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Notorische Antriebsvorrichtung für Steuerschalter von elektrischen
Triebwagenzügen und für ähnliche Apparate Die Erfindung betrifft eine motorische
Antriebsvorrichtung für Steuerschalter elektrischer Triebwagenzüge, Fahrzeugtüren
oder ähnliche auf verschiedene Punkte eine- kreisförmigen, geradlinigen oder sonstigen
Bewegungsbahn einzustellende Apparate, bei der ein zum Antrieb dieser Apparate dienender
Kolben durch eine Druckflüssigkeit bewegt und auf seinen beiden Seiten an einen
Lade-oder Entladebehälter durch Verteilerorgane angeschlossen werden kann. Nach
dem Patent 509 943 wird eine solche Antriebsvorrichtung in der Weise verbessert,
daß die Überführung des zu verstellenden Apparates von einer zur anderen Stellung
plötzlich erfolgt und das Anhalten des Triebkolbens und dieses Apparates genau an
dem jeweils gewünschten Punkte der Bewegungsbahn stattfindet, was dadurch erreicht
wird, daß das Stillsetzen des Triebkolbens und damit des zu verstellenden Apparates
im gewünschten Augenblick durch das Anhalten der Treibflüssigkeit mittels einer
in Abhängigkeit von der Kolbenverschiebung wirksamen Vorrichtung bewirkt wird. Dieses
Arbeitsprinzip wird nach dem Zusatzpatent 511 389 dadurch verwirklicht, daß eine
vom Triebkolben angetriebene- genutete Scheibe ein das Anhalten der Bewegung der
Treibflüssigkeit hervorrufendes Organ an der Ausführung dieser Stillsetzungswirkung
hindert, bis der Kolben und der zu verstellende Apparat in der gewünschten Stellung
ankommen, wo ein nach der Ingangsetzung dieses Apparates erregter Elektromagnet
- einerseits den Eingriff eines Riegels in eine Nut der Scheibe und anderseits die
Schließung einer im Flüssigkeitskreis eingeschalteten Klappe veranlaßt.
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Nach der Erfindung wird diese Steuervorrichtung für hydraulische Antriebsvorrichtungen
der eingangs gekennzeichneten Art in ihrer Bauart vereinfacht und in ihrer Wirkungsweise
verbessert, indem die Anordnung so getroffen wird, daß der Elektromagnet das Stillsetzen
des Triebkolbens und des zu verstellenden Apparates ohne Zuhilfenahme einer besonderen
im Flüssigkeitskreis eingeschalteten Klappe bewirkt und das Anhalten der Flüssigkeitsbewegung
lediglich _ durch den Triebkolben erfolgt. Zu diesem Zweck arbeiten erfindungsgemäß
die vom Triebkolben angetriebene genutete Scheibe, der in die Nuten dieser Scheibe
zum Eingriff zu bringende Riegel und der nach der Ingangsetzung des zu verstellenden
Apparates. erregte Elektromagnet in der Weise zusammen, daß der Elektromagnet im
gewünschten Augenblick durch Vermittlung des Eingriffes des Riegels in die Nutenscheibe
das Stillsetzen des Triebmotors in der jeweiligen festen Einstellage und damit auch
das Anhalten der Bewegung der Treibflüssigkeit allein durch die Wirkung des Triebkolbens
bewirkt. Es wird so mit einfachen Mitteln ein plötzlicher übergang
des
zu verstellenden Apparates von einer zur anderen Stellung und ein genaues Anhalten
des Triebkolbens an dem jeweils gewünschten Punkte der Bewegungsbahn erreicht. Der
Elektromagnet, der genügend stark bemessen ist, um mittels des Riegels und der Nutenscheibe
den Treibkolben und die Treibflüssigkeit anhalten zu können, wird nach dem Ingangsetzen
des zu verstellenden Apparates vorzugsweise in dem Augenblick erregt, wo der auf
dem Umfang der Nutenscheibe aufruhende Riegel anfängt, in die der gewünschten Stellung
entsprechende Scheibennut einzufallen, und er bleibt bis zu einer - neuen Ingangsetzung
des Triebkolbens erregt, vor der er für einen Augenblick abgeschaltet wird.
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Der Umstand, daß nach der Erfindung die Verwendung einer besonderen
Klappe als Stillsetzungsorgan für die Bewegung der Treibflüssigkeit vermieden ist,
erweist sich auch aus dem Grunde als vorteilhaft, weil es schwierig ist, eine vollkommene
Dichtheit dieser Klappe bei der Antriebsvorrichtung des Patents 511 389 zu
erreichen, ohne dem zum Eingriff mit der Nutenscheibe durch die Elektromagnetwirkung
zu bringenden Riegel ein bestimmtes Spiel zu geben, das kleine Unterschiede und
Ungenauigkeiten in. der Haltestellung der Scheibe und damit des zu verstellenden
Apparates hervorrufen kann. Wenn man einen hydraulischen Drehkolbenmotor anwendet,
der wegen seiner einfachen Bauart sich für Antriebsvorrichtungen von Steuerschaltern
und ähnlichen Apparaten empfiehlt, dessen Kolben aber bekanntlich nicht vollkommen
dicht ausgebildet werden kann, läßt sich nach der Erfindung trotzdem jeder Verlust
von Treibflüssigkeit, z. B. Öl, von der einen nach der anderen Kolbenseite dadurch
vermeiden, daß man in die zur Zuführung der Treibflüssigkeit vom Ladebehälter nach
dem Kolben dienende Leitung eine vorzugsweise elektrisch gesteuerte Ventilvorrichtung
einschaltet, welche die Zufuhr von Druckflüssigkeit zum Motor in allen Stellungen
des zu verstellenden Apparates absperrt, in denen dieser für eine bestimmte Zeit
stillgesetzt bleibt. Dies kann beispielsweise bei Steuerschaltern von elektrischen
Triebwagenzügen in der Anfangs- oder Nullstellung und, wenn gewünscht, in der Endstellung
der Reihenschaltung und in der Endstellung der Parallelschaltung der Fall sein.
In den Zwischenstellungen des Steuerschalters, welche nur Übergangsstellungen sind,
ist ein etwaiges zwischen den beiden Seiten des Drehkolbens stattfindendes Entweichen
von 01 nicht von Bedeutung, weshalb in diesen Zwischenstellungen ein Flüssigkeitsverlust
nicht verhindert werden braucht.
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Wenn der zu verstellende Apparat ein Steuerschalter für die Elektromotoren
von Triebwagenzügen oder eine ähnlich wirkende Vorrichtung ist, ist es vorteilhaft,
einerseits .die Rückführung des Steuerschalters in die Nullstellung möglichst rasch
und anderseits die Drehung des Steuerschalters beim Anlassen der Motoren langsamer
zu bewirken. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß in die die Treibflüssigkeit
dein hydraulischen Motor zuführende Leitung ein Ventil eingeschaltet wird, das durch
eine Stellschraube derart geregelt werden kann, daß es einen kleinen Durchgangsquerschnitt
der Treibflüssigkeit bei der Drehung des Steuerschalters im Anlaßsinne der Elektromotoren
darbietet und so eine zu schnelle Drehung des Steuerschalters beim Anlassen verhindert,
während es für die Rückführung des Steuerschalters in die Ausgangslage der Flüssigkeit
einen größeren Durchgangsquerschnitt öffnet. Der dieses Ventil steuernde Elektromagnet
kann mit einem Flüssigkeitsdämpfer oder einem anderen Dämpfer verbunden sein, der
die Schließung des Ventils 'durch den Elektromagneten derart verzögert, daß der
zu verstellende Apparat in seiner jeweiligen Einstellage durch den anderen Elektromagneten,
der auf den mit der Nutenscheibe zum Eingriff kommenden Riegel wirkt, verblockt
ist, bevor das Ventil vollständig geschlossen ist.
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Die Zeichnung zeigt beispielsweise eine Ausführungsform der Erfindung
an Hand einer zur Verstellung eines Steuerschalters für einen elektrischen Triebwagen
dienenden Antriebsvorrichtung.
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Die Antriebsvorrichtung umfaßt einen die Treibflüssigkeit, z. B. 01,
und ein Druckgas, z. B. Druckluft, enthaltenden Ladebehälter z, einen nach der Atmosphäre
offenen Entladebehälter .4 und einen aus einem ringförmigen Zylinder 3a und einem
schwingenden flügelartigen Kolben 3 bestehenden hydraulischen Drehkolbenmotor. Die
beiden raumveränderlichen Abteilungen 3a' und 3a", die im Zylinder 3a durch den
Flügelkolben 3 gebildet sind, können abwechselnd mit dem Ladebehälter a oder dem
Entladebehälter q. mittels eines Verteilerhahnes 5 in Verbindung gebracht werden,
der durch einen Elektromagneten 511 entgegen der Wirkung einer Feder 5r verstellt
wird.. Wenn der Elektromagnet 5k nicht erregt ist, hält die Feder 5r den Hahn 5
in der in der Zeichnung in vollen Linien dargestellten Lage, in welcher das Zylinder-
. abteil 3a' mit dem Druckbehälter a durch die Leitungen 6, 7 und den Hahnkanal
5'- verbunden ist, während das Zylinderabteil 3a"_ an den Entladebehälter 4 über
die Leiturigen 8, 9 und den Hahnkanal 5" angeschlossen ist. Wenn der Elektromagnet
5k erregt wird, dreht er den Hahn 5 in die in der
Zeichnung in gestrichelten
Linien angedeutete Stellung, in welcher das Zylinderabteil 3a, mit dem Entladebehälter
.l und das Zylinderabteil 3a" mit dein Ladebehälter 2 verbunden ist. Durch Schwenken
des Hahnes 5 in die eine oder andere dieser beiden Stellungen bewirkt man auf diese
Weise die Drehung des Flügelkolbens 3 im Uhrzeigersinn oder im entgegengesetzten
Drehsinn durch die Treibflüssigkeit.
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Die Achse 1.4 des Drehkolbens 3 trägt eine Scheibe 13 mit Nuten 13a,
und ein klinkenförmiger Riegel i3b wird gegen den. Umfang der Scheibe 13 durch eine
Feder 13T und außerdem durch einen Elektromagneten 12k gezogen, wenn dieser erregt
ist. Der Elektromagnet 12k ist genügend kräftig bemessen, um die Bewegung der Treibflüssigkeit
mittels des Drehkolbens 3 anzuhalten und so diesen Kolben und den "zu verstellenden
Apparat stillzusetzen, wenn die Elekromagnetspule 12k eingeschaltet ist und den
Riegel 13b in festem Eingriff mit einer Nut 13a der Scheibe 13 hält. Die Feder 13T
allein kann diese Stillsetzung des Kolbens 3 nicht bewirken. Die Leitung 7 enthält
ein Ventil 7a, das sich nach dem Hahn 5 zu .öffnet und durch einen Elektrotnagneten
7k geschlossen gehalten wird, wenn dieser erregt ist. Ein Dämpfer 7", dessen Kolben
sich in Flüssigkeit bewegt und mit kleinen Öffnungen versehen ist, gestattet ein
rasches Öffnen des Ventils 7a durch Abschältung des Elektromagneten 7k, verlangsamt
aber die Schließungsbewegung dieses Ventils bei erregtem Elektromagneten 7k. Die
Leitung 8 weist ein Ventil 8a auf, das sich unter der Wirkung seines Gewichts oder
einer Feder auf eine Stellschraube 8<< legt, die so eingestellt ist, -daß
das Ventil 8a eine kleine Durchgangsöffnung der Flüssigkeit in der Strömungsrichtung
nach dem Zylinder 3a und eine große Durchgangsöffnung in der entgegengesetzten Strömungsrichtung
darbietet.
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Die Elektromagnete 7k und 12k werden durch eine Trommel io gesteuert,
die mit der Kolbenachse 14. gekuppelt und mit Kontaktstücken ioa' bis ioe' versehen
ist. Die Trotnmel io kann auf verschiedene Stellungen, z. B. auf vier Stellungen,
gegenüber den festen Kontakten ioa bis ioe eingestellt werden. Die Stromkreise der
Elektromagnete 7k und 12k gehen auch durch die Segmente eines Handumschalters 17,
der an die Batterie 18 oder eine andere elektrische Energiequelle angeschlossen
ist. Der Elektromagnet 511, welcher den Hahn 5 steuert, ist unmittelbar an eines
der Segmente des Umschalters 17 angeschlossen. Der Handhebel des Umschalters 17
kann vier den vier Stellungen der Trommel i o entsprechende Schaltlagen einnehmen.
Wenn es sich um den Antrieb eines Steuerschalters für elektrische Motoren handelt,
entspricht die Stellung 0 des Umschalters 17 der Nullstellung des Steuerschalters,
die Stellung P, S der Reihenschaltung der Elektromotoren mit eingeschalteten Widerständen,
die Stellung S der Reihenschaltung ohne Widerstände und die Stellung P der Parallelschaltung
der Elektromotoren, während die Rückführung des Steuerschalters in die Nullstellung
ohne Zwischenstellungen in einem Zug erfolgen kann. Um die Antriebsvorrichtung zu
verblocken, wenn der Strom der Elektromotoren einen bestimmten Wert überschreitet,
ist ein von diesem Strom durchflossenes Relais vorgesehen; das bei Erreichen des
bestimmten Stromwertes einen Schalter 11a schließt. Der Schalter, 1a des
Relais i i verbindet -dann den Elektromagneten 121- unmittelbar mit der Batterie
18, und dieser Elektromagnet bewirkt das Stillsetzen des Motors 3 und damit auch
des Steuerschalters der Elektromotoren, bis der Motorstrom wieder seinen gewöhnlichen
Wert annimmt.
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Die Antriebsvorrichtung arbeitet wie folgt: Wenn der Handschalter
17 die Stellung 0 einnimmt, befindet sich auch die Trommel io in der Stellung 0,
und der Elektromagnet 7k ist über das-Kontaktstück ioa' der Trommel io erregt und
hält das Ventil 7a .geschlossen, während die Elektromagnete 5k und 1-2k abgeschaltet
sind. Das geschlossene Ventil 7a verhindert eine Einwirkung des' Druckes des Behälters
2 auf die Flüssigkeit des Zylinders 3a, so daß in diesem keine Flüssigkeitsverluste
durch Übergang von der einen zur anderen Seite des Flügelkolbens 3 entstehen können.
Führt man den Handschalter 17 in die Stellung P, S, so wird der Elektromagnet 7k
abgeschaltet, so daß das Ventil 7a sich öffnen kann, und gleichzeitig wird der Elektromagnet
5k eingeschaltet, der dann den Hahn 5 in die gestrichelt gezeichnete Lage überführt,
in welcher das Zylinderabteil 3a' an den Entladebehälter 4 und das Zylinderabteil
3a" an den Ladebehälter 2 angeschlossen ist. Der Kolben 3 und die Trommel io werden
daher durch die Treibflüssigkeit in der Pfeilrichtung 15 in Drehung versetzt. Sobald
die Trommel io die Stellung P, S erreicht, schließt sie den Stromkreis des Elektromagneten
12k am Kontaktstück lob', das in diesem Augenblick die festen Kontakte ioa und lob
überbrückt. Der erregte Elektromagnet 12k drückt den Riegel 13b in die Nut 13a der
Scheibe 13, welche der Stellung_P, S entspricht, und hält so augenblicklich den
Kolben 3 und die Treibflüssigkeit in dieser Stellung an. Die Erregung des Elektromagneten
12k 13b beginnt sich anschickt, in dem Augenblick' in die der , wo Stellung.P, der
Riegel .S entsprechende Nut 13a einzufallen.
Wenn der Handschalter
17 von der Stellung P, S in die Stellung S gebracht wird, erfolgt eine neuerliche
Abschaltung des Elektromagneten i2k, so daß die Treibflüssigkeit wiederum den Drehkolben
3 und die Trommel io sowie den zu verstellenden Apparat in Umdrehung versetzen kann.
Sobald die Trommel io in der Stellung S anlangt, schließen ihre Kontaktstücke ioc'
und iod' die Stromkreise der Elektromagnete-i2k und 7k. Der Elektromagnet i2k bewirkt
wiederum die Stillsetzung des Kolbens 3 und der Trommel io, während die durch den
erregten Elektromagneten 7k hervorgerufene Schließung des Ventils 7a sich infolge
der Verzögerungswirkung des Dämpfers 7d langsam vollzieht. Führt man den Handschalter
17 von der Stellung S in die Stellung P, so unterbricht man von neuem die Stromkreise
der Elektromagnete 7k und 12k, was die Wiederingangsetzung des Kolbens 3 und der
Trommel io durch die Treibflüssigkeit gestattet. Die Trommel io schließt bei der
Ankunft in der Stellung P von neuem den Stromkreis des Elektromagneten 7k, der die
Bewegung der Treibflüssigkeit durch Schließen des Ventils 7a anhält, während der
Kolben 3, der nunmehr am Hubende angelangt ist, in der Stellung P einfach durch
einen Anschlag am Zylinder 3a stillgesetzt werden kann.
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Der Elektromagnet 5k bleibt in den drei Stellungen P, S; S und P des
Handschalters 17 erregt und hält während dieser ganzen Zeit den Hahn 5 in der gestrichelt
angedeuteten Stellung, in der er das Zylinderabteil 3a" mit dem Druckbehälter 2
verbindet. Da das Ventil 811 einen kleinen Durchgangsquerschnitt der Treibflüssigkeit
in der Strömungsrichtung nach dem Zylinderabteil 3a" darbietet, kann die Bewegung
des Kolbens 3 und damit des zu verstellenden Apparates in der Pfeilrichtung
15 nur mit mäßiger Geschwindigkeit erfolgen. Um den zu verstellenden Apparat
in die Nullstellung zurückzubringen, führt man den Handschalter 17 in die
Stellung 0 in einem Zug ohne Zwischenstellungen zurück. Bei der Ankunft des Handschalters
17 in der Stellung 0 wird der Stromkreis des Elektromagneten 5k unterbrochen, so
daß die Feder 5r den Hahn in die vollgezeichnete Stellung überführen kann, in der
der Druckbehälter :2 mit dem Zylinderabteil 3a' und der Entladebehälter 4 mit dem
Zylinderabteil 3a" verbunden ist. .
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Anderseits wird bei der Rückführung des Handschalters 17 von der Stellung
P in die Stellung 0 der Elektromagnet 7k für eine bestimmte Zeit abgeschaltet, die
hinreichend ist, um die Öffnung des Ventils 7a infolge Nichterregung des Elektromagneten
71' zu gestatten. Da die Schließung des Ventils 7G bei Wiedereinschaltung
des Elektromagneten 7k in der Stellung 0 des Handschalters 17 sich infolge der Verzögerungswirkung
des Dämpfers nur langsam vollziehen kann, hat die Treibflüssigkeit genügend Zeit,
den Kolben 3 und die Trommel io sowie den zu verstellenden Apparat in der Pfeilrichtung
ig in die Nullstellung zurückzuführen, bevor das Ventil 72
vollständig wieder
geschlossen ist. Diese rasche Zurückführung in die Nullstellung wird durch das Ventil
8a erleichtert, welches der vom Zylinderabteil 3a" nach dem Entladebehälter q. abströmenden
Flüssigkeit einen großen Durchgangsquerschnitt darbietet. Das Anhalten des Kolbens
3 in der Nullstellung, in welcher der Elektromagnet i2k nicht erregt ist, kann durch
einen Anschlag am Zylinder 3a bewirkt werden, da der Kolben in dieser Stellung am
anderen Hubende sich befindet.
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Die Erfindung kann natürlich im einzelnen auch in einer von dem Beispiel
der Zeichnung abweichenden Weise ausgeführt werden, indem beispielweise ein Motor
mit hin und her gehendem Kolben an Stelle des Drehkolbenmotors der -Zeichnung verwendet
wird.