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Steuerschalter, insbesondere für mit Wechselstrom betriebene Bahnfahrzeuge
Für die Steuerung elektrischerBahnmotoren hat man in neuerer Zeit vielfach sogenannte
Nockenfahrschalter benutzt, die von Hand oder durch Hilfsmotoren bewegt werden und
bei denen die einzelnen Kontakte mit Hilfe von-Nocken- oder Kurvenscheiben gesteuert
werden. Um die Anordnung besonderer Überstrom- oder Nullspannungsschalter zu vermeiden,
hat man in Gleichstrombetrieben auch, bereits Hilfsvorrichtungen vorgesehen, die
einzelne geschlossene Kontakte unabhängig von dem Nockenschaltwerk zu öffnen vermögen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Anordnung
zu schaffen, durch welche nicht nur einer oder wenige, sondern eine größere Anzahl
von Nockenkontakten, welche betriebsmäßig geschlossen werden, außerbetriebsmäßig
wieder geöffnet werden können. Gemäß der Erfindung sind bei Nockenschaltern der
angegebenen Art außer den normalen, auf der Schaltwelle festsitzenden Nockenscheiben
noch weitere, unabhängig verdrehbareNockenscheibenvorgesehen, die einerseits auf
den Kontakthebel wirken und andererseits mit der Hilfsschaltvorrichtung so verbunden
sind, daß sie beim normalen Schließen eines odermehrerer Kontakte die Hilfsvorrichtung
in diejenige Lage bringen, bei der diese im Bedarfsfalle eine Ausschaltung bewirken
kann. Die für jedes Nockenschütz anzuordnende zusätzliche Nockenscheibe kann leicht
untergebracht werden und bedingt keine erheblichen Mehrkosten. Die Bedienung aller
dieser Nockenscheiben kann durch einen einzigen Hilfsantrieb, z. B. einen Druckzylinder,
erfolgen, dessen Kolben beim normalen Einschalten eines oder mehrerer Schütze in
die Anfangslage .gebracht wird. Dieser Kolben steht mit allen Losscheiben in Verbindung,
so daß bei Betätigung eines Nockens alle anderen gemeinsam mit dem Kolben in die
Anfangslage gebracht werden.
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Ein nockenbedienter Stufenschalter, bei dem sich die Stufenschaltkontakte
vermittels einer auf beliebige Weise zu betätigenden Freiauslösung im Gefahrfalle
oder aus sonstigen Gründen in irgendeiner Stellung öffnen lassen; ist bereits bekannt.
Diese Schalterausführung hat aber den Nachteil, daß zusätzliche Gelenkhebel erforderlich
sind und ihr Raumbedarf deshalb ziemlich groß ist. Für einen Einbau in den Fahrschalter
ist die bekannte Vorrichtung deshalb wenig geeignet. Ebenfalls zu viel Raum benötigt
eine bekannte Sicherheitsvorrichtung, bei welcher das unabhängige Offnen der Einzelkontakte
des Steuerschalters durch eine besondere Zwischenwelle, einen glockenförmigen Körper
und eine Anzahl von Hebeln erfolgt. Ein weiterer Nachteil dieser Schalteinrichtung
ist der, daß der Bedienungsmann im Gegensatz zum Erfindungsgegenstand beim Schalten
des Nockens die Antriebskraft derHilfsvorrichtung überwinden muß. Schließlich ist
noch ein Nockenschalter zu erwähnen, dem ebenfalls die gleiche Aufgabe wie dem erfindungsgemäßen
Steuerschalter zugrunde liegt. Er hat aber den Nachteil, daß jedem
der
Kontaktpaare, welche unabhängig von der Nockenbewegung geöffnet werden sollen, ein
besonderer Hebel und eine besondere elektromagnetische Auslösespule zugeordnet sind.
Da die Zahl der. Auslösespulen gleich der Zahl der N ockenschalter ist, bedingt
auch diese Konstruktion eine große Bauhöhe des Fahrschalters. Der besondere Vorteil
des Erfindungsgegenstandes gegenüber .den bisher bekannten Steuerschaltern ist der,
daß durch die verwendeten Konstruktionselemente eine zusammengedrängte Bauart gewährleistet
ist. Im Fahrschalter läßt sich deshalb die erfindungsgemäße Einrichtung bedeutend
leichter als die bekannten Vorrichtungen unterbringen. Dazu kommt, daß die Bedienung
äußerst einfach ist, da vom Führer des Fahrzeugs keine zusätzlichen Kräfte zur Überwindung
eines starken Federdruckes aufgebracht werden müssen.
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Inder Zeichnung sindAusführungsbeispiele dargestellt. Abb. i und 2
zeigen schematisch eine Anordnung gemäß der Erfindung in zwei verschiedenen Schaltstellungen,
Abb. 3 die bauliche Anordnung der beweglichen Teile eines N ockenschützes und Abb.
4. und 5 Sperr-und Auslösevorrichtungen für den Hilfsantrieb.
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In Abb. i und 2 ist die Schaltwelle mit i, die Nockenscheibe samt
Nocken für die normale Steuerung mit 2 und 3, die zusätzliche Nockenscheibe mit
.¢ und der Kontakthebel mit 9 bezeichnet. Die Scheibe 4, die auf der Welle i. lose
verdrehbar ist, besitzt einen Nocken 5 und einen gabelförmigen Teil 6, der mit dem
zweiarmigen Hebel 7 und dem Druckmittelantrieb 8 zusammenarbeitet. Der Kontakthebel
9 trägt am einen Ende den beweglichen Kontakt io, der mit dem festen Kontakt i1
zusammenwirkt. Am anderen Ende des Hebels 9 sind zwei Rollen 12 und 13 angebracht,
die mit den Nockenscheiben 2 bzw. 4 zusammenwirken. Die Nockenscheibe 2 ist auf
der Welle i fest aufgekeilt: Die in Abb. i gezeigte Lage der einzelnen Teile ist
die Anfangslage. Die Rolle 12 des Hebels 9 ruht auf der oberen Fläche des Nockens
3 und hält die Kontakte io, i1 entgegen der Wirkung der Feder 14 offen. Die Rolle
13 liegt auf der geneigten Fläche des Nockens 5 auf. Der Kolben des Druckmittelantriebs
8 befindet sich in der EntUage. Wird die Welle i in irgendeinem Sinne gedreht, so
wird die Nockenscheibe 2 mitbewegt, während die Nockenscheibe 4 zunächst stehenbleibt.
Nach einer gewissen Winkelbewegung der Welle wird die Rolle 12 von dem Nocken 3
der Scheibe 2 freigegeben, und der Hebel g bewegt sich unter der Wirkung der Druckfeder
14 im Uhrzeigersinne. Hierbei übt die Rolle 13 einen Druck auf die geneigte Fläche
des Nockens 5 aus und bewegt die Hilfsnockenscheibe 4 ebenfalls im Uhrzeigersinne.
Hierdurch wird auch der Hebel 7 mittels der Gabel 6 bewegt und der Kolben des Antriebs
8 gehoben. Wenn die Rollen 12 und 13 auf den Grundflächen der Nockenscheiben und
.4 aufliegen, befinden sich die Kontakte io, i i im Eingriff, und der Kolben des
Antriebs 8 hat seine Anfangslage erreicht, wie dies aus Abb.2 hervorgeht. Wird nun
das Ventil, welches den Druckmittelzufluß zum Antrieb 8 versperrt hält, durch irgendeine
Sicherheitsvorrichtung, z. B. die Totmannseinrichtung, Minimal- oder Maximalstrom
oder bei Nullspannung so umgestellt, daß das Druckmittel in den Zylinder 8 eintreten
kann, so wird der Kolben abwärts bewegt, und es erfolgt eine Verstellung der Nockenscheibe
4 entgegen dem Uhrzeigersinne. Dadurch wird die Rolle 13 gehoben und der Hebel,
9 im Sinne des öffnens der Kontakte io, i i verstellt.
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In Abb: 3 ist eine konstruktive Ausfübrungs_ form des Gegenstandes
der Erfindung veranschaulicht. Die einzelnen Teile sind mit den gleichen Bezugzeichen
versehen wie in Abb. i und 2. Der bewegliche Kontakt io ist in an sich bekannter
Weise als Wälzkontakt ausgebildet, der gelenkig mit .dem Kontakthebel g verbunden
ist und unter Federwirkung steht. Die -Schaltfeder i4 greift am äußersten Ende des
Hebels 9 an, um einen möglichst hohen Kontaktdruck zu gewährleisten. Die Teile 5
und 6 nach Abb. i und 2 sind zu einem gemeinsamen Gliede vereinigt, denn die eine
Außenfläche der gegabelten Scheibe 6 ist gleichzeitig als Nocken 5 ausgebildet,
der mit der Rolle 13 des Kontakthebels 9 zusammenwirkt. Der Kolben des Druckmittelantriebs
8 ist in der Endlage gezeigt. Die beiden Rollen 12 und 13 liegen unmittelbar hintereinander,
so :daß nur eine derselben, 13, zu sehen ist.
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Um die in Tätigkeit gesetzte Druckluftauslösung in der Ausschaltlage
zu halten, falls die Druckluft aus dem Luftbehälter entweichen sollte, kann eine
Anordnung gemäß Abb. 4 und 5 vorgesehen -werden. Diese Abbildungen zeigen eine mit
der Ausschaltwelle verbundene Sperreinrichtung mit Auslösemagneten und Hilfskontakten
in zwei verschiedenen Schaltlagen. Mit 7 ist der bereits an Hand der vorhergehenden
Abbildungen beschriebene Hebel bezeichnet, auf den die Kolbenstange des Druckluftantriebs
8 einwirkt. Der Hebel 16 bildet zusammen mit dem Hebel 7 einen doppelarmigen Hebel,
der auf der Welle 15 befestigt ist, welche auch die auf die Steuerscheiben 4 wirkenden
Hebel trägt (vgl. Abb. 2) ' Der Hebelarm 16 ist mit einem Gelenkstück 17 verbunden,
das mit dem Hebel 18 ein Kniegelenk bildet. Der Hebel 18 ist auf der Welle ig drehbar
gelagert und an
seinem äußeren Ende mit einem Anschlag 2o versehen.
Um eine besondere Lagerung zu ersparen, kann der Hebel 18 auch auf der Welle i (Abb.
3) angebracht sein. Dieser Anschlag 2o arbeitet mit einem Gegenanschlag 21 des doppelarmigen
Hebels 22 zusamrpen, welcher unter dem Einfluß eines Magneten 24 und einer Feder
23 steht. Der Magnet 24. ist vorzugsweise nur zwischen der Nullstellung und der
ersten Stellung des -Fahrschalters erregt. An dem Hebelarm 16 ist ein Gestänge :25
befestigt, das den Kontakthebel 26 mit den Kontakten 27 bedient. Diese ]Kontakte
liegen im Erregerkreis der Spule 2d..
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Befindet sich der Kolben des Druckluftantriebs 8 (Abb. 3) in der Anfangslage,
so nimmt der Hebel 7-i6 die in Abb. 4. dargestellte Lage ein. Der Magnet 2q. ist
aberregt, und die Kontakte 27 sind offen. Beim Vorschieben des Druckluftkolbens
wird der Hebel 7 in die in Abb. 5 gezeigte Lage gebracht. Mit Hilfe des Gelenkstückes
17 wird auch der Hebel 18 entgegen dem Uhrzeigersinne mitgenommen, wobei der Anschlag
:2o über den Anschlag 21 hinweggleitet, dabei den Hebel 22 unter Anspannung der
Feder 23 für kurze Zeit niederdruckend. Sind die Anschläge 2o und 2z aneinander
vorbeigeglitten, so wird der Hebel :22 durch die Feder 23 wieder in die in Abb.
5 dargestellte Lage gebracht, bei der der Anschlag a1 sich vor den Anschlag 2o legt
und dadurch eine Bewegung des Hebels 1 e im Uhrzeigersinne verhindert. Wenn jetzt
der Druck im Druckluftantrieb8 nachlassen sollte, kann die Welle 15 nebst allen
mit ihr in Verbindung stehenden Hebeln ebenfalls nicht im Uhrzeigersinne gedreht
werden, weil dies durch das Gelenkstück 17, den Hebel 18 und den Anschlag 21 verhindert
wird. Ist einmal die zwangsweise Ausschaltung aller Nockenkontakte herbeigeführt
worden, so kann der ursprüngliche Zustand erst wieder erreicht werden, wenn der
Magnet 2q. erregt wird. Der Stromkreis dieses Magneten ist über die 13ilfskontakte
27 geführt, welche gemäßAbb.4 geöffnet und nach Abb. 5 geschlossen sind. Wird nun
der Magnet 24 erregt, was z. B. beim Einschalten des Fahrschalters aus der Nullage
in die erste Schaltstellung erfolgt, so wird der Hebel 2-, entgegen dem Uhrzeigersinne
verstellt und -der Hebel i8 freigegeben, so daß er sich unter Federwirkung um einen
gewissen Betrag im Uhrzeigersinne verdrehen kann. Die Verstellung des Hebels 7 und
des Druckluftantriebs in die Anfangslage erfolgt dann beim Einrücken des ersten
Nockenschützes beim Einschalten von der Nullstellung aus, wie dies bereits vorstehend
beschrieben wurde. Die Unterbrechung des :Magnetkreises 24. erfolgt selbsttätig
durch die Kontakte 27. Die beschriebene Anordnung ist besonders für Wechselstromsteuerungen
brauchbar, weil hierbei eine größere -Anzahl oder alle Kontakte (z. B: die Trennschalter)
zu bedienen sind. Da mechanische Vorrichtungen für die Bewältigung dieser Aufgabe
bisher nicht vorhanden sind, " war man genötigt; diese Kontakte auf andere Art,
z. B. -durch Elektromagnete, zu bedienen. Es ergab sich dadurch die Notwendigkeit,
zweierlei Steuerungen gleichzeitig zu benutzen, wenn man die Stufenkontakte durch
Nockenschalter betätigen wollte.
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Die Anwendung der Erfindung sei für eine Transformatorstufenschaltung
kurz erläutert: Der Nockenschalter besteht aus den Kontakten io, i i; dies ist beispielsweise
einer von den Schaltern (etwa acht an der Zahl), welche die Motoren mit den überschaltdrosselspulen
verbinden. Alle Schalter seien mit den Elementen 1, 3, 5, 6, 9 bis 11, 13 und 1:
f ausgestattet und mögen auf die gemeinsame Welle. 15 wirken. Am Ende dieser Welle
ist ein einziger Hebel 7 angebacht, welcher in der gezeichneten Weise mit dem Druckmittelantrieb
8 in Verbindung steht. Bei der Steueritng des ersten Schalters mit den Kontakten
io, ii wird in der bereits angegebenen Weise über die Hebel 7' und 7 der Druckluftkolben
in seine Ausgangsstellung nach rechts bewegt (Abb. 3). Damit werden sofort über
die Welle 15 und die Gabeln 6 durch die zugehörigen Hebel 7' die Losscheiben, welche
mit den Gabeln 6 in Verbindung stehen, in die entsprechende Läge bewegt. Bei Weiterbewegen
`der Steuerung werden die übrigen entsprechenden Schalter geschlossen, ohne daß
sich an dem Druckmittelantrieb 8 bzw. an den Losscheiben (Nockenscheiben q.) dieser
Kontakte irgend etwas ändert. Nachdem beispielsweise sämtliche Schalter geschlossen
sind, trete irgendein Sicherheitsfall ein. Es wird beispielsweise durch Loslassen
des Totmannsknopfes die Totmannvorrichtung auslösen und dabei dem Zylinder 8 Druckluft
zuführen. Der Kolben wird nach links bewegt, mit ihm der Hebel 7, welcher
nunmehr die Welle 15 entgegen dem Uhrzeigersinne dreht. Dieser nimmt sämtliche Hebel
7' mit, welche in die Gabeln 6 eingreifen, die Nockenscheiben d. nach rechts bewegen
und dadurch zwangsläufig entgegen den Kräften der Federn 14 sämtliche Nockenkontakte
io, ii öffnen, und zwar unabhängig von der Steuerwelle i.