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KAISERLICHES

PATENTAMT»

PATENTSCHRIFT

Vr 251113 KLASSE 21c. GRUPPE

Elektrische Fernsteuerungseinrichtung. Patentiert im Deutschen Reiche vom 25. Juni 1910 ab.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, welche die Betätigung irgendwelcher Körper, z.B. von Hähnen, Schiebern usw., durch elektrische Übertragung ermöglicht, und zwar insbesondere ist die Erfindung brauchbar für Körper von großem Durchgangsquerschnitt.

Die Einrichtung besteht aus einer Steuerungsvorrichtung, die durch einen Elektromotor bewegt wird, der aus der Ferne mittels eines

ίο Handschalters ^gesteuert wird, wobei das Ingangsetzen des Motors von diesem Schalter aus von Hand geschieht, während das Anhalten am Ende der Öffnungsbewegung des Körpers selbsttätig durch einen mechanischen Strom-Unterbrecher erfolgt und am Ende der Schließbewegung des Körpers ein elektrischer Maximalunterbrecher den Motor ausschaltet; in Verbindung damit ist eine selbsttätige Anzeigevorrichtung für Öffnung und Schluß des Körpers vorgesehen. Die Betätigung des Schalters kann niemals die Bewegung des Motors in der der jeweiligen Bewegungsrichtung des Körpers entgegengesetztenRichtungveranlassenjWodurch man Beschädigungen des Motors und des Körpers für den Fall einer falschen Bewegung des . Schalters vermeidet.

■ Eine beispielsweise Ausführungsform der Einrichtung ist auf der Zeichnung dargestellt, und zwar ist

Fig. ι ein Querschnitt durch die Anordnung des Motors auf einer beispielsweise durch Schieber zu steuernden Leitung.

Fig. 2 ist der entsprechende wagerechte Schnitt.

Fig. 3 ist ein Aufriß und'teilweiser Schnitt 40

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von dem selbsttätigen Unterbrecher für das Ende der Öffnungsbewegung des Schiebers sowie des Anzeigers für Öffnung und Schluß.

Fig. 4 ist die zugehörige Seitenansicht und

Fig. 5 der Grundriß.

Fig. 6 ist eine Abänderung der Bewegungseinrichtung, angeordnet an einem elliptischen Hahn.

Fig. 7 zeigt die elektrischen Verbindungen einer Verteilungstafel schematisch.

Die Anordnung für die Betätigung des Schiebers besteht aus einem gußeisernen Rahmen a von geeigneter Gestalt und Abmessung je nach der .Größe und Bauart des Schiebers, der gesteuert werden soll. Auf diesem Rahmen ist ein Elektromotor von für die vorzunehmende Bewegung genügender Stärke b befestigt, dessen Anker unter Einschaltung einer elastischen Kupplung c eine Schraube ohne Ende d betätigt, welche in ein Schneckenrad e eingreift, dessen Nabe bei f³ als Glied einer Zahnkupplung ausgebildet ist, welches seinerseits in ein entsprechendes Kupplungsstück einer Hülse f eingreift, die sich in der Nabe des Rades e und in dem Lager g verschieben kann. Diese Hülse f trägt einen festen Federkeil f¹, um die Welle h mitzunehmen, welche ihrerseits die nicht dargestellte Antriebsspindel für den Schieber betätigt und somit auf diese die Bewegung des Motors überträgt.

Der Motor kann in seiner Drehrichtung umgekehrt werden und somit sowohl die Öffnung als auch den Schluß des Schiebers bewirken.

Die Zahnkupplung des Rades e und der Hülse f wird durch eine Feder * in Eingriff

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gehalten, welche sich einerseits auf die Nabe des Rades e und andererseits auf einen mit der Hülse f verbundenen Flansch f* legt. Diese Hülse überdeckt mit ihrer Verlängerung ein Vierkant, welches am äußersten Ende der Welle h sitzt, und über welches mit einem entsprechenden Loch ein Handsteuerrad j gesteckt werden kann (Fig. 2). Dieses Steuerradträgt eine besondere Hülse, welche das Rad nur aufzustecken gestattet, wenn die Hülse f zurückgestoßen ist und infolgedessen die Hülse f von dem Schneckenrad e abgekuppelt ist. Ein Vorsteckkeil gestattet, das Steuerrad festzuhalten, und man kann dann, leicht den Schieber von Hand betätigen, ohne sich der selbsttätigen Steuerungsvorrichtung zu bedienen, welche durch das Aufstecken des Steuerrades selbsttätig ausgeschaltet ist, ebenso wie durch Abnehmen dieses Steuerrades die selbsttätige Einschaltung der Fernsteuervorrichtung geschieht.

Es ist klar, daß der Rahmen und seine Bewegung in verschiedener Weise je nach der Art und Lage des Schiebers angeordnet sein können, beispielsweise ist in Fig. 6 eine Ausführungsform für einen elliptischen Schieber dargestellt.

Man könnte in gleicher Weise mittels eines auf die Welle h aufgekeilten Zahnrades eine Zahnstange oder irgendeine andere Einrichtung in Bewegung setzen. Es ist mit diesem Bewegungsmechanismus des Schiebers auch eine Anzeigevorrichtung für den Schluß und für die Öffnung des Schiebers vorgesehen, welche selbsttätig an der Steuerstelle anzeigt, ob der Schieber offen oder geschlossen ist.

Diese Einrichtung besteht aus einem Rahmen k, auf welchem drehbar gelagert eine Schraubenspindel I liegt, welche entweder durch den Finger h¹, der an der Welle h sitzt und auf ein Stirnrad I¹ am äußersten Ende der Spindel / einwirkt, gedreht wird, oder durch Zahnräder. Auf der Spindel I kann sich ein Läufer m, der in Gestalt einer Mutter ausgeführt ist und eine Feder m¹ (Fig. 3 und 4) trägt, hin und her bewegen. Die Feder m¹ sitzt in geeigneter Weise isoliert auf einem Ebonitklotz, der an dem Läufer befestigt ist, und befindet sich in beständiger Berührung mit einer Stange m^s, die parallel zur Schraube I angeordnet ist, isoliert in dem Rahmen liegt und eine Klemme m³ (Fig. 7) trägt, die mit einer Elektrizitätsquelle verbunden ist.

Auf jedem der Träger der beiden Enden der Spindel I ist eine Kontaktfeder η und η¹ (Fig. 4 und 6) angeordnet mit welchen Federn das Ende der Feder m¹ des Läufers am Ende der Schluß- und ■ Öffnungsbewegung des Schiebers in Berührung kommt, wodurch der Stromkreis einer der Lampen B R (Fig. 7) geschlossen wird, von denen beispielsweise die eine als rote Lampe ausgebildet ist und die Schlußstellung anzeigt, Während die andere als weiße Lampe die Öffnungsstellung des Schiebers angibt. Es kann natürlich auch jede andere Signalvorrichtung, beispielsweise bewegliche Scheiben oder sonstige durch Elektromagnete oder durch Stromschluß in Bewegung gesetzte Einrichtungen Verwendung finden.

Auf einem Arm mⁱ des Läufers ni ist ein Finger p befestigt, in dessen Weg ein Doppelarm q q¹ mit einem am Ende einer Achse q³ sitzenden Gegengewichtshebel liegt, und zwar liegt die Achse q³ in einem Rahmen r gelagert, während sie ein Ebonitstück qⁱ trägt, das an seinem Umfang einen mit Zunge q^e versehenen Messingring q^s trägt.

Der Ring q⁵ steht durch eine Klemmschraube r¹ und eine Bürste r² in ständiger leitender Verbindung mit den Klemmen des Antriebsmotors (Fig. 3 und 7). Die Zunge q^e verbindet in der Stellung nach den Fig. 3 und 4 mit Hilfe einer Klemme r^a und einer Bürste r* den Ring q⁶ mit der Klemme des Rheostaten des den Motor betätigenden Anlassers (vgl. auch Fig. 7). . ^:-

Am anderen Ende der Achse q³ sitzt eine Scheibe q¹, welche zwei in der Fig. 3 wegen des Schnittes von q¹ nicht ersichtliche Begrenzungsanschläge trägt, welche sich abwechselnd gegen eine mit dem Rahmen r aus einem Stück gegossene Büchse (unter q¹ in Fig. 3 sichtbar) legen, wodurch die Schwingungen des doppelten Armes q q¹ in der Weise begrenzt werden, daß der eine von ihnen stets bei der Verschiebung des Fingers p senkrecht steht. Es folgt aus dieser Unterbrecheranordnung, daß, wenn der Läufer m am Ende der Öffnungsbewegung des Schiebers ankommt, sein Finger p den Arm q trifft und ihn mitnimmt, bis zu dem Augenblick, wo das Gegengewicht die senkrechte Stellung überschreitet und genau im Moment des vollständigen Schlusses des Schiebers herumschwingt, wodurch eine plötzliche Stromunterbrechung erzielt wird..

Für jeden Schieber muß an der Steuerstelle eine elektrische Schalttafel vorgesehen sein, die folgendermaßen ausgebildet ist..

Das Schalttafelschema nach Fig. 7 umfaßt ein Amperemeter A zur Anzeige des durch die Fernsteuerung bedingten Stromverbrauches, · zwei Schmelzsicherungen C in den beiden Hauptstromleitungen des .Antriebsmotors b, einen rechts und links schwingbaren Motoranlaßhebel D, der in jeder der beiden der Öffnung bzw. Schließung des Schiebers 0. dgl. entsprechenden Endstellungen durch einen Elektromagneten!)³ festgehalten wird, und eine selbsttätige Rückführvorrichtung für den Anlaßhebel D, . bestehend aus einem zweiarmigen

Hebel D¹, auf dessen Enden zwei gegenseitig ausgeglichene Federn D'¹ wirken, die beim Stromloswerden der Magnete D^s den Anlaßhebel D senkrecht in eine neutrale Lage einstellen. .Ferner gehören zur Schaltung ein polarisierter Maximalunterbrecher M, der in der Schließleitung des Schiebers o. dgl. liegt und den Strom zwecks Stillsetzung des Motors b unterbricht, sobald die vom Motor verbrauchte

ίο Kraft eine bestimmte Grenze erreicht, aber durch den Öffnungsstrom nicht in Tätigkeit tritt. In diesem Falle wird nämlich der Strom in der Spule dieses Maximalunterbrechers so stark, daß er den Strom des rechten Haltemagneten D^s und damit selbsttätig die Stromzuführung zum Motor unterbricht. Ist andererseits der Strom in der Leitung unterbrochen, so wirkt der Elektromagnet des Maximalunterbrechers, welcher diesen Maximalunterbrecher ausgeschaltet hält, nicht mehr. Der Unterbrecher schwingt unter der Wirkung seines Hebelarmes derart, daß seine Einschaltung von neuem eintritt, der Stromkreis also wieder zum Anlassen geschlossen ist.

Das Schaltschema enthält weiter den bereits oben beschriebenen mechanischen selbsttätigen Unterbrecher, der aus einer Walze aus Hartgummi oder anderem Isoliermaterial besteht. Diese Walze hat einen stromleitenden Belag q⁵, der durch einen Schleifkontakt mit einer Klemme r¹ in Verbindung steht. Der mechanische Unterbrecher unterbricht am Ende der Öffnungsbewegung des Schiebers den Erregerstromkreis für den linken Haltemagneten D³, der den Schaltarm D in der linken Endstellung so lange festhält, als die Öffnungsbewegung dauert. Die Unterbrechung dieses Stromkreises, der, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, hinter dem selbsttätigen Maximalunterbrecher M von den Hauptnetzleitungen abgezweigt ist, wird an der Kontaktzunge q⁶ und der Kontaktfeder des Kontaktes r³ bewirkt, wenn die Hartgummiwalze durch den Anschlag p gedreht wird.

Eine den Schluß bzw. die Öffnung des Schiebers o. dgl. anzeigende Vorrichtung besteht aus zwei Lampen, von denen die eine, B, weiß und die andere, R, rot ist, und die abwechselnd durch den Läufer m der Schraubenspindel I zum Aufleuchten gebracht werden.

Der Läufer m wird an einer Schiene

führt, die bei m^z an eine Hilfsstromquelle angeschlossen ist.

Der Läufer kommt am Schluß der Öffnungsbewegung des Schiebers o. dgl. mit einer Feder n¹ in Berührung, die mit der einen Klemme der Lampe B verbunden ist Die zweite Lampenklemme ist an eine Hilfsstromquelle angeschlossen, von der die in Fig 7 ersichtlichen punktierten Leitungen kommen. Bei Beendigung der Schließbewegung des Schiebers o. dgl. schließt der Läufer m den Stromkreis der Lampe R, nämlich sobald er mit der Feder η Kontakt erhält, die mit dem einen Pci der mit dem zweiten Pol an die Hilfsstromquelle angeschlossenen Lampe R verbunden ist (vgl Fig 5 und 7).

Die Buchstaben O bis F bezeichnen die Bewegungsgrenze des Anlaßhebels D. Die Schalttafel kann noch durch einen Voltmeter vervollständigt sein,

Bevor die Wirkungsweise dieser Einrichtungen beschrieben werden soll, soll noch kurz angegeben werden, welche Bedingungen die Einrichtungen erfüllen müssen.

Für die Öffnung des Schiebers ist die Sache sehr einfach. Der Konstrukteur braucht nur zwischen dem oberen Teil des Schiebers und dem Hubbegrenzungsanschlag einen genügenden Zwischenraum zu lassen. Die selbsttätige Unterbrechung des Stromes kann durch ein mechanisches Mittel erfolgen, welches genügend genau ist, und welches die Bewegung auf einige Millimeter begrenzen kann, zumal da der Maximalhub stets derselbe bleiben kann. Der selbsttätige mechanische Stromunterbrecher kann daher am Ende der Öffnungsbewegung sehr wohl benutzt werden. Es wird möglich sein, die Auslösung so zu regeln, daß der Schieber nicht gegen den oberen Teil des Gehäuses stößt, was schwere Beschädigungen des Schiebers oder des Motors zur Folge haben könnte.

Beim Schließen des Schiebers ist der Vorgang jedoch ein anderer. Man muß genügende Kraft aufwenden, um das Einkeilen des Schiebers zu sichern, und wenn einmal diese Kraft aufgewendet ist, so muß man eine plötzliche Stromunterbrechung vornehmen können, damit Unfälle vermieden werden. Ein mechanischer Unterbrecher, so wie er oben beschrieben, würde nicht genau genug sein. Es kann, vorkommen, daß infolge Abnutzung der Schieber ein wenig mehr nach unten geht als in neuem Zustande und man müßte ständig die Regelung des Unterbrechers vornehmen, wenn ein guter Schluß erreicht werden soll. Irgendein Hindernis kann das vollständige Herabgehen des Schiebers verhindern, in welchem Falle die Bleisicherungen durchschmelzen oder der Anker verbrennt. Daher hat man für die Unterbrechung des Stromes am Ende der Schlußbewegung den selbsttätigen Maximalunterbrecher vorgesehen, welcher gegen jedes falsche Manöver schützt.

Dieser Maximalunterbrecher ist polarisiert und besitzt den Vorteil, die Schlußkraft nicht über einen gewissen Wert steigen zu lassen, dagegen der im Beginn der Öffnungsbewegung aufzuwendenden Kraft keine Grenze zu setzen. Da ein Motor plötzlich eine zusätzliche Leistung

von 50 Prozent seiner Normalleistung geben kann, so ist die Öffnungsbewegung stets gesichert. Sie würde es nicht sein mit zwei mechanischen Unterbrechern, welche dieselbe Kraft in den beiden Gangrichtungen zulassen können.

- Die Wirkung der gesamten Einrichtung ist die folgende.
Wenn man annimmt, daß der Schieber offen ist und der Strom des Motors unterbrochen, so befindet sich der automatische Maximalausschalter M in Eihschaltstellung. Wenn man den Anlasser D in dem durch den Pfeil F in Fig. 7 dargestellten Sinne dreht, um einen Schluß des Schiebers zu bewirken, io gelangt der durch den selbsttätigen Ausschalter fließende Strom zu den Klemmen des Motors b, und zwar in bestimmter Richtung, so daß die Schieberspindel durch die Steuerungsvorrichtung mitgenommen wird und das Schließen des Schiebers stattfindet.

Wenn der Schieber festgekeilt ist, so steigt die ausgeübte Kraft ganz beträchtlich an, so daß der Unterbrecher M in Tätigkeit tritt und den Strom ausschaltet. In diesem Moment tritt auch die Rückführvorrichtung des Anlassers in Tätigkeit und bringt den Hebel D des Anlassers in seine senkrechte Stellung, wodurch vermieden wird, daß der Motor b sich wieder in Bewegung setzen kann, für den Fall, daß der selbsttätige Maximalunterbrecher M plötzlich wieder eingeschaltet werden sollte.

In dem Augenblick, wo der Anlasser D wieder seine senkrechte Stellung einnimmt, unterbricht er den Stromkreis vollständig. Der selbsttätige Maximalunterbrecher schließt sich wieder selbsttätig dadurch, daß sein Elektromagnet nicht mehr erregt wird, und der Apparat ist bereit für eine folgende Operation.

Während dieser Zeit ist der durch die Spindel. / in Bewegung gesetzte Öffnungsanzeiger betätigt worden. In der Offenstellung war der mechanische Unterbrecher in der Stromunterbrecherstellung, aber der Finger p des Anzeigers, welcher auf den Hebelarm q¹ einwirkt, hat von neuem durch Vermittlung der Zunge q^e den Ring q⁵ in Verbindung mit der Klemme r^s gebracht, was die Wiederherstellung des Stromes gestattet.

Wenn der Anzeiger seine Bewegung fortsetzt/so schließt er auf der Seite der Klemme η den Stromkreis, so daß die rote Lampe R anzeigt, daß der Schieber geschlossen ist.

Wenn man den Schieber öffnen will, so genügt es, den Handgriff des Anlassers D im Sinne der Öffnung, der durch den Pfeil O angedeutet ist, zu drehen. Der mechanische Unterbrecher gestattet dann den Zutritt des Stromes zu dem Motor in diesem Stromkreis, und der Motor setzt sich in Bewegung und öffnet den Schieber. In dem Augenblick, wo der Finger ft des Anzeigers am Ende seines Hubes anlangt, stößt er gegen den Hebelarm q, nimmt ihn mit sich, und das Gegengewicht kippt über, wodurch die Zunge q⁶ nicht mehr in Berührung mit der Bürste r³ steht und der Strom plötzlich unterbrochen wird, so daß der Motor anhält.

In dem Augenblick, wo der Strom unterbrochen ist, tritt die selbsttätige Rückführvorrichtung des Anlassers D^s, D², D¹ in Tätigkeit und führt den Hebel D des Anlassers wieder in seine senkrechte Stellung zurück, wodurch vermieden wird, daß eine Bewegung eintreten kann, wenn man einfach den Hebel q des mechanisehen Unterbrechers von Hand zurückbewegt. Dieser Hebel q kann überdies nur in dem Augenblick des Schlusses bewegt werden, da er von dem Finger f des Anzeigers nicht vorbeigelassen wird.

Es ist daher jetzt nur eine neue Schlußbewegung möglich, da man den Motor von neuem nur für das Schließen des Schiebers betätigen kann, so daß. irgendein Unfall, der aus einer falschen Verstellung entstehen könnte, nicht zu befürchten ist. Ebenso kann man den einmal geschlossenen Schieber nur im Sinne der Öffnung bewegen. Denn wenn durch Versehen der Strom über den Schlußstromkreis geführt wurde, so wird der selbsttätige Maximalunterbrecher selbsttätig in Funktion treten und der Hebel des Anlassers wird in seine neutrale Stellung zurückkehren.

Während der Öffnungsbewegung «wird der Anzeiger mitgenommen, der Strom wird über die Klemme η unterbrochen,, und wenn der Schieber an dem Ende seines Laufes ankommt, so wird der Strom über die Klemme n¹ geschlossen, wobei die weiße Lampe B aufleuchtet und damit anzeigt, daß der Schieber geöffnet ist.

Claims

Pate nt-Ansprüche:

1. Elektrische Fernsteuerungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungsbewegung des gesteuerten Körpers (Schieber, Hahn 0. dgl.) durch einen von diesem zwangläufig gesteuerten mechanischen, mit einer Anzeigevorrichtung verbundenenUnterbrecher die Schließbewegung des gesteuerten Körpers durch einen selbsttätigen Strommaximalausschalter beendet wird.

2. Elektrische Fernsteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltemagnet für den Anlaßhebel eines den Körper steuernden Elektromotors in der Stellung zum Schließen von dem selbsttätigen Maximalausschalter der Haltemagnet für die Stellung zum Öffnen von dem mechanischen Unterbrecher überwacht wird, so

daß in beiden Fällen der Anlaßhebel in bekannter Weise durch eine selbsttätige Rückführvorrichtung stets wieder auf Null eingestellt wird, wenn der Strom unterbrochen ist.

3. Elektrische Fernsteuereinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmechanismus (d, e) mit dem z. B. einen Schieber beeinflussenden Organ (f) durch eine Kupplung in Verbindung steht, welche selbsttätig durch Aufsetzen eines Handrades (j) gelöst wird, wenn z. B. der Schieber von Hand betätigt werden soll.

4. Elektrische Fernsteuereinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mechanische Unterbrecher aus einem von der Schieberwelle aus mittels Spindel in Umdrehung versetzten, mit Muttergewinde versehenen Läufer besteht, der am einen Ende seines Laufes einen Kipphebel umwirft, auf dessen Achse .die Stromunterbrechervorrichtung für den Stromkreis des Haltemagneten des Motoranlaßhebels sitzt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.

Berlin, gedrückt in der reichsdrüCkereI.