DE379517C - Vielfachsteuerung fuer elektrische Bahnen mit einem durch einen Luftmotor stufenweise schaltbaren Hauptschaltapparat - Google Patents

Vielfachsteuerung fuer elektrische Bahnen mit einem durch einen Luftmotor stufenweise schaltbaren Hauptschaltapparat

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DE379517C
DE379517C DEA37467D DEA0037467D DE379517C DE 379517 C DE379517 C DE 379517C DE A37467 D DEA37467 D DE A37467D DE A0037467 D DEA0037467 D DE A0037467D DE 379517 C DE379517 C DE 379517C
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valve
relay
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compressed air
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DEA37467D
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BBC Brown Boveri France SA
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BBC Brown Boveri France SA
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/32Control or regulation of multiple-unit electrically-propelled vehicles
    • B60L15/34Control or regulation of multiple-unit electrically-propelled vehicles with human control of a setting device

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Actuator (AREA)

Description

  • Vielfachsteuerung für elektrische Bahnen mit einem durch einen Luftmotor stufenweise schaltbaren Hauptschaltapparat. Es ist bekannt, den Hauptschaltapparat eines elektrischen Fahrzeuges mittels eines Luftmotors anzutreiben, bestehend aus einem Doppelzylinder, in welchem sich zwei durch eine Zahnstange starr verbundene Kolben bewegen, wobei die Zahnstange in das auf die Antriebswelle des Hauptschaltapparates sitzende Ritzel eingreift.
  • Ebenfalls ist bekannt, die Druckluft, mit der der Luftmotor betrieben wird, jedem der beiden Druckzylinderräume mittels j e eines elektromagnetisch gesteuerten Ventils zuzuführen und diese beiden Ventile gleichmäßig so auszubilden, daß sie bei erregter Magnetspule den Druckluftbehälter mit dem Zylinderinnern in Verbindung setzen und gleichzeitig letzteres von der Außenluft absperren, bei unerregter Magnetspule dagegen das Innere@des Zylinders mit der Außenluft in Verbindung bringen und dabei die Druckluftzufuhrleitung absperren.
  • Diese bekannten Steuerungseinrichtungen weisen jedoch im allgemeinen wesentliche Nachteile auf. Es ist z. B. vorgeschlagen worden, zur Betätigung des Hauptschalters im Sinn der Aiüschaltung oder der Abschaltung das dem gewünschten Sinn entsprechende Magnetventil zu erregen, so daß Druckluft in das zugehörige Zylinderinnere zugelassen wird und diese wieder durch Ausschalten der Ventilmagnetspule entweichen zu lassen, sobald die verlangte Schaltstellung erreicht ist.
  • Diese Betätigungsart hat folgende Nachteile: .Erstens muß für jede Schaltbewegung das Zylinderinnere von neuem mit Druckluft gefüllt werden, so daß ein beträchtlicher Druckluftverbrauch damit verknüpft ist. Zweitens ist das genaue Anhalten der Hauptschaltwalze auf den den verschiedenen Fahrstufen entsprechenden Schaltstellungen sehr schwierig zu bewerkstelligen, indem das Ausströmen der Druckluft aus dem Zylinderinnern ins Freie verhältnismäßig viel Zeit erfordert, während welcher der Luftdruck im Zylinderinnern nur allmählich abnimmt und der Druckkolben immer noch weitergeschoben wird, bis die von vielen Faktoren abhängige, sehr veränderliche Reibung des bewegenden Systems nicht mehr überwunden werden kann und dasselbe zur Ruhe kommt. Drittens bleibt beim Ausbleiben des Steuerstromes das System in der Stellung stehen, in welcher es sich gerade befindet und kann erst in die Nullstellung zurückgebracht werden, wenn wieder Steuerstrom vorhanden ist. Und schließlich ist bei den bisher bekannten Steuerungen obiger Art das stufenweise Schalten in beiden Schaltrichtungen entweder nicht oder dann nur mittels einer sehr verwickelten Schalteinrichtung möglich.
  • Bei der Steuerungseinrichtung der Erfindung ist in erster Linie die Schaltung der Magnetventile in bekannter Weise umgekehrt, d. h. zum Anhalten der Hauptschaltwalze auf irgendeiner Schaltstellung, mit Ausnahme der Nullstellung, werden die Magnetspulen beider Ventile erregt statt ausgeschaltet, so daß beide Druckkolben unter Druckluft zu stehen kommen. Andererseits wird zur Einleitung einer Bewegung der Hauptschaltwalze das entsprechende Magnetventil ausgeschaltet. Dadurch fließt einseitig so lange Druckluft aus, bis der Überdruck des Kolbens der anderen Seite genügt, um die Schaltwalze in Bewegung zu versetzen. Ist die gewünschte Stellung erreicht, so wird das ausgeschaltete Magnetventil wieder erregt. Das Druckgleichgewicht auf beiden Seiten der Zahnstange wird nun durch Zufließen der Druckluft fast augenblicklich hergestellt, so daß die Schaltwalze praktisch augenblicklich angehalten wird. Durch diese Maßnahme wird somit erstens ein großer Luftverbrauch vermieden, zweitens der Forderung des genauen Anhaltens auf einer Schaltstellung entsprochen.
  • Für den Fall des Ausbleibens des Steuerstromes wird gemäß der Erfindung durch eine einfache Einrichtung bewirkt, daß das eine die Rückführung in die Nullstellung besorgende Magnetventil mechanisch betätigt wird, so daß die Schaltwalze selbsttätig in die Nullstellung zurückgeht.
  • Die stufenweise Einstellung der Schaltwalze in beiden Schaltrichtungen wird durch einen einfach ausgebildeten Stellungsschalter in Verbindung mit ebenfalls einfachen, in den Führerständen aufgestellten Steuerkontrollern bewirkt. Zu gleicher Zeit läßt sich aber das Steuerungssystem der Erfindung in einfacher Weise für selbsttätig mittels Strombegrenzungsrelais geregelte Anfahrt einrichten.
  • Ein Beispiel einer nichtselbsttätigen Steuerung ist in Abb. i, ein solches einer selbsttätigen Steuerung in Abb. 2 dargestellt.
  • Zunächst sei die erstere nach Abb. i erläutert. Per Antrieb des Hauptschaltapparates erfolgt mittels eines Luftmotors, bestehend aus zwei einander gegenüberstehenden einfachwirkenden Luftzylindern a1 und a," deren Kolben durch eine ialznstange b verbunden sind. Diese Zahnstange greift in einen auf der Antriebswelle c aufgekeilten Zahnkolben ein. Jeder Luftzylinder wird durch ein elektromagnetisch betätigtes Luftventil d bzw. e (kurz: Magnetventil) gesteuert. Die beiden Luftventile sind gleichmäßig ausgebildet. Das eine mit d bezeichnete setzt in dem gezeichneten unerregten Zustand seiner beiden Spulen d' und d" den zugehörigen Luftzylinder a1 in Verbindung mit der Außenluft, während die Druckluftzuleitung f abgesperrt wird; das zweite, mit e bezeichnete Ventil besitzt nur eine Magnetspule e' und außerdem einen druckluftbetätigten, federbelasteten Sperrkolben q, der nur dann angehoben wird und das Anheben des Ventils e erlaubt, wenn der Zylinder a1 mit der Druckluft in Verbindung steht, das Ventil d also erregt ist. Das Ventil stellt wie das Ventil d die Verbindung des zugehörigen Zylinders a. mit der Außenluft in unerregtem Zustand seiner Magnetspule e' her; dazu ist jedoch erforderlich, daß gleichzeitig der Sperrkolben q unter Druckluft steht und angehoben ist. Weiter enthält die Steuerungseinrichtung ein Relais p, das zur elektrischen Steuerung des Ventils e dient sowie einen Stellungsschalter g, bestehend aus einer Kontakt reihe i bis 6, die vom Führerstand aus mittels der Steuerwalze s unter Spannung gesetzt werden kann, drei Kontaktschienen 1, in, ra und drei mit der Zahnstange b gekuppelten Gleitbürsten 1z, i, h. Die Breite der letzteren ist kleiner als der Abstand zweier Kontakte, so daß eine Überbrückung zweier Kontakte durch eine Gleitbürste nicht stattfinden kann. Die drei Kontaktschienen 1, in, iz sind mit den Betätigungsspulen d', d" des Ventils r1 und den Spulen " des Relais p verbunden. Die Kontakte i bis 6 des Stellungsschalters g sind einerseits an die durchgehenden Zugleitungen i bis 6, anderseits an die festen Bürsten i bis 6 der Steuerwalze s angeschlossen. Der Strom tritt bei der obersten Bürste + der Steuerwalze s ein und (an den Spulen d' und e) bei - wieder aus.
  • Die Wirkungsweise der Steuerung ist wie folgt Zunächst steht die Steuerwalze s in der (gezeichneten) Nullstellung, der Steuerstromschalter y ist offen, somit sind sämtliche Steuerleitungen + und i bis 6 spannungslos. Die Ventilspulen d', d" und e' sind unerregt, der Sperrzylinder q enthält keinen Luftdruck, sein Kolben befindet sich unter dem Druck seiner Feder, deren Kraft die Feder des Ventils e bedeutend überwiegt, in der tiefsten Stellung. Der Zylinder a1 steht also mit der Außenluft, der Zylinder a. mit der Druckluft in Verbindung. Die beiden Kolben stehen in der rechten Endlage und die Hauptschaltwalze (c) in der Nullstellung.
  • Angenommen, der Führer stellt nach Schließen des Steuerstromschalters y die Steuerwalze s auf Stufe III, so werden dadurch die Steuerleitungen i, 2 und 3 mit dem +-Pol der Steuerstromquelle verbunden, während die Steuerleitungen q, 5 und 6 spannungslos bleiben. Der pneumatische Antriebsapparat steht in der in Abb. i gezeichneten Endstellung o und setzt sich nun in Bewegung, indem mittels der Gleitbürste la die Betätigungsspule d" des Ventils d und die Betätigungsspule p" des Relais P erregt werden. Dadurch bringt erstens das Ventil d den Zylinder a1 sowie den Sperrzylinder q mit der Druckluft f in Verbindung, wodurch die mechanische Sperrung des Ventils e aufgehoben wird; zweitens öffnet sich der Kontakt des Relais P, wodurch die Ventilspule e' stromlos wird. Das Ventil e wird angehoben, sperrt die Druckluft und verbindet den Zylinder a2 mit der Außenluft, wodurch die Druckluft aus ihm abzuströmen beginnt. Demzufolge setzt sich die Zahnstange b nach links in Bewegung. Bevor die Gleitbürste h vom Kontakt i abläuft, sind die Gleitbürsten i und k mit diesem Kontakt in Berührung gekommen, wodurch die Spule p' des Relais P sowie die Spule d' des Ventils d ebenfalls noch erregt werden. Läuft nun die Gleitbürste lt vom Kontakt i ab, so erfährt dadurch die Bewegung der Zahnstange b bzw. der Welle c des Hauptschaltapparates keine Unterbrechung. Bevor die Gleitbürsten i und k vom ersten Kontakt wieder ablaufen, ist die vorlaufende Gleitbürste lt mit dem Kontakt :z in Berührung gekommen, der laut Voraussetzung ebenfalls unter Spannung steht, so daß auch jetzt die Bewegung der Zahnstange b nach links ununterbrochen fortdauert. Dies so lange, bis die mit III bezeichnete strichpunktierte Stellung der Gleitbürsten lt, i, k erreicht ist. In dieser Stellung steht die Gleitbürste lt auf dem stromlosen Kontakt q, so daß die untere Betätigungsspule p" des Relais p und die obere Spule d" des Ventils d nicht mehr erregt sind. Da die Gleitbürste i sich zwischen den Kontakten 3 und q. befindet, ist auch die obere Spule P' des Relais @ nicht erregt. Die Gleitbürste k steht noch mit dem unter Spannung stehenden Kontakt 3 in Berührung, so daß die Spule d' des Ventils d erregt ist. Das nunmehr unerregte Relais P schließt seinen Kontakt und. bewirkt damit die Erregung der Spule e', wodurch der Zylinder caz wieder mit der Druckluft in Verbindung gebracht wird. Dadurch wird augenblicklich das Druckgleichgewicht auf beiden Kolben a1 und a2 hergestellt, und die Zahnstange bleibt stehen.
  • Stellt der Führer die Steuerwalze s nun beispielsweise auf Stufe 2 zurück, so wird dadurch die Steuerleitung 3 spannungslos. Die Spule d' wird stromlos, das Ventil d läßt Druckluft aus dem Zylinder a1 abströmen, wodurch. eine Bewegung der Zahnstange b nach rechts einsetzt, bis die Gleitbürste k mit dem Kontakt 2 in Berührung kommt und durch Wiedererregung der Spule d' die Bewegung der Zahnstange b augenblicklich aufgehalten wird. In ähnlicher Weise wird auf jede beliebige Stufe vor- oder rückwärts geschaltet.
  • Bleibt durch irgendeinen Umstand der Steuerstrom aus, so geschieht folgendes: Alle Magnetspulen werden stromlos. Indem der Zylinder a1 durch das Ventil d mit der Außenluft verbunden wird, strömt auch die Druckluft aus dem Sperrzvlinder q ab, wodurch sich dessen Kolben senkt und den Zylinder ca. mittels des Ventils e trotz unerregter Spule e' mit der Druckluft in Verbindung hält, so daß die Steuerung selbsttätig in die Nullage zurückkehrt.
  • Wie sich das beschriebene elektropneumatische Steuerungssystem für selbsttätige Anfahrt einrichten läßt, sei an Hand der Abb. 2 erklärt.
  • Die Kontakte des Stellungsschalters g werden je nach Bedarf zu Gruppen zusammengeschlossen. In dem Beispiel der Abb. 2 ist die Verteilung in zwei solch r Gruppen i und 2 angenommen. Zu j eder Gruppe führt nur eine einzige Steuerleitung (i bzw. 2). Die Ableitung der Gleitschiene l wird über den Öffnungskontakt t eines Stromgrenzrelais geführt. Dasselbe besitzt eine vom Fahrstrom durchflossene Wicklung 2s und eine dünndrähtige Wicklung v. Die letztere wird jedesmal von der Gleitbürste i unter Spannung gesetzt und bewirkt dann ein Anheben des Stromgrenzrelais und Öffnung des Kontaktes t. Es hängt von der Größe des Fahrstromes und von der Anspannung der Relaisfeder ab, ob das Stromgrenzrelais durch die Wirkung der vom Fahrstrom durchflossenen Spule geöffnet gehalten wird. Ist dies der Fall, so läuft die Zahnstange nicht weiter, bis der Fahrstrom soweit gesunken ist, daß der Relaisanker losgelassen wird und der Relaiskontakt t sich wieder schließt, wonach das Spiel sich wiederholt.
  • An Hand des für die nichtselbsttätige Steuerung nach Abb. i Gesagten ist leicht einzusehen, daß die Zahnstange immer nur auf einer genau festgelegten Schaltstellung stehenbleiben kann. Der Luftmotor ist hier mit einem einzigen, doppeltwirkenden Zylinder dargestellt.
  • Das in Abb. 2 oberhalb des Stromgrenzrelais angegebene Hilfsrelais u, dient dazu, die Anfahrt zu erzwingen, wenn eine zu niedrige Einstellung des Stromgrenzrelais oder ein ausnahmsweise hoher Zugwiderstand in einer Kurve oder auf starker Steigung ein Inbewegungkommen des Zuges verhindern würde. Der Führer hat in diesem Fall nur auf den Druckknopf z zu drücken und bewirkt dadurch, daß mittels des Relais a, der Öffnungskontakt t des Stromgrenzrelais überbrückt wird, so daß die Zahnstange sich dennoch weiterbewegt, jedoch nur jedesmal um eine einzige Fahrstufe für jedes Schließen des Druckknopfes z. Eine Auslösespule v bewirkt nämlich, daß das Hilfsrelais w durch den von der fortschreitenden Gleitbürste i gegebenen Stromstoß selbst außer Tätigkeit gesetzt wird.

Claims (1)

  1. PATENT-ANSPRÜCHE: z. Vielfachsteuerung für elektrische Bahnen mit stufenweise schaltbarem Hauptschaltapparat, dessen Antrieb durch einen Luftmotor mit zwei gleichmäßig ausgebildeten, elektromagnetisch gesteuerten Ventilen erfolgt, welche bei erregter Magnetspule den Druckluftbehälter mit dem zugehörigen Zvlinderraum in Verbindung setzen und gleichzeitig letzteren von der Außenluft absperren, bei unerregter Magnetspule dagegen das Innere des zugehörigen Zylinders mit der Außenluft in Verbindung bringen und dabei die Druckluftzufuhr absperren, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausbleiben der Steuerspannung der Hauptschaltapparat durch mechanisch bewirkte einseitige Druckluftzufuhr vom Luftmotor selbsttätig in die Nullage zurückgeführt wird. ;. Vielfachsteuerung nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil, durch das der den Rückgang der Hauptsteuerung in die Nullage bewirkende Zylinderraum gesteuert wird, durch einen druckluftbetätigten, federbelasteten Hilfskolben in der Stellung, in der dieser Zylinderraum unter Druck steht, festgehalten wird, solange der die Vorwärtsschaltung der Hauptsteuerung bewirkende Zylinderraum mit der Außenluft verbunden ist, daß diese Sperrung jedoch aufgehoben wird, wenn der letztere Z_vlinderraummit derDruckluft verbunden ist. 3. Vielfachsteuerung nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastungsfeder des Hilfskolbens bedeutend stärker ist als die Belastungsfeder des zugehörigen Ventils, durch deren Kraft der betreffende Zylinderraum mit der Außenluft verbunden wird. q.. Vielfachsteuerung nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetventil, durch dessen Erregung der Hauptschaltapparat in der Einschaltrichtung bewegt wird (Einschaltventil), zwei Spulen gleicher Zugrichtung besitzt, deren jede allein zum Bewegen des Ventils stark genug ist, während das Magnetventil, durch dessen Erregung der Hauptschaltapparat in der Ausschaltrichtung bewegt wird (Ausschaltventil), nur eine Spule aufweist. Vielfachsteuerung nach Anspruch a, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule des Ausschaltventils durch ein über die Kontakte der Steuerwalze gespeistes Relais gesteuert wird. 6. Vielfachsteuerung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausschaltventilrelais zwei Erregerspulen von gleicher Zugrichtung besitzt, deren jede für sich ausreicht, das Relais zum Ansprechen zubringen. 7. Vielfachsteuerung nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem elektropneumatisch angetriebenen Hauptschaltapparat ein Stellungsschalter gekuppelt ist und daß die Kontakte dieses Stellungsschalters von drei Gleitbürsten bestrichen werden, von denen die eine mit der einen Spule des Einschaltventils, die zweite mit der anderen Spule des Einschaltventils und mit der einen Spule des Ausschaltventilrelais und die dritte mit der anderen Spule dieses Relais verbunden ist. S. Vielfachsteuerung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in den Stromkreis der zwei Ventilbetätigungsspulen schaltenden Gleitbürsten ein von einem Stromgrenzrelais betätigter Unterbrechungskontakt eingeschaltet ist, um die Steuerung für selbsttätige Fortschaltung des Hauptschaltapparates einzurichten. g. Vielfachsteuerung nach Anspruch S, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterbrechungskontakt desStromgrenzrelaisdurch den Schließkontakt eines zweiten Relais überbrückt werden kann, dessen Betätigungsspule vom Führerstand aus jedesmal erregt werden muß zum Zweck der jeweiligen Weiterschaltung des Hauptschaltapparates um eine Stufe trotz der Sperrung durch das Stromgrenzrelais, wobei die M irkung dieses zweiten Relais jedesmal selbsttätig aufgehoben wird, sobald der Hauptschaltapparat bzw. der mit ihm gekuppelte Stellungsschalter sich um eine Stufe weiterbewegt.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1077248B (de) * 1955-11-14 1960-03-10 Zd Y V I Plzen Narodni Podnik Steuerung des Fahrschalters eines elektrischen Triebfahrzeuges

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1077248B (de) * 1955-11-14 1960-03-10 Zd Y V I Plzen Narodni Podnik Steuerung des Fahrschalters eines elektrischen Triebfahrzeuges

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