DE618028C - Elektrischer Stufenschalter mit auf der Innenseite eines Hohlzylinders axial nebeneinander angeordneten festen Kontakten und im Innern des Hohlzylinders befindlichen, mit den festen Kontakten zusammenarbeitenden umlaufenden Rollenkontakten - Google Patents

Description

• Elektrischer Stufenschalter mit auf der Innenseite eines Hohlzylinders axial nebeneinander angeordneten festen Kontakten und im Innern des Hohlzylinders befindlichen, mit den festen Kontakten zusammenarbeitenden umlaufenden Rollenkontakten Im elektrischen Bahnbetrieb haben sich die Stufenschaltersteuerungen gutbewährt, einmal wegen ihrer Zuverlässigkeit, da die Kontakte mechanisch bedient werden, und außerdem wegen des geringen Abbrandes der Kontaktstellen, da nur an den Funkensehaltern, also an wenigen Stellen, eine Abschaltung erfolgt. Die bekannten Stufenschalter, die mit Gleitkontakten ausgeführt sind, haben jedoch den Nachteil, daß sie infolge ihrer meist gestreckten Gleitbahn sehr groß sind und auch größere Kräfte zum Bedienen erfordern. Aus diesen Gründen wurden Stufenschaltersteuerungen bei elektrischen Triebwagen, bei denen sehr wenig Platz zur Verfügung steht und bei denen die Steuerung möglichst leicht sein soll, nicht angewandt.
• Diese Nachteile werden vermieden, wenn man die Kontakte kreisförmig anordnet. Kreisförmig angeordnete Kontakte sind an und -für sich nicht neu. So hat man z. B. schon kleine Installationsschalter ausgeführt, bei denen in einem Hohlzylinder zwei Kontakte diametral gegenüberliegen, die von je einer Kontaktrolle bestrichen werden. Die Kontaktrollen sind leitend miteinander verbunden. Jedoch hat diese Anordnung den Nachteil, daß man sie für Stufenschalter, die eine ganze Reihe von Kontakten benötigen und außerdem verhältnismäßig hohe Ströme führen, nicht verwenden kann. Ein weiterer Nachteil derartiger Schalter liegt darin, daß auch bei vergrößerter Ausführung verhältnismäßig nur wenige Kontakte im Hohlzylinder untergebracht werden können und daß außerdem der Strom von einer Kontaktrolle zur anderen geleitet werden muß, wobei der Strom über die Lagerstelle der Rollen geht und dadurch zusätzliche Erwärmungen verursacht.
• Der letztgenannte Nachteil findet sich bei einem bekannten Stufenschalter für Dreiphasentransformatoren, bei -welchem mittels zweier axial nebeneinanderliegenden Kontaktrollen dreifeste Kontakte überbrückt werden, von denen zwei axial nebeneinander und der dritte, von mehr als doppelter axialer Länge, am Umfang des Kontaktkreises gegen die beiden erstgenannten verschoben ist. Dadurch, daß jeweils zwei feste Kontakte axial nebeneinanderliegen, gewinnt man Platz und ist auch in der Lage, mehrere Kontaktrollen unabhängig- voneinander zu betätigen.
• Die genannten Nachteile werden nach der Erfindung dadurch vermieden, daß bei einem Stufenschalter mit auf der Innenseite eines Hohlzylinders axial nebeneinander angeordneten festen Kontakten und mit im Innern des Hohlzylinders befindlichen, mit den festen Kontakten zusammenarbeitenden umlaufenden Rollenkontakten auf jeder Schaltstufe zwei axial nebeneinanderliegende Kontakte durch ein und dieselbe breite Rolle überbrückt sind.
• In den Abb. i und z sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es ist dabei angenommen, daß die Steuerung für ein Wechselstromfahrzeug bestimmt sein soll. Da die Schaltung der Steuerung nicht zum Gegenstand der Erfindung gehört, wird auf sie im- folgenden nicht näher eingegangen. In der Abb. i bedeutet d die Niederspannungswicklung eines Transformators. Die einzelnen Anzapfungen i bis 12 sind mit den Kontakten b des Stufenschalters stromleitend verbunden. Die Kontakte b sind geradlinig ausgebreitet dargestellt: Gegenüber den Kontakten b liegen zwei Kontaktschienen c und d. Die Überbrückung der einzelnen Kontakte erfolgt durch Kontaktrollen e und f. Unterhalb dieser schematischen Darstellung ist der Stufenschalter nochmals, und zwar im Querschnitt, aufgezeichnet, wobei die Kontaktstücke b sowie die hier nicht sichtbaren Kontaktbahnen c und d kreisförmig auf einem Hohlzylinder z angeordnet sind und durch die beiden Kontaktrollen e und f überbrückt werden können. Letztere können federnd angepreßt werden, um einen günstigen Kontaktdruck zu erzeugen.
• Durch irgendeine Antriebsvorrichtung, z. B. einen Motor oder einen Drehmagnet, wird das Zahnrad g gedreht. Mit -ihm kämmt ein Ritzel h, welches die Weile i und damit die weiteren Zahnräder v und j dreht. Mit dem Zahnrad j kämmt das Zahnrad k, welches mittels einerWelle dieRollkontakteeund (bewegt. Angenommen, das Zahnrad g drehe sich im Gegenuhrzeigersinn, so erfolgt die Drehung der Kontaktrollen e und f gleichsinnig. Zunächst wird der Kontaktbelag i von der Kontaktrolle e berührt; bei weiterer Bewegung werden die Kontaktbeläge i und 2, 2 und 3, 3 und 4 usw. gemeinsam von beiden Kontaktrollen e und f berührt. Auf diesen Schaltstufen werden also stets zwei Kontaktbeläge berührt, so daß stets die beiden Schienen c und d an Spannung liegen. Von den Schienen c und d aus verläuft der Strom über die mit Blasspulen ausgerüsteten Funkenschalter o und p, eine Drosselspule u und den Fahrzeugtriebmotor M zur Erde. Da die beiden Hälften der Drosselspule u in entgegengesetztem Sinne vom Strom durchflossen werden, heben sich die Wirkungen ihrer Amperewindungen auf, so dä.ß die Belastungsströme nur Ohmschen Widerstand überwinden müssen.
• Es ist wesentlich, daß die Kontakte b am Stufenschalter keinerlei Abschaltungen auszuführen haben. Aus diesem Grunde muß, wenn z. B. die Kontaktrolle e vom zugehörigen Kontakt b ablaufen will, der Strom zunächst durch den Funkenschalter o unterbrochen werden. Kommt die Kontaktrolle e auf den nächsten Kontaktbelag, so wird der Funkenschalter o wieder geschlossen. Für die Kontaktrolle f gilt sinngemäß das gleiche. Hier besorgt die Abschaltungen der Funkenschalter p. Damit die Funkenschalter o und p stets im geeigneten Augenblick unterbrechen, ist das Übersetzungsverhältnis der Zahnräder v 'und m derart gewählt, daß jeder Schaltstufe je eine Drehung des Ritzels in von i8o° entspricht. Zur Steuerung der Funkenschalter dient außerdem eine Kurvenscheibe iz, welche die Funkenschalter o, p entgegen der Kraft einer Feder w öffnet.
• Die Anordnung gestattet außerdem in einfacher Weise, unabhängig von der Stellung, in welcher sich der Stufenschalter gerade befindet, eine Schnellabschaltung auszuführen. Zu diesem Zweck ist eine besondere Nockenscheibe q vorhanden, die im normalen Betrieb die gezeichnete Stellung einnimmt. Diese Scheibe q ist mit einem Hebel t verbunden, an dem eine Feder F angreift, die das Bestreben hat, die Nockenscheibe q so zu drehen, daß beide Funkenschalter o und p geöffnet werden. Die Federkraft kann jedoch in der gezeichneten Normalstellung nicht zur Auswirkung kommen, da sich der Hebel t gegen einen Hebel s anlegt, der mit dem -Anker eines Elektromagneten rin Verbindung steht. Wird die Wicklung des Magneten r stromlos, so fällt der Magnetanker ab, und der Hebel s bewegt sich im Uhrzeigersinn. jetzt vermag der Hebel t und damit die Nockenscheibe q sich infolge der Kraft der Feder F zu drehen, und die Funkenschalter o, p öffnen sich.
• Wird die Steuerung jetzt stromlos zurückgedreht, so bewegt sich das Rad g im Uhrzeigersinn, und kurz vor der Nullstellung schlägt der an dem Rad g befindliche Bolzen x an den Hebel t und bringt die Nockenscheibe q wieder in die gezeichnete Normalstellung. Der Magnet r kann jetzt seinen Anker anziehen, und die Steuerung ist bereit für erneutes Vorwärtsschalten. Der Magnet r kann auch als Nullspannungsmagnet gegebenenfalls mit Dämpfungsvorrichtung ausgebildet sein, der bei wegbleibender Spannung den Motor M abschaltet.
• Beim Ausführungsbeispiel nach Abb. 2 sind die beiden Kontaktrollen e und f mit je einem Sektor A bzw. B eines Malteserrades verbunden. Die beiden Sektoren A und B stützen sich infolge von Federkräften auf die Welle C. Dreht sich das Antriebsrad g, so werden die beiden Ritzel hl und h2 mitgedreht. Mit den Ritzeln hl und h2 sind Mitnehmer Ei bzw. E2 verbunden, die an den Stellen G1 und G@ drehbar gelagert sind. Angenommen, das Rad g drehe sich im Gegenuhrzeigersinn, so kommt nach einer kleinen Drehung der Bolzen des Mitnehmers E2 mit einer LTut des Sektors A in Eingriff und dreht diesen so weit, bis die Kontaktrolle e das nächste Kontaktsegrnent b berührt hat. Der Sektor B und damit auch die Kontaktrolle f bleiben hierbei vollkommen in Ruhe. Bei weiterer Drehung des Rades g werden umgekehrt der Kontaktsektor B und darRit auch die Kontaktrolle f ttm eine Stufe weitergedreht, während der Sektor A in Ruhe bleibt. Dieses Arbeitsspiel wiederholt sich auf den nächsten Schaltstufen.
• Die Anordnung bietet den Vorteil, daß, da jeweils eine Kontaktrolle während der Drehung der anderen in Ruhe ist, die Kontaktbeläge b schmaler ausgeführt werden können als bei der Anordnung nach Abb. i, wo beide Kontaktrollen gleichzeitig bewegt werden. Die Steuerung der Funkenschalter o und p erfolgt auch hier durch eine Nockenscheibe sz, die vom Ritzel na gedreht wird.
• Da bei beiden Anordnungen die Kontakt-Beläge b und die Kontaktschienen c, d auf einem Hohlzylinder angeordnet sind, wird der Stufenschalter verhältnismäßig leicht und beansprucht nur wenig Platz. Diese Vorzüge fallen bei Triebfahrzeugen besonders ins Gewicht. Außerdem kommt noch hinzu, daß für die Bedienung des Stufenschalters geringe Kräfte genügen, da die Kontaktrollen e, f fast reibungslos über die Kontaktbeläge b und die isolierenden Zwischenstücke y hinweglaufen können. Ein weiterer Vorzug der neuen Stufenschaltersteuerung liegt im Einbau der Schnellabschaltvorrichtung i', s, t, q und in der Verwendung der beiden Funkenschalter o, p, wodurch der Kontaktabbrand auf zwei Stellen beschränkt wird.

Claims (13)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Elektrischer Stufenschalter mit auf der Innenseite eines Hohlzylinders axial nebeneinander angeordneten festen Iiontakten und im Innern des Hohlzylinders befindlichen, mit den festen Kontakten zusammenarbeitenden umlaufenden Rollenkontakten, @dadurchgekennzeichnet, daß auf jeder Schaltstufe zwei axial nebeneinanderliegende Kontakte- durch ein und dieselbe breite Rolle überbrückt sind.
2. 2. Stufenschalter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei kreisförmig umlaufende Kontaktrollen (e, f) vorgesehen sind, welche die glatt ausgebildete Innenfläche des Hohlzylinders (z) an diametral gegenüberliegenden Stellen gleichzeitig berühren, um einseitige mechanische Beanspruchungen zu vermeiden.
3. 3. Stufenschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kreisförmig umlaufenden Kontaktrollen (e, f) mittels Federn gegen die glatte Innenfläche des Hohlzylinders (z) gepreßt werden. q..
4. Stufenschalter nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzapfstufen (i bis-i2) hälftig unterteilt sind und die mit den ungeradzahligen Anzapfungen verbundenen Kontaktsegmente auf der einen sowie .die mit den geradzahl:igenAnzapfungen verbundenen Kontaktsegmente auf der anderen Hohlzylinderhälfte liegen.
5. 5. Stufenschalter nach Anspruch i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß die einen Kontaktsegmente (c, d) über je eine Hälfte einer Drosselspule (u) und den Fahrzeugtriebmotor (M) stromleitend mit der Erde verbunden sind.
6. 6. Stufenschalter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Motorstromkreis über Funkenschalter (o, p) geführt ist, die mittels Kurvenscheibe (a) und Zahnradgetriebe (na, v und h, g) gesteuert werden.
7. 7. Stufenschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Übersetzungsverhältnis der Zahnradgetriebe derart gewählt ist, daß beim Vorwärtslaufen der Steuerung die gleichzeitig über Zahnradgetriebe (h, j und h, g) ' angetriebenen Kontaktrollen ihre zugehörigen Kontaktsegmente stromlos verlassen. B.
8. Stufenschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schnellabschaltvorrichtung (r, s, t, q) zur Beeinflussung der Funkenschalter vorgesehen ist. g.
9. Stufenschalter nach Anspruch 8, -dadurch gekennzeichnet, daß bei normalem Arbeiten eine Nockenscheibe (q) mittels Hebel (t, s) verriegelt und die Verriegelung von einem Elektromagneten (r) gesteuert wird. io.
10. Stufenschalter nach Anspruch g, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Verriegelung dienende Elektromagnet als Nullspannungsmagnet ausgebildet ist. ii.
11. Stufenschalter nach Anspruch io, dadurch gekennzeichnet, daß beim Zurücklaufender Steuerung, und zwar kurz vor der Nullstellung, die Nockenscheibe (q) mittels eines am treibenden Zahnrad befestigten Bolzens (x) wieder in ihre Normallage zurückgebracht wird.
12. 12. Stufenschalter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kontaktrolle von j e einem Sektor (A, B) eines Maltesergetriebes getragen wird (Abb. 2).
13. 13. Stufenschalter nach Anspruch i2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Sektoren des Maltesergetriebes sich auf eine ruhende Welle (C) abstützen.-14. Stufenschalter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Mitnehmer (E) des Maltesergetriebes als auch die zur Beeinflussung der Funkenschalter dienende Kurvenscheibe gemeinsam vom treibenden Zahnrad (g) gesteuert werden.