WO2013013774A2 - Antriebseinheit für ein schaltgerät - Google Patents

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WO2013013774A2
WO2013013774A2 PCT/EP2012/002888 EP2012002888W WO2013013774A2 WO 2013013774 A2 WO2013013774 A2 WO 2013013774A2 EP 2012002888 W EP2012002888 W EP 2012002888W WO 2013013774 A2 WO2013013774 A2 WO 2013013774A2
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drive
module
drive unit
unit according
switching
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PCT/EP2012/002888
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French (fr)
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WO2013013774A3 (de
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Sebastian Breisch
Henrik Lohrberg
Franz-Josef Körber
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Abb Technology Ag
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/32—Driving mechanisms, i.e. for transmitting driving force to the contacts
    • H01H3/40—Driving mechanisms, i.e. for transmitting driving force to the contacts using friction, toothed, or screw-and-nut gearing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/22—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism
    • H01H3/30—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using spring motor
    • H01H3/3047—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using spring motor adapted for operation of a three-position switch, e.g. on-off-earth
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/20—Interlocking, locking, or latching mechanisms
    • H01H9/24—Interlocking, locking, or latching mechanisms for interlocking two or more parts of the mechanism for operating contacts

Definitions

  • the invention relates to a modular design electromechanical drive unit for driving a switching device of a, preferably gas-insulated, switchgear according to the preamble of claim 1.
  • the drive unit according to the invention for example, for operating electrical circuit breakers, disconnectors, earthing switches or combined disconnectors and earthing switches in low -, medium or high voltage switchgears are used and can also be used in air or vacuum insulated switchgear.
  • electromechanical drive units are used to actuate contact systems of electrical circuit breakers and switchgear. Such drive units are used in the low voltage, medium voltage and high voltage range.
  • the drive units must exhibit high reliability, high resistance to impact and overload, stability over a wide temperature range, high reliability in both a manual and automatic mode, reliable status indications, and rapid mechanical response.
  • a standardized cost-effective drive built from the same components, which can be used both disconnectors, earthing switches and combined disconnectors and earthing switches and which is provided to display the various switching positions release ",” switch closed or locked “or” switch open ", currently does not exist.
  • the invention is accordingly an object of the invention to provide a modular design electromechanical drive unit of the type mentioned above, with which a variety of switching devices can be easily operated, the drive unit is constructed from as few components and is cost-adaptive to different requirement profiles.
  • a modular electromechanical drive unit for use in switching devices for actuating electrical circuit breakers, disconnectors, earthing switches and combined disconnectors and earthing switches of switchgear is proposed, which is constructed from a first module and an exchangeable second module, wherein the modules each as separate units are executed.
  • the first module comprises a drive connected to a drive shaft, an electromechanical locking device for hand or motor operation, a mechanical connection for a manual operation of the drive unit, mounting, support and housing parts and all electrical components that are required for electro-motor operation, such as Limit switches and contactors ..
  • the essential energy for transferring the drive unit from one switching state to another can be provided in two different ways.
  • a motor unit in particular a rotary motor, is used which rotates a spindle through a first gear stage.
  • a hand-operated device with a crank is used to perform a rotation.
  • a mechanical connection point is provided for the hand crank.
  • the provided locking device ensures that both ways can be interrupted so that only the other one can be performed. It is thus an engagement of only one of the aforementioned types of drive, so either the rotary motor or the manual control ensured.
  • the first module is equipped with a heating element and / or a ventilation unit, whereby the drive unit according to the invention is suitable for outdoor use.
  • the second module comprises a locking device, a worm wheel of a worm gear built into the carrier parts with a bearing device for the worm gear and / or a bistable drive mechanism for a bistable spring mechanism.
  • the worm gear is used when using the drive unit for the one disconnector / earthing switch for torque transmission.
  • the mechanical connection is provided, for example, for the connection of a manual control device by means of a hand crank or for the connection of a mechanical switching device, which can be reliably brought from a first defined state to a second defined state.
  • the second module connectable to the first module comprises only the bistable drive mechanism for the bistable spring mechanism, which operates as a position-dependent energy store and the switchgear of the fast earthing switch reliably spends from a first defined state, position, to a second defined state, position.
  • the energy store is designed as a pivotable spring device with at least one tensionable spring. However, it can also be used depending on the forces to be applied several springs.
  • the energy storage interacts with a movable lever unit by the energy storage.
  • the lever unit is connected to a freewheel, which connects a first drive section with a second drive section in a force-transmitting manner and decouples the drive sections from one another.
  • the first drive section is associated with a spindle through which energy can be introduced into the energy store.
  • the first drive section has a movable driver, which cooperates with the lever unit.
  • the bistable drive mechanism is motorized or manually rechargeable by means of the drive arranged in the first module.
  • the damping means contact the levers of the lever unit, which may be formed as lever segments of the freewheel, and / or the connection with the spring means.
  • a rotatably mounted spindle is drivingly coupled to a movable contact piece of the switching device, so that the movable contact piece is actuated upon rotation of the spindle.
  • the spindle is designed to bring the switching device in a predetermined position or level after a specified number of revolutions.
  • the locking device automatically locks the switching device after a fixed number of revolutions or partial revolutions of the drive shaft of the spindle connected to a gear transmission.
  • the switching device in one of two predetermined position "position 1" or “position 2”, which may for example correspond to the switch positions "switch open” or “switch closed” or vice versa brought.
  • the switching positions can be displayed by means of the proposed position indicating module, wherein the number of partial revolutions for the locking of the switching device is either greater or less than a complete revolution of the drive shaft and if the defined number of revolutions is not reached, no indication of the position or switching position on the position indicator module he follows.
  • This option is intended in particular for actuating the switching device of a voltage converter of a low, medium or high voltage switchgear.
  • the locking device also automatically locks the switching device after a specified number of revolutions or partial revolutions of the drive shaft of the spindle connected to a gear transmission.
  • a first and second switching position of the switching device and a third switching position of the switching device on the position indicator module can be displayed.
  • This option is intended in particular for operating the switching device for a combined disconnecting and earthing switch of a low, medium or high voltage switchgear.
  • the position indicator module for reliable position indication of the switching device is connected via provided switching rods with the locking device.
  • the drive unit By constructing the drive unit according to the invention from an identically constructed and thus standardized first module and a replaceable second modules adapted to the respective requirements, the drive unit can be completely manufactured beforehand from standard components and the individual modules are cost-effectively tested, transported and stored independently of the other components of the switchgear be installed in a small amount of time. This considerably reduces the costs of the switchgear.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a first module of the drive unit according to the invention
  • Fig. 2 exemplary embodiments of the drive unit according to the invention prior to their assembly.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a first module 1 of the drive unit according to the invention.
  • the first module 1 comprises a motor unit 10 designed as a rotary motor, which is connected to a drive shaft 11, an electromechanical locking device for manual or motor operation 15, a mechanical connection 19 for manual operation by means of a handcurve.
  • the drive shaft 11 is rotatably supported between two housing parts 20.
  • two support members 17 are mounted so that between them a shaft 12 mounted on the drive shaft protrudes.
  • the carrier parts 17 are equipped with an Anformung, in whose approximately central region an opening or flange 18 is arranged.
  • the flange 18 is preferably formed as a shaft or hub.
  • An external switching device can be actuated via a coupling to the shaft or hub.
  • the essential energy for transferring the drive unit from one switching state to another is provided either electrically by the rotary motor 10 or by means of a manual operating device 19.
  • the mounted on the drive shaft 11 spindle 12 is moved via a worm gear. If the hand-held operating device 19 is in operation, an associated crank is used to carry out a rotation of the drive shaft 11.
  • the mechanical connection point 19 is provided for the connection of the hand crank to the manual control device.
  • the provided locking device 15 ensures that both operating modes of the drive units can be interrupted in such a way that only the other one can be performed. It is thus an engagement of only one of the aforementioned types of drive, so either the rotary motor 10 or the manual control device 19 ensured.
  • the spindle 12 mounted on the drive shaft is actuated by the rotary motor 10 or the manual operating device 15 by means of a first gear 13, which is in engagement with a second gear 14.
  • a fastening part 16 is formed, which allows to attach the drive unit as a stand-alone device to a system.
  • FIG. 2 shows, by way of example, three different embodiments of the drive unit according to the invention before being assembled with a first module 1 and a replaceable second module 2, wherein the modules 1, 2 are each designed as separate units.
  • the first module 1 comprises the drive 10 connected to the drive shaft 11, the electromechanical locking device for manual or motor operation 15, the mechanical connection for the manual operation device 19 and limit switches.
  • the second module comprises a locking device 22 (see FIG. 2 a), a worm wheel of a worm gear 23 (see FIG. 2 b) arranged between the carrier parts 17 or a bistable drive mechanism 24 for a bistable spring mechanism (see FIG. 2 c).
  • FIG. 2 a shows a first embodiment of the drive unit according to the invention, which is provided for actuating the switching device of a voltage converter of a high-voltage switchgear by means of a simple rotary motion of the drive shaft 11.
  • the second module 2 which is to be mounted on the first module 1 is a locking device 22 which automatically locks the switching device connected to the drive unit after a fixed number of revolutions or partial revolutions of the drive shaft of the spindle connected to a gear transmission, not shown here.
  • the switching device is placed in one of two predetermined position and displayed the switching positions by means of a planned position indicator module.
  • Figure 2b a second embodiment of the drive unit according to the invention is shown, which is provided for actuating the switching device for a combined disconnector and earthing switch by means of a multiple rotational movement of the drive shaft 11 of a high-voltage switchgear.
  • the second module 3, which is to be mounted on the first module 1 is here also a locking device 23 which automatically locks the switching device after a fixed number of revolutions or partial revolutions of the connected to the gear transmission drive shaft of the spindle, that in addition to a first and second Switching position of the switching device and a third switching position of the switching device on the position indicator module can be displayed.
  • the third module 3 with the worm wheel 23 is provided for the use of the drive unit in a disconnector / earth to provide the required torques.
  • FIG. 2c shows a third embodiment of the drive unit according to the invention, which is provided for actuating a switching device for a fast earthing switch of a high-voltage switchgear by means of a bistable rotary movement of the drive shaft 25.
  • the connectable to the first module 1 second module 4 is in this embodiment of a bistable drive mechanism 24 for the bistable spring mechanism, which operates as a position-dependent energy storage and reliably spills the switching device of the fast grounding switch from a first defined position to a second defined position.
  • the bistable drive mechanism 24 is chargeable by means of the rotary motor 10 or the manual operating device 19 arranged in the first module 1. LIST OF REFERENCES

Landscapes

  • Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
  • Switches With Compound Operations (AREA)
  • Lock And Its Accessories (AREA)
  • Gear Transmission (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine modular aufgebaute elektromechanische Antriebseinheit für die Betätigung von Schaltgeräten in Schaltanlagen, welche aus einem ersten Modul (1) und einem austauschbaren zweiten Modul (2, 3, 4) aufgebaut ist, wobei die Module (1), (2, 3, 4)) jeweils als separate Einheiten ausgeführt sind. Das erste Modul (1) umfasst einen Antrieb (10), (13), (14), verbunden mit einer auf einer Antriebswelle (11) angeordneten Spindel (12), eine elektromechanische Arretiervorrichtung für Hand- oder Motorbedienung (15), einen mechanischen Anschluss für eine Handbedienung (19), Befestigungs-, Träger- und Gehäuseteile (16), (17), (20). Das zweite Modul umfasst entsprechend der vorgesehenen Funktion der Antriebseinheit eine Verriegelungsvorrichtung (22), ein in die Trägerteile (17) eingebautes Schneckenrad (23) eines Schneckenradgetriebes mit einer Lagerungsvorrichtung für das Schneckenradgetriebe und/oder einen bistabilen Antriebsmechanismus (24) für einen bistabilen Federmechanismus.

Description

Antriebseinheit für ein Schaltgerät
Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf eine modular aufgebaute elektromechanische Antriebseinheit für einen Antrieb eines Schaltgerätes einer, vorzugsweise 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.
Üblicherweise werden elektromechanische Antriebseinheiten verwendet, um Kontaktsysteme von elektrischen Stromkreisunterbrechern und Schaltgeräten zu betätigen. Solche Antriebseinheiten werden im Niederspannungs-, Mittelspannungs- und Hochspannungsbereich eingesetzt.
Gegenwärtig eingesetzte Antriebseinheiten werden entsprechend den technischen Anforderungen an das jeweilige Schaltgerät entwickelt und unterscheiden sich in ihrer konstruktiven Ausgestaltung. Die bisher bekannten Antriebseinheiten weisen demzufolge eine Vielzahl von Bauteilen auf, welche an die hohen Anforderungen angepasst werden müssen. Die einzelnen Komponenten dieser Antriebseinheiten sind zumeist in das jeweilige Gerät integriert und bilden keine separate Antriebseinheit. Λ
2
Die Antriebseinheiten müssen insbesondere eine hohe Zuverlässigkeit, eine hohe Robustheit gegen Schläge und Überlastung, eine Stabilität über einen weiten Temperaturbereich, eine hohe Betriebssicherheit sowohl in einem manuellen als auch in einem automatischen Modus, zuverlässige Zustandsanzeigen und ein rasches mechanisches Ansprechverhalten zeigen.
Bei der Anpassung der bekannten Antriebseinheiten an diese Anforderungen muss eine Vielzahl von Bauteilen individuell angepasst werden. Typischerweise ist hierfür ein komplexer, hochqualitativer und damit teurer Aufbau notwendig, der im Wesentlichen auf elektromechanischen untergeordneten Subsystemen basiert.
Insbesondere bei der Verwendung der Antriebseinheiten auf dem Gebiet der Hochspannungsschaltanlagen können mit der Anpassung der Bauteile hohe Kosten einhergehen. Als besonders kostenintensiv zeigen sich dabei die Herstellung und der Zusammenbau der Einzelkomponenten der Antriebseinheit sowie der Test der zusammengebauten Einheit.
Sobald die Antriebseinheiten im Hinblick auf geringe Kosten konzipiert werden, müssen derzeit Kompromisse bezüglich der Qualität und der Leistung eingegangen werden.
Ein standardisierter kostengünstiger Antrieb, aufgebaut aus gleichen Komponenten, der sich sowohl Trennschalter, Erdungsschalter und für kombinierte Trenn- und Erdungsschalter einsetzbar ist und der zur Anzeige der verschiedenen Schaltstellungen Freigabe",„Schalter geschlossen bzw. verriegelt" oder„Schalter geöffnet" vorgesehen ist, existiert gegenwärtig nicht.
Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine modular aufgebaute elektromechanische Antriebseinheit der eingangs genannten Art anzugeben, mit welcher eine Vielzahl von Schaltgeräten problemlos betätigbar ist, die Antriebseinheit aus möglichst wenig Bauteilen aufgebaut ist und an verschiedene Anforderungsprofile kostengünstig anpassbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruches 1. Erfindungsgemäß wird eine modular aufgebaute elektromechanische Antriebseinheit zur Verwendung in Schaltgeräten zum Betätigen von elektrischen Leistungsschaltern, Trennschaltern, Erdungsschaltern und kombinierten Trenn- und Erdungsschaltern von Schaltanlagen vorgeschlagen, welche aus einem ersten Modul und einem austauschbaren zweiten Modul aufgebaut ist, wobei die Module jeweils als separate Einheiten ausgeführt sind.
Das erste Modul umfasst einen Antrieb verbunden mit einer Antriebswelle, eine elektromechanische Arretiervorrichtung für Hand- oder Motorbedienung, einen mechanischer Anschluss für eine Handbedienung der Antriebseinheit, Befestigungs-, Trägerund Gehäuseteile sowie alle elektrischen Komponenten, die zum elektro-motorischen Betrieb erforderlich sind, wie beispielsweise Endschalter und Schütze..
Die wesentliche Energie zur Überführung der Antriebseinheit von einem Schaltzustand in einen anderen kann auf zwei verschiedene Weisen zur Verfügung gestellt werden.
Bei der ersten Weise wird eine Motoreinheit, insbesondere ein Rotationsmotor, verwendet, welcher eine Spindel durch eine erste Übersetzungsstufe dreht. Bei der zweiten Weise wird eine Handbedienvorrichtung mit einer Kurbel verwendet, um eine Drehung durchzuführen. Für die Handkurbel ist eine mechanische Anschlussstelle vorgesehen.
Mittels der vorgesehenen Arretiervorrichtung ist gewährleistet, dass beide Weisen derart unterbrochen werden können, dass nur die jeweils andere durchgeführt werden kann. Es ist somit ein Einkuppeln nur einer der vorab genannten Antriebsarten, also entweder der Rotationsmotor oder der Handbedienvorrichtung sichergestellt.
Optional ist das erste Modul mit einem Heizelement und/oder einer Belüftungseinheit ausgestattet, wodurch die erfindungsgemäße Antriebseinheit freilufttauglich ist. Λ
4
Das zweite Modul umfasst je nach Verwendung der Antriebseinheit eine Verriegelungsvorrichtung, ein in die Trägerteile eingebautes Schneckenrad eines Schneckenradgetriebes mit einer Lagerungsvorrichtung für das Schneckenradgetriebe und/oder einen bistabilen Antriebsmechanismus für einen bistabilen Federmechanismus. Das Schneckenradgetriebe findet Verwendung bei Einsatz der Antriebseinheit für den einen Trenner- /Erdungsschalter zur Drehmomentübersetzung.
Der mechanische Anschluss ist beispielsweise für den Anschluss einer Handbedienungsvorrichtung mittels einer Handkurbel oder für den Anschluss eines mechanischen Schaltgerätes vorgesehen, welches zuverlässig von einem ersten definierten Zustand in einen zweiten definierten Zustand verbringbar ist.
Ist die Verwendung der modular aufgebaute elektromechanische Antriebseinheit zur Betätigung eines Schaltgerätes, für einen schnellen Erdungsschalter einer Nieder-, Mittel- oder Hochspannungsschaltanlage vorgesehen, umfasst das mit dem ersten Modul verbindbare zweite Modul lediglich den bistabilen Antriebsmechanismus für den bistabilen Federmechanismus, welcher als positionsabhängiger Energiespeicher arbeitet und das Schaltgerät des schnellen Erdungsschalters zuverlässig von einem ersten definierten Zustand, Position bzw. Stufe in einen zweiten definierten Zustand Position bzw. Stufe verbringt.
Der Energiespeicher ist als verschwenkbare Federeinrichtung mit mindestens einer spannbaren Feder ausgestaltet. Es können jedoch auch in Abhängigkeit von den aufzuwendenden Kräften mehrere Federn verwendet werden.
Der Energiespeicher wirkt mit einer durch den Energiespeicher beweglichen Hebeleinheit zusammen. Die Hebeleinheit ist mit einem Freilauf verbunden, welcher einen ersten Antriebsabschnitt mit einem zweiten Antriebsabschnitt kraftübertragend verbindet und die Antriebsabschnitte voneinander entkoppelt. Dem ersten Antriebsabschnitt ist eine Spindel zugeordnet, durch welche Energie in den Energiespeicher eingebracht werden kann. Der erste Antriebsabschnitt weist einen beweglichen Mitnehmer auf, welcher mit der Hebeleinheit zusammenwirkt. Der bistabile Antriebsmechanismus ist mittels des im ersten Modul angeordneten Antriebs motorisch oder manuell aufladbar.
In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst das zweite Modul, vorgesehen zur Betätigung eines Schaltgerätes eines schnellen Erdungsschalters eine Dämpfungseinrichtung, wodurch eine verbesserte Dynamik der Antriebseinheit und der mit dieser betriebenen Mechanismen bewirkt wird und Schlagbelastungen an Endpositionen verringert werden.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kontaktieren die Dämpfungseinrichtungen die Hebel der Hebeleinheit, welche als Hebelsegmente des Freilaufs ausgebildet sein können, und/ oder die Verbindung mit der Federeinrichtung.
Für die Ausführung der Verriegelungsvorrichtung sind zwei Optionen vorgesehen, wobei eine drehbar gelagerte Spindel eines mit einem beweglichen Schaltstück des Schaltgerätes antriebsmäßig gekuppelt ist, so dass das bewegliche Schaltstück bei Verdrehen der Spindel betätigt wird. Die Spindel ist dabei dafür vorgesehen, nach einer festgelegten Anzahl von Umdrehungen das Schaltgerät in eine vorgegebene Position oder Stufe zu bringen.
In einer ersten Option verriegelt die Verriegelungsvorrichtung automatisch nach einer festgelegten Anzahl von Umdrehungen oder Teilumdrehungen der mit einem Zahnradgetriebe verbundenen Antriebswelle der Spindel das Schaltgerät. Damit wird beispielsweise 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 dem vorgesehenen Stellungsanzeigemodul 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. Diese Option ist insbesondere zur Betätigung des Schaltgerätes eines Spannungswandlers einer Nieder-, Mitteloder Hochspannungsschaltanlage vorgesehen. „
6
In einer zweiten Option, auch Dreistellungsantrieb genannt, verriegelt die Verriegelungsvorrichtung ebenfalls automatisch nach einer festgelegten Anzahl von Umdrehungen oder Teilumdrehungen der mit einem Zahnradgetriebe verbundenen Antriebswelle der Spindel das Schaltgerät. Jedoch ist vorgesehen, dass neben einer ersten und zweiten Schaltstellung des Schaltgerätes auch eine dritte Schaltstellung des Schaltgerätes am Stellungsanzeigemodul anzeigbar ist. Diese Option ist insbesondere zur Betätigung des Schaltgerätes für einen kombinierten Trenn- und Erdungsschalter einer Nieder-, Mittel- oder Hochspannungsschaltanlage vorgesehen.
Das Stellungsanzeigemodul zur zuverlässigen Stellungsanzeige des Schaltgerätes ist über vorgesehene Schaltstangen mit der Verriegelungsvorrichtung verbunden.
Durch den Aufbau der erfindungsgemäßen Antriebseinheit aus einem gleich aufgebauten und somit standardisierten ersten Modul und einem austauschbaren den jeweiligen Anforderungen angepassten zweiten Module kann die Antriebseinheit vorab vollständig aus Standardbauteilen gefertigt werden und die einzelnen Module 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 Module der Antriebseinheit für die Wartung in einfacher Weise vollständig aus der Schaltanlage demontierbar ist.
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.
Es zeigen:
Fig. 1 eine beispielhafte Ausführungsform eines ersten Moduls der erfindungsgemäßen Antriebseinheit, und Fig. 2 beispielhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Antriebseinheit vor ihrem Zusammenbau.
In der Figur 1 ist eine beispielhafte Ausführungsform eines ersten Moduls 1 der erfindungsgemäßen Antriebseinheit gezeigt. Das erste Modul 1 umfasst einen als Rotationsmotor ausgeführten Motoreinheit 10, die mit einer Antriebswelle 11 verbunden ist, eine elektromechanische Arretiervorrichtung für Hand- oder Motorbedienung 15, einen mechanischer Anschluss 19 für die Handbedienung mittels einer Handkurbe.
Die Antriebswelle 11 ist zwischen zwei Gehäuseteilen 20 drehbar gelagert. An die Gehäuseteile 20 sind zwei Trägerteile 17 so angebracht, dass zwischen ihnen eine auf der Antriebswelle gelagerte Spindel 12 hineinragt. Die Trägerteile 17 sind mit einer Anformung ausgestattet, in deren etwa mittigen Bereich eine Öffnung oder Flanschstelle 18 angeordnet ist. Die Flanschstelle 18 ist vorzugsweise als Welle oder Nabe ausgebildet. Durch eine Ankopplung an die Welle oder Nabe kann darüber ein externes Schaltgerät betätigt werden.
Die wesentliche Energie zur Überführung der Antriebseinheit von einem Schaltzustand in einen anderen wird entweder elektrisch vom Rotationsmotor 10 oder mittels einer Handbedienvorrichtung 19 bereitgestellt. Dabei wird die auf der Antriebswelle 11 gelagerte Spindel 12 über ein Schneckengetriebe bewegt. Ist die Handbedienvorrichtung 19 in Betrieb, wird eine damit verbundenen Kurbel verwendet, um eine Drehung der Antriebswelle 11 auszuführen. Für den Anschluss der Handkurbel an die Handbedienvorrichtung ist die mechanische Anschlussstelle 19 vorgesehen.
Mittels der vorgesehenen Arretiervorrichtung 15 ist gewährleistet, dass beide Bedienarten der Antriebseinheiten derart unterbrochen werden können, dass nur die jeweils andere durchgeführt werden kann. Es ist somit ein Einkuppeln nur einer der vorab genannten Antriebsarten, also entweder der Rotationsmotor 10 oder der Handbedienvorrichtung 19 sichergestellt.
Die auf der Antriebswelle gelagerte Spindel 12 wird durch den Rotationsmotor 10 oder die Handbedienvorrichtung 15 mittels eines ersten Zahnrads 13, welches im Eingriff mit einem zweiten Zahnrad 14 steht, betätigt. An der erfindungsgemäßen Antriebseinheit ist ein Befestigungsteil 16 ausgebildet, welches erlaubt, die Antriebseinheit als eigenständige Vorrichtung an ein System anzubringen.
Figur 2 zeigt beispielhaft drei verschiedenen Ausführungen der erfindungsgemäßen Antriebseinheit vor ihrem Zusammenbau mit einem ersten Modul 1 und einem austauschbaren zweiten Modul 2, wobei die Module 1 ,2 jeweils als separate Einheiten ausgeführt sind.
Das erste Modul 1 umfasst den Antrieb 10 verbunden mit der Antriebswelle 11 , die elektromechanische Arretiervorrichtung für Hand- oder Motorbedienung 15, den mechanischen Anschluss für die Handbedienungsvorrichtung 19 sowie Endschalter.
Das zweite Modul umfasst je nach Verwendung der Antriebseinheit eine Verriegelungsvorrichtung 22 (siehe Figur 2a), ein zwischen den Trägerteilen 17 angeordnetes Schneckenrad eines Schneckenradgetriebes 23 (siehe Figur 2b) oder einen bistabilen Antriebsmechanismus 24 für einen bistabilen Federmechanismus (siehe Figur 2c).
In Figur 2a ist eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebseinheit gezeigt, welche zur Betätigung des Schaltgerätes eines Spannungswandlers einer Hochspannungsschaltanlage mittels einer einfachen Drehbewegung der Antriebswelle 11 vorgesehen ist.
Das zweite Modul 2, welches an das erste Modul 1 montiert werden soll ist eine Verriegelungsvorrichtung 22, welche automatisch nach einer festgelegten Anzahl von Umdrehungen oder Teilumdrehungen der mit einem hier nicht dargestellten Zahnradgetriebe verbundenen Antriebswelle der Spindel das mit der Antriebseinheit verbundene Schaltgerät verriegelt. Damit wird das Schaltgerät in eine von zwei vorgegebene Position gebracht und die Schaltstellungen mittels eines vorgesehenen Stellungsanzeigemoduls angezeigt. In Figur 2b ist eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebseinheit gezeigt, welche zur Betätigung des Schaltgerätes für einen kombinierten Trenn- und Erdungsschalter mittels einer mehrfachen Drehbewegung der Antriebswelle 11 einer Hochspannungsschaltanlage vorgesehen ist.
Das zweite Modul 3, welches an das erste Modul 1 montiert werden soll ist hier ebenfalls eine Verriegelungsvorrichtung 23, die automatisch nach einer festgelegten Anzahl von Umdrehungen oder Teilumdrehungen der mit dem Zahnradgetriebe verbundenen Antriebswelle der Spindel das Schaltgerät so verriegelt, dass neben einer ersten und zweiten Schaltstellung des Schaltgerätes auch eine dritte Schaltstellung des Schaltgerätes am Stellungsanzeigemodul anzeigbar ist.
Das dritte Modul 3 mit dem Schneckenrad 23 ist für den Einsatz der Antriebseinheit bei einem Trenner/Erder vorgesehen, um die erforderlichen Drehmomente zur Verfügung zu stellen.
In Figur 2c ist eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebseinheit gezeigt, welche zur Betätigung eines Schaltgerätes für einen schnellen Erdungsschalter einer Hochspannungsschaltanlage mittels einer bistabilen Drehbewegung der Antriebswelle 25 vorgesehen ist.
Das mit dem ersten Modul 1 verbindbare zweite Modul 4 besteht in dieser Ausführungsform aus einem bistabilen Antriebsmechanismus 24 für den bistabilen Federmechanismus, welcher als positionsabhängiger Energiespeicher arbeitet und das Schaltgerät des schnellen Erdungsschalters zuverlässig von einer ersten definierten Position in eine zweite definierte Position verbringt.
Der bistabile Antriebsmechanismus 24 ist mittels des im ersten Modul 1 angeordneten Rotationsmotors 10 oder der Handbedienvorrichtung 19 aufladbar. Bezuqszeichenliste
erstes Modul
zweites Modul
Motoreinheit, Rotationsmotor
Antriebswelle
Spindel
erstes Zahnrad
zweites Zahnrad
Arretiervorrichtung
Befestigungsteil
Trägerteil
Öffnung, Flanschstelle
mechanischer Anschluss, Handbedienvorrichtung
Gehäuseteil
Verriegelungsvorrichtung
Schneckenrad
bistabiler Antriebsmechanismus
Antriebswelle

Claims

Patentansprüche
1. Modular aufgebaute elektromechanische Antriebseinheit für die Betätigung von Schaltgeräten in Schaltanlagen, welche aus einem ersten Modul (1) und einem austauschbaren zweiten Modul (2, 3, 4) aufgebaut ist, wobei die Module (1), (2, 3, 4)) jeweils als separate Einheiten ausgeführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Modul (1) einen Antrieb (10), (13), (14), verbunden mit einer Antriebswelle (11), eine elektromechanische Arretiervorrichtung für Hand- oder Motorbedienung (15), einen mechanischen Anschluss für eine Handbedienung (19), Befestig ungs-, Träger- und Gehäuseteile (16), (17), (20) umfasst und das zweite Modul entsprechend der vorgesehenen Funktion der Antriebseinheit eine Verriegelungsvorrichtung (22), ein in die Trägerteile (17) eingebautes Schneckenrad (23) eines Schneckenradgetriebes mit einer Lagerungsvorrichtung für das Schneckenradgetriebe und/oder einen bistabilen Antriebsmechanismus (24) für einen bistabilen Federmechanismus umfasst.
2. Antriebseinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb die Energie zur Überführung der Antriebseinheit von einem Schaltzustand in einen anderen über eine erste Antriebsart mittels einem Rotationsmotor (10) oder über eine zweite Antriebsart mittels einer Handbedienvorrichtung (19) bereitstellt, um eine Drehung der Antriebswelle (11) durchzuführen.
3. Antriebseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretiervorrichtung (15) gewährleistet, dass der Rotationsmotor (10) oder die Handbedienung (19) mittels der Handbedienvorrichtung derart unterbrechbar sind, ein Einkuppeln nur einer der vorab genannten Antriebsarten, also entweder der Rotationsmotor (10) oder der Handbedienvorrichtung (19) ausführbar ist.
4. Antriebseinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Modul (1) mit einem Heizelement und/oder einer Belüftungseinheit ausgestattet ist.
5. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Modul (4) zur Betätigung eines schnellen Erdungsschalters den bistabilen Antriebsmechanismus (24) und eine durch den Antriebsmechanismus beweglichen Hebeleinheit umfasst, wobei der bistabile Antriebsmechanismus als positionsabhängiger Energiespeicher arbeitet und das Schaltgerät des schnellen Erdungsschalters von einem ersten definierten Zustand oder in einen zweiten definierten Zustand verbringt.
6. Antriebseinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der bistabile Antriebsmechanismus (24) mittels des im ersten Modul (1) angeordneten Antriebs motorisch oder manuell aufladbar ist.
7. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Modul (2, 3) für die Betätigung des Schaltgerätes eines Spannungswandlers oder eines kombinierten Trenn- und Erdungsschalters eine Verriegelungsvorrichtung (22) aufweist, welche automatisch nach einer festgelegten Anzahl von Umdrehungen oder Teilumdrehungen der mit einem Zahnradgetriebe verbundenen Antriebswelle (11) das Schaltgerät verriegelt.
8. Antriebseinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltgerät in eine von zwei vorgegebene Position bringbar ist und die jeweils erreichte Position mittels des Stellungsanzeigemodul anzeigbar ist. .
9. Antriebseinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltgerät neben einer ersten und zweiten Schaltstellung des Schaltgerätes auch eine dritte Schaltstellung des Schaltgerätes bringbar ist und die jeweils erreichte Position mittels des Stellungsanzeigemodul anzeigbar ist.
10. Verwendung der Antriebseinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche zum Betätigen von elektrischen Leistungsschaltern, Trennschaltern, Erdungsschaltern oder kombinierten Trenn- und Erdungsschaltern in Hoch- oder Mittelspannungsschaltanlagen.
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