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Schaltwerk zur selbsttätigen, stromabhängigen Steuerung von Schaltvorgängen
Gegenstand der Erfindung ist ein Schaltwerk zum Anlassen von elektrischen Maschinen,
das vorzugsweise auf Bahnfahrzeugen verwendet werden soll. Mit dieser Einrichtung
soll das Weiterschalten, also z. B. das stufenweise Aus- und Einschalten der Anfahrwiderstände
in beiden Richtungen, selbsttätig möglich sein. Hierbei soll jedoch das Schalten
der Widerstände unter dem Ein.-fluß eines Stromwächters erfolgen, durch den bei
einem gewissen Strom die Weiterschaltung unterbrochen wird. Bei der neuen Einrichtung
soll es selbst dann noch möglich sein, das Schaltwerk durch Handsteuerung, also
Einzelkommandos, stufenweise zu bewegen.
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Bekannt sind Klinkwerksteuerungen mit Schaltmagneten, die beim Anziehen
ihre eigene Erregung unterbrechen, so daß der abfallende Magnet seinen Erregerkreis
schließt und das Schaltwerk .für einen weiteren Schaltschritt bereit ist. Diese
Einrichtung hat jedoch den Nachteil, daß die Unterbrechung des Erregerkreises vom
Hub des Schaltmagneten abhängig ist. Im übrigen ist die erwähnte Einrichtung nicht
für die Abgabe von Einzelkommandos, also zur willkürlichen Beeinflussung des Schaltvorganges,
geeignet. Es wurden auch schon Schalteinrichtungen vorgeschlagen, bei denen eine
Schaltwalze von Magneten vor- oder rückwärts bewegt wird, die durch ein von einer
Differenzspannung beeinflußtes Relais gesteuert werden. Hierbei wird das stufenweise
Arbeiten der Schaltmagneten durch die Einstellung verschiedener der Sollgeschwindigkeit
entsprechender Spannungen bewirkt: Bei dem im Aufbau überaus einfachen Erfindungsgegenstand
hingegen sprechen die Schaltmagneten sofort ,an, wenn eine der Steuerleitungen unter
Spannung steht, und verursachen das stufenweise Weiterschalten der Schaltwalze.
Erwähnt sei ferner, daß auch die selbsttätige stromabhängige Steuerung von Schaltvorgängen
mittels ihre eigene Erregung unterbrechender Schaltmagneten bekanntgeworden ist.
Bei diesen Einrichtungen sind zwei Schaltmagneten mit Selbstunterbrechung vorhanden,
von denen der eine durch ein Fortschaltrelais gesteuert wird. Die neue Einrichtung
zeigt gegenüber dem Bekannten das Besondere, daß bei ihr ein Stromwächter vorgesehen
ist, der die Unterbrechung der Erregung des Schaltmagneten für stetigen Vorwärtslauf
bewirkt, so daß jetzt ein willkürliches Weiterschalteii um ein begrenztes Maß möglich
ist.
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Die Wirkungsweise der neuen Anordnung sei an Hand der schematischen
Darstellung der Fig. i erörtert. Die Schaltwalze j, auf der die Kontakte für den
Anlaßwiderstand eines
Bahnmotors angebracht sein mögen, wird durch
die Schaltmagneten i und 2 über die Klinken 3 und 4 bewegt. Die Einschaltung der
Klinkenmagneten erfolgt über die du.r das Fahrzeug bzw. einen Bahnzug dur gehenden
Steuerleitungen 6 und 7. Wird Steuerleitung 7 an Spannung gelegt, so zieht der Magnet
2 seinen Anker an und bewegt über die Klinke 4 die Schaltwalze 5 um einen Schritt.
Gleichzeitig unterbricht der Magnet 2 dabei seinen Erregerkreis über die Kontakte
12. Die Klinke fällt nun zurück. Blieb die Steuerleitung 7 an Spannung, so wiederholt
sich das Spiel, und die Schaltwalze bewegt sich so lange weiter, bis die Leitung
7 unterbrochen wird.
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Die gleiche Wirkung tritt bei Erregung des Schaltmagneten i über die
Steuerleitung 6 ein, vorausgesetzt, daß der im Ilauptstromkreis liegende Stromwächter
8 seine Kontakte io noch nicht geschlossen hat. Die Kontakte 1o liegen parallel
zu den vom Klinkenmagneten i gesteuerten Kontakten i i. Hat der Stromwächter 8 die
Kontakte io geschlossen, so bewegt sich die Schaltwalze 5 unter dem Einfluß der
Klinke 3 beim Anspannunglegen der Leitung 6 nur um einen Schritt weiter. Wird die
Leitung 6 spannungslos gemacht, so fällt der Anker des Klinkenmagneten zurück. Durch
erneutes Unterspannungsetzen der Leitung 6 kann die Schaltwalze 5 vom Führer jeweils
um eine einzige neue Stufe weiter bewegt werden.
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Die Fig. 2, 3, 4 und 5 zeigen bauliche Ausführungen für das Schaltwerk.
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Fig.2 zeigt die Steuerung der Hilfskontakte durch den Klinkenmagneten
i für Vorwärtsgang der Schaltwalze 5.
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Die Fig. 3, 4 und 5 zeigen die Einwirkung der Klinkenmagneten i und
2 auf die Schaltwalze.
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Mit dem Anker des Klinkenmagneten i ist eine Stange 9 verbunden, die
eine Rolle i8 trägt. Bei aberregtem Magneten befindet sich die Rolle 18 in der gezeichneten
Lage. Der Kontakthebel i9, der sich unter dem Einfluß der Feder 2o gegen die Rolle
i8 legt, hält dann die Kontakte i i geschlossen. Zieht der Magnet i seinen Anker,
der mit der in Fig. :t nicht dargestellten Klinke 3 verbunden ist, an, so bewegt
sich die Rolle 18 nach oben. Der Kipphebel i9 legt sich dann gegen die Anschläge
21 und 22 und öffnet dabei die Kontakte i i. Voraussetzung für die Öffnung der Kontakte
ist, daß die Klinke 25 dein Kipphebel den Weg freigab.' Die Klinke 25 steht unter.
dem Einfluß des Stromwächters 8 und ist normalerweise unter Einwirkung der Feder
27 gelöst. Bei Auftreten eines Überstromes dreht der Stromwächter 8 den Klinkenhebel25
in die in Fig.2 gestrichelt dargestellte Lage und verhindert eine Öffnung der Kontakte
ii. Der einmal angezogene ., Klinkenmagnetanker bleibt dann so lange in _rier Stellung,
bis die Steuerleitung von @,änd unterbrochen wurde.
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`c. Fig. 3 und 4 zeigen die Einwirkung der Klinkenmagneten
auf die Schaltwalze von vorn und hinten gesehen.
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Fig.5 zeigt die Schaltmagneten von der Seite. Der Antrieb der Schaltwalze
erfolgt über ein Malteserkreuz 13. Die unmittelbaren Klinkenantriebe haben den Nachteil,
daß sich die Schaltwalze stoßweise bewegt, da größere Massen momentan beschleunigt
werden müssen. Bei der Anordnung nach Fig.3 stößt hingegen der Anker des Klinkenmagneten
zunächst nur auf die geringe Masse des Zwischentriebes, während die Schaltwalze,
die mit dem Malteserkreuz verbunden ist, sich stoßfrei in Bewegung setzt und auch
stoßfrei zum Stillstand kommt.
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Mit den Ankern der Magneten i und 2 sind gemäß Fig. 4 Zahnstangen
31 und 32 verbunden, die auf Ritzel 33 und 34 einwirken (vgl. auch Fig. 5). Das
Ritze134 ist, wie Fig. 5 zeigt, auf der Welle 37 befestigt. Unter dem Einfluß einer
Feder 28 wird die an dem Ritzel befestigte einseitig gezahnte Kupplung 15 geschlossen
gehalten. Dies hat zur Folge, daß beim Anziehen des Magnetankers und bei Aufwärtsbewegung
der Zahnstange 31 das Ritze133, das sich im Uhrz.eigersinn dreht, über die Kupplung
15 den Rollenhebe142 mitnimmt.
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Entsprechend wirkt die Zahnstange 32 des Klinkenmagneten .2 über das
Ritzel 34 auf den Rollenhebel 41 ein.
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Soll nun die Schaltwalze, die mit dein Malteserkreuz 13 gekuppelt
ist, vorwärts gedreht werden, so wird der Magnet i erregt. Die den Rollenhebel 42,
tragende Welle bewegt sich (nach Fig.4) im Uhrzeigersinn, und der Rollenhebel 42
kommt mit einem der Schlitze des Malteserkreuzes in Eingriff. Fig. 3 zeigt, daß
der Magnet Zeit hat, vor Eingriff sich zu beschleunigen. Da im Augenblick des Eingriffs
die Bewegung des Malteserkreuzes gleich Null sein kann, setzt sich das Malteserkreuz
stoßlos in Bewegung.
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Um zu verhindern, daß durch gleichzeitige Erregung der Magneten i
und 2 ein Gegeneinanderarbeiten der Rollenhebel 42 für Vorwärtsgang und 41 für Rückwärtsgang
eintritt, sind mit den Rollenhebeln Verriegelungsscheiben 48 und 49 gekuppelt. Diese
Verriegelungsscheiben tragen Einbuchtungen 46 und 47, zwischen denen sich im Ruhezustand
der schwenkbar gelagerte Verriegelungsrollenhebel 45 befindet.
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Wird nun der Magnet i erregt, so drückt die mit dem Rollenhebel 42
gekuppelte Verriegelungsscheibe
48 den Rollenhebel 45 nach rechts
und sperrt dadurch eine Drehung der Verriegelungsscheibe 49 wie auch des mit dieser
gekuppelten Rollenhebels 41.
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Durch die Einrichtungen nach Fig. 6 wird eine Begrenzung des Schaltwalzenhubes
erreicht, derart, daß sich die Schaltwalze nur beim Anziehen eines der beiden Magneten
um eine Stufe vorwärts oder rückwärts bewegt. Gemäß Fig.6 ist ein Sperrhebel
53 vorgesehen, der die beiden Rollen 54 und 55 trägt. Der Sperrhebel steht
unter dem Einfluß einer Feder 56; die Rollen 54 und 55 gleiten auf Nockenscheiben
57 und 58, die mit den Rollenhebeln 41 und 42 gekuppelt sind. In Fig. 6 ist dieser
Teil des Schaltwalzenantriebes nicht gezeichnet.
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Wie die Fig. 6 zeigt, greift eine am Hebel 53 angebrachte Sperrnase
in Nuten 6o einer mit der Schaltwalze gekuppelten Sperrscheibe. Die Drehung der
Schaltwalze ist daher nur dann freigegeben, wenn der Anker eines der Schaltmagneten
einen Teil seines Hubes entsprechend der Gestaltung der Nockenscheiben 57 und 58
zurückgelegt hat. Am Ende des Hubes, wenn sich die Rollenhebel wieder voui Malteserkreuz
gelöst haben, ist die Sperrung der Schaltwalze Wiederhergestellt. Die Ausführung
der Fig. 6 ist den bisher verwendeten Malteserkreuzen, bei denen zwischen den Zähnen
Kreissegmentausschnitte lagen, überlegen und. gestattet insbesondere den Antrieb
des Malteserkreuzes in zwei Richtungen.
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Bei .der Ausführung nach Fig. 7 sind an Stelle .des einen Sperrhebels
53 der Fig. 6 zwei Sperrhebel 61 und 62 vorgesehen, die in die Zähne ;einer Sperrscheibe
63 greifen und von denen der eine den Vorwärtsgang, der andere den Rückwärtsgang
hemmt. Die Sperrhebel stehen unter dem Einfluß der Federn 64 und werden, wie der
Sperrhebel 53 der Fig. 6, durch die mit den Rollenhebeln 41 und 42 gekuppelten Nockenscheiben
57 und 58 gesteuert.
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Statt das Malteserkreuz bei jedem Anziehen des Magneten um eine Stufe
weiter zu bewegen, kann man mit den Rollenhebeln 41 und 42 auch um i8o° versetzte
weitere Rollenhebel kuppeln, so daß sich die Schaltwalze bei einem Rollenhub der
Klinkenmagneten um zwei Stufen weiter bewegt. Selbstverständlich kann man statt
dessen auch eine Bewegung um drei Stufen oder noch mehr Stufen erzielen. Der Hub
der Schaltmagneten wifd dadurch besser ausgenutzt; allerdings müssen die Schaltmagneten
kräftiger gebaut sein.
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Eine Bewegung der Schaltwalze über die Endstellung hinaus wird durch
einen Spalt 14 im Malteserkreuz gemäß Fig. 3 und 4 verhindert. In der Endstellung
der Schaltwalze für Vorwärtsdrehung bewegt sich der Rollenhebel 42 frei herum. Die
Schaltwalze kann dann nur noch durch den Rollenhebel 41 rückwärts bewegt werden.
Statt dessen kann man auch mit der Schaltwalze Kontakthebel verbinden, die den Erregerkreis
eines der Schaltmagneten in den Endstellungen unterbrechen.
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Eine Begrenzung der Drehbewegung der die Rollenhebel tragenden Welle
wird durch die Anschläge 17 erreicht, die an den Zahnstangen 31 und 32 angebracht
sind und gegen die sich beim Ende des Hubes die an .der Kupplung 15 angebrachten
Anschläge 161egen.