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Überwachungseinrichtung für Maschinen und Apparate mit drehender Hauptbewegung;
insbesondere. für Anlagen des Verkehrssicherungswesens und der Fernsteuerungstechnik
Bei beweglichen Vorrichtungen, insbesondere bei Maschinen und Apparaten des Verkehrssicherungswesens
und der Fernsteuerungstechnik, besteht häufij die Aufgabe, deren Wirksamkeit dauernd
zu überwachen, derart, daß bei Aussetzen der planmäßigen Bewegung oder bei -einer
außerplanmäßigen Geschwindigkeit dieser Bewegung die übrigen Teile der Anlage nicht
gefahrbringernd beeinflußt werden oder zumindest ein- Warnsignal ausgelöst wird.
Solche Maschinen und Apparate arbeiten, ferner häufig derartig, daß sie regelmäßig
zur Verrichtung der ihnen planmäßig zukommenden .Arbeit in Bewegung 'gesetzt werden.
In diesem. Falle darf die Überwachung der Bewegung erst vom Zeitpunkt der Anschaltung
des Apparates an beginnen. Die Überwachung wird daher gleichzeitig durch den -die
Anschaltung bewirkenden Teil der Anlage eingeschaltet.
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Der Erfindurigsgegernstand sei im besonderen. an Hand einer Zügbeeinflussungseinrchtung
erläutert. Hierbei wird der Bremsmagnet- durch Ansprechen des z. B. von einer Impulswicklung
abhängigen. Hauptrelais zum Abfallen gebracht. Es soll nun aber dem Lokomotivführer
die Möglichkeit gegeben werden, das Abfallen des Bremsmagneten dadurch zu verhindern,
d.aß er innerhalb einer bestimmten Zeit - eine Wachsamkeitstaste drückt oder aber
den Bremshebel betätigt, oder beides vornimmt. Aus diesem Grunde hat man den den
Stromkreis des Bremsmagneten --unterbrechenden- Kontakt des Hauptrelais. überbrückt
durch einen Kontakt des Zeitschalters, der innerhalb einer bestimmten, Zeit, in
.der die Wachsamkeitstaste gedrückt werden. muß, öffnet und damit den Bremsmagneten
betätigt, wenn dieser nicht inzwischen durch Wiederanziehen. des Hauptrelais auf
.dem ursprünglichen. Wege Strom erhält. Hierbei besteht nun die Gefahr, daß der
Zeitschalter nicht arbeitet und also die Betätigung der Wachsamkeitstaste durch
den Lokomotivführer nicht überwacht wird. Man hat daher vorgeschlagen;, die Bewegung
des Zeitschalters durch einen Kontakt zu überwachen. Dies kann man z.-B: dadurch
erreichen, daß -vorn
der Schaltwalze, die durch den Zeitschalter
bewegt wird und -die den genannten Überbrückungskontakt bewegt, gleichzeitig auf
einem anderen Belag ein Kontakt geschlossen oder unterbrochen wird, sobald die Schaltwalze
in Bewegung gesetzt wird,. Dies hat sich aber deshalb als schwierig herausgestellt,
weil die Schaltwalze mit Übersetzung an den Zeitschalter angeschlossen ist, also
bis zum Schließen oder Unterbrechen des Überwachungskontaktes zuviel Zeit verstreicht.
Hinzukommt noch, daß man hierbei zwar das Anlaufen des Zeitschalters überwachen
kann, dagegen nicht, ob er im Verlauf der Bewegung stehenbleibt. Man hat daher vorgeschlagen,
statt dessen einen geschwindigkeitsabhängigen Kontakt vorzusehen, z, B. einen Zentrifugalkontakt.
Die Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, daß auch diese Lösung nicht vollauf
befriedigt, weil der Kontakt zwar während der Laufzeit wirkt, also feststellt, ob
C.er Zeitschalter nach dem Anlaufen etwa stehenbleibt, daß er aber beim Anlauf der
Vorrichtung zu spät betätigt wird, da erst nach dem Erreichen einer bestimmten Geschwindigkeit
eine Betätigung des Kontaktes möglich ist.
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Gemäß der Erfindung wird daher die Anordnung so getroffen, daß nicht
ein geschwindigkeitsabhängiger, sondern ein von der Beschleunigung abhängiger Kontakt
vorgesehen wird. Eine Beschleunigung ist nämlich gleich im ersten Augenblick der
Bewegung vorhanden, und zwar ist sie am größten von der Ruhelage bis zum ersten
Schritt der Bewegung. In den meisten Fällen wird dieser beschleunigungsabhängige
Kontakt genügen, da ein' Stehenbleiben des Apparates nach dem Anlaufen weniger zu
befürchten ist. Man kann jedoch die Anordnung auch so treffen, daß das Nachlassen
der Bewegung, also. die negative Beschleunigung, den Kontakt ebenfalls betätigt,
oder aber man kann außer dem beschleunigungsabhängigen Kontakt noch einen geschwindigkeitsabhängigen
Kontakt vorsehen.
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Der Erfindungsgegenstand ist in den Abbildungen an Hand einer Zugbeeinflussungseinrichtung
beispielsweise erläutert.
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Ini Fig. i ist die Zeitschaltung für eine induktive Zugbeeinflussung
dargestellt. In der Betriebsstellung hält der Bremsmagnet B durch Ruhestrom die
Druckluftbremsleitung in bekannter Weise unter Abschluß. Im Gefahrfalle wird das
Hauptrelais, H, dessen Anschluß an die - Impulswicklung I und die Wachsamkeitstaste
P nur schematisch dargestellt ist, von der Strecke aus beeinflußt, und der Hauptrelaiskontakt
Hl öffnet. Der Ruhestrom des Bremsmagneten B wird dadurch nicht unterbrochen, da
über den Zeitschalterkontakt Z4 des Zeitschalters Z ein Nehenweg besteht. Gleichzeitig
schließt aber der Hauptrelaiskontakt H2 und setzt den Zeitschalter Z_ in Bewegung.
Nach einer bestimmten Zeit öffnet der Zeitschalterkontakt Z4 und unterbricht den
Stromkreis des Bremsmagneten B, und dieser fällt ab, falls nicht innerhalb dieser
Zeit durch Schließen des Tastenkontaktes P das Relais H zum Anziehen gekommen und
der Kontakt Hl geschlossen worden ist.
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Wenn nun der Zeitschalter gestört wäre, so würde die Beeinflussung
von der Strecke her nicht ausgewertet werden; um dies zu vermeiden, könnte man nun
einen weiteren Kontakt Z3 vorsehen, der von der Schaltwalze oder geschwindigkeitsabhängig
betätigt wird.
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Apparate mit drehender Hauptbewegung oder solche, von denen eine drehende
Bewegung leicht abgeleitet werden kann, laufen nach der Anschaltung erst an, was
nennens-,verte Zeit beansprucht. Die für den Antrieb der obigen Maschinen und Apparate
zur Verfügung stehenden Motoren bewirken einen Anlauf, bei dem mit wachsender Geschwindigkeit
die Beschleunigung von einem großen Anfangswert allmählich absinkt und bei Erreichen
der Endgeschwindigkeit den Wert Null erreicht. Um die Verhältnisse bezüglich Beschleunigung
und Geschwindigkeit bei dem beschriebenen Zeitschalter= zu beurteilen, ist es zweckmäßiz.
dies an Hand des in der Fig. 2 dargestellten Diagramms zu untersuchen. Das Diagramm
der Abhängigkeit der Geschwindigkeit h von der Zeit t ist wesensähnlich einer
in Fig. -2 dargestellten logarithmischen Kurve, von: der man den Endwert V,"ax und
die Zeitkonstante T bestimmen kann. Die Überwachung eines derartig eingesetzten
Apparates ist mit einem Fliehkraftkontakt, einem durch eine Wirbelströmbremse betätigten
Kontakt oder einer anderen von der Geschwindigkeit abhängenden Einrichtung allein.
nicht möglich, da diese Einrichtung erst .nach Erreichen einer bestimmten Geschwindigkeit,
also nach einer längeren Zeit, ansprechen. Aus der Schaltung nach Fig. i läßt sich
ersehen; daß während ,der Anlaufzeit die Auswirkung einer Störung im Apparat vermieden
«erden muß.
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Man kann diese Schwierigkeit dadurch umgehen, daß man unter Verzicht
auf die Überwachung .der Anlaufbewegung die Anlaufzeit durch ein sich selbst überwachendes
Zeitelement, z. B~ ein verzögert abfallendes Relais, überbrückt, wie dies beispielsweise
in der Schaltung in Fig. 3 dargestellt ist. In dieser Schaltung bleibt der Zeitschalterüberwachungskontakt
Z3 so lange durch den Relaiskontakt R, überbrückt; bis der Apparat Z angelaufen
ist. Das verzögert abfallende
Relais R wird erst bei Beeinflussung
von der Strecke her über den: Hauptrelaiskontakt M3 abgeschaltet.
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Zw'eck der Erfindung soll es nun sein,, die Anlaufbewegung .des Apparates
selbst zu überwachen, ohne daß ein besonderes Zeitrelais angeordnet wird.
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" Zu diesem Zwecke wird ein überwachender Kontakt, Riegel oder ähnliches
herangezogen; der erfindungsgemäß durch .die vom ersten Augenblick der Anschaltung
des Apparates wirksamen Kräfte der Drehbeschleunigung betätigt wird.
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Gemäß der Erfindung wind nun .der Kontakt Z3 der Fig. i von: der Beschleunigung
der Vorrichtung abhängig -gemacht. Die Wirkungsweise dieses Kontaktes ist wie folgt:
Normalerweise ist in dem gezeichneten Beispiel der Kontakt Zz unterbrochen,.-- Läuft
nun die Vorrichtung an,, so, wird er geschlossen, und die Betätigung oder 1Vichtbetätigung
des Bremsmagneten vollzieht sich nun in der oben beschriebenen Weise. Läuft der
Zeitschalter Z aber nicht an, so würde der Kontakt Z3 geöffnet bleiben, und eine
Überbrückung des Kontaktes Hl ist nicht vorhanden. Es würde also. sofort bei Betätigung
des Hauptrelais H vorn der Impulswicklung I
aus der B.remsmaanet ansprechen.
In der beispielsmäßigen Ausführung nach Fig. q. bedeutet W die mach der Anschaltung
des Apparates anlaufende Welle, K einen auf dieser lose und drehbar gelagerten schweren
Körper, A einen mit der Welle W fest verbundenen Hebel und B' einen
mit dem Körper K fest verbundenen Teil. Läuft die Welle W in Richtung
Y beschleunigt an, so hat der Körper K das Bestreben, entgegen der Drehbewegung
zurückzubleiben. Bei ausreichender Größe der Beschleunigung wird die Vorspannung
der Druckfeder F überwunden,. und der Kontakt R1 schließt augenblicklich.
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Schaltungsmäßig wird der Kontakt R1 (Fig. q.) beispielsweise an: Stelle
des Kontaktes R1 (Fig. 3) angewendet, während der Kontakt Z3 indem Schema
nach Fig. 3 durch einen Fliehkraft- oder ähnlichen drehzahlabhängigen Kontakt verwirklicht
wird.
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Eine derartige Einrichtung überwacht den Apparat daraufhin, ob in
,der gesamten Zeit des, Laufes vom .ersten Augenblick des Anschaltens an entweder
eine bestimmte geringste Beschleunigung oder aber eine bestimmte geringste Geschwindigkeit
vorhanden ist. Das Gebiet, in dem die Überwachungseinrichtung eine Störung anzeigt,
ist in dem Diagramm Fig. 5 schraffiert gezeichnet. Es bedeuten darin C die Grenzgeschwindigkeit
und tg a = c : C die Grenzbeschleunigung für die Überwachung. -Erfindungsgemäß kann
ferner die Anordnung so getroffen werden, daß die Aufgaben des Kontaktes R1 und
des Kontaktes Z3 der Fig. 3 .durch nur einen Kontakt Z2 übernommenr werden. Zu diesem
Zwecke werden nach Fig. 6 die Bewegungen des Fliehkraft- oder ähnlichen Systems
G und eines für Fig. ¢ beispielsweise dargestellten Tangentialkraftsystems M über
Druckstößel D unabhängig voneinander zur Wirkung gebracht oder aber es wird nach
Fig.7 durch eine Verriegelung, Bremse oder - ähnliches, welche durch G betätigt
wird, verhindert, daß .!1l in seine Ruhestellung zurückkehrt, wenn der Anlauf beendigt
ist.
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Erfindungsgemäß kann ferner die Anordnung so getroffen werden, daß
die Kräfte der beiden Systeme auf eine gemeinsame Feder Fi oder ähnliches einwirken,
wie dies Fig.8 zeigt. Die überwachunrngseinrichtung spricht bei dieser Anordnung
bei Unterschreitung einer bestimmten Summenwirkung- von Beschleunigung und Geschwindigkeit
an. Mit steigender Anlaufgeschwindigkeit sinkt die für das Ansprechen erforderliche
Grenzbeschleunigung. Das Diagramm der Abhängigkeit der Grenzgeschwindigkeit von
der Zeit ist also ebenfalls einer logarithmischen Kurve wesensähnlich. Die Einstellung
einer bestimmten Zeitkonstante für diese Kurve sowie eines bestimmten Endwertes
der Grenzgeschwindigkeit gelingt durch entsprechende Bemessung der beidem Systeme
sowie durch Einstellung der -gemeinsamen Gegenkraft. Bei entsprechender Einstellung
läßt sich also die Überwachungseinrichtung des Apparates an die tatsächlichen Anlaufverhältnisse
desselben anpassen, wie dies Fig. 9@ zeigt. Der Vorteil einer solchen Anordnung
geht aus dem Vergleich des in Fig. 9 schraffiert gezeichneten Störungsgebietes mit
dem in, Fig.5 dargestellten hervor.
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Ein Beispiel für die bauliche Ausbildung der in Fig. 8 schematisch
dargestellten An- i ordrnung zeigt Fig. zo. Gegenüber der Anordnung nach Fg. q.
ist zusätzlich: ein Magnet N vorhanden, der in dem scheibenförmigen Körper K Ströme
induziert, die ein drehzahlabhängiges Bremsdrehmoment erzeugen.
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Erfindungsgemäß kann ferner- die in, dem umlaufenden System gelagerte
Masse derartig angeordnet werden, daß sie sich sowohl unter dem Einfluß der Tangentialb
eschleunigung als auch unter dem Einfluß der Fl,iehbeschleunigung in der gleichen
Richtung bewegt. Zu diesem Zwecke ist, wie in der beispielsmäßigen Ausführung nach
Fig. z i, die Masse K1 derartig geführt, daß die führende Bahn, z. B. der Schlitz
S1, in einer # achsnormalen Ebene liegt und gegen: die tam
gentiale
Richtung B1 unter einem bestimmten Winkel Dl geneigt ist. Die Neigung der Bahn ist
ferner derart, daß die entgegen der Drehrichtung Y1 zurückbleibende Masse I(1 dabei
auch nach außen geführt wird. Eine Federkraft F1 oder ähnliches, die an der :Masse
IL, angreift, ist derart angeordnet; daß sie sowohl der Fliehkraft G1 als auch .der
Tangentialkraft,1T1 entgegenwirkt. Die Bewegungen, die die Masse unter dem Einfluß
der Massenkräfte entgegen der Federkraft ausführt, werden entweder unmittelbar oder
mittels übertragender Teile zur Steuerung des überwachenden Kontaktes Z2, des Riegels
oder ähnlicher Teile ausgenutzt. Die überwachungseinrichtung spricht bei Unterschreitung
einer bestimmten Summenwirkung von Anlaufbeschleunigung und 'Anlaufgeschwindigkeit
an. Mit steigenderAnlaufgeschwindigkeit sinkt die für das Ansprechen erforderliche
Anlaufbeschleunigung. Das Diagramm der Grenzgeschwindigkeit über der Zeit ist also
ebenfalls wesensähnlich einer logarithmischen Kurve. Die Einstellung einer bestimmten
Zeitkonstante für diese Kurve sowie eines bestimmten Höchstwertes der Geschwindigkeit
gelingt durch Veränderung des Winkels, unter dem die führende Bahn der Masse gegen
die tangentiale Richtung geneigt ist, sowie durch Verstellung der Federspannung.
Die überwachungseinrichtung läßt sich also an die tatsächlichen Anlaufverhältnisse
anpassen. Sie gestattet die Einbeziehung des Anlaufes in den Umfang der Überwachung,
während der Aufwand kaum größer ist als bei der Anwendung eines Fliehkraftkontaktes.
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Vorteilhafterweise werden die Bewegungen der benannten Systeme mittels
eines Axialdrucklagers auf einen feststehenden überwachenden Kontakt, Riegel oder
ähnliches übertragen, wie dies als Beispiel die Ausführung in Fig. 12 zeigt. Bleibt
die Masse K beim Anlauf entgegen der Drehrichtung zurück, so schraubt sie sich auf
der Gewindespindel S. in Richtung U heraus und betätigt über dem Drucklager0 den
Kontakt Z..
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Die genannten Maßnahmen zur Überwachung von Maschinen und Apparaten
können mit Vorteil überall dort angewendet werden, wo bei ähnlichen Betriebsbedingungen
eine gleichartige, umfassende Überwachung erforderlich ist.