Vielfachsteuerung für elektrische Bahnen mit elektropneumatisch bewegtem, stufenweise schaltbarem Hauptschaltappärat. Es ist bekannt, den Hauptschaltapparat eines elektrischen Fahrzeuges mittelst eines Luftmotors anzutreiben, bestehend aus einem Doppelzylinder, in welchem sich zwei durch eine Zahnstange starr verbundene Kolben be wegen, wobei die Zahnstange in das auf der Antriebswelle des Hauptschaltapparates sit zende Ritzel eingreift.
Ebenfalls ist bekannt, die Druckluft, mit der der Luftmotor betrieben wird, jedem der beiden Druckzylinderräume mittelst je eines elektromagnetisch gesteuerten Ventils zuzuführen und diese beiden Ventile gleich mässig so auszubilden, dass sie bei erregter Magnetspule den Druckluftbehälter mit dem Zylinderinnern in Verbindung setzen und gleichzeitig letzteres von der Aussenluft ab sperren, bei unerregter Magnetspule dagegen das Innere des Zylinders mit der Aussenluft in Verbindung bringen und dabei die Druck- luft:zufuhrleitung absperren.
Die auf oben genannten Prinzipien be ruhenden bekannten Steuerungseinrichtungen weisen jedoch im allgemeinen wesentliche Nachteile auf. Es ist zum Beispiel vorge- schlagen worden, zur Betätigung des Haupt schalters im Sinne der Aufschaltung oder der Abschaltung das dem gewünschten Sinn ent sprechende Magnetventil zu erregen, so dass Druckluft in das zugehörige Zylinderinnere zugelassen wird und diese wieder durch Aus schalten der Ventilmagnet-spule entweichen zu lassen, sobald die verlangte Schaltstel lung erreicht ist.
Diese Betätigungsart hat folgende Nach teile: Erstens muss für jede Schaltbewegung das Zylinderinnere von neuem mit Druckluft gefüllt werden, so dass ein beträchtlicher Druckluftverbrauch damit verknüpft ist. Zweitens ist das genaue Anhalten der Haupt schaltwalze a.-4f den den verschiedenen Fahr stufen entsprechenden Schaltstellungen sehr schwierig zu bewerkstelligen, indem das Aus strömen der Druckluft aus dem Zylinder innern ins Freie verhältnismässig viel Zeit erfordert, während welcher der Luftdruck im Zylinderinnern nur allmählich abnimmt und der Druckkolben immer noch weiterge schoben wird, bis die von vielen Faktoren abhängige,
sehr veränderliche Reibung des sich bewegenden Systems nicht mehr über wunden werden kann und dasselbe zur Ruhe kommt. Drittens bleibt beim Ausbleiben des Steuerstromes das System in der Stellung stehen, in welcher es sich gerade befindet, und kann erst in die Nullstellung zurück gebracht werden, wenn wieder Steuerstrom vorhanden ist. Und schliesslich ist bei den bis her bekannten Steuerungen obiger Art das stufenweise Schalten in beiden Schaltrich tungen entweder nicht oder dann nur mittelst einer sehr verwickelten Schalteinrichtung möglich.
Die Steuerungseinrichtung gemäss vorlie gender Erfindung weist keine der oben ge nannten Nachteile auf.
Darnach wird für den Fall des Ausblei bens der Steuerspannung durch einseitige Druckluftzufuhr bewirkt, dass der Haupt schaltapparat vom Luftmotor selbsttätig in die Nullstellung zurückgeführt wird.
Ein Beispiel einer nichtselbsttätigen Steuerung ist in Fig. 1, ein solches einer selbsttätigen Steuerung in Fig. 2 dargestellt.
Zunächst sei die erstere nach Fig. 1 er läutert. Der Antrieb des Hauptschaltappa- rates erfolgt mittelst eines Luftmotors, be stehend aus zwei einander gegenüberstehen den, einfach wirkenden Luftzylindern a1 und a2, deren Kolben durch eine Zahnstange b verbunden sind. Diese Zahnstange greift in einen auf der Antriebswelle c aufgekeilten Zahnkolben ein. Jeder Luftzylinder wird durch ein elektromagnetisch betätigtes Luft ventil d bezw. e (kurz: Magnetventil) ge steuert. Die beiden Luftventile sind gleich mässig ausgebildet.
Das eine, mit d bezeich nete, setzt in dem gezeichneten unerregten Zustand seiner beiden Spulen d' und d" den zugehörigen Luftzylinder a1 in Verbindung mit der Aussenluft, während die Druckluft zuleitung f abgesperrt wird; das zweite, mit e bezeichnete Ventil besitzt nur eine Mag netspule e' und ausserdem einen druckluft betätigten, federbelasteten Sperrkolben q, der nur dann angehoben wird und das Anheben des Ventils e erlaubt, wenn der Zylinder a, mit der Druckluft in Verbindung steht, das Ventil d also erregt ist.
Das Ventil e stellt wie das Ventil d die Verbindung des zuge hörigen Zylinders a2 mit der Aussenluft in un- erregtem Zustand seiner Magnetspule e' her; dazu ist jedoch erforderlich, dass gleichzeitig der Sperrkolben q unter Druckluft steht und angehoben ist.
Weiter enthält die Steuerungs einrichtung ein Relais p, das zur elektrischen Steuerung des Ventils e dient, sowie einen Stellungsschalter g, bestehend aus einer Kon taktreihe 1-6, die vom Führerstand aus mit- telst der Steuerwalze s unter Spannung ge setzt werden kann, drei Kontaktschienen l, in, n und drei mit der Zahnstange b gekuppel- ten Gleitbürsten h, i, kc. Die Breite der letz teren ist kleiner als der Abstand zweier Kon takte, so dass eine Überbrückung zweier Kon takte durch eine Gleitbürste nicht stattfinden kann.
Die drei Kontaktschienen<I>1,</I> in., u sind mit den Betätigungsspulen<I>d', d"</I> des Ven tils<I>d</I> und den Spulen<I>p', p"</I> des Relais p ver bunden. Die Kontakte 1-6 des Stellungs schalters g sind einerseits an die durchgehen den Zugleitungen 1-6, anderseits an die festen Bürsten 1-6 der Steuerwalze s ange schlossen. Der Strom tritt bei der obersten Bürste -S- der Steuerwalze s ein und (an den Spulen d',<I>d"</I> und e') bei - wieder aus.
Die Wirkungsweise der Steuerung ist nun wie folgt: Zunächst steht die Steuerwalze s in der (gezeichneten) Nullstellung, der Steuerstrom sehalter r ist offen, somit sind sämtliche Steuerleitungen -f- und 1-6 spannungslos. Die Ventilspulen<I>d', d"</I> und e' sind somit unerregt, der Sperrzylinder q enthält keinen Luftdruck; sein Kolben befindet sieh unter dem Druck seiner Feder, deren Kraft die Feder des Ventils e bedeutend überwiegt, in der tiefsten Stellung. Der Zylinder a, steht also mit der Aussenluft, der Zylinder a= mit der Druckluft in Verbindung.
Die beiden Kolben stehen in der rechten Endlage und die auf der Welle c sitzende Ilauptschalt- walze in der Nullstellung.
Angenommen, der Führer- stellt nach Schliessen des Steuerstromschalters r die Steuerwalze s auf Stufe III, so werden dadurch die Steuerleitungen 1, 2 und<B>3</B> mit dem + Pol der Steuerstromquelle verbunden, während die Steuerleitungen 4, 5 und 6 spannungslos bleiben. Der pneumatische An triebsapparat steht in der in Fig. 1 gezeich neten Endstellung 0 und setzt sich nun in Bewegung, indem mittelst der Gleitbürste<I>da</I> die Betätigungsspule d" des Ventils d und die Betätigungsspule p" des Relais p erregt werden.
Dadurch bringt erstens das Ventil d den Zylinder a1 sowie den Sperrzylinder q mit der Druckluftzuleitung f in Verbindung, wodurch die mechanische Sperrung des Ven tils e aufgehoben wird; zweitens öffnet sich der Kontakt des Relais p, wodurch die Ven tilspule e' stromlos wird. Das Ventil e wird angehoben, sperrt die Druckluft und verbin det den Zylinder a2 mit der Aussenluft, wo durch die Druckluft aus ihm abzuströmen be ginnt. Demzufolge setzt sich die Zahnstange b nach links in Bewegung. Bevor die Gleit- bürste h vom Kontakt 1 abläuft, sind die die Gleitbürsten<I>i</I> und k mit diesem Kontakt in Berührung gekommen, wodurch die Spule <I>p'</I> des Relais<I>p,</I> sowie die Spule<I>d'</I> des Ventils d ebenfalls noch erregt werden.
Läuft nun die Gleitbürste h vom Kontakt 1 ab, so er fährt dadurch die Bewegung der Zahnstange b bezw. der Welle c des Hauptschaltappa rates keine Unterbrechung. Bevor die Gleit- bürsten i und k vom ersten Kontakt wieder ablaufen, ist die vorlaufende Gleitbürste h mit dem Kontakt 2 in Berührung gekommen, der laut Voraussetzung ebenfalls unter Span nung steht, so dass auch jetzt die Bewegung der Zahnstange b nach links ununterbrochen i f ortdauert. Dies so lange, bis die mit III be zeichnete strichpunktierte Stellung der Gleit- bürsten h, i, k erreicht ist.
In dieser Stel lung steht die Gleitbürste h auf dem strom losen Kontakt 4, so dass die untere Betäti gungsspule p" des Relais p und die obere Spule d" des Ventils d nicht mehr erregt sind. Da die Gleitbürste i sich zwischen den Kontakten 3 und 4 befindet, ist auch die obere Spule<I>p'</I> des Relais<I>p</I> nicht erregt. Die Gleit- bürste <I>7-</I> steht noch mit dem unter Spannung stehenden Kontakt 3 in Berührung; so dass die Spule<I>d'</I> des Ventils<I>d</I> erregt ist. Das nun mehr unerregte Relais p schliesst seinen Kon takt und bewirkt damit die Erregung der Spule e', wodurch der Zylinder a2 wieder mit der Druckluft in Verbindung gebracht wird.
Dadurch wird augenblicklich das Druckgleichgewicht auf beiden Kolben a, und az hergestellt, und die Zahnstange bleibt stehen.. .
Stellt der Führer die Steuerwalze s nun beispielsweise auf Stufe 2 zurück, so wird dadurch die Steuerleitung 3 spannungslos. Die Spule d' wird stromlos, das Ventil d lässt Druckluft aus dem Zylinder a1 abströmen, wodurch eine Bewegung der Zahnstauge b nach rechts einsetzt, bis die Gleitbürste 7s mit dem Kontakt 2 in Berührung kommt und durch Wiedererregung der Spule d' die Be wegung der Zahnstange b augenblicklich aufgehalten wird. In ähnlicher Weise wird auf jede beliebige Stufe vor- oder rück wärts geschaltet.
Bleibt durch irgend einen Umstand der Steuerstrom aus, so geschieht folgendes: Alle Magnetspulen _ werden stromlos. Indem der Zylinder al durch das Ventil d mit. der Aussenluft verbunden wird, strömt auch die Druckluft aus dem Sperrzylinder q ab, wo durch sich dessen Kolben senkt und den Zylinder a, mittelst des Ventils e trotz trotz un- erregter Spule e' mit der Druckluft in Ver bindung hält, so dass die Steuerung selbst tätig in die Nullage zurückkehrt.
Wie sich das beschriebene elektropneuma- tische Steuerungssystem für selbsttätige An fahrt einrichten lässt, sei anhand der Fig. 2 erklärt.
Die Kontakte des Stellungsschalters g werden je nach Bedarf zu Gruppen zusam mengeschlossen. In dem Beispiel der Fig. 2 ist die Verteilung in zwei solcher Gruppen 1 und 2 angenommen. Zu jeder Gruppe führt nur eine einzige Steuerleitung (1 bezw. 2). Die Ableitung der Gleitschiene 1 wird über den Öffnungskontakt t eines Stromgrenzrelais geführt.'Dasselbe besitzt eine vom Fahrstrom durchflossene -Wicklung ic und eine dünn- drähtige Wicklung v.
Die letztere wird je desmal von der Gleitbürste i unter Spannung gesetzt und bewirkt dann ein Anheben des Stromgrenzrelais und Öffnung des Kontaktes t. Es hängt von der Grösse des Fahrstroms und von der Anspannung der Relaisfeder ab, ob das Stromgrenzrelais durch die Wir kung der vom Fahrstrom durchflossenen Spule geöffnet gehalten wird. Ist dies der Fall, so läuft die Zahnstange nicht weiter, bis der Fahrstrom so weit gesunken ist, dass der Relaisanker losgelassen wird und der Relaiskontakt t sich wieder schliesst, wo nach das Spiel sich wiederholt.
Anhand des für die nichtselbsttätige Steuerung nach Fig. 1 Gesagtem ist leicht einzusehen, dass die Zahnstange immer auf einer genau festgelegten Schaltstellung stehen bleiben kann. Der Luftmotor ist hier mit einem einzigen, doppeltwirkenden Zylinder dargestellt.
Das in Fig. 2 oberhalb des Stromgrenz- relais angegebene Hilfsrelais w dient dazu, die Anfahrt zu forcieren, wenn eine zu nie drige Einstellung des Stromgrenzrelais oder ein ausnahmsweise hoherTraktionswiderstand in einer Kurve oder auf starker Steigung ein Inbewegungkommen des Zuges verhin dern würde. Der Führer hat in diesem Fall nur auf den Druckknopf z zu drücken und bewirkt dadurch, dass mittelst des Relais w der Öffnungskontakt t des Stromgrenzrelais überbrückt wird, so dass die Zahnstange sich dennoch weiterbewegt, jedoch nur jedesmal um eine einzige Fahrstufe für jedes Schlie ssen des Druckknopfes z.
Eine Auslösespule y bewirkt nämlich, dass das Hilfsrelais w durch den von der fortschreitenden Gleitbürste i gegebenen Stromstoss selbst ausser Tätigkeit gesetzt wird.