DE61574C - Ein- und Ausschaltvorrichtung - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Ein- und Ausschaltvorrichtung.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen, bei welchen Umformer benutzt werden, obgleich sie auch überall dort benutzt werden kann, wo als Einheiten behandelte Stromabgabevorrichtungen unter ähnlichen Verhältnissen ein- und ausgeschaltet werden.

Es müssen immer hinreichend Umformer aufgestellt werden, um die gröfste Belastung bewältigen zu können; nun kommen jeden Tag längere Zeitabschnitte vor, während . welcher die Capacität der Umformer weit gröfser ist, als der Bedarf erfordert, und während dieser Zeit geht Energie in den Primärleitungen nutzlos verloren, ob nun in die Secundärleitungen Lampen eingeschaltet sind oder nicht,·

Nach vorliegender Erfindung verbindet man mit den Umformergruppen an den Unterstationen oder anderen Stellen Vorrichtungen, um einzelne der Umformer in diesen Unterstationen auszuschalten, wenn die Belastung der Secundärleitung sich verringert, und sie wieder einzuschalten, wenn die Belastung sich erhöht. .

Die Vorrichtung ist so angeordnet, dafs sie nicht die Gegenwart eines Arbeiters an der Unterstation oder der Stelle, wo die Umformer aufgestellt sind, erfordert.

Bei einer solchen Vorrichtung ist es wesentlich, defs beim Wiedereinschalten von Umformern kein Versagen möglich ist, da ein solches Versagen das Verbrennen der bereits eingeschalteten Umformer, oder das Auslöschen der Lampen infolge Abschmelzens der Sicherungen nach sich zöge.

Die vorliegende Einrichtung ist deshalb so angeordnet, dafs die Vorrichtung zum Einschalten der Umformer gänzlich unabhängig ist von der zur Ausschaltung derselben dienenden, und dennoch, wenn es auf die Ausschaltung der Umformer ankommt, die letztere vollständig beherrscht.

Die Einrichtung ist so getroffen, dafs die Umformer durch das Herabsinken eines Gewichtes eingeschaltet werden, welches durch die Wirkung eines Elektromagneten ausgelöst wird.

Die Umformer werden durch die Wirkung einer elektrisch in Gang gesetzten Treibmaschine ausgeschaltet, welche, in Thätigkeit gesetzt, das oben erwähnte Gewicht hebt. Somit ist, wenn selbst irgend ein Fehler in der Treibmaschine aufträte, das Gewicht stets bereit, die ausgeschalteten Umformer einzuschalten, wenn der Bedarf sich einstellt.

Statt eines Gewichtes kann man eine andere gleichwertige Vorrichtung, zum Beispiel eine Metallfeder, benutzen. Die Anwendung eines Gewichtes ist aber vorzuziehen, weil sie einfacher ist.

Die Treibmaschine kann von beliebiger Art sein, aber ein durch ein hinreichend schweres Gewicht getriebenes Räderwerk ist gewöhnlich am geeignetsten.

Zur Vorsorge gegen das Erhitzen der Stromschlufstheile überbrückt man sie mittelst einer Vorrichtung, welche, sobald eine schwache Erhöhung des Wärmegrades eintritt, dem Strom gestattet, frei durch die Brücke hindurchzugehen, welche aber dem Strom den Durchgang nicht gestattet, so lange die Theile kühl bleiben.

In den beiliegenden Zeichnungen ist:

Fig. ι ein Aufrifs der Vorrichtung, welche man zum Ein- und Ausschalten von Umformern benutzt. Sie kann aber auch, wenn es gewünscht wird, benutzt werden, um andere als Einheiten behandelte Stromquellen z. B. Batteriezellen, je nach Bedarf ein- oder auszuschalten.

Fig. 2 ist eine Draufsicht der Vorrichtung, Fig. 3 eine Endansicht und

Fig. 4 ein Querschnitt des oberen Theiles;

Fig. 5 ist ähnlich der Fig. 4, aber in gröfserem Mafsstab gezeichnet;

Fig. 6 ist eine Draufsicht, zum Theil Schnitt, einzelner der in Fig. 5 gezeigten Theile;

Fig. 7 ist ein senkrechter Schnitt der Brückenvorrichtung, welche, wenn eine Erwärmung stattfindet, eine gute leitende Verbindung zwischen den Theilen herstellt, an welchen sie angebracht ist,

Fig. 8 eine Draufsicht der Brückenvorrichtung,

Fig. 9 ein Schaltungsschema.

α α ist das Gestell der Vorrichtung und α^l ist eine einen Theil desselben bildende Tischplatte. Ueber der Tischplatte ist, von einem Ende zum anderen reichend, eine Stange b waagrecht gelegt, welche an den Enden von Stützen α ² α ² getragen wird.

Die Leitungsdrähte der von Zeit zu Zeit ein- und auszuschaltenden Umformer werden gleichfalls zu dieser Tischplatte geführt und mit sorgfältig isolirten Plättchen C verbunden.

Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung ist für die Ein- und Ausschaltung von vier Sätzen von Umformern, nebst welchen noch ein Umformer oder eine Gruppe von solchen vorhanden ist, welche beständig in Thätigkeit bleiben, bestimmt. Die Primärspulen des letzteren Umformers sind stets mit den primären Hauptleitungen, die Secundärspulen mit den secundären Hauptleitern verbunden; die übrigen Umformer werden, wenn sie in Gebrauch genommen werden, mit dem ersten Umformer parallel geschaltet; wenn aber ein Umformer aufser Thätigkeit ist, so ist sowohl in seiner primären als auch in seiner secundären Spule oder Schliefsung eine Unterbrechung. In jedem Falle ist die Lücke oder Unterbrechung der Zwischenraum zwischen zwei Platten cc; zu beiden Seiten des Tisches sind je vier Plattenpaare c c angeordnet, im Ganzen also 16 Platten c vorhanden. Die Platten auf der einen Seite erhalten die primären Drähte, jene auf der anderen Seite die secundären Drähte. Diese sind so an den Platten befestigt, dafs gutleitende feste Verbindungen erhalten werden.

dddd sind vier Stromschlufsarme, welche auf der Stange b derart angeordnet sind, dafs sie sich um diese Stange drehen können; der Arm ist in jedem Falle so beschaffen, dafs seine Enden gut von einander isolirt sind. Jedes Ende ist gabelförmig gestaltet, so dafs es eine gute leitende Verbindung zwischen den zwei Platten c c eines Paares herstellen kann. Wie in den Zeichnungen dargestellt, endigt jeder Arm auf einer Seite in zwei nach abwärts gerichteten keilförmigen Endstücken d^x d¹, welche aus einem Stück hergestellt oder doch gut leitend verbunden, der gröfseren Sicherheit wegen aber von dem Rest des Armes isolirt sind. Werden diese Keile niedergedrückt, so tritt jeder von ihnen zwischen ein Paar von Metallkämmen c^x c^x, welche einen Theil einer der Platten c bilden. Auf der anderen Seite ist die Anordnung ähnlich, aber umgekehrt, indem die keilförmigen Ansätze sich an den zwei Platten c c befinden und die Kämme (mit d* d^x bezeichnet) die Enden der Arme bilden.

In jedem Falle ist eine gut leitende Verbindung zwischen den zwei Platten c c des Paares erzielt, wenn die Keile sich zwischen den Kämmen befinden, und der Umformer oder der Satz von Umformern, der mit den beiden gegenüberliegenden Paaren von Platten verbunden ist, ist in Thätigkeit. Wenn andererseits der Arm d um die Stange b so gedreht wird, dafs die Keile aus den Kämmen herausgezogen werden, so ist der Umformer aufser Thätigkeit, indem dann sowohl seine primäre als auch seine secundäre Leitung eine Unterbrechung zeigt. Die Kämme d^x dienen zur Herstellung der primären Verbindungen und die Kämme c^x für die secundären Verbindungen für niedriggespannte Ströme. Die Stromschlufstheile sind am besten derart angeordnet, dafs die primären und secundären Leitungen thunlichst gleichzeitig unterbrochen werden;·.

e e sind Hebel mit schweren Armen, welche sich bis zu einem gewissen Grade unabhängig von den Armen dd um die Stange b drehen können.

Jeder Hebel e besitzt zwei Backen oder Scheiben und diese sind durch vier Bolzen e¹ e¹ verbunden, welche mit vulcanisirtem Kautschuk überzogen sind, damit sie sanfter gegen die Theile stofsen, mit welchen sie in Berührung kommen.

Auf jedem Hebel sind auch zwei kleine radial gestellte Rollen e² e² angebracht, f ist ein doppelkeilförmiges Stück, das von einem Wagen f^l getragen wird, welcher mit Hülfe der nächst beschriebenen Mittel in beiden Richtungen längs des Tisches bewegt werden kann. Wenn der Doppelkeil f an einem der Hebel e vorbeigeht, so stöfst er gegen die eine oder die andere der Rollen e²; er stellt den Hebel zunächst senkrecht und dreht ihn dann etwas über diese Lage hinaus, worauf der Hebel

vermöge seines eigenen Gewichtes plötzlich umkippt. Wenn der Hebel umkippt, stofsen die Bolzen e¹ e¹ gegen den Arm d, und so wird die Stellung des Armes plötzlich umgekehrt, er wird auf der einen Seite emporgehoben und auf der anderen niedergedrückt, bis er auf dem einen oder dem anderen der Anschläge a^x am Gestell aufliegt. Wenn das keilförmige Stück f von rechts nach links geht, so bringt es, wie aus Fig. ι und 2 zu ersehen ist, die Hebel in die in Fig. 4 gezeigte Stellung, d. h. es schaltet Umformer ein; wenn es dagegen von links nach rechts geht, so schaltet es Umformer aus. Der Wagen f^l ist mit einer endlosen Kette g verbunden, welche um ein Kettenrad h an einem Ende des Tisches und eine Scheibe i am anderen herumgeht; aufserdem sind noch Leitrollen dazwischen angebracht.

Das Rad h kann sich frei um die Achse k drehen, welche in Lagern im Gestell ruht. / ist ein Seil, das an der Unterseite der Kette befestigt ist und über eine Führungsrolle zum Gewicht m geht. Wenn das Rad h frei ist, so bewegt der Zug des Gewichtes auf die Kette den W^Tagen von rechts nach links, und Umformer werden eingeschaltet. Mit Ausnahme des Falles, wo dies erforderlich ist, ist das Rad h in folgender Weise mit seiner Achse fest gekuppelt, η ist ein mit dem Rad h fest verbundenes Zahnrad, das sich ebenfalls auf der Achse k frei dreht. 0 ist ein anderes auf der Achse k festes Zahnrad, ρ ρ sind zwei auf einer Achse p¹ feste Getriebe, p¹ läuft in Lagern an einem Ende des Hebels q, der seinen Drehpunkt bei q^l im Gestell hat. Am anderen Ende des Hebels befindet sich ein Gewicht q², welches die Getriebe in Eingriff mit den Rädern η und ο hält.

Wenn das Rad h so festgestellt ist, kann es sich blos drehen, wenn die Achse k sich ebenfalls dreht. Diese Achse wird aber für gewöhnlich festgehalten durch ein Bremsrad r, das auf ihr sitzt, und einen Riemen, der auf den Umfang des Rades durch ein Gewicht r¹ angedrückt wird.

s ist ein Elektromagnet, welcher, wenn ein Strom durch seine Bewickelung gesendet wird, den Anker s *, der am Hebel q befestigt ist, anzieht. Die Getriebe ρ ρ werden dann herabgezogen, bis das Rad η aufser Eingriff steht. Sodann bewirkt das Gewicht m, dafs Umformer eingeschaltet werden, bis es dadurch aufgehalten wird, dafs die Getriebe ρ wieder emporgehen.

Die Zähne des Rades 0 sind hinreichend lang, damit sie nicht aufser Eingriff treten.

t ist eine auf der Achse k feste Trommel, um die ein Seil ί¹ geschlungen ist; dieses Seil geht über eine höher gelegene Leitrolle, und ein Gewicht, welches nicht nur die Umschalter bethätigen, sondern auch das Gewicht m heben kann, ist daran befestigt. Wenn das Bremsrad r vom Druck des Riemens frei gemacht wird, so wird das Seil t¹ von der Trommel t abgezogen, und die Achse k dreht sich. Wenn die Getriebe ρ in Eingriff stehen (nicht aber unter anderen Umständen) dreht sich auch das Rad h, und der Wagen f wird von rechts nach links gezogen und Umformer werden ausgeschaltet.

Gleichzeitig wird das Gewicht m gehoben. Die Auslösung des Bremsrades r wird durch den Elektromagneten u bewerkstelligt; wenn nämlich ein Strom durch dessen Bewickelung hindurchgeht, so zieht er seinen Anker m¹ an, und da dieser am Hebel ν befestigt ist, so wird dieser Hebel emporgehoben und damit auch die Gewichte r ^!, welche sich unmittelbar über dem Ende des Hebels befinden.

Die Magnete s und u können in verschiedener Weise Erregungsstrom erhalten, ■ eine Art ist in Fig. 9 schematisch angedeutet, w ist ein Elektromagnet in der Secundärleitung jenes Umformers, welcher stets in Thätigkeit ist. Er besitzt zwei Anker, die von Hebeln W¹W^ getragen werden, welche an ihren entfernten Enden mit Spitzen versehen sind,, die in Quecksilbernäpfe tauchen und dann den Inhalt dieser Näpfe leitend verbinden.

Wenn der Strom in dem beständig eingeschalteten Umformer und in den Spulen des Magneten w weder zu stark noch zu schwach ist, so ist der Magnet n> zwar im Stande, den Hebel w^l emporzuhalten, kann aber nicht das am Hebel jy² angebrachte Gegengewicht n>^x heben, es stehen daher beide Spitzenpaare aufserhalb der Qüecksilbernäpfe. Leitungsdrähte gehen von den Näpfen, wie gezeichnet, zu den Magneten s und u und diese Drähte setzen sich zum Elektricitätswerk fort. In diesem sind die Drähte mit irgend einer geeigneten Lampenleitung verbunden, durch Widerstand- oder Selbstinductionsspulen χ χ, um den Strom zu schwächen, welcher im ersten Augenblick hindurchgeht, wenn die Spitzen in das eine oder andere Paar von Näpfen eintauchen, yy sind zwei Glocken von verschiedener Stimmung, die in die Leitungen eingeschaltet sind.

Wenn die Spitzen des einen oder des anderen der Hebel w ¹W² in das Quecksilber tauchen, so ertönt die zugehörige Glocke und zeigt so an, dafs der Strom im Magnet n> und in der Umformerleitung, in welche der Magnet eingeschaltet ist, zu stark oder zu schwach ist. Es kann auch bei y¹ eine Anzeigevorrichtung angebracht sein, um dieselbe Anzeige in einer für das Auge wahrnehmbaren Weise zu machen.

^¹ und £² sind Umschalterhebel. Wenn der Beamte den Ruf hört, so schliefst er den

zugehörigen Umschalter, wodurch die Spule χ kurzgeschlossen wird, und ein kräftigerer Strom geht dann hindurch, welcher einen der Magnete s oder u erregt. . Es ist zu empfehlen, dafs die Umschälterhebel ^' ^² so verbunden sind, dafs der Umschalter ^² stets zugleich mit ^¹ geschlossen wird, wenn auch ^² unabhängig von ^¹ geschlossen werden kann. Diese Anordnung bildet eine weitere Vorsichtsmafsregel dagegen, dafs zu viele Umformer aufser Thätigkeit gesetzt werden. Wenn es für zweckmäfsig erachtet wird, so kann man die Einrichtungen so treffen, dafs das Eintauchen der Spitzen auf den Hebeln n>¹ w² sofort einen Strom durch die Magnete u und s schickt. In diesem Falle ist es nicht nothwendig Leitungsdrähte von den Magneten zum Elektricitätswerk zu führen.

Statt Quecksilbernäpfe können auch andere Stromschlufsvorrichtungen benutzt werden.

Fig. 9 zeigt auch die Anordnung der Umformer in Gruppen, die in geometrischer Reihe wachsen.

Die vorstehend beschriebene Vorrichtung bildet eine sehr vollständige Vorkehrung dagegen, dafs Umformer ausgeschaltet werden oder bleiben, wenn sie in Thätigkeit sein sollen.

Die Treibmaschine kann keinen Umformer ausschalten, wenn nicht die Magnete u und s es ermöglichen, und kann dies auch nicht thun, ohne Kraft im Gewicht m aufzuspeichern, welche bereit ist, Umformer wieder einzuschalten. Ein durch die Spulen des Elektromagneten s hindurchgehender Strom bewirkt stets, dafs ausgeschaltete Umformer wieder eingeschaltet werden, in welchem Zustand sich auch der Elektromagnet u befinden möge, und ob die Treibmaschine arbeitsfähig ist oder nicht.

Es kann sich ereignen, dafs die erwähnten Arme dd unvollständigen Stromschlufs mit den Platten c bilden, was durch Staub und Schmutz zwischen StromschlufsstUcken verursacht werden mag und Erhitzung und Beschädigung des Apparates zur Folge haben könnte. Um diese Gefahr zu vermeiden, bringt man an jeder der Platten c eine Hülse c¹ an und verbindet die Hülsen jedes Plattenpaares durch eine Vorrichtung, deren Anordnung in Fig. 7 und 8 dargestellt ist. Diese Vorrichtung besteht gröfstentheils aus vulcanisirter Faser und hat einen hölzernen Griff. An der Unterseite derselben befinden sich zwei hohle Metallstöpsel A¹ A², welche in das Hülsenpaar c¹ c¹ passen. Jeder Stöpsel hat ein Futter A aus Paraffinwachs in seinem Innern, welches man dadurch herstellt, dafs man Paraffin in dem Stöpsel schmilzt, ihn dann von aufsen abkühlt bis seine Wände hinreichend dick überzogen sind, und dann den noch flüssigen Rückstand ausgiefst. Der so vorbereitete Stöpsel wird theilweise mit Quecksilber gefüllt, und wird an dem aus'vulcanisirter Faser bestehenden Träger durch Bolzen BB befestigt, welche auch dazu dienen, ihn mit der einen oder der anderen der Metallplatten C¹ C² leitend zu verbinden. Der Stöpsel Α^λ ist nämlich mit der Platte C¹ und der Stöpsel A² mit der Platte C² verbunden. Die Platte C¹ ist auch mit dem Stift D' leitend verbunden und die Platte C² mit dem Stift D². Der Stift.D¹ taucht in das Quecksilber im Stöpsel A ² und der Stift D² in das Quecksilber im Stöpsel AK Die Stöpsel A¹A² sind deshalb gut von einander isolirt, wenn sie kalt sind; wenn aber eine der Platten c infolge eines unvollkommenen Stromschlufses mit dem Arm d sich erwärmt wird diese Wärme, auf einen oder beide Stöpsel A¹A² übergeleitet, das Paraffin schmilzt und das Quecksilber steht dann in leitender Verbindung sowohl mit dem Stöpsel als auch mit dem Stift. Es wird so eine gut leitende Verbindung erzielt, aber der so hergestellte Stromschlufs bleibt üngeändert, bis die Vorrichtung untersucht wird. Diese Einrichtung erweist sich auch in anderen Fällen als zweckmäfsig, wo Erhitzungen wegen unvollständiger Stromschlüsse vorkommen können.

Bei der in diesen Zeichnungen dargestellten Einrichtung ist die Treibmaschine, welche die Umformer ausschaltet, ein durch · ein schweres Gewicht bethätigtes Räderwerk, wobei das Gewicht am Seil t¹ befestigt ist; es könnte aber auch eine elektrische Treibmaschine sein, welche die Achse k dreht und zu dem Zweck mit Strom gespeist wird, wenn der Elektromagnet η eingeschaltet ist.

Es können auch andere Treibmaschinen verwendet werden. Aber welcher Art auch dieselbe sei, sie hebt immer beim Ausschalten von Umformern das Gewicht m oder eine demselben gleichwerthige Vorrichtung, wie vorstehend angegeben wurde, so dafs wenn auch die Treibmaschine zum Stillstand kommt, doch immer Kraft aufgespeichert ist. Diese kann benutzt werden, um im Bedarfsfalle alle Umformer einzuschalten, und es kann dann weder eine Beschädigung noch ein Verbrennen der Umformer stattfinden.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Eine Vorrichtung zum Ein- und Ausschalten von Stromumwandlern (oder anderen als Einheiten behandelten Stromquellen), bei - welcher die Einschaltung durch die Auslösung eines Gewichtes oder einer gleichwertigen Vorrichtung geschieht, indem ■ ein Elektromagnet s das Kettenrad h dadurch freigiebt, dafs er die Zahnräder ρ

   und η aufser Eingriff mit einander bringt, und bei welcher die Ausschaltung durch ein Kraftgetriebe bewerkstelligt wird, welches gleichzeitig mit der Unterbrechung der Leitungen das Gewicht oder die demselben gleichwerthige Vorrichtung aufzieht, und dieselbe bereit macht, die Leitungen wieder zu schliefsen, sobald dies erforderlich wird, wobei die Schliefsung und Unterbrechung der Leitungen durch die Stromschlufsarme d erfolgt, welche durch Kipparme e bewegt werden, wenn diese durch einen von der endlosen Kette g bewegten Keil f in der einen oder anderen Richtung über den Todtpunkt hinüber gedreht werden,
2. 2. Bei der in Anspruch !..gekennzeichneten Vorrichtung die Anordnung eines Brückenstückes (Fig. 7 und 8) zur Verbindung der Stromschlufsplatten für die einzelnen Leitungen, bestehend aus zwei mit Quecksilber gefüllten Stöpseln, welche für gewöhnlich durch eine leicht schmelzbare Masse von einander isolirt sind, bei Erhitzung jedoch durch das Quecksilber leitend mit einander verbunden werden, zum Zwecke, durch Herstellung von Kurzschlufs die Beschädigung der Leitungen zu verhüten.

   Hierzu 3 Blatt Zeichnungen.