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Vorrichtung zur schrittweisen Fernbedienung eines in Stufen zu verstellenden
Geräts Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur schrittweisen Fernbedienung
eines in Stufen zu verstellenden Geräts, z. B. eines elektrischen Schalters, Regelgeräts,
Dampf- oder Gasventils, bestehend aus einem Elektromotor zum Antrieb, einem Planetengetriebe
hoher Übersetzung mit zwei Zahnkränzen verschiedenen Teilkreisdurchmessers, in diesen
kämmenden Planetenräderpaaren und Antriebsritzel sowie einer den Motor überwachenden
elektrischen Schaltvorrichtung. Das Neue der Vorrichtung besteht darin, daß der
Antriebsmotor über das durch Bremsung des einen Zahnkranzes ein- bzw. auskuppelbare
Planetengetriebe neben dem das zu verstellende Gerät bedienenden Zahnrad oder Hebel
gleichachsig eine am Umfang mit schrägem Schlitz versehene Scheibe während des gesamten
Verstellwegs um fast eine ganze Umdrehung dreht und durch den schrägen Schlitz die
Lenker einer der gewünschten Stufenzahl entsprechenden Anzahl von Einzelschaltern
von der einen Lage (aufwärts) in die andere Lage (abwärts) zwangsläufig überführt.
Weitere Besonderheiten erhellen aus der nachstehenden Beschreibung.
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Die Abbildungen zeigen eine beispielsweise Ausführungsform des Gegenstandes
der Erfindung, und zwar zeigt Abb. z die Einzelteile und den Zusammenbau der Vorrichtung,
Abb. z die Schaltung für eine beispielsweise Anwendung des Geräts, bei welcher ein
beliebig gearteter Reglerhebel schrittweise in fünf Stufen fernbedient werden soll.
Beschreibung des Aufbaues z ist der Antriebsmotor der Vorrichtung. 2 ist das Getriebe,
welches die Welle 3 antreibt, auf welcher ein Kettenrad 9 oder auch nur ein Hebel
sitzt, von dem aus der Antrieb des zu steuernden Regelgeräts erfolgt. 8 ist die
den Motor z in seiner schrittweisen Bewegung überwachende Schaltvorrichtung. Das
Getriebe?, ist ein Planetengetriebe, weil dieses den Zusammenbau auf kleinstem Raum
und auf gleicher Mittellinie mit der des Motors z gestattet. Außerdem gibt es die
Möglichkeit des Einbaus der verschiedenartigsten Übersetzungen bis etwa r : 3ooo
im gleichen kleinen Raum, so daß eine weitgehende Anpassung an die jeweiligen betrieblichen
Verhältnisse ermöglicht wird und auch bei Verwendung eines schnell laufenden Motors
äußerst kleine Wege in genau bemessenen Grenzen gewährleistet werden können. Zugleich
läßt die einfache gekapselte Bauart ohne weiteres den Lauf des Getriebes in einem
ölsumpf zu, so daß die Frage der Schmierung einwandfrei gelöst ist. In diesem Getriebe
ist ro das auf der Motorwelle festsitzende Antriebsritzel, r z sind die Planetenräderpaare,
die
in dem umlaufenden Käfig 12, 1.2 gelagert sind. 13 und 14 sind Räder mit Innenverzahnung,
in welche die Planetenräderpaare ii eingreifen. Das Zahnrad 13 ist zwar drehbar,
aber in seiner Längsrichtung ein wenig verschiebbar und kann durch Erregung der
Spule 15 mittels der Magnet= bremse 16 festgehalten werden. Das Zahnrad 14 sitzt
fest auf der anzutreibenden Welle 3. Wären die Teilkreisdurchmesser der beiden Zahnräder
13 und 1q. gleich, so würde trotz laufenden Motors bei festgehaltenem Zahnrad
13 das Zahnrad 14 und die Welle 3 ebenfalls stehenbleiben, d. h. man hätte
eine Übersetzung von i : B. Bei geringer Verschiedenheit der Telkreisdürchmesser
von 13 und 14 ergibt sich eine sehr große Übersetzung, die durch Veränderung des
Verhältnisses der Teilkreisdurchmesser von 13 und 14 in den weitgehendsten Grenzen
verändert werden kann.
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Das Zahnrad 13 wird also während des Betriebes durch die Bremse 16
festgehalten. Diese wird so eingestellt, daß sie bei Überbeanspruchung als Rutschkupplung
wirkt und das Getriebe schont, wenn z. B. die Verbindung mit dem zu steuernden Gerät
fehlerhaft eingestellt wurde. Ein Vorteil dieser Bremse liegt in folgendem. Wird
die Vorrichtung z. B. zum Antrieb eines Ölschalters o. dgl., welcher Höchststromaüslösung
erhält, verwendet, so kann der Schalter- auch während der Einschaltbewegung sofort
zum Herausfallen gebracht werden, sobald die Bremse gelöst wird; die sonst notwendige,
oft recht verwickelte und teure Freiauslösung kann entfallen. Das den Motor i überwachende
Schaltgerät 8 besteht aus so vielen Einzelschaltern: 17, als Stellungen vorhanden
sein sollen. Jeder Einzelschalter hat eine Kontaktzunge 6, die sich entweder an
den geschlossenen Schaltring 4 oder an den Schaltring 5 anlegt. Die Lage dieser
Kontaktzunge ist bedingt durch einen an jeder Kontaktzunge angebrachten Lenker 18,
welcher sich entweder an die eine oder die andere Seite einer flachen, auf der Schalterwelle
sitzenden Scheibe 7 anlegt und durch einen Schlitz i9 beim Drehen der Scheibe 7
auf die eine oder die andere Seite überführt oder in der Mittellage festgehalten
wird. Liegt die Kontaktzunge 6 an dem Ring 4 an, so bewirkt ein diesem Schalter
zugeführter Strom eine Vorwärtsdrehung, liegt er an dem Ring 5 an, so bewirkt der
Ström eine Rückwärtsdrehung des Motors; in der Mittellage ist er ausgeschaltet.
Die Einzelschalter 17 sind mutig um die Schalterwelle, und zwar in einem ringförmigen
Schlitz der Isolationsplatte 2o, 21, verschiebbar eingeklemmt, so daß man mit Leichtigkeit
durch Hinzufügen oder Wegnehmen von Einzelschaltern die Stufenzahl innerhalb der
durch die Größe des Gerätes bestimmten Grenze beliebig verändern und durch Verschieben
der Schalter die Schrittgröße der einzelnen Stufen beliebig einstellen kann. Da
der Gesamthub des zu steuernden Geräts sehr verschieden sein kann (in einzelnen
Fällen beträgt er nur einen Winkel von 6o°, in anderen mehrere volle Umdrehungen),
ist zwischen der Welle 3 und der Schalterwelle noch eine Übersetzung 22 eingebaut,
mittels welcher man den Hub der Schalterwelle unabhängig von dem der Welle 3 stets
auf knapp 36o° einstellen kann, so daß man für die Einstellung der Stufenzahl und
deren Größe stets nahezu den vollen Umfang zur Verfügung hat.
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In manchen Fällen ist es auch wünschenswert, das zu steuernde Gerät
nicht mit einer Reihe von festen Stufen und ebenso vielen Steuerleitungen zu steuern,
sondern nur mittels einer Aufwärts- und einer Abwärtsleitung,wobei dann die einzelnen
Stufen nur durch die Dauer es Steuerstromstoßes erzeugt werden. In diesen Fällen
ist es notwendig, die Stellung des Geräts im Befehlsstand zu erkennen. In diesem
Fallwerden- in den Schalter nur die beiden Endschalter, von denen der eine die Aufwärts-,
der andere die Abwärtsschaltung übernimmt, eingebaut. Weiterhin wird mittig zur
Schalterwelle ein als Spannungsteiler geschalteter Widerstand 23 angeordnet, dessen
Anzapfungen zu im Kreise eingebauten Kontakten 24 geführt sind. Eine Bürste 25 nimmt
diese verschiedenen Spannungen ab und führt sie einem im Befehlsstand befindlichen
Voltmeter zu, das dann die Stellung des Geräts anzeigt.
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Alle Anschlüsse des Geräts befinden sich auf der Außenseite der Platte
2o, 21, so daß sie ebenso wie die Klemmschrauben für die Verstellung der Einzelschalter
nach Abnehmen der Schutzkappe 26 ohne weiteres zugänglich sind. Beschreibung der
Wirkungsweise Es soll beispielsweise irgendein Regelorgan, etwa das Dampfdrosselventil
einer Dampfmaschine; in fünf Stufen schrittweise geöffnet werden. In Abb. 2 sei
27 die Achse des Drosselventils und 28 der zugehörige Bedienungshebel, welcher also
außer der Nullstellung fünf (Öffnungsstellen haben muß. Er ist durch die Kupplungsstange
29 mit einem gleichen Hebel der Fernsteuerungsvorrichtung, diesmal also keinem Kettenrad,
sondern einem Hebel, verbunden. Das für die Erläuterung der Wirkungsweise allein
wichtige Schaltgerät der Vorrichtung ist in der Abb. 2 in der Aufsicht gezeichnet.
o, i, 2, 3,' 1., 5 sind die Einzelschalter mit ihren Lenkern 18. y
Die
übrigen Bezeichnungen sind dieselben wie in Abb. r. 'Die zwischen dem Hebel und
der Schalterwelle eingebaute Übersetzung 22, in Abb. 2 nicht gezeichnet, hat den
Wert r : 5, so daß, wenn der Hebel 9 einen Winkel von 6o° beschreibt, der Schlitz
der Scheibe 7 einen solchen von 300° zurücklegt, der Schlitz sich also von dem Schalter
o bis zum Schalter 5 bewegt. 30 ist das Feld, 31 der Anker des Antriebsmotors.
32 und 33 sind zwei kleine Hilfsschützen, 34 der Geber im Befehlsstand, 35 eine
Batterie und 36 ein Schalter zur Abschaltung der ganzen Vorrichtung. Die Vorrichtung
ist in der Lage gezeichnet, die der zweiten Öffnungsstellung entspricht. Das Feld
des Motors ist während des Betriebes dauernd erregt; der Anker bekommt aber keinen
Strom, solange die beiden Hilfsschützen 32 und 33 ausgeschaltet bleiben. In der
gezeichneten Lage erhält zwar die Steuerleitung II Spannung, da aber der Lenker
des Schalters 2 durch den Schlitz in seiner Mittelstellung gehalten wird, liegt
auch der Kontaktfinger 2 weder an dem inneren Kontaktring 4 noch an dem äußeren
5 an, so daß auch die mit diesen Ringen verbundenen Hilfsschützspulen keine Spannung
erhalten und die Schützen ausgeschaltet bleiben.
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Die Lenker 18 der Schalter o und r sind bereits auf der Vorderseite
der Scheibe 7; ihre Kontaktfinger Jiegen demgemäß an dem inneren Kontaktring an.
Die Lenker der Schalter 3, 4, 5 befinden sich jedoch noch auf der Rückseite der
Scheibe 7, so daß die Kontaktfinger dieser Schalter an dem äußeren Kontaktring anliegen.
Dreht man nun im Befehlsstand den Geber z. B. auf die Stufe III, so erhält Leitung
III Spannung, und es kann ein Strom von dieser Leitung über Schalter 3, den äußeren
Kontaktring 5 zum Hilfsschütz »Auf« fließen. Dieses zieht an, der Anker erhält Strom
von links nach rechts und dreht die Vorrichtung im Sinne des Uhrzeigers so weit,
daß der Hebel 9 und damit auch der Hebel z6 in die Stellung 3 gekommen ist. In diesem
Augenblick ist aber auch die Scheibe? so weit gedreht, daß der Schlitz den Lenker
des Kontaktfingers des Schalters 3 in die Mittelstellung gebracht hat, womit auch
der Schalter 3 ausgeschaltet ist und der Motor stehenbleibt. Die unteren Kontakte
der Hilfsschützen schließen dabei den Anker noch kurz, so daß er gebremst wird.
Genau so verläuft der Vorgang, wenn eine andere Stellung des Gebers gewählt wird.
Wird eine niedrigere Stellung des Gebers gewählt, so wird, weil dann der innere
Kontaktring 4 anstatt des äußeren 5 von dem Kontakt berührt wird, das Schütz »Zu«
eingeschaltet, und der Stromlauf im Anker ist umgekehrt, so daß die Drehung gegen
den Sinn des Uhrzeigers erfolgt. Selbstverständlich ist es nicht notwendig, nur
stufenweise zu schalten. Man kann auch z. B. von o sofort auf volle Öffnung gehen
und umgekehrt; die Vorrichtung folgt auch diesem Kommando. Aus Abb. 2 ersieht man
auch ohne weiteres, daß man, wenn etwa irgendeine Stufe einen größeren oder kleineren
Schritt machen soll, dies ohne Schwierigkeit durch Verschieben des betrffenden Schalters
erreicht.
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Sollen mehrere gleichartige Steuerorgane an verschiedenen Stellen
von dem Geber aus gleichzeitig gesteuert werden, so würden, wenn man die verschiedenen
Steuervorrichtungen einfach parallel an die Steuerleitungen legen würde, Störungen
dadurch auftreten können, daß langsamer oder schneller laufende Vorrichtungen einander
stören, da dann falsche Steuerleitungen unter Spannung gesetzt werden würden. Dies
vermeidet man z. B. dadurch, daß man die einzelnen Steuerleitungen nicht direkt
an die einzelnen Vorrichtungen anschließt, sondern an kleine Hilfsschützen, die
ihrerseits erst die Vorrichtungen speisen. Hierdurch ist jede gegenseitige Beeinflussung
vermieden. Vorteile Bei den bisher bei ähnlichen Steuerungen verwendeten Vorrichtungen
wurde meist als Vorgelege zwischen Motor und dem das zu steuernde Organ bedienenden
Hebel ein Schneckenradgetriebeverwendet und alsüberwachender Schalter eine Schaltwalze
mit so viel Kontaktringabschnitten und Bürsten, als Stellungen vorhanden sein sollen.
Die ganze Vorrichtung wurde 'unförmlich groß, und die einzelnen Teile saßen sogar
noch im Winkel zueinander, so daß die Unterbringung an dem zu steuernden Organ erhebliche
Schwierigkeiten machte.
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Unter Umständen mußten sogar Umkonstruktionen gemacht werden, um die
Vorrichtung überhaupt am zu steuernden Gerät unterzubringen. Die Vorrichtung gemäß
der Erfindung ist dagegen dank der Verwendung eines Planetenübersetzungsgetriebes
und der gedrungenen überwachungsschaltvorrichtung so klein, daß sie ohne Schwierigkeiten
überall untergebracht werden kann. Insbesondere sei erwähnt, daß die bisher verwendete
Schaltwalze etwa die doppelte, bei zo bis r r Stufen sogar mindestens die dreifache
Konstruktionslänge beansprucht als die nunmehr hierfür verwendete Schaltvorrichtung.
Auch der Durchmesser des Schaltgeräts ist wesentlich kleiner als der einer Schaltwalzenvorrichtung,
deren Bürsten weit vorstehen. Zur Verkleinerung trägt weiterhin auch gerade die
Anordnung in einer Mittellinie außerordentlich viel bei.
Bei der
hier beschriebenen Vorrichtung macht weiterhin die Änderung der übersetzung zwischen
Motor und Antriebshebel keine Schwierigkeiten; es lassen sich vielmehr die verschiedensten
Übersetzungen ohne Änderung des Gehäuses einbauen, und die Vorrichtung kann damit
den verschiedensten Verwendungszwecken angepaßt werden, was preiserniedrigend wirkt.
Demgegenüber ist die Änderung der Übersetzung bei den bisherigen Vorrichtungen mit
Schneckenradübersetzung fast immer mit Verlegung der Lagerungen, also mit Konstruktionsänderungen,
verbunden; da sich anders die Mittenentfernung zwischen Schnecke und Schneckenrad
nicht ändern läßt: Ganz bedeutende Vorteile bietet aber die hierverwendeteSchaltvorrichtung.
Abgesehen von ihrer Kleinheit und Leichtigkeit und der hierdurch bedingten Billigkeit
kann die Stufenzahl innerhalb einer durch diegewählte Größebedingten Grenze beliebig
einfach durch Hinzusetzen oder Weglassen von Einzelschaltern geändert werden. Bei
dem Walzenschalter bringt dies sofort eine Veränderung der Konstruktionslänge mit
sich. Die Schrittgröße fernerhin wird bei der vorliegenden . Schaltvorrichtung ganz
einfach nur nach Lösen einer einzigen Klemmschraube durch Verschieben des Einzelschalters
in wenigen Augenblicken um das gewünschte Maß geändert, während dies bei den bisherigen
Walzenschaltern nur durch Auswechseln der Kontaktstücke auf der Walze möglich ist,
wenn nicht durch besonders teure und verwickelte Konstruktionen eine Verschiebbarkeit
der Kontaktstücke geschaffen wurde. Die verwendeten Einzelschalter mit Lenker ergeben
gegenüber den Walzenschaltern noch den wesentlichen Vorteil, daß sie zwischen Achswinkelweg
und Kontaktweg ein Übersetzungsverhältnis einschalten, durch welches eine wesentlich
genauere Einstellung der Stufen erreicht wird.