive 8 and the other end serving as a shaft output 13 for secondary technology, ie the shaft output 13 engages in the secondary technology module 3.
  • the motor is mounted in the gear housing 15 or in the secondary technology, depending on requirements.
  • a drive motor 11 not located in the gear housing 15 drives the worm shaft, an overload clutch 12 being expediently inserted between the shaft output 13 and the worm 9.
  • An angular gear 16 (for control drive) located within the gear housing 15 of the direct drive module 2 engages in the secondary technology module 3 and serves to drive the control and monitoring technology.
  • the drive motor for driving the worm shaft can also be arranged in the direct drive module 2.
  • a direct drive module with a kinematic gear for example CYCLO, spur gear or cam gear
  • a longitudinally movable threaded spindle 22 (with trapezoidal thread, recirculating ball thread, planetary roller thread, etc.) is provided , which is in engagement with a rotatable spindle nut 19.
  • a drive motor 11 fastened to a support unit (with motor flange) 21 drives this spindle nut 19 via a belt drive 26, the spindle nut 19 also advantageously being mounted on the support unit 21 via a bearing 20.
  • a motor brake 14 is used to lock a set position of the drive motor 11 and thus the threaded spindle 22.
  • the threaded spindle 22 actuates a kinematic gear (toggle lever gear) 17 via its translational movement, which - for example via meshing gears - rotates a main shaft which serves as a drive shaft for the switching contacts of the switching device and breaks through the gear housing 15.
  • Sensors 18, for example optoelectronic proximity sensors, are used to detect the current position of structural components of the kinematic transmission.
  • An angular gear 16 with shaft output 25 located within the gear housing 15 of the direct drive module 2 engages in the secondary technology module 3 and serves to drive the control and monitoring technology (auxiliary current switch).
  • An outside of Gear housing 15 accessible hand drive 8 actuates the belt drive 26 via a compensating joint 24.
  • the arrangement of the structural components - such as the transmission, control drive and detent - are adapted to the available space (with regard to the switching device) (for example mirrored arrangement, detent and control drive arranged on the main axis). 4 details of locking and control drive are shown as an example.
  • Fig. 4 shows a gear housing 15 with a manual drive 8, overload clutch 12 arranged outside the housing, shaft output 25, locking disk 28 (locking), reduction disk 29 (for control drive) for determining the precise control of the auxiliary current switches, locking lever + locking bolt + return spring 30 and control magnet 31 As soon as the locking lever has triggered the locking bolt, it snaps into the worm shaft (as soon as the specified position is reached). This results in a very secure locking position.
  • FIG. 5 shows a schematically illustrated example of a drive unit, in the left section a view of the end face and in the main section a view of the broad side of a drive unit in flat construction can be seen, consisting of a • direct drive module 2 with • central torque transmission 34, • magnetic locking / mechanical locking 35 on one end, • torque generation 36 and • rotation angle control 37 on the opposite end, a • secondary technology module 3 with • connection to control technology 39, • hand crank lock 40 and • position indicator 41, with • a defined interface 38 the direct drive module 2 with the secondary technology module 3 connects.
  • Kit A Different direct drive modules 2 are developed and manufactured for different switchgear and are therefore available "in stock”.
  • the secondary technology module 3 that matches these different direct drive modules 2 can be the same in each case.
  • Kit B Of course, the reverse is also possible, depending to develop and manufacture different secondary technology modules 3 according to customer requirements, which are then available “in stock”.
  • the direct drive module 2 suitable for these different secondary technology modules 3 can be the same in each case.
  • the interfaces between each direct drive module 2 and each secondary technology module 3 are in each case identical and in a standardized manner, the direct drive modules 2 of the modular system A can of course also be linked to the secondary technology modules 3 of the modular system B. The same also fits every secondary technology module 3 of the modular system A to each direct drive module 2 of the modular system B.

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  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)

Abstract

Es wird eine Antriebseinheit eines Schaltgerätes einer gasisolierten Schaltanlage vorgeschlagen, welche durch die Splittung der Antriebseinheit (1) in ein Direktantriebsmodul (2) und ein Sekundärterchnikmodul (3) gekennzeichnet ist, wobei das Direktantriebsmodul (2) die zur Drehzahluntersetzung, Positionierung und Arretierung erforderlichen Mitteln aufweist, das Sekundärtechnikmodul (3) die Mittel für die Steuerungs- und Überwachungstechnik sowie für die Leit-/Regel-/Steuerelektronik enthält und diese beiden eigenständigen Module (2, 3) einander angepasste, definierte Schnittstellen aufweisen, welche das zu übertragende Drehmoment und den Drehwinkel vorgeben. Des weiteren werden verschiedenen Baukastensysteme zur Bildung einer Antriebseinheit vorgeschlagen.

Description

Antriebseinheit eines Schaltgerätes einer gasisolierten Schaltanlage und Baukastensystem zur Bildung einer Antriebseinheit
Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebseinheit eines Schaltgerätes einer gasisolierten Schaltanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie auf ein Baukastensystem zur Bildung einer Antriebseinheit. Die Erfindung kann beispielsweise bei kombinierten Hochspannungs-Trenn- und Erdungsschaltern verwendet werden.
Aus der DE 36 08481 A1 ist eine Antriebsvorrichtung für einen elektrischen Trennschalter bekannt, welche eine drehbar gelagerte Spindel besitzt, die mit dem beweglichen Schaltstück des Trennschalters antriebsmäßig gekuppelt ist, so daß das bewegliche Schaltstück bei Verdrehen der Spindel betätigt wird. An der Spindel ist ein Zahnrad angebracht, das mit einem mit einem elektromotorischen Antrieb gekoppelten Zahnantrieb zu ihrer Verdrehung und damit zur Betätigung des beweglichen Schaltstückes kämmt. Die Spindel ist zusätzlich auch mit einer Handkurbel verdrehbar. 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.
Aus der DE 41 42 548 C2 ist ein Antrieb für einen Trennschalter mit einer von einem Motor oder von Hand antreibbaren und auf den Schalter wirkenden Antriebswelle bekannt, wobei ein als Schneckengetriebe ausgebildetes, Kraft vom Motor auf die Antriebswelle übertragendes Zahnradgetriebe vorgesehen ist.
Aus der DE 195 34 392 AS1 ist ein Antrieb für das bewegliche Kontaktstück eines Trenn-Erdungsschalters bekannt, wobei die Kontaktstück-Antriebswelle mit einer mit zwei eine V-Form bildenden radialen Schlitzen versehenen Antriebsscheibe gekuppelt ist. Es sind zwei parallel zueinander und linear verschiebbare Antriebselemente vorgesehen, die jeweils in einen der Schlitze eingreifen und die Antriebsscheibe aus mittiger Stellung in die erste und zweite Stellung verschwenken. Die Antriebselemente können durch auf von je einem Motor angetriebenen Gewindespindeln geschraubte Rollenmitnehmer mit einem Bolzenvorsprung gebildet sein, welcher jeweils in den zugehörigen Schlitz eingreift.
Aus der DE 38 02 394 A1 ist ein kombinierter Trenn- und Erdungsschalter für Hochspannung bekannt, wobei eine Antriebsvorrichtung mit einer Gewindespindel, einer Wandermutter und einem Motor eine in Längsrichtung verschiebbare Schaltstange aufwärts und abwärts bewegt.
Allgemein bekannte Antriebskonzepte für Schaltgeräte von gasisolierten Schaltanlagen werden zweckmäßig anwendungsnah am eigentlichen Schaltgerät ausgeführt. Dabei besteht eine Antriebseinheit allgemein aus einem drehmomentübertragenden Teil (Getriebe) und einem drehmomenterzeugenden Teil (Motor), wobei letzterer über die Sekundärtechnik angesteuert und überwacht wird. Üblicherweise wird die Antriebseinheit gemäß den Kundenspezifikationen entwickelt, so daß die Entwicklung und Produktion der Antriebseinheit erst nach Vorliegen der Kundenanforderung erfolgen kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebseinheit eines Schaltgerätes einer gasisolierten Schaltanlage der eingangs genannten Art anzugeben, welche rationell und kostengünstig herstellbar ist.
Des weiteren soll ein rationelles und kostengünstiges Baukastensystem zur Bildung einer Antriebseinheit angegeben werden.
Die Aufgabe wird bezüglich der Antriebseinheit in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Die Aufgabe wird bezüglich des Baukastensystems durch die in den Ansprüchen 12 und 13 angegebenen Maßnahmen gelöst.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß aufgrund der strikten Trennung der beiden Antriebseinheit-Funktionsgebiete bzw. -Funktionseinheiten „Direktantrieb" und „Sekundärtechnik" das Direktantriebsmodul völlig unabhängig von den speziellen (eventuell erst nachträglich bekannten) Kundenspezifikätionen „auf Vorrat" entwickelt, dimensioniert und gefertigt werden kann, während das Sekundärtechnikmodul entsprechend den Kundenanforderungen ausgelegt und (gegebenenfalls auch nachträglich) an das Direktantriebsmodul angebaut werden kann. Dies reduziert die Kosten beträchtlich. Der Antrieb ist hinsichtlich Kontakthub, Drehwinkel und Meldeschalter in einfacher Weise konfektionierbar. Es ist eine nachträgliche Änderung / Erweiterung hinsichtlich des Sekundärtechnikmoduls möglich, ohne daß dabei das Direktantriebsmodul von diesen Erweiterungen betroffen wäre. Es ergibt sich eine Erleichterung bezüglich der Service- und Wartungsarbeiten.
Diese konsequente Splittung der Antriebseinheit in ein Direktantriebsmodul und ein Sekundärtechnikmodul bietet weiterhin den Vorteil, das Direktantriebsmodul durch gezielte Variation der Übertragungskette (Zwischengetriebe) im Sinne eines Baukastensystems modulartig für verschiedene Schaltgeräte anpassen zu können, wobei für diese unterschiedlich ausgeführten Direktantriebsmodule jeweils das gleiche Sekundärtechnikmodul verwendet werden kann. Umgekehrt hierzu bietet sich ebenfalls im Sinne eines Baukastensystems die weitere Möglichkeit, entsprechend den unterschiedlichen Kundenanforderungen unterschiedliche Sekundärtechnikmodule „auf Vorrat" zu entwickeln und zu produzieren, wobei für diese unterschiedlichen Sekundärtechnikmodule jeweils das gleiche Direktsantriebsmodul verwendet werden kann. Vorteilhaft ist aufgrund einer Standardisierung der Schnittstellen zwischen Direktantriebsmodul und Sekundärtechnikmodul eine beliebige Kombination der unterschiedlich ausgeführten Direktantriebsmodule und der unterschiedlichen Sekundärtechnikmodule dieser beiden Baukastensysteme möglich.
Weitere Vorteile sind aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:
Fig.1 eine Prinzipdarstellung einer Antriebseinheit eines Schaltgerätes einer gasisolierten Schaltanlage,
Fig. 2 ein Direktantriebsmodul mit Schneckengetriebe,
Fig. 3 ein Direktantriebsmodul mit kinematischem Getriebe,
Fig. 4 Details zur Rastrierung und zum Steuerungsantrieb,
Fig. 5 ein schematisiert dargestelltes Ausführungsbeispiel einer Antriebseinheit.
In Fig. 1 ist eine Prinzipdarstellung einer Antriebseinheit eines Schaltgerätes - ' insbesondere eines Trenn- und Erdungsschalters - einer gasisolierten Schaltanlage dargestellt. Die Antriebseinheit 1 setzt sich aus einem nicht nach speziellen Kundenanforderungen ausgeführten (= kundenunabhängigen) Direktantriebsmodul (= drehmomentübertragendes Modul) 2 und einem nach speziellen Kundenanforderungen (kundenbezogen) ausgeführten Sekundärtechnikmodul 3 zusammen, wobei diese beiden eigenständigen Module (Baukomponenten) jeweils eigene Gehäuse und einander angepaßte Schnittstellen aufweisen und beispielsweise über einander angepaßte Flansche 4 (Verbindungsflansche) unter Einsatz von Befestigungselementen 5 (Verbindungstechnik, beispielsweise Verschraubungen) miteinander verbunden sind. Vorzugsweise erfolgt zur Anpassung an verschiedene vorgegebene Geometrien des Schaltgerätes eine asymmetrische Ankopplung zwischen Direktantriebsmodul 2 und Sekundärtechnikmodul 3. Die Antriebseinheit 1 ist vorteilhaft lageunabhängig.
Das Direktantriebsmodul 2 weist die zur Drehzahluntersetzung (Getriebe), Positionierung und Arretierung (Rastrierung) erforderlichen Mittel auf. Das Sekundärtechnikmodul 3 enthält die Steuerungs- und Überwachungstechnik, die Leit- /Regel-/Steuerelektronik und weist zweckmäßig eine dreidimensionale (von allen Seiten erkennbare) Stellungsanzeige 6 (einfach oder doppelt) zur Anzeige der aktuellen Stellung des Trenn- und/oder Erdungsschalters sowie einen Verbindungsstecker 7 für den Anschluß an eine übergeordnete Leittechnik auf.
Die Sekundärtechnik selbst kann entweder in herkömmlicher Technik und Bauart (unter Einsatz von Schützen) oder unter Verwendung hochspannungsfester optoelektronischer Mittel ausgeführt sein. Der drehmomenterzeugende Teil (Motor) kann wahlweise im Direktantriebsmodul 2 oder im Sekundärtechnikmodul 2 enthalten sein.
Ein Handantrieb 8 kann entweder am Direktantriebsmodul 2 oder am Sekundärtechnikmodul 3 vorgesehen sein. Dabei greift der Handantrieb 8 zweckmäßig über eine Rutschkupplung in den Antriebsmechanismus ein, um zu gewährleisten, daß die per Hand aufgebrachten Drehmomente vorgegebene Grenzwerte nicht überschreiten.
Beim vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel weisen Direktantriebsmodul 2 und Sekundärtechnikmodul 3 jeweils eigene (getrennte) Gehäuse auf, welche mittels besonderer Flansche und Befestigungsmittel miteinander verbunden sind. Alternativ ist es möglich, das Sekundärtechnikmodul 3 zusammen mit dem Direktantriebsmodul 2 in einem gemeinsamen Gesamtgehäuse der Antriebseinheit zu integrieren. In jedem Falle sind spezielle, für die beiden eigenständigen Module einander angepasste Schnittstellen vorgesehen.
In Fig. 2 ist ein vorteilhaft in „Niedrigbauweise", d. h. extrem flacher Ausgestaltung ausgeführtes Direktantriebsmodul mit Schneckengetriebe dargestellt. Bei dieser Ausführungsform eines Direktantriebsmoduls 2 ist eine Schneckenwelle vorgesehen, wobei eine Schnecke 9 dieser Schneckenwelle in Eingriff mit einem Schneckenrad 10 steht, dessen Hauptwelle 33 als Antriebswelle für die Schaltkontakte des Schaltgerätes, beispielsweise Trenn- und/oder Erdungsschalters dient und das Getriebegehäuse 15 durchbricht.
Die Schneckenwelle wird zweckmäßig beidseitig der Schnecke 9 in Lagerungen 23 drehbeweglich geführt. Beide Ende der Schneckenwelle durchbrechen das Getriebegehäuse 15, wobei das eine Ende als Handantrieb 8 und das andere Ende als Wellenausgang 13 zur Sekundärtechnik dient, d. h. der Wellenausgang 13 greift in das Sekundärtechnikmodul 3. Der Motoranbau erfolgt je nach Anforderung im Getriebegehäuse 15 oder in der Sekundärtechnik. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 treibt ein nicht im Getriebegehäuse 15 befindlicher Antriebsmotor 11 die Schneckenwelle an, wobei zweckmäßig eine Überlastkupplung 12 zwischen Wellenausgang 13 und Schnecke 9 eingefügt ist. Ein innerhalb des Getriebegehäuses 15 des Direktantriebsmoduls 2 befindliches Winkelgetriebe 16 (für Steuerungsantrieb) greift in das Sekundärtechnikmodul 3 und dient dort zum Antrieb der Steuerungs- und Überwachungstechnik.
Alternativ zum Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 kann der Antriebsmotor für den Antrieb der Schneckenwelle auch im Direktantriebsmodul 2 angeordnet sein.
In Fig. 3 ist ein vorteilhaft in „Niedrigbauweise" ausgeführtes Direktantriebsmodul mit kinematischem Getriebe (beispielsweise CYCLO-, Stirnrad- oder Kurvengetriebe) dargestellt. Bei dieser Ausführungsform eines Direktantriebsmoduls 2 ist eine längsbewegliche Gewindespindel 22 (mit Trapezgewinde, Kugelumlaufgewinde, Planetenrollengewinde usw.) vorgesehen, welche in Eingriff mit einer drehbeweglichen Spindelmuter 19 steht. Ein an einer Trageinheit (mit Motorflansch) 21 befestigter Antriebsmotor 11 treibt diese Spindelmutter 19 über einen Riementrieb 26 an, wobei die Spindelmutter 19 zweckmäßig über eine Lagerung 20 ebenfalls an der Trageinheit 21 montiert ist. Eine Motorbremse 14 dient zur Arretierung einer eingestellten Position des Antriebsmotors 11 und damit der Gewindespindel 22.
Die Gewindespindel 22 betätigt über ihre translatorische Bewegung ein kinematisches Getriebe (Kniehebelgetriebe) 17, welches - beispielsweise über in Eingriff stehende Zahnräder - eine Hauptwelle dreht, welche als Antriebswelle für die Schaltkontakte des Schaltgerätes dient und das Getriebegehäuse 15 durchbricht. Sensoren 18, beispielsweise optoelektronische Näherungsssensoren, dienen zur Erfassung der aktuellen Position von Baukomponenten des kinematischen Getriebes. Ein innerhalb des Getriebegehäuses 15 des Direktantriebsmoduls 2 befindliches Winkelgetriebe 16 mit Wellenausgang 25 greift in das Sekundärtechnikmodul 3 und dient dort zum Antrieb der Steuerungs- und Überwachungstechnik (Hilfsstromschalter). Ein außerhalb des Getriebegehäuses 15 zugänglicher Handantrieb 8 betätigt den Riementrieb 26 über ein Ausgleichsgelenk 24.
Für beide Ausführungsformen gemäß Fig. 2 und 3 gilt, daß die Anordnung der Baukomponenten - wie Getriebe, Steuerungsantrieb und Rastrierung - dem (im Hinblick auf das Schaltgerät) verfügbaren Bauraum angepaßt werden (beispielsweise gespiegelte Anordnung, Rastrierung und Steuerungsantrieb auf Hauptachse gedreht angeordnet). In Fig. 4 sind beispielhaft Details zur Rastrierung und zum Steuerungsantrieb dargestellt.
Fig. 4 zeigt ein Getriebegehäuse 15 mit Handantrieb 8, außerhalb des Gehäuses angeordneter Überlastkupplung 12, Wellenausgang 25, Rastscheibe 28 (Rastrierung), Untersetzungsscheibe 29 (für Steuerungsantrieb) zur Bestimmung der genauen Ansteuerung der Hilfsstromschalter, Rasthebel + Arretierungsbolzen + Rückzugfeder 30 und Ansteuermagnet 31. Sobald der Rasthebel den Arretierungsbolzen ausgelöst hat, rastet dieser in die Schneckenwelle ein (sobald die vorgegebene Position erreicht ist). Hierdurch ergibt sich eine sehr sichere Arretierungsposition.
Fig. 5 zeigt ein schematisiert dargestelltes Beispiel einer Antriebseinheit, wobei im linken Abschnitt eine Ansicht der Stirnseite und im Hauptabschnitt eine Ansicht der Breitseite einer Antriebseinheit in Flachbauweise zu erkennen ist, bestehend aus einem • Direktantriebsmodul 2 mit • zentraler Drehmomentübertragung 34, • magnetischer Verriegelung / mechanischer Rastrierung 35 auf einer Stirnseite, • Drehmomenterzeugung 36 sowie • Drehwinkelsteuerung 37 auf der gegenüberliegenden Stirnseite, einem • Sekundärtechnikmodul 3 mit • Anbindung zur Leittechnik 39, • Handkurbelverriegelung 40 und • Positionsanzeige 41 , wobei eine • definierte Schnittstelle 38 das Direktantriebsmodul 2 mit dem Sekundärtechnikmodul 3 verbindet. Für alle vorstehend beschriebenen Ausführungsformen gilt, • dass bei Ausbildung von Direktantriebsmodul 2 und Sekundärtechnikmodul 3 ohne Gehäuse geeignete Tragplatten die Befestigung der Module miteinander und die Schaffung definierter Schnittstellen ermöglichen, • dass der Handantrieb optional mit Überlastschutz (Drehmomentbegrenzung) oder auch mit integrierter Verriegelung (Trenner- gegenüber Erderfunktion) ausgeführt sein kann,
^.,„,^,.,,_,.. &ss,,d,^ rechteckiges Direktantriebsgehäuse mit Anschlussmöglichkeiten über alle vier Seiten), • dass die Antriebseinheit 1 läge- und positionsunabhängig eingebaut werden kann (beispielsweise Einbau über Kopf, beispielsweise Antriebseinheit 1 um die Antriebsachse variabel im Winkel gedreht), • dass durch definierte Übergabeschnittstellen die Variation von Kontakthub, Drehwinkel, Drehmoment oder ähnliche Maßnahmen am Direktantriebsmodul 2 für jede Anwendung realisiert werden kann, ohne dass das Sekundärtechnikmodul geändert werden muss, • dass die beiden Module - Direktantriebsmodul 2 und Sekundärtechnikmodul 3 - einen gemeinsamen oder einen getrennten Luftaustausch und Filter besitzen können, • dass die beiden Module - Direktantriebsmodul 2 und Sekundärtechnikmodul 3 - optional über getrennte oder gemeinsame atmungsaktive Schnittstellen zur Atmosphäre ausgestattet werden können, • dass ein dreipoliger Aufbau möglich ist, • dass ein einpoliger Aufbau - je eine Antriebseinheit 1 pro Phase -möglich ist, • dass eine Kombination einpolig / dreipolig möglich ist: Einpolige Ausführung der Direktantriebseinheit: Direktantriebseinheit beispielsweise nur an einem Pol (Drehmomenterzeugung + Steuerung + Überwachung) und kostengünstige Verbindung weiterer Antriebspole über Verbindungskomponenten (Gestänge, Zahnriemen, Torsionswellen usw.) und Kompaktgetriebe. Das vorgeschlagene Konzept, die Antriebseinheit 1 eines Schaltgerätes konsequent "aufzusplitten" und aus einem separatem Direktantriebsmodul 2 und einem separatem Sekundärtechnikmodul 3 zusammenzusetzen, ermöglicht die modulartige Anpassung des Direktantriebs an das Schaltgerät - völlig unabhängig von der Sekundärtechnik sowie die modulartige Anpassung der Sekundärtechnik an unterschiedliche Kundenwünsche - völlig unabhängig vom Direktantriebsmodul:
• Baukasten A: Für unterschiedliche Schaltgeräte werden unterschiedliche Direktantriebsmodule 2 entwickelt und gefertigt und stehen damit „auf Vorrat" zur Verfügung. Das zu diesen unterschiedlichen Direktantriebsmodulen 2 passende Sekundärtechnikmodul 3 kann jeweils gleich sein. • Baukasten B: Umgekehrt ist es selbstverständlich auch möglich, je nach Kundenanforderungen unterschiedliche Sekundärtechnikmodule 3 zu entwickeln und zu fertigen, welche dann „auf Vorrat" zur Verfügung stehen. Das zu diesen unterschiedlichen Sekundärtechnikmodulen 3 passende Direktantriebsmodul 2 kann jeweils gleich sein. • Da die Schnittstellen zwischen einem jeden Direktantriebsmodul 2 und einem jeden Sekundärtechnikmodul 3 jeweils gleich und in standardisierter Art und Weise ausgeführt sind, können die Direktantriebsmodule 2 des Baukastens A selbstverständlich auch mit den Sekundärtechnikmodulen 3 des Baukastens B verknüpft werden. Des gleichen paßt auch jedes Sekundärtechnikmodul 3 des Baukastens A zu jedem Direktantriebsmodul 2 des Baukastens B. Insgesamt ergeben sich auf diese Weise sehr viele Kombinationsmöglichkeiten zwischen den unterschiedlichen Direktantriebsmodulen 2 und den unterschiedlichen Sekundärtechnikmodulen 3. Damit ist eine variable Anpassung an unterschiedliche Kundenwünsche unter Verwendung standardisierter Baueinheiten möglich, was vorteilhaft hinsichtlich der Kosten, der Ersatzteilbevorratung und des zur Projektabwicklung erforderlichen Zeitraumes ist.
Auch wenn im Ausführungsbeispiel die Antriebseinheit für einen Trenn- und Erdungsschalter verwendet wird, ist es in gleicher Art und Weise möglich, den Antrieb auch für einen Trennschalter oder für einen Erdungsschalter einzusetzen. Bezugszeichenliste: 1 Antriebseinheit 2 Direktantriebsmodul 3 Sekundärtechnikmodul 4 Flansch 5 Befestigungselemente 6 Stellungsanzeige 7 Verbindungsstecker für Anschluss an Leittechnik 8 Handantrieb 9 Schnecke 10 Schneckenrad 11 Antriebsmotor 12 Überlastkupplung 13 Wellenausgang zu Sekundärtechnik 14 Motorbremse 15 Getriebegehäuse 16 Winkelgetriebe für Steuerungsantrieb 17 Kinematisches Getriebe 18 Sensor 19 Spindelmutter 20 Lagerung 21 Trageinheit 22 Gewindespindel 23 Lagerung (Schneckenwelle) 24 Ausgleichsgelenk 25 Wellenausgang zu Sekundärtechnik 26 Riementrieb 27 - 28 Rastscheibe 29 Untersetzungsscheibe 30 Rasthebel + Arretierungsbolzen + Rückzugfeder 31 Ansteuermagnet 32 - 33 Hauptwelle des Schneckenrades 34 Drehmomentübertragung 35 magnetische Verriegelung, mechanische Rastrierung 36 Drehmomenterzeugung 37 Drehwinkelsteuerung 38 (definierte) Schnittstelle 39 Anbindung zur Leittechnik 40 Handkurbelverriegelung 41 Positionsanzeige

Claims

Patentansprüche
1. Antriebseinheit eines Schaltgerätes einer gasisolierten Schaltanlage, gekennzeichnet durch die Splittung der Antriebseinheit (1) in ein Direktantriebsmodul (2) und ein Sekundärtechnikmodul (3), wobei das Direktantriebsmodul (2) die zur Drehzahiuntersetzung, Positionierung und Arretierung erforderlichen Mitteln aufweist, das Sekundärtechnikmodul (3) die Mittel für die Steuerungs- und Überwachungstechnik sowie für die Leit-/Regel-/Steuerelektronik enthält und diese beiden eigenständigen Module (2, 3) einander angepasste, definierte Schnittstellen aufweisen, welche das zu übertragende Drehmoment und den Drehwinkel vorgeben.
2. Antriebseinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Direktantriebsmodul (2) einen drehmomenterzeugenden Teil (11) enthält.
3. Antriebseinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Sekundärtechnikmodul (3) einen drehmomenterzeugenden Teil (11) enthält.
4. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Handantrieb (8) am Direktantriebsmodul (2) vorgesehen ist.
5. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Handantrieb (8) am Sekundärtechnikmodul (3) vorgesehen ist.
6. Antriebseinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Direktantriebsmodul (2) ein eigenes Gehäuse aufweist.
7. Antriebseinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sekundärtechnikmodul (3) ein eigenes Gehäuse aufweist.
8. Antriebseinheit nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Schnittstellen zusätzlich Flansche (4) zur Verbindung der Gehäuse von Direktantriebsmodul (2) und Sekundärtechnikmodul (3) definiert sind.
9. Antriebseinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein gemeinsames Gehäuse für Direktantriebsmodul (2) und Sekundärtechnikmodul (3) vorgesehen ist.
10. Antriebseinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Direktantriebsmodul (2) mit extrem flacher Ausgestaltung der Übersetzungsanordnung, insbesondere unter Einsatz eines Schneckengetriebes (9, 10, 33) vorgesehen ist.
11. Antriebseinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Direktantriebsmodul (2) mit kinematischem Getriebe (17), insbesondere CYCLO-, Stirnrad- oder Kurvengetriebe, vorgesehen ist.
12. Baukastensystem zur Bildung einer Antriebseinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für unterschiedliche Schaltgeräte unterschiedliche Direktantriebsmodule (2) zur Verfügung stehen, während das zu diesen unterschiedlichen Direktantriebsmodulen passende Sekundärtechnikmodul (3) jeweils gleich ist.
13. Baukastensystem zur Bildung einer Antriebseinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß gemäß unterschiedlichen Kundenanforderungen unterschiedliche Sekundärtechnikmodule (3) zur Verfügung stehen, während das zu diesen unterschiedlichen Sekundärtechnikmodulen passende Direktantriebsmodul (2) jeweils gleich ist.
14. Baukastensystem nach den Ansprüchen 12 und 13, gekennzeichnet durch standardisierte Schnittstellen zwischen den Direktantriebsmodulen (2) und Sekundärtechnikmodulen (3), so daß die unterschiedlichen Direktantriebsmodule (2) mit den unterschiedlichen Sekundärtechnikmodulen (3) beliebig miteinander verknüpfbar sind.
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