VERRIEGELUNGSVORRICHTUNG FÜR EINE ANTRIEBSEINHEIT EINES DREISTELLUNGSANTRIEBES FÜR EIN SCHALTGERÄT EINER SCHALTANLAGE

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Verriegelungsvorrichtung für eine Antriebseinheit eines Dreistellungsantriebes zur Betätigung eines Schaltgerätes einer, vorzugsweise gasisolierten, Schaltanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung ist insbesondere für einen kombinierten Trenn- Erdungsschalters in Niederspannungs-, Mittelspannungs- und Hochspannungsschaltanlagen vorgesehen und auch in luft- oder vakuumisolierten Schaltanlagen einsetzbar.

[0002] Eine Verriegelungsvorrichtung für eine Antriebseinheit eines Dreistellungsantriebes, mit der Fehlschaltungen vermieden werden können, ist beispielsweise aus der EP 2 346 055 A1 sowie der DE 10 2006 024 007 A1 bekannt.

[0003] Eine Verriegelungsvorrichtung, die in elektromechanischen Antriebseinheiten zur Betätigung eines Schaltgerätes einer Schaltanlage eingesetzt wird, ist dafür vorgesehen, nach einer festgelegten Anzahl von Umdrehungen einer Antriebsscheibe der Antriebseinheit das Schaltgerät zu verriegeln und damit in eine vorgegebene Position oder Stufe zu bringen.

[0004] Typische Anwendungsgebiete sind Trenn- und Erdungsschalter, welche die Funktionen Trennen und Erden kombinieren, in dem ein Kontaktsystem in mehrere entsprechende Stellungen gebracht werden kann. Dazu ist ein Dreistellungsantrieb erforderlich, welcher das Schaltgerät in eine erste Schalterstellung "Trennschalter eingeschaltet, Erdungsschalter ausgeschaltet", in eine zweite Schalterstellung "Trennschalter ausgeschaltet, Erdungsschalter eingeschaltet" und in eine dritte Schalterstellung "Trennschalter und Erdungsschalter ausgeschaltet" bringt und die aktuellen jeweiligen Schaltstellungen des Trenn- und Erdungsschalters anzeigt.

[0005] Die sicherheitstechnischen Anforderungen an die Antriebseinheiten der Schaltgeräte erfordern nicht nur eine hohe Zuverlässigkeit der Schalthandlungen sondern auch eine exakte Anzeige der Schaltstellungen des damit zusammenarbeitenden Schaltgerätes.

[0006] Aufgabe der Erfindung ist es eine Verriegelungsvorrichtung für einen Dreistellungsantrieb zur Betätigung eines Schaltgerätes einer Schaltanlage anzugeben, welche einfach und kostengünstig aufgebaut ist und dabei alle geforderten sicherheitstechnischen Anforderungen einhält.

[0007] Die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung für einen Dreistellungsantrieb ist insbesondere für einen kombinierten Trenn- Erdungsschalters in Niederspannungs-, Mittelspannungs- und Hochspannungsschaltanlagen vorgesehen.

[0008] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruches 1.

[0009] Erfindungsgemäß wird eine Verriegelungsvorrichtung für eine Antriebseinheit zur Betätigung eines Schaltgerätes, vorzugsweise zur Betätigung des Schaltgerätes für einen kombinierten Trenn- und Erdungsschalter der Schaltanlage vorgeschlagen, welche einem Spindelantrieb, im folgenden auch Spindelanordnung genannt, zur Betätigung des Schaltgerätes und ein damit gekuppeltes bzw. kuppelbares Zahnradgetriebe aufweist, von nur einem Antriebsmotor oder einer Handbedienvorrichtung antreibbar ist und dabei nach einer definierten Anzahl von Teilumdrehungen einer mit dem Zahnradgetriebe verbundenen Antriebswelle der Spindelanordnung das Schaltgerät verriegelt. Damit wird die Verriegelungsvorrichtung des Schaltgerätes in eine von drei vorgegebene Verriegelungspositionen "Position 1", Position 2 oder "Position 3", die beispielsweise den Schalterstellungen "Trennschalter eingeschaltet, Erdungsschalter ausgeschaltet", "Trennschalter ausgeschaltet, Erdungsschalter eingeschaltet" und "Trennschalter und Erdungsschalter ausgeschaltet" bringt. Die Schaltstellungen sind mittels vorgesehener Stellungsanzeigemodule anzeigbar, wobei die Anzahl der Teilumdrehungen für die Verriegelung des Schaltgerätes entweder größer oder kleiner als eine vollständige Umdrehung der Antriebswelle ist und falls die definierte Anzahl von Umdrehungen nicht erreicht ist, keine Anzeige der Position bzw. Schaltstellung am Stellungsanzeigemodul erfolgt.

[0010] Erfindungsgemäß ist das Zahnradgetriebe aus zwei miteinander in Eingriff stehenden Zahnrädern mit einem definierten Übersetzungsverhältnisses aufgebaut, wobei jedes der Zahnräder mit jeweils drei damit verbundenen Rastscheiben zusammenwirkt, die dann mit den den Verriegelungselementen zugeordneten Rastscheibenpaaren in Eingriff stehen.

[0011] Den Rastscheiben sind drei Verriegelungselemente, nachfolgend auch als Rastelemente bezeichnet, zugeordnet, wobei die Verriegelungselemente jeweils wenigstens zwei Eingriffteile, vorgesehen zum Eingriff in die Eingriffstellen der Rastscheiben, aufweisen. Dabei ist beispielsweise das erste Verriegelungselement zur Verriegelung der Rastscheiben für eine erste Schaltstellung, das zweite Verriegelungselement zur Verriegelung der Rastscheiben für eine zweite Schaltstellung und das dritte Verriegelungselement zur Verriegelung der Rastscheiben für eine dritte Schaltstellung vorgesehen.

[0012] In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform sind die Eingriffteile jeweils von einer hinterschnittenen Rastnase gebildet, welche in die als korrespondierende hinterschnittene Ausnehmung ausgeführte Eingriffstellen des Rastelements eingreift.

[0013] Die Rastnase ist derart hinterschnitten, dass sie sich mit der korrespondierenden hinterschnittenen Ausnehmung des Eingriffstelle formschlüssig verriegeln kann. Dadurch ist ein unbeabsichtigtes Lösen der Rastnase aus der Ausnehmung bei einem Weiterdrehen des Zahnradgetriebes verhindert. Dadurch ist ein unbeabsichtigtes Lösen der Rastnase aus der Eingriffstelle verhindert.

[0014] In einer ersten Schaltstellung des Schaltgerätes, beispielsweise "Trennschalter eingeschaltet, Erdungsschalter ausgeschaltet", greifen die Rastnasen des ersten Verriegelungselements in die Ausnehmung der Rastscheiben ein und eine Anzeige der ersten Schaltstellung des Schaltgerätes am Stellungsanzeigemodul erfolgt. In einer zweiten Schaltstellung des Schaltgerätes, beispielsweise "Trennschalter ausgeschaltet, Erdungsschalter eingeschaltet" greifen die Rastnasen des zweiten Verriegelungselements in die Eingriffstelle der Rastscheiben ein und eine Anzeige der zweiten Schaltstellung des Schaltgerätes am Stellungsanzeigemodul erfolgt. In einer dritten Schaltstellung des Schaltgerätes, beispielsweise "Trennschalter und Erdungsschalter ausgeschaltet" greifen die Rastnasen des dritten Verriegelungselements in die Eingriffstelle der Rastscheiben ein und eine Anzeige der dritten Schaltstellung am Stellungsanzeigemodul erfolgt.

[0015] Für die Aufnahme der Komponenten der Verriegelungsvorrichtung ist ein Gehäuse, vorgesehen, welches vorzugsweise aus mehreren übereinander angeordneten Blechteilen aufgebaut ist, wobei die in den Blechteilen erforderlichen Öffnungen für die jeweiligen Komponenten vorzugsweise mittels einem Laser in das Blech hineingeschnitten werden. Jedoch kann die Verriegelungsvorrichtung auch in einem Gussgehäuse untergebracht sein. Zu den Komponenten, die im Gehäuse untergebracht sind, zählen neben dem Zahnradgetriebe mit einem definierten Übersetzungsverhältnis, den damit verbundenen Rastscheiben und den Rast- oder Verriegelungselementen auch Hilfsschalter, Endschalter zum Abschalten des Antriebsmotors, beispielsweise zur Selbstverriegelung der Verriegelungsvorrichtung bei Überlast, Anschlusselemente zum Anschluss des Antriebsmotors und der Spindel der Spindelanordnung, Anschlussteile für die Stellungsanzeigemodule zur Anzeige der ersten, der zweiten und der dritten Stellung des Schaltgerätes.

[0016] Insbesondere im letzte Blechteil an der Unterseite des Gehäuses sind Durchführungen vorgesehen, welche einen Zugang zu den, vorzugsweise als steckbaren Welle-Nabeverbindung, ausgeführten Anschlusselementen des Zahnradgetriebes für eine einfache Kopplung mit dem außerhalb des Gehäuse angeordnetem Antriebsmotors und der Spindelanordnung ermöglichen.

[0017] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung in einem gemeinsamen verschließbaren Gehäuse mit den weiteren Komponenten der Antriebseinheit unterbringbar.

[0018] Das Gehäuse der Verriegelungsvorrichtung selbst ist aus zwei Seitenteilen und einer damit verbundenen oberen und unteren Trägerplatte gebildet, wobei das Zahnradgetriebe mit den Rastscheiben von der oberen und der unteren Trägerplatte des Gehäuses gehalten ist. Die obere Trägerplatte weist eine Durchführung für das Anschlusselement zum Anschluss des Antriebsmotors über die vorgesehene Welle-Nabe Verbindung auf. Die obere und die untere Trägerplatte bilden somit mit den beiden Seitenteilen eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des Gehäuses für die Aufnahme der Komponenten der Verriegelungsvorrichtung.

[0019] Die erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung lässt sich in vorteilhafter Weise aus kostengünstigen Standardbauteilen, wie Blechteilen, Zahnrädern, standardisierten steckbaren Anschlussteilen für Motor und Spindelantrieb, Endschaltern, Rastscheiben und Rastelementen und Hilfsschaltern mittels modulartig zusammenbauen und benötigt nur einen Antrieb, entweder einen Motor oder eine Handkurbel.

[0020] Durch die Anordnung der Komponenten der Verriegelungsvorrichtung in einem Gehäuse kann die Verriegelungsvorrichtung vorab vollständig aus Standardbauteilen gefertigt werden und unabhängig von den weiteren Komponenten der Schaltanlage kostengünstig getestet, transportiert und unter geringen Zeitaufwand installiert werden. Dies reduziert die Kosten der Schaltanlage beträchtlich.

[0021] Weiterhin ergibt sich eine Erleichterung bezüglich der Service- und Wartungsarbeiten an der Schaltanlage, da die Verriegelungsvorrichtung für die Wartung in einfacher Weise vollständig aus der Schaltanlage demontierbar ist ohne den Gasraum der Schaltanlage zu öffnen.

[0022] Das vorab beschriebene Design der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung beruht vorteilhafterweise auf einem modularen Aufbau aus wenigen Standardbauelementen, die optimal innerhalb des Gehäuses unter Ausnutzung eines minimalem Platzbedarfes angeordnet sind, wodurch eine deutliche Kostenreduzierung gegenüber bekannten Verriegelungsvorrichtungen in gasisolierten Schaltanlagen erreicht wird.

[0023] In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung sind zwei Optionen zur Betätigung vorgesehen. In einer ersten Variante ist ein Antrieb oder eine Motoreinheit vorgesehen, welcher den Spindelmechanismus antreibt. In einer zweiten Variante ist für die Handbedienung des Schaltgerätes eine Handkurbel vorgesehen.

[0024] In die Motoreinheit ist eine Verriegelungseinheit integriert, welche verhindert dass der Motor anläuft während die Handkurbel zum manuellen Betätigen an die Verriegelungsvorrichtung angesteckt ist.

[0025] Ein typischer Anwendungsfall für den Einsatz der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung ist die Betätigung des Schaltgerätes eines kombinierten Trenn- und Erdungsschalters einer Niederspannungs-, Mittelspannungs- oder Hochspannungsschaltanlage. Die Verriegelungsvorrichtung für den kombinierten Trenn- und Erdungsschalter ist aus einem Zahnradgetriebe mit einem definierten Übersetzungsverhältnis abhängig von der Anzahl der Umdrehungen des Spindelantriebes zur Verriegelung aufgebaut, wobei bei einer geforderte Anzahl von Umdrehungen x das erstes Zahnrad x-1 Zähne und das zweite Zahnrad x Zähne aufweist.

[0026] Anhand der in den folgenden Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele sollen die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung einer Antriebseinheit für einen Spindelantrieb sowie vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Verriegelungsvorrichtung näher erläutert und beschrieben werden.

[0027] Es zeigen:

Fig. 1

zeigt eine beispielhafte schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung für einen Dreistellungsantrieb, beispielsweise für die Stellungsanzeige "Trennschalter und Erdungsschalter ausgeschaltet",

Fig. 2

zeigt eine beispielhafte schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung für einen Dreistellungsantrieb, beispielsweise für die Stellungsanzeige Trennschalter eingeschaltet, Erdungsschalter ausgeschaltet",

Fig. 3

zeigt eine beispielhafte schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung für einen Dreistellungsantrieb, beispielsweise für die Stellungsanzeige "Trennschalter ausgeschaltet, Erdungsschalter eingeschaltet",

Fig. 4

zeigt eine beispielhafte schematische Draufsicht auf die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung in einer Zwischenstellung

Fig. 5

zeigt eine beispielhafte schematische Draufsicht auf die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung in der ersten Verriegelungsposition, und

Fig. 6

zeigt eine beispielhafte schematische Draufsicht auf die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung in der zweiten Verriegelungsposition.

[0028] Figur 1 ist eine beispielhafte schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung für einen Dreistellungsantrieb in der Zwischenposition, die einer Stellungsanzeige "Trennschalter und Erdungsschalter ausgeschaltet" entspricht, dargestellt.

[0029] Die Verriegelungseinrichtung zeigt drei untereinander angeordnete Schaltstangen 10.1, 10.2 und 10.3 zur Verbindung mit den Stellungsanzeigeanschlüssen 190.

[0030] Erfindungsgemäß umfasst die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung ein Zahnradgetriebe bestehend aus zwei miteinander in Eingriff stehenden Zahnrädern 130, 140 mit einem definierten Übersetzungsverhältnis, wobei jedes der Zahnräder mit jeweils drei damit verbundenen Rastscheiben 131, 132, 133, 134, 135, 136 zusammenwirkt. In der gezeigten Ansicht ist die zwischen dem zweiten Zahnrad 140 und der mit dem zweiten Zahnrad zusammenwirkenden oberen Rastscheibe 136 liegende Rastscheibe 134 nicht sichtbar.

[0031] Den Rastscheiben 131, 132, 133, 134, 135, 136 sind drei Verriegelungselemente 210, 220, 230, nachfolgend auch als Rastelemente bezeichnet, zugeordnet, wobei die Verriegelungselemente 210, 220, 230 ,jeweils wenigstens zwei Eingriffteile 211, 212, 221, 222, 231, 232, vorgesehen zum Eingriff in an den Rastscheiben 131, 132, 133, 134, 135, 136 angeordneten Eingriffstellen 141, 142, 143, 144, 145, 146 aufweisen. In der gezeigten Ansicht gemäß Figur 2 sind das Eingriffteil 222 des zweiten Rastelements 220 und die Eingriffstellen 144, 146 der mit dem zweiten Zahnrad 140 zusammenwirkenden Rastscheiben 134, 136 nicht sichtbar.

[0032] Das erste Verriegelungselement 210 ist zur Verriegelung mit der ersten und der zweiten Rastscheibe 131, 132 für die Anzeige einer erste Schaltstellung, das zweite Verriegelungselement 220 ist zur Verriegelung der dritten und vierten Rastscheibe 133, 134 für die Anzeige einer zweiten Schaltstellung und das dritte Verriegelungselement 230 ist zur Verriegelung der fünften und sechsten Rastscheibe 135, 136 für die Anzeige einer dritten Schaltstellung am Stellungsanzeigemodul der Antriebseinheit eines kombinierten Trenn- und Erdungsschalters vorgesehen.

[0033] In der in Figur 1 gezeigten Verriegelungsposition, die beispielsweise einer Schaltstellung des Schaltgerätes "Trennschalter und Erdungsschalter ausgeschaltet" entspricht, greifen die Rastnasen 231, 232 des dritten Verriegelungselements 230 in die Eingriffstellen 145, 146, der Rastscheiben 135, 136 ein und eine Anzeige der Schaltstellung des Schaltgerätes am Stellungsanzeigemodul erfolgt.

[0034] Die Rastnasen des ersten Verriegelungselements 210 und des zweiten Verriegelungselementes 220 sind in der vorab beschriebenen Verriegelungsposition nicht im Eingriff mit den zugeordneten Rastscheiben 131, 132; 133, 134.

[0035] Figur 2 zeigt eine weitere beispielhafte schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung für einen Dreistellungsantrieb, beispielsweise für die Stellungsanzeige Trennschalter eingeschaltet, Erdungsschalter ausgeschaltet". In dieser Schaltstellung des Schaltgerätes greifen die Rastnasen 211, 212 des ersten Verriegelungselements 210 in die Ausnehmung der Rastscheiben 131, 132 ein und eine Anzeige der Schaltstellung des Schaltgerätes am Stellungsanzeigemodul erfolgt.

[0036] Die Rastnasen des zweiten Verriegelungselements 220 und des dritten Verriegelungselementes 230 sind in der vorab beschriebenen Verriegelungsposition nicht im Eingriff mit den zugeordneten Rastscheiben 133, 134; 135, 136.

[0037] In der Figur 3 ist eine beispielhafte schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung für einen Dreistellungsantrieb, beispielsweise für die Stellungsanzeige "Trennschalter ausgeschaltet, Erdungsschalter eingeschaltet", gezeigt.

[0038] In dieser Schaltstellung des Schaltgerätes, greifen die Rastnasen 221, 223 des zweiten Verriegelungselements 220 in die Eingriffstellen 143, 144 der Rastscheiben 133, 134 ein und eine Anzeige der Schaltstellung des Schaltgerätes am Stellungsanzeigemodul erfolgt.

[0039] Die Rastnasen des ersten Verriegelungselements 210 und des dritten Verriegelungselementes 230 sind in der vorab beschriebenen Verriegelungsposition nicht im Eingriff mit den zugeordneten Rastscheiben 131, 132; 135, 136.

[0040] Figur 4 zeigt eine beispielhafte schematische Draufsicht auf das dritte Rastscheibenpaar bestehend aus der fünften und sechsten Rastscheibe 135, 136 der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung 310 in einer Zwischenstellung. Befindet sich die Verriegelungsvorrichtung 310 in dieser Zwischenstellung erfolgt keine Anzeige der Position oder Schaltstellung am Stellungsanzeigemodul. Ein Gehäuse 20, dessen Seitenteile 20.1, 20.2 in der Figur 4 dargestellt sind, nimmt die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung 310 auf und ist in einem gemeinsamen verschließbaren Gehäuse 410 mit den weiteren Komponenten der Antriebseinheit untergebracht.

[0041] Das Gehäuse 20 ist aus einer in der Figur 4 nicht sichtbaren oberen und einer untere Trägerplatte und den zwei Seitenteilen 20.1, 20.2 gebildet.

[0042] Zu den Komponenten, die im Gehäuse 20 untergebracht sind, zählen der Anschluss 60 für den Antriebsmotor und die Spindel der Spindelanordnung, drei hintereinander angeordneten Schaltstangen 10 (von denen nur die dem dritten Rastscheibenpaar zugeordnete Schaltstange 10.3 sichtbar ist) zu den Anschlussteilen 190 für das Stellungsanzeigemodul zur Anzeige der drei Stellungen des Schaltgerätes und ein Zahnradgetriebe mit einem definierten Übersetzungsverhältnis, dass abhängig von der Anzahl der Umdrehungen des Spindelantriebes zur Betätigung des Schaltgerätes ist.

[0043] Das Zahnradgetriebe der gezeigten erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung 310 umfasst insgesamt drei Rastscheibenpaare 131, 132; 133, 134; 135, 136 mit jeweils zwei Rastscheiben. Die hier verdeckte erste und die zweite Rastscheibe 131, 132 werden nach ihrem Einrasten in das erste Verriegelungselement 210 für die Anzeige einer ersten Position oder Stellung benutzt. Die hier verdeckte dritte und die vierte Rastscheibe 133, 134 werden nach ihrem Einrasten in mit den Verriegelungselementen 222, 221 des zweiten Verriegelungselements 220 für die Anzeige einer zweiten Position oder Stellung benutzt. Die sichtbare fünfte und die sechste Rastscheibe 135, 136 werden nach ihrem Einrasten mit den Verriegelungselementen 231, 232 des dritten Verriegelungselements 230 für die Anzeige einer dritten Position oder Stellung benutzt.

[0044] Durch das hier nicht sichtbare erste Zahnrad 130 ist mittig eine Achse geführt, wobei auch die erste Rastscheibe 131, die dritte Rastscheibe 133 und die fünfte Rastscheibe 135 auf dieser Achse angeordnet sind. Durch das hier ebenfalls nicht sichtbare zweite Zahnrad 140 ist mittig eine weitere Achse geführt, wobei auch die zweite Rastscheibe 132, die vierte Rastscheibe 134 und die sechste Rastscheibe 136 auf dieser Achse angeordnet sind.

[0045] Die drei Schaltstangen 10.1, 10.2, 10.3 sind durch in einem Seitenteil 20.2 des Gehäuses 20 vorgesehene Öffnungen geführt.

[0046] Die Verriegelungselemente 210, 220, 230 werden jeweils unter Federvorspannung auf die Rastscheiben 131, 132, 133, 134, 135, 136 gedrückt, so dass die auf den Verriegelungselementen 210, 220, 230 befindlichen Rastnasen bei günstiger Stellung der Rastscheiben 131, 132, 133, 134, 135, 136 einrasten können. Hierzu sind die Verriegelungselemente 210, 220, 230 jeweils mit einem, vorzugsweise als Druckfeder 12, 13 ausgeführten Federelement hinterlegt. So ist beispielsweise das Verriegelungselement 220 mit der Druckfeder 12 (hier lediglich die Position dargestellt) hinterlegt.

[0047] Figur 5 zeigt eine beispielhafte schematische Draufsicht auf das zweite Rastscheibenpaar bestehend aus der dritten und vierten Rastscheibe 133, 134 der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung 310 in einer ersten Verriegelungsposition.

[0048] In dieser Verriegelungsposition greifen die Rastnasen 221, 222 des zweiten Verriegelungselements 220 in die Ausnehmung 143, 144 der Rastscheiben 133, 134 ein und eine Anzeige der ersten Schaltstellung des Schaltgerätes am Stellungsanzeigemodul erfolgt.

[0049] Dabei wird mittels des Antriebsmotors oder über einen Handantrieb über die Zahnräder 130, 140 des Zahnradgetriebes die dritte Ratscheibe 133 im Uhrzeigersinn bis zum Eingriff ihrer Ausnehmung 143 in das erste Rastelement 221 des zweiten Verriegelungselementes 220 und die vierte Rastscheibe 134 bis zum Eingriff ihrer Ausnehmung 144 in das zweite Rastelement 222 des zweiten Verriegelungselements 220 bewegt. Die mit dem zweiten Verriegelungselement 220 verbundene zweite Schaltstange 10.2 wird dabei eingefahren gefahren. Die Verriegelungselemente 211, 212 des ersten Verriegelungselementes 210 und die Verriegelungselemente 231, 232 des dritten Verriegelungselementes 230 befinden sich demzufolge nicht im Eingriff mit den Ausnehmungen 141, 142; 145, 146 der hier nicht sichtbaren Rastscheiben 131, 132, 135, 136.

[0050] Figur 6 zeigt eine beispielhafte schematische Draufsicht auf das erste Rastscheibenpaar bestehend aus der ersten und zweiten Rastscheibe 131, 132 der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung 310 in einer zweiten Verriegelungsposition.

[0051] In dieser Verriegelungsposition greifen die Rastnasen 211, 212 des ersten Verriegelungselements 210 in die Ausnehmung 141, 142 der Rastscheiben 131, 132 ein und eine Anzeige der ersten Schaltstellung des Schaltgerätes am Stellungsanzeigemodul erfolgt.

[0052] Dabei wird mittels des Antriebsmotors oder über einen Handantrieb über die Zahnräder 130, 140 des Zahnradgetriebes die erste Rastscheibe 131 entgegen dem Uhrzeigersinn bis zum Eingriff ihrer Ausnehmung 141 in das erste Rastelement 211 des ersten Verriegelungselementes 210 und die zweite Rastscheibe 132 bis zum Eingriff ihrer Ausnehmung 142 in das zweite Rastelement 212 des ersten Verriegelungselements 210 bewegt. Die mit dem ersten Verriegelungselement 210 verbundene erste Schaltstange 10.1 wird dabei ausgefahren. Die Verriegelungselemente 221, 222 des zweiten Verriegelungselementes 220 und die Verriegelungselemente 231, 232 des dritten Verriegelungselementes 230 befinden sich demzufolge nicht im Eingriff mit den Ausnehmungen 143, 144; 145, 146 der hier nicht sichtbaren Rastscheiben 133, 134, 135, 136.

[0053] In der in den Figuren nicht gezeigten dritten Verriegelungsposition greifen die Rastnasen 231, 232 des dritten Verriegelungselements 230 in die Ausnehmung 145, 146 der Rastscheiben 135, 136 ein und eine Anzeige der dritten Schaltstellung des Schaltgerätes am Stellungsanzeigemodul erfolgt.

[0054] Dabei wird mittels des Antriebsmotors oder über einen Handantrieb über die Zahnräder 130, 140 des Zahnradgetriebes die fünfte Rastscheibe 135 entgegen dem Uhrzeigersinn bis zum Eingriff ihrer Ausnehmung 145 in das erste Rastelement 231 des dritten Verriegelungselementes 230 und die sechste Rastscheibe 136 bis zum Eingriff ihrer Ausnehmung 146 in das dritte Rastelement 232 des dritten Verriegelungselements 230 bewegt. Die mit dem dritten Verriegelungselement 230 verbundene erste Schaltstange 10.3 wird dabei bewegt und ausgefahren.

[0055] Die Verriegelungselemente 211, 212 des ersten Verriegelungselementes 210 und die Verriegelungselemente 221, 222 des zweiten Verriegelungselementes 220 befinden sich demzufolge nicht im Eingriff mit den Ausnehmungen 141, 142; 143, 144 der Rastscheiben 131, 132, 133, 134.

Bezugszeichenliste

[0056] 

1

Blechteil

1.1

erstes Blechteil

1.2

letztes Blechteil

10

Schaltstange

12

Federelement, Druckfeder

13

Federelement, Druckfeder

20

Gehäuse der Verriegelungsvorrichtung

20.1

Seitenteil des Gehäuses der Verriegelungsvorrichtung

20.2

Seitenteil des Gehäuses der Verriegelungsvorrichtung

20.3

Oberteil des Gehäuses der Verriegelungsvorrichtung

20.4

Unterteil des Gehäuses der Verriegelungsvorrichtung

12

Federelement

13

Federelement

20

Träger, Gehäuse, Aufnahmeeinheit für die Verriegelungsvorrichtung

30

elektrischer Anschluss

40

Eingriff des Zahnradgetriebes gemäß eines definierten Übersetzungsverhältnis

50

Endschalter zum Abschalten des Antriebsmotors

60

Anschlusselement zum Anschluss des Antriebsmotors und der Spindel zur Verbindung mit dem Schaltgerät

61

Anschlusselement

70

Stellungsanzeigeanschluss

80

Welle- Nabe Verbindung

130

erstes Zahnrad

131

erste Rastscheibe

132

zweite Rastscheibe

133

dritte Rastscheibe

134

vierte Rastscheibe

135

fünfte Rastscheibe

136

sechste Rastscheibe

141

Eingriffstelle, Ausnehmung der ersten Rastscheibe

142

Eingriffstelle, Ausnehmung der zweiten Rastscheibe

143

Eingriffstelle, Ausnehmung der dritten Rastscheibe

144

Eingriffstelle, Ausnehmung der vierten Rastscheibe

145

Eingriffstelle, Ausnehmung der fünften Rastscheibe

146

Eingriffstelle, Ausnehmung der sechsten Rastscheibe

140

zweites Zahnrad

150

erstes Trägerteil

190

Verbindungselement zur Verbindung mit dem Stellungsanzeigemodul

210

erstes Rastelement, Verriegelungselement

211

erste Rastnase, Eingriffteil des ersten Rastelements

212

zweite Rastnase, Eingriffteil des ersten Rastelements

220

zweites Rastelement, Verriegelungselement

221

erste Rastnase des zweiten Rastelements

222

zweite Rastnase des zweiten Rastelements

230

drittes Rastelement, Verriegelungselement

231

erste Rastnase, Eingriffteil des dritten Rastelements

232

zweite Rastnase, Eingriffteil des dritten Rastelements

310

Verriegelungsvorrichtung

410

Gehäuse, Gussgehäuse

Ansprüche

1. Verriegelungsvorrichtung für eine Antriebseinheit zur Betätigung eines Schaltgerätes einer Schaltanlage, welche einen Spindelantrieb zur Betätigung des Schaltgerätes und ein damit gekuppeltes bzw. kuppelbares Zahnradgetriebe aufweist, von einem Antriebsmotor oder einer Handbedienvorrichtung antreibbar ist und dabei nach einer definierten Anzahl von Teilumdrehungen einer mit dem Zahnradgetriebe verbundenen Antriebswelle der Spindelanordnung das Schaltgerät verriegelt, damit das Schaltgerät in eine von drei vorgegebene Verriegelungspositionen oder Schaltstellungen bringt und diese mittels wenigstens einem vorgesehenen Stellungsanzeigemodul anzeigt, wobei die Anzahl der Teilumdrehungen für die Verriegelung des Schaltgerätes entweder größer oder kleiner als eine vollständige Umdrehung der Antriebswelle ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnradgetriebe aus zwei miteinander in Eingriff stehenden Zahnrädern (130, 140) mit einem definierten Übersetzungsverhältnisses aufgebaut ist, wobei jedes der Zahnräder (130, 140) mit jeweils drei damit verbundenen Rastscheiben (131, 132, 133, 134, 135, 136) zusammenwirkt und jede Verriegelungsposition durch jeweils eines von drei Verriegelungselementen (210, 220, 230), die dann mit den den Verriegelungselementen (210, 220, 230) zugeordneten Rastscheibenpaaren (131, 132; 133, 134; 135, 136) in Eingriff stehen, zu einer daran angeordneten Schaltstange (10.1, 10.2, 10.3) zur Anzeige der Schaltstellung am Stellungsanzeigemodul übertragbar sind.

2. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastscheiben (131, 132; 133, 134; 135, 136) jeweils wenigstens eine Eingriffstelle (141, 142, 142, 144, 145, 146) je Rastscheibe (131, 132; 133, 134; 135, 136) zum Eingriff in ein Eingriffteil (211, 212, 221, 222, 231, 232) des zugeordneten Verriegelungselementes (210, 220, 230) aufweisen.

3. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten Schaltstellung des Schaltgerätes die Eingriffteile (221, 222) des zweiten Verriegelungselements (220) in die Eingriffstelle (143, 144) der dritten und vierten Rastscheiben (133, 144) eingreifen und eine Anzeige der ersten Schaltstellung des Schaltgerätes am Stellungsanzeigemodul erfolgt.

4. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einer zweiten Schaltstellung des Schaltgerätes die Eingriffteile (211, 212) des ersten Verriegelungselements (210) in die Eingriffstelle (141, 142) der Rastscheiben (131, 132) eingreifen und eine Anzeige der zweiten Schaltstellung des Schaltgerätes am Stellungsanzeigemodul erfolgt.

5. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einer dritten Schaltstellung des Schaltgerätes die Eingriffteile (231, 232) des dritten Verriegelungselements (230) in die Eingriffstelle (145, 146) der Rastscheiben (135, 136) eingreifen und eine Anzeige der dritten Schaltstellung des Schaltgerätes am Stellungsanzeigemodul erfolgt.

6. Verriegelungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse (20) für die Aufnahme der Verriegelungsvorrichtung vorgesehen ist, welches aus mehreren übereinander angeordneten Blechteilen (1) aufgebaut ist.

7. Verriegelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsvorrichtung in einem Gussgehäuse (180, 410) einer Antriebseinheit angeordnet ist.

8. Verriegelungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor und die Spindelanordnung mittels einer steckbaren Welle- Nabe-Verbindung (80) mit dem Anschlusselement (60) des Zahnradgetriebe verbunden ist.

9. Verriegelungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Betätigung des Schaltgerätes nur ein Antriebsmotor vorgesehen ist.

10. Verwendung der Verriegelungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche in einer Antriebseinheit zum Betätigen eines kombinierten Trenn- und Erdungsschalter in gasisolierten, luft- oder vakuumisolierten Hoch- oder Mittelspannungsschaltanlagen.

Claims

1. Locking device for a drive unit for actuating a switching device of a switchgear, which locking device has a spindle drive for actuating the switching device, and a gear mechanism coupled or couplable thereto, can be driven by a drive motor or a manual operating device and, after a defined number of partial revolutions of a drive shaft of the spindle arrangement, said drive shaft being connected to the gear mechanism, here locks the switching device, thus brings the switching device into one of three predetermined locking positions or switch settings and displays these by means of at least one provided setting display module, wherein the number of partial revolutions for the locking of the switching device is either greater or less than one complete revolution of the drive shaft, characterized in that the gear mechanism is made up of two intermeshing gearwheels (130, 140) having a defined transmission ratio, wherein each of the gearwheels (130, 140) cooperates with respectively three detent disks (131, 132, 133, 134, 135, 136) connected thereto, and each locking position can be transmitted by respectively one of three locking elements (210, 220, 230), which are then engaged with the detent disk pairs (131, 132; 133, 134; 135, 136) assigned to the locking elements (210, 220, 230), to a switch rod (10.1, 10.2, 10.3) disposed thereon for the display of the switch setting on the setting display module.

2. Locking device according to Claim 1, characterized in that the detent disks (131, 132; 133, 134; 135, 136) respectively have at least one engagement point (141, 142, 142, 144, 145, 146) per detent disk (131, 132; 133, 134; 135, 136) for engagement in an engagement part (211, 212, 221, 222, 231, 232) of the associated locking element (210, 220, 230).

3. Locking device according to Claim 2, characterized in that, in a first switch setting of the switching device, the engagement parts (221, 222) of the second locking element (220) engage in the engagement point (143, 144) on the third and fourth detent disks (133, 144) and the first switch setting of the switching device is displayed on the setting display module.

4. Locking device according to Claim 2, characterized in that, in a first switch setting of the switching device, the engagement parts (211, 212) of the first locking element (210) engage in the engagement point (141, 142) on the detent disks (131, 132) and the second switch setting of the switching device is displayed on the setting display module.

5. Locking device according to Claim 2, characterized in that, in a third switch setting of the switching device, the engagement parts (231, 232) of the third locking element (230) engage in the engagement point (145, 146) on the detent disks (135, 136) and the third switch setting of the switching device is displayed on the setting display module.

6. Locking device according to one of the preceding patent claims, characterized in that a housing (20), made up of a plurality of sheet metal parts (1) arranged one above the other, is provided for the reception of the locking device.

7. Locking device according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the locking device is disposed in a cast metal housing (180, 410) of a drive unit.

8. Locking device according to one of the preceding patent claims, characterized in that the drive motor and the spindle arrangement are connected to the connection element (60) of the gear mechanism by means of a plug-in shaft-hub connection (80).

9. Locking device according to one of the preceding patent claims, characterized in that, for the actuation of the switching device, only one drive motor is provided.

10. Use of the locking device according to one of the preceding claims in a drive unit for actuating a combined isolating and grounding switch in gas-insulated, air-insulated or vacuum-insulated high or medium voltage switchgears.

Revendications

1. Dispositif de verrouillage destiné à une unité d'entraînement servant à actionner un appareil de commutation d'une installation de commutation qui comporte un entraînement à broche servant à actionner l'appareil de commutation et une transmission à roue dentée accouplée ou pouvant être accouplée à celui-ci, qui peut être entraîné par un moteur d'entraînement ou un dispositif manoeuvré manuellement et qui verrouille ainsi l'appareil de commutation après un nombre défini de tours partiels d'un arbre d'entraînement du système à broche relié à la transmission à roue dentée, qui amène par conséquent l'appareil de commutation à une position de verrouillage ou une situation de commutation prédéterminée sur trois et qui affiche cette dernière au moyen d'au moins un module d'affichage de position prévu, dans lequel le nombre des tours partiels destinés au verrouillage de l'appareil de commutation est soit supérieur soit inférieur à un tour complet de l'arbre d'entraînement, caractérisé en ce que la transmission à roue dentée est constituée de deux roues dentées (130, 140) en prise l'une avec l'autre selon un rapport de réduction défini, dans lequel chacune des roues dentées (130, 140) coopère avec trois disques d'arrêt (131, 132, 133, 134, 135, 136) qui sont reliés à celles-ci, et chaque position de verrouillage peut être transmise par l'intermédiaire de l'un, respectif, de trois éléments de verrouillage (210, 220, 230) qui sont ensuite engrenés sur des paires de disques d'arrêt (131, 132 ; 133, 134 ; 135, 136) associées aux éléments de verrouillage (210, 220, 230) sur des broches de commutation (10.1, 10.2, 10.3) pour l'affichage de la position de commutation sur le module d'affichage de position.

2. Dispositif de verrouillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les disques d'arrêt (131, 132 ; 133, 134 ; 135, 136) comportent respectivement au moins un point d'engrènement (141, 142, 142, 144, 145, 146) par disque d'arrêt (131, 132 ; 133, 134 ; 135, 136) prévu pour l'engrènement à une partie d'engrènement (211, 212, 221, 222, 231, 232) de l'élement de verrouillage (210, 220, 230) associé.

3. Dispositif de verrouillage selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'à une première position de commutation de l'appareil de commutation, les parties d'engrènement (221, 222) du second élément de verrouillage (220) s'engrènent au point d'engrènement (143, 144) des troisième et quatrième disques d'arrêt (133, 144) et un affichage de la première position de commutation de l'appareil de commutation est effectué sur le module d'affichage de position.

4. Dispositif de verrouillage selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'à une seconde position de commutation de l'appareil de commutation, les parties d'engrènement (211, 212) du premier élément de verrouillage (210) s'engrènent au point d'engrènement (141, 142) des disques d'arrêt (131, 132) et un affichage de la seconde position de commutation de l'appareil de commutation est effectué sur le module d'affichage de position.

5. Dispositif de verrouillage selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'à une troisième position de commutation de l'appareil de commutation, les parties d'engrènement (231, 232) du troisième élément de verrouillage (230) s'engrènent au point d'engrènement (145, 146) des disques d'arrêt (135, 136) et un affichage de la troisième position de commutation de l'appareil de commutation est effectué sur le module d'affichage de position.

6. Dispositif de verrouillage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est prévu un boîtier (20) destiné à recevoir le dispositif de verrouillage, qui est constitué de plusieurs pièces de tôle (1) disposées les unes sur les autres.

7. Dispositif de verrouillage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le dispositif de verrouillage est disposé dans un boîtier moulé (180, 410) d'une unité d'entraînement.

8. Dispositif de verrouillage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moteur d'entraînement et le système de broche sont reliés au moyen d'une liaison arbre-moyeu enfichable (80) à l'élément de raccordement (60) de la transmission à roue dentée.

9. Dispositif de verrouillage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il n'est prévu qu'un moteur d'entraînement pour actionner l'appareil de commutation.

10. Utilisation du dispositif de verrouillage selon l'une quelconque des revendications précédentes dans une unité d'entraînement servant à actionner un sectionneur et un interrupteur de mise à la terre combiné dans des installations de commutation à haute ou moyenne tension isolés au gaz, à l'air ou sous vide.

Zeichnung