DE290709C

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Publication number: DE290709C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

■.:.■'■- JVi290709■■:—.■ KLASSE 20/. GRUPPE

in BADEN, Schweiz.

Die Erfindung betrifft eine pneumatisch

-. betriebene Schaltvorrichtung, welche von Hand gesteuert wird. Die Schaltvorrichtung wird von einem Luftmotor betrieben, dessen Ventile von Hand zwangläufig in einer bestimmten Reihenfolge betätigt werden, derart, daß der Schaltmotor die Schaltvorrichtung ent-. sprechend dem von der Handsteuerung gegebenen Kommando stufenweise weiterrückt.

ίο Falsche Steuerbewegungen sollen dabei mechanisch verhindert werden. Deshalb wird, gemäß der Erfindung, durch eine pneumatische Rückmeldung die Handsteuerung so lange verriegelt, bis die Schaltvorrichtung die gewollte Stellung auch wirklich erreicht hat; ehe das nicht geschehen ist, ist ein Weiterschalten des Kommandoapparates unmöglich gemacht. Die Einstellung sämtlicher Ventile wird mechanisch mittels Kurvenscheiben vorgenommen, elek-

irische Übertragungen und Elektromagnete sind prinzipiell vermieden.

Derartige Schaltvorrichtungen werden insbesondere bei der Steuerung elektrischer Bahnen angewandt, bei denen meist ohnehin Druckluft zur Verfügung steht, und erfüllen die Bedingungen, welche für die Sicherheit des Bahnbetriebes unerläßlich sind. Der Druckluftmotor treibt dann die Schaltwalze zur Steuerung der Fahrmotoren an und wird seinerseits vom Führerstand aus gesteuert. Dabei läßt sich die Fahrkurbel nicht weiterdrehen, solange die Schaltwalze in Bewegung ist. Ein Ausführungsbeispiel für eine Schaltvorrichtung mit Druckluftbetrieb nach der Erfindung ist in den Figuren dargestellt. Der Schaltapparat soll beispielsweise zwölf Schaltstellungen ο bis XI aufweisen und von einem dreizylindrigen Luftmotor ι angetrieben werden. Jeder Kolben führt jeweils einen Schaltschritt herbei, so daß die Übersetzung zwisehen Schaltwelle 3 und Luftmotorwelle 2 das Verhältnis 1:4 haben muß. In der Nullstellung des Schaltapparates soll selbsttätig eben^: falls auf pneumatischem Wege irgendeine Vorrichtung bewegt, z. B. ein elektrischer Schalter ausgeschaltet werden; deshalb ist auf seiner Welle 3 die Kurvenscheibe 4 angebracht, welche mittels eines Hebels das Luftventil 5 für den Antrieb jenes Schalters steuert. Der Luftmotor 1 selbst wird vom Handsteuerschalter (Kommandoapparat) aus betätigt, auf dessen Welle 6 zu diesem Zweck drei den drei Zylindern des Luftmotors 1 entsprechende Kurvenscheiben 7, 8, 9 sitzen. Diese sind, wie in Fig. 2 im Grundriß dargestellt, mit je vier Ansätzen versehen, die bei der einzelnen Scheibe um je 90⁰ versetzt sind, während die Scheiben auf der Schaltwelle um je 30 ° versetzt sind, und steuern damit die Ventile io, 11, 12 für den Luftmoter. Die drei Scheiben sind ebenso wie die zugehörigen Ventile teils ■ ausgezogen (7 bzw. 10), teils gestrichelt (8 bzw. 11) und teils strichpunktiert (9 bzw. 12) gezeichnet. In Fig. 2 sind die Ventile der Deutlichkeit halber versetzt dargestellt, in Wirklichkeit liegen sie entsprechend der Fig. 1 übereinander. In der gezeichneten Stellung ist das Ventil 10 geöffnet, so daß Druckluft

von dem Luftbehälter 13 zu dem Zylinder 14 des Luftmotors strömt, während die Zylinder 15 und 16 durch die Ventile 11 und 12 mit der Außenluft verbunden sind.
Mit dem Luftmotor 1 ist durch Zahnradübersetzung 17 vom Verhältnis 3:4 die Rückmeldevorrichtung verbunden. Diese besteht aus einer Kurvenscheibe 18 mit zwei Ansätzen, welche wechselweise die Luftventile 19 und 20 betätigen, sobald der Luftmotor 1 seinen Weg

'. von einer Schaltstellung in die nächste beendet hat. Die Ventile 19 und 20 bedienen zwei Luftzylinder 21 und 22 (vgl. Fig. 3), welche, wenn sie mit Druckluft versorgt werden, die mit Rollen versehenen Enden der Hebel 23 und 24 gegen die Kraft von starken Zugfedern 25 und 26 aus Einbuchtungen der zugehörigen Nockenscheiben 27 und 28 herausheben. Die Nockenscheiben sitzen auf der

ao Handsteuerwelle 6 und sind gegeneinander um 30°. versetzt, so daß immer ein Hebel (z. B. 23 in Fig. 3) über einem Nocken der zugehörigen Scheibe 27 steht, während sich der andere Hebel 24 über einer Einbuchtung seiner Scheibe 28 befindet. Die Nockenscheiben 27 und 28 dienen nicht nur als Rastscheiben dadurch, daß die Rollen von 23 bzw. 24 in flachen Einbuchtungen der Nockenspitzen liegen, sondern zugleich auch als Antriebsmechanismen für die Steuerbewegung selbst. Denn sobald die Schaltbewegung der. Steuerwelle 6 von Hand eingeleitet ist und die betreffende Hebelrolle (in der Figur die Rolle 23) aus der flachen Einbuchtung der Nockenspitze (der Scheibe 27) nach rechts oder links herausgedrückt ist, wird die Rolle 23 von der Feder 25 so kräftig in die Einbuchtung der Scheibe 27 zwischen zwei Nocken hineingezogen, daß die Scheibe und mit ihr die Welle 6 um 30 ° gedreht wird.

Die Wirkungsweise der gesamten Vorrichtung ist beim Bahnbetrieb nun folgende: Zunächst sei angenommen, daß die Vorrichtung in der Nullstellung steht. Will der Bedienungsmann anfahren, so dreht er die Steuerwelle 6, bis er einen Anschlag, eine »Rast«, fühlt; das geschieht nach einer Drehung von 30 °, weil dann nämlich die Rolle 23 von der Feder 25 in die nächste Einbuchtung der .Rastscheibe 27 gezogen wird. In dieser Stellung der Steuerwelle 6 wird beispielsweise das Ventil 11 von der Scheibe 8 geöffnet und läßt Druckluft in den Zylinder 15 des Luftmotors 1 strömen. Dessen Welle 2 wird dadurch um 120°, die Schaltwelle 3 um 30 ° gedreht, wobei das Ventil 5 von der Scheibe 4 geöffnet wird. Während der Drehung des Luftmotors um 120° verläßt der Hebel des Luftventils 20 den Ansatz der Scheibe 18 und schließt das Ventil 20, so daß nunmehr der Druckraum des Luftzylinders 22 ebenso wie derjenige des Zylinders 21 mit der Atmosphäre in Verbindung steht. Hat der Luftmotor 1 seine Drehung um 120° beendet, so hat sich die Scheibe 18 um 90° gedreht, und der Hebel des Luftventils 19 gerät in dieser Stellung auf einen Ansatz jener Scheibe 18, so daß nunmehr das Ventil 19 Druckluft in den Zylinder 21 übertreten läßt. Da nämlich die Rollen der Ventile 19 und 20 um 90 °, die Ansätze der Scheibe 18 jedoch um 180° versetzt sind, erhält bei jeder Drehung der Scheibe ■18 um 90° nur eines der beiden Ventile 19 oder 20 Druckluft. Inzwischen ist, wie erwähnt, die Rolle 23 von der Feder 25 in die nächste Einbuchtung der Rastscheibe 27 gezogen worden, so daß die Steuerwelle 6 nicht weiterbewegt werden konnte. Ist nunmehr aber die Schaltwelle 3 in Stellung I eingerückt, so erhält der Zylinder 21 Druckluft und hebt die Rolle 23 gegen die Kraft der Feder 25 aus der Einbuchtung der Scheibe 27 wieder heraus, so daß nunmehr einer Weiterdrehung der Steuerwelle 6 kein Widerstand mehr entgegensteht. Will also der Bedienungsmann von der Stellung I auf Stellung II der Schaltwelle übergehen, so ist ihm das erst jetzt möglich geworden. Bei der Drehung um weitere 30° gerät dann die Rolle 23 auf einen Ansatz der Scheibe 27, während andererseits die Rolle 24 in eine Einbuchtung der Scheibe 28 hineingezogen wird, so daß in dieser Stellung wieder gerastet werden muß, bis der Zylinder 22 Druckluft erhält, und so fort. Die Steuerwelle 6 kann also immer erst dann weitergerückt werden, wenn die Schaltwelle 3 ■ das von der Steuerwelle gegebene Kommando wirklich ausgeführt hat.

Da die Steuerung immerhin etwas träge arbeitet, wenigstens träger als eine elektrische Steuerung, so ist die Einrichtung getroffen worden, daß man von der letzten Fahrtstellung (XI) der Schaltwelle, die gegebenenfalls die höchste Geschwindigkeit hervorruft, unmittelbar auf die Ausschaltstellung (0) übergehen kann. Dann muß aber der umgekehrte Schritt, nämlich von Stellung 0 unmittelbar auf Stellung XI überzugehen, verhindert werden. Das geschieht mittels der in Fig. 4 dargestellten Scheibe 29, welche ebenfalls auf der Steuerwelle 6 sitzt, und die infolge einer Verklinkung mit dem durch die Feder 30 angepreßten Hebel 31 von der Nullstellung aus nur eine Drehung in der Pfeilrichtung gestattet, nicht aber in der entgegengesetzten Richtung. . H5

In ganz besonderer Weise sind die Ventile für die Druckluft ausgebildet. Sie dienen dazu, einen Arbeitszylinder entweder mit dem Druckluftbehälter oder mit der Außenluft zu verbinden, und müssen so konstruiert sein, daß eine Verbindung des Druckluftbehälters mit der Außenluft nicht vorkommen kann.

Claims

Er fin dungsgemäß ist daher das Abschlußorgan der Druckluftleitung : von dem Abschlußorgan für die zur Außenluft führenden öffnungen teilweise getrennt worden, und zwar ist das erstere als Kegelventil, das letztere" jedoch als Kolbenschieber ausgebildet worden, um die Hübe dieser beiden Organe verschieden groß gestalten zu können. Dabei ist die Ventilspindel in dem Kolbenschieber beweglich geführt und, besitzt einen Anschlag, gegen den der Kolbenschieber bei seiner Bewegung erst ■dann stößt, wenn er die Außenluftöffmmgen abgeschlossen hat; dann wird das Ventil vom Schieber mitgenommen und öffnet den Zutritt der Druckluft zu dem betreffenden Zylinder. Der Schieber hat also größeren Hub als das Kegelventil. Fig. 5 zeigt das Ventil im Schnitt. In dem oberen Teil 39 des Gehäuses 32 gleitet der Kolbenschieber 33. Derselbe besitzt eine konzentrische Bohrung, in der die schwache Feder 34 gegen das Ende der mit dem Bund 36 versehenen Ventilspindel 35 drückt. Das Kegelventil· 37 selbst wird von der Druckluft im Raum 38 gegen seinen Sitz gepreßt, wobei die Feder 41 die Wirkung der Druckluft unterstützt und ergänzt. Die, Ventilspindel 35 ist in dem Ansatz 42 des Gehäuses lose geführt. Wird nun in der Richtung des starken "Pfeils bei 43 auf den Kolben 33 gedrückt, so schließt er zunächst unter Zusammenpressung der Feder 34 die Außenluftöffnungen 44 ab, so daß der Raum 40 durch die öffnung 45 nur noch mit dem betreffenden Arbeitszylinder verbunden ist, und nimmt bei seiner Weiterbewegung das Ventil 37 mit, indem er sich an den Bund 36 der Ventilspindel 35 anlegt. Schon bei kleiner öffnung wird das Ventil entlastet und die Druckluft strömt durch den Einlaß 46/ die Räume 38 und 40 und die Öffnung 45 nach dem Arbeitszylinder. Beim Aufhören der Kraft 43 bewirkt die Feder 41 den Ventilschluß und die Feder 34 den Rückgang des Kolbenschiebers 33 in seine Anf angs- lage, so daß nunmehr die öffnung 45 über die Räume 40 und 39 durch die Öffnungen 44 mit der Außenluft'in Verbindung tritt. Wie erwähnt, gibt die Zeichnung nur ein Ausführungsbeispiel für die Erfindung wieder. Die Zahl der Schaltstellungen ist willkürlich gewählt, und demgemäß hat der Luftmotor drei Stellungen und die Rückmeldevorrichtung deren vier erhalten. Diese sämtlichen Zahlen sind beliebig und nur für die dargestellte spezielle Ausführungsform wohl die günstigsten. Der Luftmotor und die Ventile können anders ausgebildet sein und auf andere Art betätigt werden als in der Zeichnung dargestellt. Auch wird man unter Umständen von der Steuerwelle aus nicht auf den Motor direkt wirken, sondern nochmals relaisartige Ventile oder Schieber in Tätigkeit setzen, welche erst ihrerseits den Luftmotor steuern. Soll der Luftmotor von mehreren Stellen,, z. B. von den beiden Führerständen einer elektrischen Lokomotive, aus gesteuert werden können, so müssen an dem Punkt, wo sich die Steuerleitung nach diesen Stellen verzweigt, Rückschlagventile angebracht sein, welche den Übertritt der Druckluft von einer Steuerstelle nach der andem verhindern. Gegebenenfalls läßt sich die pneumatische Steuerung auch mit einer elektrischen kombinieren, was speziell für die sogenannte Vielfachsteuerung in Frage käme. ■·.■... ■ ■ .■'.. Patent-Ansprüche:

1. Schaltvorrichtung für Druckluftbetrieb, insbesondere für elektrische Bahnen, bei welcher die Schaltwelle von einem Druckluftmotor stufenweise verdreht wird, sobald die Ventile des letzteren mittels des ebenfalls stufenweise verstellbaren Handsteuerapparates (Kommandoapparates) gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Luftmotor (1) oder der Schaltwelle (3) aus Ventile (19, 20) mechanisch gesteuert werden, welche mittels Druckluftmechanismen (21,22) den Kommandoapparat (6) verriegeln, solange sich die

' Schaltwelle (3) in Bewegung befindet (Rückmeldung). Hierbei können sämtliche Ventile mittels Kurvenscheiben betätigt werden ; die Nockenscheiben (27,, 28) der Verriegelungsvorrichtung sitzen mit den Kur- venscheiben (7, 8, 9) des Kommandoapparates auf einer gemeinsamen Welle (Steuerwelle 6).

2. Schaltvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Handsteuerung (6) sofort nach Ausführung einer Schaltbewegung derart verriegelt wird, daß der Schaltapparat (3) mit einer Schaltbewegung immer nur um eine Stufe weitergeschaltet werden kann.

3* Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenscheiben (27, 28) zugleich als Rastscheiben und als Schaltscheiben so ausgebildet sind, daß die Bewegung der Handsteuerwelle (6) von einer Schaltstufe auf die nächste von Hand nur eingeleitet zu werden braucht, während die weitere Bewegungsarbeit der Hauptsache nach von der mechanischen Verriegelungskraft (25, 26) geleistet wird.

4. Schaltvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenscheiben (27, 28) an den Spitzen der Nocken nur kleine Einbuchtungen für die von Hand zu überwindende Rast, dagegen zwischen den Nocken große Einbuchtungen

für die Verriegelung aufweisen, welch letztere von Hand gar nicht oder nur schwer überwunden werden kann.

5. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 oder folgende, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Ventil zwei getrennte, aber gegenseitig gesteuerte Abschlußorgane, das eine für die Außenluftöffnungen und das andere für die Druckluftöffnungen, besitzt.

6. Schaltvorrichtung nach
dadurch gekennzeichnet, daß das ß

organ für die Außenluftöffnungen (44) ein Kolbenschieber (33) von relativ großem Hub ist, während dasjenige für den Drucklufteinlaß ein Kegelventil (37) von kleinerem Hub ist, das von dem Kolbenschieber (33) g^egen Ende seines Hubes geöffnet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.