DE10027714A1 - Betätigungsvorrichtung für Schalter zur Umpolung hoher elektrischer Gleichströme - Google Patents

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.