DEP0043240DA - Elektrischer Weichenantrieb, insbesondere für Dreh- und Wechselstrom - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft elektrische Weichenantriebe, insbesondere für Dreh- und Wechselstrom und hat eine besonders zweckmässige und vorteilhafte Ausgestaltung der Schalt- und Steuereinrichtung zum Gegenstand, welche sich gegenüber den bisher bekannt gewordenen Ausführungen durch eine wesentlich grössere Einfachheit und Zuverlässigkeit auszeichnet.

Bei den bekannten Anlagen war es üblich, das Umschalten von Stellstrom auf Ueberwachungsstrom oder umgekehrt durch Motorkontakte zu veranlassen, die vom Bewegungsgetriebe zwangsläufig beim Erreichen oder Verlassen einer Endlage umgesteuert wurden, wobei Relais oder Lampen im Stellwerk betätigt werden, welche eine Ueberprüfung des richtigen Arbeitens des Weichantriebes und der Kabeladern gestatten. Diese bekannten Weichenantriebe hatten aber eine Reihe von Nachteilen, welche unter anderem darin bestanden, dass zur

Erzielung einer einwandfreien Schaltung sowohl der schwachen Ueberwachungsströme ls auch der starken Stellströme eine Vielzahl von Kontakten benötigt wurde, deren Steuerung neben dem eigentlichen Stellgetriebe zusätzliche Aggregate, Nockenscheiben, Kurvenscheiben oder Uebertragungshebel bedingte. Infolgedessen waren diese Weichenantriebe sehr entwickelt und kostspielig. Das Schalten der Stellströme verursachte eine starke Funkenbildung an den Kontakten, sodass diese einem starken Verschleiss unterworfen waren. Weiterhin liess es sich nicht verhindern, dass während der kalten Jahreszeit die Kontakte bei der Bildung von Kondenswasser vereisten.

Infolge der Notwendigkeit, die Schaltelemente ständig zu überprüfen, ergaben sich hohe Betriebskosten.

Alle diese Nachteile werden mit der Erfindung dadurch vollständig beseitigt, dass die Steuerung und Ueberwachung des Antriebes lediglich auf rein elektrischem Wege durch die phasenverschiebende und die Grösse des Wechselstromwiderstandes ändernde Wirkung einer in den Leitungsweg eingebauten geeigneten Kombination von Widerständen, Induktivitäten und Kapazitäten erfolgt (z.B. Serienschwingkreis).

Gemäss der Erfindung kann die Aenderung des Wechselstromwiderstandes auf verschiedene Art und Weise erreicht werden und zwar:

1.) Durch die Aenderung des Wechselstromwiderstandes der verwendeten Induktivitäten mit Hilfe eines mit der Antriebswelle verbundenen, in seiner Lage verschiebbaren Eisenkernes.

2.) Durch die Aenderung des Wechselstromwiderstandes der verwendeten Induktivitäten mit Hilfe einer, mit der Antriebswelle verbundenen in ihrer Lage verschiebbaren und als Kurzschlusswicklung wirksamen, metallischen Abschirmung.

3.) Durch die Aenderung der Sättigungsverhältnisse mit Hilfe von mit der Antriebswelle verbundenen, in ihrer Lage verschiebbaren, gleichstromdurchflossenen Spulen.

4.) Durch die Kapazitätsänderung von Kondensatoren.

5.) Durch die Betätigung des Ueberwachungsrelais in der Weise, dass in Parallelschaltung zum Kondensator bezw. zur Drosselspule über einen Gleichrichter, welcher auf eine Zündspannung geeigneter Höhe anspricht, das Relais bei Erreichen der Resonanzlage betätigt wird und bei Verstimmung durch Unterschreiten der Löschspannung abfällt.

Die Induktivität oder die Kapazität ist gemäss der Erfindung derart auf die beiden Endlagen der Weiche abgestimmt, dass der Wechselstromwiderstand des Ueberwachungsstromkreises erst beim Erreichen der einen oder anderen Endlage so klein wird, dass der durchfliessende Strom das zugeordnete Ueberwachungsrelais zum Anziehen bringt. Hierbei sind die verwendeten Induktivitäten und Kapazitäten sowie die vorerwähnten, mit der Antriebswelle verbundenen Steuerorgane so bemessen, dass jede Abweichung aus der Endlage den Abfall des zugeordneten Ueberwachungsrelais bewirkt. Gleichzeitig sind die zur Verwendung kommenden Induktivitäten und Kapazitäten auf alle durch Kabelart und Kabellänge bedingten Abweichungen bemessen.

Diese Ausführung der Steuer- und Schalteinrichtung gemäss der Erfindung hat vor allem den Vorteil, dass das bisher mittels Motorkontakten beim Erreichen oder Verlassen einer Weichenendlage in Tätigkeit tretende verwickelte Bewegungsgetriebe und damit die Verwendung mechanisch wirkender Schalt- und Steuerelemente fast vollständig in Wegfall kommt, wodurch die Schalt- und Steuereinrichtung erheblich vereinfacht und verbilligt und infolge des Fehlens der einem grossen Verschleiss unterworfenen Teile eine wesentlich längere Lebensdauer gewährleistet wird.

Der Gegenstand der Erfindung wird anhand der Zeichnungen beispielsweise erläutert und zwar zeigen:

Bild 1 eine schematische Darstellung der Schaltung zur Steuerung des Weichenantriebes,

Bild 2 eine schematische Darstellung der Schaltung des Stell- und Ueberwachungsstromkreises,

Bild 3 eine schematische Darstellung der Schaltung des Ueberwachungsstromkreises bei Verwendung einer als Kurzschlusswicklung wirksamen Abschirmung,

Bild 4 eine schematische Darstellung des Ueberwachungsstromkreises bei Verwendung einer gleichstromdurchflossenen Sättigungsspule,

Bild 5 eine schematische Darstellung des Ueberwachungsstromkreises bei Verwendung veränderlicher Kapazitäten im Antrieb,

Bild 6 eine Erweiterung des Ueberwachungsstromkreises durch Verwendung von Glimmgleichrichtern,

Bild 7 eine schematische Darstellung der Weiche.

In den Bildern 2 - 6 zeigt die Stellung der mit der Antriebswelle verbundenen Steuerorgane die Pluslage der Weiche. Bei der Minuslage nehmen die Organe die gestrichelt gezeichnete Stellung ein.

Wie Abbildung 1 und 2 erkennen lässt, besteht der elektrische Teil des Antriebes aus den Kabeladern 1 - 5, einem Drehstrommotor M und den beiden Drosseln D1 und D 2. Beide Drosseln haben einen gemeinsamen Eisenkern E, der von der Antriebswelle zwischen Antrieb und Weichengestänge gesteuert wird, dargestellt,

dass bei der Plus-Endlage der Weiche der Eisenkern im Kraftfeld D 2 und bei der Minus-Endlage in Kraftfeld D 1 liegt.

Mit 10 ist die Magnetspule des Minusueberwachungsrelais und mit 11 die Magnetspule des Plus- Ueberwachungsrelais bezeichnet, von welchen die Kontakte 101, 202, 103 bezw. 111, 112, 113 betätigt werden.

201 und 204 sind Kontakte des Relais 20, von welchem die Weichenumstellung durch Bedienungstaste ausgelöst wird. Das Relais 30 steuert mit seinen Kontakten 301 bis 306 den Stellstrom.

Mit 40 ist das Relais zum Vertauschen zweier Phasen des Stellstromes beim Rückstellen der Weiche von Minus nach Plus mit umgekehrter Drehrichtung des Motors bezeichnet. 401 bis 405 sind Kontakte des Relais 40.

In der Drossel D 3 oder stattdessen in einem induktionsfreien Widerstand W 3 wird der bei der Umstellbewegung über den Ueberwachungsstromkreis fliessende Stellstrom auf eine für das Anziehen des Ueberwachungsrelais brauchbare Grösse reduziert.

Der Kondensator C dient zusammen mit den Drosseln D 1 bzw. D 2 zur Erzeugung des Phasenunterschiedes, der zum Abfall<Nicht lesbar> oder Anziehen<Nicht lesbar> des Minus- oder Plus-Ueberwachungsrelais 10 bzw. 11 erforderlich ist.

Si 1 bis Si 4 sind Sicherungen.

Die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Schaltung ist folgende:

1) Die Schaltung stellt die Antriebslage entsprechend der Weichenlage in Plusstellung dar (gerader Strang). Es fliesst Ueberwachungsstrom Si 4 - Kontakt 303 des abgefallenen<Nicht lesbar> Relais 30 - D 2 - Relaisspule 11 - Kontakt 202 - Kondensator C - Kontakt 304 - o. Ueberwachungsrelais 11 ist angezogen<Nicht lesbar> . Relais 10 wird von einem geringen Strom durchflossen, kann aber nicht anziehen, da der Eisenkern E nur im Kraftfeld der Drossel D 2 liegt und somit der Wechselstromwiderstand des Stromkreises über Relaisspule 10 zu hoch ist.

2) Die Umstellbewegung nach Minus wird durch Drücken der Bedienungstaste ausgelöst. Relais 20 zieht an und unterbricht mit seinen Kontakten 201 und 202 den Ueberwachungsstromkreis, Relais 11 fällt ab. Ferner zieht über Kontakt 204 - Relais 30 an und schaltet seine Kontakte 301 bis 306 um. Der Stellstrom fliesst durch die

Adern 1, 2 und 3, der Motor dreht den Antrieb in die Minusstellung. Während der Umstellung fliesst Strom durch Ader 3 - Drossel D1 - Relaisspule 10 - Kontakt 401 - Kondensator - C - Widerstand - O, der jedoch das Relais 10 nicht zum Anzug bringen kann, da der Wechselstromwiderstand in diesem Stromkreis noch zu hoch ist. Ist die Minusendlage der Weiche erreicht, so dreht sich der auf der Antriebswelle angeordnete Eisenkern E in das Kraftfeld der Drossel D 1, sodass der Widerstand in diesem Stromkreis sehr klein wird. Das Relais 10 zieht an- In diesem Augenblick liegt an dem Ueberwachungsrelais 10 die volle Spannung des Stellstromes (220 bzw. 380 Volt). Im Widerstand W 3 bzw. stattdessen in der Drossel D 3 wird diese Spannung bis auf die zum Betrieb des Ueberwachungsrelais 10 erforderliche Spannung z.B. 24 Volt vernichtet.

3) Die Kontakte 102 und 103 des Relais 10 schalten nun die Relaisspulen 20 und 30 ab. Die Kontakte dieser Relais haben nunmehr die gezeichnete Stellung wieder eingenommen und es fliesst Ueberwachungsstrom über Si 4 - oder 3 - Drossel D1 - 201 - Kondensator C - 304 - O.

4) Sobald das Relais 10 angezogen ist, zieht das Relais 40 über 305 - 101 - 402 - an, schaltet seinen Kontakt 402 um und erhält Festhaltestrom über 402 - Widerstand F - 111. Ferner schalten seine Kontakte 403 und 404 um und vertau- schen so die Phasen R und S im Stellstromkreis, um derart die umgekehrte Drehrichtung des Antriebsmotors vorzubereiten.

5.) Durch Drücken der Bedienungstaste kann das Rückstellen in die Pluslage erfolgen. Das Relais 20 zieht an und die nun folgenden Vorgänge sind die gleichen wie die unter 2) und 3) beschriebenen, jedoch läuft der Motor entsprechend Schaltvorgang 4) mit um gekehrter Drehrichtung.

6) Ist die Pluslage wieder erreicht, so zieht das Relais 11 wieder an. Sein Kontakt 111 unterbricht den Festhaltestromkreis des Relais 40. Dieses fällt ab, steuert seine Kontakte 401 bis 405 um und somit ist die unter 1) beschriebene Grundstellung wieder erreicht.

Die gleichen Vorgänge treten auf bei Abwandlung des Ueberwachungsstromkreises in eine der in Bild 3-6 beschriebenen Formen:

Entsprechend Bild 3 wirkt auf jede Drossel eine als Kurzschlusswicklung ausgebildete Abschirmung K. Beim Erreichen einer Endlage der Woche wird die dieser Endlage zugeordnete Kurzschlusswicklung von der betreffenden Drossel abgehoben und verkleinert so die Dämpfung und damit den Wechselstromwiderstand soweit des Ueberwachungsstromkreises soweit, dass das zugehörige Ueberwachungsrelais anziehen kann.

Entsprechend Bild 4 werden die Kurzschlusswicklungen durch ständig vom Gleichstrom durchflossene Spulen S ersetzt. Diese werden ebenfalls beim Erreichen einer Endlage der Weiche der zugehörigen Drossel abgehoben. Dadurch ändern sich die Sättigungsverhältnisse in dieser Drossel derart, dass der Wechselstromwiderstand im Ueberwachungsstromkreis auf das zum Anziehen des Ueberwachungsrelais erfo0rderliche Mass verkleinert wird.

Bild 5 zeigt den Ueberwachungsstromkreis von Bild 2 unter Vertauschung der Anordnung von Drossel und Kondensatoren. Die Kondensatoren C 1 und C 2 sind als Differenzialkondensatoren ausgebildet, deren gemeinsamer Rotor DK von der Antriebswelle genau so wie der Eisenkern E im Bild 2 gesteuert wird. Beim Erreichen einer Endlage der Weiche dreht die Antriebswelle den Rotor ganz in den Stator des dieser Endlage zugeordneten Kondensators. Durch diese Kapazitätsvergrösserung wird der Wechselstromwiderstand des Ueberwachungsstromkreises auf das zum Anziehen des zugeordneten Ueberwachungsrelais erforderliche Mass verkleinert.

Die Wirkung des um Gleichrichter erweiterten Ueberwachungsstromkreises gemäss Bild 6 ist folgende:

Kondensator C 1 und Drossel D 1 bzw. Kondensator C 2 und Drossel D2 bilden je einen offenen Schwingkreis. Beim Erreichen einer Endlage der Weiche verändert der Eisenkern z.B. die Induktivität der Drossel D 2 derart, dass der Schwingkreis

C 2 und D 2 in Resonanz mit der Frequenz des Ueberwachungsstromes kommt. Dadurch steigt die Spannung über dem Kondensator C 2 auf ein Vielfaches der Betriebsspannung an, überschreitet die Zündspannung des Glimmgleichrichters C 2, sodass dieser zündet. Der durch die Spule des Relais 11 fliessende Brennstrom des Glimmgleichrichters bringt das Relais 11 zum Anziehen. Wird der Eisenkern aus dem Feld der Drossel D 2 weggedreht, so bricht die Spannung über den Kondensator C 2/ zusammen, unterschreitet die Löschspannung des Glimmgleichrichters C 2, das Relais 11 wird stromlos und fällt ab.

Claims (9)

1)Elektrischer Weichenantrieb, insbesondere für Dreh- und Wechselstrom, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung und Ueberwachung der Antriebseinrichtung lediglich auf rein elektrischem Wege durch die phasenverschiebende und die Grösse des Wechselstromwiderstandes ändernde Wirkung einer in in den Leistungsweg eingebauten, geeigneten Kombination von Widerständen, Induktivitäten und Kapazitäten erfolgt.

2) Elektrischer Weichenantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenunterschied durch Aenderung des Wechselstromwiderstandes der verwendeten Induktivitäten mit Hilfe eines mit der Antriebswelle verbundenen und in seiner Lage verschiebbaren Eisenkernes erreicht wird. (Bild 2)

3) Elektrischer Weichenantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenunterschied durch Aenderung des Wechselstromwiderstandes der verwendeten Induktivitäten mit Hilfe einer, mit der Antriebswelle verbundenen und in ihrer Lage veränderlichen, als Kurzschlusswicklung wirksamen Abschirmung erreicht wird. (Bild 3)

4) Elektrischer Weichenantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenunterschied durch Aenderung der Sättigungsverhältnisse der verwendeten Induktivitäten mit Hilfe eines durch einen mit der Antriebswelle betätigten und verstellbaren Gleichstromkreis erreicht wird (Bild 4).

5) Elektrischer Weichenantrieb, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenunterschied durch Aenderung der Kapazität von Kondensatoren erreicht wird. (Bild 5)

6) Elektrischer Weichenantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenunterschied für die Betätigung des Ueberwachungsrelais in der Weise ausgenutzt wird, dass in Parallelschaltung zum Kondensator bezw. zur Drosselspule über einen Glimmgleichrichter, der auf eine Zündspannung geeigneter Höhe anspricht, das Ueberwachungsrelais beim Erreichen der Endlage der Weiche betätigt wird und beim Verlassen der Endlage durch Unterschreiten der Löschspannung abfällt. (Bild 6)

Elektrischer Weichenantrieb nach Anspruch 1 -<Nicht lesbar> ,dadurch gekennzeichnet, dass die Induktivitäten oder die Kapazitäten derartig auf die beiden Endlagen der Weiche abgestimmt sind, dass der Wechselstromwiderstand des Ueberwachungsstromkreises erst beim Erreichen einer Endlage der Weiche so klein wird, dass der durchfliessende Strom das zugeordnete Ueberwachungsrelais zum Anziehen bringt.

8) Elektrischer Weichenantrieb nach Anspruch 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendeten Induktivitäten und Kapazitäten so bemessen sind, dass jede Abweichung von einer endlage der Weiche den Abfall des zugeordneten Ueberwachungsrelais bewirkt.

9) Elektrischer Weichenantrieb nach Anspruch 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendeten Induktivitäten und Kapazitäten gleichzeitig durch geeignete Bemessung alle durch Kabelart und Kabellänge bedingten Abweichungen ausgleichen.