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Steuerungseinrichtung für elektrische Fahrzeuge, bei der die Anlaßschaltwalze
oder die Betätigungswalze für Anlaßschalter des Fahrzeuges durch einen Druckluftantrieb
betrieben wird. Der durch die Patentschrift 3I4oI6 bekannt gewordenen Druckluftantriebsvorrichtung
wird erfindungsgemäß eine Form gegeben, durch die den anzutreibenden Anlaßschaltwalzen
oder Betätigungswalzen für Anlaßschalter, z. B. Nockenschütze, sowohl in der Einschaltrichtung
als auch in der Ausschaltrichtung schrittweise Bewegungen von beliebiger Größe erteilt
werden. Die druckltuftangetriebenen Walzen führen dabei diese schrittweisen Bewegungen
so aus, wie sie durch einen Führerschalter vorgeschrieben werden. Die Mittel hierfür
sind einfach und ergeben daher auch einfache Schaltungen. Die beiden Druckkolben
werden mit der das Ritzet der Walze antreibenden Zahnstange starr verbunden, und
die beiden elektromag netischen Ventile ztm Betriebe der beiden Kolben werden in
bekannter Weise gleichmäßig, erfindungsgemäß jedoch so ausgebildet, daß sie bei
erregten Ventilspulen die Druckzylinder gegen den Druckbehälter absperren und mit
der Außenluft verbinden, bei stromlosen Ventilspulen die Druckzylinder gegen Außenluft
absperren und mit dem Druckbehälter v erbinden.
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Diese Einrichtung eignet sich nicht nur für Einzelwagenbetrieb, sondern
auch für Vielfachsteuerungen. Spie enthält gegenüber den bisher bekannt gewordenen
Einrichtungen für gleiche Zwecke viele Vorteile und vermeidet viele zusätzlichen
Organe der letzteren. Z. B. wird nach der Erfindung der Vorteil der Momentschaltbewegung
aller schrittweisen oder sonstigen Bewegungen ohne weiteres erzielt, der beim Hilfsmotorantrieb
fehlt. Ferner bedarf es beider neuen Einrichtung keinerlei zusätzlicher Klinkwerke,
Mitnehmerorgane, Federn oder sonstiger Zwischenglieder zur Ausführung von Bewegungen.
Auch für die Stillsetzungen bzw. Stellhenmungen ist bei der Einrichtung weder ein
Sperrwerk oder Bremse oder ähnliches nötig, weil bei dieser die Stellhemmung in
Form einer pneumatischen von Haus aus vorhanden ist, wie weiter unten gezeigt werden
wird. Besonders wichtig ist auch noch der Vorteil, daß alle Bewegungen mit großer
Kraft ausgeführt werden.
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Infolge der Einfachheit der Mittel ergeben sich auch für die Schaltung
wesentliche Vereinfachungen. Es sind keine polarisierten Relais nötig. Es braucht
keine Spule für ein Sperrwerk vorgesehen werden. Die Ventilspulen können trotz der
großem Kraftwirkung der Antriebsvorrichtung klein gehalten werden, so id'aß sie
von einer kleinen Batterie gespeist wenden können. Es steht aber nichts im Wege,
auch jede andere Stromart dafür anzuwenden.
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Die Zeichnung zeigt Idas Wesen oder Erfindung. In Abb. >: ist zunächst
der Druckluftantrieb in oder kfer Erfindung entsprechenden Form dargestellt. A ist
das Zahnritzel des anzutre,ibeüdien Anlassers, B die Zahnstange, C die beiden starr
mit der Zahnstange gekuppelten
Kolben, D die beiden Druckzylinder,
E die beiden gleichartig ausgestalteten elektromagnetischen Ventile. Diese Ventile
sind an die Druckleitung F angeschlossen. Die Ventilkörper G beider Ventile werden
für gewöhnlich durch Feder und Druckluft an den oberen Sitz festgedrückt und sperren
die Ventillzammer gegen Außenluft ab, verbinden sie aber mit der Druckleitung F.
Damit sind auch die Druckzylinder D, welche durch die Kanäle H mit den Ventilkammern
in Verbindung stehen, gegen Außenluft abgesperrt und mit der Druckleitung verbunden.
Jeder Ventilkörper G isst durch die Stange J mit dem beweglichen Magnetanker K verbunden.
Wird die zugehörige Spule L erregt, so wird der Anker K nach unten angezogen, hebt
den Ventilkörper G von dem oberen Sitz ab und preßt ihn auf den untern Sitz auf.
Dadurch wird die Ventilkammer und somit auch der Druckzylinder mit Außenluft verbunden
und gegen die Druckleitung F abgesperrt.
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Sind beide Ventilspulen stromlos so haben beide Druckzylinder vollen
Druck und halten sich infolge ihrer gleichen Größe das Gleichgewicht. Wird die linke
Ventilspule unter Strom gesetzt, so wird der linke Druckzylinder mit der Außenluft
verbunden, und die darin enthaltene Druckluft entweicht durch den Auspuff M ins
Freie. Dadurch erfährt der linke Druckzylinder eine Druckverminderung, und sein
Kolben muß dem überlegenen Druck des rechten Kolbens nachgeben, so daß eine Bewegung
nach links eintritt. Dieselbe hält so lange an, bis die Ventilspule wieder ausgeschaltet
wird, Dadurch wird die Druckvermindertng im linken Druckzylinder wieder aufgehoben
und der volle Druck wieder aufgefüllt, so daß sich beide Kolben wieder das Gleichgewicht
halten und ein Stillstand der Bewegung eintritt. Dieser letztere Vorgang entspricht
einer Stellhemmung, welche hier eine pneumatische ist ohne Zuhilfenahme irgendwelcher
Zwischenglieder mechanischer Art. Soll eine Bewegung nach rechts herbeigeführt verden,
so braucht nur die rechte Ventilspule unter Strom gesetzt werden und nach Ausführung
der gewünschten Bewegungsstrecke wieder unterbrochen werden.
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Diese Antriebsvorrichtung kann nun durch eine einfache Schaltung zugsteuerungsmäßig
beherrscht werden, wie die Abb. 2 zeigt. Die Zugsteuerungsschaltung ist für zwei
Vagen dargestellt. Wagen I in der Abbildung zeugt den Führerschalter N abgewickelt,
Wagen II zeigt ihn in der Ansicht. Ferner ist für jeden Wagen noch eine kleine Steuerstrombatterie
O vorgesehen, von denen aber jeweils nur die des führenden Wagens des Zuges zur
Verwendung kommt. Ferner sind in jedem Wagen die Hilfswalzen P dargestellt, die
mit den hier nichtgezeichneten Anlaßwalzen oder Betätigungswalzen gekuppelt sind
und durch eine Druckluftantriebsvorrichtung nach Abb. I bedient werden. Von (diesem
Druckluftantrieb sind bei jeder Hilfswalze nur die Ventilspulen a für die Ausschaltrichtung
und e für die Einschaltrichtung gezeichnet. Ferner ist in jedem Wagen der Fahrtwender
Q dargestellt. Als Hilfsschaltteile sind noch die Steuerleitungslupplungen R und
je ein Steuerstromverbindungsbrett S gezeichnet. Weiterhin kommt noch hinzu das
Relais oder Hilfsschütz T, welches gegebenenfalls bei Wagen, die nur allein fahren
sollen, wegfallen kann.
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Der Führerschalter N besteht aus einer Hauptwalze U mit den beiden
wichtigsten Kontaktbelägen V und W, aus Ber Umschaltwalze X und der Schleppwalze
Y, welch letztere gemeinsam mit der Hauptwalze von der Fahrkurbel Z bedient wird.
Von den Kontaktfingern der Fingerleisten für Haupt-und Umschaltwalze sind die mit
I bis 6 und die mit -, v, r, a, ev, er bezeichneten an die durch die Verbindungsbretter
S und die Kupplungen R gehenden Steuerleitungen gleicher Bezeichnung angeschlossen,
welche zu den Kontaktfingern I bis 6 der Hilfswalzen, zu den Anschlußpunkten a der
zugehörigen Ausschaltventilspulen sowie zu den Hilfskontaktpunkten der Fahrtwenderschütze
v, r, -ev, er führen. Alle übrigen zur Erläuterung der Schaltung dienenden Kontaktfinger,
Walzenbeläge, Spulen und Anschlußpunkte sind mit fortlaufenden Zahlen von Io ab
bezeichnet.
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Der Vorgang beim Schalten ist folgender: Zunächst stehen alle Schaltteile
in der gezeichneten Lage. Mit dem Umschaltgriff wird zunächst die Umschaltwalze
X nur des führenden Walgens in die Vorwärtsstellung gestellt. Dadurch ist die Hauptwalze
mechanisch entsperrt und kann eingeschaltet werden. Wird die Fahrkurbel nun von
Null bis in die Stellung I geschaltet, so gelangen die Kontaktbeläge II und V zum
Eingriff mit den Kontaktfingern der Hauptwalzenfingerleiste. Ferner gelangt @d!ie
Schleppwalze Y in eine Stellung entgegengesetzt der gezeichneten, in der dhe Walzenbeläge
27 und, 46 mit den Kontaktfingern in Eingriff kommen.
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Der zunächst auftretende Stromverlauf isst folgender: Von i'em Batteriepol
-j- zum Finger i o, Walzenlbelag i i, Finger 12, 13, Walzenbelag 14, Finger
v, Steuerleitung v, Verbmdlung sbrett S des Wagens I, wo sich der
Strom teilt, in den. Zweig im Wagen I und ;in -den Zweig durch! die Kupplung R im.
.den Wagen Il. Im weiteren Verlauf sind beide Zweige einander vollkommen gleich,
nämlich
aus der Steuerleitung v gelangt der Strom in den rechten
obersten Hilfskontaktpunkt v des rechten Fahrtwenderschützes, Kontakt I5, Punkt
I6, Spule I7, Anschluß I8, Finger Ig der Hilfswalze P, Walzensegment 2o, Finger
2I, Steuerleitung- zur Batterie zurück. Infolgedessen springen alle linken Fahrtwenderschütze
an und schalten sich auf Selbstspeisung um, indem der Stromverlauf von Anschluß
I8 ab geht zum Hilfskontakt 22, Kontakt 23, Hilfskontakt 24, Steuerleitung-Nachdem
der Fahrtwender richtig eingeschaltet isst, vollzieht sich erst die Einschaltung
der Hilfswalzen und damit der Anlasser von Null in die erste Kontaktstellung mit
Hilfe der Druckluftantriebe infolge des Stromverlaufs: Batterie +, Finger 26 der
Schleppwalze, Walzenbelag 2,7, Finger 28, 29, Walzenbelag 3o, Fänger 3I, 32, Walzenbelag
V, Finger I, Steuerleitung I, Verbindungsbrett des Wagens I, wo sich der Strom teilt,
in den Zweig für den Wagen I und in den Zweig durch die Kupplung in den Wagen II.
Im weiteren Verlauf sind beide Zweige einander vollkommen gleich, nämlich aus der
Steuerleitung I gelangt der Strom in den Finger I der Hilfswalze P. Walzenhelag
33, Finger 34, Anschluß 35, Spule des Hilfsschützes, Anschluß 36, Steuerleitung
-in die Batterie zurück. Infolgedessen springt das Hilfsschütz jedes Wagens an,
und es erfolgt eine Stromabzweigung von Punkt 35, Kontakt 37, Anschlüsse 38, 39,
Ventilspule 4o, Anschluß e, Hilfskontakt des linken Fahrtwenderschützes 4I, Kontakt
42, Anschluß ev, Steuerleitung ev durch die Verbindungsbretter direkt bzw. durch
die Kupplungen zurück an den Finger ev bei der Umschaltwalze, Walzenbelag 43, Finger
44, 45, Walzenbelag 46, Finger 47, Anschluß - zur Batterie zurück. Infolgedessen
wind die Ventilspule e gespeist, das entsprechende Ventil umgestellt, im zugehörigen
Druckzyliuder ein e Druckverminderung erzeugt, wodurch eine Bewegung im Einschaltsirne
zustande kommt. Diese Bewegung dauert so lange, bis der Finger I ,der Hilfswalze
mit seinem Walzensegment außer Eingriff kommt und somit die Ventilspule abschaltet.
In diesem Augenblick erhält der Druckzylinder wieder vollen Druck, und es tritt
Stillstand ein. Die Hilfswalzen stehen alsdann im Stellung I.
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Schaltet man die Fahrkurbel weiter auf Stellung 2, so wind Finger
2 vom Walzenbelag V mit Strom gespeist, somit die Steuerleitung 2 und der Finger
2 jeder Hilfswalze. Da letztere mit ihren Walzenbelägen 33 in Eingriff sind, ist
der weitere Stromverlauf genau wie im vorhergehenden Absatz beschrieben und die
Wirkung dieselbe, so daß die Hilfswalzen in die Stellung 2 gelangen und hier stehenbleiben,
bis die Fahrkurbel weider weitengeschaltet wird.
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Würde die Fahrkurbel von Stellung 2 aus z. B. sofort bis in die Stellung
5 gebracht werden, so würden die Finger 3, 4, 5 vom Walzenbelag V mit Strom gespeist
werden, somit auch die Steuerleitungen 3, 4 5 und die Hilfswalzenfinger 3, 4, 5.
Dies hätte zur Folge, daß, da zunächst von den letzteren der Finger 3 mit dem Walzenbelag
33 in Eingriff ist, die Ventilspule e von diesem aus mit Strom gespeist würde, so
daß die Hilfswalze weitergeschaltet würde. Sobald Finger 3 abgleitet, gelängt Finger
4 und nach dessen Abgleiten Finger 5 mit Walzenbelag 33 in Eingriff, so daß die
Ventilspule so lange weitergespeist wird und die Einschaltbewegung der Hilfswalzen
so lange andauert, bis Finger 5 wieder außer Eingriff gekommen ist, nämlich bis
in die Stellung 5. Somit führen die Druckluftantriebe dieselben Einschaltbewegungen
aus, wie sie von Hand am Führerschalter ausgeübt werden.
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Dasselbe gilt auch für die Ausschaltbewegungen. Denn schaltet man
z. B. die Fahrkurbel von Stellung 5 sofort bis in die Stellung 3 zurück, so wird
zunächst infolge der Umkehrung der Bewegungsrichtung der Fahrkurbel die Schleppwalze
unmittelbar und sofort umgestellt, so daß sie die in der Abb. 2 gezeichnete Lage
einnimmt. Der nun auftretende Stromverlauf ist folgender: Batterie +, Finger 26
der Schleppwalze, Walzenbelag 48, Finger 49 50, Walzenbelag 5I, Finger 52, 53, Walzenbelag
W, Finger 6 (und 5), Steuerleitungen 6 (und 5), Verbindungsbrett des Wagens I, wo
sich ider Strom teilt, ih den Zweig für den Wagen I und in den Zweig durch die Kupplungen
in den Wagen 1I. Im weiteren Verlauf sin!d beide Zweige einandrer vollkommen gleich,
nämlich aus der Steuerleitung 6 gelangt der Strom in den Finger 6 der Hilfswalze,
Walzenbelag 33, Finger 34, -Anschluß 35, Spule des Hilfsschützes, Anschluß 36, Steuerleitung-
in die Batterie zurück. Infolge#dressen springt das Hilfsschütz jedes Wagens an,
und es erfolgt eine Stromabzweigung vom Plunlct 35, Kontakt 37, Anschlüsse 38, 54
Ventilspule 55, Anschluß a, Steuerleitung ca .durch die V erbind'ungsbretter direkt
bzw. durch ,die Kupplungen zurück an den Finger a bei der Umschaltwalze, Walzenbelag
56, Finger 57, 58, WalzerLbelag 59, Finger 47, Anschluß - zur Batterie zurück. Infolgedessen
-wird' die Ventilspule a gespeist, das entsprechende Venbil umgestellt, im zugehörigen
Druckzylinder eine Druckverminderung erzeugt, wodurch eine Bewegung im Ausschaltsinne
zustande kommt. Dabei gleitet .d'er Finger 6 vom Walzenbelag 33 ab, dafür kommt
aber
Finger 5 mit dem Walzenbelag 33 in Eingriff und übernimmt an
Stelle von 6, d die Belieferung kler Ventilspule a mit Strom. Infolgedessen dauert
die Ausschaltbewegung der Hilfswalzen so lange an, bis die Finger 5 wieder außer
Eingriff kommen. Dies ist in der Stellung 3 der Hilfswalzen der Fall.
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Es geht daraus hervor, daß die Druckluftantriebe die Hilfswalzen und
damit die Anlaßwalzen in jedem Wagen stets in die Stellung bringen, die vom Führerschalter
durcb die Hand, des Bedienenden vorgeschrieben wird, und zwar sowohl in der Einschalt-
als auch in der Ausscbaltrichtung. Weiterhin ist dafür gesorgt, daß die Einschaltbewegung
der Anlaßwalze jedes Wagens so lange gesperrt ist, als der zugehörige Fahrtwender
noch nicht richtig eingeschaltet ist. Ferner ist durch passende Anordnung eines
Strommessers beim Führerschalter die Möglichkeit gegeben, kenntlich zu machen, ob
im Wagenzug eine oder mehrere Anlaßwalzen noch nicht die richtige vom Führerschalter
vorgeschriebene Stellung eingenommen haben. Aus der Größe des Ausschlages ist dann
auch zt ersehen, wie viele eventuell der Bewegung nicht gefolgt sind. Der Stromzeiger
wirl zu diesem Zwecke in, eine Verbindungsleittung zwischen Steuerstromquelle und
Schleppwalze des Führerschalters gelegt.
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Das Hilfsschütz kann bei Wagen, die dauernd allein fahren, fortfallen,
jedoch ist es bei Wagenzügen zur Unterstützung der Stehhemmung notwendig. Die Druckluftantriebe
aller Anlaßwalzen des Zuges arbeiten nicht ganz synchron. Ist in einem oder mehreren
Wagen die Anlaßwalze bereits in der verlangten Stellung, z. B. in Stellung 3, angekommen
und zum Stillstand gekommen, z. B. im Wagen I der Abb. 2, so wird ihrer bereits
abgeschalteten Ventilspule, wein kein Hilfsschütz vorhanden wäre, noch einmal ein
kurzzeitiger Stromstoß zugeführt, und zwar in dem Augenblick, in dem die nacheilende
Hilfswalze des Wagens II von Stellung 2 in 3 hineingleitet und dabei die Überlappung
ler für Finger 3 und d vorgesehenen Walzensegmente überschreitet. Dadurch wird kurzzeitig
die Steuerleitung d vom Hilf swalzenfinaer 3 des Wagens II mit Strom beliefert,
welcher also in den Finger 4 der Hilfswalze des Wagens I gelangt, der dort bereits
mit dem Walzenbelag 33 Eingriff hat und, durch Ringer 34 die Ventilspule e speisen
kann, wenn nicht das zeitgedämpfte Hilfsscbütz vorgesehen ist. Ist auch dieser Stromimpuls
sehr kurzzeitig, so isst es bei der Empfindlichkeit des elektromagnetischen Ventils
nicht ausgeschlossen, daß es noch einmal anspricht und ein unerwünschtes Verstellen
der Anlaßwalze verursacht. Auch muß damit gerechnet werden, daß es notwendig werden
könnte, die Überlappungen benachbarter Hilfswalzensegmente mehr oder ninder groß
zu machen, daß die Stellungswinkel auch verschieden groß werden könnten, um manche
Anlaßschaltung besser auszugestalten. Dann muß die Dämpfung des Hilfsschützes entsprechend
der größten Überlappung abgestimmt werden.
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Den gleichen Zweck erreicht man durch eine Übergangswiderstandsschaltung
an den Hilfswalzen beim Sclalten derselben von Stellung zu Stellung. Hierbei wird
eine Zeitlang der einen oder der anderen Ventilspule über einen hohen Widerstand
Strom zugeführt. Die bereits vorher ohne Widerstand zum Anztg gebrachte Spule bleibt
aber angezogen. Anderseits kann der oben beschriebene Fall der Nacheilung der einen
oder anderen Hilfswalze nicht mehr schädlich sein. Denn zwar erhält, um das oben
gebrauchte Beispiel noch einmal zu benutzen, die bereits abgeschaltete Ventilspule
des Wagens I von der nacheilenden Hilfswalze des Wagens II einen kurzzeitigen Stromimpuls.
Da derselbe über den Übergangswiderstand fließt, so reicht er nicht aus, um die
bereits abgeschaltete Spule des Ventils im Wagen I noch einmal zum Anziehen zu bringen,
tnd es tritt keine unerwünschte erneute Bewegung der Anlaßwalze im Wagen I ein.
Da es sich bei den Druckluftantrieben um j e zwei Ventilspulen handelt, welche sowohl
beim Hinwirts- als auch beim Ausschalten gegen falsches Anspringen zu sichern sind,
so wird bei den Hilfswalzen für die beiden Spulen je ein Überschaltwiderstand notwendig,
wobei die bisher gemeinsam an die Hilfswalze geführten Spulenenken nunmehr getrennt
angeschlossen werden.
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Abb. 3 zeigt das Schaltbild der Hilfswalze mit Übergangswiderständen,
die Stellungen der Deutlichkeit wegen etwas auseinandergezerrt. Die Überlappungen
der Segmente für die Finger I bis 6 sind ohne schädlichen Einfluß tund können beliebig
weit ausgedehnt wenden. Zur Erläuterung diene folgendes: Wenn z. B. der Führerschalter
in Stelltung z steht, so stehen auch diie Hilfswalzen aller Wagen in Stellung i.
Beim Schalten des Führerschalters- von Stellung i nach] Stellu.n ig 2 erhält bei
jeder Hilfswalze Finger :2 Strom, welcher durch den Walzenbelag 6o, Finger 61, Anschlu.ß
39, Spuled.o, Anschluß e, Steuerleitung e ttsw. fließt. Die -dadurch bewirkte
Einschaltbewegung -der Hilfswalze läßt Finger 61 abgleiten und 62 aiuflaufen. Daidurch
wird die Spule d.o über .den Finger 62, Widerstand 63 weitergespeist, welche aber
noch angezogen bleibt und: die Bewegung -der Hilfswalze .sich weiter vollviehen
läßt, bis
Stellung 2 erreicht isst. Finger 2 und 62 gleiten dabei
ab, Spule 4o wird stromlos und die Hilfswalze stillgesetzt. Ist nun im Wagen I dieser
Vorgang zeitiger beendet wie im Wagen II, so wirdl imi Wagen II sich an der Hilfswalze
in dem Augenblick, wo dieselbe die Überlappungsstelle von Segmenten für Finger 2
und 6I überschreitet, folgender Stromweg kurzzeitig ausbilden: Finger 2. Walzenbelag
6o, Finger 62. Widerstand 63, Finger 6I, Walzenbelag 64, Finger 3, Steuerleitung
3, Hilfswalzenfinger 3 nm Wagen l (bereits in Stellung 2 stehend), den dbrtigen
Walzenbelag 64, Finger 6I, Anschluß 39. Spule 4o, Anschluß e, Steuerleitung e usw.
Du Spule 4o im Wagen I bereits losgelassen hatte und die erneute kurzzeitige Stromzufuhr
über den hohen Widerstand 63 des Wagens II kommt, so kann diese Spule nicht anziehen,
und es tritt keine unerwünschte erneute Bewegung dieser Walze ein.
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Für die umgekehrte Schaltrichtung der Führerwalze und damit ,der Hilfswalzen
von Stellung 2 nach I treten die gleichen Vorgänge an den Kontaktfingern 65, 66,
Widerstand 67, Anschluß 5q, Spule 55, Anschluß a auf, und es ist hierbei ähnlich
dem obigen an der Hilfswalze des Wagens II, sofern sie gegen die von Wagen I Nacheilung
hat, die Überschreitung der Überlappungsstelle von Segmenten für Finger 3 und 66
zu beobachten. Auch hier ist der erneute kurzzeitige Stromimpuls für die bereits
abgeschaltete Spule 55 des Wagens I unschädlich, so daß also die Druckluftantriebsvorrichtungen
aller Wagen in jeder Schaltrichtung einwandlfrei arbeiten.