CH393479A - Steuervorrichtung für Überschaltschütze bei Einphasen-Wechselstrom-Stufenschaltern - Google Patents

Description

  Steuervorrichtung für     Überschaltschütze    bei     Einphasen-Wechselstrom-Stufenschaltern       Die     vorliegende    Erfindung betrifft eine Steuer  vorrichtung für     überschaltschütze,    bei Einphasen  wechselstrom-Stufenschaltern, wie     diese    insbesondere  bei     Wechselstromtriebfahrzeugen    zur Anwendung ge  langen.  



  Bei     Einphasen-Wechselstromantrieben    werden die  Motoren über einen Stufentransformator angelassen.  Während der     überschaltperiode    von einer Stufe zur  nächsten wird,     wenn    beispielsweise eine Drossel  schaltung Anwendung     findet,    zur Drossel ein     über-          schaltwiderstand    parallelgeschaltet. Damit wird einer  seits ein unerwünschter Leistungsabfall verhindert,  anderseits zu einer Schonung der Lastschalter bei  getragen.  



  Um ihren Zweck zu erreichen, müssen diese über  schaltwiderstände vor     Beginn    des     überschaltvorgan-          ges    eingeschaltet sein und dürfen erst wieder nach  Beendigung des Schaltvorganges abgeschaltet werden.  Zur Lösung dieses Schaltproblems sind bereits ver  schiedene Ausführungen bekannt geworden, bei wel  chen das     überschaltschütz    bzw. der     überschalthüpfer     direkt vom     Steuerkontroller    betätigt wird.  



  Bei Stufenschaltern mit einem     Elektroservomotor-          antrieb    sind die     Überschaltschützen    vom   Auf- bzw.       Ab -Schütz    gesteuert, wobei     Abfallverzögerungsele-          mente    dafür sorgen, dass das     überschaltschütz    erst  dann unterbricht, wenn der Schaltschritt beendet ist.

    Bei     Luftservomotoren        mit    einer elektrischen Steue  rung der Luftventile hat man die     überschaltschützen     über     Nockenkontakte    von der Steuerwelle aus be  tätigt.     Hierdurch    war auch eine eindeutige Zuord  nung zwischen der Bewegung des Stufenschalters und  der des     überschaltschützes    gegeben.  



  Die bekannten Ausführungen weisen Kontakte     mit     grosser Schalthäufigkeit auf, was gezwungenermassen    Störungen     mit    sich bringt. Die vorliegende Erfindung  bezweckt die weitgehende Ausschaltung solcher Kon  taktstellen, um damit eine grössere Betriebssicherheit  zu erreichen.  



  Die erfindungsgemässe Steuervorrichtung ist da  durch gekennzeichnet, dass pneumatische Mittel an  geordnet sind, welche einesteils zum Betätigen des  oder der Schaltelemente vorgesehen sind und welche  andernteils zum Steuern der     Betätigungsmittel        dienen.     



  Die     Erfindung    wird     anschliessend    anhand eines  Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt:       Fig.    1 ein Schema einer Steuervorrichtung für       Überschaltschütze    bei     Einphasenwechselstrom-Stufen-          Schaltern,          Fig.    2 einen Längsschnitt durch einen Teil eines  Steuerventils. Ein Stufenschalter 1 ist über eine Welle  3     mit    einem     Druckluftmotor    2 verbunden, von dem  eine zweite Welle 4 ausgeht, die     ein        Kegelritzel    5 an  treibt.

   Dieses     kämmt        mit    einem     Kegelritzel    6, das  über eine Welle 7 und ein     Ritzel    8 mit einem Plane  tengetriebe 9 verbunden ist. Das Planetengetriebe 9  betätigt eine Nockenwelle 10, auf welcher Steuer  nockenscheiben 11 sitzen. Diese dienen der Steuerung  des     Druckluftmotors    2.  



  Ein Hebel 12 ist     mit    dem Planetengetriebe 9 ver  bunden. Das mit 13 bezeichnete Hebelende des He  bels 12     liegt        zwischen    zwei Kolben 15 und. 17 eines       Umsteuerzylinders    14, welche Kolben durch Federn  16 bzw. 18 belastet sind. In das eine Ende des     Um-          Steuerzylinders    14 führt eine Gas-, insbesondere eine  Luftleitung 19, in das andere Ende eine Luftleitung  20. Die Versorgung der Anlage mit Druckluft erfolgt  über eine Anschlussleitung 21, während die Luft über  eine Abflussleitung 22 entweichen kann.

   Die     An-          schlussleitung    21 ist mit einem Verteiler 23 verbun-      den, und die Abflussleitung 22 am Sammler 24 be  festigt.  



  Der Verteiler 23 und der Sammler 24 sind über,  zwei     Doppelsitzventile    25 und 26 miteinander ver  bunden. Diese Ventile 25 und 26 sind mittels Federn  27 und 28 belastet. Die Ventile 25 und 26 werden  durch Magnetsysteme 29 und 30, welche mittels eines  Schalthebels     (nicht    dargestellt) unter     Erregerstrom     gesetzt werden können,     betätigt.     



  Eine     Versorgerleitung    31 bildet die Fortsetzung  der     Luftleitung    20. In dieser Leitung 31 ist ein Rück  schlagventil 32 angeordnet, welches mittels einer       Überbrückungsleitung    33 umströmt werden kann. In  der Leitung 33 ist ein Drosselorgan 34 vorgesehen,  das verstellbar ausgebildet ist     (Fig.    2).  



  Die     Versorgerleitung    31 führt in einen Arbeits  zylinder 35 mit einem Arbeitskolben 36. Dieser Kol  ben 36 ist über eine Stange mit einem Steuerventil 37  verbunden, welches als     Doppelsitzventil    ausgebildet  ist. Der     Zylinder    40 zum     Doppelsitzventil    37 weist  eine     Druckluftanschlussleitung    38 und eine     -abfluss-          leitung    39 auf. Eine Feder 41 dient der Belastung  des Steuerventils 37. Eine Verbindungsleitung 42  verbindet den     Zylinder    40 mit einem     Zylinder    43, in  welchem ein mit einer Feder 45 belasteter Kolben 44  gleitet.

   Dieser Kolben 44 ist über einen Hebel 46 mit  einem Schaltelement 47 verbunden, der dem     Ein-          und    Ausschalten einer elektrischen Leitung 48 mit  einem Widerstand 49 dient.  



  Es hat sich ferner als     vorteilhaft        erwiesen,    zwecks       Anlaufverzögerung    des Luftmotors 2 in das     Druck-          luftleitungssystem    Strömungswiderstände einzubauen.  Diese können als feste oder einstellbare Blenden, als       querschnittsverengende,    mehr oder weniger in das       Rohrinnere    ragende Schrauben oder als Leitung mit  entsprechend geringem Querschnitt ausgebildet sein.  



  Es ist beispielsweise möglich, Blenden 54 und 55  in der     Druckluftanschlussleitung    21 und der     Versor-          gerleitung    31 anzuordnen.  



  Die Steuervorrichtung     funktioniert    wie folgt:  Liege z. B. ein Befehl für     Aufwärtsschalten    des  Schaltwerkes vor, so wird die Magnetspule 29 des       Auf-Doppelsitzventils    25 erregt, das     Doppelsitzventil     25 entgegen dem Federdruck der Feder 27 geöffnet  und dadurch der     Druckluft    der Weg vom Verteiler 23  über die Leitungen 20 und 31 sowie das Rückschlag  ventil 32 freigegeben. Auch im     Umsteuerzylinder    14  wird über die Leitung 20 ein     Druck    aufgebaut.

   Nach  Erreichen eines vorbestimmten Druckes im     Zylinder     35 unter dem Kolben 36 wird dieser entgegen den  Federdrücken gehoben, und das     Doppelsitzventil    37  sperrt den     Zufluss    der Druckluft aus der Anschluss  leitung 38 über die Verbindungsleitung 42 zum Zylin  der 43 und öffnet die     Druclduftabflussleitung    39, so  dass die     Luft    im Zylinder 43 entweichen kann und  der Kolben 44 unter dem Druck der Feder 45 eine       Schliessbewegung    ausführt, indem er den Hebel 46  mit dem Schaltelement 47 in     Schliesslage    bringt.

   Da  mit     wird    die elektrische Leitung 48 geschlossen und  der Widerstand 49 unter Strom gesetzt.    Gleichzeitig zur     Schliessbewegung    des Schalt  elementes 47, jedoch infolge anderer     Kräfteverhält-          nisse    und entsprechender Massenwahl     zeitlich    ver  zögert, bewegt sich der Kolben 15 in     Richtung    des  Kolbens 17, wobei er den Hebel 12 an seinem Ende  13     ergreift    und ihn     verschwenkt.    Diese Bewegung be  wirkt eine entsprechende Schwenkung im vom Druck  luftmotor über die     Kegelritzel    5, 6 angetriebenen  Planetengetriebe,

   was wiederum die Nockenwelle 10  in eine Drehbewegung versetzt, wobei die Steuer  nockenscheiben 11 den     Druckluftmotor    2 derart  steuern, dass er in der gewünschten     Richtung    anläuft,  um die Stufenschaltung des Stufentransformators vor  zunehmen. Im     Augenblick,    in dem der Druckluft  motor 2 die Stufenschaltung durchführt, befindet sich  das Schaltelement 47 in geschlossener Lage. Bei klei  ner Blende 54 wird der Kolben 15     bezüglich    der       Schliessbewegung    des Schaltelementes 47 zeitlich  mehr verzögert als bei     grosser    Blende 54.

   Der Einbau  einer Drosselschraube     ermöglicht    die Einstellung  einer bestimmten Zeitdifferenz zwischen den beiden  Schaltbewegungen. Ist     die        Schaltbewegung    des Stufen  schalters beendet, so wird die Magnetspule 29 zum       Doppelsitzventil    25     entregt    und das Ventil 25 kehrt  unter dem Druck der Feder 27 in seine in     Fig.    1 dar  gestellte Lage zurück, in welcher der eine Ventil  kegel die     Druckluftzufuhr    zum Arbeitskolben 36  sperrt und der andere     Ventilkegel    den     Durchfluss     zum Sammler 24 und damit zur     Abflussleitung    22  öffnet.

   Die im System vorhandene Druckluft strömt    aus.  Um zu verhüten, dass das Schaltelement 47 sich  öffnet, bevor die Steuerbewegung des Stufenschalters  1 beendet ist,     schliesst    das     Rückschlagventil    32 die  Leitung 31 ab und     die    Luft muss über die über  brückungsleitung 33 und das Drosselorgan 34 ent  strömen. Das Drosselorgan 34 bewirkt, dass das  Abströmen der Luft aus dem Arbeitszylinder 35 so  langsam vor sich geht, dass der von Druckluft ent  lastete Kolben 15 sich     schneller    in der in     Fig.    1 dar  gestellten Ruhelage     befindet    als das Schaltelement 47.

    Damit wird bewirkt, dass die Stufenschaltung bzw. die  Bewegung des     Druckluftmotors    2 beendet wird und  erst     anschliessend    der Widerstand 49 abschaltet. Es       wird    mithin auch hier im System die zwischen der  Stufenschaltung und dem     Abschalten    des     überschalt-          widerstandes    49 nötige Zeitverzögerung erreicht.

    Wird mittels des     nicht    dargestellten Schalthebels der  Befehl für das     Abwärtsschalten    gegeben, so wird  anstelle der Magnetspule 29 aber die Magnetspule 30  und das     Doppelsitzventil    26 in Funktion treten, wo  bei der Kolben 17 das Planetengetriebe 9 im Uhr  zeigersinne     (Fig.    1) dreht, womit der     Druckluftmotor     2 in der Gegenrichtung gesteuert wird und den  Stufenschalter 1 entsprechend betätigt.  



  In     Fig.    2 ist ein vergrösserter Ausschnitt aus dem  Arbeitszylinder 35 dargestellt, an dessen Eintritt auch  das Drosselorgan 34 und die     Versorgerleitung    31 er  sichtlich sind. Der Arbeitskolben 36 bewegt sich im       Arbeitszylinder    35. Das     zylindrisch    ausgebildete           Rückschlagventil    32     schliesst    die Mündung der     Ver-          sorgerleitung    31 bei aufsitzendem Ventil ab, wäh  rend das Drosselorgan als Bohrung ausgebildet  ist. Koaxial mit dieser ist eine Drosselschraube 53  angeordnet. Die Zuleitung der Druckluft erfolgt über  einen Kanal 52 in einen Zylinderraum 50.

   Das Dop  pelsitzsteuerventil 37 ist über eine Ventilstange 51  mit dem     Arbeitskolben    36 derart gleitend wirkverbun  den, dass bei einer sehr kleinen Hubbewegung des  Kolbens 36 das     Doppelsitzventil    37     die    Druckluft  zufuhr absperrt und die     Abflussleitung        öffnet,    wäh  rend der     Arbeitskolben    36 sich weiter heben kann.  Dadurch wird der Zylinderraum 50 in gewünschtem  Masse     vergrössert,    was eine grössere Speicherkapa  zität für Druckluft schafft.  



  Soll das Schaltelement 47 geschlossen werden, so  gelangt Druckluft durch die     Versorgerleitung    31 und  hebt das     Rückschlagventil    32 entgegen dem Druck  seiner Feder ab, so dass die Luft durch den Kanal 52  in den     Zylinderraum    50 ausströmen kann und den  Kolben 36 anhebt. Nachdem diese Kolbenbewegung  und mit ihr die Bewegung der Ventilstange 51 ein  geleitet ist, wird das     Doppelsitzsteuerventil    37 ge  schlossen. Der Kolben 36 führt seine Aufwärts  bewegung weiter, so dass sich der Raum 50     vergrös-          sert,    was so lange andauert, bis er an der obern Kol  benbegrenzung ansteht.  



  Wird zur Beendigung der Schaltbewegung die  Magnetspule 29     entregt,    so kann in der geschilderten  Art und Weise die Steuerluft aus dem System aus  strömen. Sobald die Rückströmung eingeleitet wird,  schliesst sich unter dem Druck seiner Feder das Rück  schlagventil 32, so dass die Luft aus dem Zylinder  raum 50 nur noch durch den bedeutend     kleineren     Drosselquerschnitt des Drosselorganes 34 entweichen  kann. Dieser Drosselquerschnitt kann mit     Hilfe    der  Drosselschraube 53 derart eingestellt werden, dass  die gewünschte Zeitverschiebung     zwischen    dem Ende  der Stufenschaltung und dem öffnen des Schalt  elementes 47 entsteht.  



  Durch     Schaffung    einer entsprechend grossen  Luftreserve im Zylinderraum 50 wird mit einfachen  Mitteln eine viel einfachere und doch genaue Regu  lierung dieses Zeitverzuges     erwirkt.     



  Es ist möglich, am gleichen Hebel 46 ein zweites  Schaltelement zu befestigen, so dass durch die gleiche  Bewegung des pneumatischen Elementes     nicht    nur ein,  sondern zwei Schaltelemente bewegt werden können.  



  Bei grösseren Anlagen ist z. B. eine Parallelschal  tung mehrerer Schaltschützen an eine einzige     Versor-          gerleitung    31 oder die Versorgung parallelgeschalteter  Zylinder 43 an eine Verbindungsleitung 42 möglich.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Steuervorrichtung für überschaltschütze bei Ein phasenwechselstrom-Stufenschaltern, mit wenigstens einem Schaltelement und Betätigungsmitteln, dadurch gekennzeichnet, dass pneumatische Mittel (43, 44; 35-37) angeordnet sind, welche einesteils (43, 44) zum Betätigen des oder der Schaltelemente (47) vorgesehen sind und welche andernteils- (35-37) zum Steuern der Betätigungsmittel (43, 44) dienen. UNTERANSPRÜCHE 1. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass den pneumatischen Mitteln (35 37) ein elektropneumatisches Steuerelement (2l-30) vorgeschaltet ist. 2.

   Vorrichtung nach Patentanspruch, mit einem den Stufenschalter antreibenden Druckluftmotor (2), gekennzeichnet durch pneumatische Mittel (l4-18) zum Steuern des Druckluftmotors (2). 3. Vorrichtung nach Patentanspruch und Unter ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel (35-37) des Schaltelementes (47) und das Steuermittel (15-16) des Druckluftmotors (2) luftversorgungsmässig parallelgeschaltet und dem elektropneumatischen Steuerelement (21-29) nach geschaltet sind. 4.

   Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet; dass die Steuermittel (35-37) einen pneumatisch beaufschlagbaren Arbeitskolben (36) und ein mit diesem wirkverbundenes Doppelsitzventil (37) aufweisen. 5. Vorrichtung nach Patentanspruch und Unter anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeits kolben (36) gleitend mit dem Doppelsitzventil (37) verbunden ist, derart, dass nach dem Schliessen des einen Sitzes des Ventils (37) der Kolben (36) sich weiter bewegen kann. 6.

   Vorrichtung nach Patentanspruch, gekennzeich net durch ein im Druckluftversorgerteil für die pneu matischen Mittel angeordnetes Rückschlag- (32) und ein dazu parallelgeschaltetes Drosselorgan (33, 34). 7. Vorrichtung nach Patentanspruch und Unter anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Quer schnitt des Drosselorgans (33, 34) einstellbar ist.

   B. Vorrichtung nach Patentanspruch und Unter ansprüchen 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die pneumatischen Steuermittel (14-18) des Druck luftmotors (2) einen Umsteuerzylinder (14) mit min destens einem Umsteuerkolben (15 bzw. 17) auf weisen, welche derart auf den Arbeitskolben (36) abgestimmt sind, dass dieser (36) seine Bewegung in der einen Richtung schneller ausführt als jener (15 bzw. 17) und damit das Schaltelement (47) sich in geschlossener Lage befindet, bevor eine Stufenschal tung einsetzt. 9.

   Vorrichtung nach Patentanspruch, gekennzeich- net durch Drosselmittel (54 bzw. 55) im pneuma tischen Versorgersystem (21, 23 bzw. 31). 10. Vorrichtung nach Patentanspruch und Unter anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass diese Dros selmittel als Blenden (54, 55) ausgebildet sind. 11. Vorrichtung nach Patentanspruch und Unter anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dros selmittel einstellbar sind.