-
Einrichtung zur Auslösung von Steuer- oder Signalvorgängen Die Erfindung
bezieht sich auf eine einfache Schalteinrichtung, durch die bei Erreichen einer
bestimmten Geschwindigkeit, z. B. einer sich drehenden Welle eines Fahrzeuges od.
dgl., ein Steuerimpuls erteilt wird.
-
Für die Erfassung von Übergeschwindigkeiten von Fahrzeugen ist bereits
ein Verfahren bekanntgeworden, bei dem die Länge des Dauersignals als Maß für die
zu erfassende Geschwindigkeit dient. Dieses Dauersignal wird von einem Radsatz ausgelöst,
der über ein isoliertes Schienenstück bestimmter Länge geführt wird. Über Zeitglieder
wird die Dauer des Signals überwacht und bei Überschreiten des vorgegebenen Wertes
eine Anzeige oder ein Bremskommando für das zu überwachende Fahrzeug ausgelöst.
-
Der Aufwand für die Anwendung dieses Verfahrens ist naturgemäß sehr
hoch. Allein das Einsetzen eines verhältnismäßig kurzen Schienenstückes in eine
Gleisanlage bietet erhebliche Schwierigkeiten. Für die Zeitmessung ist hier ein
beträchtlicher Aufwand an Schaltmitteln erforderlich.
-
Eine andere bekannte Anordnung dient für die Bestimmung der Geschwindigkeit
einer rotierenden Welle, auf der ein Kollektor montiert ist. Die Lamellen dieses
Kollektors sind schmaler als die dazwischenliegende Isolation. Sie werden über einen
Schleifring von einer gemeinsamen Spannungsquelle gespeist. Auf dem Kollektor schleifen
zwei Bürsten, deren Abstand von einem Vielfachen der Kollektorteilung abweicht.
-
An die Bürsten ist je ein Relais angeschlossen, dessen Abfall über
einen Kondensator verzögert ist. Bei Erreichen einer bestimmten Mindestgeschwindigkeit
können die nacheinander ansprechenden Relais nicht mehr abfallen, und die hintereinandergeschalteten
Arbeitskontakte bzw. die parallel geschalteten Ruhekontakte geben positives oder
negatives Dauersignal.
-
Diese Anordnung erfordert mithin einen Kollektor in besonderer Ausführung,
der im allgemeinen auch einer besonderen Lagerung bedarf.
-
In einer Einrichtung nach der vorliegenden Erfindung wird deshalb
vorgeschlagen, sowohl auf die Verwendung eines Dauersignals als auch auf die Verwendung
periodisch wiederkehrender Impulse zu verzichten und statt dessen eine Einrichtung
zu verwenden, die auf einen vorgegebenen Abstand zweier einzelner Impulse anspricht.
-
Erfindungsgemäß wird deshalb für eine Einrichtung zur Auslösung von
Steuer- oder Signalvorgängen in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit drehender oder
geradlinig bewegter Teile unter Verwendung von nacheinander durch die bewegten Teile
kurzzeitig betätigten Schaltelementen, insbesondere Kontakte, durch die direkt oder
indirekt die Schalt- oder Steuervorgänge dann ausgelöst werden, wenn die Signale
der nachein-
ander betätigten Schaltelemente funktionsmäßig gleichzeitig auf den
Schalt- oder Steuerkreis einwirken, vorgeschlagen, daß das zuerst betätigte Schaltelement
mit einem Zeitglied ausgestattet ist, durch das der Schaltvorgang nach einmaliger
kurzer Betätigung aufrechterhalten und zeitabhängig gelöscht wird.
-
In vorteilhafter Weise kann eine solche Einrichtung zur Überwachung
der Geschwindigkeit schienengebundener Fahrzeuge verwendet werden, wenn in einem
bestimmten Abstand angeordnete Schienenkontakte bei deren Betätigung ein in den
Signalkreis eingeschleiftes Relais oder eine andere magnetisch betätigte Schalteinrichtung
auslösen.
-
Für den Fall, daß die Umdrehungszahl einer sich drehenden Welle bestimmt
werden soll, wird man in vorteilhafter Weise mittels auf der Welle aufgesetzter
Nockenscheiben die für die Erfassung der Umdrehungszahl erforderlichen zeitlich
versetzten Impulse erzeugen.
-
Im folgenden soll die Erfindung an Hand mehrerer Ausführungsbeispiele
näher erläutert werden.
-
Fig. 1 bezieht sich auf eine Einrichtung zur geschwindigkeitsabhängigen
Abschaltung der Stromzuführungsanlage für den Antrieb eines elektrisch angetriebenen
Fahrzeuges, das beispielsweise dazu dient, Walzblöcke an ein Walzengerüst heranzufahren,
und das an einer ganz bestimmten Stelle stillgesetzt werden muß. Mit 1 und 2 sind
bei dem Ausführungsbeispiel zwei Schienenkontakte bezeichnet, die im Abstand 1-2
angeordnet sind. 3 und 4 sind zwei Relais, die durch die Schienenkontakte 1 bzw.
2 gesteuert werden. Sobald durch Schließen der Schienenkontakte
die
Relais 3 bzw. 4 eingeschaltet werden, werden die zugehörigen, in bezug aufeinander
in Reihe geschalteten Kontakte 3a und 4a der SIelde- und Auslöseleitung 5 geschlossen.
Das Relais 3 ist durch einen Parallelkondensator 3 b od. dgl. (z. B. eine parallel
geschaltete Sperrzelle, zu der Wicklung parallel geschaltete Widerstände oder Kurzschlußwindungen)
in seinem magnetischen Kreis so beeinflußt, daß über Unterbrechung des Schienenkontaktes
1 das Magnetfeld erst mit einer gewissen Zeitverzögerung abklingt, so daß der Relaiskontakt
3a unterbrochen wird. Man erkennt, daß der Auslösestromkreis 5 nur dann geschlossen
werden kann, wenn die Relaiskontakte 3a und 4a gleichzeitig geschlossen sind. Übersteigt
die Fahrzeuggeschwindigkeit einen gewissen Wert, so ergibt sich, daß die Relaiskontakte
3 a des Relais 3 noch geschlossen sind, wenn bei Betätigung des Schienenkontaktes2
das Relais 4 geschaltet und die Relaiskontakte 4a geschlossen werden. Dies hat zur
Folge, daß das Schließen des Melde- oder Auslösestromkreises jeweils dann möglich
ist, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit v größer als der Quotient al 2/tR ist, wobei
a1.2 den Kontaktabstand und tR die Relaisverzögerungszeit bedeutet.
-
Im Falle des Ausführungsbeispiels kann der bei gleichzeitigem Einschalten
der Kontakte 3a und 4a geschlossene Auslösestromkreis dazu benutzt werden, den Speiseschalter
(Fahrleitungsschalter) für die Motoren des Fahrzeuges 6 zu öffnen, wenn der Führer
des Fahrzeuges nicht zuvor rechtzeitig die Stromzufuhr abgeschaltet hat, um die
Geschwindigkeit des Fahrzeuges so herabzusetzen, daß dieses unter Berücksichtigung
des gegebenen Bremsweges an richtiger Stelle zum Stillstand kommt.
-
Will man bei einer derartigen Anlage eine erhöhte Sicherheit für
die Begrenzung der Geschwindigkeit des Fahrzeuges bzw. eine rechtzeitige Abschaltung
des Antriehes haben, so kann die Anordnung derart getroffen werden, daß die Relaisgruppe
3 und 4, wie in Fig. 2 der Zeichnung dargestellt ist, durch zwei Schienenkontaktpaare
1 und 2 bzw. 11 und 12 gesteuert wird. Durch Wahl der Abstände al, und a1l l2 der
Schienenkontakte hat man es dabei in der Hand, die kritischen Geschwindigkeitswerte,
bei denen der Schaltvorgang eintritt, zu beeinflussen. Im Falle der Fig. 2 gilt,
daß ein Ausschalten nicht stattfindet, wenn die Geschwindigkeit v1 im Bereiche des
ersten Kontaktpaares kleiner als al.z!lR und die Geschwindigkeit v2 im Bereiche
des zweiten Kontaktpaares kleiner als alll2/tR ist. Der Abstand E der beiden Kontaktsätze
1 und 2 bzw. 11 und 12 muß hierbei größer sein als l/2 (vl+v2) tR.
-
Bei den vorerläuterten Ausführungsbeispielen der Fig. 1 und 2 ist
eine Arbeitsstromschaltung vorgesehen; grundsätzlich ist es in Ausführung der Erfindung
auch möglich - wie aus Fig. 3 hervorgeht -, eine Ruhestromschaltung anzuwenden.
Hierbei ist ein Parallelschalten der in der Auslöseleitung liegenden Kontakte 3a
und 2 erforderlich. Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist das Relais 4 fortgelassen
und an Stelle der Relaiskontakte 4a direkt der Schienenkontakt 2 verwendet.
-
Die Anwendung der Erfindung ist nicht auf Systeme beschränkt, in
denen die Kontakte in einer Geraden linear hintereinander angeordnet sind. Vielmehr
kann erfindungsgemäß der den vorerläuterten Anordnungen zugrunde liegende Gedanke
mit besonderem Vorteil auch zur Drehzahlüberwachung, z. B. an Stelle von Fliehkraftschaltern,
verwendet werden. Bei der Anordnung nach Fig. 4 bedeutet 20 eine Welle, in Abhängigkeit
von deren Drehzahl bei einem bestimmten
Wert ein Stromkreis geschlossen werden soll.
Mit der Welle 20 ist gegebenenfalls unter Einschaltung einer schaltbaren Magnetkupplung
20a über das Schneckengetriebe 21 eine mit wesentlich geringerer Drehgeschwindigkeit
angetriebene Steuerwelle 22 gekuppelt. Die Steuerwelle 22 trägt die beiden Nockenscheiben
23 und 24. Die Nockenscheibe 23 weist einen Ausschnitt a auf und ermöglicht die
Betätigung eines Nockenkontaktes 25, der zum Schalten des Erregerstromkreises für
das Verzögerungsrelais 26 dient.
-
26d sind die in einem Melde- oder Auslösestromkreis eingeschalteten
Arbeitskontakte des Verzögerungsrelais 26. Die Nockenscheibe 24 weist um den Winkel
g und , verschoben einen Ausschnitt 18 auf, der die Steuerung des Nockenkontaktes
28 ermöglicht.
-
Die beiden Nockenausschnitte a und ß sind im Zusammenhang mit der
Geschwindigkeit der Nockenscheiben 23 und 24 so bestimmt, daß die Kontaktbetätigungszeiten
ta bzw. tß der Nockenkontakte 25 und 28 genügend groß sind. Erreicht die Welle 20
und damit die Nockenwelle 22 eine bestimmte Geschwindigkeit, so ergibt sich bei
der entsprechend dem Winkel ç und t zeitlich gegeneinander verschobenen Betätigung
der Nockenkontakte 25 und 28, daß unter dem Einfluß der Verzögerung des Relais 26
die Kontakte 26a noch geschlossen sind, wenn die Kontakte 28a des Nockenkontaktes
28 eingeschaltet werden. Auf diesem Wege ergibt sich wiederum, daß ein Strom in
der Melde- oder Auslöseleitung eintritt, der zur Herbeiführung gewisser Schaltvorgänge
ausgenutzt werden kann. Beispielsweise kann die erfindungsgemäße Anordnung benutzt
werden, um bei selbstanlaufenden Synchronmaschinen bei Erreichen einer bestimmten
Drehzahl die Gleichstromerregung der Synchronmaschine zuzuschalten. Ein besonderer
Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, daß sowohl mit zunehmender
wie abnehmender Geschwindigkeit stets bei dem gleichen Geschwindigkeitswert der
Schaltvorgang ausgelöst wird, was bekanntlich mit Fliehkraftschaltern und anderen
geschwindigkeitsabhängigen Schalteinrichtungen schwer zu erreichen ist.
-
Die erfindungsgemäße Anordnung gestattet es ohne weiteres, durch Veränderung
der Nockenscheiben 23 und 24, d. h. der Winkel g und 4), sowie durch andere rung
der Verzögerungszeit des Relais tR die Schaltdrehzahl zu verändern. Ein weiterer
Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht noch darin, daß es ohne Schwierigkeiten
möglich ist, der Welle 22 mehrere Kontaktsätze I, II und III zuzuordnen, wie in
Fig. 5 angedeutet ist. Dabei sind jeweils die zur Steuerung der Verzögerungsrelais
26 a, 26b und 26 c dienenden Steuernockenscheiben 23 a, 23 b und 23 c ausgezogen
und die zur Steuerung der Nockenkontakte28a, 28b und 28c dienenden Scheiben 24a,
24b und 24c punktiert. Selbstverständlich können auch die Anordnungen nach den Fig.
4 und 5 für Ruhestromschaltung Verwendung finden, wobei lediglich die Schaltkontakte
statt parallel in Reihe geschaltet sind.
-
Wie schon angedeutet war, kann zwischen der Welle 20 und der die
Nockenscheiben 23 und 24 antreibenden, langsamer laufenden Welle eine Schaltkupplung,
insbesondere Magnetkupplung, angeordnet werden, um die geschwindigkeitsabhängige
Schalteinrichtung hetriebsmäßig abschalten zu können. Dies kann beispielsweise in
solchen Fällen zweckmäßig sein, in denen die Schalteinrichtung dazu benutzt wird,
während des Anlaufes bzw. beim Auslauf eines Motors bei bestimmten Geschwindigkeiten
des Läufers Schaltvorgänge durchzuführen.
-
In Einzelheiten können die beschriebenen Ausführungsbeispiele geändert
werden. Beispielsweise ist es möglich, an Stelle von elektrisch arbeitenden Zeitrelais,
bei denen die Ausschaltverzögerung durch Beeinflussung des magnetischen Kreises
hervorgerufen wird, solche Schalteinrichtungen zu verwenden, bei denen eine bestimmte,
unter Umständen einstellbare Zeitverzögerung dadurch ein mechanisches Hemmwerk erzielt
wird. Wie in Fig. 6 dargestellt ist, kann dabei unter Umständen noch eine Vereinfachung
vorgenommen werden, indem nur ein mit einem mechanischen Hemmwerk 100 versehener
Kontakt 101 vorgesehen wird, der von einer N'feßwelle 102 über eine Nockenscheibe
103 gesteuert wird. Sobald die Drehzahl der Meßwelle bei dieser Einrichtung einen
gewissen Wert überschreitet, wird erreicht, daß durch die Nockenwelle Einschaltimpulse
in solcher Folge auf den den Schaltkontakt steuernden Hebel 104 ausgeübt werden,
daß der Schaltkontakt von einer bestimmten kritischen Geschwindigkeit an überhaupt
nicht mehr schließt.