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Vereinigter Hand- und Druckluftantrieb für elektrische Schalter Die
Erfindung bezieht sich auf einen vereinigten Hand- und Druckluftantrieb für Schalter,
z. B. auf Schiffen. Im Gegensatz zu den normalen ortsfesten Schaltanlagen an Land
kommt es nämlich bei Schiffs- und ähnlichen Spezialanlagen nicht auf einen vollautomatischen
Betrieb an, weil durch Fehler in der Automatik Betriebsstörungen vorkommen können,
die unter Umständen für den Bestand des ganzen Schiffes verhängnisvoll werden, wenn
dieses sich in hohem Seegang oder sonst gefährdeter Lage befindet. Man zieht es
deswegen vor, mit Hilfe einer gut geschulten Bedienungsmannschaft die Mehrzahl der
Schalthandlungen von Hand vornehmen zulassen. Nun ist zwar auch bei Landanlagen
gewöhnlich außer den Fernsteuerungseinrichtungen stets auch eine Handantriebsmöglichkeit
vorgesehen. Diese ist jedoch normalerweise außer Betrieb gesetzt, z. B. durch Abnahme
des Handgriffes, und muß im Notfalle erst besonders angebracht werden. ImGegensatz
dazu ist bei Schiffsanlagen die Schnelligkeit der Bedienung gerade im Gefahrenfalle
von ausschlaggebender Wichtigkeit. Aus diesem Grunde muß dafür gesorgt sein, daß
jeder Schalthandlung eine einzige Bedienungsmaßnahme eindeutig zugeordnet ist, daß
also z. B. zum Einschalten eines bestimmten Schalters stets - sowohl im Normal-
als auch im Notbetrieb - ein bestimmtes Handrad gedreht wird.
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Nun sind aber die Schalteinheiten häufig so groß und erfordern daher
zum Ein- und Ausschalten eine so große Arbeit, daß ein einziger Mann zu lange Zeit
brauchen würde, um die Bedienungshandlung auszuführen. Um ihm nun für den Normalfall
das Schalten zu erleichtern, erfolgt die Steuerung der Luftzufuhr für den zur Unterstützung
des Handantriebs vorgesehenen Drucklufthilfsantrieb in Abhängigkeit von der Schaltbewegung
des Handantriebs.
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Ähnliche Antriebe sind zwar an sich bekannt. Hierbei handelt es sich
jedoch um für elektrische Fahrzeuge dienende, mit zwei Druckluftzylindern ausgerüstete
Antriebe, die entsprechend dem Regelschalterbetrieb so ausgebildet sind, daß sie
stehenbleiben, sobald der Handhebel weiterbewegt wird. Solche Antriebe .sehen zwar
die Möglichkeit vor, beim Anhalten der Kontakte in einer falschen Zwischenstellung
zwischen zwei Stellungen der Schaltwalze die Bewegung fortzusetzen, um die gewünschte
Schaltstellung zu erreichen. Hierzu soll jedoch eine zusätzliche Fortschaltvorrichtung
mit Sperrklinken verwendet werden, die höchstens zur Überbrückung kleiner Wege ausreicht
und die die Anordnung sehr kompliziert macht. Ein weiterer
Nachteil
des vorbekannten Antriebs besteht ferner darin, daß der Drucklufthilfsantrieb pro
Zeiteinheit nur eine konstante Druckluftmenge, unabhängig von dem 1e weil;, erforderlichen
Aufwand an Antriebs', kraft, liefert, so daß auf den Handantrieb e@ix veränderbarer
Kraftanteil entfällt, der je nach dem zu überwindenden Widerstand einen erlieblichen
Wert erreichen kann. Wollte man hierbei den bekannten, für Stufenschalter bestimmten
Antrieb für Leistungs- oder Trennschalter, z. B. Schiffsschalter, anwenden, bei
denen das Handrad zur Betätigung des Schalters meistens um mehr als 36o° gedreht
werden muß, so daß ein Übergreifen der Hände erforderlich ist, so könnte es beim
Einschalten leicht vorkommen, daß durch Loslassen des Steuerrades die beweglichen
Kontakte eine nicht vorgesehene Zwischenstellung an-.nehmen würden, in der ein Lichtbogen
entsteht, der die Kontakte stark angreift bzw. zum Verschmoren bringt.
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Diese Nachteile werden durch die Erfindung in einer zuverlässigen
und einfachen Weise vermieden, wobei die Erfindung einen bestimmten Geschwindigkeitsverlauf
der Schaltbewegung zu erzielen gestattet. Die Erfindung zeichnet sich hierbei im
wesentlichen dadurch aus, daß das Steuerorgan für den Drucklufthilfsantrieb bei
gleichmäßiger Bewegung des Handantriebs -die Druckzuführung zum Druckluftzylinder
derart steuert, daß von Hand während des ganzen Schaltvor= Banges ein bestimmtes,
gleichbleibendes Drehmoment aufgebracht werden muß.
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Eine weitere Erfindung besteht darin, daß die Steuerung des Drucklufthilfsantriebs
zur Erzielung des gewünschten Geschwindigkeitsverlaufs .der Schaltbewegung in Abhängigkeit
vom Schaltweg selbstregelnd wirkt. Der Schaltvorgang braucht infolgedessen nur eingeleitet
zu werden, so daß die Schaltung selbst beim Loslassen des Antriebsbetätigungsorgäns,
z: B. im Gefahren- oder Unglücksfalle, einwandfrei durchgeführt wird, In der Zeichnung
sind Ausführungsbeispiele nach der Erfindung, teilweise schematisch, dargestellt.
In Fig. i ist io ein dreipoliger Schalter, dessen bewegliche Teile durch die Antriebswelle
r i bewegt werden. Auf der Antriebswelle i i sitzt ein Zahnsegment 1z; dieses steht
in Eingriff mit dem Ritzel 13, das mit dem Handrad 14 gekuppelt ist. An der
Welle i i greift außerdem zur Unterstützung der Druckluftantrieh 16, bestehend aus
Druckluftkolben und Zylinder, über die Schubstange 17 und die Kurbel 15 an. Zur
Steuerung des Druckluftantriebes dient der Steuerschieber 18, der sich in dem Steuerzylinder
ig bewegt. Die. Bewegung wird verursacht durch die Zahnstange 2o, die mit einer
Schnecke 2i im Eingriff steht, welche mit dem Handrad 14 auf der gleichen Welle
sitzt. Auf diese Weise ist die Steue-@-rung des 'Druckluftantriebes vom Schaltweg
''lihängig gemacht. Der Schieber 18 gibt bei frier Bewegung nacheinander mehrere
Öfftüngen a:2 bis 24 von verschiedenem Quer schnitt in der Wand des Zylinders i9
frei. Durch die Wahl der Größe der Öffnungen und der Reihenfolge ihrer Freigabe
wird ein bestimmter Geschwindigkeitsverlauf der Schaltbewegung erzielt, z. B. so,
daß die Antriebsgeschwindigkeit während ,der Einschaltbewegung wächst und in dem
Augenblick, wo sich die Schaltstücke berühren; am größten ist. Die erforderliche
Druckluft wird dem Zylinder ig durch das Rohr :z5 von der nicht dargestellten Sammelleitung
der Druckluftanlage aus zugeführt. Man richtet die Steuerung vorteilhaft so ein,
daß der Bedienungsmann nicht völlig entlastet ist, sondern bei Bewegung des Handrades
mit normaler Geschwindigkeit noch ein konstantes Drehmoment zu überwinden hat; denn
es ist wichtig, daß der Bedienungsmann stets das Gefühl hat, die Schalthandlung
tatsächlich selbst zu vollziehen, daß er also einen gewissen Widerstand beim Schalten
verspürt: Dieser Widerstand darf nur nicht so groß sein, daß dadurch die Schalthandlung
über das gewünschte Maß hinaus verzögert wird; -deswegen wird der Drucklufthilfsantrieb
-nach der Erfindung zur Unterstützung herangezogen. Die Druckluftanlage braucht
aber nicht so groß zu sein wie für einen Schalter; der nur mit Druckluft ohne die
gleichzeitige Handbetätigung geschaltet wird.
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Es sind zwar elektrisch gesteuerte Schaltapparate mit einer gemeinsamen
Steuervorrichtung für die elektromagnetische und rnechanische Steuerung .der Kontakte
bekannt; bei diesen tritt aber normalerweise nur der elektrische Antrieb in Tätigkeit,
da die elektrische Steuerung der mechanischen zeitlich voraneilt. Außerdem haften
der elektrischen Steuerung die bekannten Mängel der Kompliziertheit und Empfindlichkeit
an, die durch die große Anzahl Hilfsleistungen und Hilfskontaktstellen verursacht
sind: Demgegenüber bietet eine Druckluftanlage größere Sicherheit und Übersichtlichkeit.
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Im Notfalle, d. h, bei Beschädigung oder völligem Ausfall ,der Druckluftanlage;
kann der erfindungsgemäße Antrieb immer noch als reiner Handantrieb betätigt werden,
ohne daß der Bedienungsmann einen ungewohnten Griff vorzunehmen braucht. Die Verzögerung
ist in diesem Falle viel geringer als bei den bekannten Anlagen an Land, bei denen
bei Ausfall des Fernantriebes der Handantrieb erst hergerichtet werden muß, ehe
er benutzt
werden kann, und bei denen die Handschaltung eine ungewohnte
Maßnahme ist.
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Fig.2 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel. Die gleichen Teile sind
hier mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet wie in Fig. i. Das Steuerorgan für
den Druckluftantrieb ist hier aber nicht mit dem Handrad 1q., sondern mit der Antriebswelle
ii bzw. mit dem an ihr angreifenden Antrieb 15, 17 gekuppelt. Der Kolben 26 des
Druckluftantriebes 16 ist nämlich selbst als Steuerorgan ausgebildet. Er steuert
Öffnungen 27 bis 29, die sich in der Wandung des Druckluftzylinders 3o befinden.
Die Druckluftzuleitung 31 zu diesen Öffnungen wird durch ein Ventil 32
freigegeben,
welches von einem am Handrad 14. befindlichen Anschlag 33 bei Beginn der Schalthandlung
geöffnet wird. Erst nach vollzogener Schalthandlung wird das Ventil 32
wieder
geschlossen.
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Die beiden in den Fig. i und 2 dargestellten Anordnungen wirken derart,
daß der Schalterantrieb, nachdem eine Schalthandlung einmal begonnen ist, diese
auch dann selbsttätig zu Ende führt - allerdings mit verringerter Geschwindigkeit
-, wenn die Handbetätigung nicht zu Ende geführt wird, beispielsweise infolge Ausfalles
des Bedienungsmannes kurz nach Beginn der Schalthandlung. Es kann natürlich im Bedarfsfalle
ohne weiteres eine mechanische oder pneumatische Entkupplungseinrichtung eingebaut
werden, die nach dem Totmannprinzip arbeitet und nach Aufhören der Handbetätigung
auch den Drucklufthilfsantrieb zum Stillstand bringt. Bei solchen Schaltern, bei
denen dagegen die einmal begonnene Schalthandlung unter allen Umständen beendet
werden muß, wird der Drucklufthilfsantrieb vorteilhaft mit dem beweglichen Schaltstück
selbst gekuppelt. Zwischen dem Drucklufthilfsantrieb und dem beweglichen Schaltstück
ist dabei eine Freiauslöseeinrichtung anzuordnen.
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Der Antrieb nach der Erfindung kann auch. bei anderen elektrischen
und sonstigen Geräten mit Vorteil angewendet werden, bei denen es auf ;gleichmäßige,
stets gesicherte, schnelle Bedienungsmöglichkeit ankommt.
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Für die weitere Möglichkeit, von einer Zentralstelle aus alle Schaltgeräte
zu steuern, kann ferner ein ferngesteuerter Elektromotor mit der Welle i i gekuppelt
sein. Dieser braucht dann nur für das normal von Hand aufzubringende, beispielsweise
konstante Drehmoment bemessen zu sein.