DE1205169B

DE1205169B - Powerless switching switch for high currents at high voltages

Info

Publication number: DE1205169B
Application number: DEL42061A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hugo Klotz
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1962-05-25
Filing date: 1962-05-25
Publication date: 1965-11-18
Also published as: CH412050A; BE632753A; GB1036070A; FR1364211A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. α.:Int. α .:

HOIhHOIh

Deutsche Kl.: 21c-39/01 German class: 21c-39/01

Nummer: 1205169Number: 1205169

Aktenzeichen: L 42061 VIII d/21 cFile number: L 42061 VIII d / 21 c

Anmeldetag: 25. Mai 1962Filing date: May 25, 1962

Auslegetag: 18. November 1965Opening day: November 18, 1965

Die Erfindung betrifft einen leistungslos schaltenden Umschalter für hohe Ströme bei hohen Spannungen, wie sie insbesondere im Betrieb elektrischer Bahnen, in Walzwerken u. a. Verwendung finden.The invention relates to a powerless switch Changeover switch for high currents at high voltages, such as those used in particular in electrical operation Railways, in rolling mills and others. Find use.

Im allgemeinen verwendet man als Umschalter z. B. zum Umkehren benötigter Fahrtrichtungen bei elektrischen Bahnen Nockenschalter, die als Schalteinheiten nebeneinander angeordnet sind. Die Umschaltung selbst erfolgt in bekannter Weise stromlos. Auch Umschalter mit Kontaktwalzen und Kontaktfingern sind bekannt. Umschalter der genannten Art haben den erheblichen Nachteil, daß sich einerseits große Baulängen ergeben und andererseits bei einer Vielzahl parallelgeschalteter, elektrisch gleichwertiger Kontakte, die aus Gründen mechanischer Schaltsicherheit als Wechselkontakte angeordnet sein müssen, oft eine erhebliche Anzahl von zusätzlichen Innenverbindungen (Brücken) notwendig ist. Bei hohen Strömen müssen diese Verbindungen starke Querschnitte haben. Das bedingt großen Raumbedarf und großes Gewicht, was besonders bei Bahnfahrzeugen nachteilig ist.In general, one uses as a switch z. B. for reversing required driving directions electrical rail cam switches, which are arranged as switching units next to each other. The switchover itself takes place in a known manner without current. Also changeover switches with contact rollers and contact fingers are known. Changeover switches of the type mentioned have the significant disadvantage that on the one hand result in large overall lengths and on the other hand with a large number of parallel-connected, electrically equivalent Contacts that are arranged as changeover contacts for reasons of mechanical switching reliability often a considerable number of additional internal connections (bridges) are necessary. With high currents, these connections must have large cross-sections. That requires big ones Space requirement and great weight, which is particularly disadvantageous in the case of rail vehicles.

Es sind schon Schaltanordnungen bekanntgeworden, bei denen mittels Rollenkontakte geschaltet wird. Beispielsweise für Hochstrompolwender in der Galvanik ist schon vorgeschlagen worden, solche Kontaktrollen an gegenüberliegenden Seiten eines bewegbaren Gelenkviereckes anzuordnen, wobei innerhalb des Gelenkviereckes befindliche, gegeneinander isolierte, als Kontaktstücke ausgebildete Stromschienen umschlossen werden. Eine solche Konstruktion ist für den erstrebten Zweck nicht nur umständlich und sperrig, sie vermag auch nur geringe Kontaktierungswünsche zu befriedigen. Die vorhandenen Bedürfnisse für eine Vielzahl parallel zu schaltender Kontakte bei ausreichendem Schwenkwinkel sowie die Möglichkeit eines raumsparenden Aneinanderreihens im Bausteinprinzip können damit nicht erfüllt werden.Switching arrangements have already become known in which they are switched by means of roller contacts will. For example, it has already been proposed for high-current pole inverters in electroplating To arrange contact rollers on opposite sides of a movable four-bar linkage, wherein located within the four-bar linkage, insulated from one another, designed as contact pieces Busbars are enclosed. Such a construction is not only for the intended purpose cumbersome and bulky, it is only able to satisfy minor contacting requirements. the existing needs for a large number of contacts to be switched in parallel if sufficient Swivel angle as well as the possibility of a space-saving stringing together in the building block principle cannot be fulfilled with it.

Darüber hinaus sind für Rollstromrichter auf übereinander angeordneten gleichartigen Kreis-Rollbahnen umlaufende, zylindrische Kontaktrollen bekannt, die die in Metall- und Isolierstoffsegmente unterteilten Rollbahnen überbrücken. Derartige Anordnungen dienen der dauernden Kommutierung im Umlauf, für definierte rastierte Schaltstellungen sind sie nicht verwendbar.In addition, there are circular taxiways of the same type arranged one above the other for roller converters rotating, cylindrical contact rollers known that are used in metal and insulating material segments bridge divided taxiways. Such arrangements are used for permanent commutation in Circulation, they cannot be used for defined locked switch positions.

Eine weitere, mit Rollenkontakten arbeitende Anordnung ist für Anlaßschalter bekannt, bei der von in zwei Gruppen zu einem Kreis angeordneten Widerständen mit Anzapfkontakten jeweils zwei innere, gegenüberliegende Kontakte beider Gruppen Leistungslos schaltender Umschalter für hohe
Ströme bei hohen SpannungenAnother arrangement working with roller contacts is known for starter switches, in which two inner, opposite contacts of both groups of resistors arranged in a circle with tapping contacts each have two inner, opposite contacts of both groups
Currents at high voltages

Anmelder:Applicant:

Licentia Patent-Verwaltungs-G. m. b. H.,
Frankfurt/M., Theodor-Stern-Kai 1Licentia Patent-Verwaltungs-G. mb H.,
Frankfurt / M., Theodor-Stern-Kai 1

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Dipl.-Ing. Hugo Klotz, Berlin-SiemensstadtDipl.-Ing. Hugo Klotz, Berlin-Siemensstadt

durch Rollen einer drehbaren, stromleitenden Kontaktbrücke verbunden werden. Solche Anlaßschalter — für viele Schaltstufen vorgesehen — sind für einfache Umschaltaufgaben, wie die Erfindung sie lösen soll, zu aufwendig, insbesondere die zusätzlichen Rastiermittel, die die Schaltbrücke präzis auf den Schaltsegmenten halten müssen, und der Strom-Übergang über die Rollenlager der Schaltbrücke sind unerwünscht.be connected by rolling a rotatable, electrically conductive contact bridge. Such starter switches - intended for many switching stages - are for simple switching tasks, like the invention should solve, too expensive, in particular the additional locking means that precisely open the switching bridge the switching segments must hold, and the current transition via the roller bearings of the switching bridge are undesirable.

Die Erfindung schafft einen leistungslos schaltenden Umschalter für hohe Ströme bei hohen Spannungen, der die geschilderten Schwierigkeiten und verschiedenen Mängel bekannter Schaltertypen pauschal vermeidet und eine wesentliche Verbesserung bei allgemeiner Vereinfachung mit sich bringt.The invention creates a powerless switching switch for high currents at high voltages, that the described difficulties and various shortcomings of known switch types across the board avoids and brings a significant improvement in general simplification with it.

Die Erfindung besteht darin, daß innerhalb einer Doppelbahn mit jeweils darauf befindlichen, voneinander isolierten Kontaktstücken mindestens ein zweiseitiges Doppelschaltglied mit zentralem Antrieb angeordnet ist, an dessen beiden Enden voneinander isoliert gehaltene und sich federnd anpassende Rollen mit elektrisch leitender Oberfläche angebracht sind, die jeweils benachbarte Isolationszwischenräume der Kontaktstücke auf den beiden Bahnen rastend überbrücken.The invention consists in that within a double track with each located on it, from each other insulated contact pieces arranged at least one double-sided switching element with a central drive is, at both ends of which are held insulated from one another and resiliently adapting rollers are attached with an electrically conductive surface, the respective adjacent insulation spaces of the contact pieces latching on the two tracks.

Es ist eine Ausführungsform denkbar, bei der die Doppelbahn, zwischen der sich das Doppelschaltglied auf definierten Wegen bewegt, einfach gerade oder mehrfach gerade angeordnet ist. Jedoch in einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform nach derAn embodiment is conceivable in which the double track, between which the double switching element is moved on defined paths, is simply arranged in a straight line or several times in a straight line. However in one particularly expedient embodiment according to the

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Erfindung setzt sich die Doppelbahn aus gegenüberliegenden Teilen eines Kreises oder eines Vieleckes zusammen, in dessen Mitte das Schaltglied um einen definierten Schaltwinkel der Schaltwelle schwenkbar angeordnet ist.Invention, the double track consists of opposing parts of a circle or a polygon together, in the middle of which the switching element can be pivoted through a defined switching angle of the switching shaft is arranged.

Eine solche Anordnung nach der Erfindung hat einen vorteilhaft einfachen Aufbau in gedrängter, scheibenförmiger Bauweise bei nur sehr kurzer Baulänge. Der Umschalter ist damit in Verbindung mit dem zentralen Antrieb für eine Aneinanderreihbarkeit in Bausteintechnik sehr geeignet. Durch sich federnd anpassende Rollen wird darüber hinaus eine sichere Kontaktgabe auch für eine Vielzahl aneinandergereihter Umschalter möglich, da sich jede Kontaktrolle in der jeweiligen Schaltstellung in ihrer Lage selbst korrigieren kann, so daß keine engen Fertigungstoleranzen vorgeschrieben zu werden brauchen. Des weiteren fallen sämtliche elektrischen Innenverbindungen (Brücken) weg, da es keine parallelgeschalteten Kontakte gibt. Ebenso ist eine zusätzliche Mechanik für die Einrastung in der Schaltstellung überflüssig, da die Kontaktstücke und die Kontaktrollen so angeordnet sind, daß sich eine Einrastung dadurch ergibt. Weitere Pluspunkte des Umschalters nach der Erfindung sind der Stromübergang nur an den Oberflächen der Kontaktrollen, d. h. also nicht über die Lager, sowie die einfache Möglichkeit einer Verriegelung in einer Mittelstellung. Such an arrangement according to the invention has an advantageously simple structure in a compact, disc-shaped design with only a very short overall length. The switch is thus in connection with The central drive is very suitable for side-by-side building block technology. By yourself Resiliently adapting roles also ensure reliable contact for a large number of people lined up in a row Changeover switch possible, since each contact roller is in its respective switch position Can correct position itself, so that tight manufacturing tolerances are not required to need. Furthermore, all internal electrical connections (bridges) are omitted because there are none contacts connected in parallel. There is also an additional mechanism for engaging in the Switching position unnecessary because the contact pieces and the contact rollers are arranged so that a This results in locking. Further advantages of the switch according to the invention are the current transfer only on the surfaces of the contact rollers, d. H. so not about the camp, as well as the simple Possibility of locking in a central position.

An Hand von schematischen Beispielen soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigtThe invention is to be explained in more detail by means of schematic examples. It shows

Fig. 1 zunächst das bekannte Prinzip der Feldumschaltung von zwei Fahrmotoren zur Fahrtwendung (Vor- und Rückwärtsfahrt),1 first shows the known principle of field switching of two drive motors to turn the drive (forwards and backwards),

Fig. 2 das Prinzip der Erfindung für einen Umschalter, dessen Doppelbahn sich aus gegenüberliegenden Teilen eines Vieleckes (bzw. Kreises) zusammensetzt, 2 shows the principle of the invention for a changeover switch, whose double track is composed of opposing parts of a polygon (or circle),

F i g. 3 eine Schaltanordnung nach F i g. 2,F i g. 3 shows a switching arrangement according to FIG. 2,

F i g. 4 die detaillierte Ausbildung einer gerasteten Schaltstelle,F i g. 4 the detailed design of a latched switching point,

Fig. 5 eine Anordnung mit stirnseitig abrollenden Kontaktrollen,Fig. 5 shows an arrangement with the end face rolling Contact roles,

F i g. 6 eine Draufsicht auf die Anordnung nach Fig. 5,F i g. 6 shows a plan view of the arrangement according to FIG. 5,

Fig. 7 einen Umschalter mit linearer Doppelbahn. 7 shows a changeover switch with a linear double track.

F i g. 1 zeigt zwei Fahrmotoren M₁ und M₂ in Hauptstromschaltung mit ihren Feldspulen α und e, wie sie bislang durch Kontakte b, c, d, g, f zax Fahrtwendung umschaltbar gemacht wurden. Es wird hierbei ersichtlich, daß eine Vielzahl von parallelgeschalteten Kontakten auftritt. Diese Kontakte sind elektrisch gleichartig, müssen jedoch aus Gründen der mechanischen Schaltsicherheit als Wechselkontakte angeordnet sein.F i g. 1 shows two traction motors M ₁ and M ₂ in the main current circuit with their field coils α and e, as previously made switchable by contacts b, c, d, g, f zax turnaround. It can be seen here that a multiplicity of contacts connected in parallel occurs. These contacts are electrically identical, but must be arranged as changeover contacts for reasons of mechanical switching reliability.

Die Fig.2 zeigt prinzipiell den Gegenstand der Erfindung, wobei sich die kleinen Buchstaben auf die Anordnung nach der F i g. 1 beziehen. 1 sind jeweils die Kontaktstücke, 2 sind die Kontaktrollen, die an der Schaltwelle 3 isoliert befestigt sind. Die Kontaktrollen verbinden über ihre leitende Oberfläche jeweils zwei Kontaktstücke, α gibt den Schaltwinkel an.The Fig.2 shows in principle the subject of Invention, the small letters referring to the arrangement according to FIG. 1 refer. 1 are each the contact pieces, 2 are the contact rollers, which are attached to the control shaft 3 in an insulated manner. the Contact rollers connect two contact pieces via their conductive surface, α gives the switching angle at.

Mit der F i g. 3 wird die Schaltanordnung nach Fig. 2 gezeigt, mit der die gleichen Schaltoperationen ausgeführt werden können wie bei der gestrichelt umrahmten Anordnung nach Fig. 1. Es wird offensichtlich, daß alle elektrischen Parallelverbindungen wegfallen. Der links gestrichelt gezeichnete Schaltpunkt α ist infolge der Kreisanordnung identisch mit dem rechts gezeichneten Schaltpunkt a. Konstruktive Einzelheiten für eine kreisförmige Doppelbahn zeigt die F i g. 4. Mit 1 sind wieder die Schaltstücke bezeichnet, die mit der Einführung 4 für das Kabel versehen sind. Das Kabel wird dort beispielsweise angeschraubt. Es wird ersichtlich, daßWith the F i g. 3, the switching arrangement according to FIG. 2 is shown, with which the same switching operations can be carried out as in the arrangement shown in dashed lines according to FIG. 1. It is obvious that all electrical parallel connections are omitted. The switching point α shown in dashed lines on the left is identical to the switching point a shown on the right due to the circular arrangement. F i g shows structural details for a circular double track. 4. With 1 the contact pieces are again referred to, which are provided with the introduction 4 for the cable. The cable is screwed there, for example. It can be seen that

ίο eine Anschlußleiste wegfallen kann, da die ankommende Leitung direkt in die Kontaktstücke eingeführt wird. Die Schaltstücke selbst können z. B. aus der Schaltbahn Iß aus Kupfer und aus einem Isolierstück 1 b bestehen. 1 c ist eine Silbereinlage zur Verbesserung der Kontaktgabe. Die Kontaktrolle 2 dreht sich mit der Schaltwelle 3, wobei in dem Führungsarm der Rolle ein zusätzliches Gelenk 5 angeordnet sein kann, das kleine Lagekorrekturen der Kontaktrolle in Richtung des Schaltweges zuläßt.ίο a connection strip can be omitted, since the incoming line is inserted directly into the contact pieces. The contact pieces themselves can, for. B. consist of the circuit Iß made of copper and an insulating piece 1 b . 1 c is a silver insert to improve contact. The contact roller 2 rotates with the switching shaft 3, it being possible for an additional joint 5 to be arranged in the guide arm of the roller, which allows small position corrections of the contact roller in the direction of the switching path.

Diese begrenzte Bewegungsmöglichkeit der Kontaktrolle ist besonders abgefedert.This limited possibility of movement of the contact roller is particularly cushioned.

Die Fig. 5 und 6 zeigen eine ähnliche Anordnung, bei der die Kontaktrollen 6 auf den verschiedenen Kontaktstücken 7 stirnseitig abrollen.5 and 6 show a similar arrangement in which the contact rollers 6 on the different Unroll the contact pieces 7 at the front.

Gemäß F i g. 7 sind die Kontaktstücke 8 linear aneinandergereiht und befinden sich nebeneinander. Die Kontaktrollen 9 verbinden die Kontaktstücke in der vorher beschriebenen Weise. Bei 10 ist beispielsweise ein hydraulischer Antrieb angegeben.According to FIG. 7, the contact pieces 8 are lined up linearly and are located next to one another. The contact rollers 9 connect the contact pieces in the manner previously described. For example, 10 is specified a hydraulic drive.

Die Anordnung gemäß der Erfindung eignet sich insbesondere für elektromagnetischen, elektrohydraulischen oder pneumatischen Antrieb, der aus seiner Anordnung heraus schon einen bistabilen Schaltzustand verwirklicht. Aber auch ein elektromotorischer Antrieb ist in geeigneter Form möglich. Die Anordnung nach der Erfindung in der Ausführungsform nach Fig. 2 kann auch in konzentrischer Anordnung zur Schaltachse vervielfacht nebeneinander angeordnet werden. Die Anordnung nach der F i g. 7 kann ebenfalls in mehreren Bahnen nebeneinander oder hintereinander angeordnet werden. Bei allen Anordnungen ergeben sich gegenüber den bekannten Schaltern ganz erhebliche räumliche Vorteile. Ferner kann die Anordnung nach der Fig. 2 auch mit mehr Kontaktrollen versehen werden, wodurch sich eine größere Anzahl von Schaltstücken schalten läßt, wenn diese in entsprechend η-eckiger Ausführung angeordnet werden. Das ergibt sich jeweils in der Weise, daß 2«Schaltstücke η Kontaktrollen zugeordnet sind.The arrangement according to the invention is particularly suitable for electromagnetic, electrohydraulic or pneumatic drive, which already realizes a bistable switching state from its arrangement. An electric motor drive is also possible in a suitable form. The arrangement according to the invention in the embodiment according to FIG. 2 can also be arranged multiplied next to one another in a concentric arrangement to the switching axis. The arrangement according to FIG. 7 can also be arranged in several lanes next to one another or one behind the other. In all arrangements there are considerable spatial advantages over the known switches. Furthermore, the arrangement according to FIG. 2 can also be provided with more contact rollers, as a result of which a larger number of contact pieces can be switched if these are arranged in a corresponding η-angular design. This results in each case in such a way that 2 " contact pieces η are assigned to contact rollers.

Claims

Patent claims:

1. Powerless switching switch for high currents at high voltages, in particular in the operation of electrical railways, in rolling mills and the like, characterized in that within a double track with each on it, insulated from one another contact pieces (1 or 7 or 8) at least one two-sided double switching element is arranged with a central drive, at both ends Resiliently adapting rollers (2) with electrically conductive Surface are attached, the respective adjacent isolation spaces of the contact pieces (1) Bridging on the two tracks with a latching action.

2. Powerless switching switch according to claim 1, characterized in that the Double track is composed of opposing parts of a circle or a polygon, in the middle, the switching element by a defined switching angle (α) of the switching shaft (3) is arranged pivotably (Fig.2).

3. Powerless switching switch according to claim 1, characterized in that the Double track, between which the double switching element moves on defined paths, single or is arranged several times straight (Fig. 7).

Considered publications:

German Auslegeschriften No. 1025 489, 1122606;

German utility model No. 1768 692; Journal: Verkehrstechnik, issue 21 ίο November 5, 1941, p. 367, image 1.

1 sheet of drawings