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Als Streckenschalter für elektrische Bahnen geeigneter Trennschalter
Die vorliegende Erfindung betrifft einen als Streckenschalter für elektrische Bahnen
geeigneten Trennschalter, der über einen Feder-Kraftspeicher ausschaltbar ist.
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Bisher wurden für derartige Anlagen handbetätigte Hebelschalter mit
Schleppkontakten verwendet. Diese Schalter sind in Holzkästen entweder direkt an
der Stromschiene oder aber jeweils an den Enden der Bahnsteige quer zur Stromschiene
angeordnet. Um diese Schalter betätigen zu können, müssen die Deckel der Holzkästen
geöffnet werden und muß der Schalter von Hand mit Hilfe eines Isolierstabes oder
Isoliergriffes geöffnet werden. Diese Betätigungsart hat erhebliche Nachteile; sie
kann sogar, wie die Praxis gezeigt hat, lebensgefährlich sein.
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Der Schalter wird zwar, da es sich um einen Trennschalter handelt,
nicht unter Last geschaltet, doch ist immer eine gewisse kapazitive Restlast vorhanden,
die bei Trennung der Messer einen Lichtbogen hervorrufen kann. Dieser Lichtbogen
ist so intensiv, daß das Augenlicht des Bedienungspersonals Schaden nehmen kann.
Es besteht daher die Bedienungsvorschrift, daß der Schalter nur mit abgewandtem
Gesicht geschaltet werden darf. Allein hierin liegt ein dringender Grund, Abhilfe
bzw. Verbesserung zu schaffen.
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Wenn Streckentrennschalter betätigt werden, liegt meist ein Grund
vor, der schnelles Handeln erforderlich macht. Das Bedienungspersonal neigt in der
Eile erfahrungsgemäß zu Unüberlegtheiten. So ist es z.B. schon vorgekommen, daß
ein Trennschalter ohne die erforderliche Isolierstange angefaßt wurde. Da am Schalter
700 bis 1500 Volt Gleichspannung liegen können, besteht erhöhte Lebensgefahr. Wegen
der steigenden Personalknappheit und dem dadurch bedingten Einsatz von ungeschultem
Personal (nicht auch zuletzt von Frauen) muß hier dringend Abhilfe geschaffen werden.
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Es sind zwar Trennschalter bekannt, die in geschlossenen Gehäusen
arbeiten und von außerhalb des Gehäuses betätigt werden können, jedoch eignen sie
sich nicht dazu, an die Stelle der bisherigen Schlepp-Messerschalter gesetzt zu
werden, da die Anlagen auf die geringen Abmessungen dieser Schalter eingerichtet
sind. Die kleineren Bauarten der bekannten geschlossenen Schalter besitzen nicht
die Sicherheit in der Funkenlöschung, die von Streckenschaltern auch dann erwartet
werden muß, wenn ausnahmsweise oder versehentlich unter Last geschaltet wird. Diese
Forderung ist um so dringender, wenn gewünscht wird, die Trennschalter in den relativ
kleinen Schutzkästen der bisherigen Streckenschalter unterzubringen. Ein besonderes
Problem besteht darin, daß die ehemals nur handbetätigten Trennschalter in Zukunft
auch fernbedienbar sein sollen und daß sie möglichst ohne große Schwierigkeiten
von einer Betriebsart auf die andere umstellbar sein sollen. Schließlich sollen
sie, da sie an die Stelle der bisherigen einfachen und billigen Schlepp-Messerschalter
treten sollen, nicht allzu teuer in der Herstellung sein.
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Diese Forderungen erfüllt der erfindungsgemäße Trennschalter unter
Vermeidung der Nachteile der bisherigen für vergleichbare Zwecke eingesetzten Trennschalter
dadurch, daß er als Drehschalter mit je einem Paar um parallele Achsen gleichsinnig
drehbarer kurzer Messersätze ausgebildet ist und daß deren Drehköpfe in an sich
bekannter Weise über ein im wesentlichen translatorisch bewegbares Schubgestänge
und je eine Kurbel betätigbar sind. Drehschalter wurden in solcher Bauweise bislang
nur als Lastschalter für Hochspannung verwendet, da sie an sich auf einem aufwendigen
Prinzip beruhen. Die Ausbildung des Trennschalters als in diesem Spannungsbereich
und Anwendungsgebiet unüblicher Drehschalter ergibt eine Platzersparnis, die ohne
Schwierigkeiten den Zusatz von Motorantriebseinrichtungen gestattet, und ergibt
im Zusammenhang mit der translatorischen Schaltbewegung eine besondere Anpassungsfähigkeit
hinsichtlich verschiedenster Betätigungseinrichtungen, die leicht gegeneinander
ausgetauscht werden können. Diese Vielseitigkeit in der Anwendung des Schalters
wirkt sich sowohl in der Herstellung wie im Betrieb kostenmäßig sehr günstig aus,
was bei dem benutzten Schaltprinzip des aufwendigen Drehschalters nicht ohne
weiteres
zu erwarten war. Weiterhin ermöglicht er im Zusammenhang mit dem innerhalb des Schaltgestänges
liegenden Federkraftspeicher sichere Funkenlöschung. Die Trenngeschwindigkeit der
Kontakte wird erhöht, da die Kontakte sehr kurz gehalten werden können und das Trägheitsmoment
der Kontaktsätze demgemäß gering ist, so daß die Beschleunigung bei gleicher Spannung
des Kraftspeichers größer wird.
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Der Aufbau des Schalters wird erfindungsgemäß besonders einfach, wenn
als Gegenkraft für die Spannung des Feder-Kraftspeichers in an sich bekannter Weise
die Reibungskraft der Kontaktmesser benutzt wird. Dies ist zwar an sich von älteren
Schalterbauarten bekannt, wird jedoch gerade in solchen Fällen wie dem vorliegenden
normalerweise vermieden, in denen die Funkenlöschung sehr sicher sein soll und daher
der Ausschaltvorgang unter stets gleichen Umständen vor sich gehen soll. Es wurde
jedoch gefunden, daß bei den Schaltern vorliegender Art die Reibungskraft praktisch
immer zur Spannung des Feder-Kraftspeichers ausreicht. Nach einem weiteren Merkmal
der Erfindung kann die Gleichmäßigkeit der Reibungskraft auch noch dadurch verbessert
werden, daß die Kontaktmesser aus einem Satz starrer und einem Satz fremd- oder
eigengefederter Kontaktmesser bestehen.
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Die Ausbildung des Schalter als Drehschalter bringt die kostenmäßig
vorteilhafte Möglichkeit, die Kontaktsätze in an sich bekannter Weise aus einer
Vielzahl von Kontaktmessern aufzubauen, so daß derselbe Schalter nur durch Verwendung
einer kleineren oder größeren Zahl von Schaltmessern verschiedenem Bedarf angepaßt
werden kann. Außerdem hat die Benutzung mehrerer Messer den Vorteil, daß sich der
Funkenabriß verteilt und somit schwächer ist. Um die Löschung noch zu verbessern,
kann der Schalter auch noch mit Kontakthörnern versehen werden, wie sie bei Freileitungsschaltern
bekannt sind.
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Die Kontaktmesser können als Flachkontakte oder Linienkontakte ausgebildet
werden.
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Es wurde gefunden, daß die Abreißbewegung dadurch besonders wirkungsvoll
gestaltet werden kann, daß ein Feder-Kraftspeicher als Druckfeder in dem teleskopisch
ausgebildeten Schubgestänge enthalten ist, dessen einer Teil mit den Schwenkhebeln
der Drehköpfe isoliert verbunden ist. Der Bund der Schubstange drückt bei der Betätigung
zunächst eine Feder zusammen, dann erst beginnt die Drehbewegung beider Kontaktsätze.
Wenn die Federkraft größer wird als die Reibung zwischen den Messern, so trennen
sich sämtliche Messer unter dem Federdruck schlagartig voneinander.
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Der Antrieb kann pneumatisch, hydraulisch oder elektromechanisch erfolgen,
indem ein entsprechender Betätigungsmotor durch eine (gegebenenfalls durch Handhebel)
ausrückbare Kupplungsstange mit dem auch von Hand betätigbaren Schubgestänge verbunden
ist. Die Drehbewegung eines Elektromotors kann über ein Getriebe und beispielsweise
einen Kurbeltrieb in eine Schubbewegung umgewandelt werden. Die Endstellungen des
Motors können durch Endschalter festgelegt werden.
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Bei einer anderen Ausführungsart der Erfindung wirkt der Betätigungsmotor
über eine überholkupplung auf eine Betätigungswelle, die in an sich bekannter Weise
über einen Kurbeltrieb od. dgl. unter Drehung in nur ein und demselben Sinne die
Schalt-Bewegungen bewirkt, wobei diese Welle mit einem Handhebel verbindbar ist.
Diese Bauart hat den Vorzug, daß nicht von der Betätigungsweise durch Motor auf
Hand umgekehrt jeweils umgeschaltet werden muß, vielmehr kann jederzeit wahlweise
Hand- oder Motorantrieb benutzt werden.
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Bei einer besonderen Ausführungsart der Erfindung kann der Schalter
von Hand eingeschaltet und durch eine sehr einfache Fernbedienung wieder ausgeschaltet
werden (oder auch umgekehrt), und zwar dadurch, daß der in an sich bekannter Weise
beim Einschalten spannbare Feder-Kraftspeicher durch Magnetbetätigung od. dgl. der
ihn sichernden Verklinkung lösbar ist. Auf diese Weise läßt sich Fernbedienung ohne
aufwendigen Motor erreichen. Gerade das Ausschalten muß häufig sehr schnell erfolgen
(beispielsweise bei drohender Gefahr), während für das Einschalten mehr Zeit zur
Verfügung steht. Vorteilhafterweise wird die Verklinkung über eine Kniehebelvorrichtung
bewirkt, die beim Spannen wenig über eine Totpunktstellung hinausbewegt wird.
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Wenn der Trennschalter in einem Schutzgehäuse untergebracht ist, wie
es von den bislang benutzten Schleppmesser-Streckenschaltern bekannt ist, ist er
zweckmäßig von der Außenseite des Gehäuses her betätigbar. Das Gehäuse braucht dann
nicht - wie bisher -- geöffnet zu werden, so daß der Schaltfunke dem Blick verborgen
bleibt und Gefährdung der Bedienungspersonen ausgeschlossen ist. Die von außen zugänglichen
Betätigungsorgane sind dabei isoliert.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand der in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es stellt dar F i g. 1 die Seitenansicht und
F i g. 2 die Draufsicht auf einen erfindungsgemäß aufgebauten Trennschalter; F i
g. 3 und 4 zeigen die entsprechenden Ansichten einer anderen Ausführungsform und
F i g. 5 und 6 die entsprechenden Ansichten einer wieder anderen Ausführungsform.
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Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet.
Zwei Kontaktsätze 1 und 2, die aus starren Messern 3 und aus von Federn 4 beaufschlagten
Messern 5 bestehen, sitzen an den Drehköpfen 6 und 7, die zu beiden Seiten eines
Isolators 8 befestigt sind. Sie sind über flexible Kupferlitzen 9 mit den jeweiligen
Anschlußflanschen 10 und 11 verbunden. Die Stromübertragung über eine Drehfläche
ist damit unnötig. Der Flansch 11 kann gegebenenfalls unmittelbar an einer Stromschiene
sitzen.
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Es ist ersichtlich, daß auf die Drehköpfe 6 und 7 eine innerhalb gewisser
Grenzen beliebige Zahl von Messern aufgesetzt werden kann. Ein und dieselbe Grundform
kann daher für die verschiedensten Leistungen verwendet werden. Dadurch verbilligt
sich der Schalter erheblich.
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Es ist weiterhin ersichtlich, daß der Abstand der Drehköpfe für Drehschalter
sehr gering ist. In der Tat werden Schalter dieses Typs normalerweise auch für höhere
Spannungen benutzt. Es zeigt sich jedoch, daß gerade diese enge Anordnung der Kontaktsätze
im vorliegenden Fall erhebliche Vorteile hat, weil die ausgeschwenkten Kontaktmesser
(F i g. 2, gestrichelt) praktisch nicht über die übrigen Konstruktionsteile hinausragen.
Außerdem wurde bereits darauf hingewiesen, daß die Trennbeschleunigung wegen der
geringeren Trägheitsmomente bei kurzen Messern
höher ist, obwohl
der Feder-Kraftspeicher gleich bemessen ist.
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Der Feder-Kraftspeicher sitzt in den dargestellten Beispielen als
Druckfeder 12 in einem Rohr 13 aus isolierendem Material, das die Schwenkhebel 14
und 15 der Drehköpfe miteinander verbindet, und zwar über ein Gelenk 16 bzw.
17. Die Feder 12 liegt am einem Ende gegen einen Bund 18 im Rohr 13, während gegen
das andere Ende der Bund 19 einer Schubstange 20 drückt. Im Fall des Ausschaltens
wird die Schubstange 20 nach links geschoben, wodurch sich die Feder 12 zusammendrückt,
bis ihre Kraft die Reibungskraft der Messer 3 und 5 überwindet und der Schalter
so schlagartig geöffnet wird. Es kann an der Schubstange 20 ein weiterer Bund 21
vorgesehen sein, der bei bestimmter Zusammendrückung der Feder 12 gegen das Teleskoprohr
13 drückt und somit die Schaltbewegung ohne weitere Aufladung des Kraftspeichers
einleitet.
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Für den Einschaltvorgang wird bei den dargestellten Beispielen auf
einen Kraftspeicher verzichtet, indem der Bund 22 der Schubstange 20 unmittelbar
gegen das Rohr 13 wirkt. Jedoch kann selbstverständlich auch für den Einschaltvorgang
ein Feder-Kraftspeicher vorgesehen sein.
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Hörnerkontakte 28 sorgen für sichere Funkenlöschung. Es ist selbstverständlich,
daß sie sich nach den übrigen Kontakten trennen müssen.
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Die gedrängte Bauart des Schalters gewährt in dem Raum, der von den
bisherigen Schleppmesserschaltern eingenommen wird, auch noch die Unterbingung des
Antriebsaggregates 23, das vorliegend als Elektromotor dargestellt ist. Im Fall
der F i g. 1 und 2 wirkt er über ein Getriebe 24 und eine Kurbel 25 (die in F i
g.1 geschnitten gezeigt ist) auf die Kulisse 26 der Schubstange 20. Die drehende
Bewegung wird so in die geradlinige Bewegung der Schubstange umgewandelt.
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Zwischen Motor 23 und Kurbel 25 ist eine überholkupplung vorgesehen.
Dadurch wird erreicht, daß unabhängig mittels Motor oder Handdrehung der Welle 27
über eine Kurbel od. dgl. die Schaltbewegung herbeigeführt werden kann. Diese Handbetätigung
kann, da es sich um eine einfache Drehbewegung eines Hebels auf einer Achse handelt,
ohne öffnen des umgebenden Holzschutzkastens geschehen, da der Hebel durch eine
Öffnung in der Seitenwand eingeführt werden kann. Wird nur Handschaltung gewünscht,
so kann der Schalter ohne Motor geliefert werden, jedoch besteht jederzeit die Möglichkeit,
den Motor hinzuzufügen.
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Es versteht sich von selbst, daß die drehenden Kontaktsätze in jeder
beliebigen Richtung (horizontal oder vertikal oder ähnlich) arbeiten können.
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Die in den F i g. 3 und 4 dargestellte Ausführungsform unterscheidet
sich von der oben beschriebenen im wesentlichen nur durch die Ausbildung der Betätigungseinrichtungen.
Hinsichtlich der Teile 1 bis 7 kann daher auf die vorstehenden Erläuterungen verwiesen
werden.
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Die Drehköpfe 6 und 7 sind auf Isolatoren 27 und 28 montiert, die
auf einer Grundplatte 29 montiert sind. Die Kupferlitzen 9 führen zu Anschlußflanschen
30 und 31.
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Die Schwenkhebel 14 und 15 der Drehköpfe 6 und 7 werden durch Verschiebung
der Isolierplatte 32 betätigt, die an die Stelle des Teleskopgestänges der Ausführung
nach F i g.1 und 2 tritt. Sie gleitet mit den durchbohrten Vorsprüngen 33 und 34
auf einer Führungsstange 35, die bei 36 und 37 gehalten ist.
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Zwischen den Vorsprüngen 33 und 34 liegt die Druckfeder 38, die sich
einerseits gegen die Innenseite des Vorsprungs 33 und andererseits gegen einen auf
der Stange 35 mittels des Bolzens 39 verschiebbaren Ring 40 legt. Die Schaltbewegung
wird auf diesen entweder von der Schubstange 41 oder der Schubstange 42 übertragen.
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Die Schubstange 41 sitzt an einer Kurbel 43, die über ein Getriebe
44 von dem Motor 45 betätigt wird und nach einer Halbumdrehung in den Schaltstellungen,
deren eine (die Einschaltstellung) dargestellt ist, durch die Wirkung von Endschaltern
bis zum nächsten Schaltimpuls stehenbleibt.
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Die Schubstange kann mittels eines Handhebels 46 über die Welle 47
und die schwenkbare Stütze 48 angehoben bzw. abgesenkt werden und damit mit dem
Einschnitt 49 wahlweise außer oder in Eingriff mit dem Bolzen 39 gebracht werden.
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Wenn der Motorantrieb nicht mit dem Bolzen 39 gekuppelt ist, kann
dieser durch die zweite Schubstange 42 betätigt werden, die über den Hebel 50 und
die Welle 51 mit dem Handhebel 52 verbunden ist. Der Schalter kann somit je nach
der Stellung des Hebels 46, der vorteilhaft in seinen Endstellungen verrastbar ist,
durch Motor und Hand geschaltet werden.
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Die Hebel 46 und 52 wirken über Wellen 47 und 51, die leicht durch
ein eventuelles Gehäuse 53 nach außen geführt werden können.
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Der Motor mit der Grundplatte 54 kann ohne weiteres ausgewechselt
oder auch später an ein vorher nur durch Hand geschaltetes Gerät angesetzt werden.
Die Größe des eingezeichneten Kastens 53 entspricht der bislang für Schleppmesserschalter
in Gebrauch befindlichen Schutzkästen bei maßstäblicher übertragung.
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Der eigentliche Schalteraufbau ist bei der Ausführung nach den F i
g. 5 und 6 derselbe wie bei den F i g.1 bis 4. Unterschiedlich sind Teile des Schaltgestänges
und die Betätigungsorgane. Das äußere Teleskoprohr 13 ist unverändert und auch die
Schubstange 20 kann praktisch gleichbleiben. Wird sie mittels des Hebels 60, der
über die Welle 61 handbetätigbar ist, und über den Bolzen 62 nach rechts gezogen,
so liegt sie mit ihrem Bund 22 am Teleskoprohr an und zwingt dies ebenfalls nach
rechts in die Einschaltbewegung. Dabei wird die Druckfeder 12 zwischen dem Bund
63 der fest auf der Schubstange 20 sitzenden Hülse 64 und einem Rohr, das fest gegen
den Stützwinkel 66 liegt, gespannt.
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Zwischen dem festen Stützwinkel 66 und der Schubstange 20 wirkt ein
Kniehebelpaar 67, 68. Ein Hebel 67 sitzt an dem feststehenden Gelenk 69 an dem Stützwinkel
66; der andere Hebel 68 ist über den Bolzen 70 mit der Schubstange 20 verbunden.
Wird die Schubstange ganz nach rechts gezogen, streckt sich das Kniehebelpaar in
die Totpunktlage und fällt auf Grund seines Gewichts oder unter Federkraft in die
Sperrlage, die in der Zeichnung mit durchgezogenen Linien dargestellt ist. An einer
Bewegung über die gezeigte Sperrlage hinaus wird es durch den Anschlag 71 gehindert,
der sich auf die Schubstange 20 legt.
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In diesem Zustand ist der Feder-Kraftspeicher 12 aufgeladen. Wird
die Verklinkung gelöst, so schnellt die Feder 12 die Schubstange 20 nach links und
öffnet
ohne weiteres Zutun den Schalter. Zwischen der Buchse 64
bzw. deren Bundfläche 72 und der Bundfläche 18 besteht ein gewisses Spiel. Die Schubstange
20 kommt daher mit Schwung zur Einwirkung auf die Schwenkhebel, wodurch die
Ausschaltung beschleunigt wird.
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Die Auslösung der Kniehebel 67, 68 kann bei dem gezeigten Beispiel
von Hand oder elektromagnetisch erfolgen. Wird der Hebel 60 nach links bewegt,
so kommt er mit seiner Schrägfläche 73 in Eingriff mit der Unterfläche 74 eines
Ansatzes an einem der Kniehebel (strichpunktierte Stellung des Hebels 60). Die Kniehebel
werden dadurch über die Totpunktlage angehoben.
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Bei Auslösung durch den Elektromagneten 75 werden die Kniehebel durch
den Stößel 76 des Elektromagneten über die Totpunktstellung gehoben.