DE537928C - Elektrisch ferngesteuerte Vorrichtung - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 9.N0VEMBER1931

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

JVi 537928 KLASSE 2Oi GRUPPE

Elektrisch ferngesteuerte Vorrichtung Patentiert im Deutschen Reiche vom 28. März 1829 ab

ist in Anspruch genommen.

Die Erfindung betrifft eine elektrisch ferngesteuerte Vorrichtung, bestehend aus einem zwischen den Polschuhen eines Elektromagneten drehbaren Anker und einem Hebel, weleher durch den Anker mittels eines exzentrisch zur Drehachse des einen Teiles verlaufenden Führungsschlitzes und eines in denselben eingreifenden Zapfens verschwenkbar ist.

«o Von den bekannten Einrichtungen dieser Art unterscheidet sich der Gegenstand der Erfindung dadurch, daß die Exzentrizität jedes Punktes der führenden Fläche des Schlitzes einen solchen Wert besitzt, daß in jedem Punkt der Bewegung des Ankers der Widerstand proportional der Zugkraft ist und eine gleichförmige Bewegung der gesteuerten Vorrichtung erzielt wird.

Diese Einrichtung kann auf den verschie-

ao densten Gebieten der Technik Anwendung finden, beispielsweise bei Eisenbahnen zum Antrieb von Signalen oder auch zu Signalen für Straßenübergänge, Weichen o. dgl.

Es ist bekannt, bei Schaltern für Mehr-

as phasenströme den Scheibenanker, welcher durch ein Gestänge mit dem Schalter verbunden ist, so auszubilden, daß die bei der Ankerdrehung in den Bereich des magnetischen Feldes gelangende Masse entsprechend der Zunahme des Widerstandsmoments ver- 3<> größert wird.

Bei dem Gegenstand der Erfindung handelt es sich aber um ein Relais, bei welchem sich der zu überwindende Widerstand praktisch nicht ändert, dagegen steigt das Drehmoment von einem Minimalwert in der Ruhestellung des Ankers bis zu einem Höchstwert, um dann wieder auf einen zweiten Mindestwert in der anderen Endstellung des Ankers zu sinken.

Schließlich ist es auch bekannt, auf der Schaltwelle eines Drehschalters einen gekrümmten Gabelhebel anzuordnen, welcher durch ein gelenkiges Gestänge die Schaltbrücke so bewegt, daß .sie zwecks Säuberung *5 der Kontakte am Ende der Einschaltbewegung eine geringe Verschiebung in Richtung ihrer Längsachse erhält.

. In der Zeichnung ist eine zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung dargestellt.

Abb. ι ist ein senkrechter Durchschnitt der Vorrichtung auf der Linie A-B der Abb. 3.

Abb. 2 ist ein Querschnitt auf der Linie A-C-D-E der Abb. 3.

Abb. 3 ist ein Querschnitt auf der Linie F-G-H-I der Abb. 1.

Abb. 4 zeigt die Vorrichtung gemäß Abb. 2 in der anderen Endlage.

Abb. 5 stellt ein Schaltschema dar. Nach diesem Beispiel besteht die Vorrichtung aus einem massiven Gestell α aus Weicheisen. An zwei gegenüberliegenden Wänden dieses Gestelles sind zwei zylindrische massive Kerne N und S₁ ebenfalls aus Weicheisen, angebracht; auf diese Kerne sind zwei Spulen b, c derart gewickelt, daß bei ihrer Erregung die Kerne N und S mit entgegengesetzter Polarität magnetisiert werden.

Die einander gegenüberliegenden Enden der Kerne sind zylindrisch ausgehöhlt und weisen zwei ebene Flächen 2, 3 auf, welche in bezug auf die Achsen der Vorrichtung symmetrisch angeordnet sind. In dem Raum zwischen den zwei Kernen ist eine Welle e angeordnet, deren Enden in den Wänden des ao Gestelles gelagert sind. Auf dieser Welle ist ein Körper d befestigt, welcher in dem magnetischen Felde rotieren kann, das von den Spulen b, c und den Kernen N, S erzeugt wird. Der Körper d weist zwei symmetrisch zur Drehachse liegende Vorsprünge 4 und 5 auf. Mit der Drehachse ist ferner eine exzentrische Scheibe 6 starr verbunden, welche einen als Gegengewicht wirkenden unteren massiven Teil 7 und einen entsprechend geformten Schlitz 8 besitzt. In diesem gleitet eine Rolle 9, welche von dem die zwei Arme einer Gabel 10 verbindenden Zapfen getragen wird. Diese Gabel ist mit einer im Gestell a drehbar gelagerten Welle k starr verbunden. Bei Erregung einer der beiden auf die Kerne N und 6" gewickelten. Spulen wird ein magnetisches Feld erzeugt, deren Kraftlinien den in den Abb. 1, 2 und 3 in seiner Ruhelage dargestellten Körper d in der Pf eilrichtung zu drehen suchen.

Die Drehung des Körpers d bewirkt eine Drehung der Welle e und der Scheibe 6. Dadurch überträgt sich die Bewegung auf die Gabel 10, deren Rolle 9 infolge der Form des Schlitzes 8 verschwenkt wird. Die Gabel 10 und die Welle & drehen sich somit in der Pfeilrichtung. Die Welle k überträgt die Bewegung auf das zu steuernde Organ.

Die Abb. 4 stellt die Lage dar, welche der Körper rf, das Exzenter 6 und die Gabel 10 am Ende der Bewegung einnehmen, d. h wenn Körper d sich mit seiner Längsachse in der Richtung der Kraftlinien des Feldes eingestellt hat und somit die magnetischen Kraftlinien unwirksam sind. In dieser Stellung, welche also dem Maximalhub der Vorrichtung entspricht, liegen die Vofsprünge 4, 5 des Körpers d auf den Flächen 2, 3 der Polschuhe N und 5" auf.

Die untere Führungskante des Schlitzes 8 ist derart geformt, daß an jedem Punkt der Widerstand proportional der Zugkraft ist. Tatsächlich ist die von der Vorrichtung ausgeübte Zugkraft nicht konstant, sondern sie wächst von einem Anfangsminimum bis zu einem Maximum ungefähr bei halbem Hub, um dann zu einem Endminimum abzusinken. Eine solche Zugkraft bewirkt statt einer gleichförmigen eine veränderliche Bewegung. Der Schlitz 8 besitzt daher eine veränderliche Neigung, welche Punkt für Punkt den aufeinanderfolgenden Werten der sich ändernden Zugkraft proportional ist, nämlich so, daß diese Neigung um so größer ist, je größer die momentane Zugkraft ist, und umgekehrt. Auf diese Art ist die Bewegung der Rolle 9 und damit der Gabel 10 praktisch gleichförmig.

Wenn auch der Widerstand veränderlich statt gleichförmig ist, so kann dies bei der Ausbildung des Schlitzes 8 berücksichtigt werden; jedenfalls werden Zugkraft und Widerstand an jedem Punkt verhältnismäßig gleich sein, so daß eine gleichförmige Bewegung erzielt wird.

Es befinde sich nun die beschriebene Vorrichtung in der Stellung des· Hubendes' (Abb. 4). Wird nun die Erregung der Spulen b, c unterbrochen, dann wird die ganze Vorrichtung unter der Einwirkung des Gegengewichts 7 an der Scheibe 6 in die Anfangsstellung (Abb. i, 2 und 3) zurückgeführt.

Die beschriebene Vorrichtung verlangt keinerlei Bremsen, weil sie sich selbsttätig sowohl bei dem Vor- als bei dem Rückwärtsgang bremst. Bei dem Vorgang wirkt die Bewegung des Ankers d auf das Induktionsfeld zurück und begrenzt den von den Spulen b, c aufgenommenen Strom und die daraus folgende magnetische Wirkung. Außerdem entstehen in dem aus massiven Eisenteilen bestehenden magnetischen Kreis Foucaultsche Ströme (Wirbelströme), welche auch auf das Induktionsfeld zurückwirken.

Bei der Rückdrehung ist die Wicklung der Spulen b, c kurzgeschlossen; dies ergibt sich aus dem Schaltschema nach Abb. 5. Die Spulen b, c sind in Reihe geschaltet. 11 ist die Speisungsbatterie, 12 ein Schalter, der die drei Stellungen I, II, III einnehmen kann. Wenn die Spulen nicht erregt werden sollen, muß sich der Schalter 12 in Stellung I befinden, also dann, wenn die Vorrichtung sich sowohl bei dem Vorwärts- als bei dem Rückwärtsgang in der Endstellung befindet. Man sieht, daß dann die Spulen b, c kurzgeschlossen sind. Wenn nun der Anker d im Begriff ist, den Rückwärtsgang auszuführen, so erzeugt seine Bewegung in dem durch den Restmagnetismus der Induktionsmassen bewirkten Feld, d. h. in dem geschlossenen Stromkreise der Spulen, einen Induktionsstrom,

welcher nach den magnetischen Gesetzen seinerseits ein derartiges Feld erzeugt, daß es der Ursache seiner Entstehung, also der Bewegung des Ankers, entgegenwirkt. Daraus folgt die bremsende Wirkung.

Hierzu kommt auch in diesem Falle die analoge Wirkung der in den Eisenmassen entstehenden Foucaultschen Ströme.

Aus . der Abb. S ersieht man außerdem, ίο daß die Stellung II des Schalters 12 den Speisungskreis der Spulen b, c durch die Batterie 11 schließt. Dies ist also die Stellung, durch welche die Vorrichtung in Tätigkeit gesetzt wird.

Es gibt außerdem eine dritte Stellung III des Schalters; sie bewirkt die Speisung der Spulen b, c, aber durch die kleine Batterie 13 anstatt durch die Batterien.

Diese Stellung wird von Hand oder selbsttätig hergestellt, wenn die Vorrichtung ihre Bewegung völlig ausgeführt hat und die beiden Vorsprünge 5, 5 am Anker d in Berührung mit den feststehenden Flächen 2, 3 an den Kernen N, S stehen. Da nunmehr die mass gnetischen Kraftlinien ohne Überbrückung eines Luftspaltes auf den Anker d einwirken, ist die zum Festhalten des Ankers in der Endstellung bei Vorwärtsdrehung erforderliche magnetische Kraft viel geringer als die zu seiner Bewegung erforderliche, so daß zum Beibehalten der erzielten Stellung nicht der ganze von der Batterie 11 gelieferte Strom notwendig ist, sondern ein erheblich geringerer Strom genügt, wie ihn die kleinere Batterie 13 liefert. Das durch die Welle k gesteuerte und durch die beschriebene Vorrichtung angetriebene Organ wird folglich, solange es in der Arbeitsendstellung bleibt, nur ein Bruchteil der Energie verbrauchen, welche zur Ausführung des Stellvorganges selbst erforderlich ist.

Der Übergang des Schalters 12 von der Stellung II auf die Stellung III kann auch selbsttätig durch ein Relais bewirkt werden.

Dieses könnte von dem Strom der Batterie 11 gespeist werden, welcher die Spulen b, c durchfließt, und es könnte die Steigerung benutzt werden, welche in dem Stromfluß am Hubende des Ankers d stattfindet, wenn bei dem Aufhören der Bewegung des Ankers auch die entsprechende Rückwirkung aufhört und die Spulen den ganzen Strom aufnehmen, > der ihrem Ohmschen Widerstand entspricht.

Eine weitere Eigentümlichkeit der beschriebenen Vorrichtung ist folgende: Wie aus der die Anfangsstellung darstellenden Abb. 2 hervorgeht, ist es unmöglich, die Vorrichtung aus dieser Stellung durch äußere Einwirkung auf die Welle k zu verstellen, weil die Verstellung der Rolle ohne die gleich- *>o zeitige Verstellung der Scheibe 6 nicht stattfinden kann, was notwendigerweise die Drehung des Ankers d und somit die Erregung der Spulen b, c erfordert. Eine weitere Eigentümlichkeit besteht darin, daß ein beweglicher elektrischer Kontakt weder vorhanden noch nötig ist.

Die beschriebene Vorrichtung bewirkt laut Abb. 4 die Drehung der gesteuerten Welle k um einen kleinen Winkel und stellt folglich ein schematisches Beispiel der Ausführung der Erfindung für die mittelbare Steuerung des auf Entfernung anzutreibenden Organs dar, bsi welcher die Verstellung mittels besonderer, den Ausschlag vergrößernder Vorgelege übertragen werden muß.

Die Erfindung kann jedoch auch auf andere Weise ausgeführt werden, z. B. kann eine zum unmittelbaren Antrieb des betreffenden Organs genügende Winkelverstellung bewirkt werden, in welchem Falle das Organ unmittelbar mit der Welle k verbunden wäre. Aber in allen Fällen bleiben das Prinzip und die Haupteigenschaften der Ausführung und deren Wirkungsweise unverändert, so wie es aus der obigen Beschreibung hervorgeht.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Elektrisch ferngesteuerte Vorrichtung, bestehend aus einem zwischen den Polschuhen eines Elektromagneten drehbaren Anker und einem Hebel, welcher durch den Anker mittels eines exzentrisch zur Drehachse des einen Teiles verlaufenden Führungsschlitzes und eines in denselben eingreifenden Zapfens verschwenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Exzentrizität jedes Punktes der führenden ¹Oo Fläche des Schlitzes (8) einen solchen Wert besitzt, daß in jedem Punkt der Bewegung des Ankers (d) der Widerstand proportional der Zugkraft ist und eine gleichförmige Bewegung der gesteuerten Vorrichtung erzielt wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   GEDHL'CKT IS DEH