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Motorantrieb für elektrische Blockfelder.
Die Wechselstromblocldelder haben als Antrieb bekanntlich einen polarisierten Anker, der zwischen den Polen eines Elektromagneten schwingt und unmittelbar die Hemmung für den Bloekrechen betätigt.
Da nur verhältnismässig geringe Ströme aus dem von Hand betätigten Induktor zur Bewegung der Anker zur Verfügung stehen, müssen die Blockfelder sehr sorgfältig gearbeitet sein und bedürfen einer dauernden Überwachung, damit keine Störungen eintreten. Trotzdem lassen sieh diese nicht vermeiden und die vielfachen Vorschläge zur Verbesserung des Antriebes, zur Vermeidung des Klebens der Anker, der
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vorliegt, zur Beseitigung dieser Störungen und Einwirkungen. Da die gemachten Verbesserungsvorsehläge aber die an sich nicht einfache Einrichtung der Blocldelder nur noch verwickelter gestalten, waren sie praktisch wertlos und sind deshalb nicht allgemein zur Anwendung gekommen.
Man ging daher dazu über, den Blockantrieb grundsätzlich zu ändern und hat dies durch Anwendung eines Motors an Stelle des Elektromagneten zu erreichen versucht, da der Motor nicht nur mechanisch unempfindlicher ist, sondern auch gegen elektrische Einwirkungen nicht gewünschter Art leichter geschützt werden kann.
Als am zweckmässigsten hat sich erwiesen, Blockfelder der üblichen Bauart zu verwenden und an Stelle des Elektromagneten einen Motor anzuordnen, dessen Anker erfindungsgemäss während des ganzen Bloekvorganges in demselben Umdrehungssinne umläuft und durch geeignete Übertragungsglieder diese Umlaufsbewegung in die Pendelbewegung der Blockfeldhemmung umzusetzen.
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines derartigen Bloekantriebes von hinten gesehen und Fig. 2 die Seitenansicht. Der in dem Gestell g gelagerte Trommelanker a läuft zwischen den Polen eines permanenten Stahlmagneten m. Der Strom wird dem Kollektor 7c durch die Schleifbürsten b zugeführt, die mit den Anschlussklemmen d in Verbindung stehen. Auf der Motorachse ist ein Kurbelbolzen e befestigt, der in eine Gabel ! eingreift. Diese ist durch die Feder f an einem Mitnehmer c befestigt, der auf der Welle w sitzt. Die Welle w trägt auf ihrem andern Ende die Hemmung h, die in üblicher Weise in den Blockrechen r eingreift. Die federnde Verbindung zwischen Gabel ! und Mitnehmer g ermöglicht die Handauslösung des Blockfeldes nach Abschrauben des Blockfensters.
Durch ein Blech t sind Anker und Kollektor gegen zufällige Berührungen geschützt. Die Gesamtanordnung des Bloekantriebes in der vorbesehriebenen Form bietet den wesentlichen Vorteil, dass jedes Wechselstromblookfeld ohne Schwierigkeiten mit dem Gleiohstromantrieb ausgerüstet werden kann. Nach Abschrauben des Wechsel- strommagneten-wird der hakenförmige polarisierte Anker durch die Welle w ersetzt und das Gestell g mit dem Gleichstromantrieb durch die Schrauben s an der Bloekrückwand befestigt. Nach Anschluss der Blockleitungen an die Klemmen d und Umlegen des Stromanschlusses am Induktor von der Wechselstromklemme zur Gleichstromklemme ist der Block wieder betriebsfähig. Die vorhandenen Induktoren können ohne weiteres beibehalten werden.
Eine gewisse Unvollkommenheit dieses Antriebes liegt noch darin, dass der Motoranker nach Abschalten des Blockstromes nicht sofort stehen bleibt. Es könnte daher, besonders wenn der Induktor
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glied eingeschaltet, durch das nach erfolgter Blockung eine Sperrung des Ankers eintritt. Dieses Zwischenglied kann elektrisch oder mechanisch betätigt werden.
So kann z. B. nach Fig. 3 in dem Bloekstromkreis ein kleines Relais eingeschaltet werden, das den Motoranker a durch den Kontakt 2 kurzschliesst, so lange kein Bloekstrom in der Leitung 3 fliesst.
Der beim Blocken fliessende Strom geht zunächst über das Relais 1, das den Kontakt 2 öffnet, so dass der Blockstrom über den Anker a fliessen muss. Wird nach dem Blocken die Bloektaste losgelassen und dadurch der Stromkreis bei 4 unterbrochen, so schliesst sich der Kontakt 2 und der Anker liegt in einem Kurzschluss, wodurch eine Bremsung bewirkt wird. An Stelle dieser Kurzschlussbremsung kann unmittelbar der Anker gebremst werden, indem in den Blockstromkreis die Wicklung einer kleinen Bremse eingeschaltet wird.
Diese elektrisch betätigten Zwischenglieder nehmen natürlich einen Teil des vom Induktor erzeugten Stromes auf, so dass sie nur anwendbar sind, wenn der Motor mit dem übrigbleibenden Anteil sicher betätigt werden kann. Im andern Fall wird man zu rein mechanisch wirkenden Mitteln greifen. So kann man z. B. die Anzahl der Umdrehungen des Motors begrenzen. Wenn das Zahnsegment 20 Zähne hat, genügen
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Lässt man daher den Motoranker nach 20 Umdrehungen anschlagen, was mit Hilfe einer Zahnrad-oder Gewindeübersetzung keine Schwierigkeiten bietet, so bleibt der Anker, nachdem er das Blocken bewirkt hat, stehen.
Diesen Anschlag kann man statt von der Umdrehungszahl des Motors auch von der Stellung des Rechens abhängig machen : Ist der Rechen in seine unterste Stellung gelangt, so sperrt er die Weiterbewegung des Ankers in der Bloekrichtung, hat der Rechen die oberste Lage erreicht, so wird verhindert, dass sich der Anker in der Entbloekungsrichtung weiter dreht.
Eine derartige Einrichtung in einfachster Form zeigt Fig. 4. Auf dem Rechen r sitzen zwei Anschläge ? i und T2. In der gezeichneten oberen Lage des Rechens stösst der Exzenterbolzen e gegen den Anschlag rl, so dass-sieh der Motoranker in der Pfeilrichtung nicht weiter drehen kann. Der Motor muss, um das Blocken zu ermöglichen, in anderer Richtung laufen. Hat der Rechen die untere Lage erreicht, so stösst der Exzenterbolzen gegen den Anschlag T2 und der Motor kann nur durch den in anderer Richtung fliessenden Strom für die Entblockung bewegt werden. An Stelle der unmittelbar auf dem Rechen sitzenden Anschläge können von diesem auch bewegliche Anschläge gesteuert werden.
Derartige Anschläge zur Verhinderung des Weiterdrehens des Ankers nach Erledigung des betreffenden Blockvorganges haben aber noch einige weitere Vorteile. Bei Verwendung eines Gleichstrommotors mit permanenten Magneten ist die Drehrichtung des Motors abhängig von der Stromrichtung. Es muss also ein geblocktes Feld in ganz bestimmter Richtung von dem Strom zwecks Entblockung durchflossen werden, damit sich der Anker von dem festen Anschlag wegbewegen kann. Es sind daher durch diesen Anschlag die Hälfte der Auslösemöglichkeiten durch Gleichstrom ausgeschaltet. Ausserdem hat der durch den Anschlag festgehaltene Anker einen geringeren Widerstand als ein umlaufender Anker.
Wenn nun ein Feld infolge irgendwelcher Hemmungen etwas schwergängig ist, und das leichter gehende Feld seinen Blockvorgang erledigt hat, und dessen Anker gegen den Anschlag gekommen ist, so erhält das schwergängige Feld mehr Strom als vorher und kann die Hemmungen dann besser überwinden.
Trotzdem ein derartiger Antrieb nur auf eine bestimmte Stromart anspricht, lässt es sich nicht vermeiden, dass in die Blockleitungen Fremdströme gelangen, die geeignet sind, den Antrieb in Tätigkeit zu setzen. Dies zu verhindern, hat man Drosselspule, Transformatoren und Kondensatoren in die Leitungen eingebaut, aber dadurch immer nur die Wirkung eines bestimmten oder bekannten Fremdstromes vermeiden können. Ein zufällig auftretender, anders gearteter Fremdstrom kann, wenn seine Wirkung der des Blockbetrieb3stromes ähnlich ist, durch derartige Einrichtungen nicht unschädlich gemacht werden.
Man kann diesen Mangel dadurch beseitigen, dass man das Blockfeld so einrichtet, dass es nur von einem ganz bestimmt gearteten Strom ausgelöst werden kann, beispielsweise von intermittierendem oder pulsierendem Strom, dessen Impulszahl oder Periodenzahl einen bestimmten Mindestwert übersteigt.
Zu diesem Zweck wird in die Betriebsleitung ein Stromventil eingeschaltet, das so abgestimmt ist, dass nur der Betriebsstrom ungehindert zum Antrieb gelangen kann, dem Antrieb schädliche Ströme dagegen ferngehalten werden.
Ein derartiges Stromventil besteht aus zwei zungenartigen, schwingenden Gebilden, von denen das eine unter der Einwirkung des den Antrieb durchfliessenden Stromes, das andere unter dem Einfluss einer vom Magneten unabhängigen Kraft steht. Zweckmässig wird diese Kraft, die die zweite Zunge gegen die erste drückt, durch ein Gewicht gebildet. Bei langsam verlaufenden Bewegungen der Zungen kann die eine den Bewegungen der andern ohne weiteres folgen, ro dass die beiden Zungen dauernd aufeinander liegen. Von einer bestimmten Bewegungszahl an wird der vom Strom nicht beeinflusste Gegenkontakt infolge der Massenwirkung des mit ihm verbundenen Gewichtes in der Bewegung zurückbleiben und so in bestimmten Interwallen die Verbindung zwischen beiden Zungen unterbrechen, so dass der Strom über den Motoranker fliessen kann.
Eine derartige Einrichtung ist in Fig. 5 dargestellt. a ist der Gleichstromanker, dessen Bürsten mit den beiden Zungen des schematisch dargestellten Stromventiles 5 verbunden sind. Sobald in die Leitung 3 ein Fremdstrom, z. B. ein Gleichstrom eindringt, fliesst der ganze Strom über den Kontakt 6, der für den Antrieb a einen Kurzschluss bedeutet. Der Magnet 5 wird zwar erregt, aber mit der unteren angezogenen Feder sinkt auch das Gewicht, das auf ihr ruht, so dass die Berührung zwischen beiden bestehen bleibt, und der Fremdstrom die Kontaktstelle ungehindert durchfliessen kann, der Antrieb a wird also stromlos bleiben.
Das gleiche wird bei langsam verlaufenden Wechselströmen eintreten, erst bei einer höheren Impulszahl als beispielsweise zehn Perioden hört die dauernde Berührung zwischen den Federn auf, und der Antrieb erhält Stromstösse, die bei wachsender Periodenzahl immer grösser werden, bis der Motor die gewünschte Drehzahl erreicht hat.
Das Ventil kann statt auf eine gewisse Periodenzahl ebensogut auch auf eine gewisse Spannung oder Stromstärke eingestellt werden.
Trotz eines derartigen Ventiles ist es denkbar, dass in die Blockleitung eintretende Ströme, die dem eigentlichen Blockstrom ähnlich sind und keinen Umlauf des Motors hervorbringen, doch eine Teildrehung des Motors bewirken und infolge von Wiederholungen das Blockfeld zum Auslösen bringen.
Dies kann dadurch beseitigt werden, dass zwischen den Motor und die Übertragl1ngsteile ein Zwischenglied
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In Fig. 6 und 7 ist eine Ausführungsform eines Antriebes mit einem derartigen Zwischenglied wiedergegeben. Zur Betätigung des Blockes ist es bekanntlich notwendig, die in die Zähne des Blockrechens r eingreifende Hemmung h, die sich um die Achse w bewegt, in pendelnde Bewegung zu setzen. Es geschieht dies, wenn der am Ende gabelförmig ausgebildete Hebel in einen exzentrisch auf der Motorachse sitzenden Bolzen greift, da dann bei der Drehung des Motors die hin-und hergehende Bewegung der Hemmung erreicht wird. Im Gegensatz hiezu sitzt in dem vorliegenden Beispiel der Mitnehmerbolzen e nicht exzentrisch zur Motorachse, sondern zentrisch zu ihr auf einem Zwischenhebel 7.
Dieser Hebel 7 ist drehbar auf der Scheibe 8 gelagert, die auf der Motorachse 9 befestigt ist, und wird in der Ruhelage des Motors durch die Feder 10 gegen den Anschlag 11 gezogen. Wird der Motoranker daher ganz langsam oder nur teilweise in Drehung versetzt, so kann diese Ankerbewegung nicht auf die Blockhemmung h übertragen werden. Erst bei einer bestimmten Geschwindigkeit des Ankers überwindet die Zentrifugalkraft des Hebels 7, die durch das an ihm sitzende Gewicht 12 verstärkt wird, die Feder 10, der Hebel 7 dreht sich um den Zapfen 13, und der Mitnehmerbolzen e nimmt eine zur Motorachse exzentrische Lage ein, wodurch die Betätigung des Blockfeldes möglich wird.
Es ist natürlich nicht nötig, dass diese Einrichtung in dieser einfachsten Form unmittelbar auf der Motorachse sitzt, sie kann ebensogut an weiteren Vorgelegen oder sonstigen Übertragungsteilen in entsprechender Weise angeordnet werden.
Durch die Anordnung eines Ringes 14 am Motorlager wird eine Stetigkeit in der Umdrehungszahl des Motors erreicht, da das Gewicht 12, wenn die Umdrehungszahl des Motors eine gewisse Grenze übersteigt, gegen den Ring drückt und als Reibungsbremse dient, deren Wirkung in dem Masse gesteigert wird, wie die Umdrehungszahl zunimmt. Man kann diese Einrichtung auch zu einer Sicherheitsvorrichtung gestalten, wenn man den Ring an einer Stelle ausscheidet und dadurch erreicht, dass bei zu hoher Umdrehungszahl eine Sperrung des Ankers eintritt, was bei gewissen Verhältnissen vorteilhaft sein kann,
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Motorantrieb für elektrische Blockfelder, gekennzeichnet durch einen während des ganzen Blockvorganges umlaufenden Motoranker (a) in Verbindung mit einem die Umlaufbewegung in eine Pendelbewegung der Hemmung umsetzenden Getriebe.
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Motor drive for electrical block fields.
The AC block arresters are known to have a polarized armature as a drive, which swings between the poles of an electromagnet and directly actuates the inhibition for the block rake.
Since only relatively small currents are available from the manually operated inductor for moving the armature, the block fields must be worked very carefully and require constant monitoring so that no disturbances occur. Nevertheless, this cannot be avoided and the many proposals to improve the drive, to avoid sticking the anchor, the
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is present, to eliminate these disturbances and effects. However, since the suggestions for improvement made the intricate establishment of the blocldelder, which is not easy in itself, they were practically worthless and were therefore not generally used.
It was therefore decided to fundamentally change the block drive and tried to achieve this by using a motor instead of the electromagnet, since the motor is not only mechanically less sensitive, but can also be more easily protected against electrical influences of an undesired type.
It has proven to be most expedient to use block fields of the usual design and to arrange a motor in place of the electromagnet, the armature of which, according to the invention, rotates in the same sense of rotation during the entire blocking process and to convert this rotary movement into the pendulum movement of the block field inhibition by means of suitable transmission elements.
Fig. 1 shows an embodiment of such a block drive seen from behind and Fig. 2 shows the side view. The drum armature a stored in the frame g runs between the poles of a permanent steel magnet m. The current is supplied to the collector 7c through the grinding brushes b, which are connected to the connection terminals d. A crank bolt e is attached to the motor axis, which is inserted into a fork! intervenes. This is attached by the spring f to a driver c, which sits on the shaft w. The other end of the shaft w carries the escapement h, which engages in the block rake r in the usual way. The springy connection between fork! and driver g enables manual release of the block field after unscrewing the block window.
A sheet t protects the armature and collector from accidental contact. The overall arrangement of the bloek drive in the form shown above offers the essential advantage that every alternating current look field can be equipped with the sliding current drive without any difficulties. After unscrewing the alternating current magnet, the hook-shaped polarized armature is replaced by the shaft w and the frame g with the direct current drive is attached to the rear wall of the block with the screws s. After connecting the block cables to terminals d and moving the power connection on the inductor from the AC terminal to the DC terminal, the block is operational again. The existing inductors can easily be retained.
A certain imperfection of this drive is that the motor armature does not stop immediately after switching off the block current. It could therefore, especially if the inductor
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element switched on, through which the armature is blocked after blocking. This link can be operated electrically or mechanically.
So z. B. according to Fig. 3 in the Bloek circuit, a small relay can be switched on, which short-circuits the motor armature a through the contact 2, as long as no Bloek current in the line 3 flows.
The current flowing during blocking first goes through relay 1, which opens contact 2, so that the blocking current must flow through armature a. If the block button is released after blocking and the circuit at 4 is interrupted, contact 2 closes and the armature is in a short circuit, which causes braking. Instead of this short-circuit braking, the armature can be braked directly by switching on the winding of a small brake in the block circuit.
These electrically operated intermediate members naturally take up part of the current generated by the inductor, so that they can only be used if the motor can be operated safely with the remaining portion. Otherwise, purely mechanical means will be used. So you can z. B. limit the number of revolutions of the engine. If the tooth segment has 20 teeth, that's enough
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If, therefore, the motor armature is allowed to strike after 20 revolutions, which does not present any difficulties with the aid of a gear or thread transmission, the armature will stop after it has blocked.
This stop can be made dependent on the position of the rake instead of the number of revolutions of the motor: If the rake has reached its lowest position, it blocks the further movement of the armature in the block direction, if the rake has reached the topmost position, this is prevented that the armature continues to rotate in the unblocking direction.
Such a device in its simplest form is shown in FIG. 4. There are two stops on the rake r? i and T2. In the drawn upper position of the rake, the eccentric bolt e hits against the stop rl, so that the motor armature cannot turn any further in the direction of the arrow. The motor must run in a different direction to enable blocking. When the rake has reached the lower position, the eccentric bolt hits the stop T2 and the motor can only be moved for unblocking by the current flowing in the other direction. Instead of the stops sitting directly on the rake, movable stops can also be controlled by this.
Such stops to prevent further rotation of the armature after completion of the blocking process in question have a few other advantages. When using a DC motor with permanent magnets, the direction of rotation of the motor depends on the direction of the current. The current must therefore flow through a blocked field in a very specific direction for the purpose of unblocking, so that the armature can move away from the fixed stop. Half of the tripping possibilities by direct current are therefore switched off by this stop. In addition, the anchor held by the stop has a lower resistance than a rotating anchor.
If a field is a bit stiff due to some inhibitions, and the easier moving field has done its blocking process and its anchor has hit the stop, the stiff field receives more current than before and can then overcome the inhibitions better.
Although such a drive only responds to a certain type of current, it cannot be avoided that external currents that are suitable for activating the drive can get into the block lines. To prevent this, inductors, transformers and capacitors have been built into the lines, but in this way only the effect of a certain or known external current can be avoided. A randomly occurring, different type of external current cannot be rendered harmless by such devices if its effect is similar to that of the block operating current.
This deficiency can be eliminated by setting up the block field in such a way that it can only be triggered by a very specific current, for example an intermittent or pulsating current whose number of pulses or periods exceeds a certain minimum value.
For this purpose, a flow valve is switched on in the operating line, which is coordinated in such a way that only the operating current can reach the drive unhindered, while currents harmful to the drive are kept away.
Such a flow valve consists of two tongue-like, oscillating structures, one of which is under the influence of the current flowing through the drive, the other under the influence of a force independent of the magnet. This force, which presses the second tongue against the first, is expediently formed by a weight. With slow movements of the tongues, one can easily follow the movements of the other, so that the two tongues are constantly on top of one another. From a certain number of movements onwards, the counter-contact, which is not influenced by the current, will remain in movement due to the mass effect of the weight connected to it and thus interrupt the connection between the two tongues at certain intervals so that the current can flow over the motor armature.
Such a device is shown in FIG. a is the direct current armature, the brushes of which are connected to the two tongues of the current valve 5 shown schematically. As soon as an external current, z. B. penetrates a direct current, the entire current flows through the contact 6, which means a short circuit for the drive a. The magnet 5 is indeed excited, but when the lower spring is pulled, the weight that rests on it also sinks, so that the contact between the two remains, and the external current can flow through the contact point unhindered, the drive a will therefore remain de-energized.
The same thing will happen with slowly moving alternating currents, only with a higher number of pulses than ten periods, for example, does the constant contact between the springs cease, and the drive receives current surges that increase with the number of periods until the motor has reached the desired speed.
The valve can just as well be set to a certain voltage or current strength instead of a certain number of periods.
In spite of such a valve, it is conceivable that currents entering the block line which are similar to the actual block flow and do not cause the motor to circulate, but cause a partial rotation of the motor and trigger the block field as a result of repetitions.
This can be remedied by placing an intermediate link between the motor and the transmission parts
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In Fig. 6 and 7 an embodiment of a drive with such an intermediate member is shown. In order to operate the block, it is known to be necessary to set the inhibition h, which engages in the teeth of the block rake r and which moves about the axis w, in a pendulum motion. This happens when the fork-shaped lever at the end engages a bolt seated eccentrically on the motor axis, since the back and forth movement of the escapement is then achieved when the motor rotates. In contrast to this, in the present example the driving pin e is not seated eccentrically to the motor axis, but rather centrally to it on an intermediate lever 7.
This lever 7 is rotatably mounted on the disk 8, which is fastened on the motor shaft 9, and is pulled against the stop 11 by the spring 10 in the rest position of the motor. If the motor armature is therefore rotated very slowly or only partially, this armature movement cannot be transferred to the block escapement h. Only at a certain speed of the armature does the centrifugal force of the lever 7, which is reinforced by the weight 12 sitting on it, overcome the spring 10, the lever 7 rotates around the pin 13, and the driving pin e assumes a position eccentric to the motor axis , whereby the activation of the block field is possible.
It is of course not necessary for this device in its simplest form to sit directly on the motor axis; it can just as well be arranged in a corresponding manner on further countersunk or other transmission parts.
By arranging a ring 14 on the engine bearing, a steadiness in the number of revolutions of the engine is achieved, since the weight 12, when the number of revolutions of the engine exceeds a certain limit, presses against the ring and serves as a friction brake, the effect of which is increased to the extent that as the number of revolutions increases. This device can also be designed as a safety device if the ring is removed at one point and the armature is blocked if the number of revolutions is too high, which can be advantageous in certain circumstances,
PATENT CLAIMS:
1. Motor drive for electrical block fields, characterized by a motor armature (a) rotating during the entire blocking process in connection with a gear unit which converts the orbital movement into a pendulum movement of the escapement.