DE264147C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 264147 KLASSE 20 L GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 21. Februar 1913 ab.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Stellen und zum Überwachen von Weichen und Signalen o. dgl., bei der Wechselstrommotoren verwendet werden.

Das wesentliche Kennzeichen des Erfindungsgegenstandes beruht in der Verwendung eines Elektromotors als Repulsionsmotor zum Umstellen der Weichen o. dgl., wobei der Motor mit z\vei Feldwicklungen

ίο versehen ist, die beide mit einer Einphasenwechselstromquelle verbunden werden, wenn der Motor als Antriebsmotor läuft. Wenn die Bewegung und Verriegelung der Weichen o. dgl. beendet ist, wird die eine der beiden Feldwicklungen des Motors von der Stromquelle abgeschaltet und mit einer Anzeigevorrichtung verbunden, während der anderen Wicklung weiter Strom von der Stromquelle aus zugeführt wird. Der Motor läuft nun als Einphaseninduktionsmotor weiter, und es wird in der erstgenannten Wicklung ein Wechselstrom induziert, der der Anzeigevorrichtung zugeführt wird und hier mit einem von der Stromquelle zugeführten Strom derart zusammenwirkt, daß er dadurch die Bewegung und die Verriegelung der Weichen überwacht.

Der Erfindungsgegenstand ist in der Zeichnung schematisch dargestellt.

ι stellt ein Paar Weichenzungen dar. Sie können durch einen Elektromotor 2 bewegt werden, der aus irgendeiner geeigneten Stromquelle, wie z.B. einem Generator 4, mit Einphasenwechselstrom gespeist wird. Der von dem Generator 4 gelieferte Strom kann unmittelbar durch einen Drehschalter 5 gesteuert werden. Hierzu dient ein von Hand bewegter Überwachungshebel 6, der gewöhnlich einen Hebel eines Stellwerkrahmens bildet und mit einer Anzeigevorrichtung 7 versehen ist. Ein Stromunterbrecher 8 ist so angeordnet, daß er die Speisung des Motors 2 durch entsprechenden Strom vom Generator 4 ermöglicht, aber ein unerwünschtes Anlaufen des Motors, beispielsweise im Falle einer Kreuzung von Drähten, verhindert.

Der Motor 2 ist ein Repulsionsmotor und besitzt zwei Feldwicklungen 9 und 10 und zwei Paare von Bürsten 11 und 12. Die Bürsten 11 sind dauernd durch einen Leiter 13 kurzgeschlossen, während die beiden anderen Bürsten 12 nur unter bestimmten Verhältnissen kurzgeschlossen werden, wie im folgenden beschrieben wird. Die beiden Feldwicklungen 9 und 10 sind um ungefähr 90⁰ gegeneinander versetzt, und ebenso sind die beiden Bürstenpaare 11 und 12 um etwa 90⁰ versetzt gegeneinander angeordnet, wobei die Bürsten 11 mit der Richtung des resultierenden Magnetfeldes, das durch die Wicklungen 9 und 10 erzeugt wird, einen Winkel von gewöhnlich etwa 45⁰ bilden.

Der Läufer des Motors 2 kann mit einer Schraubenvorrichtung 14 durch eine Kupplungseinrichtung 15 beliebiger Art verbunden werden. Das Schraubenglied 14 arbeitet mit einer Mutter 16 zusammen, die an einer Stange 17 befestigt ist, so daß diese entsprechend den beiden Umdrehungsrichtungen des

Motors, hin und her verschoben werden kann. Die Kupplungsvorrichtung 15 wird durch eine Stange 18 gesteuert, indem zwei Ansätze an dieser mit der Mutter 16 abwechselnd in Eingriff kommen können, wenn die Stange 17 das eine oder das andere Ende ihrer Bewegung erreicht hat. Mit der Stange 17 ist eine Nockenscheibe 19 verbunden, die mittels eines Schlitzes 20 einen Zapfen 21 der Zungenverbindungsstange 22 bewegt. Die Stange 17 besitzt Nocken 23 und 24, die je einen drehbar angeordneten Schwingarm 25 und 26 umlegen, von denen der eine, 25, eine Reihe von Schaltern 27, 28, 29, 30 steuert, während der andere, 26, auf eine andere Reihe von Schaltern 31, 32, 33 und 34 einwirkt.

Der Drehschalter 5 besitzt ein schwingbares Glied 35, das bei 36 drehbar gelagert ist und durch einen Anker 37 bewegt wird. Der Anker 37 ist so angeordnet, daß er durch zwei Elektromagnete 38 und 39 in der einen oder anderen Richtung angezogen werden kann. In der Ruhelage werden das schwingende Glied 35 und sein Anker 37 durch z\vei Federn 40 und 41, die mit einer Verlängerung 42 des Ankers 37 verbunden sind, in der Mittelstellung gehalten. Bei der in der Zeichnung dargestellten Anordnung der Stromkreise ist es erforderlich, daß, wenn das Glied 35 durch den einen oder anderen der Magnete 38 und 39 in eine seiner äußeren Stellungen bewegt worden ist, es in der betreffenden Stellung gehalten wird, so daß die eben geschlossenen Kontakte für eine kurze Zeit geschlossen bleiben, auch wenn der antreibende Elektromagnet ausgeschaltet worden ist. Um dies zu erreichen, sind zwei Luftpuffer 43 und 44 vorgesehen, deren Kolben 45 und 46 mit der Verlängerung 42 zwangläufig verbunden sind. Jeder der beiden Kolben 45 und 46 ist mit einem Kanal 47 versehen, in dem ein Rückschlagventil angeordnet ist, so daß die Bewegung des Kolbens nach dem unteren Teil oder dem geschlossenen Ende des Zylinders nicht verzögert wird, während der Be\vegung der KoI-■ ben 45 und 46 in der entgegengesetzten Richtung die Saugwirkung entgegensteht, so daß diese Bewegung nur durch das Hindurchtreten von Luft rund um den Kolben überhaupt ermöglicht wird. Um zu vermeiden, daß die Bewegung der beiden Kolben aus ihrer Mittelstellung nach außen gebremst wird, ist in jedem der Luftpufferzylinder eine Nut 48 für den Durchtritt der Luft vorgesehen, die sich von dem offenen Ende jedes Zylinders aus ungefähr über die Hälfte des Hubes des Kolbens erstreckt. Man erkennt aus dem Gesagten, daß, wenn der Anker 37 und das Schwingglied 35 durch einen der Elektromagnete in der einen Richtung bewegt werden, diese Bewegung durch die Luftpuffer nicht gebremst wird, daß dagegen, wenn der Elektromagnet ausgeschaltet wird, die Rückwärtsbewegung nach der Mitte zu unter dem Einfluß der Federn 40 und 41 nicht beginnen kann, bis die Luft Zeit gehabt hat, hinter den Kolben des Luftpuffers, der geschlossen worden ist, hindurchzutreten, so daß der erste Teil der Rückwärtsbewegung sehr langsam vor sich geht.

Das schwingende Glied 35 trägt die beweglichen Lamellen oder Finger von sieben Kontakten, die mit 49, 50, 51, 52, 53, 54 und 55 bezeichnet sind. Die Wirkung der Kontakte 50, 51, 52, 53 und 54 ist aus der Zeichnung ohne weiteres zu erkennen und bedarf keiner weiteren Erklärung. Die Kontakte 49 und 55 dagegen sind so eingerichtet, daß, wenn das Schwingglied 35 in der_: Mittelstellung ist, beide Kontakte 49 und 55 geschlossen sind; wenn das Glied 35 in der Richtung des Pfeiles bewegt wird, so öffnet sich der Kontakt 55j während der Kontakt 49 geschlossen bleibt, und wenn das Glied 35 in der entgegengesetzten Richtung bewegt wird, öffnet sich umgekehrt der Kontakt 49, während 55 geschlossen bleibt. Jede der Lamellen oder Finger der Kontakte 49 und 55 ist so ausgebildet, daß sie die erforderliche Elastizität für diesen Zweck besitzen. Die Bewegung der Lamellen nach außen gegen den mit ihnen zusammenwirkenden feststehenden Kontakt wird durch je einen Anschlag 56 begrenzt.

Der von Hand bewegte Hebel 6 besteht aus einer in der Längsrichtung verschiebbaren Stange 57, die zwei Kontakte 58 und 59 trägt; er ist im allgemeinen einer der Hebel eines Stellwerkrahmens und ist, wenn erforderlich, so angeordnet, daß er gegen andere Hebel desselben Rahmens in der üblichen Weise gesperrt werden kann.

Die Bewegung des Hebels 6 wird durch die Anzeigevorrichtung 7 überwacht, die aus einem Induktionsmotor 60 besteht, der zwei Ständerwicklungen 61 und 62 und einen Laufer 63 besitzt. Der Läufer 63 bewegt mittels eines Zahnrades ein Zahnsegment 64, das an einem Hebel 65 angeordnet ist. Der Hebel 65 wirkt auf eine Klinke 66 derart ein, daß er diese aus der Bahn der Nocken 67 und 68, die auf der Stange 57 sitzen, heraushebt.

Der Stromkreisunterbrecher 8 enthält einen beweglichen Kontakt 69, der in der Ruhelage durch eine Feder 70 von den zugehörigen festen Kontakten entfernt gehalten wird und gegen die Wirkung dieser Feder mit ihnen in Berührung gebracht werden kann durch einen Motor 71, wenn dieser in einer bestimmten Umlaufsrichtung arbeitet. Der Motor 71 ist ein Induktionsmotor und besitzt zwei Feld-

wicklungen 72 und 73 und einen Läufer 74, der durch ein Zahnrad eine Zahnstange 75, die mit dem Kontakt 69 verbunden ist, verschiebt. Die beiden Wicklungen sind in dem Punkt j6 miteinander verbunden, und dieser Punkt ist durch die Leiter yy und 78 an die eine Klemme des Generators 4 angeschlossen. Die beiden anderen Enden der Wicklungen 72 und 73 sind durch einen Widerstand 79 miteinander verbunden, wobei die eine Klemme des Widerstandes 79 über eine Impedanz 81 zu einer Kraftsammeischiene 82 führt, die durch Leiter 83, 84 und den Kontakt 69 des Stromkreisunterbrechers 8 mit der anderen Klemme 85 des Generators 4 in Verbindung steht. Die andere Klemme 86 des Widerstandes 79 ist mit der Meldesammeischiene 87 verbunden. Man erkennt nun, daß bei dieser Anordnung, . wenn der Strom von der Generatorklemme 85 durch die Klemme 80 des Widerstandes yg nach dem Motor 71 gelangt, dieser Widerstand 79 mit der \Vicklung 73 in Reihe liegt, und das vom Motor erzeugte Drehmoment den Kontakt 69 des Stromkreisunterbrechers in der geschlossenen Stellung zu halten sucht, während, wenn der Strom durch die Klemme 86 dem Motor zugeführt wird, der Wider-. stand 79 mit der Wicklung 72 in Reihe ist und dann das Drehmoment des Motors den Kontakt 69 offen zu halten sucht.

Der Stromkreisunterbrecher 69 kann zunächst von Hand geschlossen werden und wird dann durch den Motor 71 geschlossen gehalten, indem dieser durch den Generator 4 in folgendem Stromkreis erregt -wird: Von der Generatorklemme 85 durch Leiter 84, Kontakt 6g, Leiter 83, Kraftsammeischiene 82, Impedanz 81 nach der Klemme 80 des Widerstandes yg, dann durch die Motorwickhingen 72 und 73 in Parallelschaltung miteinander, wobei der Widerstand 79 mit der Wicklung 73 in Reihe geschaltet ist, von hier durch die Leiter yy und 78 zurück zur anderen Klemme des Generators 4. Die Motorwicklungen 72 und 73 werden also mit Strom von der richtigen Phase gespeist, so daß der Motor 71 den Unterbrecherkontakt 69 geschlossen hält.

Die Kraft- und Meldesammelschienen 82 und 87 erstrecken sich durch einen Teil des Stellwerkrahmens und können für eine größere Anzahl von Hebeln, wie einer bei 6 dargestellt ist, gleichzeitig dienen. Bei einem kleinen Rahmen, der nur verhältnismäßig wenige solcher Hebel besitzt, können diese beiden Sammelschienen für den ganzen Rahmen dienen. Für jedes Paar von Sammelschienen sind nur ein einziger Generator 4 und Stromkreisunterbrecher 8 erforderlich, und es kann ein einzelner Generator, wenn erforderlich, für eine beliebige Anzahl von Paaren Sammelschienen, d. h. also für einen ganzen Stellwerkrahmen, dienen.

Die Wirkungsweise der ganzen Anordnung ist folgende: Wenn die Lage der Weichenzungen geändert werden soll, so wird der Hebel 6 in der Richtung des Pfeiles bewegt, bis er dadurch angehalten wird, daß der Nocken 68 mit der Klinke 66 in Eingriff kommt. Die Kontakte 58 und 59 sind dann mit den Leitern 88 und 89 verbunden. Der Elektromagnet 38 wird vom Generator 4 durch Leiter 84, Kontakt 69, Leiter 83, Sammelschiene 82, einen Leiter 90, die Motorwicklung 61, Leiter 88, Kontakt 58, Leiter 91, Schalter 27, einen Leiter 92, Kontakt 49, einen Leiter 93, Magnetwicklung 38, Leiter 94 und 78 zurück zum Generator 4 erregt. .Dadurch bewegt der Magnet 38 das schwingende Glied in der durch den Pfeil angegebenen Richtung, so daß ein Stromkreis durch die beiden Feldwicklungen des Weichenmotors 2 auf folgendem Wege zustande kommt: Vom Leiter 91 durch einen Leiter 95, Kontakt 51, einen Leiter 96, Feldwicklung 10, einen Leiter 97, Kontakt 53, 8g einen Leiter 98, Schalter 30, Leiter 99 und 100, durch die Feldwicklung 9, Leiter 101,94 und 78 zurück zum Generator 4. Die mit den Bürsten 12 verbundenen Leiter 102 und 103 sind am Schalter 29 unterbrochen, dagegen sind die Bürsten 11 kurzgeschlossen, und diese Bürsten stehen in einem solchen AVinkel zu dem resultierenden, von den zwei Motorwicklungen 9, 10 erzeugten Feld, das der Motor 9 als Repulsionsmotor arbeitet und die Weichen in die gewünschte Stellung -bewegt. Unmittelbar nachdem die Bewegung der Stange 17 begonnen hat, wird der Schwingarm 26 umgelegt und kehrt die Stellung der Schalter 3^T> 3²> 33 ^un<l 34 um, doch hat dies auf die vorhin beschriebenen Stromkreise keinen Einfluß.

Wenn nun die Bewegung der Weichen beendigt ist und die Zungen durch die Wirkung des länglichen Teiles des Schlitzes 20 verriegelt sind, so wird der Schwingarm 25 umgelegt, so daß die Stellung der Schalter 27, 28, 29, 30 geändert wird. Am Schalter 30 wird dann die Wicklung 9 von dem Motorstromkreis abgeschaltet und der den Motor durchlaufende Strom vom Leiter 98 durch den Schalter 30, eine Impedanz 104 und die Leiter 105, 94 und 78 zum Generator 4 zurückgeleitet. Durch die Umlegung des Schalters 29 werden die Bürsten 12 kurzgeschlossen, indem ein Stromkreis von der rechten Bürste 12 durch den Leiter 103, Kontakt 52, einen Leiter 106, Schalter 29, Leiter 107 und 102 zu der linken Bürste 12 gebildet wird. Der Motor 2 wird durch die Kupplung 15 von den

Weichen ι abgeschaltet und, da er bereits umläuft, so läuft er auch weiter, indem er nun durch den der Wicklung io zugeführten Strom als Einphaseninduktionsmotor betrieben wird. Diese Arbeitsweise bewirkt, daß in der Wicklung 9 ein Strom erzeugt wird, dessen elektromotorische Kraft zu der der Wicklung 10 ungefähr senkrecht steht. Der Strom fließt dann aus der Wicklung 9 durch den Leiter 100, den Schalter 28, einen Leiter 108, den Kontakt 54, einen Leiter 109, Schalter 31, Leiter 110, Kontakt 59, Leiter 89, die Wicklung 62 des Motors 60, die Meldesammeischiene 87, einen Leiter in, Klemme 86, die Wicklungen 72 und 73 in Parallelschaltung miteinander, wobei der Widerstand 79 mit der Wicklung 72 in Reihe liegt, die Leiter 77,94 und 101 zur Wicklung 9 zurück. Der Strom vom Generator 4, der die Wicklung 61 durchfließt, und der Strom aus der Wicklung 9, der durch die Wicklung 62 des Motors 60 fließt, wirken zusammen und lassen diesen Motor in solcher Richtung umlaufen, daß er die Klinke 66 anhebt, und es kann nun die Bewegung des Hebels 6 zu Ende geführt werden, so daß dieser in die punktiert angegebene Stellung kommt. Der der Klemme 86 ' zugeführte Meldestrom und der der Klemme 80 zugeführte Kraftstrom wirken zusammen derart auf den Stromkreisunterbrechermotor 71 ein, daß. der Kontakt 69 in der geschlossenen Stellung gehalten wird, da die in der Wicklung 9 erzeugte elektromotorische Kraft ungefähr senkrecht steht zu der elektromotorischen Kraft des Generators 4 und die Richtung der durch diese elektromotorischen Kräfte erzeugten Ströme zueinander eine solche ist, daß die resultierenden Ströme in den Wicklungen 72 und 73 in der Phase in derselben Richtung gegeneinander versetzt sind, wie die diesen Wicklungen ■'vom Generator 4 durch die Klemme 80 zugeführten Ströme.

Als der Schalter 27 bei Beendigung der Weichenbewegung geöffnet wurde, wurde auch der Erregerstromkreis für den Magneten 38 unterbrochen; das schwingende Glied 35 ist jedoch durch den Luftpuffer 43 lange genug in seiner Stellung gehalten worden, um zu ermöglichen, daß der Meldemotor 60 die Klinke 66 bewegt. Wenn gegebenenfalls das schwingende Glied 35 freigegeben wird und in die Mittelstellung zurückkehrt, so wird die Motorwicklung 10 von der Stromquelle abgeschaltet, und der Motor 2 kommt zur Ruhe.

Die Bewegung der Weichen nach ihrer entgegengesetzten Lage wird in einer ähnlichen Weise, wie vorhin beschrieben, ausgeführt, indem der Hebel 6 nach der ausgezogen dargestellten Lage zurückgeführt wird, bis er durch den Nocken 67 angehalten wird; dadurch wird der Elektromagnet 39 erregt und bewegt das Glied 35 entgegen der Richtung des Pfeiles. Der Motor 2 läuft infolgedessen in einer solchen Richtung um, daß er die Weichen in ihre ursprüngliche Stellung zurückführt, und nach Beendigung dieser Bewegung erzeugt die Wicklung 9 wieder einen- Strom für den Meldemotor 60.

Gegen eine unrichtige Arbeitsweise, die beispielsweise bei falscher Schaltung der Leiter eintreten könnte, ist die Vorrichtung in der folgenden Weise gesichert:

Wenn bei der in der Zeichnung dargestellten Lage der Teile der Leiter 91 durch Zufall mit der Klemme 85 des Generators 4 verbunden werden sollte, so würde der Strom durch den Leiter 91, Kontakt 58, Leiter 89, Wicklung 62, Meldesammelschiene: 87 und Leiter in nach . der Klemme 86 fließen, von hier durch die miteinander parallel geschalteten Motorwicklungen 72 und 73, wobei der Widerstand 79 mit der Wicklung 72 in Reihe liegt, und zurück nach der anderen Klemme des Generators 4. Das Drehmoment, das der Motor 71 durch die Wirkung dieses Stromes erzeugt, ist dem Drehmoment entgegengesetzt, ,das durch den vom Generator 4 der Klemme 80 zugeführten Strom erzeugt wird. Da aber dieser Strom durch die Impedanz 81 hindurchfließen muß, so wird seine Wirkung auf den Motor verringert und die Wirkung des querverlaufenden Stromes überwiegt, so daß der Motor durch diesen ■ letzten Strom so angetrieben wird, daß er den Stromkreisunterbrecherkontakt 69 öffnet. Dadurch werden die Stromkreise der Elektromagnete 38 und 39 unterbrochen, und der Weichenmotor wird infolgedessen nicht angetrieben. Wenn die unrichtige Schaltung oder Querverbindung beseitigt ist, kann der Unterbrecherkontakt 69 wieder von Hand geschlossen werden, und das ganze System ist dann wieder bereit für die richtige Arbeitsweise. Es ist selbstverständlich wesentlich, daß der Wert der Impedanz 81 größer ist als der der Impedanz der Motorwicklung.

Wenn ein Leiter losgetrennt werden sollte und die Weichen von Hand in die der dargestellten Lage entgegengesetzte Lage gebracht sind, und es wird nun der Leiter wieder angeschaltet, so würde Strom vom Generator 4 durch den Kontakt 59, Leiter 110, Schalter 31, Leiter 109, Kontakt 55, Elektromagnet 39, Leiter 112 und 78 zurück zum Generator 4 fließen. . Durch die Erregung des Elektromagneten 39 wird das Glied 35 entgegen der Pfeilrichtung bewegt, und die Weichen werden infolgedessen in die dargestellte Lage zurückgeführt.

Der Erfindungsgegenstand kann auch in

anderer Weise, als vorhin beschrieben, praktisch ausgeführt werden, und es können zahlreiche-Abänderungen in der Anordnung, der Schaltung sowie in der Bauart der verschiedenen Vorrichtungen vorgenommen werden, um das System den jeweiligen besonderen Verhältnissen anzupassen.

Claims (4)

1. Patent-Ansprüche:

   ίο i. Elektrische Stell- und Überwachungsvorrichtung für Weichen, Signale u. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß ein Wechselstrommotor als Repulsionsmotor arbeitet, um die Weichen (Signale o. dgl.) umzustellen und hierauf als Induktionsmotor und Generator arbeitet, um Strom für eine Überwachungseinrichtung zu liefern.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselstrommotor (2) mit zwei Feldwicklungen (9 und 10) versehen ist, die zunächst so geschaltet werden, daß der Motor als Repulsionsmotor arbeitet, um die Weichen

   (1) zu bewegen, worauf nur die eine Wicklung (9) ■ weiter mit Strom gespeist wird, um den Motor als Einphaseninduk-' tionsmotor anzutreiben, während die andere Wicklung als Wicklung eines Induktionsgenerators wirkt und dazu dient, den Strom für die Überwachungseinrichtung (7) zu liefern.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung des Wechselstrommotors aus einem Repulsionsmotor in einen Induktionsmotor selbsttätig durch die Bewegung der Weiche (ι) bewirkt wird.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von der Weichenstellstange (17) Schalter (27,31) umgelegt werden, die zunächst mittelbar durch Steuermagnete (38,39) wechselweise ein Drehschalter (35) zum Anschließen der beiden Feldwicklungen (9, 10) des Motors (2) an die Kraftquelle (4) bewegen, während sie nach Beendigung der Verschiebung der Stellstange außer dem dauernd kurzgeschlossenen Bürstenpaar (11) noch ein zweites Paar von Bürsten (12) kurzschließen und die. eine Wicklung (10) des Motors (2) von der Stromquelle abschalten und mit einer elektrischen Einrichtung (7) zum Anzeigen der Zungenlage verbinden.

   .5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (7) zum Anzeigen der Zungenlage durch einen Zweiphaseninduktionsmotor ■ (60) bewegt wird, dessen Strom durch einen Motorunterbrecher (8) mit Wicklungen (72, 73) überwacht wird, die derart mit einem Widerstand (79) zusammengeschaltet sind, daß- der Unterbrecher (8) bewegt wird oder in der geschlossenen oder offenen Stellung gehalten wird, je nachdem, ob die Schaltungen der Überwachungsvorrichtung richtig sind oder nicht.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.