WO2019222780A1 - Halte- und austauschvorrichtung und verfahren für leistungsbaugruppen - Google Patents

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WO2019222780A1
WO2019222780A1 PCT/AT2019/060171 AT2019060171W WO2019222780A1 WO 2019222780 A1 WO2019222780 A1 WO 2019222780A1 AT 2019060171 W AT2019060171 W AT 2019060171W WO 2019222780 A1 WO2019222780 A1 WO 2019222780A1
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support
exchange system
lifting tool
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frame
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PCT/AT2019/060171
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Martin NAGELMÜLLER
Raimund Ratzi
Original Assignee
Miba Energy Holding Gmbh
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    • B65G47/74—Feeding, transfer, or discharging devices of particular kinds or types
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Definitions

  • the invention relates to a modular holding and exchange system, as well as a method for changing a power assembly of a medium or high voltage converter.
  • inverters or Modular Multilevel Converter-MMC
  • modular multilevel inverters generally consist of a large number of power modules connected in series, which can also be referred to as submodules. Each power module can be switched independently of the other power modules.
  • the medium or high voltage beauf hit power modules generally have a relatively high weight of more than 200 kg. The arrangement of the power modules is often in a rack or rack, with low volume and minimization of costs and ensuring the insulation requirements of Lachmann must be considered.
  • the object of the present invention was to overcome the disadvantages of the prior art and to provide a modular holding and exchanging system and a method by which a user is able to easily, safely, quickly change a defective power unit make. Furthermore, the inven tion tasks to provide a cost-effective, space-saving, as well as the insulation requirements and / or explosion protection requirements sufficient solution for a butterbauitati- holding and exchange system. This is associated with an inventive lifting tool, which is compatible with the modular holding and exchange system and is used to carry out the method.
  • the modular holding and exchanging system according to the invention for medium- or high-voltage inverter comprises a gesture and a lifting tool which can be coupled with the gesture, as well as at least one power unit which is arranged in the gesture.
  • the Gesteh is formed for receiving at least two superposed in receiving spaces arranged power modules.
  • the gesture comprises at least two pairs of vertical standing elements and at least two vertical standing elements in a longitudinal direction of the frame in a horizontal direction. Zontal support level connecting support elements.
  • the coupling with the frame lifting tool each comprises at least one rolling body, preferably at least two rolling bodies, which can be raised or moved between a rest position and a support or service position.
  • the modular holding and exchange system is designed to accommodate power assembly, which have in the transverse direction with respect to a housing width outstanding support surfaces for support on the support elements.
  • the corresponding support members of the frame are to support at least Tei len of the support surface of the respective power assembly with a designated upper side as a profile element designed such that each support element each at least one passage opening, preferably at least two longitudinally spaced passage openings, at least in each case for passage a rolling body in the service Stel development of the lifting tool has.
  • the lifting tool is formed in the profile element of Tra gelelements in the rest position insertable and includes a longitudinally Pro fillik, preferably hollow body, in which a lever device for adjusting each at least one rolling body, preferably two longitudinally spaced rolling elements, from the rest position to the service position are formed.
  • the modular holding and exchange system according to the invention avoids in this way transverse elements on the front side, which faces the operator. This facilitates both the operation of the power modules and improves accessibility in case of service. It can in the space provided receiving a plurality of exambaugrup pen in the vertical direction are arranged one above the other within the frame, wherein by supporting the power assemblies on the support surfaces relative to the support members of the frame, a reduced footprint of the receiving spaces can be achieved in the vertical direction.
  • the structure of the modular holding and exchange system according to the invention is relatively simple and inexpensive to implement.
  • the invention is that the A lead the lifting tools only in case of damage in the designated profile elements of the support element is required.
  • the profile elements to take on the lifting tools as C or double T-profile run the erfindungsge MAESSEN through openings for the rolling elements must be provided in the vertical direction above and for a suitable support of the lifting tool in the vertical direction down the profile element must be ensured.
  • a profile element can be realized by a closed hollow profile. In addition to a sufficient rigidity of the hollow profile slipping of the lifting tool in the transverse direction can be efficiently avoided in this way.
  • a lifting tool is provided in addition to a frame just described, which is inserted into the profile element of the respective support member in the rest position.
  • the lifting tools are longitudinally inserted into both support members on which the power unit to be inspected is supported. The insertion takes place until the rolling bodies are aligned with the passage openings of the support element.
  • the actuation of the lever device of the lifting tool for adjusting the rolling body from the rest position takes place in the service position, wherein the exchangeable power assembly is lifted by contacting at least parts of the width in the transverse direction against its housing outstanding support surfaces rolling body.
  • the power assembly is deflected a few millimeters to centimeters in the vertical direction over the support plane.
  • it is possible to horizontally move it out, by pushing it out or pulling it out, longitudinally onto a takeover device.
  • the lever device includes a, with all arranged in the longitudinal direction rolling bodies via a respective lever arm to the profile body movably connected, push rod for simultaneous adjustment of the rest in the service position.
  • Such a lever device is easy to prepare and allows simultaneous Actuate movement of all the rolling body of a lifting tool. This results in a homogeneous lifting of the power assembly in the vertical direction, whereby a tilting of the power assembly to the side can be efficiently avoided.
  • Lemer can be provided that the lever device from a front side of the lifting tool in the longitudinal direction, preferably by means of an extension, is formed operable.
  • the rolling elements can be lifted separately and / or jointly by means of an electromechanical drive from the rest position to the service position.
  • the pressure is applied to the lever device in the longitudinal direction by means of a Veralle tion.
  • the lifting tool has a locking device s for temporarily blocking the push rod in the service position by engaging in a recess on the push rod.
  • This measure represents a simple, safe and cost-effective way to fix the rolling elements in the service position. About this is blocking the push rod by The locking device is easily carried out by the operator and increases the safety when replacing the power module.
  • the Verriege treatment device for automatic locking during adjustment of the lever device from the rest and in the service position has a spring element for applying a biasing force between rule profile body and push rod.
  • the automatic Verrie gelung be achieved by the locking device is stored in the profile body GE ge that a gravity-induced locking with the push rod in the Ausneh determination during adjustment of the lever device from the rest to the service position.
  • At least one guide body are arranged laterally and / or on an underside of the lifting tool on the profile body of the lifting tool.
  • Such guide bodies can, for example, be made of a low-friction material and primarily serve for the correct positioning of the lifting tool inside. half of the support element. Such guide body thus serve a lateral and / or ver tical support and can be used for weight reduction of the lifting tool.
  • the profile body of the lifting tool can have a smaller diameter by this measure. Furthermore, an unintentional slipping of the lifting tool within the support elements can be avoided.
  • the lifting tool has a lever axis for torque amplification, a longitudinally on the lever device by means of a couplable extension Ver applicable coating force having.
  • Such a lever axis can also be understood as a support point for the extension who the.
  • the lever axis thus serves as a repository for the extension for applying the adjusting force in the longitudinal direction of the lever device.
  • a couplable extension has the advantage that it can be removed from the rest position to the service position of the lifting tool after adjustment of the lever device. It is easy to imagine that the translation of the extension, the force of an operator can be significantly reduced to exercise the required adjustment force in the longitudinal direction.
  • the point of attack may be instead of the lever axis, for example, as a hole or recess on the profile body, preferably be hollow body formed.
  • the extension is movably connected to the lifting tool on the lever axis.
  • the extension is attached tool on Hebewerk. This avoids unintentional dropping of the extension and possible damage to terminals of adjacent power assemblies. Likewise, a loss of extension or forgetting within the medium or high voltage converter can be avoided.
  • the profile body on the front side an exemption in the form of a slope on the front side of the Hebewerkzeu sat on, whereby a complete folding down the extension in the service position is made possible and a disability for a correspondingCloudemahmevorraum can be avoided.
  • the lifting tool on or inside the profile body for adjusting the push rod in the longitudinal direction has a motor, preferably electromotive, drive unit.
  • Push rod can be applied.
  • a drive unit can be hydraulically, pneumatically and preferably carried out electrically and can transmit the adjusting force via a ge suitable transmission device, such as a spindle, a gear, or the like on the push rod and initiate the adjustment of the push rod targeted.
  • the push rod can be designed to form and / or function complementary.
  • it is advantageous that such a motor drive is arranged on the front side of the lifting tool whereby a good accessibility for an operator is given.
  • a motor drive in addition to a lock s device or ge possibly even be used alone, since the motor drive in the off state to perform a locking function, which increases safety.
  • At least one horizontally oriented Querele element is arranged in the longitudinal direction on the frame back.
  • Such a transverse element serves primarily for the connection of two support elements of a receiving space.
  • a frontally open frame is formed, which increases the rigidity of the frame and significantly facilitates a power module change, since the frame has no obstructing struts on the front side.
  • a frame of a transverse element and two support members is integrally formed, which can be made possible for example by an upstream welding, whereby the mounting of the frame can be significantly facilitated.
  • This is made possible by the one-piece design of the open frame, a reduction of screw, which offers manufacturing and assembly advantages.
  • the cross member and / or the one-piece frame can be used about this as an additional support surface for load transfer of satinbau group.
  • At least one support element has at least one Arretiererhebung which protrudes over the support plane in the vertical direction forth for engagement in a corresponding engagement opening on the support surface Cooling device is formed and / or at least one Arretiererhebung on thedevor direction on the support surface in the vertical direction is excellent for engaging in a korres pondierende engagement opening formed on the support member.
  • Such locking latches secure the power assembly against slipping within the frame should external vibrations occur, such as e.g. in the event of a quake can happen.
  • An arresting can be formed as an extension of the support member and / or the opposite cooling device. It is also possible that an arrestor lift by e.g. a bolt or a screw head is formed.
  • the Arretiererhebungen protrude in the vertical direction few millimeters relative to the Aufla gee level or the support surface. When the power module is raised to the service position, the power module is deflected vertically over the detent elevations. In the reverse arrangement, the Arretiererhebonne be deflected on the support elements. In this way, blocking during service change can be prevented.
  • the Vertikalste hetti from an electrically non-conductive profile element, in particular a square tube preferably made of glass fiber reinforced plastic (GRP), are made.
  • GFP glass fiber reinforced plastic
  • the individual receiving spaces of the frame are electrically separated from each other.
  • profile elements here different profile shapes, such as a C or H-profile can be used. Due to the rigidity of a Vierkantroh res this training has proven to be particularly advantageous.
  • the production of a glass fiber reinforced plastic can realize the required electrical properties and combine with a high rigidity and low weight.
  • GRP flame retardant, which can increase the safety of the modular support and replacement system in the event of a power module short circuit.
  • the vertical support elements each have a plurality of lateral recesses for at least partially receiving the support elements and / or the transverse elements.
  • Such recesses can be used for at least partially receiving the support elements and / or of the transverse elements in such a way that a comb connection is formed.
  • the support element is thus not on a screw connection, but on a part of the cross section of the profile element. In this way, a particularly good load support and transmission of the support elements with respect to the vertical uprights can be achieved. This allows a space-saving arrangement of the frame.
  • the frame for the connection of at least two receptacles in the transverse direction laterally and / or on the back has at least one electrically non-conductive, preferably made of GRP, strut.
  • the frame between adjacently arranged vertical standing each have an electrically non-conductive H- or T-shaped, the vertical stanchion elements partially ummantelnd arranged, and preferably made of GRP, stiffening profile having.
  • Such a stiffening profile serves the mechanical connection of be arranged in the transverse direction be adjacent shelves or receiving spaces.
  • stiffening profiles can be advantageously used, for example, sorgungs effetendeffenver or attachments for signal cable and the like, without the Strength of the vertical standing elements to influence negatively.
  • the partially executed order sheathing the vertical support elements increases the load capacity of the frame in vertical and / o the transverse direction without doing an electrical connection of the individual receiving spaces un train.
  • At least one coupling device for temporarily securing the power assembly in the rest position is formed on or within the cross member such that in each case a receiving opening for receiving a corresponding at the back of the power assembly, preferably as Having pin or bolt with a groove and / or head formed, sudhalteele element in the service position.
  • the cooperation of the retaining element with the coupling device can be used to ensure the correct position of the power module on the frame.
  • the Kop pelvoriques can therefore serve as an end stop and / or centering device.
  • the retaining element in the service Stel ment with the corresponding receiving opening of the disposed on or within the cross member coupling device is engaged. This serves to center and / or lock the power module.
  • the retaining element is given before given as a pin or bolt with a taper or groove or a corresponding head, which is connected in the service position, ie in the raised state of varnishbau group when inserted into the frame with the coupling device.
  • the pin or bolt preferably has one and / or a relation to the pin diameter widened th head, which is locked by the coupling device at least one side in the vertical direction from below while lowering.
  • the lifting tool has an insertion stop on its end face in at least one vertical direction and / or Qu construction.
  • the lifting tool can be made quickly and accurately when inserted into the profile element of the support element in the rest position, wherein the exact position of the rolling body relative to the passage openings can be made quickly and easily.
  • the support elements have a reference stop in the longitudinal direction at the top end side.
  • this measure can increase the safety Si against a too little inserted power module.
  • a stop element is formed on the power assembly, which cooperates upon insertion into the frame corresponding to the reference stop.
  • coolant supply lines it is possible for coolant supply lines to be arranged on or in the vertical support elements and / or the support elements and supply connections for connection to power module connections to a cooling device of the respective power module at each receiving space.
  • the coolant supply lines may also be arranged on the stiffening profile. This measure has the advantage that both the coolant supply lines and All supply connections for connecting the power module connections of the respective power module are very well accessible to an operator. This allows easy installation and a space-saving arrangement.
  • supply connections and the correspond to the power assembly connections for automatic coupling in lowering in the rest position and / or decoupling are formed upon lifting in the service position.
  • the supply connections and the corresponding power module connections are designed as quick-release closures.
  • the corresponding terminal ends are bent upwards or downwards, whereby when lowering from the service position to the rest position of the power assembly, an automatic hitch be the supply connections to the power module connections.
  • the closures are designed such that it comes when lifting the power assembly in the service position to egg ner automatic decoupling. As a result, a very fast change of the power module can take place, since a pressure-free or sealing switching of the supply and power module connections is not required. In addition, the security against misuse is increased.
  • the design of the modular holding and exchange system according to the invention promotes good accessibility of a transfer device to the Gesteh or the individual receiving spaces.
  • a transfer device may be formed as a floor-mounted lifting means, in particular special a lift or forklift or a crane device.
  • the transfer device is thereby aligned such that theSchemahmeebene is aligned in a Horizon talebene with the service level.
  • suitable takeover devices can be selected by the person skilled in the art and used in accordance with the method according to the invention. For a better understanding of the invention, this will be explained in more detail with reference to the following figures.
  • Fig. 1 oblique view of an embodiment of a modular holding and exchange system
  • FIG. 2 oblique view of an embodiment of a modular holding and exchange system with three Feudungsbauitati;
  • Fig. 3 oblique view of an embodiment of a lifting tool
  • Figure 4 is a schematic sectional view through a part of an example Hebewerk stuff with extension in the rest position (a) and the service position (b).
  • Fig. 5 is a schematic sectional view through a part of an example Hebewerk stuff with motor drive in the rest position (a) and the service position
  • FIG. 6 oblique view of an embodiment of a modular holding and exchange system with a coupling device (a) and principle of the locking function (b);
  • Fig. 7 oblique view of an embodiment of a modular holding and exchange system with three Feestungsbau note and connection to coolant supply line (a), as well as detail of an exemplary connection for coolant (b).
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a modular holding and exchanging system 1 according to the invention.
  • the frame 2 has a plurality of receiving spaces 3 arranged one above the other. These serve to receive in each case a power assembly 4, which zen bear on support surfaces 16 on the support elements 6 and thus come to rest in the rest position 13 in the horizontal support plane 9.
  • the frame 2 has at least two pairs of vertical standing elements 5. These are connected in the longitudinal direction 10 in the support plane 9 by supporting elements 6.
  • cross members 8 can be seen, which connect the support members 6 each in the transverse direction 11 on the back 25.
  • two inventively designed He betechnikmaschinee 7 can be seen.
  • the lifting tools 7 are for import in each case a Tra gelement 6, which is designed as a profile element provided. The introduction of the lifting tools 7 takes place from the front side 24th
  • FIG. 2 shows a further exemplary arrangement of the modular holding and exchanging system 1 according to the invention in an oblique view.
  • three expertbau groups 4 can be seen, which are supported with their respective laterally opposite the housing width 15 of the power assembly outstanding support surfaces 16 on at least the support members 6.
  • the illustrated power modules 4 are in the rest position 13. From this representation, the particularly space-saving arrangement of the power modules 4 in the respective receiving spaces 3 of the frame 2 can be seen very well.
  • stiffening profiles 34 may be provided.
  • the stiffening profiles 34 are formed between the vertical standing elements 5 adjacent arrange ter receiving spaces 3.
  • the stiffening profiles 34 have an H-shaped profile and are screwed to the vertical standing elements 5.
  • the United tikalstehieri 5 are at least partially covered by the stiffening profiles 34, which contributes to an increase in the transverse stiffness.
  • Ver struts 35 are shown, which are provided for mechanical connection of the receiving spaces 3 under each other. Due to the non-conductive design of the struts 35 is an electrical connection of the individual receiving spaces 3 and power assemblies 4 with each other avoided.
  • Fig. 3 is a schematic representation of a lifting tool 7 is shown.
  • the lifting tool 7 has an elongated profile body 21.
  • the profile body 21 is preferably designed as a hollow body or a hollow cantilever tube.
  • adjustable roller bodies 19 are formed in at least vertical direction.
  • the rolling elements 19 are connected to the adjustment of the rest position 13 in the service position 14 with a lever device 20.
  • all lever devices 20 are connected via a respective lever arm 22 with a push rod 23.
  • the profile body 21 is shown by dashed lines to illustrate the internally arranged components.
  • the push rod 23 is designed to be displaceable in the longitudinal direction 10.
  • the operation of the lever devices 20 may be e.g. by means of an extension 26, as shown in Fig. 3 and Fig. 4a, b.
  • the application of the adjusting force 33 to the push rod 23 on the end face 24 may be e.g. by means of an extension 26, as shown in Fig. 3 and Fig. 4a, b.
  • the application of the adjusting force 33 to the push rod 23 on the end face 24 may be e.g. by means of an extension 26, as shown in Fig. 3 and Fig. 4a, b.
  • the application of the adjusting force 33 to the push rod 23 on the end face 24 in Fig. 3 schematically two Füh approximately body 31 shown by dashed lines.
  • These guide body 31 may be arranged both in the transverse direction Rich device 11 laterally and / or on a bottom of the lifting tool 7. He possible weight reduction of the lifting tool 7.
  • By the guide body 31 is a correct positioning of the lifting tool 7 upon insertion into the support member 6 be favored.
  • the lifting tool 7 must be introduced into the supporting elements 6 only when the power unit 4 is changed.
  • the func onskars when lifting the power assembly 4 is a section of the lifting tool 7 in the rest position 13 and the service position 14 in Figs. 4 and Fig. 5 schematically Darge presents.
  • the rollers 19 are hidden in the profile body 21.
  • the rolling elements 19 are deflected by means of the lever devices 20 such that they emerge through the passage openings 18 of the support elements 6.
  • the power assembly 4 is raised to the service position 14 and can be easily ben by a movement in the longitudinal direction 10 from the frame to a not shownSemahmevorraum ben.
  • the lifting tool illustrated in FIGS. 4 a and 5 a has a push rod 23, which is connected to all lever devices 20.
  • the application of the adjustment force 33 can be applied by means of a couplable extension 26.
  • Such an extension 26 may be supported on the lifting tool 7 via a lever axis 32.
  • the lever axis 32 shown as, for example, a hole or an alternative embodiment of an abutment for applying the He belkraft.
  • a motor drive unit 48 is exemplified within the profile body 21 of the lifting tool 7.
  • the motor drive unit 48 is preferably designed as an electric motor and is operatively connected to the push rod 23. This can be done as shown in Fig. 5, for example via a spindle, as well as a force and / or positive connection via a gear or the like is conceivable.
  • the adjusting force 33 is transmitted to the push rod, that an adjustment in the longitudinal direction 10 takes place, this is reversible before gear.
  • the drive unit 48 48 is preferably arranged on the front side 24 of the lifting tool 7, as shown in FIG. 5, but may also be concealed inside the profile body 21, e.g. to achieve an improved weight balance of the lifting tool 7.
  • the adjustment of the rest position 13 in the service position 14, ver same Fig. 5a and 5b, takes place analogously to the description of FIG. 4th
  • a locking device 27 in the lifting tool 7.
  • the locking device 27 is designed such that it automatically in a displacement of the push rod 23 in the longitudinal direction 10 in a Recess 28 engages.
  • this automatic locking can be done gravity induced.
  • a biasing force 30 to the locking device 27 by means of, for example, a spring element 29.
  • Such a locking device 27 is shown schematically in Fig. 4 and can be transmitted analogously to the embodiment shown in Fig. 5.
  • the lifting tool 7 on the front side 24 has an exemption in the catching direction 10 to the underside of the lifting tool 7.
  • the extension 26 is completely folded down in the vertical direction and thus is not in the way of a takeover device.
  • An extension 26 may also be fixedly connected to the lifting tool 7 so as to be pivotable about a pivot point, such as the lever axis 32. Such an embodiment is shown in FIG. Among other things, this contributes to the loss of the extension 26.
  • the person skilled in the art will be made clear by the functional principle described that only a slight pressure is required by the machine operator to actuate the lever device 20 by a suitable choice of the ratio.
  • FIG. 6 shows a schematic representation of an exemplary embodiment which provides a coupling device 36 on the frame 2.
  • the coupling device 36 may, for example meadow as Fasche or receiving block with a receiving opening 37 be executed.
  • the receiving opening 37 is designed such that a retaining element 38 of the Fe ⁇ caning assembly 4 when inserting the Feudungsbauè 4 in the receiving space 3 can be taken up.
  • the retaining element 38 is preferably designed as a taper pin or centering mandrel, whereby a centering of the Feudungsbauè 4 is cherographic si in the transverse direction 11.
  • the retaining member 38 may be formed as a pin or bolt with a Verjün tion in the transverse direction 11, which in the service position 14, ie in angeho surrounded state of the Feudungsbauè 1 when inserted into the frame 2 with the Koppelvor device 36 is connected.
  • the pin or bolt preferably has one and / or ge compared to the pin diameter widened head, which is locked by the coupling device 36 at least one side in the vertical direction 12 from below during lowering.
  • Fig. 6a the interaction of the retaining element 38 and the coupling device 36 in Introduce in the service position 14 can be seen. It can also be seen from FIG. 6a that the formation of the support surface 16 of the power assembly is preferably formed on the cooling device 43.
  • the coupling device 36 may simultaneously be used as an end stop in the longitudinal direction by 10.
  • Fig. 6b the principle of locking the power assembly 4 is shown by the coupling device 36.
  • the continuous line of the retaining element 38 indicate the state in the service position 14.
  • the retaining element 38 preferably passes through the receiving opening 37 in the longitudinal direction.
  • a designed as a taper pin or bolt with a groove and / or a head retaining element 38 thus provides the advantage that it comes when lowering into the rest position 13 to a lock in the direction Koppelvor 36. This is indicated in Fig. 6b by the dashed representation of the remindhalteele element 38 in the rest position 13.
  • locking lugs 46 arranged by way of example can be seen on the upper side of the support element 6.
  • the substantially form complementary to handle openings 47 on the support surface 16 of the cooling device 43 are shown in dashed lines and are used to hold the Arretiererhebungen 46 in the rest position 13.
  • Arretiererhebungen 46 is shown in dashed lines and their shape and function complementary A handle openings 47 on the support element. 6
  • the vertical support elements 5 can each have a plurality of lateral recesses 45 for at least partially receiving the support elements 6 and / or the transverse elements 8.
  • Fig. 7 is a further and possibly independent embodiment of mo dularen exchange system can be seen. Like parts are again provided with the same reference characters and relate the preceding description with reference to FIGS.
  • Fig. 7a three power assemblies 4 are shown schematically, which are connected via the power assembly connections 44 to the supply ports 42 to the coolant supply line 41.
  • the schematic representation in Fig. 7a illustrates the principle that power assemblies 4 after a change can be automatically connected to the coolant supply line 41.
  • a coupling of the power assembly connections 44 can be made to the corresponding supply ports 42, as shown in particular in Fig. 7b.
  • the power assembly connections 44 are formed in Verti kalraum bent down so that an automatic coupling to kor respond Schlden supply port 42 can be made.
  • a stop element can be seen from Fig. 7b, which device is formed on thedevorrich 43 in the transverse direction 11 excellent.
  • the Refe rence stop 40 in the longitudinal direction 10. This simple measure can be used for correct positioning ning the power assembly 4 before lowering into the rest position 13.
  • Such a reference stop 40 can be attached to at least one side of the respective Tragele element 6 and / or vertical support member 5.
  • Cooling device 41 Coolant supply line Vertical direction 41 Coolant supply line Vertical direction 42 Supply connection Idle position 43 Cooling device

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Modulares Halte- und Austauschsystem (1) für Mittel- oder Hochspannungsumrichter, bevorzugt einen Modularen Multilevel-Umrichter, umfassend ein Gestell (2) zur Aufnahme von zumindest zwei übereinander in Aufnahmeräumen (3) angeordneten Leistungsbaugruppe (4), wobei das Gestell (2) zumindest zwei Paar Vertikalstehelemente (5) und zumindest zwei, die Vertikalstehelemente (5) in eine Längsrichtung (10) des Gestells (2) in einer horizontalen Auflageebene (9) verbindende Tragelemente (6) aufweist, ein mit dem Gestell (2) koppelbares Hebewerkzeug (7), welches zumindest einen, bevorzugt zumindest zwei, zwischen einer Ruhestellung (13) und einer Stütz- bzw. Servicestellung (14) zum zeitweiligen Anheben und/oder Bewegen einer Leistungsbaugruppe (4) verstellbare Rollkörper (19) umfasst, wobei die Leistungsbaugruppen (4) in Querrichtung (11) gegenüber einer Gehäusebreite (15) hervorragende Stützflächen (16) zur Abstützung auf den Tragelementen (6) aufweisen und die Tragelemente (6) eine zur Auflage von zumindest Teilen der Stützfläche (16) der jeweiligen Leistungsbaugruppe (4) vorgesehene Oberseite (17) aufweisen und als Profilelement derart ausgebildet sind, dass jedes Tragelement (6) jeweils zumindest eine, vorzugsweise jeweils zumindest zwei in Längsrichtung (10) voneinander beabstandete, Durchtrittsöffnungen (18) zum Durchtritt jeweils zumindest eines Rollkörpers (19) in der Servicestellung (14) des Hebewerkzeugs (7) aufweist, und wobei das Hebewerkzeug (7) einen in das Profilelement des Tragelements (6) in der Ruhestellung (13) einführbar ausgebildeten, längserstreckten Profilkörper (21), bevorzugt Hohlkörper, umfasst, in welchem eine Hebelvorrichtung (20) zur Verstellung des zumindest einen Rollkörpers (19), bevorzugt der zumindest zwei in Längsrichtung (10) voneinander beabstandeten Rollkörper (19), von der Ruhestellung (13) in die Servicestellung (14) ausgebildet ist.

Description

Halte- und Austauschvorrichtung und Verfahren für Leistungsbaugruppen
Die Erfindung betrifft ein modulares Halte- und Austauschsystem, sowie ein Verfahren zum Wechseln einer Leistungsbaugruppe eines Mittel- oder Hochspannungsumrichters.
Bei der Hochspannungsgleichstromübertragung erfolgt die Umwandlung von Drehstrom in Gleichstrom bzw. umgekehrt. Dabei kommen häufig Wechselrichter (oder Modular Multile- vel Converter-MMC) zum Einsatz. Derartige modulare Multilevel-Umrichter bestehen in der Regel aus einer Vielzahl in Reihe geschalteten Leistungsbaugruppen welche auch als Submo- dule bezeichnet werden können. Jede Leistungsbaugruppe kann dabei unabhängig von den an deren Leistungsbaugruppen geschaltet werden. Die mit Mittel- oder Hochspannung beauf schlagten Leistungsbaugruppen weisen in der Regel ein relativ hohes Eigengewicht von mehr als 200 kg auf. Die Anordnung der Leistungsbaugruppen erfolgt häufig in einem Gestell bzw. Rack, wobei geringes Bauvolumen sowie Minimierung der Kosten und die Gewährleistung der Isolationsanforderungen vom Lachmann beachtet werden müssen.
Um die Lunktionstüchtigkeit des Mittel- oder Hochspannungsumrichters zu gewährleisten, ist es erforderlich, schadhafte Leistungsbaugruppen schnell und sicher auswechseln zu können. Durch das hohe Eigengewicht der Leistungsbaugruppen ist ein Wechsel dieser oftmals sehr schwierig durchzuführen. Dem Lachmann sind zum Wechsel von Leistungsbaugruppen eine Reihe von Wechselvorrichtungen bekannt. Stellvertretend sei hier die EP 3 091 621 Al ge nannt, welche eine Wechselvorrichtung für Leistungsbaugruppen offenbart, wobei ein längs erstreckter fixer Aufnahmerahmen und ein darauf horizontal verschiebbarer Halterahmen zur Aufnahme einer Leistungsbaugruppe beschrieben wird. Durch obere, seitliche und untere Wände des Aufnahmerahmens wird dabei ein einseitig offener Rollenkanal ausgebildet, in welchem der verschiebbare Halterahmen mit den Rollen für den Einsatz der Leistungsbau gruppe eingeschoben werden kann. Die in der EP 3 091 621 Al offenbarte Wechselvorrich tung ist somit als ausziehbarer Schlitten aufgebaut, wodurch ein hohes zusätzliches Eigenge wicht der Wechselvorrichtung für jede Leistungsbaugruppe bzw. Aufnahmeraum des modula ren Multilevel-Umrichter s hinzukommt. Über dies erfordert die Ausbildung der Wechselvor richtung als mehrteiliges Schlittensystem einen relativ hohen Gesamtplatzbedarf. Eine weitere Möglichkeit für eine Wechselvorrichtung wird in der WO 2016/009046 Al of fenbart. Hierin wird die Abstützung der Leistungsbaugruppen mittels an der Unterseite befes tigten L-förmigen Schienen gegenüber horizontalen Verstärkungs streben vorgenommen. Die Wechselvorrichtung der WO 2016/009046 Al wird als Kugellagerplattform zwischen dem Halterahmen des Gestells und der Unterseite der Leistungsbaugruppe in den durch die L-för- migen Stützen ausgebildeten Zwischenraum eingeführt. Dabei wird nach der Kontaktierung und Anhebens der Leistungsbaugruppe durch die Kugellagerplattform ein Herausschieben und Auswechseln der Leistungsbaugruppe ermöglicht. Eine derartige Kugellagerplattform hat jedoch den Nachteil eines sehr hohen Gewichts und ist daher für einen Bediener nur mit gro ßem Aufwand alleine verwendbar. Über dies ist der der Platzbedarf einer Leistungsbaugruppe bzw. eines Aufnahmeraums in Vertikalrichtung durch die Ausbildung der L-förmigen Stützen relativ hoch.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, die Nachteile des Standes der Technik zu über winden und ein modulares Halte- und Austauschsystem sowie ein Verfahren zur Verfügung zu stehen, mittels derer ein Benutzer in der Lage ist, einen einfachen, sicheren, schnellen Wechsel einer schadhaften Leistungsbaugruppe vorzunehmen. Des Weiteren hegen der Erfin dung die Aufgaben eine kostengünstige, platzsparende, sowie den Isolationsanforderungen und/oder Explosionsschutzanforderungen genügende Lösung für ein Leistungsbaugruppen- Halte- und Austauschsystem zu schaffen. Damit verbunden ist ein erfindungsgemäßes Hebe werkzeug, welches mit dem modularen Halte- und Austauschsystem kompatibel ausgebildet ist und zur Durchführung des Verfahrens verwendet wird.
Diese Aufgabe wird durch ein modulares Halte- und Austauschsystem sowie ein Verfahren gemäß den Ansprüchen gelöst.
Das erfindungsgemäße modulare Halte- und Austauschsystem für Mittel- oder Hochspan nung sumrichter umfasst ein Gesteh und ein mit dem Gesteh koppelbares Hebewerkzeug so wie zumindest eine Leistungsbaugruppe, welches im Gesteh angeordnet ist. Das Gesteh ist zur Aufnahme von zumindest zwei übereinander in Aufnahmeräumen angeordneten Leis tungsbaugruppen ausgebildet. Das Gesteh umfasst zumindest zwei Paar Vertikalstehelemente und zumindest zwei die Vertikalstehelemente in eine Längsrichtung des Gestells in einer hori- zontalen Auflageebene verbindende Tragelemente. Das mit dem Gestell koppelbare Hebe werkzeug umfasst jeweils zumindest einen Rollkörper, bevorzugt zumindest zwei Rollkörper, welche zwischen einer Ruhestellung und einer Stütz- bzw. Servicestellung angehoben bzw. bewegt werden können. Durch dieses Anheben zwischen der Ruhe- und der Servicestellung erfolgt ein Anheben der Leistungsbaugruppe, welches darauffolgend in Längsrichtung aus dem Gestell herausbewegt werden kann. Das modulare Halte- und Austauschsystem ist dabei dazu ausgebildet, Leistungsbaugruppe aufzunehmen, welche in Querrichtung gegenüber einer Gehäusebreite hervorragende Stützflächen zur Abstützung auf den Tragelementen aufweisen. Die korrespondierenden Tragelemente des Gestells sind dabei zur Auflage von zumindest Tei len der Stützfläche der jeweiligen Leistungsbaugruppe mit einer dafür vorgesehenen Ober seite als Profilelement derart ausgebildet, dass jedes Tragelement jeweils zumindest eine Durchtrittsöffnung, bevorzugt zumindest zwei in Längsrichtung voneinander beabstandete Durchtrittsöffnungen, zum Durchtritt jeweils zumindest eines Rollkörpers in der Servicestel lung des Hebewerkzeugs aufweist. Das Hebewerkzeug ist dabei in das Profilelement des Tra gelements in der Ruhestellung einführbar ausgebildet und umfasst einen längserstreckten Pro filkörper, bevorzugt Hohlkörper, in welchem eine Hebelvorrichtung zur Verstellung jeweils zumindest eines Rollkörpers, bevorzugt zwei in Längsrichtung voneinander beabstandeten Rollkörpern, von der Ruhestellung in die Servicestellung ausgebildet sind.
Das erfindungsgemäße modulare Halte- und Austauschsystem vermeidet auf diese Weise Querelemente an der Stirnseite, welche dem Bediener zugewandt ist. Dies erleichtert sowohl die Bedienung der Leistungsbaugruppen und verbessert die Zugänglichkeit im Servicefall. Es können in den dafür vorgesehenen Aufnahmeräumen eine Mehrzahl von Leistungsbaugrup pen in Vertikalrichtung innerhalb des Gestells übereinander angeordnet werden, wobei durch die Abstützung der Leistungsbaugruppen an den Stützflächen gegenüber den Tragelementen des Gestells ein verringerter Platzbedarf der Aufnahmeräume in Vertikalrichtung erreicht werden kann. Der Aufbau des erfindungsgemäßen modularen Halte- und Austauschsystems ist relativ einfach und kostengünstig realisierbar. Zudem ist erfindungsgemäß, dass das Ein führen der Hebewerkzeuge nur im Schadensfall in die dafür vorgesehenen Profilelemente des Tragelements erforderlich ist. Dies vermeidet die Anordnung beweglicher und/oder loser Teile im Gestell, welche sich insbesondere bei Hochspannungsanwendungen als nachteilig er weisen können. Zudem tritt durch die Vermeidung von bekannten Anhebevorrichtungen bzw. Rollladensy stemen an jedem einzelnen Aufnahmeraum des Gestells eine Reduktion des Ge samtgewichts des erfindungsgemäßen Halte- und Austauschsystems ein. Überdies ist lediglich ein Paar Hebewerkzeuge für den Service eines Mittel- oder Hochspannungsumrichters erfor derlich, wodurch Anschaffungskosten entfallen. Ferner kann eine sehr geringe Bauhöhe des Gestells erzielt werden, da die einzelnen Leistungsbaugruppen in Vertikalrichtung relativ nah aneinander angeordnet werden können. Es ist hierbei denkbar, die Profilelemente zur Auf nahme der Hebewerkzeuge als C- oder Doppel-T-Profil auszuführen, wobei die erfindungsge mäßen Durchtrittsöffnungen für die Rollkörper in Vertikalrichtung oben vorgesehen sein müssen und für eine geeignete Abstützung des Hebewerkzeugs in Vertikalrichtung nach unten am Profilelement sichergestellt sein muss. Im einfachsten Fall kann ein Profilelement durch ein geschlossenes Hohlprofil realisiert sein. Neben einer ausreichenden Steifigkeit des Hohl profils kann ein Verrutschen des Hebewerkzeugs in Querrichtung auf diese Weise effizient vermieden werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird neben einem soeben beschriebenen Gestell ein Hebewerkzeug bereitgestellt, welches in das Profilelement des jeweiligen Tragelements in der Ruhestellung eingeführt wird. Hierbei sind die von einander in Längsrichtung beabstandeten Rollkörper im Wesentlichen im Inneren des Profilkörpers des Hebewerkzeugs verborgen an geordnet. Die Hebewerkzeuge werden in Längsrichtung in beide Tragelemente eingeführt, auf welchen die au szutau sehende Leistungsbaugruppe abgestützt ist. Das Einführen erfolgt dabei bis die Rollkörper fluchtend mit den Durchtrittsöffnungen des Tragelements ausgerichtet sind. Danach erfolgt das Betätigen der Hebelvorrichtung des Hebewerkzeugs zur Verstellung der Rollkörper aus der Ruhestellung in die Servicestellung, wobei die auszutauschende Leistungs baugruppe durch die an zumindest Teilen der in Querrichtung gegen über seiner Gehäuse breite hervorragenden Stützflächen kontaktierenden Rollkörper angehoben wird.
Auf die beschriebene Weise wird die Leistungsbaugruppe wenige Millimeter bis Zentimeter in Vertikalrichtung über die Auflageebene ausgelenkt. Nach dem Anheben der auszuwech selnden Leistungsbaugruppe kann ein horizontales Herausbewegen, durch Herausschieben o- der Herausziehen, der Leistungsbaugruppe in Längsrichtung auf eine Übernahmevorrichtung erfolgen. Für eine rasche Wiederinbetriebnahme kann ein Auswechseln mit einer intakten Leistungsbaugruppe erfolgen oder eine Instandsetzung der defekten Leistungsbaugruppe und ein anschließendes Einschieben. Vorteilhafterweise verbleibt während des Leistungsbaugrup penwechsels das Hebewerkzeug im Tragelement und kann anschließend an den erfolgten Wechsel und das Absenken der Leistungsbaugruppe an der dafür vorgesehenen Position in die Ruhestellung wieder entfernt werden.
Des Weiteren kann es zweckmäßig sein, wenn die Hebelvorrichtung eine, mit allen in Längs richtung angeordneten Rollkörpern über jeweils einen Hebelarm zum Profilkörper beweglich verbundene, Schubstange zur gleichzeitigen Verstellung von der Ruhe- in die Servicestellung umfasst.
Eine derartige Hebelvorrichtung ist einfach herstellbar und erlaubt eine gleichzeitige Betäti gung sämtlicher Rollkörper eines Hebewerkzeugs. Hierdurch erfolgt ein homogenes Anheben der Leistungsbaugruppe in Vertikalrichtung, wodurch ein Kippen der Leistungsbaugruppe zur Seite effizient vermieden werden kann.
Lemer kann vorgesehen sein, dass die Hebelvorrichtung von einer Stirnseite des Hebewerk zeugs in Längsrichtung, bevorzugt mittels einer Verlängerung, betätigbar ausgebildet ist.
Zur Betätigung der Hebelvorrichtung respektive der Schubstange sind eine Vielzahl von Aus führungsformen denkbar. Beispielsweise können die Rollkörper separat und/oder gemeinsam mittels eines elektromechanischen Antriebs von der Ruhestellung in die Servicestellung ange hoben werden. Es hat sich jedoch als besonders robust und sicher herausgestellt, die Hebel vorrichtung von der Stirnseite des Hebewerkzeugs zugänglich zu machen, wobei durch Druck in Längsrichtung die Hebelvorrichtung betätigbar sein soll. Hierdurch kann eine komplizierte Mechanik vermieden werden und ein geringes Gewicht des Hebewerkzeugs erreicht werden. Bevorzugt wird der Druck auf die Hebelvorrichtung in Längsrichtung mittels einer Verlänge rung aufgebracht.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass das Hebewerkzeug eine Verriegelung s Vorrichtung zur zeitweiligen Blockierung der Schubstange in der Servicestellung durch Eingriff in eine Ausnehmung an der Schubstange aufweist.
Diese Maßnahme stellt eine einfache, sichere und kostengünstige Möglichkeit zur Lixierung der Rollkörper in der Servicestellung dar. Über dies ist das Blockieren der Schubstange durch die Verriegelungs Vorrichtung leicht vom Bediener durchführbar und erhöht die Sicherheit beim Auswechseln der Leistungsbaugruppe.
Vorteilhaft ist auch eine Ausprägung gemäß welcher vorgesehen sein kann, dass die Verriege lungs Vorrichtung zur selbsttätigen Verriegelung bei Verstellung der Hebelvorrichtung von der Ruhe- und in die Servicestellung ein Federelement zur Aufbringung einer Vorspannkraft zwi schen Profilkörper und Schubstange aufweist. Alternativ hierzu kann die selbsttätige Verrie gelung dadurch erreicht werden, dass die Verriegelungs Vorrichtung derart im Profilkörper ge lagert ist, dass eine schwerkraftinduzierte Verriegelung mit der Schubstange in die Ausneh mung bei Verstellung der Hebelvorrichtung von der Ruhe- in die Servicestellung erfolgt.
Durch diese Maßnahme wird eine selbsttätige Verriegelung der Rollkörper in der Servicestel lung bewirkt, wodurch separate Handgriffe eines Bedieners vermieden werden können. Zu dem ist diese Maßnahme sehr zeitsparend und kann die Sicherheit in der Anwendung deutlich erhöhen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn zwei Hebewerkzeuge zum Anheben der Leistungsbau gruppe von der Ruhestellung in die Servicestellung gleichzeitig betätigt werden.
Auf diese Weise kann ein Verkippen der Leistungsbaugruppe vermieden werden, wodurch die Sicherheit begünstigt wird. Ferner ist eine beidhändige Bedienung von einem Bediener ein fach durchzuführen. Es ist auch denkbar, dass die Betätigung der Hebelvorrichtung von außen durch eine korrespondierende Übernahmevorrichtung vorgenommen werden kann. Dahinge hend ist es vorstellbar, dass eine Hebebühne oder auch eine geeignete Staplergabel die gleich zeitige Betätigung der beiden Hebewerkzeuge vornimmt.
Gemäß einer Weiterbildung ist es möglich, dass am Profilkörper des Hebewerkzeugs zumin dest ein Führungskörper seitlich und/oder an einer Unterseite des Hebewerkzeugs angeordnet sind.
Derartige Führungskörper können beispielsweise aus einem reibungsarmen Material herge stellt sein und dienen in erster Linie zur korrekten Positionierung des Hebewerkzeugs inner- halb des Tragelements. Derartige Führungskörper dienen somit einer seitlichen und/oder ver tikalen Abstützung und können zur Gewichtsreduktion des Hebewerkzeugs genutzt werden. Der Profilkörper des Hebewerkzeugs kann durch diese Maßnahme einen geringeren Durch messer aufweisen. Ferner wird ein unbeabsichtigtes Verrutschen des Hebewerkzeugs inner halb der Tragelemente vermeidbar.
Ferner kann es zweckmäßig sein, wenn das Hebewerkzeug eine Hebelachse zur Drehmoment verstärkung, einer in Längsrichtung auf die Hebelvorrichtung mittels einer koppelbaren Ver längerung aufbringbaren Verstellkraft, aufweist.
Eine derartige Hebelachse kann auch als Abstützpunkt für die Verlängerung verstanden wer den. Die Hebelachse dient somit als Wiederlager für die Verlängerung zur Aufbringung der Verstellkraft in Längsrichtung auf die Hebelvorrichtung. Eine koppelbare Verlängerung weist den Vorteil auf, dass sie nach Verstellung der Hebelvorrichtung von der Ruhestellung in die Servicestellung vom Hebewerkzeug abnehmbar ist. Es ist leicht vorstellbar, dass durch die Übersetzung durch die Verlängerung die Kraft eines Bedieners deutlich reduziert werden kann, um die erforderliche Verstellkraft in Längsrichtung auszuüben. Der Angriffspunkt kann anstatt der Hebelachse auch beispielsweise als Loch oder Ausnehmung am Profilkörper, be vorzugt Hohlkörper, ausgebildet sein.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die Verlängerung mit dem Hebewerkzeug an der Hebelachse beweglich verbunden ist.
In gewissen Fällen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass die Verlängerung am Hebewerk zeug befestigt ist. Hierdurch wird ein unbeabsichtigtes Herunterfallen der Verlängerung und eine mögliche Beschädigung von Anschlüssen benachbarter Leistungsbaugruppen vermieden. Ebenso kann ein Verlust der Verlängerung oder ein Vergessen innerhalb des Mittel- oder Hochspannungsumrichters vermieden werden. Vorteilhafterweise weist dabei der Profilkörper an der Stirnseite eine Freistellung in Form einer Schräge an der Stirnseite des Hebewerkzeu ges auf, wodurch ein vollständiges Herunterklappen der Verlängerung in der Servicestellung ermöglicht wird und eine Behinderung für eine korrespondierende Übemahmevorrichtung vermieden werden kann. Femer kann vorgesehen sein, dass das Hebewerkzeug an oder innerhalb des Profilkörpers zur Verstellung der Schubstange in Längsrichtung eine motorische, bevorzugt elektromotorische, Antriebseinheit aufweist.
Der Vorteil einer motorischen Antriebseinheit liegt darin, dass bei geringem Platzbedarf eine einfache und komfortable Aufbringung der Verstellkraft in Längsrichtung auf die
Schubstange aufgebracht werden kann. Eine derartige Antriebseinheit kann hydraulisch, pneumatisch und bevorzugt elektrisch ausgeführt sein und kann die Verstellkraft über eine ge eignete Übertragungsvorrichtung, wie etwa eine Spindel, ein Zahnrad, oder dergleichen auf die Schubstange übertragen und die Verstellung der Schubstange gezielt einleiten. Die Schubstange kann dazu form- und/oder funktionskomplementär ausgebildet sein. Außerdem ist es vorteilhaft, dass ein derartiger motorischer Antrieb an der Stirnseite des Hebewerkzeugs angeordnet ist wodurch eine gute Zugänglichkeit für einen Bediener gegeben ist. Überdies kann ein motorischer Antrieb in Ergänzung zu einer Verriegelung s Vorrichtung oder auch ge gebenenfalls alleine verwendet werden, da der motorischer Antrieb im ausgeschalteten Zu stand eine Verriegelungsfunktion wahrnehmen kann, was die Sicherheit erhöht.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass zumindest ein horizontal ausgerichtetes Querele ment in Längsrichtung am Gestell rückseitig angeordnet ist.
Ein derartiges Querelement dient vorrangig zur Verbindung von zwei Tragelementen eines Aufnahmeraums. Auf diese Weise wird ein stirnseitig offener Rahmen gebildet, welcher die Steifigkeit des Gestells erhöht und einen Leistungsbaugruppenwechsel deutlich erleichtert, da das Gestell an der Stirnseite keine behindernden Verstrebungen aufweist. Bevorzugt ist ein derartiger Rahmen aus einem Querelement und zwei Tragelementen einteilig ausgebildet, was zum Beispiel durch ein vorgelagertes Verschweißen ermöglicht werden kann, wodurch die Montage des Gestells deutlich erleichtert werden kann. Über dies wird durch die einteilige Ausbildung des offenen Rahmens eine Reduktion von Schraubverbindungen ermöglicht, was fertigungs- und montagetechnische Vorteile bietet. Das Querelement und/oder der einteilige Rahmen können über dies als zusätzliche Abstützfläche zum Lastabtrag der Leistungsbau gruppe genutzt werden. Gemäß einer besonderen Ausprägung ist es möglich, dass zur Sicherung gegen Verrutschen der Leistungsbaugruppe in Längs- und/oder Querrichtung, zumindest ein Tragelement zumin dest eine Arretiererhebung aufweist, welches über die Auflageebene in Vertikalrichtung her vorragend zum Eingriff in eine korrespondierende Eingriffsöffnung an der Stützfläche der Kühlvorrichtung ausgebildet ist und/oder zumindest eine Arretiererhebung an der Kühlvor richtung über die Stützfläche in Vertikalrichtung hervorragend zum Eingriff in eine korres pondierende Eingriffsöffnung am Tragelement ausgebildet ist.
Derartige Arretiererhebungen sichern die Leistungsbaugruppe gegen Verrutschen innerhalb des Gestells, sollte es zu externen Schwingungen kommen, wie dies z.B. im Falle eines Erd bebens passieren kann. Eine Arretiererhebung kann als Fortsatz des Tragelements und/oder der gegenüberliegenden Kühlvorrichtung ausgebildet sein. Ebenso ist es möglich, dass eine Arretiererhebung durch z.B. einen Bolzen- oder auch einen Schraubenkopf gebildet wird. Die Arretiererhebungen ragen dabei in Vertikalrichtung wenige Millimeter gegenüber der Aufla geebene bzw. der Stützfläche hervor. Beim Anheben der Leistungsbaugruppe in die Service- stellung wird die Leistungsbaugruppe in Vertikalrichtung über die Arretiererhebungen ausge lenkt. Bei umgekehrter Anordnung werden die Arretiererhebungen über die Tragelemente ausgelenkt. Auf diese Weise kann ein Blockieren beim Servicewechsel verhindert werden. An der Stützfläche der Kühlvorrichtung, bzw. bei umgekehrter Anordnung an den Tragelemen ten, sind geeignete Eingriffsöffnungen vorgesehen, in welche die Arretiererhebungen in der Ruhestellung eingreif en können. Diese Maßnahme zur Sicherung gegen Verrutschen der Leis tungsbaugruppe ist einfach und kostengünstig realisierbar.
Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass die Vertikalste helemente aus einem elektrisch nicht leitenden Profilelement, insbesondere einem Vierkant rohr bevorzugt aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK), gefertigt sind.
Durch diese Maßnahme werden die einzelnen Aufnahmeräume des Gestells voneinander elektrisch getrennt. Als Profilelemente können hierbei unterschiedliche Profilformen, wie etwa ein C- oder H-Profil zum Einsatz kommen. Aufgrund der Steifigkeit eines Vierkantroh res hat sich diese Ausbildung als besonders vorteilhaft erwiesen. Insbesondere die Fertigung aus einem glasfaserverstärktem Kunststoff kann die erforderlichen elektrischen Eigenschaften realisieren und mit einer hohen Steifigkeit und geringem Gewicht kombinieren. Über dies ist GFK schwer entflammbar, wodurch die Sicherheit des modularen Halte- und Austauschsys tems bei einem Kurzschluss einer Leistungsbaugruppe erhöht werden kann.
Insbesondere kann es vorteilhaft sein, wenn die Vertikalstehelemente jeweils eine Mehrzahl seitlicher Aussparungen zur zumindest teilweisen Aufnahme der Tragelemente und/oder der Querelemente aufweisen.
Derartige Aussparungen können zur zumindest teilweisen Aufnahme der Tragelemente und/o der der Querelemente derart verwendet werden, dass eine Kammverbindung ausgebildet wird. Das Tragelement liegt somit nicht auf einer Schraubenverbindung auf, sondern auf einem Teil des Querschnitts des Profilelements. Hierdurch kann eine besonders gute Lastabstützung und Übertragung der Tragelemente gegenüber den Vertikal stehelementen erreicht werden. Über dies wird eine platzsparende Anordnung des Gestells ermöglicht.
Ferner kann vorgesehen sein, dass das Gestell zur Verbindung von zumindest zwei Aufnah meräumen in Querrichtung seitlich und/oder an der Rückseite zumindest eine elektrisch nicht- leitende, bevorzugt aus GFK hergestellte, Verstrebung aufweist.
Durch die Ausbildung derartiger Verstrebungen kann die Steifigkeit des modularen Halte- und Austauschsystems bzw. des Gestells deutlich erhöht werden. Durch das elektrisch nicht leitende Material der Verstrebung wird eine elektrische Verbindung der einzelnen Aufnahme räume untereinander vermieden.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass das Gestell zwischen benachbart angeordneten Vertikalstehelementen jeweils ein elektrisch nichtleitendes H- oder T-förmiges, die Vertikal stehelementen teilweise ummantelnd angeordnetes, und bevorzugt aus GFK hergestelltes, Versteifungsprofil, aufweist.
Ein derartiges Versteifungsprofil dient der mechanischen Verbindung von in Querrichtung be nachbart angeordneten Gestellen bzw. Aufnahmeräumen. Darüber hinaus können derartige Versteifungsprofile vorteilhafterweise dazu genutzt werden, um beispielsweise Kühlmittelver sorgungsleitungen oder Befestigungen für Signalkabel und dergleichen anzubringen, ohne die Festigkeit der Vertikalstehelemente negativ zu beeinflussen. Die teilweise ausgeführte Um mantelung der Vertikalstehelemente erhöht die Belastbarkeit des Gestells in Vertikal- und/o der Querrichtung ohne dabei eine elektrische Verbindung der einzelnen Aufnahmeräume un tereinander auszubilden.
Vorteilhaft ist auch eine Ausprägung gemäß welcher vorgesehen sein kann, dass am oder in nerhalb des Querelements zumindest eine Koppelvorrichtung zur zeitweiligen Sicherung der Leistungsbaugruppe in der Ruhestellung derart ausgebildet ist, dass jeweils eine Aufnahme öffnung zur Aufnahme eines korrespondierenden an der Rückseite der Leistungsbaugruppe, bevorzugt als Stift oder Bolzen mit einer Nut und/oder Kopf ausgebildeten, Rückhalteele ments in der Servicestellung aufweist.
Das Zusammenwirken des Rückhalteelements mit der Koppelvorrichtung kann zur Sicherstel lung der korrekten Position der Leistungsbaugruppe am Gestell verwendet werden. Die Kop pelvorrichtung kann deshalb als Endanschlag und/oder Zentriervorrichtung dienen.
Beim Hineinbewegen der Leistungsbaugruppe wird das Rückhalteelement in der Servicestel lung mit der korrespondierenden Aufnahmeöffnung des am oder innerhalb des Querelements angeordneten Koppelvorrichtung in Eingriff gebracht. Dies dient der Zentrierung und/oder Arretierung der Leistungsbaugruppe. Durch Verstellen des Hebewerkzeugs in die Ruhestel lung wird die Leistungsbaugruppe abgesenkt, wodurch eine Arretierung des Rückhalteele ments in der Koppelvorrichtung vorgenommen wird. Das Rückhalteelement ist dabei bevor zugt als Stift oder Bolzen mit einer Verjüngung oder Nut oder einem entsprechenden Kopf ausgebildet, welcher in der Servicestellung, also im angehobenen Zustand der Leistungsbau gruppe beim Einführen in das Gestell mit der Koppelvorrichtung verbunden wird. Der Stift oder Bolzen weist bevorzugt eine und/oder einen gegenüber dem Stiftdurchmesser verbreiter ten Kopf auf, welcher durch die Koppelvorrichtung zumindest einseitig in Vertikalrichtung von unten beim Ab senken arretiert wird.
Auf diese Weise kann neben der Zentrierung und/oder Arretierung der Leistungsbaugruppe im Aufnahmeraum des Gestells eine hocheffiziente Sicherung der Leistungsbaugruppe gegen Verrutschen erfolgen. Diese einfache und kostengünstige Maßnahme kann die Sicherheit ge gen unbeabsichtigte Positionsänderung bei externer Schwingungseinleitung, wie zum Beispiel bei einem Erdbeben, signifikant erhöht werden.
Zur Erleichterung des Leistungsbaugruppenwechsels hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Hebewerkzeug an seiner Stirnseite in zumindest eine Vertikalrichtung und/oder Qu errichtung einen Einfuhranschlag aufweist.
Hierdurch kann das Hebewerkzeug beim Einführen in das Profilelement des Tragelements in der Ruhestellung schnell und exakt vorgenommen werden, wobei die exakte Position der Rollkörper gegenüber den Durchtrittsöffnungen schnell und einfach vorgenommen werden kann.
Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Tragelemente in Längsrichtung an der Oberseite stirnseitig einen Referenzanschlag aufweisen.
In Ergänzung zur Koppelvorrichtung oder auch eigenständig kann diese Maßnahme die Si cherheit gegen ein zu wenig eingeschobene Leistungsbaugruppe erhöhen. Vorteilhafterweise ist dabei an der Leistungsbaugruppe zumindest ein in Querrichtung gegenüber der Breite der Leistungsbaugruppe ein Anschlagelement ausgebildet, welches beim Einführen in das Gestell korrespondierend mit dem Referenzanschlag zusammenwirkt. Eine derartige Lösung ist rela tiv leicht fertigbar und stellt sicher, dass die Stromanschlüsse in einer Vertikalebene an der Frontseite des modularen Halte- und Austauschsystems ausgerichtet sind.
Gemäß einer Weiterbildung ist es möglich, dass Kühlmittelversorgungsleitungen an oder in nerhalb der Vertikalstehelemente und/oder der Tragelemente angeordnet sind und an jedem Aufnahmeraum Versorgungsanschlüsse zur Verbindung an Leistungsbaugruppenanschlüsse eine Kühlvorrichtung der jeweiligen Leistungsbaugruppe aufweisen.
Die Kühlmittelversorgungsleitungen können ebenfalls am Versteifungsprofil angeordnet sein. Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass sowohl die Kühlmittelversorgungsleitungen sowie sämtliche Versorgungsanschlüsse zur Verbindung der Leistungsbaugruppenanschlüsse der je weiligen Leistungsbaugruppe sehr gut für einen Bediener zugänglich sind. Über dies wird eine einfache Montage sowie eine platzsparende Anordnung ermöglicht.
Ferner kann es zweckmäßig sein, wenn die Versorgungsanschlüsse und die korrespondieren den Leistungsbaugruppenanschlüsse zur selbsttätigen Kupplung bei Absenkung in die Ruhe stellung und/oder Entkupplung bei Anheben in die Servicestellung ausgebildet sind.
Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die Versorgungsanschlüsse sowie die korrespondierenden Leistungsbaugruppenanschlüsse als Schnellverschlüsse ausgebildet sind. Bevorzugt sind die korrespondierenden Anschlussenden nach oben bzw. unten gebogen, wodurch beim Absenken von der Servicestellung in die Ruhestellung der Leistungsbaugruppe eine selbsttätige Kupp lung der Versorgungsanschlüsse mit den Leistungsbaugruppenanschlüssen erfolgt. Auf diese Weise kann eine sehr sichere und schnelle Kupplung der Kühlvorrichtung, insbesondere einer Kühlplatte an die Kühlmittelversorgungsleitung durchgeführt werden. Auf diese Weise wer den lange herabhängende Schläuche der Kühlmittelversorgung vermieden und sind bei einem erforderlichen Leistungsbaugruppenwechsel nicht im Weg. Bevorzugt sind die Verschlüsse derart ausgeführt, dass es beim Anheben der Leistungsbaugruppe in die Servicestellung zu ei ner automatischen Entkopplung kommt. Hierdurch kann ein sehr schneller Wechsel der Leis tungsbaugruppe erfolgen, da ein Drucklos- bzw. Dichtschalten der Versorgungs- und Leis tungsbaugruppenanschlüsse nicht erforderlich ist. Zudem wird die Sicherheit gegen Fehlbe dienung erhöht.
Die Ausbildung des erfindungsgemäßen modularen Halte- und Austauschsystems fördert eine gute Zugänglichkeit einer Übernahmevorrichtung zum Gesteh bzw. den einzelnen Aufnahme räumen. Eine derartige Übemahmevorrichtung kann als ein flurgebundenes Hebemittel, insbe sondere eine Hebebühne oder Stapler oder eine Kranvorrichtung ausgebildet sein. Die Über nahmevorrichtung wird dabei derart ausgerichtet, dass die Übemahmeebene in einer Horizon talebene mit der Serviceebene ausgerichtet ist. Mit der vorliegenden Anweisung können vom Fachmann geeignete Übernahmevorrichtungen ausgewählt und entsprechend dem erfindungs gemäßen Verfahren verwendet werden. Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.
Es zeigen jeweils in stark vereinfachter, schematischer Darstellung:
Fig. 1 Schrägansicht eines Ausführungsbeispiels eines modularen Halte- und Austausch systems;
Fig. 2 Schrägansicht eines Ausführungsbeispiels eines modularen Halte- und Austausch systems mit drei Feistungsbaugruppen;
Fig. 3 Schrägansicht eines Ausführungsbeispiels eines Hebewerkzeugs;
Fig. 4 schematische Schnittdarstellung durch einen Teil eines beispielhaften Hebewerk zeugs mit Verlängerung in der Ruhestellung (a) und der Servicestellung (b);
Fig. 5 schematische Schnittdarstellung durch einen Teil eines beispielhaften Hebewerk zeugs mit motorischem Antrieb in der Ruhestellung (a) und der Servicestellung
(b);
Fig. 6 Schrägansicht eines Ausführungsbeispiels eines modularen Halte- und Austausch systems mit einer Koppelvorrichtung (a) und Prinzip der Arretierfunktion (b);
Fig. 7 Schrägansicht eines Ausführungsbeispiels eines modularen Halte- und Austausch systems mit drei Feistungsbaugruppen und Anschluss an Kühlmittelversorgungs leitung (a), sowie Detail eines beispielhaften Anschlusses für Kühlmittel (b).
Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen wer den, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf glei che Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen wer- den können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, un ten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.
In Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen modularen Halte- und Austauschsystems 1 dargestellt. In der beispielhaften Darstellung weist das Gestell 2 mehrere übereinander angeordnete Aufnahmeräumen 3 auf. Diese dienen zur Aufnahme von jeweils einer Leistungsbaugruppe 4, welches sich an Stützflächen 16 auf den Tragelementen 6 abstüt zen und in der Ruhestellung 13 somit in der horizontalen Auflageebene 9 zu liegen kommen. Das Gestell 2 weist zumindest zwei Paar Vertikalstehelemente 5 auf. Diese sind in die Längs richtung 10 in der Auflageebene 9 durch Tragelemente 6 verbunden. In Fig. 1 können zudem Querelemente 8 ersehen werden, welche die Tragelemente 6 jeweils in Querrichtung 11 an der Rückseite 25 verbinden. Ferner können aus Fig. 1 zwei erfindungsgemäß ausgebildete He bewerkzeuge 7 ersehen werden. Die Hebewerkzeuge 7 sind zur Einfuhr in jeweils ein Tra gelement 6, welches als Profilelement ausgebildet ist, vorgesehen. Das Einführen der Hebe werkzeuge 7 erfolgt von der Stirnseite 24.
In Fig. 2 ist eine weitere beispielhafte Anordnung des erfindungsgemäßen, modularen Halte - und Austauschsystems 1 in einer Schrägansicht ersichtlich. Hierin sind drei Leistungsbau gruppen 4 ersichtlich, welche sich mit ihren jeweiligen seitlich gegenüber der Gehäusebreite 15 der Leistungsbaugruppe hervorragenden Stützflächen 16 auf zumindest den Tragelementen 6 abstützen. Die dargestellten Leistungsbaugruppen 4 befinden sich in der Ruhestellung 13. Aus dieser Darstellung kann sehr gut die besonders platzsparende Anordnung der Leistungs baugruppen 4 in den jeweiligen Aufnahmeräumen 3 des Gestells 2 ersehen werden.
Zur Erhöhung der Stabilität des Gestells 2 können Versteifungsprofile 34 vorgesehen sein.
Die Versteifungsprofile 34 sind zwischen den Vertikalstehelementen 5 benachbart angeordne ter Aufnahmeräumen 3 ausgebildet. Im vorliegenden Beispiel weisen die Versteifungsprofile 34 ein H-förmiges Profil auf und sind mit den Vertikalstehelementen 5 verschraubt. Die Ver tikalstehelemente 5 werden von den Versteifungsprofilen 34 zumindest teilweise ummantelt aufgenommen, was zu einer Erhöhung der Quersteifigkeit beiträgt. In Fig. 2 sind ferner Ver strebungen 35 dargestellt, welche zur mechanischen Verbindung der Aufnahmeräume 3 unter einander vorgesehen sind. Durch die nicht leitende Ausbildung der Verstrebungen 35 wird eine elektrische Verbindung der einzelnen Aufnahmeräume 3 bzw. Leistungsbaugruppen 4 untereinander vermieden.
In Fig. 3 ist eine schematische Darstellung eines Hebewerkzeugs 7 gezeigt. Das Hebewerk zeug 7 weist einen langgestreckten Profilkörper 21 auf. Der Profilkörper 21 ist wie in Fig. 1 und 3 beispielhaft gezeigt bevorzugt als Hohlkörper oder auch Hohlkantrohr ausgebildet. In nerhalb des Profilkörpers 21 sind in zumindest Vertikalrichtung 12 verstellbare Rollkörper 19 ausgebildet. Die Rollkörper 19 sind zur Verstellung von der Ruhestellung 13 in die Service stellung 14 mit einer Hebelvorrichtung 20 verbunden. In der dargestellten Ausführungsform sind sämtliche Hebelvorrichtungen 20 über jeweils einen Hebelarm 22 mit einer Schubstange 23 verbunden. Der Profilkörper 21 ist zur Verdeutlichung der innenliegend angeordneten Bauteile strichliert dargestellt. Die Schubstange 23 ist dabei in Längsrichtung 10 verschiebbar ausgebildet.
Die Betätigung der Hebelvorrichtungen 20 kann z.B. mittels einer Verlängerung 26 erfolgen, wie in Fig. 3 und Fig. 4a, b dargestellt. Dabei erfolgt die Aufbringung der Verstellkraft 33 auf die Schubstange 23 an der Stirnseite 24. Des Weiteren sind in Fig. 3 schematisch zwei Füh rungskörper 31 strichliert dargestellt. Diese Führungskörper 31 können sowohl in Querrich tung 11 seitlich und/oder an einer Unterseite des Hebewerkzeugs 7 angeordnet sein. Sie er möglichen eine Gewichtsreduktion des Hebewerkzeugs 7. Durch die Führungskörper 31 wird eine korrekte Positionierung des Hebewerkzeugs 7 beim Einführen in das Tragelement 6 be günstigt. Ferner kann aus Fig. 3 ein Einfuhranschlag 39 ersehen werden, welcher an der Un terseite des Hebewerkzeugs 7 an der Stirnseite 24 ausgebildet ist. Diese einfache Maßnahme erlaubt eine korrekte Positionierung der Rollkörper 19 gegenüber den korrespondierenden Durchtrittsöffnungen 18 des Tragelements 6.
Erfindungsgemäß muss das Hebewerkzeug 7 somit lediglich bei einem Wechsel der Leis tungsbaugruppe 4 in die Tragelemente 6 eingeführt werden. Zur Verdeutlichung des Funkti onsprinzips bei Anheben der Leistungsbaugruppe 4 ist ein Ausschnitt des Hebewerkzeugs 7 in der Ruhestellung 13 sowie der Servicestellung 14 in den Fig. 4 und Fig. 5 schematisch darge stellt. In der Ruhestellung 13, Fig. 4a und Fig. 5a, sind die Rollkörper 19 im Profilkörper 21 verborgen. Bei der Verstellung von der Ruhestellung 13 in die Servicestellung 14, Fig. 4b und 5b, werden die Rollkörper 19 mittels der Hebelvorrichtungen 20 derart ausgelenkt, dass sie durch die Durchtrittsöffnungen 18 der Tragelemente 6 hervortreten. Dabei wird die Leistungs baugruppe 4 in die Servicestellung 14 angehoben und kann einfach durch eine Bewegung in Längsrichtung 10 aus dem Gestell an eine nicht dargestellte Übemahmevorrichtung überge ben werden.
Das in Fig. 4a und Fig. 5a dargestellte Hebewerkzeug weist eine Schubstange 23 auf, welche mit sämtlichen Hebelvorrichtungen 20 verbunden ist. Bei Aufbringung der Verstellkraft 33 werden somit sämtliche Rollkörper 19 des Hebewerkzeugs 7 gleichzeitig in die Servicestel lung 14 gebracht. Wie aus Fig. 4a und 4b ersichtlich, kann die Aufbringung der Verstellkraft 33 durch eine koppelbare Verlängerung 26 aufgebracht werden. Eine derartige Verlängerung 26 kann über eine Hebelachse 32 am Hebewerkzeug 7 abgestützt sein. Es ist ebenso denkbar, anstatt eines Bolzens, wie in Fig. 4a und 4b ersichtlich, die Hebelachse 32 als zum Beispiel ein Loch oder eine alternative Ausführungsform eines Widerlagers zur Aufbringung der He belkraft gezeigt.
Eine weitere Möglichkeit der Aufbringung der Verstellkraft 33 ist in Fig. 5a und 5b darge stellt, wobei eine motorische Antriebseinheit 48 beispielhaft innerhalb des Profilkörpers 21 des Hebewerkzeugs 7 dargestellt ist. Die motorische Antriebseinheit 48 ist bevorzugt elektro motorisch ausgebildet und ist mit der Schubstange 23 wirkverbunden. Dies kann wie in Fig. 5 dargestellt beispielsweise über eine Spindel erfolgen, wobei ebenso eine kraft- und/oder form schlüssige Verbindung über ein Zahnrad oder dergleichen denkbar ist. Bei Einschalten der be vorzugt elektromotorischen Antriebseinheit 48 wird die Verstellkraft 33 derart auf die Schubstange übertragen, dass eine Verstellung in Längsrichtung 10 erfolgt, wobei dieser Vor gang reversibel ist. Die Antriebseinheit 48 48 ist wie in Fig. 5 dargestellt bevorzugt an der Stirnseite 24 des Hebewerkzeugs 7 angeordnet, kann jedoch auch im Inneren des Profilkör pers 21 verborgen angeordnet sein um z.B. eine verbesserte Gewichtsbalance des Hebewerk zeugs 7 zu erreichen. Die Verstellung von der Ruhestellung 13 in die Servicestellung 14, ver gleiche Fig. 5a und 5b, erfolgt analog zur Beschreibung von Fig. 4.
Um eine Fixierung der Hebelvorrichtungen 20 bzw. der Rollkörper 19 in der Servicestellung 14 zu gewährleisten, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, eine Verriegelungsvorrichtung 27 im Hebewerkzeug 7 anzuordnen. Die Verriegelungs Vorrichtung 27 ist dabei derart ausgebildet, dass sie bei einer Verschiebung der Schubstange 23 in Längsrichtung 10 selbsttätig in eine Ausnehmung 28 eingreift. Durch geeignete Wahl der Gewichtsverhältnisse an der Verriege lung s Vorrichtung 27 kann diese selbsttätige Verriegelung schwerkraftinduziert erfolgen. Ebenso ist es möglich, eine Vorspannkraft 30 mittels zum Beispiel einem Federelement 29 auf die Verriegelungs Vorrichtung 27 aufzubringen. Eine derartige Verriegelungs Vorrichtung 27 ist schematisch in Fig. 4 dargestellt und kann sinngemäß auch auf die in Fig. 5 dargestellte Ausführungsform übertragen werden.
Des Weiteren kann z.B. aus Fig. 4 ersehen werden, dass das Hebewerkzeug 7 an der Stirnseite 24 eine Freistellung in Fängsrichtung 10 zur Unterseite des Hebewerkzeugs 7 aufweist. Auf diese Weise wird ermöglich, dass die Verlängerung 26 vollständig in Vertikalrichtung nach unten wegklappbar ist und somit einer Übemahmevorrichtung nicht im Weg steht.
Eine Verlängerung 26 kann mit dem Hebewerkzeug 7 ebenso fest um einen Drehpunkt, wie etwa die Hebelachse 32, drehbar verbunden sein. Eine derartige Ausführungsform ist in Fig. 3 dargestellt. Dies trägt unter anderem zur Verlustsicherung der Verlängerung 26 bei. Dem Fachmann wird durch das beschriebene Funktionsprinzip verdeutlicht, dass durch geeignete Wahl der Übersetzung lediglich ein leichter Druck durch den Maschinenbediener erforderlich ist, um die Hebelvorrichtung 20 zu betätigen.
In der Fig. 6 ist eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels gezeigt, welches eine Koppelvorrichtung 36 am Gestell 2 vorsieht. Die Koppelvorrichtung 36 kann beispiels wiese als Fasche oder Aufnahmeblock mit einer Aufnahmeöffnung 37 ausgeführt sein. Die Aufnahmeöffnung 37 ist dabei derart ausgebildet, dass ein Rückhalteelement 38 der Feis- tungsbaugruppe 4 beim Einführen der Feistungsbaugruppe 4 in den Aufnahmeraum 3 aufge nommen werden kann. Das Rückhalteelement 38 ist bevorzugt als Kegelstift oder Zentrier dorn ausgeführt, wodurch eine Zentrierung der Feistungsbaugruppe 4 in Querrichtung 11 si chergestellt ist. Das Rückhalteelement 38 kann dabei als Stift oder Bolzen mit einer Verjün gung in Querrichtung 11 ausgebildet sein, welcher in der Servicestellung 14, also im angeho benen Zustand der Feistungsbaugruppe 1 beim Einführen in das Gestell 2 mit der Koppelvor richtung 36 verbunden wird. Der Stift oder Bolzen weist bevorzugt eine und/oder einen ge genüber dem Stiftdurchmesser verbreiterten Kopf auf, welcher durch die Koppelvorrichtung 36 zumindest einseitig in Vertikalrichtung 12 von unten beim Absenken arretiert wird. In Fig. 6a kann das Zusammenwirken des Rückhalteelements 38 und der Koppelvorrichtung 36 beim Einführen in der Servicestellung 14 ersehen werden. Ebenso ist aus Fig. 6a ersichtlich, dass die Ausbildung der Stützfläche 16 des Leistungsbaugruppe bevorzugt an der Kühlvorrichtung 43 ausgebildet ist. Die Koppelvorrichtung 36 kann gleichzeitig als Endanschlag in Längsrich tung 10 verwendet werden. In Fig. 6b ist das Prinzip der Arretierung der Leistungsbaugruppe 4 durch die Koppelvorrichtung 36 dargestellt. Die durchgehend gezeichnete Linie des Rück halteelements 38 deuten den Zustand in der Servicestellung 14 an. Das Rückhalteelement 38 tritt bevorzugt in Längsrichtung durch die Aufnahmeöffnung 37 durch. Ein als Kegelstift oder Bolzen mit Nut und/oder einem Kopf ausgebildetes Rückhalteelement 38 bietet somit den Vorteil, dass es beim Absenken in die Ruhestellung 13 zu einer Arretierung in der Koppelvor richtung 36 kommt. Dies ist in Fig. 6b durch die strichlierte Darstellung des Rückhalteele ments 38 in der Ruhestellung 13 angedeutet.
Aus Fig. 6a und 6b können beispielhaft angeordnete Arretiererhebungen 46 an der Oberseite des Tragelements 6 ersehen werden. Die dazu im Wesentlichen formkomplementären Ein griff söffnungen 47 an der Stützfläche 16 der Kühlvorrichtung 43 sind strichliert dargestellt und dienen der Aufnahme der Arretiererhebungen 46 in der Ruhestellung 13. Der Übersicht halber nicht dargestellt ist die gegengleiche Anordnung von Arretiererhebungen 46 an der Stützfläche 16 der Kühlvorrichtung 43 und deren form- und funktionskomplementäre Ein griff söffnungen 47 am Tragelement 6.
Überdies ist aus Fig. 6a besonders gut ersichtlich, dass die Vertikalstehelemente 5 jeweils eine Mehrzahl seitlicher Aussparungen 45 zur zumindest teilweisen Aufnahme der Tragelemente 6 und/oder der Querelemente 8 aufweisen können.
In Fig. 7 ist eine weitere und gegebenenfalls für sich eigenständige Ausführungsform des mo dularen Austauschsystems ersichtlich. Gleiche Teile werden wiederum mit gleichen Bezugs zeichen versehen und beziehen die vorangegangene Beschreibung unter Verweis auf die Fig.
1 bis 6 mit ein. In Fig. 7a sind drei Leistungsbaugruppen 4 schematisch dargestellt, welche über die Leistungsbaugruppenanschlüsse 44 an die Versorgungsanschlüsse 42 zur Kühlmittel versorgungsleitung 41 verbunden sind. Die schematische Darstellung in Fig. 7a verdeutlicht das Prinzip, dass Leistungsbaugruppen 4 nach einem Wechsel selbsttätig mit der Kühlmittel versorgungsleitung 41 verbunden werden können. Alternativ zu dieser Darstellungsform ist die Ausbildung von Versorgungsschläuchen denkbar. Beim Absenken der Leistungsbau gruppe 4 in die Ruhestellung 13 kann eine Kupplung der Leistungsbaugruppenanschlüsse 44 an die korrespondierenden Versorgungsanschlüsse 42 erfolgen, wie insbesondere aus Fig. 7b ersichtlich. In einer Ausprägungsform sind die Leistungsbaugruppenanschlüsse 44 in Verti kalrichtung derart nach unten gebogen ausgebildet, dass eine selbsttätige Kupplung zum kor respondierenden Versorgungsanschluss 42 erfolgen kann.
Ferner kann aus Fig. 7b ein Anschlagelement ersehen werden, welches an der Kühlvorrich tung 43 in Querrichtung 11 hervorragend ausgebildet ist. Beim Einführen der Leistungsbau gruppe 4 in das Gestell 2 kontaktiert das Anschlagelement der Kühlvorrichtung 43 den Refe renzanschlag 40 in Längsrichtung 10. Diese einfache Maßnahme kann zur korrekten Positio nierung der Leistungsbaugruppe 4 vorm Absenken in die Ruhestellung 13 genutzt werden.
Ein derartiger Referenzanschlag 40 kann auf zumindest einer Seite am jeweiligen Tragele ment 6 und/oder Vertikalstehelement 5 befestigt sein.
Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten, wobei an dieser Stelle be merkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten dersel ben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausfüh rungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt.
Der Schutzbereich ist durch die Ansprüche bestimmt. Die Beschreibung und die Zeichnungen sind jedoch zur Auslegung der Ansprüche heranzuziehen. Einzelmerkmale oder Merkmals kombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispie len können für sich eigenständige erfinderische Lösungen darstellen. Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen wer den.
Sämtliche Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so zu verste hen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mitumfassen, z.B. ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mit umfasst sind, d.h. sämtliche Teilbereiche beginnen mit einer unteren Grenze von 1 oder größer und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z.B. 1 bis 1,7, oder 3,2 bis 8,1, oder 5,5 bis 10.
Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus Elemente teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert darge stellt wurden.
Bezugszeichenaufstellung Austauschsystem 31 Führungskörper
Gestell 32 Hebelachse
Aufnahmeraum 33 Verstellkraft
Leistungsbaugruppel 34 Versteifungsprofil
Vertikalstehelemente 35 Verstrebung
Tragelement 36 Koppelvorrichtung
Hebewerkzeug 37 Aufnahmeöffnung
Querelement 38 Rückhalteelement
Auflageebene 39 Einfuhranschlag
Längsrichtung 40 Referenzanschlag
Querrichtung 41 Kühlmittelversorgungsleitung Vertikalrichtung 42 Versorgungsanschluss Ruhestellung 43 Kühlvorrichtung
Servicestellung 44 Leistungsbaugruppenanschluss Gehäusebreite 45 Aussparung
Stützfläche 46 Arretiererhebung
Oberseite 47 Eingriff söffnung
Durchtrittsöffnung 48 Antriebseinheit
Rollkörper
Hebelvorrichtung
Profilkörper
Hebelarm
Schubstange
Stirnseite
Rückseite
Verlängerung
Verriegelung s Vorrichtung
Ausnehmung
Federelement
Vorspannkraft

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Modulares Halte- und Austauschsystem (1) für Mittel- oder Hochspannungsum richter, bevorzugt einen Modularen Multilevel-Umrichter, umfassend:
- ein Gestell (2) zur Aufnahme von zumindest zwei übereinander in Aufnahmeräumen (3) an geordneten Leistungsbaugruppe (4),
wobei das Gestell (2) zumindest zwei Paar Vertikalstehelemente (5) und zumindest zwei, die Vertikalstehelemente (5) in eine Längsrichtung (10) des Gestells (2) in einer horizontalen Auflageebene (9) verbindende Tragelemente (6) aufweist,
- ein mit dem Gestell (2) koppelbares Hebewerkzeug (7), welches zumindest einen, bevorzugt zumindest zwei, zwischen einer Ruhestellung (13) und einer Stütz- bzw. Servicestellung (14) zum zeitweiligen Anheben und/oder Bewegen einer Leistungsbaugruppe (4) verstellbare Roll körper (19) umfasst,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die Leistungsbaugruppen (4) in Querrichtung (11) gegenüber einer Gehäusebreite (15) her vorragende Stützflächen (16) zur Abstützung auf den Tragelementen (6) aufweisen und
- die Tragelemente (6) eine zur Auflage von zumindest Teilen der Stützfläche (16) der jewei ligen Leistungsbaugruppe (4) vorgesehene Oberseite (17) aufweisen und als Profilelement derart ausgebildet sind, dass jedes Tragelement (6) jeweils zumindest eine, vorzugsweise je weils zumindest zwei in Längsrichtung (10) voneinander beabstandete, Durchtrittsöffnungen (18) zum Durchtritt jeweils zumindest eines Rollkörpers (19) in der Service Stellung (14) des Hebewerkzeugs (7) aufweist,
- und wobei das Hebewerkzeug (7) einen in das Profilelement des Tragelements (6) in der Ru hestellung (13) einführbar ausgebildeten, längserstreckten Profilkörper (21), bevorzugt Hohl körper, umfasst, in welchem eine Hebelvorrichtung (20) zur Verstellung des zumindest einen Rollkörpers (19), bevorzugt der zumindest zwei in Längsrichtung (10) voneinander beabstan- deten Rollkörper (19), von der Ruhestellung (13) in die Servicestellung (14) ausgebildet ist.
2. Modulares Halte- und Austauschsystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass die Hebelvorrichtung (20) eine, mit allen in Längsrichtung (10) angeordneten Rollkörpern (19) über jeweils einen Hebelarm (22) zum Profilkörper (21) beweglich verbun dene, Schubstange (23) zur gleichzeitigen Verstellung von der Ruhe- (13) in die Servicestel lung (14) umfasst.
3. Modulares Halte- und Austauschsystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, dass die Hebelvorrichtung (20) von einer Stirnseite (24) des Hebewerkzeugs (7) in Längsrichtung (10), bevorzugt mittels einer Verlängerung (26), betätigbar ausgebildet ist.
4. Modulares Halte- und Austauschsystem (1) nach einem der Ansprüche 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, dass das Hebewerkzeug (7) eine Verriegelung s Vorrichtung (27) zur zeitweiligen Blockierung der Schubstange (23) in der Servicestellung (14) durch Eingriff in eine Ausnehmung (28) an der Schubstange (23) aufweist.
5. Modulares Halte- und Austauschsystem (1) nach Anspruch 4 dadurch gekenn zeichnet, dass die Verriegelungs Vorrichtung (27) zur selbsttätigen Verriegelung bei Verstel lung der Hebelvorrichtung (20) von der Ruhe- (13) in die Servicestellung (14), ein Federele ment (29) zur Aufbringung einer Vorspannkraft (30) zwischen Profilkörper (21) und
Schubstange (23) aufweist oder derart im Profilkörper (21) gelagert ist, dass die selbsttätige Verriegelung schwerkraftinduziert erfolgen kann.
6. Modulares Halte- und Austauschsystem (1) nach einem der vorhergehenden An sprüche dadurch gekennzeichnet, dass am Profilkörper (21) des Hebewerkzeugs (7) zumindest ein Führungskörper (31) seitlich und/oder an einer Unterseite des Hebewerkzeugs (7) ange ordnet sind.
7. Modulares Halte- und Austauschsystem (1) nach einem der vorhergehenden An sprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Hebewerkzeug (7) an oder innerhalb des Profilkör pers (21) zur Verstellung der Schubstange (23) in Fängsrichtung (10) eine motorische, bevor zugt elektromotorische, Antriebseinheit (48) aufweist.
8. Modulares Halte- und Austauschsystem (1) nach einem Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass das Hebewerkzeug (7) eine Hebelachse (32) zur Drehmoment verstärkung, einer in Fängsrichtung (10) auf die Hebelvorrichtung (20) mittels einer koppel baren Verlängerung (26) aufbringbaren Verstellkraft (33), aufweist.
9. Modulares Halte- und Austauschsystem (1) nach Anspruch 8 dadurch gekenn zeichnet, dass die Verlängerung (26) mit dem Hebewerkzeug (7) an der Hebelachse (32) be weglich verbunden ist.
10. Modulares Halte- und Austauschsystem (1) nach einem der vorhergehenden An sprüche dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein horizontal ausgerichtetes Querelement (8) in Längsrichtung (10) am Gestell (2) rückseitig, bevorzugt zur Bildung eines einteiligen stimseitig offenen Rahmens mit den beidseitig daran angrenzenden Tragelementen (6), ange ordnet ist.
11. Modulares Halte- und Austauschsystem (1) nach einem der vorhergehenden An sprüche dadurch gekennzeichnet, dass zur Sicherung gegen Verrutschen der Leistungsbau gruppe (4) in Längs- (10) und/oder Querrichtung (11), zumindest ein Tragelement (6) zumin dest eine Arretiererhebung (46) aufweist, welches über die Auflageebene (9) in Vertikalrich tung (12) hervorragend zum Eingriff in eine korrespondierende Eingriffsöffnung (47) an der Stützfläche (16) der Kühlvorrichtung (43) ausgebildet ist und/oder zumindest eine Arretierer hebung (46) an der Kühlvorrichtung (43) über die Stützfläche (16) in Vertikalrichtung (12) hervorragend zum Eingriff in eine korrespondierende Eingriffsöffnung (47) am Tragelement (6) ausgebildet ist.
12. Modulares Halte- und Austauschsystem (1) nach einem der vorhergehenden An sprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Vertikal stehelemente (5) aus einem elektrisch nichtleitenden Profilelement, insbesondere einem Vierkantrohr, bevorzugt aus GFK, gefertigt sind.
13. Modulares Halte- und Austauschsystem (1) nach einem der vorhergehenden An sprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Vertikal stehelemente (5) jeweils eine Mehrzahl seitlicher Aussparungen (45) zur zumindest teilweisen Aufnahme der Tragelemente (6) und/o der der Querelemente (8) aufweisen.
14. Modulares Halte- und Austauschsystem (1) nach einem der vorhergehenden An sprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Gestell (2) zur Verbindung von zumindest zwei Aufnahmeräumen (3) in Querrichtung (11) seitlich und/oder an der Rückseite (25) zumindest eine elektrisch nichtleitende, bevorzugt aus GFK hergestellte, Verstrebung (35) aufweist.
15. Modulares Halte- und Austauschsystem (1) nach einem der vorhergehenden An sprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Gestell (2) zwischen benachbart angeordneten Ver tikalstehelementen (5) jeweils ein elektrisch nichtleitendes H- oder T-förmiges, die Vertikal stehelementen (5) teilweise ummantelnd angeordnetes, und bevorzugt aus GFK hergestelltes (2), Versteifungsprofil (34), aufweist.
16. Modulares Halte- und Austauschsystem (1) nach einem der vorhergehenden An sprüche dadurch gekennzeichnet, dass am oder innerhalb des Querelements (8) zumindest eine Koppelvorrichtung (36) zur zeitweiligen Sicherung der Leistungsbaugruppe (4) in der Ruhestellung (13) derart ausgebildet ist, dass jeweils eine Aufnahmeöffnung (37) zur Auf nahme eines korrespondierenden an der Rückseite (25) der Leistungsbaugruppe (4), bevorzugt als bevorzugt als Stift oder Bolzen mit einer Nut und/oder Kopf ausgebildeten, Rückhalteele ments (38) in der Service Stellung (14) aufweist.
17. Modulares Halte- und Austauschsystem (1) nach einem der vorhergehenden An sprüche dadurch gekennzeichnet, dass Kühlmittelversorgungsleitungen (41) an oder innerhalb der Vertikalstehelemente (5) und/oder der Tragelemente (6) angeordnet sind und an jedem Aufnahmeraum (3) Versorgungsanschlüsse (42) zur Verbindung an Leistungsbaugruppenan schlüsse (44) eine Kühlvorrichtung (43) der jeweiligen Leistungsbaugruppe (4) aufweisen.
18. Modulares Halte- und Austauschsystem (1) nach Anspruch 17 dadurch gekenn zeichnet, dass die Versorgungsanschlüsse (42) und die korrespondierenden Leistungsbaugrup penanschlüsse (44) zur selbsttätigen Kupplung bei Absenkung in die Ruhestellung (13) und/o der Entkupplung bei Anheben in die Servicestellung (14) ausgebildet sind.
19. Verfahren zum Austausch einer Leistungsbaugruppe (4) eines Mittel- oder Hochspannungsumrichters, bevorzugt eines Modularen Multilevel-Umrichters, umfassend die V erfahrens schritte:
- Bereitstellung eines Gestells (2), bevorzugt nach einem der Ansprüche 1 bis 18, welches Ge stell (2) zur Aufnahme von zumindest zwei übereinander anordenbaren Leistungsbaugruppen (4) des Mittel- oder Hochspannungsumrichters, welches Gestell (2) zumindest zwei Paar Ver tikalstehelemente (5) und zumindest zwei, die Vertikalstehelemente (5) in eine Längsrichtung (10) des Gestells (2) in einer horizontalen Auflageebene (9) verbindende Tragelemente (6) aufweist,
und wobei jedes Tragelement (6) eine zur Auflage von zumindest Teilen einer Stützfläche (16) der jeweiligen Leistungsbaugruppe (4) vorgesehene Oberseite (17) aufweist und als Pro filelement derart ausgebildet ist, dass zumindest eine Durchtrittsöffnung (18), bevorzugt zwei in Längsrichtung (10) voneinander beabstandeten Durchtrittsöffnungen (18), zum Durchtritt jeweils zumindest eines Rollkörpers (19) in einer Servicestellung (14) eines Hebewerkzeugs (7) ausgebildet sind;
- Bereitstellung eines Hebewerkzeugs (7), vorzugsweise nach einem der Ansprüche 1 bis 18, welches einen in das Profilelement des Tragelements (6) in der Ruhestellung (13) einführbar ausgebildeten, längserstreckten Profilkörper (21) umfasst, in welchem eine Hebelvorrichtung (20) zur Verstellung des zumindest einen Rollkörpers (19), bevorzugt der zumindest zwei in Längsrichtung (10) voneinander beabstandeten Rollkörper (19), von der Ruhestellung (13) in die Servicestellung (14) ausgebildet ist,
- Einführen von jeweils einem Hebewerkzeug (7) in beide, zur Auflage der auszutauschenden Leistungsbaugruppe (4) seitlich in Querrichtung (11) korrespondierende, Tragelemente (6) in Längsrichtung (10) bis die Rollkörper (19) fluchtend mit den Durchtrittsöffnungen (18) des Tragelements (6) angeordnet sind,
- Betätigen der Hebelvorrichtung (20) des Hebewerkzeugs (7) zur Verstellung der Rollkörper (19) aus der Ruhestellung (13) in die Servicestellung (14), wobei die au szutau sehende Leis tungsbaugruppe (4) durch die an zumindest Teilen der in Querrichtung (11) gegenüber seiner Gehäusebreite (15) hervorragenden Stützflächen (16) kontaktierenden Rollkörper (19) ange hoben wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19 dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Anheben der auszuwechselnden Leistungsbaugruppe (4) ein horizontales Herausbewegen der Leis tungsbaugruppe (4) in Längsrichtung (10) auf eine Übemahmevorrichtung erfolgt, wonach ein Auswechseln mit einem intakten Leistungsbaugruppe (4) oder eine Instandsetzung erfolgt und wonach ein Hineinbewegen der intakten Leistungsbaugruppe (4) erfolgt.
21. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20 dadurch gekennzeichnet, dass die zwei He bewerkzeuge (7) gleichzeitig betätigt werden.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21 dadurch gekennzeichnet, dass beim Einschieben zur Zentrierung und/oder Arretierung mittels zumindest an der Rückseite (25) der Leistungsbaugruppe (4), bevorzugt als Kegelstift oder Bolzen mit Nut und/oder Kopf ausgebildetes, Rückhalteelement (38) in der Servicestellung (14) mit einer korrespondieren den Aufnahmeöffnung (37) einer am oder innerhalb des Querelements (8) angeordneten Kop pelvorrichtung (36) in Eingriff gebracht wird und durch Verstellen des Hebewerkzeugs (7) in die Ruhestellung (13) die Leistungsbaugruppe (4) abgesenkt wird, wodurch eine Arretierung des Rückhalteelements (38) in der Koppelvorrichtung (36) vorgenommen wird.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 22 dadurch gekennzeichnet, dass durch Verstellen des Hebewerkzeugs (7) in die Ruhestellung (13) die Leistungsbaugruppe (4) abgesenkt wird, eine Kupplung von zumindest zwei Leistungsbaugruppenanschlüssen (44) mit korrespondierenden Versorgungsanschlüssen (42) einer Kühlmittelversorgungsleitung (41) erfolgt.
24. Verfahren nach Anspruch 20 dadurch gekennzeichnet, dass als Übemahmevor- richtung ein flurgebundenes Hebemittel, insbesondere eine Hebebühne oder Stapler, oder eine Kranvorrichtung verwendet wird.
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