DE644689C - Anordnung zum Einschalten eines elektromagnetisch ferngesteuerten Schalters - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Schalter mit Fernsteuerung, bei denen das Einlegen des Schalters durch einen ferngesteuerten • Druckmittelzylinder erfolgt, dessen Druckmitteleinlaß und -auslaß von einem Viorsfeuerventil unter dem Einfluß eines Elektromagneten und einer Gegenfeder steht.

Der Weg, das hier als Vorsteuerventil vorgesehene Ventil für den Druckmittelein- und -auslaß direkt zu verwenden, bereitet Schwierigkeiten, weil der für hohe Schaltschnelligkeit erforderliche Ventildurchlaßquerschnitt selbst bei nicht allzu reichlicher Bemessung einen Ventilmagneten erfordert, der die allgemein gebräuchliche Anordnung nicht unerheblich durch seine Größe (und seine Energieaufnahme stört. Erfindungsgemäß wird daher dieses durch den Elektromagneten betätigte Ventil als Vorsteuerventil in kleinen Abmessungen vorgesehen !und zwischen dieses Ventil und den Arbeitszylinder für das Schließen des Schalters ein von ersterem gesteuertes Beschleunigungsventil eingeschaltet, das in seiner Ruhelage den Arbeitsraum des Zylinders mit dem Freien, in der entgegengesetzten Endlage dagegen mit der Druckmittelzuleitung verbindet.

Zufolge dieser Anordnung unterscheidet sich die Erfindung von den bekannten An-Ordnungen dadurch, daß nur ein vorübergehendes Erregen des Vorsteuerventils erforderlich ist, um den Schalter sicher in die Einschaltstellung zu bringen und die Kolben des Beschleunigungs- und Arbeitszylinders für einen weiteren Einschaltvorgang in die Anfangslagen zurückzubringen. Dieses ist dadurch erreicht, daß selbst für den kurzen Erregungsvorgang am verhältnismäßig klein bemessenen Vorsteuerventil, das zu dem Zweck nur genügend große Durchbohrungen erhält, die Steuerung der Druckluftzuleitung und -ableitung für den Hauptarbeitszylinder in das Beschleunigungsventil verlegt ist, die beide groß genug bemessen und mit genügenden Durchgangsquerschnitten für das schnelle Arbeiten beider Apparate versehen werden.

Erfindungsgemäß wird dann weiterhin bei Schaltzylindern, die als doppelseitige Zylinder ausgebildet sind, das Beschleunigungsventil, das den Druckmitteleinlaß in den Arbeitsraum. des Schaltzylinders überwacht, in der Ruhelage das dem Arbeitsraum entgegengesetzte Zylinderende mit dem Freien oder je nach Anordnung mit der Druckmittelleitung verbinden.

Der Schaltzylinder ist so ausgeführt, daß ein ihm gegenüberliegender Gegenzylinder mit kleinerem Durchmesser so zugeordnet ist, daß dieser über seine Kolbenstange den größeren Gegenkolben in seine Endlage zurückdrängt, weil dieser über das überwachende Beschleunigungsventil in seiner

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Karl Müller in Aisdorf b. Betsdorf, Sieg.

Ruhelage mit dem Freien verbunden ist, während der kleinere Gegenzylinder mit der Druckmittelleitung in dauernder Verbindung steht. ^_r'<-

Die Zeichnung veranschaulicht in ^gejji;-Abb. i, ia und 2 ein Ausführungsbeispiel^:'<äl|)!Ö Errindungsgegenstandes, und zwar zeigen Abb. ι den Schaltzylinder und die zugehörigen Ventile im Schnitt, einen elektrischen Schalter dagegen in Stirnansicht, Abb. ia einen Schnitt durch das Vorsteuerventil C in einer anderen Stellung, Abb. 2 ein Schaltschloß und den elektrischen Schalter in Seitenansicht. Abb. 3 gibt eine etwas abgeänderte Ausführungsform des Schaltzylinders mit seinen Ventilen im Schnitt wieder.

Die Kurbelwelle 4 eines unter Wirkung einer Öffnungsfeder 6 stehenden Schalters 5 ist mit einer ein Handrad 8 tragenden Antriebswelle 7 durch ein Schaltschloß A von folgender Einrichtung gekuppelt. Eine auf der Kurbelwelle 4 befestigte Scheibe 9 und eine auf der Antriebswelle 7 befestigte Scheibe 10 tragen je einen drehbar gelagerten, doppelarmigen und bogenförmig gekrümmten Hebel 11, 12 und 13, 14, der unter Wirkung einer ihn in die durch einen Anschlag 17 und 18 bestimmte Ruhelage drehenden Feder 15 und 16 steht. In der Ruhelage sind die beiden Hebel durch Zusammenwirken von an ihren Armen 11 und 13 vorgesehenen Nasen 19 und 20 miteinander verklinkt. Der Arm 14 des Hebels 13, 14 trägt eine über den Scheibenrand hinausragende Nase 2i, mit der eine ortsfest gelagerte Sperrklinke 22 derart zusammenwirkt, daß die beiden durch die Hebel 11, 12 und 13, 14 gekuppelten Scheiben 7, 8 gegen Drehen im Sinne des öffnens des ölschalters gesperrt sind. Der Arm 12 des Hebels ii, 12 ragt mit seinem freien Ende über den Scheibenrand hinaus; mit ihm wirkt der Anker 23 einer Auslösespule 24 derart zusammen, daß der Anker 23 bei seinem Anspringen durch Verdrehen des Hebels 11, 12 die Verklinkung der beiden Hebel löst. Dadurch wird einerseits die Scheibe 9 mit der Kurbelwelle 4 frei, so daß der Schalter 5 durch die Feder 6 geöffnet werden kann. Anderseits vermag nunmehr die Nase 20 des Hebels 13, 14 dadurch, daß dieser nicht mehr am Hebel 11, 12 abgestützt ist, der Klinke 22 auszuweichen, so daß die Antriebswelle 7 zwecks erneuter Verklinkung der beiden Hebel 12, 12 und 13, 14 der Kurbelwelle nachgedreht werden kann. Dieses Nachdrehen geschieht selbsttätig durch eine Feder 25, die mit einem Ende an einem Festpunkt 26 und mit dem anderen Ende an einem neben der Scheibe 10 auf der Antriebswelle 7 befestigten einarmigen Hebel angreift. Der gewöhnlich geöffnete Stromkreis der Auslösespule 24 kann durch einen kleinen Handschalter 28 geschlossen werden, der sich an beliebiger vom Schalter entfernten Stelle befinden kann. -■•£Das Einlegen des Schalters 5 geschieht jU&rch einen mit Druckluft oder auch mit *tinem anderen geeigneten Druckmittel betriebenen Schaltzylinder 29 mit darin geführten Kolben 30. Dieser Schaltzylinder 29 ist so angeordnet, daß eine aus dem Zylinder herausgeführte Kolbenstange 31 in der Ebene des einarmigen Hebels 27 sich bewegt. Die Kolbenstange 31 ist dabei mit dem Hebel 27 im Sinne des Einlegens des Schalters 5 dadurch gekuppelt, daß das obere Ende der Kolbenstange 31 bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens 30 gegen einen Hebel stößt und diesen mitnimmt. Der Rücklauf des Kolbens ist dabei ungehindert. 8»

Das obere Ende des Schaltzylinders 29' steht durch eine Öffnung 32 dauernd mit dem Freien in Verbindung, wohingegen sein unteres Ende mit einem Ventil B verbunden ist, das den Preßluftein- und -auslaß in dem als Arbeitsraum dienenden unteren Zylinderraum regelt. Das Ventil B besitzt zwei gleichachsige zueinander angeordnete Zylinder 33, 34 mit zwei darin verschiebbaren Kolben 35, 36, die durch eine gemeinsame Kolbenstange 37 kraftschlüssig gekuppelt sind. Die Zylinder 33, 34 und ihre Kolben. 35, 36 besitzen voneinander abweichende Durchmesser, und zwar ist der Durchmesser des Zylinders 33 etwas kleiner als derjenige des Zylinders 34. Die beiden Kolben 35, 36 bilden also zusammen einen Stufenkolben, dessen kleinere Stirnfläche am Kolben ,35 und dessen größere Stirnfläche sich am Kolben 36 befindet. Der Zylinder 33 ist an seinem dem Zylinder 34 entgegen^ gesetzten Stirnende mit einer Zuleitung 38 für die frische Preßluft verbunden, während er am anderen Stirnende einen ins Freie mündenden Auspuff 39 besitzt. Endlich ist er etwa in seiner Mitte mit einer seitlichen Öffnung versehen, die über einen Kanal 41 mit der Preßluftein- und -auslaßöffnung 42 am unteren Ende des Schaltzylinders 29 in Verbindung steht. In der Zeichnung ist der Kanal 41 als Rohrleitung dargestellt. Natürlich kann auch das Ventil B unmittelbar am Schaltzylinder 29 angebaut werden, derart, daß die Öffnungen 40-42 und 44-48 auf dem kürzesten Weg in Verbindung stehen. Der Kolben 35 des kleineren Zylinders 35 dient gleichzeitig als Ventilkörper, indem er in der gezeichneten oberen Endlage die Preßlufteinlaßöffnung 43 in dem Zylinder 33, in seiner unteren Endlage dagegen den Auspuff iao verschließt. Der größere Zylinder 36 weist lediglich an seinem dem Zylinder 33 abge-

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kehrten Ende eine gleichzeitig zum Ein- und Austritt von Preßluft dienende Öffnung 44 auf, an welche eine zu einem Vorsteuerventil C führende Leitung 45 angeschlossen ist. Das Vorsteuerventil C besteht aus einem Dreiwegeschieber oder Ventil 46 mit Steuerkanälen 47, 48, 49 und einem im Gehäuse 46 drehbaren Schieber oder Ventilkörper 50, der an seiner Mantelfläche eine zur Verbindung von je zwei benachbarten Steuerkanälen geeignete Aussparung 51 enthält. Von den drei Kanälen 47, 48 und 49 dient der mittlere, 48, zum Anschluß der Leitung 45, der rechte, 49, ist mit der Preßluftzuleitung 38 verbunden, während der linke, 47, ins Freie mündet. In der in Abb. 1 gezeichneten Endstellung (Ruhestellung) des Schiebers 50 verbindet die Aussparung 51 den Steuerkanal 48 und damit den Zylinder 34 des Ventils B mit der Preßluftzuleitung 38. Der dadurch auf den größeren Kolben 36 des Ventils B geleitete Druck hält also· die beiden Kolben 33, 34 in ihrer oberen Endlage, so daß der Arbeitsraum des Schaltzylinders 29 über 42, 41, 40, 39 mit dem Freien in Verbindung steht. In der entgegengesetzten Endstellung des Schiebers 50 (Abb. la) wird dagegen der Zylinder 34 über die Leitung 45 und die Aussparung 51 mit dem Auspuff 47 verbunden, was zur Folge hat, daß der auf dem kleineren. Kolben 35 dauernd lastende Preßluftdruck die beiden Kolben 33, 36· abwärts bewegt. Dadurch erhält der Arbeitsraum des Schaltzylinders 29 Preßlufteinströmung, so daß der Schaltkolben 30 sich aufwärts bewegt und den Schalter 5 unter Vermittlung des Hebels 2y und des Schaltschlosses A einlegt.

Der Schieber oder der Ventileinsatz 51 des Vorsteuerventüs C wird gewöhnlich durch einen Kraftspeicher, z. B. 'eine Feder 52, in seiner in Abb. 1 gezeichneten Ruhelage gehalten. Seine Bewegung in die Stellung nach Abb. ia geschieht durch eine Magnetspule 53, deren Anker 54 mit dem Schieber 51 durch

4-5 geeignete Zwischenglieder, beispielsweise Schubstange 55 und Hebel 56, gekuppelt ist. Der gewöhnliche geöffnete Stromkreis der Magnetspule 53 kann durch einen Handschalter, z. B. einen Druckknopfschalter 57, geschlossen werden, der sich ebenso wie der Druckknopfschalter 28 für die Auslösespule 24 an beliebiger vom Schalter und seinem Zylinder entfernter Stelle befinden kann.

Oberhalb des Schaltzylinders 29 ist gleichzeitig zu diesem ein Gegenzylinder 58 von kleinerem Durchmesser als der Schaltzylinder angeordnet, indem ein Kolben 59 sich führt. Dieser Kolben 59 sitzt auf der Stange 31 des Schaltkolbens 30 und dient dazu, den Schaltkolben 30 nach dem Einlegen des Schalters in seine untere Endlage zurückzuführen. Der Gegenzylinder 58 ist an seinem unteren Ende über einen Kanal 60, den oberen Raum des Schaltzylinders 29 und den Kanal 32 dauernd mit dem Freien verbunden, wohingegegen sein oberes Ende mit der Preßluftzuleitung 38 in Verbindung steht. Eine Steuerung des Gegenzylinders 58 findet nicht statt, vielmehr ist sein Kolben 59 dauernd im Sinne der Rückführung des Schaltkolbens 30 in die Ruhestellung belastet. Der Gegenzylinder dient somit gleichzeitig als Dämpfungszylinder, wodurch der sonst am Ende der Aufwärtsbewegung des Schaltkolbens 30, d. h. beim Einlegen des Schalters, auftretende Stoß aufgefangen wird.

Die beiden zur Fernauslösung des Schaltschlosses A und zur Fernsteuerung des Ventils C dienenden Schalter 28, 57 befinden sich an derjenigen Stelle, von wo aus der Schalter 5 gesteuert werden soll. Die beiden Druckknopfschalter 28, 57 schließen in an sich bekannter Weise bei Druck auf ihren Knopf nur vorübergehend den Erregerstromkreis der zugehörigen Magnetspule 24 bzw. 53. Die Anker 23, 54 werden also, nachdem sie das Auslösen des Schaltschlosses bzw. die Verstellung des Ventilschiebers 50 bewirkt haben, sofort wieder für die Rückkehr in die Ruhelage freigegeben.

Die Wirkungsweise der neuen Einrichtung ist folgende: In Abb. 1 und 2 befindet sich der Schalter 5 in seiner Einschaltstellung, und er wird darin unter Vermittlung des Schaltschlosses A durch die Sperrklinke 22 gehalten. _ Der Kolben 30 des Schalters 30 des Schaltzylinders 29 ist dadurch, daß die Ventilkolben 35, 36 und der Drehschieber 50 ihre Ruhelage einnehmen in seine untere Endstellung zurückgekehrt. Soll der Schalter nun geöffnet werden, dann wird der Druckknopfschalter 28 betätigt und dadurch die Auslösespule 24 erregt. Der anspringende Anker 23 dreht den Hebel 11, 12 des Schaltschlosses A aus seiner Ruhelage heraus, wodurch die Verklinkung der Hebel 11, 12, 13 und 14 gelöst wird. Die Kurbelwelle 4 des Schalters 5 ist nun frei, und der Schalter wird durch seine Öffnungsfeder 6 augenblicklich in die Ausschaltstellung bewegt und neu verklinkt. Inzwischen ist dadurch, daß der Stromkreis der Magnetspule 24 durch den Schalter 29 nur vorübergehend geschlossen wurde auch der Auslöseanker 23 in seine Ruhestellung zurückgekehrt.

Zum Wiedereinlegen des Schalters wird der Steuerschalter 57 betätigt und dadurch die Magnetspule 53 am Ventil C erregt. Der anspringende Anker 54 verstellt den Ventileinsatz 5 in die Stellung nach Abb. ia, wodurch der Zylinder 34 am Preßluftein- und -auslaßventil B über Leitung 45 mit dem ;k

Auspuff 47 verbunden wird. Die Kolben 35, 36 des Ventils B bewegen sich infolgedessen unter Wirkung des auf dem kleinen Kolben 33 lastenden Preßluftdruckes augenblicklich in die untere Endstellung, so daß der Preßlufteinlaß in den Arbeitsraum des Schaltzylinders 29 sofort auf seinen vollen Querschnitt freigelegt wird. Die unten in den Zylinder 29 einströmende Preßluft bewegt den Schaltkolben 30 ebenfalls augenblicklich aufwärts, wodurch unter Vermittlung der Kolbenstange 31, des Hebels 27 und des wieder verklinkten Schaltschlosses A der Schalter 5 eingelegt wird. Da der Schalter 57 nur vorübergehend geschlossen war, so geht der Magnetanker 54 mit dem Schieber 51 und Anker 54 nach vorübergehender Erregung des Magneten 53 wieder in die Ausgangsstellung nach Abb. 1 zurück. Dadurch wird der Zylinder 34 des Ventils B erneut mit der Preßluftleitung 38 verbunden, was zur Folge hat, daß die Kolben 35, 36 sich durch den auf den großen Kolben 36 geleiteten Druck in die obere Endlage bewegen. Der Arbeitsraum des Schaltzylinders 29 wird also wiederum mit dem Auspuff 39 verbunden, der Schaltkolben 30 kehrt in seine untere Endlage zurück.

Die Ausführungsform nach Abb. 3 unterscheidet sich vom Beispiel nach Abb. 1 und 2 dadurch, daß der Schaltzylinder 29 unter Fortfall eines besonderen Gegenzylinders doppelseitig wirkend ausgebildet ist, derart, daß der Raum oberhalb des Kolbens 30 als Gegenzylinder wirkt. Da hier die bei der Rückführung des Kolbens 30 wirksame obere Kolbenfläche nur wenig kleiner ist als die beim Einlegen des Schalters beaufschlagte untere Kolbenfläche, so empfiehlt es sich, die obere Kolbenseite beim Einlegen des Schalters vom Preßluftdruck zu entlasten. Zu dem Zweck ist das obere Ende des Zylinders 29 über einen Kanal 61 mit einer seitlich am größeren Zylinder 34 des Ventils B und etwa in der Mitte der Länge dieses Zylinders angeordneten öffnung 62 verbunden. Die öffnung 62 steht bei in der Ruhelage befindlichen Kolben 35, 36 über Zylinder 34, Rohr 45 und Ventil C mit der Preßluftzuleitung 38 in Verbindung, so daß dann der obere Raum des Schaltzylinders 29 Preßlufteinströmung erhält. Befinden sich die beiden Kolben 35, 36 des Ventils B dagegen in der unteren Endlage, d. h. in der Stellung für den Einlaß von Preßluft in den unteren Raum (Arbeitsraum) des Schaltzylinders 29, dann ist die öffnung mit dem Auspuff 39 am Ventil B verbunden, so daß über Rohr 61, öffnung 62, Zylinder 34 und Auspuff 39 auch der obere Raum des Schaltzylinders 29 mit dem Freien in Verbindung steht, der Schaltkolben 30 also auf einer Oberseite entlastet ist.

Natürlich sind im Rahmen der Erfindung mancherlei Abänderungen der gezeichneten' Beispiele möglich. So könnte der Gegenzylinder 58 bei der Ausführung nach Abb. 1, ähnlich wie der obere Raum des Schaltzylinders 29 im zweiten Beispiel, über das Ventil B wechselweise mit der Preßluftzuleitung und dem Freien verbunden werden. Ferner könnte die Rückführung des Schattkolbens 30 statt durch das Druckmittel auch durch das entsprechende bemessene Eigengewicht oder eine Feder bewirkt werden.

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Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Anordnung zum Einschalten eines elektromagnetisch ferngesteuerten Schalters mittels Druckluft, bei dem ein Vorsteuerventil unter dem Einfluß eines Magneten und einer Gegenfeder den Preßluftzulaß und -ablaß zum Schaltzylinder steuert, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Schaltzylinder und dem nur vorübergehend erregten Vorsteuerventil (C) ein von letzterem gesteuertes Beschleunigungsventil (ß} eingeschaltet ist, das in beiden Richtungen durch das Druckmittel verstellt wird und in seiner Ruhelage den Arbeitsraum des Zylinders 9<> (29) mit dem Freien, in der entgegengesetzten Endlage/dagegen mit der Druckmittelzuleitung (38) verbindet.
2. 2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltzylinder (29) als doppelseitiger Zylinder ausgebildet ist und daß dabei das den Druckmitteleinlaß in den Arbeitsraum entgegengesetzte Zylinderende mit der Preßluftleitung (38) verbindet. »00
3. 3. Schalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schaltzylinder (29) ein mit kleinerem Durchmesser als letzterer versehenen Gegenzylinder (58) zugeordnet ist, in dem ein *<>5 zweiter auf der Kolbenstange (31) des Schaltzylinders sitzender Kolben (59) sich führt.
4. 4. Schalter nach Anspruch 1, 2 und 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenzylinder (58) mit der Preßluftzuleitung (38) in dauernder Verbindung steht.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen