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Vorrichtung zur Erzielung einer stetigen Schaltgeschwindigkeit hei
Druckluftantrieben elektrischer Schalter Der Kraftbedarf zur Betätigung elektrischer
Schalter ist meist so bemessen, daß für den Anfang des Schaltweges nur eine kleine
Kraft erforderlich ist, während der Kraftbedarf gegen Ende des Schaltweges steil
ansteigt. Wird zur Betätigung eines derartigen Schalters ein Druckluftantrieb, bestehend
aus Zylinder und Kolben, verwendet, so ergibt sich eine sehr ungleichmäßigeKolbengeschwindigkeit,
wenn die Druckluft dem Zylinder ohne besondere Steuerung zugeführt wird. Wird das
Druckluftventil geöffnet, so setzt sich derKolben zunächst schnell inBewegung, ohne
die Auffüllung des Zylinders mit Druckluft abzuwarten, weil eranfangswenigWiderstand
findet. Sobaldaber in derzweitenHälfte des Hubes der Kraftbedarf stark ansteigt,
bleibt der Kolben stehen und verharrt so lang, bis der Zylinder so weit mit Druckluft
aufgefüllt ist, daß der Druck gegen den: Kolben ausreicht, um den weiteren Widerstand.
zu überwinden. Diese ungleichmäßige Bewegung des Kolbens und vor allen Dingen ein
Stehenbleiben des Kolbens muß auf alle Fälle vermieden werden, Es müssen daher Maßnahmen
getroffen werden, die eine stetige Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens sicherstellen.
Zu diesem Zwecke ist es bereits bekanntgeworden, die Kolbengeschwindigkeit dadurch
gleichmäßiger zu gestalten, daß dieDruckluftzufuhr 'am Anfang stark gedrosselt und
erst beim Anwachsen des Kraftbedarfes ganz freigegeben wird. DieseMaßnahme ist jedoch
nur sehr unzulänglich, da es schwierig ist, die Drosselung entsprechend einer gleichmäßigen
Kolbengeschwindigkeit vorzunehmen.
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Nach vorliegender Erfindung wird zur Lösung der Aufgabe, die Kolbengeschwindigkeit
gleichmäßig zu gestalten, ein anderer Weg beschritten. Gemäß der Erfindung wird
eine Vorrichtung verwendet, die im folgenden an Hand der Abb. j und 2 näher beschrieben
wird.
DieAbb. i zeigt eine schematische Darstellung des gesamten Druckluftantriebes, wogegen
in -Abb.2 die erfindungsgemäße Vorrichtung in größerem Maßstab und im Schnitt dargestellt
ist.
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In Abb. i bedeutet 3 die Vorrichtung zur Regelung der Druckluftzufuhr
und damit der Schaltgeschwindigkeit, die abweichend von dem bisher Bekannten ein
Bauelement für sich darstellt und zwischen die Steuerventile 2 und 2' und den Druckluftantrieb
q. geschaltet ist. Wird eines der Ventile 2 oder 2' betätigt, so strömt die Druckluft
von dem Druckluftkessel i über das jeweils betätigte Ventil 2 oder 2' und die Regelvorrichtung
3 der g°-wünschten Seite des Druckluftzylinders zu.
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In Abb. 2, die eine ausführliche Darstellung der Regelvorrichtung
der Abb. i bringt, ist die eigentliche Vorrichtung mit i bezeichnet. Diese besteht
aus einem quaderförmigen Block, der mit v erschiedenen Bohrungen versehen ist. Die
seitlichen Stirnseiten des Blockes i sind mit Deckplatten 15 und 1,3' versehen,
die die Bohrungen 6 und 6' verschließen. Die in die -Deckplatten 15 und 15' eingeschraubten
Rohrstutzen :2 und -a' verbinden die durch den ganzen Block gehende Bohrung 18 mit
den anzuschließendenRohren für dieLuftzufuhrvom Druckluftkessel. Inder Mitte einer
der schmalen Längsseiten des quaderförmigen Blockes i ist eine Platte 13 aufgeschraubt.
In dieser Platte sind wiederum Rohrstutzen i i und i i' eingeschraubt, die die Bohrungen
q. und d' des Ouaders i mit den zu den beiden Zylinderseiten führenden Rohrleitungen
verbinden. In der durchgehenden Längsbohrung 18 ist ein Richtungskolben 3 angeordnet,
der frei nach beiden Richtungen hin und her gleiten kann. Um ein hartes Aufprallen
des Richtungskolbens 3 zu verhindern, sind vor die beiden Rohranschlußstutzen 2
und -2' Pufferfedern -21 und 21' angeordnet. Die Bohrungen 6 und 6' besitzen an
ihrem Grund je eine ringförmige Nut, in die die Schraubenfedern 8 und 8' eingelegt
sind. Diese drücken mit ihrem anderen Ende gegen die Ventilkolben 7 und 7', die
in den Bohrungen 6 und 6' gleitend geführt sind. Die Kolben 7 und 7' besitzen am
Kolbenboden Gurntnipolster 17 und i T, um einen luftdichten Abschluß der Bohrung
16 zu gewährleisten. Zu diesem Zweck sind auch die Böden der Bohrüngen6 und 6' alsVentilsitze
ausgebildet. Die Bohrungen 2o und 2ö sind mit den Bohrungen 6 und 6' durch die Luftkanäle
i9 und icg' verbunden. Die Ventilkolben besitzen Nuten g und 9', die lang genug
sind, um bei geschlossenemVentil dieVerbindung zwischen den Bohrungen .:1. und 14
oder .I' und i-@ herzustellen. Damit diese Nut bei jeder beliebigen Drehung des
Ventilkolbens die erwähnte Verbindung herstellt, haben die Kolben ; und ;' an den
Enden der Nuten 9 und 9' in Richtung auf die Bohrungen ix und i i' zu je eine Nut
io und io', die um den ganzen Umfang der Kolben geht. Auf diese Weise wird eine
Sicherung der Kolben gegen Verdrehen überflüssig.
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Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist folgende:
Wird beispielsweise durch den Rohrstutzen 2' Druckluft aus dem Druckluftkessel der
Regel-' vorrichtung zugeführt, so bewegt sich der Richtungskolben 3 in die in der
Abb. 2 gezeichnete Stellung. Dadurch kann aber die Druckluft jetzt durch die Bohrungen
5, 16, 4.. ii der angeschlossenen Zylinderseite zuströmen. Gleichzeitig ist aber
auch der Weg über die Bohrungen 4', 11' frei, denn im Ruhezustand nimmt der Steuerkolben
7' unter der Eiwirkung der Feder 8' die gleiche Stellung ein wie der Steuerkolben
7. Die andere Zylinderseite, die am Rohrstutzen i i' angeschlossen ist, wird also
gleichzeitig mit Druckluft beschickt. Sobald aber auf beiden Seiten des Kolbens
der Druck etwa 7 5 °" des Betriebsdruckes erreicht hat, schließt der Ventilkolben
7' und nimmt die in Fig.2 gezeichnete Stellung ein. Im Zylinder und hinter dem Ventilkolben
7' steigt der Druck gleichmäßig an, da die Möglichkeit des Druckausgleiches besteht
zwischen der Bohrung 6', in der der Ventilkolben 7' gleitet, und der Druckluftzufuhr.
Die Höhe des Druckes, bei dein sich der Ventilkolben 7' in Bewegung setzt, richtet
sich nach der Charakteristik der Feder B. Nun wird nur noch die an Stutzen i i angeschlossene
Zylinderseite mit Druckluft gespeist. Die andere Zylinderseite dagegen erhält durch
die Nut iö, den Kanal g' und die Bohrung i4.' Verbindung mit der Außenluft. Da aber
der Kanal 9' ziemlich eng ist, kann die auf dieser Kolbenseite eingeschlossene Druckluft
nur langsam entweichen. Herrschte vor dem Schließen des Ventilkolbens 7' gleicher
Druck auf beiden Seiten des Kolbens vom Schalterantrieb, so tritt nun eine weitere
Druckzunahme auf der weiter gespeisten Kolbenseite und eine Druckabnahme auf der
entgegengesetzten Kolbenseite .ein. Unter der Einwirkung der Druckdifferenz setzt
sich der Kolben langsam in Bewegung, wie es die verdrängte Druckluft auf der Gegenseite
des Kolbens gestattet. Bei der entgegengesetzten Betätigung des Schalters wird die
Vorrichtung von der anderen Seite her unter Druckluft gesetzt.
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Besteht der Schalterantrieb .aus zwei Zylindern statt aus einem, so
ist dieWirkungsweise die gleiche, jedoch mit dem Unterschied, daß in diesem Falle
nicht die Druckluft hinter dem Kolben, sondern dem gerade nicht arbeitenden Zylinder
die Betätigung des Schalters
dämpft. Entsprechendes gilt für den
Doppelkolbenantrieb, bei dem die Druckluft hinter dem zweiten Kolben die Dämpfung
verursacht.
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Mit Hilfe dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Aufgabe, eine
gleichmäßige Schaltgeschwindigkeit bei elektrischen Schaltern mit Druckluftantrieb
zu erzielen, restlos gelöst. Es ist natürlich denkbar, die erfindungsgemäße Vorrichtung
konstruktiv auch anders auszuführen. Dies ändert jedoch nichts an dem vorliegenden
Erfindungsgedanken.