DE134572C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Vorliegende Erfindung betrifft den Antrieb von Fahrschaltern für elektrische Bahnen behufs Vertheilung von elektrischem Strom auf die in den Wagen eingebauten. Motoren.

Der Zweck der Erfindung ist die Herstellung einfacher und wirksamer Vorrichtungen, um mittelst Druckluft einen Fahrschalter zu betreiben, der vortheilhafterweise durch einen oder mehrere Haupt- oder Primärschalter unter Zuhülfenahme von Elektricitat bewegt wird, so dafs der Hauptschalter, der an der bequemsten Stelle des Zuges aufgestellt sein mag, unter Anwendung nur geringer Handkralt von den geeignetsten Punkten aus in Thaligkeit gesetzt werden kann.

Nach der Erfindung wird der Fahrschalter mittelst einer Reihe hinter einander angeordneter Druckluftcylinder betrieben, von welchen jeder den Schalter um eine Stellung weiter bewegen kann, so dafs, wie erforderlich, eine fortlaufende Bewegung von Stellung zu Stellung erzielt wird.

Die Erfindung besteht ferner darin, dafs erstens die Druckluft jedem der Cylinder durch den vorher in Thätigkeit getretenen Cylinder zugeführt wird, wodurch biegsame Druckluftleitungen vermieden werden, dafs zweitens die Ventile der Druckluftcylinder mittelst Elektromagnete gesteuert werden, drittens darin, dafs die Druckluftventile durch ein System von hinter einander geschalteten Elektromagneten gesteuert werden, von welchen jeder zwei in entgegengesetztem Sinne gewickelte Spulen trägt, die so verbunden sind, dafs, wenn der Strom eingeschaltet wird, er hinter einander durch alle Spulen mit Ausnahme der einen der beiden auf dem ersten Elektromagneten befindlichen geht, und jeder der Elektromagnete durch Ausschaltung einer seiner beiden entgegengesetzt gewickelten Spulen zur Wirkung gelangt. Durch letztere Anordnung wird die Selbstinduction vermindert, die Magnete können schnell wirken und es ist nur eine verhältnifsmäfsig kleine Anzahl von Windungen für jeden Elektromagneten nöthig, wodurch auch eine grofse Beanspruchung der Isolation vermieden wird.

Fig. ι und 2 zeigen Auf- und Grundrifs eines mit Antriebsvorrichtung nach der Erfindung ausgestatteten Fahrschalters.

Fig.

ist in gröfserem Mafsstabe ein Theil

der Antriebsvorrichtung theils in Ansicht, theils im Schnitt und dient zur Veranschaulichung der Luftkanäle.

Fig. 4 ist ein Schnitt nach Linie A-B der Fig. 3.

Fig. 5 ist die Ansicht eines Schaltergehäuses und zeigt die Einschnitte der Schaltersperrscheibe.

Fig. 6 zeigt schematisch die elektrischen Leitungen und Verbindungen der Elektromagnete und des Hauptschalters.

Das aus Fig. 1 und 2 ersichtliche Schaltergehäuse α enthält einen Cylinder b, an welchem die Drehaxe c befestigt ist. An dieser Axe ist eine mit Einschnitten versehene Sperrscheibe d (Fig. 5) gewöhnlicher Art befestigt, in welche eine unter Federwirkung stehende

Rolle e eingreift. Das obere Ende der Axe c trägt ein Zahnrad f (Fig. 2), welches init einer Zahnstange g im Eingriff steht. Letztere ist fest mit den Druckluftcylindern verbunden, wird von diesen nach links bewegt und dreht die Schaltwalze, sobald die Luft in die Druckluftcylinder gelassen wird. Die Zahnstange wird mit den Cylindern zur Anfangs- oder Offenstellung mittelst einer mit einem Band i und einer Trommel j verbundenen Feder h zurückbewegt, sobald der Luftdruck aufgehoben wird.

Es kommt eine Reihe von Luftdruckcylindern zur Verwendung, und zwar sind so viel einzelne Cylinder in einer Reihe angeordnet, als Antriebsstellungen an dem Fahrschalter des Motorstromkreises vorhanden sind.

■ In dem in der Zeichnung dargestellten Beispiele sind sieben solcher Cylinder gezeigt, für vier Controllerstellungen für Hintereinanderschaltung und drei für Parallelschaltung. Der erste Cylinder ist fest mit dem Schalterdeckel verbunden, die anderen sind so eingerichtet, dafs sie auf Schienen k (Fig. 1, 2 und 4) gleiten können.

Eine senkrecht von dem Deckel vorspringende Platte / bildet die hintere Wand des ersten Druckluftcylinders 111. Dieser Cylinder ist mit dem Kolben η (Fig. 3), an welchem eine hohle Kolbenstange 0 sitzt, ausgerüstet. Diese geht durch das Vorderende des Cylinders und j schliefst sich dann an die die hintere Wand des zweiten Luftcylinders q bildende Platte ρ an, mit der sie fest verbunden ist. Sie kann mit ihr aber auch aus einem Stück bestehen. Der Kolben r dieses zweiten Cylinders ist con- i structiv dem Kolben η des ersten Cylinders | ähnlich und ist fest mit der die Rückwand des j dritten Cylinders bildenden Platte verbunden. ! Der Kolben des letzteren ist mit der Rückwand des vierten Cylinders verbunden u. s. f. bis zum siebenten Cylinder, an dessen Kolben die Zahnstange g befestigt ist.

Alle Kolben sind gut abgedichtet, z. B. auf j die aus Fig. 3 ersichtliche Art, bei welcher das nachgiebige Dichtungsmaterial s mittelst eines Drahtringes t und einer auf dem Kolben mit ; Schrauben ν befestigten Ringscheibe u gegen die Dichtungsflächen gehalten wird. Ein mittelaxiger Ansatz w ragt senkrecht zum Kolben nach hinten und verhindert todten Gang. Dieser Ansatz kann auch in eine entsprechende Höhlung der Abschlufsplatte des Cylinders eingreifen, um so, wenn wünschenswerth, eine Pufferwirkung herbeizuführen.

Mit jedem der Cylinder steht ein Ventilgehäuse χ in Verbindung, in welchem das die Luftzufuhr zu ihm regelnde Ventil sitzt.

In Fig. 3 führt der Kanalj-- von dem Druckluftbehälter nach dem mit dem ersten Cy- \ linder in verbundenen Ventilgehäuse, während der Kanal ^ dieses Ventilgehäuse mit der Hinterfläche des ersten Kolbens η in Verbindung bringt.

Die hinter diesem Kolben liegende Kammer ist durch den Kanal 1 mit dem Inneren der hohlen Kolbenstange 0 verbunden, welche mittelst des Kanals 2 mit dem Ventilgehäuse χ des zweiten Cylinders q in Verbindung steht. Von diesem Ventilgehäuse führt ein Kanal 3 (Fig. 3 und 4) nach der Hinterfläche des zweiten Kolbens r. Ferner besteht Verbindung zwischen dem zweiten Luftcylinder und dem dritten Ventilgehäuse, dem dritten Luftcylinder und dem vierten Ventilgehäuse u. s. f. durch die ganze Reihe auf den durch die hohlen Kolbenstangen und die Kanäle führenden Wegen in ähnlicher Weise wie zwischen dem ersten Luftcylinder und dem zweiten Ventilgehäuse.

Wenn die Kanäle y und ς mit einander in Verbindung gesetzt werden, wird Luft von dem Hauptbehälter nach der Hinterwand des ersten Cylinders m geführt. Infolge dessen werden alle Cylinder um ein dem Hub des ersten Kolbens ο entsprechendes Stück nach links bewegt. Diese Bewegung wird mittelst der Zahnstange g übertragen und bewirkt eine Drehung des Schaltcylinders von der Offenstellung bis zum ersten Einschnitt. Wenn das in dem zweiten Ventilgehäuse sitzende Ventil jetzt geöffnet wird und somit die Kanäle 2 und 3 verbunden werden, so werden von dem hinter dem Kolben r des zweiten Cylinders befindlichen Räume aus dieser Kolben und somit auch die übrigen fünf Cylinder um eine dem Kolbenhub gleiche Länge vorwärts bewegt, wodurch der Schaltcylinder vom ersten bis zum zweiten Einschnitt gedreht wird.

Es kann so durch Oeffnen der die Verbindung zwischen den Cylindern herstellenden Ventile der Schalter bis zu dem gewünschten Einschnitt gedreht werden, so lange als der Luftdruck in dem Kanäle y aufrecht erhalten wird.

In den Cylindern sind Austriftsöffnungen 4 vorgesehen, die einer Luftcompression auf der Vorderfläche der Cylinder vorbeugen. Durch die Anordnung, dafs jeder Cylinder seine Druckluft von dem vorhergehenden erhält, werden nach jedem Cylinder führende biegsame Druckluftrohre entbehrlich. Auch die Verbindungsleitung der Druckluftquelle nach dem Kanalej^ hin kann feststehend ausgeführt sein.

Die Ventile der Gehäuse χ sind so angeordnet, dafs, wenn sie nach den Eintrittskanälen, - wie y und 2, hin geschlossen sind, sie die Austrittskanäle, wie z. B. \ und 3, nach der atmosphärischen Luft hin öffnen. Wenn der Fahrschalter sich in irgend einer Antriebsstellung befindet und die Ventile alle nach ihrer normalen Stellung zurückbewegt werden,

so wird die Druckluft abgesperrt und der in den Cylindern enthaltenen Luft der Austritt gestattet, während die Feder h den Fahrschalter nach der Offenstellung und die Cylinder nach ihrer früheren Anfangsstellung zurückführt.

Die Ventile, welche die obigen Arbeiten verrichten, werden in den Ventilgehäusen χ auf die aus Fig. 4 ersichtliche Weise gelagert. Die Kanäle 2 und 3 und auch y und ^ des ersten Cylinders sind durch Kanäle 5 verbunden, welche von Ventilstangen 6 eingenommen, aber nicht ganz ausgefüllt werden. An beiden Enden jeder dieser Stangen befinden sich Köpfe 7 und 8; der erstere beherrscht den Eintritts-, der letztere den Austrittskanal. Diese Köpfe sind so hergestellt, dafs sie auf die an beiden Enden des Kanals 5 ausgebildeten Sitze passen. Der Luftdruck hält normal den Ventilkopf 7 auf seinem Sitze. Hierdurch wird die Verbindung zum Cylinder hin verhindert, während der Ventilkopf 8 frei von seinem Sitz ist und den Cylinder mit der Aufsenkift in Verbindung setzt. Schraubenkappen 9 ermöglichen behufs Ausbesserung oder Prüfung bequemen Zugang zu den Ventilen. In Verbindung mit den Luftcylindern kommen Elektromagnete 10 zur Verwendung, mit deren Hülfe die Luftventile in Uebereinstimmung mit der von einem Hauptschalter ausgeführten Bewegung geöffnet und geschlossen werden. Jeder Elektromagnet hat einen Ankerhebel 11, welcher drehbar gelagert ist und eine Stellschraube 12 trägt, die gegen den Ventilkopf 8 stöfst. Für gewöhnlich ist dieser Ankerhebel ganz zurückgezogen und läfst das Ventil frei. Wenn jedoch der Elektromagnet vom Strom durchflossen wird, so zieht der magnetisirte Kern 13 den Anker an, bewegt die Ventile so, dafs der Kopf 8 aufsitzt und der Kopf 7 frei wird. Dadurch wird die Verbindung mit der Atmosphäre abgeschlossen, aber die Kanäley und \ bezw. 2 und 3 (Fig. 4) werden durch den zwischen der Ventilstange 6 und dem Kanal 5 bestehenden freien Raum mit einander verbunden.

Wenn somit der erste Magnet in Wirksamkeit tritt, wird der Kolben in dem ersten Cylinder vorwärts bewegt und die Schaltertrommel d bis zu dem ersten Einschnitt gedreht. Tritt der zweite Magnet in Wirksamkeit, so wird der Kolben des zweiten Cylinders vorwärts bewegt und die Schaltertroinmel bis zum zweiten Einschnitt gedreht und so die ganze Cylinderreihe weiter. Der Fahrschalter kann daher nach Belieben von irgend einem Punkte aus durch einen Hauptschalter beherrscht werden, welcher auf elektrischem Wege die Thätigkeit der Elektromagnete regelt. Jeder der letzteren hat eine äufsere Wicklung 14 und eine innere 15. Beide haben die gleiche Anzahl von Amperewindungen, sind aber in entgegengesetztem Sinne gewickelt, so dafs, falls der Strom durch beide Wicklungen fliefst, die Magnetisirung des Kerns gleich Null ist.

Die Elektromagnete werden durch einen Hauptschalter einfacher Ausführung beherrscht. Der hierzu erforderliche Strom kommt von einer Leitung 16 (Fig. 6), die parallel zum Hauptstromkreis geschaltet sein kann. Bei den verschiedenen Stellungen des Hauptschalters wird diese Leitung 16 nach einander mit den Leitungen 17, 18 u. s. f. bis 23 verbunden. Von diesen Leitungen führt die erste, 17, hinter einander durch die Innenwicklungen aller Spulen, mit Ausnahme der ersten, welche eine Innenwicklung nicht nöthig hat, und darauf hinter einander durch die a'ufseren Spulen aller Elektromagnete. Die Leitung 18 führt durch die Innenwicklungen aller Spulen mit Ausnahme der ersten und zweiten und dann durch die Aufsenwicklung aller Elektromagnete u. s. f. Die Leitung 23 führt einfach durch die Aufsenwicklung aller Elektromagnete, jedoch durch keine der Innenwicklungen.

Sobald der Hauptschalter bis zu. der dem ersten Einschnitt der Trommel entsprechenden Stellung gedreht worden ist, gelangt der Steuerstrom von der Leitung 16 nach dem Leiter 17 und durch beide Wicklungen aller Elektromagnete mit Ausnahme des ersten, erregt dadurch keinen Magneten mit Ausnahme des ersten. Dieser tritt in Thätigkeit und dreht unter Vermittlung von Hebelanker, Ventil und Druckluftcylinder die Schaltertrommel des Motorstromkreises von der Offenstellung bis zu der dem ersten Einschnitte entsprechenden Stellung. Sobald der Haupt- oder Primärschalter bis zu seiner zweiten Stellung gedreht ist, werden der erste und zweite Elektromagnet erregt. Das Ventil im ersten Gehäuse wird so für die Druckluft offen gehalten, das Ventil des zweiten Gehäuses wird durch seinen Elektromagneten ebenfalls geöffnet und dadurch bewirkt, dafs die Schaltertrommel des Motorstromkreises bis zum zweiten Einschnitt bewegt wird u. s. f. Der Steuerstrom geht immer durch eine der inneren Wicklungen weniger, sobald der Hauptschalter nach der siebenten oder letzten Stellung hin bewegt wird. Sobald diese erreicht ist, sind alle Innenwicklungen ausgeschaltet und alle Elektromagnete sind in Wirksamkeit, halten daher alle Ventile offen und die Schaltertrommel in der dem siebenten oder letzten Einschnitt entsprechenden Stellung. Die Anordnung doppelt gewickelter Elektromagnete hat den Zweck, die Selbstinduction auf ein Minimum herabzumindern. Auf jeden Elektromagneten sind so wenig als möglich Windungen aufgebracht, so dafs die Beanspruchung der Isolation eine geringe ist und die Elektromagnete schnell wirkend ausgeführt werden können.

Claims (4)

1. Die neutralisirende Wirkung verhindert bei der ersten Bewegung die Selbstinduction aller Spulen mit Ausnahme der ersten, die Selbstinduction der anderen Spulen ist praktisch ohne Belang. Bei dem Liebergang von dem ersten zum zweiten Einschnitt wird nur Selbstinduction in der Sufseren Wicklung des zweiten Elektromagneten auftreten, bei dem Uebergang von dem zweiten zu dem dritten Einschnitt nur in der äufseren Wicklung des dritten Elektromagneten u. s. f. Durch diese Anordnung wird die Selbstinduction bei jeder Bewegung nur von der Anzahl der Windungen einer Spule abhängig und kann daher sehr niedrig gehalten werden. Die Magnete treten bei der oben beschriebenen Anordnung viel schneller in Wirksamkeit, als wenn die Wicklungen derselben parallel geschaltet wären, wodurch bedeutend mehr Windungen und viel feinerer Draht nöthig werden würde. Es wird auch bei Oeffnung und Schliefsung der Stromkreise eine geringere Beanspruchung der Isolation der Wicklungen auftreten, was für die Herstellung der Spulen bei der verhältnifsmäfsig hohen Spannung, mit welcher die Hauptleitung gespeist wird, von grofser Wichtigkeit ist.

   Die vorliegende Erfindung ist daher für Züge mit einzeln angetriebenen Wagen, bei welchen die Bewegung der Fahrschalter eine synchrone sein mufs, von Wichtigkeit.

   Patent-A ν Sprüche:

   ι. Antriebsvorrichtung für solche Fahrschalter elektrischer Bahnen, die mit Druckluft betrieben und elektrisch oder pneumatisch durch einen Hauptschalter gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, dafs von einer Reihe von Druckliiftcylindern einer nach dem anderen derart in Thätigkeit tritt, dafs die von ihnen zurückgelegten Wege sich an einander reihen und den Fahrschalter von Stellung zu Stellung vorwärts bewegen.
2. 2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, dafs die Luftzufuhr zu jedem der Cylinder mit Ausnahme des ersten durch die zuvor bewegten Cylinder hindurch erfolgt.
3. 3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dafs in jedem Luftdruckcylinder eine hohle Kolbenstange sich befindet, die mit dem Gehäuse des in der Reihe zunächst folgenden Cylinders verbunden ist, wobei die Luftvertheilung zwischen den Cylindern auf dem Wege durch die hohlen Kolbenstangen und durch Ventile beherrschte Kanäle, die hinter dem Kolben in die Cylinder einmünden, erfolgt.
4. 4. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Ventile der Druckluftcylinder durch Elektromagnete gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, dafs die Elektromagnete hinter einander geschaltet sind und jeder Elektromagnet zwei in entgegengesetztem Sinne gewickelte Spulen trägt, so dafs bei Ausschaltung der einen derselben aus dem Stromkreise der Elektromagnet in Thätigkeit tritt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.