DE871914C - Einrichtung zur stufenweisen, insbesondere feinstufigen Regelung groesserer elektrischer Leistungen - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 25. OKTOBER 1954

p 29644 VIIIb/21c D

Friedrich Raupach, Bamberg

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und zugehörige Ausführungsvorrichtungen zur stufenweisen, insbesondere feinstufigen Regelung mittelgroßer elektrischer Leistungen durch Abgreifen einzelner in einer Reihe liegender Kontaktstellen.

Für Regeltransformatoren ist es beispielsweise bekannt, vermittels eines Schaltstückes" für die Stromzu- oder -abführung die blanken Windungen der Regelwicklung angreifen zu lassen. Zu diesem Zweck wird z. B. die den Eisenkern umfassende Regelwicklung drehbar gelagert, während ein axial verschiebbarer Stromabnehmer auf den Windungen schleift. Auch die kinematische Umkehrung ist bekannt, die Regelwicklung fest anzuordnen und den auf den Windungen schleifenden Stromabnehmer auf einer Schraubenbahn um die Wicklung herumzuführen.

Beide Verfahren und ihre Ausführungsvorrichtungen befriedigen aber nicht. Drehbare Regelwicklungen erfordern besondere und sehr sorgfältige Lagerungen, die für jeden Regeltransformator eigens bemessen werden müssen; auch muß die Wicklung auf der ganzen Länge blank sein. Noch nachteiliger ist das Verfahren, den auf der Regelwicklung gleitenden Stromabnehmer auf einer Schraubenbahn um diese herumzuführen; solche Stromabnehmer haben einen verwickelten Aufbau und verlangen einen erheblichen Aufwand an Material und Hilfsvorrichtungen, wie z. B. Lagerungen u. dgl.

Der große Vorteil stufenloser Regelungen, den die geschilderten Verfahren haben, wurde durch die erwähnten Mißstände überwogen. So ging man andere Wege und versuchte es z. B. damit, als

Stromabnehmer eine Metallrolle zu verwenden, die auf einer Regelwicklung läuft, die aus zwei gleichsinnig nebeneinander aufgewickelten, vorzugsweise über eine Drosselspule oder einen Widerstand miteinander verbundenen Leitern besteht. Mit diesem Vorschlag kam man der Lösung der Aufgabe schon näher, unter Vermeidung von komplizierten drehbaren Abgrifführungen stärkere Ströme ununterbrochen zuzuführen oder abzuleiten, ίο Jedoch wirkt sich der durch die Verdoppelung der Wicklung bedingte höhere Aufwand an Material und Wickelraum so nachteilig aus, daß auch dieses Verfahren nicht befriedigt.

Es wurde daher vorgeschlagen, an Stelle der Metallrolle eine Kohlerolle als Stromabnehmer zu verwenden. Die Leistungsfähigkeit solcher Regeltransformatoren ist indessen sehr begrenzt, weil die Windungsspannungen kaum mehr als 1 Volt betragen und die Kohlerolle höchstens mit etwa 40 Ampere belastet werden darf. Dies entspricht im Hinblick auf die übliche Nutzgrenzlänge des Eisenkerns und damit der Wicklungslänge und der Windungszahl ■ normalerweise einer Drehstromleistung von etwa 100 kVA. Für die Regelung größerer Leistungen stehen nun zwar die Schub- und Drehtransformatoren zur Verfügung; auch sie regeln stufenlos. Ihre Verwendung ist wirtschaftlich jedoch erst bei erheblich höheren Leistungen gerechtfertigt, weil solche Transformatoren wegen ihres hohen Materialaufwandes und maschinellen Aufbaues sehr teuer sind.

Es bestand daher nach wie vor die Aufgabe, eine billige und einfache Einrichtung und entsprechende Ausführungsvorrichtungen zur mögliehst feinstufigen Regelung größerer bzw. mittlerer elektrischer Leistungen, vorzugsweise für Regeltransformatoren, Regelwiderstände u. dgl., zu schaffen. Als obere Grenze für die zu beherrschende Leistung gilt dabei etwa die kleinste Leistung, bei welcher Schub- und Stufentransformatoren gerade noch wirtschaftlich sind.

Es wurde nun gefunden, daß es in überraschend einfacher Weise möglich ist, alle Bedingungen zu erfüllen, wenn gemäß der Erfindung für die Ausführung von Schaltschritten mindestens zwei in einer längs der Kontaktreihe geführten Halterung angeordnete Schaltstücke abwechselnd, jedoch ohne Unterbrechung der Stromzu- oder -abführung derartig verwendet werden, daß, während das eine Schaltstück eine Kontaktstelle berührt, das andere Schaltstück fortschreitend und die vom ersten Schaltstück gerade berührte Kontaktstelle übergreifend weiterbewegt und auf die zweite Kontaktstelle aufgesetzt wird, worauf unmittelbar danach das erste Schaltstück sehr rasch, vorzugsweise ruckartig, von seiner Kontaktstelle abgehoben und unter Übergreifen der gerade berührten auf die folgende Kontaktstelle aufgesetzt wird.

Die Einrichtung nach der Erfindung hat insbesondere den Vorteil, eine sehr zuverlässige, leicht einstellbare und überprüfbare Stromzu- und -abführung zu gewährleisten; jede einzelne Schaltstufe wird exakt zu- und wieder abgeschaltet, weil' die einander abwechselnden Schaltstücke mit vorbestimmtem Druck und auf genau vorgeschriebenen Bahnen auf die Kontaktstellen aufgesetzt und von diesen ebenso zwangläufig genau wieder abgehoben werden. Diese zuverlässige Kontaktgebung und -unterbrechung sichern eine einwandfreie Stromzu- und -abführung für jede einzelne Kontaktstelle der ganzen Kontaktbahn, während es z.B. bei stufenlosen Regelungen mit ständig berührendem, z. B. schleifendem Stromabnehmer der bisher bekannten Verfahren und Vorrichtungen oft vorkommt, daß der Kontaktdruck im Verlauf der Regelung erheblieh schwankt, so daß z. B. mehr oder minder hohe Übergangsverluste entstehen.

Im Gegensatz hierzu bietet die Einrichtung gemäß der Erfindung den großen Vorteil, daß sehr hohe spezifische Anpreßdrucke angewendet werden können. Sie erlaubt insbesondere, wenn die Schaltstücke aus elektrisch sehr gut leitenden Werkstoffen bestehen, Ströme von 200 Ampere und mehr abzunehmen oder zuzuführen. Auch kann die Spannung zwischen den einzelnen Windungen der Regelwicklung ein Mehrfaches der Windungsspannungen betragen, die bei Verwendung von Kohlerollen als Stromabnehmer zulässig sind. Diese Vorteile des Verfahrens nach der Erfindung gründen sich wiederum namentlich darauf, daß jedes Schaltstück, nachdem es das andere abgelöst hat, gleichsam ruckartig von der bisher von ihm berührten Kontaktstelle abgehoben wird. Gegebenenfalls, und zwar vorzugsweise bei metallischen Schaltstücken, empfiehlt es sich, diese über einen hochbelastbaren Widerstand miteinander zu verbinden, um die bei der gleichzeitigen Berührung der beiden Schaltstücke auftretenden Kurzschlußströme unschädlich zu machen.

Die Einrichtung nach der Erfindung hat ferner den Vorteil, daß der Wickelraum günstig ausgenutzt wird, so daß z. B. die Regelwicklung aus einem einzigen blanken, hochkant gestellten Leiter bestehen kann. Es ist aber auch möglich, an Stelle eines blanken Leiters einen stellenweise entsprechend von der Isolierung befreiten isolierten Leiter zu benutzen.

Es wurde weiter gefunden, daß sich die bei Anwendung der Einrichtung nach der Erfindung erzielbaren Vorteile noch erhöhen, wenn in an sich bekannter Weise Kraftspeicher verwendet werden, um gewisse Betätigungen, z. B. den Vorschub des Schaltstückes, beschleunigt einzuleiten oder durchzuführen oder um bestimmte Arbeitsstellungen, z. B. den Andruck an die Kontaktstelle, kraftschlüssig für einen gewissen Zeitraum zu bewahren. Insbesondere empfiehlt es sich, einen Kraftspeicher derart zu verwenden, daß, während das eine Schaltstück auf seiner Kontaktstelle ruht, der Kraftspeicher, z. B. eine uhrwerkartige Spiralfeder, gegen eine Verriegelung aufgeladen wird, worauf nach Entriegelung mit Freigabe der Federkraft der Schaltvorgang plötzlich eingeleitet und derart durchgeführt wird, daß das abgehobene Schaltstück um den Schaltschritt fortbewegt, auf die nächste Kontaktstelle abgesenkt, und unmittelbar nach er-

folgtem Aufsitzen dieses Schaltstückes das andere Schaltstück abgehoben und nachgeführt wird.

Vorzugsweise wird gemäß der Erfindung ferner für die Schaltschrittbewegungen und für die Hub- und Absenkbewegungen der Schaltstücke je ein eigenes, getrennt betätigendes und von einer zentralen Triebwelle betätigtes oder gesteuertes Triebwerk verwendet.

Vorteilhafterweise wird für den Andruck der

ίο Schaltstücke auf die Kontaktstellen ebenfalls ein Kraftspeicher in der Halterung untergebracht, der zwangsweise und zweckmäßigerweise über das Schaltstück selbst aufgeladen wird, während dieses den Weg von der einen zur anderen Kontaktstelle zurücklegt.

Zur Entladung des die zentrale Triebwelle schaltschrittweise betätigenden - Kraftspeichers können z. B. von außen in die Halterung geführte Kettenoder Schneckentriebe verwendet werden. Bei Verwendung von Schneckentrieben ist es ohne weiteres möglich, die für den Vorschub bei Leit- und Zugspindeldrehbänken bekannten Triebmittel anzuwenden. Bei Verwendung der weniger empfindlichen Kettentriebe empfehlen sich Ketten nach Art von Fahrradketten. Es ist jedoch auch möglich, die Halterung mit einem Elektromotor oder mit Elektromagneten auszustatten, die entweder unmittelbar oder mittelbar an den Antriebsmitteln für den Vorschub der Halterung und für die Betätigung der Schaltstücke angreifen. Wird die Halterung auf Schienen geführt, so können Reibräder od. dgl., die von dem Elektromotor oder den z. B. Nocken betätigenden Elektromagneten angetrieben werden, an den Führungsschienen angreifen, um hierdurch den Vorschub zu bewirken. Neben oder an Stelle von mechanischen oder elektrischen Trieb- oder Steuermitteln können jedoch auch hydraulische Triebmittel verwendet werden.

Für die Einrichtung der schrittweisen Fortschaltung gemäß der Erfindung sind die verschiedensten Ausführungsvorrichtungen möglich. Beispielsweise können die Schaltstücke an einer längs der Kontaktbahn bewegten Scheibe über Kniegelenke mit besonderen Gradführungen angeordnet sein, etwa derart, daß eine Art Schaufelrad gebildet wird, wobei dafür gesorgt wird, daß stets mindestens zwei Schaltstücke gleichzeitig Kontaktstellen der Bahn berühren. Es ist auch möglich, die Schaltstücke hydraulisch zu steuern oder zu betätigen, zweckmäßigerweise derart, daß die Steuerorgane in vorbestimmter Weise, insbesondere in Abhängigkeit von der Vorschubgeschwindigkeit der Halterung, die Bewegung der Schaltstücke im Sinne des Verfahrens gemäß der Erfindung bewegen oder beeinflussen.

Eine sehr zweckmäßige Ausführungsform der Einrichtung nach der Erfindung erhält man durch die Anwendung einer vorteilhafterweise mit Gradführung ausgestatteten Exzentersteuerung für die Bewegung der Schaltstücke. Die Exzentersteuerung kann in einfacher Weise von der zentralen Triebwelle angetrieben werden, welche den Vorschub der Halterung für die Schaltstücke besorgt und die

z. B. über einen Kettentrieb, Schneckentrieb od. dgl. zwangsweise von außen gesteuert wird. An den beiden Stirnseiten der scheibenförmigen Triebwelle sind gegebenenfalls verstellbar angeordnete Exzenterzapfen zur schrittweisen Weiterbewegung der Schaltstücke längs der Kontaktbahn vorgesehen. An den Exzenterzapfen wiederum sind den exzenirischen Ausgriff noch steigernde weitere Nocken. Exzenter od. dgl. angebracht, um die Schaltstücke möglichst rasch oder ruckartig von der Kontaktbahn abzuheben. Diese beiden miteinander verbundenen Exzenter ermöglichen in besonders einfacher und wirksamer Weise sowohl den Vorschub als auch das Aufsetzen und Abheben der Schaltstücke. Durch Änderung der Exzentrizität, wie z. B. durch Verstellung der Exzenterzapfen, -scheiben usw. sowie z. B. auch durch Austausch der Exzenterformkörper selbst ist es ohne weiteres möglich, das Maß der verschiedenen Bewegungen sowie auch die Art der Bewegung ganz oder teilweise zu ändern. Durch Verwendung von Gradführungen lassen sich überdies besonders gut beherrschbare Vorschübe sowie Hub- und Senkbewegungen der Schaltstücke erzielen.

Wie weiter gefunden wurde, kann die Exzentersteuerung nebst den Gradführungen für die Anwendung eines mit ihnen zusammenwirkenden ein- go fachen Kraftspeichers ausgenutzt werden, indem man eine auf das nicht mit der Kontaktbahn zusammenarbeitende Ende des Schaltstückes wirkende Druckfeder, z. B. eine Zylinderschraubenfeder, vorsieht, während der die kontaktschrittweise Weiterbewegung des Schaltstückes bewirkende Exzenterzapfen so angeordnet wird, daß er, ohne es zu senken oder zu heben, an oder in dem Schaltstück, z. B. in einem Längsschlitz desselben entlang gleitend, dieses in Richtung der Bahn vorschiebt, so daß es, solange es nicht von seinem Exzenter abgehoben wird, auf der Kontaktbahn verharrt, so daß z. B. auch etwa vorhandene Unebenheiten der Kontaktbahn nicht auf das Trieb- und Steuerwerk nachteilig zurückwirken. Bei Verwendung eines Längsschlitzes in dem Schaltstück greift zweckmäßigerweise der vorschiebende, an der zentralen Triebscheibe angeordnete Exzenterzapfen durch diesen Schlitz hindurch; das hindurchgreifende freie, nach außen weisende Ende trägt den zweiten Exzenter. Dieser greift vorteilhafterweise an einem am Schaltstück lösbar angebrachten, zweckmäßigerweise zugleich für die Befestigung des Stromzu- und -abführungskabels eingerichteten Bolzen an und hebt dabei infolge der zweifachen Exzentrizität das Schaltstück gleichsam ruckartig von der gerade berührten Kontaktstelle ab.

Es wurde weiter gefunden, daß eine einfache und dabei sehr hoch beanspruchbare Führung und Abstützung des die Schaltstücke und vorzugsweise auch sämtliche Triebmittel tragenden Gehäuses erhalten wird, wenn zwei in verschiedenen Abständen von der Kontaktbahn und in einer senkrecht zu ihr liegenden Ebene angeordnete Leitmittel, vorzugsweise Schienen, vorgesehen sind, die vorteilhafterweise auch die Stromzu- und -abführung über-

nehmen. Es hat sich dabei ferner als zweckmäßig erwiesen, die Schienen zu beiden Seiten und symmetrisch zum den Vorschub bewirkenden Triebmittel, z. B. einem Kettenrad, anzuordnen, das in der oder parallel zur Ebene der Führungsschienen drehbar gelagert ist.

Eine besonders in baulicher Hinsicht zweckmäßige Ausführungsform des Gehäuses für die Schaltstücke und ihre Betätigungsmittel gewinnt ίο man, wenn ein vorzugsweise in der gemeinsamen Ebene der Führungsschienen geteiltes Gehäuse verwendet wird, in dessen Mittelteil man die z. B. das Kettenrad tragende Triebwelle anordnet, während beiderseits nach außen anschließend die Lagerkörper vorgesehen sind, welche die Schaltstücke, ihre Kraftspeicher und ihre von der Triebwelle betätigten Exzenter aufnehmen und welche am Mittelteil des Gehäuses, zweckmäßigerweise in einer in Richtung der Kontaktbahn nach Art einer an Kreuzköpfen bekannten Gradführung verschiebbar gelagert sind.

Weitere Merkmale der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen zu entnehmen, die in den Zeichnungen schematisch dargestellt sind.

Fig. ι gibt in perspektivischer Wiedergabe und rein schematisch drei verschiedene Betriebsstellungen der mit Exzentersteuerung ausgestatteten Vorrichtung gemäß der Erfindung wieder, während Fig. 2 einen Schnitt quer durch die Halterung der Schaltstücke und ihrer Betätigungsmittel veranschaulicht, wobei unter quer der Schnitt senkrecht zu den Führungsschienen verstanden wird; Fig. 3 veranschaulicht einen Längsschnitt gemäß den Linien A-B der Fig. 2, und schließlich stellt

Fig. 4 einen anderen Längsschnitt gemäß den Linien C-D dar.

Die gleichen Bezugszeichen kennzeichnen in den verschiedenen Figuren und Einzeldarstellungen die gleichen Teile.

Das in den Figuren veranschaulichte Ausfühfungsbeispiel einer vielseitig anwendbaren, einfachen und dauerhaften Vorrichtung gemäß der Erfindung wird im folgenden zunächst an Hand der schematischen Darstellung der Fig. 1 näher beschrieben, um die Wirkungsweise des Schalt- und Triebwerks durch verschiedene Betriebsstellungen I, II und III zu verdeutlichen. Der Zahlenfolge I, II, III entspricht die Reihenfolge der drei veranschaulichten Betriebsstellungen; das Schalt- und Triebwerk bewegt sich im Sinne des Pfeiles 4 in der Zeichnung von links nach rechts.

Von der in den Fig. 2 und 3 der Einfachheit halber nur als Strich gekennzeichneten Kontaktbahn 1 sind in der Fig. 1 zwei Kontaktstellen bildende Abschnitte 2 und 3 der Regelwicklung räumlich dargestellt. Mit S und 6 sind zwei Schaltstücke bezeichnet, die abwechselnd an die Kontaktstellen geführt werden und sehr kurze Zeit an diesen auch gleichzeitig anliegen. Das Schaltstück 5 ist an seinem Kontaktvermittelnden Ende mit einer Kontaktschneide 7 ausgestattet und weist einen etwa im oberen Längsdrittel befindlichen Schlitz 8 auf.

Zwischen diesem Schlitz und dem der Kontaktschneide abgewandten Ende ist im Schaltstück ein nach außen ragender Bolzen 9 befestigt. Auf die obere Stirnfläche 10 des Schaltstückes wirkt ein nicht dargestellter Kraftspeicher, z. B. eine zylindrische Schraubendruckfeder. Die Wirkungslinie dieser Feder ist als Pfeil 11 veranschaulicht.

Bei dem anderen Schaltstück 6 hat die Kontaktschneide die Bezeichnung 12, während der Schlitz, der seitlich nach außen ragende, im Schaltstück befestigte Bolzen sowie die obere Stirnfläche die Bezeichnungen 13 bzw. 14 b-zw. 15 erhalten haben. Die Wirkungslinie der nicht veranschaulichten Druckfeder od. dgl. hat die Bezeichnung 16.

Zwischen den beiden Schaltstücken 5 und 6 ist die scheibenförmige Triebwelle 17 angeordnet, ihre Lagerung ist der Übersichtlichkeit halber nicht veranschaulicht. Die Triebwelle 17 trägt z. B. ein Kettenrad, das von einer Kette, etwa nach Art einer Fahrradkette, in Drehung versetzt wird. Die als Mittellinie versinnbildlichte Drehachse 18 der Triebwelle 17 verläuft parallel zur Kontaktbahn 2, 3. Bei Bewegung des Schalt- und Triebwerks wandert die Achse 18 der Triebwelle 17 bei der dargestellten Ausführungsform parallel zur Oberfläche der Kontaktbahn 2, 3 usw. Die dem Beschauer zugewandte Stirnseite der Triebwelle 17 ist zur Hälfte schwarz, zur Hälfte weiß. Die Schwärze 19 dient der Verdeutlichung der verschiedenen Betriebsstellungen. Ein Pfeil 20 zeigt die Richtung der Drehung der Triebwelle 17 an.

An der nach vorn gekehrten Stirnseite der Triebwelle 17 ist ein Exzenter- oder Kurbelzapfen 21 angebracht, welcher den Schlitz des Schaltstückes 5 durchgreift und am freien Ende eine z. B. kreisförmige Scheibe 22 trägt, die ebenfalls exzentrisch angeordnet ist, derart, daß zusammen mit dem Kurbelzapfen 21 ein Doppelexzenter 21,22 entsteht.

Von der anderen, dem Beschauer abgewandten Stirnseite der Triebwelle ragt ein Kurbelzapfen 23 durch den Schlitz 13 des Schaltstückes 6 und trägt an seinem freien Ende eine exzentrisch angeordnete Scheibe 24.

Die Scheiben 22 und 24 wirken mit den an den Schaltstücken 5 und 6 fest angebrachten Bolzen 9 bzw. 14 zusammen.

Die als Doppelexzenter wirkende Scheibe 22 wird no bei im Sinne des Pfeiles 20 erfolgender Drehung der Triebwelle 17 gehoben und dabei gedreht. Ist die durch Betriebsstellung II gekennzeichnete Lage der Triebwelle 20 erreicht, so ist die doppelexzentrische Scheibe 22 so weitherumgeschwenkt worden, daß sie den Bolzen 9 berührt. Auf der anderen Seite beginnt die Scheibe 24 den Bolzen 14 des Schaltstückes 6 gerade zu verlassen.

Bei weiterer Drehung der Triebwelle 20 hebt die Scheibe 22 den jetzt an ihr liegenden Bolzen 9 des Schaltstückes S nebst Schneide 7 entgegen der Wirkung des Kraftspeichers 11 sehr rasch bzw. ruckartig von der Kontaktstelle 2 ab. Der Schlitz 8 hat dabei ebenso wie der Schlitz 13 den Zweck, unabhängig von der fortschreitenden Bewegung des Schritt- und Schaltwerks die Schaltstücke 5, 6 mit

der KontaktJbahn 2, 3 in Berührung zu halten, wie es ■durch die Teilbilder I, II näher veranschaulicht wird. Die beschriebene Ausführungsform der Einrichtung nach der Erfindung arbeitet im wesentlichen folgendermaßen:

In der Stellung 1 berührt das Schaltstück 5 unter der Wirkung¹ eines Kraftspeichers 11 über die Schneide 7 fest den als Kontaktstelle ausgebildeten Abschnitt 2 der Regelwicklung. Die Betätigungsscheibe 22 ist von dem Bolzen 9 getrennt. Auf der anderen Seite der Triebwelle 17 erzwingt jedoch die exzentrische Scheibe 24 durch Druck auf den Bolzen 14 entgegen der Wirkungsrichtung 16 der nicht dargestellten Feder od. dgl. den Abhub des Schaltstückes 6 von der zugehörigen Kontaktstellen der Regelwicklung.

Im weiteren Verlauf der Betätigung der Vorrichtung wird dieTriebwelle 17 im S inne des Pf eiles20 um etwa 90⁰ gedreht. Die sich hierbei ergebende Betriebsstellung ist aus dem Teilbild II zu entnehmen. Der Kurbelzapfen 21 ist im Schlitz 8 des Schaltstückes 5 aufwärts gewandert, ohne dabei jedoch das Schaltstück von der Kontaktstelle abgehoben zu haben; dies verhindert die Druckfeder. Der Kurbelzapfen 23 hat durch seine Exzentrizität das Schaltstück 6 über die Kontaktstelle bewegt. Der Stromübergang wird nach wie vor durch den Druck der in Richtung des Pfeiles 11 wirkenden Feder od. dgl. auf das Schaltstück 5 gewährleistet. Das Schaltstück 6 konnte sich inzwischen unter der Wirkung der eigenen Speicherfeder im Sinne des Wirkungspfeiles 16 nach abwärts auf die Kontaktstelle 3 bewegen, weil die Exzenterscheibe 24 durch Drehung um 90⁰ von dem Bolzen 14 getrennt wurde, dieser daher freigegeben und nebst dem Schaltstück 6 nach unten bewegt wird, wobei der Exzenterzapfen 23 im Schlitz 13 des Schaltstückes gleitet und auf diese Weise die Abwärtsbewegung zuläßt.

Bei der nächsten Arbeitsstellung III ist die Triebwelle 17 abermals um 90⁰ in Richtung des Pfeiles 20 weitergedreht dargestellt. Die doppelt exzentrisch gelagerte Steuerscheibe 22 hat bei ihrer Drehung in die veranschaulichte Betriebsstellung den Bolzen 9 mit Schaltstück 5 sehr rasch, gleich-

+5 sam ruckartig, entgegen der Federkraft 11 von der bisher berührten Kontaktstelle 2 abgehoben. Zugleich hat der Kurbelzapfen 21 das Schaltstück 5 in Richtung der Kontaktbahn um einen Schaltschritt weiterbewegt, der sich aus der Drehung des Kurbelzapfens um 90⁰ aus der Betriebsstellung II in die Betriebsstellung III ergibt. Währenddessen ist die Exzenterscheibe 24 von dem Bolzen 14 des Schaltstückes 6 nahezu so weit getrennt worden, wie in der Betriebsstellung I die Exzenterscheibe 22 und der Bolzen 9 getrennt sind.

Das Spiel der Schalt- und Triebwerke setzt sich weiter fort wie beschrieben; nach zwei weiteren Schaltschritten mit je 90⁰ Drehung der Triebwelle würde wieder die Ausgangsstellung I erreicht sein, nur die Kontaktstellen sind dann entsprechend anders.

Die Fig. 2 bis 4 geben die konstruktive Ausgestaltung des dargestellten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung gemäß der Erfindung wieder. In der Fig. 2 sind mit 25 und 26 die beiden Hälften eines in Richtung der Schienen 34 und 41 geteilten Gehäuses bezeichnet, zwischen denen sich eine Fuge

27 befindet. Diese Fuge wird zweckmäßigerweise vorgesehen, weil die Schienen 34 und 41, an welchen das Gehäuse geführt und aufgehängt ist, dieses durchlaufen. Die Fuge 27 ermöglicht einen spielraumfreien Sitz der Gehäuseteile 25 und 26 an den Schienenflächen. Die beiden Gehäuseteile 25, 26 stützen sich nicht unmittelbar, sondern über die Schienen 34 und 41, mithin spielraumfrei, gegeneinander ab; sie können in an sich bekannter Weise,

z. B. mittels durchlaufender Bolzen, zusammengehalten werden.

Im oberen Abschnitt der Gehäusehälfte 25 ist eine Aussparung 28 vorgesehen. Die Aussparung verläuft in Richtung der oberen der beiden erwähnten Schienen. Der Längsfläche der Schiene 34 gegenüber befindet sich im Grunde der Aussparung

28 ein z. B. aus Kupfer bestehender Streifen 29. Zwischen diesem und der Schiene 34 ist das gewellte Federband 30 angeordnet, welches der Kontaktübermittlung dienen kann, wenn die Stütz- und Führungsschiene zugleich als elektrischer Leiter verwendet wird. In diesem Fall wird die an das Schaltstück angeschlossene Stromzu- und -abfüh- go rung über ein Kabel 71 od. dgl. an den Streifen 29 angeschlossen.

Der Aussparung 28, dem Leiter 29 und dem Federstreifen 30 gleichen die entsprechenden Teile 31, 32 und 33 für die in der Gehäusehälfte 26 vorgesehene Aussparung, den Leiter und den Federstreifen. Die oben beschriebenen Teile sind auch im unteren Abschnitt der Gehäusehälften 25 und 26 vorgesehen. In der Hälfte 25 haben die Aussparung, der Leiter und der Federstreifen die Nummern 35 bzw. 36 bzw. 37; entsprechend haben sie die Bezeichnungen 38 bzw. 39 bzw. 40 für die nutförmige Aussparung und die beiden Streifen in der Gehäusehälfte 26. Die von den Nuten, Federbändern und z. B. Kupferbändern begleitete untere Stütz- und Führungsschiene hat die Bezeichnung 41 (vgl. auch die Fig. 3 und 4).

Innerhalb des Gehäuses 25, 26 und um die zentrale Querachse sind zwei größere symmetrische Aussparungen 42 und 43 vorgesehen. Die Aussparungen nehmen das Antriebswerk, bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Triebwelle mit Kettenrad und längs durchlaufender Kette, auf. Die Triebwelle ist über Radialkugellager 44 und 45 gegen die Gehäuseteile 25 bzw. 26 abgestützt. Zwischen den Kugellagerringen umgreift ein im Querschnitt U-förmiger und mit der öffnung zur Seite angeordneter Ring 46 die Triebwelle 17. Innerhalb der Schenkel des Ringes befindet sich ein im wesentlichen aus einer Spiralfeder 47 bestehender Kraftspeicher. Der U-förmige Ring 46 wird außen von der Nabe 48 des Kettenrades umfaßt, das auf dem Ring fest aufgebracht ist und Zähne 49 trägt. Eine in die Zähne eingreifende Kette 50 ist im Schnitt der Fig, 2 ersichtlich, in den Fig. 3 und 4 jedoch weggelassen worden.

Zwischen dem U-förmigen, auf der Triebwelle 17 lose drehbar gelagerten Ringkörper 46 und den beiden Kugellagern 44 und 45 befinden sich winkelförmige Ringe 51 bzw. 52. Der Ring 51 weist zwei nicht näher bezeichnete, um i8o° versetzte Aussparungen auf, in deren eine bei der dargestellten Betriebsstellung der Bolzen 53 greift, der an dem dem Eingriff abgewandten Ende einen verjüngten Ansatz 54 aufweist, der von einer zylindrischen Schraubenfeder 55 umgeben ist, die als Spreizdruckfeder wirkt und zwischen der Schulter des Bolzens 53 mit größerem Durchmesser und dem Boden einer Aussparung der Gehäusehälfte 25 ruht bzw. sich gegen diese beiden Teile abstützt. Der Ansatz kleineren Durchmessers 54 greift in eine Führungsbohrung 56 der Gehäusehälfte 25. 57 bezeichnet die dem größeren Durchmesser des Bolzens entsprechende Bohrung in der Gehäusehälfte 25.

Die in dem U-förmigen Ring 46 untergebrachte ao Spiralfeder 47 ist mit ihrem der Triebwelle 17 benachbarten Ende an dem Ring 51 befestigt, während das andere Ende an der dem Kettenrad 49 zugewandten Seite des U-förmigen Gehäuseringes φ fest angebracht ist. An diesem Ring 46 sind zwei nicht veranschaulichte, um i8o°· versetzte Nocken zur Betätigung des federbelasteten Bolzens 53 angeordnet.

Bei der zur Einleitung des Schaltvorganges bewirkten Drehung des Kettenrades 49 wird die Spiralfeder 47 aufgeladen, weil der Ringel stehenbleibt. Nach einer Drehung des Kettenrades und des mit ihm fest gekuppelten Gehäuseringes 46 um etwa i8o° hebt eine der beiden nicht veranschaulichten Nocken den den Ring 51 verriegelnden Bolzen 53 gegen die Wirkung der Feder 55 an. Hierdurch wird der auf der Achse 17 fest angeordnete Ring 51 freigegeben, so daß die gespeicherte Kraft der Spiralfeder 47 die Welle .17 ruckartig weiterdreht, bis die um i8o° versetzte zweite Aussparung des Ringes 51 durch den Bolzen 53 verriegelt wird; worauf sich das Spiel von neuem wiederholt.

Die beschriebene Einrichtung zur beschleunigten, etwa ruckartigen Bewegung der die Schaltstücke betätigenden Triebwelle 17 hat insbesondere den Vorteil, daß die Schaltstückes, 6 nur immer kurze Zeit die Kontaktstellen gleichzeitig berühren. Zu beiden Seiten der Triebwelle 17 s.ind die Exzenter 22 und 24 zur Bewegung der Schaltstücke 5 und 6 angeordnet und in den Lagerkörpern 58 und 72 untergebracht, die ihrerseits nach Art von Kreuzkopfgradführungen am Gehäuse 25_r 26 in Längsrichtung der Schienen 34, 41 verschiebbar gelagert sind. Die Mittelteile des Gehäuses bilden zu diesem Zweck oben und unten die Lagerkörper für das Schaltstück und die Exzenter übergreifende bzw. untergreifende seitliche Schenkel, zwischen denen die plattenförmigen Führungskörper 58 und 72 gleitend bewegbar sind. Diese Bewegbarkeit der Lagerkörper ermöglicht die von den Exzentern bewirkte, voneinander unabhängige schrittweise Fortschaltung der beiden Schaltstücke 5 und 6. Der hierbei außerdem erforderliche Andruck und Abhub der Schaltstücke wird vermittels weiterer Exzenter 21 und 23 erzielt, wie es bereits an Hand der sehematisch dargestellten Fig. 1 für mehrere Betriebsphasen veranschaulicht wird.

In der Fig. 2 ist der linke Gleitlagerkörper mit 58 bezeichnet. Er stützt sich gleitend auf dem Schenkel 59 des Gehäuseteiles 25 ab. Zur Gewährleistung eines möglichst reibungsfreien Gleitens und einer guten Passung ist der Körper 58 an der Gleitlagerfläche so zurückgesetzt, daß er nur mit der verhältnismäßig schmalen Leiste 60 aufliegt. Der obere Schenkel des Gehäusemittelteils 25 hat die Bezeichnung 61. Die von ihm übergriffene obere ' Fläche des Lagerkörpers 58 ist längs der Gleitbahn an der Unterseite des Schenkels 61 mit einer Nut 62 versehen, durch welche entsprechend der Leiste 60 zwei nicht näher bezeichnete Gleitleisten zur Führung des Lagerkörpers 58 längs des Schenkels 6-1 gebildet werden.

Der Lagerkörper 58 hat verschiedene Aussparungen für die verschiedenen Exzenter bzw. ihre am weitesten ausgreifenden Arbeitsbahnen sowie für das Schaltstück 5 und den Kraftspeicher. Die kreisförmige AussparungÖ3 (s. insbesondere Fig. 3) gibt dem die Hubbewegung des Schaltstückes 5 steuernden Exzenter 22 Raum. Dieser Exzenter ist an einem weiteren Exzenter- oder Kurbelzapfen 21 fest angebracht, vermittels dessen das Schaltstück 5 längs der Kontaktbahn fortgeschaltet wird und der in dem Schlitz 8 dieses Schaltstückes auf und ab läuft. Der Zapfen 21 sitzt fest an der Triebwelle 17. Im oberen Teil des Schaltstückes 5 ist der Kontaktbolzen 9 befestigt, z. B. eingeschraubt, an welchem das Stromzu- und-abführungskabel 71 angebracht ist. Der aus dem Schaltstück 5 eine Strecke weit herausragende Bolzen 9 dient ferner dem Angriff der Exzenterscheibe 22, vermittels deren der Bolzen und damit das Schaltstück rasch, gleichsam ruckartig, von der Kontaktbahn abgehoben wird.

Der kreisförmige Raum 63 des Lagerkörpers 58 setzt sich nach oben in eine etwa zylindrische Aussparung 64 fort, in welcher der als zylindrische Schraubenfeder 65 ausgebildete Kraftspeicher zum Teil untergebracht ist und sich gegen den ein Widerlager bildenden Boden der Aussparung abstützt. Gegenüber der Aussparung 64 befindet sich im Lagerkörper 58 die Aussparung 66, welche als Lagerung des hindurchgreifenden, bolzenförmigen Schaltstückes 5 dient. Der dicht umschließenden Aussparung 66 folgt in Richtung zur Kontaktbahn die schlitzförmige Aussparung 67 im Schenkel 59 des Gehäuseteils 25. Der Schlitz 67 ermöglicht die vom Exzenter bewirkte Bewegung des Schaltstückes 5 in Richtung der Kontaktbahn beim Kontaktwechsel. Der Lagerkörper 58 sowie die ihn über- und unterfangenden Schenkel 59 und 61 des Gehäuseteils 25 sind nach außen von einer Platte 68 abgedeckt, die mit Hilfe von nicht näher veranschaulichten Bolzen, deren Mittellinie mit 69 bezeichnet ist, an den genannten Schenkeln lösbar befestigt ist. Die Abdeckplatte 68 ist etwa gegenüber dem Kraftspeicher mit einer Aussparung 70 ausgestattet, durch welche das an dem Kabelbolzen 9 angebrachte Stromführungs-

kabel ¹Jl greift, welches, wie nicht näher veranschaulicht wird, an die federnde Kontaktleiste, wie z. B. 30, geführt ist.

Der im folgenden beschriebene andere Lagerkörper 72 und die zugehörigen Teile sind, der Symmetrie und Gleichheit zum erstbeschriebenen Lagerkörper halber, nur vereinzelt mit Bezugszeichen versehen. Die die Zylinderschraubenfeder 73 aufnehmende Aussparung im Lagerkörper 72 hat die Bezeichnung 74. Die Exzenterscheibe 24 bewegt sich in der kreisförmigen Aussparung 75 des Lagerkörpers und ist am Kurbelzapfen 23 fest angebracht, der an der Triebwelle 17 sitzt, und zwar versetzt zum Kurbelzapfen 21 (vgl. Fig. 2). Der Lagerkörper 72 und die diesen über- und untergreifenden Schenkel des Gehäuseteils 26 werden außen von einer Platte 76 abgedeckt, durch deren Aussparung yy das Kabel 79 (vgl. auch Fig. 4) geführt ist, das am Kontaktbolzen 14 sitzt, der zweckmäßigerweise lösbar, z. B. eingeschraubt, in dem oberen Ende des Schaltstückes 6 befestigt ist. Durch den Schlitz 13 dieses Schaltstückes greift der Kurbelzapfen 23. Das Kabel 79 ist in nicht näher veranschaulichter Weise bei der Stelle 80 an den federnden Kontaktstreifen 37 befestigt (vgl. Fig. 4 und 1). Die Platte 76 ist, wie die Platte 68, vermittels Schrauben, von denen eine durch ihre Mittellinie 78 angedeutet ist, an dem Schenkel des Gehäuseteils 26 lösbar befestigt.

Die Wirkungsweise der Einrichtung zur Betätigung der Schaltstücke gemäß den Fig. 2 bis 4 entspricht der Wirkungsweise, wie sie an Hand der Fig. ι näher beschrieben worden ist. Die Gehäuseteile 25 und 26 hängen an und laufen längs der Schienen 34, 41. Der hierzu erforderliche Antrieb erfolgt über die nur im Schnitt dargestellte Kette 50 und das Kettenrad48,49. Die, wie oben beschrieben, ruckartig gedrehte Welle 17 versetzt die Kurbelzapfen 21,23 ^und die doppelexzentrisch angebrachten Scheiben 22, 24 in Umlauf, wodurch der Schaltbolzen 6 in Längsrichtung der Kontaktbahn weitergeschaltet und bei bestimmten Schaltstellungen zugleich vermittels des zweiten Exzenters 24 infolge der Wirkung der Feder 73 auf die vorbestimmte Kontaktstelle abgesenkt wird. Die Vorschub- sowie Hub- und Senkbewegungen des Schaltstückes 5 mit der Kontaktschneide 7 vollziehen sich im Gegentakt erfindungsgemäß entsprechend.

Claims (12)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   I.Einrichtung zur stufenweisen,insbesondere feinstufigen Regelung größerer elektrischer Leistungen durch Abgriff, vorzugsweise für Regeltransformatoren und Regelwiderstände bei welcher einzelne in einer Reihe mit Abstand einander folgende Kontaktstellen mittels Schaltstücken zu- und wieder abgeschaltet werden, dadurch gekennzeichnet, daß für die Ausführung von Schaltschritten mindestens zwei in einer längs der Kontaktreihe geführten Halterung angeordnete Schaltstücke abwechselnd, jedoch ohne Unterbrechung der Stromzu- oder -abführung derartig verwendet werden, daß, während das eine Schaltstück (6) eine Kontaktstelle (3) berührt, das andere Schaltstück (5) fortschreitend und die vom ersten Schaltstück (6) gerade berührte Kontaktstelle (3) übergreifend weiter bewegt und auf die zweite Kontaktstelle aufgesetzt wird, worauf unmittelbar danach das erste Schaltstück sehr rasch, vorzugsweise ruckartig, von seiner Kontaktstelle abgehoben und unter Übergreifen der gerade berührten auf die folgende Kontaktstelle aufgesetzt wird.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Beginn des Schaltvorganges, während das eine Schaltstück (5) noch auf seiner Kontaktstelle ruht, ein Kraftspeicher, insbesondere eine uhrwerkartige Spiralfeder (47), gegen eine Verriegelung (53) aufgeladen wird, worauf nach Entriegelung mit Freigabe der Federkraft der Schaltvorgang plötzlich eingeleitet und derart durchgeführt wird, daß das abgehobene Schaltstück (5) um den Schaltschritt fortbewegt und auf die nächste Kontaktstelle abgesenkt und unmittelbar nach erfolgtem Aufsetzen dieses Schaltstückes (5) das andere Schaltstück (6) abgehoben und nachgeführt wird.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Schalt-Schrittbewegungen und für die Hub- und Absenkbewegungen der Schaltstücke je ein eigenes, getrennt betätigendes und von einer zentralen Triebwelle (17) betätigtes oder gesteuertes Triebwerk vorgesehen ist.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für den Andruck der Schaltstücke auf die Kontaktstellen ein Kraftspeicher (65, 73) in der Halterung untergebracht ist, der zwangsweise und dabei vorteilhafter- 10g weise über das Schaltstück selbst aufgeladen wird, während dieses den Weg von der einen zur anderen Kontaktstelle zurücklegt.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein von außerhalb der Halte- no rung, insbesondere mittels einer Zahnkette betätigbares Schrittschaltwerk, vorzugsweise eine bei Drehung des Zahnkettenrades aufgeladene, die zentrale Triebwelle (17) umgreifende Spiralfeder (47), deren eines Ende an einem mit dem Kettenrad (49) verbundenen, die Triebwelle (17) lose umgreifenden Ring (46) und deren anderes Ende an einem auf der Triebwelle fest angeordneten anderen Ring (51) befestigt ist, der zwei um i8o° versetzte Aussparungen aufweist, in die federbelastete Riegel (53) eingreifen, die durch zwei Nocken, welche an dem mit der Kettenradnabe (48) fest verbundenen Ring (46) ebenfalls um i8o° versetzt angeordnet sind, zweimal während einer vollen Drehung ausgelöst werden, so daß die dadurch frei-

   gegebene Feder (47) die mit ihr gekuppelte zentrale Trieb welle (17) ruckartig weiter bewegt.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Exzentersteuerung für die Bewegung der Schaltstücke (5, 6), bei welcher an beiden Stirnseiten der zentralen, achsparallel zur Kontaktbahn verschobenen Triebwelle (17) je ein Exzenter (21, 23) zur

   ίο schrittweisen Weiterbewegung der Schaltstücke (5, 6) längs der Kontaktbahn und an den Exzentern deren exzentrischen Ausgriff noch steigernd je ein weiterer Exzenter (22, 24) oder Nocken zum ruckartigen Abhub der Schaltstücke (5, 6) von der Kontaktbahn vorgesehen sind.
7. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß für den Andruck der Schaltstücke (5, 6) an die Kontaktbahn ein Kraftspeicher, vorzugsweise eine an das nicht mit der Kontaktbahn zusammenwirkende Ende des Schaltstückes angreifende Druckfeder, z. B. eine Zylinderschraubenfeder (65, 73), vorgesehen ist, und der die kontaktschrittweise Weiterbewegung des Schaltstückes bewirkende Exzenterzapfen (21, 23) an diesem gleitend angreift, vorzugsweise innerhalb eines Längsschlitzes (8,13) im Schaltstück, ohne es dabei zu senken oder zu heben, so daß das Schaltstück, solange es nicht vom zweiten Exzenter abgehoben wird, unter der Wirkung der Speicher feder an die Kontaktbahn angedrückt verharrt.
8. " ' 8. Einrichtung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltstückbetätigungen durch hydraulische oder vorzugsweise durch elektrische Mittel, insbesondere durch einen auf der Halterung angeordneten Elektromotor oder durch Elektromagnete erfolgen, die über die auch die Schaltstücke betätigende Triebwelle und gegebenenfalls weitere Triebelemente, wie Friktionsräder, an den die Halterung tragenden Führungsschienen zum Vorschieben der Halterung angreifen.
9. 9. Einrichtung nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an jedes Schaltstück (5, 6) ein Stromzu- und -abführungsleiter (71,

   79) seitlich angeschlossen ist, dessen Befestigung am Schaltstück als seitlich vorspringender Bolzen ausgebildet ist, an welchem der den raschen, vorzugsweise ruckartigen Abhub des Schaltstückes von der Kontaktstelle bewirkende Doppelexzenter (22, 24) angreifen kann.
10. 10. Einrichtung nach Anspruch 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Führung und Abstützung der die Schaltstücke und sämtliche Triebmittel tragenden Halterung zwei in verschiedenen Abständen von der Kontaktbahn und in einer senkrecht zu ihr liegenden Ebene angeordnete Leitmittel, vorzugsweise die Stromzu- und -abführung übernehmende Schienen (34, 41), vorgesehen sind, die zweckmäßigerweise zu beiden Seiten und symmetrisch zur gegebenenfalls resultierenden Angriffslinie der den Vorschub der Halterung steuernden Triebmittel, insbesondere eines Kettenrades (49), angeordnet sind, das in der oder parallel zu der Ebene der Führungsschienen drehbar gelagert ist.
11. 11. Einrichtung nach Anspruch 6 bis 10, gekennzeichnet durch ein vorzugsweise in der gemeinsamen Ebene der Führungsschienen geteiltes Gehäuse (25, 26) in dessen Mittelteil die insbesondere das Kettenrad (49) und das Schrittschaltwerk tragende Triebwelle (17) gelagert ist, während beiderseits nach außen anschließend die die Schaltstücke (5, 6) Kraftspeicher (65, 73) und Betätigungsexzenter (22, 24) aufnehmenden Lagerkörper (58, 72) mit den Schaltstücken (5, 6) in Bahnrichtung verschiebbar angeordnet und vom Mittelteil des Gehäuses (25, 26) getragen sind.
12. 12. Einrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen plattenförmigen Lagerkörper (58, 72) mit senkrecht zur Kontaktbahn verlaufenden Aussparungen, insbesondere Bohrangen (64, 74), zur Führung der bolzenförmigen Schaltstücke sowie zur Aufnahme und Abstützung des vorzugsweise als Zylinderschraubenfeder ausgebildeten Kraftspeichers (65, 73), sowie mit zylindrischen Aussparungen (63, 75) entsprechend den weitest ausgreifenden Arbeitsbahnen der Exzenter.

    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

    © S56Ö 10.54