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Antriebsvorrichtung für periodisch betätigte Schalteinrichtungen,
insbesondere Stromumformer Die Erfindung betrifft einen mehrphasigen mechanischen
Stromumformer, dessen vorzugsweise reinmetallische Kontakte mittels eines Exzenters
über radial bewegte Stößel betätigt werden, wobei die Antriebskraft gewöhnlich von
einem Synchronmotor geliefert wird. Bei solchen Stromumformern ist die genaue Einhaltung
der eingestellten gegenseitigen Lage der Kontakte und der vorgeschriebenen Kontaktwege
wichtig. Diese ist aber nicht gewährleistet, wenn der umlaufende Exzenter unmittelbar
mit den unter hohem spezifischem Flächendruck anliegenden Stößeln in Berührung kommt.
Der Exzenter müßte also häufig erneuert werden, was insbesondere dann sehr schwierig
und teuer ist, wenn er mit der Welle zusammen aus einem Stück besteht.
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Zur Vermeidung dieses .Nachteils ist der Exzenter erfindungsgemäß
in einem besonderen Ring gelagert, an dessen Außenfläche die Stößel unter dem Druck
ihrer Rückstellfedern anliegen. Dann sind die auf den Exzenter wirkenden Kräfte
über eine verhältnismäßig große Lagerfläche verteilt, und es treten daher geringere
Beanspruchungen auf. Der Lagerring kann leicht für seinen Zweck besonders ausgebildet
werden, er kann z. B. eine durch ein zusätzliches, an sich bekanntes Verfahren gehärtete
Außenfläche haben.
Sollten trotzdem nach längerer Betriebszeit an
ihm Beschädigungen auftreten, die die Betriebsfähigkeit beeinträchtigen, so kann
der Lagerring als Einzelteil leichter ausgewechselt «-erden, als wenn der Exzenter
selbst, womöglich einschließlich der Welle, ausgewechselt «erden müßte.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
und zwar in Fig. i im Schnitt längs der Antriebswelle, in Fig: 2 im Schnitt längs
der Ebene A-B, von oben gesehen.
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Mit i i ist die Antriebswelle der Schalteinrichtung bezeichnet, auf
der der Läufer des Synchro:nantriebsmotors befestigt ist. Der Ständer 13 des Antriebsmotors
bildet gleichzeitig den Sockel für die darauf aufgebaute Schalteinrichtung. Das
eine Lagerschild 14 ist mit Füßen zur Aufstellung und Befestigung versehen, das
andere Lagerschild 15 bildet zugleich die untere Abschlußwand des Grundkörpers der
Schalteinrichtung, in den die einzelnen Kontaktsätze nebst Hilfseinrichtungen leicht
austauschbar eingesetzt sind. In den Figuren ist nur je einer der Kontakt-Sätze
dargestellt, die übrigen fünf sind der besseren Übersichtlichkeit halber weggelassen.
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Jeder Kontaktsatz besteht aus zwei festen Kontakten 16 und 17, die
durch eine bewegliche Brücke 18 überbrückt werden. Der Kontaktdruck wird von einer
Feder i9 ausgeübt, die gegen ein Widerlager 2o aus Isoliermaterial abgestützt ist.
Dieses ist mit Abstandsbolzen -21 an einem Flanschdeckel22 angeschraubt, auf dem
auch die festen Kontakte 16 und 17 unter Einschaltung einer Isolierzwischenlage
23 befestigt sind. In einer Bohrung des Flanschdeckels 22 ist ein StößC1 24 beweglich
geführt, der durch die Isolierzwischenlage 23 und zwischen den Kontakten 16 und
17 hindurch gegen die Kontaktbrücke 18 stößt und diese periodisch abhebt. Der Stößel
24 besteht aus zwei Teilen 25 und 26, die mittels eines Gewindes 27 miteinander
verbunden sind, so daß die Gesamtlänge des StÖtiels 2.1. in beiden Richtungen nachstellbar
ist. Der Stößel steht unter der Rückstellkraft einer besonderen Feder 28 und ist
in einer Bohrung 29 am inneren Teil. 3o des. Grundkörpers ein zweites Mal geführt.
Bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel eines sechsphasigen Stromumformers sind
die entsprechenden sechs Kontaktsätze sternförmig um die Antriebswelle herum #ngeordnet.
Die obere ringförmige Öffnung des Grundkörpers ist durch einen vorzugsweise aus
Isolierstoff bestehenden abnehmbaren Deckel So verschlossen.
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Die Antriebswelle i i hat an ihrem oberen Ende einen profilierten
Querschnitt, beispielsweise einen Vierkant 31. Auf diesem sitzt der verschiebbare
Exzenter 3 . Der Exzenter ist in einem äußeren Ring 33 gelagert. gegen den die Stößel
24 unter dem Druck der Rückstellfedern 28 zur Anlage kommen.
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Damit zwischen dein Ring 33 und den Stößeln 24 in Umlaufrichtung keine
gegenseitige- Bewegung stattfindet, wird der Ring 33 gegen Verdrehung, z. B. durch
ein Blindpleuel 35, gesichert, dessen freies Ende mittels einer Rolle 36 zwischen
zwei Anschlägen 37 und 38 gelagert ist. Dann findet nur zwischen dem Exzenter und
dem Lagerring eine gegenseitige gleitende Bewegung statt: hier können jedoch die
Reibungsverluste ohne weiteres durch besonders sorgfältige Schmierung und andere
an sich bekannte llaßnahm,en klein gehalten werden. vvci«ac U- a. Lib ivaanii@iii,ac
ut._1-ii1 beispielsweise in der Anordnung einer sogenannten schwimmenden Buchse
3,4 zwischen dem Exzenter 3a und dem Ring 33. Ihre beiden Zvlinderflächen sind nach
Art von Gleitlagerflächen ausgebildet. Bei annähernd gleicher Beschaffenheit beider
Flächen und der entsprechenden Gegenflächen dreht sich die schwimmende Buchse mit
etwa der halben Umdrehungsgeschwindigkeit sowohl gegenüber dem Exzenter als auch
gegenüber dem Außenring. Dadurch werden die Reibungsverluste insgesamt- herabgesetzt,
weil sie stärker als proportional mit der Gleitgeschwindigkeit zurückgehen.
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Die Gleitflächen können ferner über eine bewegliche Zuleitung 39 mit
Drucköl geschmiert werden, das durch Führungsrillen und kleine Bohrungen in der
schwimmenden Buchse 34 auf die innere und die äußere Gleitfläche zleichmäßiz verteilt
wird. Die durch den Exzenter beim Umlaufen hervorgerufene Bewegung wird auf die
Stößel 24 übertragen. Diese sind so eingestellt, dal stets eine Kontaktstelle geschlossen
ist, während die übrigen fünf mehr oder weniger weit geöffnet sind. Der. jedesmal
geschlossene Kontaktsatz öffnet sich erst, nachdem sich der Falgekontaktsatz bereits
geschlossen hat, so daß jedesma1 während einer kurzen sogenannten Überlappungszeit
zwei Kontaktsätze gleichzeitig geschlossen sind.
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Der Ring 33 hat einen außen konischen Querschnitt und ist mit dem
Exzenter 32 zusammen auf dein profilierten oberen Ende 31 der Welle i i axial verschiebbar.
Die Verschiebung erfolgt mit Hilfe eines Handrades 41 und einer Spindel q.o, die
ein Druckkugellager .I2 in der Höhe verstellt, gegen das der Exzenter 32 von einer
am Wellenlager 43 abgestützten Feder 44 gedrückt wird. Durch die axiale Verstellung
des konischen Exzenterringes
wird die Hubhöhe der Kontaktbrücken
iS und damit die Kontaktdauer b@zw. die Überlappungszeit verändert.
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Dadurch, daß mit dem oberen Lagerschild 15 die gesamte Ko.ntalcteinrichtung
über ein Kugelläger 45 gegenüber dem Ständer 13 des Antriebsmotors verdrehbar
isi, kann ferner die Lage des Schalttaktes gegenüber der Phasenlage der speisenden
Wechselspannung verändert werden. Dies geschieht vermittels eines Handrades 46 und
einer Schnecke 47, die an einem Zahnkranz 48 angreift. Statt dessen kann dazu auch
eine an sich bekannte elektrische Regeleinrichtung, wie z. B. ein Drehtransformator
oder eine in zwei regelbare Zweige geteilte Erregerwicklung des Motors mit im Winkel
gegeneinanderversetzten Wicklungsachsen o. dgl., benutzt werden. Mit Hilfe der beiden
Einstellvorrichtungen können für jeden beliebigen Belastungszustand und für jeden
gewünschten Aussteuerungsgrad die günstigsten Unterbrechungsbedingungen geschaffen
werden.
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Die beiden Verstelleinrichtungen können beispielsweise durch ein Kettengetriebe
49 miteinander gekuppelt sein, so daß jeder Einstellung der Phasenlage des Schalttaktes
eine bestimmte Einstellung der Kontaktdauer zugeordnet ist. Die Mantellinien der
Außenfläche des Ringes 33 können hierbei nach einer Kurve gekrümmt sein, deren Gestalt
durch ein auf den angeschlossenen Verbraucher abgestimmtes Steuerprogramm gegeben
ist. Durch Anwendung an sich bekannter selbsttätiger Steuereinrichtungen, die z.
B. vom Belastungsstrom gesteuert werden, kann die Bedienung von Hand während des
Dauerbetriebes mit wechselnder Last und gegebenenfalls auch mit wechselnder Energierichtung
entbehrlich gemacht werden.
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Damit die erfindungsgemäß erzielte genaue Einstellung auch bei hoher
elektrischer Beanspruchung der Kontakte für einen möglichst langen Dauerbetrieb.
erhalten bleibt und nicht durch Kontaktabb@rand oder unzulässige Materialabwanderung
an den Kontakten über Gebühr beeinträchtigt wird, können nach einem früheren Vorschlag
Strom und Spannung an der Unterbrechungsstelle gleichzeitig in der Weise beeinflußt
werden, daß mittels in Reihe geschalteter veränderlicher Impedanzen, vorzugsweise
sogenannter Schaltdrosseln mit sich bei einem sehr kleinen Augenblickswert des Stromes
in der Nähe des Stromnulldurchganges sprunghaft sättigendem und gegebenenfalls vormagnetisiertem
Eisenkern, eine stromschwache Pause hervoTgerufen und zugleich der Anstieg der wiederkehrenden
Spannung an den sich öffnenden Kontakten durch einen zur Unterb,rechungsstelle parallel
geschalteten, vorzugsweise kapazitiven Nebenpfad verzögert wird, der bewirkt, daß
der größte Teil der Spannung von der Schaltstelle hinweg an die damit in Reihe liegenden
Impedanzen, in erster Linie an die jedesmal gerade im entsättigten Zustand befindliche
und daher einen größenordnungsmäßig etwa iooofachen Widerstand aufweisende Schaltdrossel
verlegt wird, bis jedesmal der Kontaktabstand groß genug geworden ist, daß keine
Rückzündung stattfinden kann.