DE751183C - Druckluftantrieb fuer elektrische Schalter mit rasch aufeinanderfolgenden Ein- und Ausschaltbewegungen - Google Patents

Description

Es werden häufig elektrische Schalter, die eine sehr rasche Umkehr der Schaltbewegung ermöglichen, benötigt, beispielsweise in Schalteioirichtungen, bei denen die Gefahr besteht, daß aus Versehen auf bestehende Kurzschlüsse geschaltet wird. Schalter, die eine sehr rasche Umkehr der Schaltbewegung ermöglichen, werden ferner beispielsweise bei Einrichtungen benötigt, bei denen mit einem Schalter kurz hintereinander aus- und wieder eingeschaltet werden 'soll. Man muß bei solchen

Schaltern bestrebt sein, abgesehen von einer möglichsten Verringerung der bewegten Massen u. dgl., die Antriebsvorrichtung¹ so zu gestalten, daß durch sie die unvermeidbare Schaltverzögerung des Schalters selbst nicht noch vengrö'ßert wird.

Eine in weitem Umfang angewandte Antriebsart für elektrische Schalter ist der Druckgasantrieb. Bei den bisher bekannten Auisführungsfoirmen von Dnickgasantrieben sind nun noch verschiedene Quellen für das

Auftreten von zusätzlichen Zeiitverzögerunger bei der Umsteuerung der Antriebsbewegung der Schalterkontakte vorhanden. Diese Quellen unerwünschter Verzögerung bei verlangter rascher Umkehr der Schaltbewegung seien beispielsweise an einer bekannten, in der Abb. ι dargestellten Anordnung gezeigt.

Die Abb. ι stellt schematiseh einen prefiluftgesteuerten Schalter dar, bei dem die ίο Umsteuerung der Bewegungsrichtung der Schaltkontakte mittels eines Dreiwegehahnes erfolgt. Der Schalter ist in seiner soeben erreichten Aussehaltstellung gezeichnet. Die Schalterkontakte ii und 12 sind über die Klemmen 13 und 14 an den nicht gezeichneten zu schaltenden Stromkreis angeschlossen. Die Betätigung des beweglichen Schaltkontaktes 11 erfolgt vermittels des an die Kolbenstange 9 angelenkten Übertragungshebels 10. An. der Kolbenstange 9 ist der Kolben 8 befestigt. Dieser wird im Druckzylinder 7 durch die Druckluft bewegt. Dies geschieht in der AuiSiS'chaltrichtung dadurch, daß vermittels des aus dem festen Teil 2 und aus dem bewegliehen Teil 3 bestehenden Dreiwegehahnes Preßluft aus der Druckluftleitung 1 in die Leitung 4 gegeben wird. Die in Bewegungsrichtung vor dem Kolben 8 befindliche Luft-Säule kann durch die Leitung 5 und über den Dreiwegehahn an der Öffnung 6 sofort frei entweichen. Wenn nun nach Erreichen der in der Abb. 1 gezeichneten Ausschaltstellung des Schalters wieder eingeschaltet werden soll, so· muß der drehbare Teil 3 des Dreiwegehahnes so umgesteuert werden, daß die Preßluftleitung 1 mit der Anschlußleitung 5 und die Anschlußleitung-4 mit der Ausströmöffnung 6 in Verbindung kommt. Die Ursache dar Verzögerung" der Bewegungsumkehr des beweglichen Schaltkontaktes des Schalters bei der in Abb. 1 dargestellten bekannten Anordnung besteht nun darin, daß die Anschlußrohre 4 und 5 im Dreiwegehahn stets eine bestimmte Länge haben und daß die Ouerschnitte der Durchtrittskanäle im Dreiwegehahn nicht beliebig groß sein können, weil sonst die Umsteuerung dieses Hahnes wegen der dabei entstehenden großen Masse des beweglichen Teils 3 zu schwerfällig vor sich gehen würde. Das bei dar Bewegungs-umkehr in Richtung der neuen Bewegung vor dem Kolben befindliche Gasvolumen kann infolgedessen nicht rasch und ohne großen Arbeitsaufwand aus der Ausströmöffnung 6 auisgestoßen werden. Es tritt deshalb eine merkbare Verzögerung der Bewegungsumkehr des Kolbens und damit des beweglichen Kontaktes 11 des Schalters ein. Diesen Nachteil weist auch ein bekannter Druckgasschalter auf, bei dem in Abhängigkeit von der Bewegung des den beweglichen Schalterkontakt antreibenden Kolbens Auslaßöffnungen im Druckzylinder geschlossen und geöffnet werden. Das Schließen und Öffnen dieser Auslaßöffnungen hat nämlich bei dieser bekannten Anordnung nur den Zweck, beim Ausschalten des Schalters die Schaltgeschwindigkeit des beweglichen Schalterkontaktes zeitweise zu verringern, um ein langsames Durchlaufen des beweglichen Schalterkontaktes durch den günstigsten Kontaktabstand zu erzielen.

Die Erfindung beseitigt diese Nachteile der bekannten Anordnungen bei einem Druckluftantrieb für elektrische Schalter mit rasch aufeinanderfolgenden Ein- und Ausschaltbewegungen, bei dem zur Betätigung der Schalterkontakte ein. in- einem Druckzylinder laufender Kolben vorgesehen ist. Die Erfindung besteht darin, daß zur Erleichterung dies raschen Überganges von einer Schaltbewegung auf die entgegengesetzte ein oder mehrere in mittelbarer oder unmittelbarer Abhängigkeit von der Kolbenbewegung gesteuerte Gleitschieber vorgesehen sind, welche. mindestens eine Auslaßöffnung in jedem Druckzylinderdeckel oder in jedem an einen Deckel anschließenden Teil des Druckzylinders öffnen oder schließen, und daß der Gleitschieber und seine Steuereinrichtung derart ausgebildet sind, daß kurz vor dem Erreichen der Endstellung des Kolbens diejenige Auslaßöffnung, auf die der Kolben sich zubewegt, geschlossen und diejenige Auslaßöffnung, von der der Kolben sich wegbewegt, geöffnet wird.

Durch die Erfindung sind alle eine rasche BewegungBumkehr hemmenden Auslaßschwierigkeiten¹ für das vom Kolben in seiner neuen Bewegungsrichtung zu verdrängende Luftvolumen beseitigt. Infolge der schieberförmigen Gestaltung der Auslaßvorrichtung können sehr große Durchtrittsquerschnitte mühelos erreicht werden. Dadurch, daß der gesteuerte Schieber unmittelbar am Druckzylinder angeordnet werden kann, kann die Länge der Austrittswege auf ein verschwin- *°5 dend geringes Maß gebracht werden. Die eingangs beschriebenen Mangel bisher bekannter Schalter, die bislang die Ausbildung eines Schalters für rasche Umkehr der Bewegungsrichtung erschwerten, sind damit weitgehend vermieden.

In der Abb. 2 ist ein Ausführungsbeiispiel der Erfindung veranschaulicht.

Die Abb. 2 zeigt die Druckluftantriebseinrichtung eines elektrischen Schalters in der einen Endstellung des Antriebskol1>ens K. Dieser in dem DruckluftzylinderZ befindliche Kolben K betätigt über die Kolbenstange A die nicht gezeichnete elektrische Schalteinrichtung. Mittels des Steuerventils V₁ wird durch das Rohr R₁ dem Druckzylinder Z die Einschaltluft, mittels des Steuerventils V₉ und

des Rohres R₂ die Ausschaltluft zugeführt.

0₁ und O₂ sind Luftauslaßöffnungen im Druckzylinder Z. Diese Auslaßöffnungen werden gemäß der Erfindung mittels des konzentrisch zum Druckzylinder Z angeordneten, als Schleppschieber ausgebildeten, gesteuerten Schiebers S mit der Außenluft abwechselnd in Verbindung gebracht. Diese wechselweise Verbindung mit der Außenluft ίο geht derart vor' sich, daß in der voll ausgezogenen Kolbenendstellung die Öffnungen

0₂ und O₄ sich decken, während die Öffnung O₁ verschlossen ist, und daß in der gestrichelt gezeichneten Kolbenendsfrsllung die Öffnungen O₁ und O₃ sich decken, während dis Öffnung O₂ verschlossen ist. Diese wechselweise Umsteuerung wird bei dem in der Abb. 2 veranschaulichten Ausführungsbeispiel der Erfindung ruckartig kurz vor Erreichen der jeweiligen Kolbenendstellung dadurch bewirkt, daß die im Schlitz der Mitnehmerführung B (Abb. 2 a) laufende Mitnehmsrstange M, welche feist mit der Kolbenstange A verbunden ist, kurz, vor dein Erreichen der Endstellung des Kolbens den Schleppischieber 6" mitnimmt. Dadurch, daß die Mitnehmerstange M in einem Schlitz der Mitnehmerführung B läuft, wird weiterhin erreicht, daß während des ganzen mittleren Kolbenweges der Schieber 5" von dem Mitnehmer M nicht verstellt werden kann.

Es sei nun kurz das Verhalten dar erfindungsgemäßen Einrichtung bei einer plötzlich erforderlichen Umsteuerung des Druckluftantriebes nachfolgend beschrieben:

Der Antriebskolben K soll aus' der in der Abb. 2 voll gezeichneten Ausschaltstellung des Schalters (Stellung I des Kolbens K) in die gestrichelt gezeichnete Einschaltstellung des Schalters (Stellung II des Kolbens K) dadurch bewegt werden, daß das Gaseinlaßvsntil V₁ geöffnet wird. Der Kolben K bewegt sich dann: unter dem Einfluß der durch das Rohr Ji₁ eintretenden Preßluft aus der Stel-

lung I in Richtung nach der Stellung II. Die Öffnung O₁ ist geschlossen. Die Öffnung O₂ steht über die Öffnung O₄ mit der Außenluft im Verbindung, und es kann, die vom Kolben. K zu verdrängende Luftsäule ungehemmt bis zum Erreichen der Kolbenstellung II' aus dar Öffnung O₄ entweichen, da der Mitnehmer M im Schlitz der Mitnehmerführung B ohne Mitnahme der Mitnehmerführung B und das Schiebers S sich bewegen kann. Bei Erreichen der Kolbenstellung ΙΓ trifft der Mitnehmer M am Schlitzende der Mitnehmerführung B ein und nimmt diese und den Schieber S mit, bis die Endistellung II des Kolbens K erreicht ist. Auf dem Wege von der Stellung II' -nach der Stellung II wird durch den mitgeschleppten Schieber S die Öffnung O₁ mit der Öffnung O₃ in Deckung gebracht und gleichzeitig die Öffnung O₂ geschlossen:. Soll nun sogleich wieder ausgeschaltet werden, so· braucht nur das Ventil V₂ so schnell wie möglich geöffnet zu werden. Da die Öffnung O₂ geschlossen .' und die Öffnung O₁ freigegeben ist, bewegt sich der Kolben unverzüglich, in Richtung dar Stellung I. Die vom Kolben K zu verdrängende Luft entweicht dabei, ungestört über die Öffnungen O₁ und O₃ ins Freie; für das Wiederschließen das Einlaßventils V₁ ist Zeit gegeben bis zum Erreichen der Kolbenstellung Γ, da die durch die Druckluftleitung R₁ etwa noch einströmende Luft ebenfalls durch die Öffnungen O₁ und O₃ sogleich wieder abströmen kann, ohne den Kolben in seiner jetzt rückläufigen Bewegung wesentlich zu hemmen. Beim Erreichen dar Kolbenstellung" I' wird der Schieber vS" wieder umgesteuert; danach geht der Kolben.K in die Endstellung I, und es kann sogleich wieder, wenn es gewünscht wird, auf eine erneute Einschaltbewegung umgesteuert werden.

Der gemäß der Erfindung vorgesehene gesteuerte Gleitschieber kann selbstverständlich auch andersartig, z. B. als Flachschieber oder als Rundschieber mit nur teilweiser Umfassung des Druckzylinders, ausgebildet werden. Man kann dann auch die Luftzuführungsrohre seitlich ansetzen. Dies hat den Vorteil, daß keinerlei Strömungsdirutikkompotierate derjenigen Luftströmung mehr auf den Kolben etwa bremsend wirken kann, die bei der plötzlichen Bewegungsumkehir durch nicht rasch genug erfolgtes Schließen des entsprechenden Ventils noch, an der falschen Kolbenseite vorbei zur Auslaßöffnung fließt.

Gleichzeitigkann beispielsweise ein Schleppschieber zur einfachen Anbringung eines Aus- und Einschaltstellungsanzeigers benutzt werden. Diese Schaltstellungsanzeige kann durch elektrische und/oder mechanische Mittel bewirkt werden.

In der Abb. 3 ist beispielsweise ein erfindungsgemäßer Druckluftantrieb mit Flachschleppschieber 5* und seitlich in. den, Druckzylinder Z eingeführten Preßluftanschlüssen R₁ und R₂ und elektrischer Schaltstellungs- i-io anzeige veranschaulicht. Der Flachschieber S wird hier mittels der Feder F und des am Druckzylinder Z befestigten Bügels H gegen seine Gleitbahn gepreßt. Die Schaltstellungsanzeige besteht aus dem Kontaktstück C, das mittels des Isolierteils/ am Schleppschieber.? befestigt ist. Je nach der Stellung des Schiebers S, die ja zwangsläufig mit der jeweiligen Kolbenendstellung¹ zusammenhängt, werden vom Kontaktstück C die Kontaktstücke C₁ und C₂ oder C₁ und C₃ verbunden, und es leuchtet in der Einschaltstellung des Schalters

die Merklampe L_E und in der Ausschaltstellung die Merklampe L_A so lange, bis durch eine Umschaltung die andere Merklampe zum Aufleuchten kommt. Die seitliche Anbringung der Preßluftanschlüsse R₁ und R₂ wurde¹ bereits weiter oben als vorteilhaft bezeichnet. Soll nämlich z. B. der Kolben K durch Öffnen des Gaseinlaßventils V₁ in die Einschalts teilung¹ des Schalters gebracht werden und ίο ist das Gaseinlaßventil V₂ nicht sogleich wieder geschlossen, so strömt aus der Rohrleitung R₁, die Preßluft auf geradem Wege nach den Auslaßöffnungen O₂ und O₄ und von da ins Freie, ohne irgendeine auf den Kolben hemmend wirkende Strömungskomponente aufzuweisen.

Bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung wurde immer ein Schleppschieber durch eine einfache Mitnehmereinrichtung bewegt. Es kann, selbstverständlich auch durch andere geeignete Mittel mechanischer oder elektrischer Art die Umstellung des oder der Steuerschieber kurz vor dem Erreichen der Kolbenendstellung bewirkt werden. Beispielsweise zeigt die Abb. 4 eine Ausführungsfoon der Erfindung, bei der die Steuerung der Auslaßöffnungen in den Druckluftzylinderdeckeln durch zwei an den Deckeln angeordnete Flachschieber bewirkt wird. O₁ und O₂ sind die Auslaßöffnungen in den Zylinderdeckeln, die wechselweise mit den Öffnungen O₃ und O₄ in den gesteuerten Schiebern JT₁ und S₂ in Deckung gebracht werden. Die Umstellung dieser Schieber ^₁ und S₂ kurz vor dem Erreichen der Kolbenendlage wird hier mittels einer SteuerstangeiV vorgenommen, die über den Hebel P und die Mitnehmervorrichtung M' von der Kolbenstange A zwangsläufig bewegt wird. Durch die auf der Steuerstange angebrachten Stellringe T₁ bis T₁ werden die an die Schieber ^₁ und S₂ angelenkten Hebelvorriehtungen H₁ und H₂ in ohne weiteres ersichtlicher Weise in der Nähe der Kolbenendlage umgestellt und bis zum Erreichen der entgegengesetzten Kolbenendlage in dieser Stellung belassen.

Man kann weiterhin diejenigen Auslaßöffnungen, auf die sich der Kolben zubewegt, so· zeitig vor dem Erreichen der Endstellung des Kolbens durch den gesteuerten Schieber verschließen, daß die im nunmehr abgeschlossenen Druckzylinderteil befindliche Gasmenge durch den infolge der erteilten Beschleunigung noch in Bewegung- befindlichen Kolben verdichtet wird. Man erhält so> zugleich eine wirksame Aus- und Einschaltdämpfung für den vom Druckluftantrieb betätigten Schalter. Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die mit Druckluft betriebenen Antriebe für elektrische Schalter beschränkt. Statt Druckluft kann gewünschtenfalls auch ein ι anderes geeignetes Druckgas oder eine Flüssigj keit verwendet werden.

Claims (10)

1. ! PATENTANSPRÜCHE:

   i. Druckluftantrieb für elektrische Schalter mit rasch aufeinanderfolgenden Ein- und Ausschaltbewegungen, bestehend aus einem Druckzylinder und einem darin laufenden Kolben zur Betätigung der Schalterkontakte, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erleichterung des raschen Überganges von einer Schaltbewegung auf die entgegengesetzte ein oder mehrere in mittelbarer oder unmittelbarer Abhängigkeit von der Kolbenbewegung gesteuerte Gleitschieber vorgesehen sind, welche mindestens eine Auslaßöffnung in jedem Druckzylinderdeckel oder in jedem an einen Deckel anschließenden Teil des Druckzylinders öffnen oder schließen, und daß der Gleitschieber und seine Steuereinrichtung derart ausgebildet sind, daß kurz vor dem Erreichen der Endstellung des Kolbens diejenige Auslaßöffnung, auf die der Kolben sich zubewegt, geschlossen und diejenige Auslaßöffnung, von der der Kolben sich wegbewegt, geöffnet wird.
2. 2. Druckluftantrieb für elektrische Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitschieber und seine Steuerung derart ausgebildet sind, daß diejenige Auslaßöffnung, auf die sich der Kolben zubewegt, so zeitig vor dem Erreichen der Endstellung des Kolbens geschlossen wird, daß das im nunmehr geschlossenen Druckzylinderteil befindliche Gas durch den noch in Bewegung befindliehen Kolben so· verdichtet wird, daß eine Bewegungsdämpfung eintritt.
3. 3. Druckluftantrieb für elektrische Schalter nach Anspruch r oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die gesteuerten Gleitschieber als Flachschieber ausgebildet und unmittelbar am Druckzylinder angeordnet sind.
4. 4. Druckluftantrieb für elektrische Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die gesteuerten Gleitschieber als den Druckzylinder ganz oder teilweise umfassende Rundschieber ausgebildet sind.
5. 5. Druckluftantrieb für elektrische Schalter mit mehreren Gleitschiebern nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Gleitschieber verschiedene Stellen des Druckzylinders umfassen.
6. 6. Druckluftantrieb für elektrische Schalter mit mehreren Gleitschiebern nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß

   die einzelnen Schieber sich gegenseitig und den Druckzylinder ganz oder teilweise umfassen.
7. 7. Druckluftantrieb nach Anspruch 1 oder den. folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnitte der Luftauslaßöffnungen' ein Mehirfachesi der Querschnitte der Lufteinlaßöffnungen des Druckzylinders betragen.
8. 8. Druckluftantrieb nach Anspruch 1 oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung des oder der Gleitschieber in Abhängigkeit von der Kolbenbawegung eine von der Kolbenstange betätigte mechanische Schleppeinrichtung vorgesehen ist.
9. 9. Druckluftantrieb für elektrische Schalter nach. Anspruch 1 oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Gleitschieber)! oder der Schleppeinrichtung auf mechanischem, elektrischem oder sonstigem Wege eine Schaltstellungsanzeige gekuppelt ist.
10. 10. Druckluftantrieb für elektrische Schalter nach Anspruch 1 oder den folgenden, dadurch, gekennzeichnet, daß die Lufteinlaß- und Auslaßöffnungen im Druckzylinder derart angeordnet sind, daß die Luftströmung ohne oder mit der geringstmöglichen auf den Kolben wirkenden Strömungskotnponente von den Einlaßzu den Auslaßöffnungen verläuft.

    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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