-
Steuervorrichtung für einen Reihenschlußmotor mit axial beweglichem
Anker und einer Kupplung Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Antrieb
für Schottentüren, Schleusentore u. dgl. und hat Verbesserungen jener Vorrichtungen
zum Gegenstand, bei welchen die Tür, das Tor o. dgl. von dem Elektromotor über eine
mechanische Kupplung bewegt wird; die Kupplungseinrichtung arbeitet in diesem Falle
selbsttätig, sobald eine bestimmte Motorgeschwindigkeit erreicht ist.
-
Die Erfindung besteht darin, daß zum Betrieb einer Schottentür, eines
Schleusentors o. dgl. der im Ruhezustand außerhalb des Feldes befindliche, axial
verschiebbare Anker mit einer insbesondere einer Energie speichernden Fliehkrafteinrichtung
zusammenwirkt, mit dem Erfolg, daß der Motor während des Anlaufes außerordentlich
schnell beschleunigt wird und, unterstützt durch den geschwindigkeitsabhängigen
Energiespeicher, eine starr Kupplung, insbesondere eine Klauenkupplung einlegt.
-
Ein weiteres Erfindungsmerkmal besteht darin, daß neben dem Reihenfeld
von außergewöhnlicher Stärke ein Nebenschlußhilfsfeld für Überwachungszwecke vorgesehen
ist.
-
Vorteilhaft wird der Motor z. B. durch Hilfskurzschlußbürsten oder
elektromagnetisch abgebremst. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, und zwar in
der Anwendung auf Sclhotbentüren, ist in den .Zeichnungen wiedergegeben.
-
Es zeigen: .
-
Abb. i ein Schaltbild, Abb. 2 und 3 einen senkrechten Schnitt und
eine Hinteransicht eines Elektromotors und Abb. q., 5 und 6 einen senkrechten Schnitt
nach der Linie IV-IV der Abb. 6, eine Draufsicht und eine vordere Teilansicht eines
elektromagnetischen Schalters.
-
In Abb. i ist a eine Schottentür mit einer Zahnstange b, die mit einem
Ritzel c einer Welle d kämmt. Die Welle d wird durch einen Motor e
über einen Getriebekasten f, eine Welle g, eine Kupplung h und eine Motorwelle j
angetrieben. Der Elektromotor e ist als Gleichstrommaschine mit zwei Polen i ausgebildet
und hat vorteilhaft Reihenschlußcharakter. Die Reihenwicklungen 2 sind so bemessen,
daß sie eine außerordentliche Feldstärke hervorrufen und das erforderliche Drehmoment
bei einer oberen Geschwindigkeitsgrenze erzielt wird. Für die größten Schleusentore
genügt ein Motor mit nur i bis 2 PS bei iooo bis 2ooo Umdrehungen in der Minute.
Der Motor kann als Kranmotor ausgebildet sein, da sein Betrieb außerordentlich ungleichmäßig
und von kurzer Dauer ist. Indessen
ist es naturgemäß wünschenswert,
daß das Anlaß.drehmoment möglichst ein Maximum ist. Hilfcnebenschlußfeldwicklungen
4 sind vorgesehen, um den Lauf des Motors, wie später dargelegt werden wird, zu
beeinflussen. Der Anker 3, der von besonders kräftiger Bauart ist, wird gänzlich
von einem gegossenen Stahljoch und Gehäuse 5 (A.bb. 2 und 3) umschlossen; er ist
in Lagern 6 der Schilder 7 geführt, die vorteilhaft als Kugellager ausgeführt sind
und eine axiale Bewegung des Ankers zulassen. Bei einem derartigen Motor wird man
zweckmäßig für eine axiale Bewegung von ungefähr z2,7 mm aus der normalen Feldlage
heraus sorgen: Eine Belastungsfeder 8, die den ruhenden Anker 3 außer Deckung mit
den Polen hält, ist gemäß Abb. 2 zwischen Anker 3 und oberen Abschlußdeckel 7 geschaltet.
Der Kommutator 9 ist lang genug, um während der axialen Bewegung den Kontakt mit
den normalen Bürsten io und mit den Hilfskurzschlußbürsten ii (Abb. i), die uni
9o elektrische Grade versetzt sind, aufrechtzuerhalten.
-
Für die Kupplung k läßt sich jede Art von starrer Kupplung, beispielsweise
eine Klauenkupplung, verwenden, die auch heftige Beanspruchungen aushalten kann.
Indessen sollte sie sowohl in der waagerechten als auch in der senkrechten Lage
arbeiten könreg. Nach der Erfindung wird ein Fliehkraftregler 12 für die Kupplung
vorgesehen, der die axiale Bewegung des Ankers 3 unterstützt. Es ist daher wünschenswert,
daß dieser Regler 12 eine wesentliche Schwungradwirkung aufweist; beispielsweise
kann bei einem Motor der angegebenen Betriebsweise der Regler eine Energie bis etwa
4 mikg bei 2ooo Umdrehungen in der Minute aufspeichern. Die Schwungmassen sind mit
der Ankerwelle j an einer Seite der Kupplung h fest verbunden und drehen sich mit
der Ankerwelle, an der anderen Seite hängen sie mit einem Halsring 15 zusammen,
der frei drehbar, indessen axial unverrückbar auf der Welle sitzt.
-
Die Steuereinrichtung, die in den Abb.4 bis 6 wiedergegeben ist, weist
einen verstellbaren Kontaktkörper mit drei Einstellungen auf, einer Schlußstellung,
einer Zwischenschaltstellung und einer Öffnungsstellung. Die Überwachungsvorrichtung
wird durch die Anker 18, i9 eines Paares unabhängiger Magnetwicklungen 2o, 21 in
die durch die Erregung der betreffenden Wickelung gegebene Stellung gebracht. Die
durch Schwerkraft zurückfallenden Anker stehen mit dem verstellbaren Kontaktkörper
durch stangenartige Verlängerungen i8', i9' und eine mit der Spindel 23 des
Kontaktkörpers fest verbundene Schaukelstange 22 in Eingriff, und zwar wird dann,
wenn ein Anker durch die Erregung seiner Wicklung angehoben wird, der andere gegen
eine Belastungsfeder 24 durch die Stange 22 heruntergedrückt. Wenn keine Wicklung
erregt ist, sichern die Belastungsfedern 24 den Kontaktkörper in der Ausschaltstellung.
Die Wicklungen 2o, :21 «erden durch einen von Hand bedienten Fernsteuerschalter
25 (Abb. i) oder je einen einer Reihe derartiger Schalter unabhängig erregt. Die
Steuerschalter haben drei Einstellungen, und zwar eine Aussclhaltsellung, eine Zwischenstellung
und eine Öffnungstellung, so -daß die entsprechenden Wicklungen erregt werden. Als
Hebelschalter zeigen sie durch ihre Stellung an, welcher Betriebsvorgang sich gerade
vollzieht. Sie können auch mit Zusatzkontakten (die nicht dargestellt sind) ausgestattet
sein. Diese Zusatzkontakte werden vor den Hauptkontakten betätigt und wirken. mit
Signaleinrichtungen zusammen, um anzuzeigen, daß eine Tür a gerade .dabei ist, sich
zu verstellen. Die Steuerschalter 25 arbeiten vorzugsweise in Relaistromkreisen
und überwachen eine Tür a oder eine Gruppe derartiger Türen. In jedem Falle müssen
sie so bemessen sein, daß sie mit verhältnismäßig hochinduktiven Kreisen zusammenwirken
können. Die Steuerkreise enthalten auch Grenzschalter 26, 27, die mit der Tür a
zusammenwirken und den Stromkreis der erregten Wicklung 2o oder 21 selbsttätig unterbrechen
mit dem Erfolg, daß die verstellbaren Überwachungskontakte -am oder angenähert am
Ende des Betriebsvorganges in die Ausschaltstellung übergehen. Handelt es sich um
eine senkrecht bewegliche Tür a, so können Grenzschalter einfacher Bauart mit dem
Türrahmen vereinigt und so angeordnet sein, daB sie einen endgültigen Kontakt schließen,
wenn. sie durch die Tür nicht offengehalten werden. Der Kontakt würde unterbrochen
werden, ehe die Tür beim Schließen in volle Berührung mit der Bodenschwelle gelangt.
-
Eine geeignete Anordnung der Schaltkontakte ist in den Abb. i bis
5 wiedergegeben. In dem Falle, daß der verstellbare Kontaktkörper sich in der Schlußlage
befindet, beispielsweise wenn die Wicklung -m erregt ist und der Schaltkörper entgegen
dem Uhrzeigersinn verstellt ist (Abb. i bis 4), bestehteinStro-mkreis von einerHauptklemme28
über Iden festen Kontakt 2@9, ,den beweglichen Kontakt 30, den festen Kontakt 31,
einen Teil der Reihenfeldwicklung 2, den festen Kontakt 32, die beweglichen Kontakte
33 und 34, den festen Kontakt 35, den Anker 3, den festen Kontakt 36, die beweglichen
Kontakte 37 und 38, den festen Kontakt 39, einen Teil der Reihenfeldwicklung 2,
den festen Kontakt 4o, den beweglichen Kontakt 41 und den festen
Kontakt
42 zu der-_anderen Hauptklemme 43. Die Nebenschlußfeldwicklungen 4, welche die Hauptbürsten
io überbrücken, unterstützen das so erzeugte Reihenfeld. Wird der Kontaktkörper
in Richtung des Uhrzeigers in die Offenstell;ung gebracht, so besteht. zwischen
den Hauptklemmen 28; 43 folgender Stromkreis: fester Kontakt 31, ein Teil der Reihenfeldwicklung
2, fester Kontakt 32, beweglicher Kontakt 45, fester Kontakt 36, Anker 3, fester
Kontakt 35, beweglicher Kontakt 46, fester Kontakt 39, Teil der Reihenfeldwicklung
2, fester Kontakt 40, verstellbarer Kontakt 47 und fester Kontakt 42. Die Richtung
des Stromes in den Reihenfeldwicklungen 2 ist dieselbe wie vorher. Indessen ist
die Stromrichtung in dem Anker 3 umgekehrt, so daß sich der Motor in entgegengesetzter
Richtung dreht. Befindet sich der verstellbare Kontaktköxper in der Ausschaltstellung,
so sind die Hilfsbürsten i i durch die festen Kontakte 48, 49 und den beweglichen
Kontakt 50 kurzgeschlossen. Die festen Kontakte werden von Federn 51 getragen,
die an einer Isolierstenge sitzen. Diese ruht auf Tragrahmen 53 des Schaltergehäuses
54. Die verstellbaren Kontakte sitzen an Armen 55 kantiger Körper 56, die unter
Zwischenschaltung einer Isolation 57 auf der Spindel 23 (siehe Abb. 4 bis 6) verklemmt
sind.
-
Die Wirkungsweise der oben beschriebenen Anordnung ist folgende: Angenommen,
.die Tür a sei offen, und der Steuerfernschalter 25, .der sich; beispielsweise auf
der Kommandobrücke befindet, wird in die Schlußstellung übergeführt. Da der Grenzschalter
27 an oder in der Nähe der Bodenschwelle der Tür geschlossen ist, wird .der Stromkreis
der Magnetwicklung 21 vervollständigt und der verstellbare Schalterkörper in die
Schlußstellung übergeführt. Er wirkt infolgedessen als An:laßschalter für den Motor
e, indem die bereits beschriebenen Verbindungen hergestellt werden. Da der Motoranker
3 außer Deckung mit den Feldpolen i ist, so beginnt er sich zu drehen, und zwar
in einem sehr geschwächten Feld, mit dem Ergebnis, daß die Beschleunigung außerordentlich
stark ist. Hat die Geschwindigkeit etwa 2000 Umläufe in der Minute erreicht, so
wird sich der Anker, unterstützt durch den Regler 12, in die zu den Feldpolen i
normale Lage bewegt haben, und die Kupplung h kommt zur Wirkung. In diesem Augenblick
wird sich eine beträchtliche Kraft in dem Regler i2 und den damit zusammenwirkenden
umlaufenden Teilen aufgespeichert haben, so daß beim Eingreifen der Kupplung h ein
beträchtliches Drehmoment auf die Tür a übertragen wird. Sollte der erste Anstoß
nicht ausreichen, um die Tür zu einer Bewegung zu veranlassen oder sollte sich irgendein
Hüldernis einstellen, so wird die Motorgeschwiüdigkeit -abfallen, bis die Kupplung
lz (beieiner niedrigeren Geschwindigkeit als der Eingriffsgeschwindigkeit) außer
Eingriff kommt. Dieses Spiel wiederholt sich so oft, bis die Tür gelockert ist.
- Die Tür-.a wird sich danach unter der Wirkung des Reglers 12, unterstützt durch
den Motor e und die Schwerkraft, schließen. Ein Durchgehen des Motors wird dabei
:durch das Hilfsnebenschl.ußfeld verhindert. Sowie die Tür .bei ihrer Annäherung
an die Bodenschwelle den unteren Begrenzungsschalter 27 öffnet; ist der Stromkreis
des Magneten 2i unterbrochen, und der verstellbare Kontaktkörper der Überwachungsvorrichtung
wird durch die Feder 25 in der Kernverlängerung 18' in die Ausschaltstellung übergeführt,
bei der die Hilfsmotorbürsten i r kurzgeschlossen werden. Der starke Aufschlag,
der am Ende der Türbewegung infolge des Schwungmoments der umlaufenden Teile hervorgerufen
werden könnte, wird durch die Wirkung dieses Kurzschlusses gedämpft, da der Motor
für den Augenblick als Generator wirkt, der durch die Nebenschlußwicklungen4 erregt
wird. Die Reihenwicklungen2 sind dabei ohne Erregung. In Abänderung dieses A:usführungsbeispieles
ist auch denkbar, eine besondere magnetische Bremse vorzusehen, die von dem als
Generator wirkenden Motor erregt und durch die Überwachungsvorrichtung gesteuert
wird. In manchen Fällen kann es vorteilhaft sein, den Motor zu einer Nutzstrombremsung
während eines größerenTeiles der abwärts gerichteten Bewegung der Tür auszunutzen.
Zu diesem Zweck würde ein Türschalter mit ähnlicher Wirkung wie der Grenzschalter
27 notwendig sein. Dieser Türschalter könnte beispielsweise auf halbem Wege der
Tür vorgesehen sein. Auch lassen sich Nebenschlußfeldkontakte an dem Umschalter
anbringen, die eine gewisse Zeit, nachdem er auf Schließen gestellt ist, geschlosseni
werden.
-
Wird der Steuerschalter25 in :die Öffnungsstellung bewegt, so ergibt
sich als Folge, daß sich die Tür a auf Grund eines ähnlichen Vorgange@s öffnet,
nur daß der Anker 3 seine Drehrichtung geändert hat. Der Motorschalter kann nach
Bedarf auch so durchgebildet sein, daß das Nebenschlußfeld ausgeschaltet oder umgekehrt
wird, wenn die Tür die Hubbewegung durchmacht; in diesem Falle bedarf es der bremsenden
Wirkungen des besagten Feldes nicht mehr. Mit Rücksicht darauf, daß Schottentüren
gewöhnlich in verjüngten Nuten geführt sind, um die Wasserdichtigkeit zu sichern,
sind die Eigenschaften der Vorrichtung gemäß der Erfindung besonders auf die Öffnung
einer geschlossenen Tür abgestellt,
da auf die Tür so viel Impulse
Übertragen werden, bis die Keilwirkung in den verjüngten Nuten überwunden ist.