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Schaltmaschine mit elektrohydraulisch betätigten elektrischen
Schaltelementen
EMI1.1
dgl.* 1. Zusatzpatent Nr. 214. 503.
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Die direkte mechanische Betätigung der einzelnen hydraulischen Kraftelemente kann im Rahmen der Erfindung entweder mittels einer Miniaturnockenwalze oder mittels einer Miniaturkette bzw. eines
Miniaturseiles durchgeführt werden. Alle diese erwähnten mechanischen Betätigungsglieder haben nur ausserordentlich kleine Kräfte auf die Steuerstössel zu übertragen und diese kleinen Steuerkräfte werden durch das Hydrauliksystem, an das die zur Betätigung der einzelnen Starkstromkontakte dienenden hy- draulischen Kraftelemente angeschlossen sind, verstärkt. Das Übersetzungsverhältnis dieser Kraftverstär- kung kann bedarfsweise ausserordentlich gross gewählt werden und man kommt deshalb mit sehr kleinen
Betätigungselementen für die Steuerstössel der einzelnen Kraftelemente aus.
Wenn die erfindungsgemässe Schaltmaschine ferngesteuert werden soll, so kann man zum Antrieb der erwähnten Miniaturbetätigungselemente einen kleinen Elektromotor vorsehen, der beispielsweise mit- tels eines einfachen Druckknopfes gesteuert werden kann.
Neben dem eben erläuterten Vorteil der äusserst geringen Betätigungskräfte, der sich aus der prak- tisch wartungs- und reibungsfreien Kraftverstärkung derselben ergibt und der die Verwendung kleinster
Nockenscheiben ermöglicht, weist die erfindungsgemässe Schaltmaschine den wichtigen Vorteil einer zu- verlässigen Sprungschaltung bei nur kleinen Lastkräften des Miniaturnockenschalters auf.
Sobald nämlich die kleinen Nockenhebel in die Miniaturnockenwalze einfallen und nur etwa einen
Schwenkweg von 1 mm zurücklegen, wird sofort der volle Druck des Hydrauliksystems, das bedarfsweise einen besonderen Druckspeicher enthalten kann, wirksam und dieser Druck hat ein sofortiges. Schliessen der Starkstromkontakte zur Folge.
Die eben geschilderte Nockensteuerung wirkt mithin genau wie eine Schützensteuerung und uner- wünsche Zwischenstellungen zwischen dem Ein- und Ausschalten der Starkstromkontakte sind nicht möglich.
Die erfindungsgemässe wahlweise Betätigung der Steuerstössel einer Schaltmaschine mit elektrohydraulisch betätigten elektrischen Schaltelementen durch beispielsweise eine Miniaturnockenwalze ist darüber hinaus frei von verschiedenen Nachteilen bisher beispielsweise als Fahrschalter für elektrische Schienenfahrzeuge verwendeter Nockenwalzenschalter, mit denen mehrere Kontakte in bestimmter Aufeinanderfolge geschlossen werden. Jede Nockenscheibe der Nockenwalze dieser bekannten Schalter dient dabei zur Betätigung eines sogenannten Nockenschaltelementes.
Da Stufenschaltwerke wegen der im modernen Fahrbetrieb gewünschten grossen Zahl von Schalststufen bei Anwendung dieses Bauprinzips aus einer grossen Anzahl von Nockenschaltelementen zusammengesetzt werden müssen, wobei an den Hebeln der einzelnen Nockenschaltelemente Kontaktdrücke bis zu 2 kg aufgebracht werden müssen, sind die an der Nockenwalze benötigten Drehmomente sehr gross. Eine weitere Erhöhung des an der Welle der Nockenwalze zur Betätigung der einzelnen Nockenschaltelemente aufzubringenden Drehmomentes ergibt sich aus der Forderung nach einer Übersetzung der ursprünglichen Drehung der Handkurbel in eine schnellere Drehung der Nockenwalze, In diesem Zusammenhang wirkt sich auch das Schwungmoment der schweren Nockenwalze sehr nachteilig aus, weil die Nockenwalze leicht über die gewünschte Winkelstellung hinaus weiterlaufen kann.
Eine weitere Erhöhung des an der Welle der Nockenwalze aufzubringenden Drehmomentes ergibt sich aus dem geforderten sicheren Einrasten der einzelnen Nockenhebel, das zur genauen Einhaltung der einzelnen Schaltstellungen sowie zur Vermeidung von schleichenden Kontaktbewegungen unbedingt erforder- lich ist.
Da unter diesen Umständen eine direkte Handkurbel- oder Hebelbetätigung der Nockenwalze durch den Bedienenden nur schwer oder überhaupt nicht mehr möglich ist, hat man bereits motorisch angetriebene Nockenschalter entwickelt, deren Stellkraft von einem Hilfsantrieb, z. B. einem Gleichstrommotor, aufgebracht wird. Auch diese bekannten Nockenschalter weisen Nachteile insofern auf, als ein als Hilfsantrieb verwendeter Gleichstrommotor zu seiner Steuerung einen beachtlichen Aufwand erfordert. Dar- über hinaus unterliegen die Steuerkontakte einer starken Abnutzung und der gesamte Stellvorgang ist in Anbetracht des grossen Trägheitsmomentes der Nockenwalze so instabil, dass eine zusätzliche Dämpfung der Motor- bzw.
Nockenwalzenbewegung erforderlich ist, um zu verhindern, dass die Nockenwalze über eine vorgesehene Schaltstellung hinaus weitergedreht wird.
Dagegen sind, wie bereits erwähnt, die Betätigungskräfte, beispielsweise einer Miniaturnockenwalze, im Sinne der Erfindung ausserordentlich gering.
Die erfindungsgemässe wahlweise mechanische Betätigung der Steuerstössel bietet ferner die Möglichkeit, mehrere Hauptkontakte genau gleichzeitig zu schalten, ohne dass die Betätigungsnocken um kleine Drehwinkel gegeneinander versetzt werden müssen, wie dies bei Nockenschaltern wegen sonst zu hohen Drehmomentes üblich ist.
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Schliesslich ergibt sich ein gewisser Vorteil der direkten mechanischen Betätigung der Steuerstössel der Kraftelemente im Vergleich zur elektromagnetischen Betätigung daraus, dass bei direkter mechani- scher Steuerung die Schaltzeiten verkürzt werden, weil die bei der Erregung bzw. Entregung der kleinen
Steuerelektromagnete wirksam werdenden Schaltverzögerungen nunmehr fortfalleq.
Eine erfindungsgemäss aufgebaute Schaltmaschine kann im übrigen besonders vorteilhaft ferngesteuert werden, weil man wegen des geringen Schwungmoments der Miniaturnockenwalze einen kleinen tran - sistor gesteuerten Stellmotor mit kurzer Ansprechzeit verwenden kann, der ohne Zwischenverstärkung die
Miniaturnockenwalze direkt antreibt und der z. B. mit einer ebenfalls bereits vorgeschlagenen, mit binär verschlüsselten Impulsen arbeitenden und darum gegen äussere Einflüsse, wie Spannungs- oder Tempera- turschwankungen, unabhängigen Nachlaufregelung kleiner Leistung als Fernsteuerung betrieben werden kann.
Als Nockenschalter zur Betätigung der Steuerung nach der Erfindung kann auch, insbesondere wenn sehr viele Schaltstellungen auf dem Umfang der Nockenwalze verteilt werden müssen, ein aus Grob- und Feinnockenwalze bestehender Wegschalter bekannter Bauart verwendet werden, bei dem das Einfallen des Nockenhebels nur bei räumlicher Koinzidenz der Aussparungen auf Grob- und Feinwelle erfolgt.
Der Erfindungsgedanke schliesst auch anders aufgebaute Betätigungsorgane, z. B. eine Miniaturkette ein, die mit einem Zahn die die Steuerstössel der Kraftelemente betätigenden Hebel der Reihe nach eindrückt, so wie bei den heutigen Lokomotivschaltwerken z. B. Hochspannungskontakte mit Kette und Malteserkreuz geschaltet werden.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäss gesteuerten Schaltmaschine dargestellt, die im folgenden näher erläutert werden. Nach Fig. 1 wird mittels der erfindungsgemäss gesteuerten hydraulischen Kraftelemente jeweils ein T-förmiger Hebel geschwenkt, der in Eingriff mit an sich bekannten Nockenschaltelementen steht und nach Fig. 2 ist der Kontaktträger direkt auf der Stange des doppelt wirkenden Betätigungskolbens des hydraulischen Kraftelementes befestigt.
In dem mit einem Deckel 2 verschlossenen Gehäuse 1 nach Fig. 1 sind auf den Seitenplatten 3 und 4 hydraulische Kraftelemente 5 und 6 an sich bekannter Bauart befestigt. Der Betätigungskolben07 des hydraulischen Kraftelementes 5 ist in der dargestellten Schaltphase von dem Druckmittel beaufschlagt und hat nach Beendigung seines Hubes den im Lager 8 gehaltenen schwenkbaren, T-förmigen Hebel 9 so weit nach links geschwenkt, dass dieser mit seinem abgeschrägten Ende 10 den Nockenhebel 11 des Nockenschaltelementes 12 um einen entsprechenden Winkel geschwenkt hat. Infolge dieser Schwenkbewegung des Nockenhebels 11 wurde das bewegliche Kontaktstück 13 von dem feststehenden Kontaktstück 14 abgehoben.
Sollen die Kontaktstücke 13 und 14 wieder zusammengebracht werden, so wird das hydraulische Kraftelement 5 mittels der Miniaturnockenscheibe 15, die auf der hier vierkantig ausgebildeten Schaltwelle 16 befestigt ist, umgesteuert. Zu diesem Zweck wird die Miniaturnockenscheibe 15 in Richtung des Pfeiles 17 gedreht und die Rolle 18 des Nockenhebels 19 wird entgegen dem Drehmoment der Feder 20 nach rechts gedrückt, so dass der in der augenblicklichen Lage des Nockenhebels 19 noch nicht sichtbare federbelastete Steuerstössel des Kraftelementes 5 nach links verschoben werden kann. Dadurch wieder wird die Druckmittelzufuhr zum Kraftelement 5 unterbrochen und der Hubraum des Betätigungskolbens 7 mit dem Druckmittelabfluss verbunden.
Wenn jetzt nach einer weiteren Drehung der Miniaturnockenscheibe 15 die Rolle 21 des Nockenhebels 22 in die Vertiefung der Miniaturnockenscheibe 15 einfällt, wird der Steuerstössel 23 des hydraulischen Kraftelementes 6 nach innen gedrückt und der Druckmittelzufluss zum Betätigungskolben 24 freigegeben, der daraufhin den Hebel 9 nach rechts schwenkt, so dass dieser mit seinem abgeschrägten Ende 25 den Nockenhebel 26 mit seinem oberen Ende nach links schwenkt und dadurch die hier nicht weiter dargestellten Starkstromkontakte des Nockenschaltelementes 27 öffnet.
An Stelle von Nockenschaltelementen können mittels des erfindungsgemäss eingesetzten Miniaturnockenschalters auch hydraulische Kraftelemente gesteuert werden, die einen Brückenstarkstromkontakt
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drücktem Steuerstössel 32. durch das in den Kanal 33 eintretende Druckmittel nach rechts gedrückt, so dass die Starkstromkontaktpaare 34 und 35 geschlossen sind, während nach entsprechender Drehung der Miniaturnockenscheibe 36 und die Rolle 37 des Nockenhebels 30 in die Vertiefung derselben einfällt und der Steuerstössel 32 durch die Feder 38 nach links verschoben wird, so dass das Druckmittel durch den Kanal 39 in den Hubraum des Kraftelementes 29 eintritt und den Betätigungskolben 28 desselben nach links verschiebt, so dass die Starkstromkontaktpaare 34 und 35 voneinander abgehoben werden.
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Die gesamte Schaltmaschine besteht jeweils aus mehrerenNockenschaltelementen bzw. Brückenkontakten, die senkrecht zur Zeichenebene nebeneinander angeordnet sind. Die Anzahl der Nockenschaltelemente bzw. Brückenkontakte entspricht der Anzahl der gewünschten Schaltstufen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schaltmaschine nach Patent Nr. 198845, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerstössel, mittels derer der Druckmittelzu- oder -abfluss gesperrt oder freigegeben wird, sowohl elektromagnetisch als auch direkt mechanisch zu verschieben sind.