DE10027714A1 - Betätigungsvorrichtung für Schalter zur Umpolung hoher elektrischer Gleichströme - Google Patents
Betätigungsvorrichtung für Schalter zur Umpolung hoher elektrischer GleichströmeInfo
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Abstract
Betätigungsvorrichtung (10) für Umpol-Schalter für elektrische Gleitströme, welche in sich deckenden Kreisringflächen angeordnete starre großflächige Kontakte an einer feststehenden Isolierscheibe und an einer drehbaren Isolierscheibe aufweisen, von denen die Festkontakte des ankommenden Stromschienenpaars auf der einen Seite des Drehpunkts der Isolierscheibe liegt und diejenigen des abgehenden Stromschienenpaars auf der gleichen Ebene jenen gegenüber und die beweglichen Kontaktpaare durch entsprechende Leiter miteinander verbunden und durch eine an der Drehachse der Scheibe angreifende lösbare Anpressvorrichtung gegen die Festkontaktflächen andrückbar sind. DOLLAR A Die Betätigungsvorrichtung weist eine erste druckmittelbetätigte kurzhubige Kolben-Zylinder-Einheit (12, 14, 16) auf, deren Kolbenstange (22) zur Drehachse der isolierbaren Drehscheibe fluchtend mit dieser Isolierscheibe verbunden ist. Außerdem ist wenigstens eine weitere Kolben-Zylinder-Einheit (40, 45; 42, 45) mit einem durch das Druckmittel zwischen zwei Hub-Endstellungen beweglichen Kolben (45) vorgesehen, welcher an einem Hebelarm (56) angreift bzw. angreifen, der seinerseits drehfest mit der drehbaren Isolierscheibe verbunden ist.
Description
Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung für zur
Umpolung hoher elektrischer Gleichströme bestimmte Schal
ter, welche in sich deckenden Kreisringflächen angeordnete
starre großflächige, an einer feststehenden Isolierscheibe
feststehende und an einer drehbaren Isolierscheibe gehal
terte bewegliche Kontakte aufweisen, von denen die Festkon
takte des ankommenden Stromschienenpaars auf der einen Seite
des Drehpunkts der Isolierscheibe liegen und diejenigen des
abgehenden Stromschienenpaars auf gleicher Ebene jenen ge
genüber, wobei die beweglichen Kontaktpaare durch entspre
chende, an bzw. in der drehbaren Isolierscheibe angeordnete
Leiter miteinander verbunden und durch eine an der Dreh
achse der Scheibe angreifende, vor dem Umschalten lösbare
Anpressvorrichtung gegen die Festkontaktflächen andrückbar
sind.
Solche, z. B. aus der DE-PS 10 83 385 bekannte Umpol-Schal
ter haben sich aufgrund ihrer sicheren Funktion und hohen
Lebensdauer bewährt und werden deshalb auch vielfach, z. B.
in Galvanisierbetrieben, eingesetzt. Aufgrund der speziel
len Konstruktion des bekannten Schalters, bei dem vor dem
eigentlichen Schaltvorgang zum Zweck des Umpolens eine An
pressvorrichtung von Hand gelöst werden muss, welche die
beweglichen Kontakte auf die zugeordneten Festkontakte auf
presst, ist der Schaltvorgang nur schwer in eine automati
sierte Systemsteuerung integrierbar. Es wurden daher Umpol-
Schalter entwickelt, bei denen ein die beweglichen Kontakte
tragendes Bauelement eine ausschließlich translatorische
Bewegung ausführt (DE 43 00 137 C2). Durch diese verein
fachte Schaltbewegung war es möglich, den Schieber beim Um
schaltvorgang mittels eines doppelt wirkenden Pneumatik
zylinders als Betätigungsvorrichtung zu schalten, welcher
an eine automatisierbare pneumatische Steuerschaltung an
schließbar ist, welche die Druckbeaufschlagung in der ge
wünschten Schaltrichtung durch einfache Schalterbetätigung
auszulösen erlaubt.
Bei dem bekannten Schalter der eingangs erwähnten Art ist
die Umrüstung auf eine automatische Betätigung mittels ei
nes druckmittelbeaufschlagbaren Zylinders aber nicht mög
lich, weil zwei unterschiedliche Schaltbewegungen zeitlich
aufeinander folgend ausgeführt werden müssen, um eine Umpo
lung durchzuführen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Betätigungs
vorrichtung für Schalter der hier in Frage stehenden Art zu
schaffen, welche unter Beibehaltung der Zuverlässigkeit und
langen Lebensdauer des Schalters in ein automatisiertes Sy
stem einbindbar ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die
Betätigungsvorrichtung eine erste druckmittelbetätigbare
kurzhubige Kolben-Zylinder-Einheit aufweist, deren Kolben
stange zur Drehachse der drehbaren Isolierscheibe fluchtend
mit dieser Isolierscheibe verbunden ist, und dass wenig
stens eine weitere Kolben-Zylinder-Einheit mit einem durch
das Druckmittel zwischen zwei Hub-Endstellungen beweglichen
Kolben vorgesehen ist, welche(r) an einen Hebelarm angreift
bzw. angreifen, der seinerseits drehfest mit der drehbaren
Isolierscheibe verbunden ist. Die Grundkonzeption dieser
Betätigungsvorrichtung besteht also darin, dass der An
pressdruck, mit dem der die an der drehbaren Isolierscheibe
angeordneten Kontakte an die Festkontakten angedrückt wird,
durch eine erste kurzhubige Kolben-Zylinder-Einheit erzeugt
wird, welche so ausgelegt ist, dass sie eine hohe Anpress
kraft aufrecht zu erhalten vermag. Durch Wahl eines ent
sprechend großen Durchmessers des Arbeitskolbens der vor
zugsweise mit Druckluft als Druckmittel betätigten Kolben-
Zylinder Einheit, kann der zur sicheren großflächigen Kon
taktgabe der Kontakte erforderliche hohe Anpressdruck ge
währleistet werden. Die Schaltbewegung der drehbaren Iso
lierscheibe beim eigentlichen Umpolvorgang wird dagegen
durch wenigstens eine weitere Kolben-Zylinder-Einheit er
zwungen, welche nach Abschaltung der Druckbeaufschlagung
der ersten Kolben-Zylinder-Einheit betätigt, d. h. mit
Druckmittel beaufschlagt wird und dann die Drehbewegung der
Isolierscheibe über einen Hebelarm oder eine Verzahnung,
bei welcher am Kolben der weiteren Kolben-Zylinder-Ein
heit(en) jeweils eine mit einem drehfest mit dem Kolben der
ersten Kolben-Zylinder-Einheit verbundenen Zahnrad kämmende
Zahnstange vorgesehen ist, auslöst.
In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung ist der Kolben
der ersten Kolben-Zylinder-Einheit drehfest im Zylinder ge
führt und die Kolbenstange im Kolben drehbar, in Hubrich
tung jedoch relativ zum Kolben unverschieblich gehalten,
wobei die Kolbenstange ihrerseits starr mit der drehbaren
Isolierscheibe verbunden ist. Die Schaltkraft der weiteren
Kolben-Zylinder-Einheit(en) wird dann also über den dreh
fest mit der Kolbenstange verbundenen Hebelarm oder die
Verzahnung auf die drehbare Isolierscheibe übertragen.
Der Zylinder der ersten Kolben-Zylinder-Einheit wird zweck
mäßig auf der kontaktabgewandten Seite der die Festkontakte
tragenden undrehbaren Isolierscheibe angeordnet, wobei die
Kolbenstange eine Durchgangsöffnung in der die Festkontakte
tragenden Isolierscheibe durchsetzt, an der die die beweg
lichen Kontakte tragende drehbare Isolierscheibe angreift.
Die Ausgestaltung ist dabei vorzugsweise so getroffen, dass
der Kolben der ersten Kolben-Zylinder-Einheit federnd in
eine Hubstellung vorgespannt ist, in welcher die an der
drehbaren Isolierscheibe vorgesehenen Kontakte von den an
der die festen Kontakte tragenden Isolierscheibe vorgesehe
nen Kontakten abgehoben sind, wobei der kolbenstangenseitig
zwischen der Zylinder-Stirnwand und dem Kolben gebildete
Arbeitsraum der Kolben-Zylinder-Einheit einen Anschluss an
eine Druckmittelquelle aufweist. Es ist also möglich, hier
einen einfach wirkenden Pneumatikzylinder zu verwenden, der
lediglich zur Erzeugung des Anpressdrucks der Kontakte an
einander mit Druckluft beaufschlagt werden muss, während es
zur Unterbrechung des Anpressdrucks genügt, die Druckbeauf
schlagung durch Druckluft zu unterbrechen und den Arbeits
raum zur Umgebungsatmosphäre zu entlüften.
Um einen möglichst kompakten Aufbau der Betätigungsvorrich
tung zu erhalten, ist bzw. sind die weitere(n) Kolben-Zy
linder-Einheit(en) mit Abstand zur Längsmittelachse der
Kolbenstange der ersten Kolben-Zylinder-Einheit versetzt im
Kolben der ersten Kolben-Zylinder-Einheit vorgesehen.
Dabei ist die Ausgestaltung vorzugsweise so getroffen, dass
der bzw. die Kolben der weiteren Kolben-Zylinder-Ein
heit(en) in jeweils einer von der Längsmittelachse der Kol
benstange beabstandeten Zylinderbohrung verschieblich ange
ordnet ist bzw. sind, deren Längsmittelachse(n) in einer
rechtwinklig zur Längsmittelachse des Kolbens der ersten
Kolben-Zylinder-Einheit verlaufenen Ebene liegt bzw. lie
gen. Bevorzugt ist die Ausgestaltung dabei so getroffen,
dass zwei weitere Kolben-Zylinder-Einheiten im Kolben der
ersten Kolben-Zylinder-Einheit vorgesehen sind, dass die
Zylinderbohrung der weiteren Kolben-Zylinder-Einheit mit
parallelen Längsmittelachsen auf gegenüberliegenden Seiten
der Längsmittelachse der ersten Kolben-Zylinder-Einheit an
geordnet sind, und dass die Kolben der beiden weiteren Kol
ben-Zylinder-Einheiten jeweils an einem zugehörigen freien
Ende des als mittig drehfest mit der Kolbenstange der ers
ten Kolben-Zylinder-Einheit verbundener Doppelhebel ausge
bildeten zugeordneten Hebelarms angreifen.
Der Kolben der ersten Kolben-Zylinder-Einheit weist dabei
mit Vorteil eine in ihrer den die Kontakte tragenden Iso
lierscheiben des zugehörigen Umpol-Schalters abgewandten
Seite offen mündende Vertiefung auf, in deren Begrenzungs
wänden die Zylinderbohrungen der weiteren Kolben-Zylinder-
Einheiten münden, wobei das schalterabgewandte Ende der
Kolbenstange der ersten Kolben-Zylinder-Einheit in diese
Vertiefung vortritt und der Doppelhebel auf dem in die Ver
tiefung vortretenden Endbereich der Kolbenstange drehfest
gehaltert ist.
Die jeweils einen Kolben aufnehmenden Zylinderbohrungen
wird bzw. werden dabei in vorteilhafter Weiterbildung der
Erfindung von zwei fluchtenden, in den gegenüberliegenden
Begrenzungswänden der Vertiefung offen mündenden Zylinder
bohrungsabschnitten gebildet, in welchen jeweils ein Endab
schnitt des zugehörigen, als fliegender Kolben ausgebilde
ten Kolbens um einen vorgegebenen Hub verschieblich ange
ordnet ist. Die freien Enden des Doppelhebels sind dann je
weils in dem die Vertiefung durchsetzenden Mittelabschnitt
der Kolben angelenkt.
Diese Anlenkung erfolgt zweckmäßig dadurch, dass der Dop
pelhebel durch jeweils einen, eine langlochartige Durch
gangsöffnung im jeweiligen Endbereich durchsetzenden, im
Mittelabschnitt des jeweiligen Kolbens vorgesehenen Bolzen
verschwenkbar an den Kolben angelenkt ist.
Alternativ kann die Kopplung der Kolben der weiteren Kolben-
Zylinder Einheit mit dem Kolben bzw. der Kolbenstange der
ersten Kolben-Zylinder-Einheit - wie bereits früher erwähnt
- auch dadurch erfolgen, dass anstelle der Kopplung durch
den Doppelhebel eine von Zahnstangenabschnitten an den Kol
ben der weiteren Kolben-Zylinder-Einheiten und ein drehfest
mit dem Kolben der ersten Kolben-Zylinder-Einheit verbunde
nes Zahnrad gebildete Verzahnung vorgesehen ist.
Um die die Drehbewegung der Isolierscheibe beim Umpolvor
gang bewirkende Druckbeaufschlagung der weiteren Kolben-Zy
linder-Einheit zu ermöglichen, sind die jeweils zwischen
den freien Stirnflächen der Kolben der weiteren Kolben-Zy
linder-Einheiten und der geschlossenen Endfläche der Zylin
derbohrungen im Kolben der ersten Kolben-Zylinder-Einheit
gebildeten Arbeitsräume mit in der schalterabgewandten
Flachseite des Kolbens der ersten Kolben-Zylinder-Einheit
mündenden Druckmittel-Anschlüssen versehen.
Diese Druckmittel-Anschlüsse werden dann zweckmäßig von
starren rohrförmigen, rechtwinklig von der Kolben-Stirnflä
che vortretenden Rohrstutzen gebildet, welche durch komple
mentäre Durchgangsöffnungen in einem die offene Stirnfläche
des Zylinder-Gehäuses der ersten Kolben-Zylinder-Einheit
auf der dem Arbeitsraum gegenüberliegenden Seite verschlie
ßenden Zylinderdeckel in Hubrichtung verschieblich durchge
führt sind, wobei an den freien Enden der Rohrstutzen elas
tisch bewegliche, mit einer Druckmittelquelle verbindbare
Leitungen, beispielsweise Druckschläuche, angeschlossen
sind. Die Rohrstutzen haben dabei neben der Funktion als
Druckmittel-Anschluss zusätzlich die Aufgabe, den Kolben
der ersten Kolben-Zylinder-Einheit unverdrehbar im Zylin
der-Gehäuse dieser Einheit zu führen.
Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung eines Aus
führungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher er
läutert, und zwar zeigt:
Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Ausführungs
beispiel der erfindungsgemäßen Betäti
gungsvorrichtung, gesehen von der
schalterabgewandten Seite bei abgenom
menem Zylinderdeckel;
Fig. 2 eine Schnittansicht durch die Betäti
gungsvorrichtung, gesehen in Richtung
der Pfeile 2-2 in Fig. 1;
Fig. 3 eine Draufsicht auf den Kolben der
ersten Kolben-Zylinder-Einheit der in
den Fig. 1 und 2 gezeigten Betäti
gungsvorrichtung;
Fig. 4 eine Ansicht des in Fig. 3 gezeigten
Kolbens im sogenannten Halbschnitt in
der in Fig. 3 durch die Pfeile 4-4
veranschaulichten Schnittführung;
Fig. 5 eine Draufsicht auf einen Kolben einer
der weiteren Kolben-Zylinder-Einheiten
der erfindungsgemäßen Betätigungsvor
richtung;
Fig. 6 eine Seitenansicht des in Fig. 5 ge
zeigten Kolbens; und
Fig. 7 eine schematische Darstellung der er
findungsgemäßen Betätigungsvorrich
tung, in welcher zusätzlich das
Schaltbild einer elektropneumatischen
Schaltung zur Steuerung des Umpol-Vor
gangs dargestellt ist.
In den Fig. 1 und 2 ist ein Ausführungsbeispiel einer in
ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichneten erfindungsgemäßen Be
tätigungsvorrichtung für einen - nicht gezeigten - Umpol-
Schalter der hier in Frage stehenden Art gezeigt.
Die Betätigungsvorrichtung 10 weist einen außen quadratisch
begrenzten Zylinder 12 geringer Höhe mit einer zylindri
schen Bohrung 14 auf, in welcher ein Kolben 16 in Richtung
der zusammenfallenden Längsmittelachsen des Kolbens 16 und
der Bohrung 14 verschieblich angeordnet ist. Der Zylinder
12 ist an seiner dem nicht gezeigten, zu betätigenden
Schalter zugewandten Seite durch eine integrale Stirnwand
18 mit einer mittigen Durchgangsbohrung 20 verschlossen,
durch welche eine am Kolben angreifende Kolbenstange 22
durch einen Nutring 24 abgedichtet hindurchgeführt ist. Der
Kolben 16 seinerseits ist durch einen Nutring 26 in der Zy
linderbohrung 14 abgedichtet, so dass also zwischen der der
Stirnwand 18 zugewandten Stirnfläche des Kolbens 16 und der
Stirnwand 18 ein abgedichteter Arbeitsraum gebildet ist, in
welchen ein Druckmittel, vorzugsweise Druckluft, über einen
- nicht gezeigten - Anschluß einbringbar ist, wodurch der
Kolben infolge des sich im Arbeitsraum aufbauenden Drucks
eine - bezogen auf die Darstellung nach Fig. 2 - abwärts
gerichtete Hubbewegung ausführt. Der maximale Hub des Kol
bens 16 ist dabei durch einen die der Stirnwand 18 gegen
überliegende offene Stirnseite des Zylinders 16 verschlie
ßenden Zylinderdeckel 28 gegeben. In der Praxis ist die
Ausgestaltung jedoch so getroffen, dass die aneinander zur
Anlage bringbaren Kontakte des Umpol-Schalters bereits vor
Erreichen des maximalen Hubs aneinander zur Anlage kommen,
so dass dann die Hubbewegung des Kolbens beendet ist, wobei
die Kontakte des Schalters über die Kolbenstange 22 unter
Vorspannung aneinander in Anlage gehalten werden.
Die Kolbenstange 22 ist durch eine komplementäre Durch
gangsöffnung 30 in dem in den Fig. 3 und 4 noch geson
dert dargestellten Kolben 16 in eine in der Draufsicht im
wesentlichen rechteckig begrenzte, offen in der schalterab
gewandten Stirnseite des Kolbens 16 mündende Vertiefung 32
geführt, wobei sie in der Durchgangsöffnung und in einer,
das freie Ende der Kolbenstange 22 aufnehmenden Durch
gangsöffnung 34 in einer die Vertiefung 32 überspannenden
und mit der Kolben-Stirnfläche verschraubten Brücke 36
drehbar gelagert, in Richtung des Kolbenhubs jedoch starr
mit dem Kolben 16 verbunden ist. Ein Nutring 38 in einer
umlaufenden Nut des Kolbens 16 dichtet den zwischen der
Stirnwand 18 des Zylinders 12 und der dieser zugewandten
Stirnseite des Kolbens 16 gebildeten Arbeitsraum gegen den
Durchtritt von Druckmittel zur gegenüberliegenden Kolben
seite ab.
Der zylindrisch begrenzte Kolben 16 setzt sich aus drei
Teilen, nämlich dem mit der Vertiefung 32 und der Durch
gangsöffnung 34 versehenen, auf zwei gegenüberliegenden pa
rallelen Seiten ebenflächig und den verbleibenden Verbin
dungsflächen kreisbogenförmig begrenzten Mittelteil 16a und
zwei jeweils auf die ebenflächigen Begrenzungsflächen auf
geschraubten, in der Draufsicht segmentförmigen Füllstücken
16b, 16c zusammen, deren äußere Begrenzungsflächen eben
falls kreisbogenförmig ausgebildet sind, so dass der Kolben
16 insgesamt die zur Bohrung 14 komplementäre zylindrische
Umfangsfläche aufweist.
Rechtwinklig zu den längeren Begrenzungsflächen der Vertie
fung 42 sind im Mittelteil 16a des Kolbens 16 durchgehende
parallele Zylinderbohrungen 40, 42 eingearbeitet, welche
jeweils offen in den Begrenzungsflächen der Vertiefung 32
münden. D. h. jede Zylinderbohrung 40, 42 setzt sich also
aus jeweils zwei durch die Vertiefung 32 unterbrochenen
fluchtenden Zylinderbohrungsabschnitten 40a, 40b bzw. 42a,
42b zusammen. In die mit dem Mittelteil 16a verschraubten
Füllstücke 16b, 16c des Kolbens 16 sind Durchlässe 44 für
Druckluft eingearbeitet, die einerseits in der schalterab
gewandten Stirnfläche des Kolbens in Form einer Gewindeboh
rung und andererseits in dem die Zylinderbohrungsabschnitte
40a, 40b und 42a, 42b abschließenden Begrenzungsflächen
münden. In die mit Gewinde versehenen Endabschnitte der
Durchlässe 44 sind Rohrstutzen 46 eingeschraubt, welche
durch komplementäre Bohrungen im Zylinderdeckel 28 hin
durchgeführt sind. An den freien Enden dieser Rohrstutzen
46 sind dann über entsprechende Verbindungsarmaturen Druck
schläuche angeschlossen, über welche von einer Druckquelle
über eine zwischengeschaltete pneumatische Steuerung (Fig.
7) Druckluft in die Zylinder 40, 42 einspeisbar bzw. aus
den Zylindern abführbar ist.
In den Zylinderbohrungen 40 und 42 ist jeweils ein Kolben
45 fliegend eingesetzt. In den Fig. 5 und 6 ist ein sol
cher Kolben 45 gesondert dargestellt. Die langgestreckten
und im wesentlichen zylindrischen Kolben 45 sind in ihrem
Mittelabschnitt mit einer querverlaufenden Aussparung 48
mit ebenflächigem Boden versehen, in welchem eine Gewinde
bohrung 50 mittig eingearbeitet ist. In diese Gewindeboh
rung 50 ist ein in seinem vorstehenden Bereich zylindri
scher Bolzen eingeschraubt, auf dessen vom ebenflächigen
Boden vortretenden zylindrischen Abschnitt eine Hülse 52
drehbar gehaltert ist, die jeweils in ein Langloch 54 in
einem drehfest mit der Kolbenstange 22 verbundenen Doppel
hebel 56 eingreift. Der Doppelhebel 56 kann also durch die
Kolben 45 innerhalb des in der Vertiefung 32 vorgegebenen
Freiraums verschwenkt werden, wobei die Verschwenkbewegung
des Doppelhebels 56 dann auf die drehbar im Kolben 16 gela
gerte Kolbenstange 22 übertragen wird. Der Kolben 16 sei
nerseits ist durch die den Zylinderdeckel 28 verschieblich
durchsetzenden Rohrstutzen 46 der Druckluftanschlüsse zu
den Zylinderbohrungen 40, 42 undrehbar im Zylinder 12 ge
führt. In Fig. 2 ist erkennbar, dass einer der die drehba
ren Hülsen 52 halternden Bolzen verlängert und durch eine
Ausnehmung im Zylinderdeckel 28 geführt ist. Das außerhalb
des Zylinderdeckels freie Ende des Bolzens kann dann zur
Betätigung von Endschaltern für die Ansteuerung der Ar
beitsräume der weiteren Kolben-Zylinder-Einheiten durch die
in Fig. 7 gezeigte pneumatische Steuerschaltung dienen.
Die Funktion der Betätigungsvorrichtung ist nun so, dass
bei Druckluftbeaufschlagung des Arbeitsraums zwischen dem
Kolben 16 und der Stirnwand 18 des Zylinders 12 der Kolben
entgegen der Vorspannung einer (nicht gezeigten) Feder -
bezogen auf die Darstellung gemäß Fig. 2 - in Abwärtsrich
tung verschoben und dieser Hub über die Kolbenstange 22 auf
eine am freien Ende der Kolbenstange befestigte bewegliche
Isolierscheibe 60 mit Kontakten 62 eines in Fig. 7 schema
tisch dargestellten Umpol-Schalters 64 übertragen wird. Die
Kontakte 62 der Isolierscheibe 60 werden dadurch mit hohem
Anpressdruck auf Gegenkontakte 66 einer feststehenden und
direkt auf der Stirnwand 18 des Zylinders 12 befestigten
Isolierscheibe 68 des Schalters aufgedrückt.
Zur Umpolung der Richtung des über die nicht gezeigten
Stromschienen den Gegenkontakten 66 zu bzw. von ihnen abge
führten Gleichstroms wird zunächst der zwischen den Kontak
ten fließende Strom abgeschaltet und dann die Druckbeauf
schlagung des Arbeitsraums im Zylinder 12 abgeschaltet und
der Arbeitsraum zur Umgebungsatmosphäre entlüftet. Durch
die erwähnte federnde Vorspannung des Kolbens 16 wird die
ser an- und dadurch die Kontakte 62 des Umpol-Schalters 64
von den Gegenkontakten 66 abgehoben. Nunmehr können die
Kolben 45 über die Rohrstutzen 46 und die Durchlässe 44 so
mit Druckluft beaufschlagt werden, dass sie sich aus der
jeweiligen Hub-Endstellung in die entgegengesetzte Endstel
lung verschieben und dabei den an ihnen angelenkten Doppel
hebel 56 verschwenken. Diese Verschwenkbewegung wird vom
Doppelhebel 56 über die drehfest angekoppelte Kolbenstange
22 auf die bewegliche Isolierscheibe 60 übertragen. Dabei
werden die an der Isolierscheibe 60 vorgesehenen Kontakte
62 in eine neue, eine Umpolung der Stromrichtung bewirkende
Ausrichtung zu den Gegenkontakten 66 gestellt. Hierauf wird
der Arbeitsraum im Zylinder 12 wieder mit Druckluft beauf
schlagt und so die Kontakte 62 in der umgepolten Schalt
stellung auf die Gegenkontakte 66 gepresst und - solange
die Druckbeaufschlagung anhält - gehalten. Der dann wieder
eingeschaltete Gleichstrom hat also seine Richtung geän
dert.
In Fig. 7 ist neben dem oben rechts schematisch darge
stellten Umpol-Drehschalter 64 mit angebautem Betätigungs
schalter 10 noch das Schaltbild einer pneumatischen Schal
tung zur Beaufschlagung des Kolbens 16 bzw. der Kolben 45
in der gewünschten Folge beim Umpolvorgang dargestellt, die
jedoch - weil nicht Bestandteil der erfindungsgemäßen Betä
tigungsvorrichtung 10 - hier nicht näher erläutert werden
soll, zumal sie nur eine entsprechend angepasste Abwandlung
der pneumatischen Schaltung zu dem bekannten Umpolschalter
gemäß DE 43 40 137 C2 ist.
Claims (12)
1. Betätigungsvorrichtung (10) für zur Umpolung hoher elek
trischer Gleichströme bestimmte Schalter (64), welche in
sich deckenden Kreisringflächen angeordnete starre groß
flächige, an einer feststehenden Isolierscheibe (68)
feststehende und an einer drehbaren Isolierscheibe (60)
gehalterte bewegliche Kontakte (66; 62) aufweisen, von
denen die Festkontakte (66) des ankommenden Stromschie
nenpaars auf der einen Seite des Drehpunkts der Isolier
scheibe (68) liegen und diejenigen des abgehenden Strom
schienenpaars auf gleicher Ebene jenen gegenüber, wobei
die beweglichen Kontaktpaare (62) durch entsprechende,
an bzw. in der drehbaren Isolierscheibe (60) angeordnete
Leiter miteinander verbunden und durch eine an der Dreh
achse der Scheibe (60) angreifende, vor dem Umschalten
lösbare Anpressvorrichtung gegen die Festkontaktflächen
andrückbar sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Betätigungsvorrichtung (10) eine erste druck
mittelbetätigbare kurzhubige Kolben-Zylinder-Einheit
(12, 14, 16) aufweist, deren Kolbenstange (22) zur Dreh
achse der drehbaren Isolierscheibe (60) fluchtend mit
dieser Isolierscheibe (60) verbunden ist,
und dass wenigstens eine weitere Kolben-Zylinder-Ein
heit (40, 45; 42, 45) mit einem durch das Druckmittel
zwischen zwei Hub-Endstellungen beweglichen Kolben (45)
vorgesehen ist, welche(r) an einen Hebelarm (56) an
greift bzw. angreifen, der seinerseits drehfest mit der
drehbaren Isolierscheibe (60) verbunden ist.
2. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, dass der Kolben (16) der ersten Kolben-Zylin
der-Einheit drehfest im Zylinder (12) geführt und die
Kolbenstange (22) im Kolben (16) drehbar in Hubrichtung
jedoch relativ zum Kolben (16) unverschieblich gehalten
ist, dass die Kolbenstange (22) starr mit der drehbaren
Isolierscheibe (60) verbunden ist, und dass der Hebelarm
(56) drehfest mit der Kolbenstange (22) verbunden ist.
3. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass der Zylinder (12) der ersten Kol
ben-Zylinder-Einheit auf der kontaktabgewandten Seite
der die Festkontakte (66) tragenden Isolierscheibe (68)
angeordnet ist, und dass die Kolbenstange (22) eine
Durchgangsöffnung in der die Festkontakte (66) tragenden
Isolierscheibe (68) durchsetzend an der die beweglichen
Kontakte (62) tragenden drehbaren Isolierscheibe (60)
angreift.
4. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, dass der Kolben (16) der ersten Kolben-Zylin
der-Einheit federnd in eine Hubstellung vorgespannt ist,
in welcher die an der drehbaren Isolierscheibe (60) von
den an der die festen Kontakte (66) tragenden Isolier
scheibe (68) vorgesehenen Kontakten abgehoben sind, und
dass der kolbenstangenseitig zwischen der Zylinder-
Stirnwand (18) und dem Kolben (16) gebildete Arbeitsraum
der Kolben-Zylinder-Einheit einen Anschluss an eine
Druckmittelquelle aufweist.
5. Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die weitere(n) Kolben-Zy
linder-Einheit(en) (40, 45; 42, 45) mit Abstand zur
Längsmittelachse der Kolbenstange (22) der ersten Kol
ben-Zylinder-Einheit versetzt im Kolben (16) der ersten
Kolben-Zylinder-Einheit vorgesehen sind.
6. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn
zeichnet, dass der bzw. die Kolben (45) der weiteren
Kolben-Zylinder-Einheit(en) in jeweils einer von der
Längsmittelachse der Kolbenstange (22) beabstandeten Zy
linderbohrung (40; 42) verschieblich angeordnet ist bzw.
sind, deren Längsmittelachse(n) in einer rechtwinklig
zur Längsmittelachse des Kolbens (16) der ersten Kolben-
Zylinder Einheit verlaufenden Ebene liegt bzw. liegen.
7. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn
zeichnet, dass zwei weitere Kolben-Zylinder-Einheiten
(40, 45; 42, 45) im Kolben (16) der ersten Kolben-Zylin
der-Einheit (12, 14, 16) vorgesehen sind, dass die Zy
linderbohrungen (40; 42) der weiteren Kolben-Zylinder-
Einheiten mit parallelen Längsmittelachsen auf gegen
überliegenden Seiten der Längsmittelachse der ersten
Kolben-Zylinder-Einheit angeordnet sind, und dass die
Kolben (45) der beiden weiteren Kolben-Zylinder-Einhei
ten jeweils an einem zugehörigen freien Ende des als
mittig drehfest mit der Kolbenstange (22) der ersten
Kolben-Zylinder-Einheit verbundener Doppelhebel (56)
ausgebildeten zugeordneten Hebelarms angreifen.
8. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn
zeichnet, dass der Kolben (16) der ersten Kolben-Zylin
der-Einheit eine in ihrer den die Kontakte tragenden
Isolierscheiben (60; 68) des zugehörigen Umpol-Schalters
(64) abgewandten Seite offen mündende Vertiefung (32)
aufweist, in deren Begrenzungswänden die Zylinderbohrun
gen (40; 42) der weiteren Kolben-Zylinder-Einheiten mün
den, und in welche das schalterabgewandte Ende der Kol
benstange (22) der ersten Kolben-Zylinder-Einheit vor
tritt, und dass auf dem in die Vertiefung vortretenden
Endbereich der Kolbenstange (22) der Doppelhebel (56)
drehfest gehaltert ist.
9. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn
zeichnet, dass die jeweils einen Kolben (45) aufnehmende
Zylinderbohrung (40; 42) von zwei fluchtenden, in den
gegenüberliegenden Begrenzungswänden der Vertiefung (32)
offen mündenden Zylinderbohrungsabschnitten (40a, 40b;
42a, 42b) gebildet werden, in welchen jeweils ein Endab
schnitt des zugehörigen, als fliegender Kolben ausgebil
deten Kolbens (45) um einen vorgegebenen Hub verschieb
lich angeordnet ist, und dass die freien Enden des Dop
pelhebels (56) jeweils in dem die Vertiefung (32) durch
setzenden Mittelabschnitt der Kolben (45) angelenkt
sind.
10. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn
zeichnet, dass der Doppelhebel (56) durch jeweils einen
eine langlochartige Durchgangsöffnung (54) im jeweiligen
Endbereich durchsetzenden im Mittelabschnitt des jewei
ligen Kolbens (45) vorgesehenen Bolzen verschwenkbar an
den Kolben (45) angelenkt ist.
11. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch
gekennzeichnet, dass die jeweils zwischen den freien
Stirnflächen der Kolben (45) der weitere Kolben-Zylin
der-Einheiten und der geschlossenen Endfläche der Zylin
derbohrungen (40; 42) im Kolben (16) der ersten Kolben-
Zylinder Einheit gebildeten Arbeitsräume mit in der
schalterabgewandten Stirnfläche des Kolbens (16) der
ersten Kolben-Zylinder-Einheit mündenden Druckmittel-An
schlüssen (44) versehen sind.
12. Eetätigungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekenn
zeichnet, dass an den Druckmittel-Anschlüssen (44)
starre rohrförmige, rechtwinklig von der Kolben-Stirn
fläche vortretende Rohrstutzen (46) angeschlossen sind,
welche durch komplementäre Durchgangsöffnungen in einem
die offene Stirnfläche des Zylinder-Gehäuses (12) der
ersten Kolben-Zylinder-Einheit verschließenden Zylinder
deckel (28) in Hubrichtung verschieblich hindurchgeführt
sind, und dass an den freien Enden der Rohrstutzen (46)
elastisch bewegliche, mit einer Druckmittelquelle ver
bindbare Leitungen angeschlossen sind.
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2000
- 2000-06-03 DE DE2000127714 patent/DE10027714B4/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
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