-
Handbetätigte Steckkupplung für Gleichstrom-Triebfahrzeuge Die Erfindung
betrifft eine handbetätigte Steckkupplung für Gleichstrom-Triebfahrzeuge und für
beliebige Stromrichtung mit Druck-, Steck- oder Schiebekontakten, die mit einem
durch das Kuppeln oder das Entkuppeln mechanisch betätigten Leistungsschalter mit
Funkenlöschung ausgerüstet ist.
-
Beim Trennen der üblichen unter Strom stehenden Kupplungen ohne Leistungsschalter
entsteht je nach der Größe der Abschaltleistung ein mehr oder weniger starker Lichtbogen
an den Kontakten, der nicht nur das Bedienungspersonal ernstlich gefährden, sondern
auch leicht auf geerdete Teile der Kupplung überspringen und diese beschädigen oder
zerstören kann. Um dies zu verhindern, hat man schon Anordnungen vorgeschlagen bzw.
angewendet, bei denen vor dem Entkuppeln ein Schnelltrennschalter, beispielsweise
ein elektromagnetisches Schütz mit vom Leitungsstrom durchflossener Blasspule, die
stromführenden Kontakte rechtzeitig spannungslos macht. Der Schnelltrennschalter
bzw. das elektromagnetische Schütz sind bei einer solchen Anordnung außerhalb der
Kupplung angeordnet.
-
Es sind aber auch schon Kupplungen bekanntgeworden, die einen mit
elektromagnetischer Blasung versehenen Trennschalter enthalten. Dieser Trennschalter
wird beim Kuppeln oder Entkuppeln durch einen diesem zugeordneten Kontaktstift betätigt.
Der Kontaktstift ist nachgiebig angeordnet, so daß er im gekuppelten Zustand der
Kupplung den Trennschalter geschlossen hält. Dann ist der Kontaktstift im entkuppelten
Zustand der Kupplung spannungslos. Es ist auch bekannt, den Trennschalter durch
einen besonderen Druckstift zu betätigen, der keinen Strom führt. In allen diesen
Fällen besitzt der Trennschalter eine Blaseinrichtung, die aus zwei magnetisch miteinander
verbundenen Blaseisen und einer Blasspule besteht und den Spannungs- und Stromverhältnissen
der miteinander zu kuppelnden Leitungen angepaßt sein muß. Eine solche Blaseinrichtung
benötigt aus Gründen der Isolation innerhalb der Kupplung viel Platz für die Blasspule
mit dem Eisenkern und für die Blasbleche mit ihren ausreichend zu bemessenen Kriech-
und Luftstrecken. Zudem können Blasspulen bekanntlich nur für eine jeweils eng begrenzte
Löschstromstärke ausgelegt werden. Denn da die auf den Lichtbogen wirkende Löschkraft
angenähert proportional dem Quadrat des Stromes in der Blasspule ist, beträgt die
Blaswirkung beispielsweise bei einer auf 1/4 verringerten Stromstärke nur noch etwa
1/1s der vollen Blaswirkung und erweist sich praktisch meist als unzureichend. So
führt beispielsweise die Licht-Heiz-Leitung zwischen einem Straßenbahn-Triebwagen
und seinem Beiwagen bei voller Heizleistung etwa 15 A bei 800 V, wenn im Winter
außer der Heizung auch die Beleuchtung eingeschaltet ist. Im Sommer ist dagegen
nur die Beleuchtung mit etwa 4 A eingeschaltet, was etwa 25'% der vollen Leistung
ergibt. Bei dieser auf 4 A verringerten Stromstärke ist aber die Löschkraft des
Blasfeldes unzureichend, was in Anbetracht der Gleichspannung von 800 V zu erheblichen
Schwierigkeiten führen kann. Alle vorgenannten Einrichtungen an Kupplungen zur Lichtbogenlöschung
sind also nur beschränkt wirksam und machen überdies solche Kupplungen unhandlich
und störanfällig. Sie erfordern außerdem einen erheblichen Aufwand an Werkstoff.
-
Es ist weiterhin an sich bekannt, in Schaltgeräten für begrenzte Leistungen
und stark wechselnde Belastung eine Funkenlöscheinrichtung mit Dauermagneten anzuwenden.
Bei einer solchen Anordnung ist das Blasfeld konstant, und damit ist die auf den
beim Abschalten entstehenden Lichtbogen ausgeübte Blaswirkung dem Betriebsstrom
proportional. Sie ist also linear vom Strom abhängig, was sich gerade bei kleinen
Stromstärken vorteilhaft auswirkt. Bei Abnahme des Stromes auf 1/4 des ursprünglichen
Wertes geht demnach auch die Blaswirkung auf 1/4 zurück. Eine solche Abschaltvorrichtung
mit Dauermagneten beansprucht nur wenig Raum, weil die zur Erzielung einer elektromagnetischen
Blaswirkung erforderlichen Kupfermengen fortfallen und weil Kriech- und Luftstrecken
sowie Anschlußklemmen für die Blaseinrichtung nicht benötigt werden. Man hat schon
versucht, eine Funkenlöschung mit Hilfe von Dauermagneten bei Steckkupplungen dadurch
zu erzielen, daß man die Kontaktstifte aus rundem Dauermagnetstahl herstellte, und
zwar so, daß sich jeweils zwei Kontaktstifte mit ihren gleichnamigen Polen einander
gegenüberstehen,
wodurch ein radial streuendes magnetisches Querfeld
entsteht. Anordnungen dieser Art sind nur bei kleinen Strömen und nur für begrenzte
Spannungen anwendbar.
-
Wenn man einen Triebwagen und einen Beiwagen über zwei Steckvorrichtungen
miteinander verbindet, von denen jede aus einer Steckdose und einem Stecker besteht,
so werden beide Kupplungen von Strömen in verschiedener Richtung . durchflossen,
und die Trennung kann beliebig an der einen oder der anderen der beiden Steckvorrichtungen
erfolgen. Daher muß die Funkenlöscheinrichtung so- ausgebildet sein, daß der entstehende
Lichtbogen unabhängig von der Stromrichtung mit Sicherheit herausgeblasen und gelöscht
wird. Während bei elektromagnetischen Glaseinrichtungen das Blasfeld bei Änderung
der Stromrichtung ebenfalls seine Richtung ändert und daher der Lichtbogen auch
nach Umkehr der Stromrichtung in der gleichen Richtung ausgeblasen wird muß bei
einer Blaseinrichtung mit Dauermagneten, bei der bekanntlich der Lichtbogen bei
Umkehr der Stromrichtung ebenfalls seine Bewegungsrichtung ändert, die Möglichkeit
bestehen, den Lichtbogen je nach der Stromrichtung in der einen oder anderen Richtung
herauszublasen und mit Sicherheit zu löschen. Eine zuverlässige Steckvorrichtung
muß also so beschaffen sein, daß sie nur wenig Raum beansprucht und eine sichere
Funkenlöschung bei allen vorkommenden Belastungen und für beide Stromrichtungen
gewährleistet.
-
Die Erfindung ermöglicht es, abschaltbare Steckkupplungen der vorgenannten
Art ohne Hilfsstromkreise und ohne gesondert unterzubringende Schütze in einer bisher
nicht erreichten raum- und gewichtsparenden Form herzustellen, die bei kleinen und
großen Strömen beliebiger Stromrichtung gleich zuverlässig arbeiten..
-
Die handbetätigte Steckkupplung nach der Erfindung ist gekennzeichnet
durch die Vereinigung mehrerer, teilweise an sich bekannter Merkmale, und zwar folgender:
Der als Leistungsschalter ausgebildete Trennschalter wird von einem an dem zugehörigen
Kupplungsstecker angeordneten starren, nicht Strom führenden Druckstift betätigt.
Dieser Druckstift ist am Kupplungsstecker fest und parallel zu den elektrischen
Kupplungselementen des Kupplungssteckers angeordnet. Dieser mechanische Druckstift
tritt beim Kuppeln durch eine Führung in die Steckdose ein. Dabei verschiebt er
den beweglichen Kontakt des Leistungsschalters im Einschaltsinne. Die aus nur einem
festen und nur einem beweglichen Kontakt bestehende Kontaktvorrichtung mit nur einer
Trennstelle ist in an sich bekannter Weise mit einer Momentauslösung versehen. Die
Funkenlöscheinrichtung der Kontakte besteht aus einem oder mehreren mit ferromagnetischen
Jochen versehenen Dauermagneten, zwischen deren einander zugekehrten ungleichnamigen
Polen die Kontakte des Leistungsschalters so liegen, daß der beim Ausschaltvorgang
entstehende Lichtbogen quer zu seiner Bahn einer Blaswirkung ausgesetzt ist, deren
Richtung je nach der Stromrichtung um 180° verschieden ist. An beiden Kontakten
des Leistungsschalters sind zwei entgegengesetzt wirkende Funkenleithörnerpaare
angeordnet, die eine für jede der beiden Stromrichtungen einwandfreie Führung des
Lichtbogens entsprechend den beiden verschieden gerichteten Blaswirkungen ergeben.
Die beiden Funkenleithörnerpaare sind so angeordnet, daß der bei der Trennung des
beweglichen Kontaktes von dem festen Kontakt entstehende Lichtbogen seitlich in
der einen bzw. anderen Blasrichtung verlängert und damit gelöscht wird. Entsprechend
den zwei möglichen Blasrichtungen sind auch zwei Löschkammern vorgesehen.
-
Steckkupplungen nach der Erfindung besitzen gegenüber den bekannten
Ausführungen ganz erhebliche Vorteile. So wirkt sich, wie bereits erwähnt, insbesondere
die Anwendung einer Blasvorrichtung mit Dauerblasmagneten für den Trennschalter
raumsparend aus. Die Druckkontakte des Trennschalters sind in neuartiger Weise mit
zweiseitig wirkenden Funkenleithörnerpaaren und mit zwei Löschkammern ausgerüstet,
so daß eine einwandfreie Funkenlöschung unabhängig von der Stromrichtung gewährleistet
ist. Infolge der angewendeten Dauermagnet-Blaseinrichtung ist auch bei kleinen Strömen
eine durchaus einwandfreie Funkenlöschung sichergestellt, so daß das Bedienungspersonal
beim Trennen der Kupplung nicht gefährdet ist, wenn etwa die Licht-Heiz-Leitung
vor der Öffnung der Steckkupplung nicht mit Hilfe des vorhandenen Licht-Heiz-Schalters
spannungslos gemacht wurde. Die Anwendung eines besonderen am Kupplungsstecker befestigten
mechanisch betätigten Druckstiftes wird sich in zweifacher Hinsicht vorteilhaft
aus. So wird mit Hilfe dieses Druckstiftes eine mögliche Vertauschung der beiden
Leitungen, von denen die eine die Schienenbremsen speist, die im Augenblick der
Gefahr wirken sollen, mit Sicherheit vermieden. Andererseits bewirkt dieser besondere
nicht Spannung führende Druckstift eine besonders vorteilhafte und einfache Betätigung
des Trennschalters, was nicht der Fall wäre, wenn der Spannung führende Kontaktstift
selbst die Betätigung des Trennschalters bewirken müßte.
-
In der Zeichnung ist eine handbetätigte Steckkupplung nach der Erfindung
beispielsweise dargestellt. Es zeigt Abb. 1 einen senkrechten Längsschnitt durch
die Steckdose nach der Linie V-V in Abb. 5, Abb. 2 eine Seitenansicht der Steckdose,
Abb. 3 eine Seitenansicht des Steckers, Abb. 4 eine nach der Linie 1-I in Abb. 1
geschnittene Draufsicht auf die Steckdose und Abb.5 eine Vorderansicht der Steckdose
ohne Deckel.
-
Im oberen Teil des Gehäuses 1 der Steckdose sind die Steckbuchsen
2 und 3 (Abb. 5) zentrisch in einseitig offene, nicht näher bezeichnete zylindrische
Bohrungen eingesetzt. An der Steckbuchse 2 ist das Kabel 4 (Abb. 4) befestigt, das
durch die Buchse 5 zu der nicht dargestellten festverlegten Schienenbremsleitung
führt. Die Steckbuchse 3 ist durch das lose Kabel 6 mit dem im Gehäuse 1 längsbeweglich
geführten Kontaktstößel 7 des Leistungsschalters verbunden. Der Bund 8 an der einen
Stirnfläche des Kontaktstößels 7 liegt unter dem Druck einer vorgespannten Feder
9 an der vorderen Stirnwand der zylindrischen Ausnehmung 10 des Gehäuses 1 an.
-
Der feststehende Kontakthalter 11 ist innen an der Rückwand 12 des
Gehäuses 1 befestigt und über das Kabel 13 (Abb. 4), das durch die Buchse 14 geleitet
ist, mit der nicht dargestellten, fest verlegten Licht-Heiz-Leitung verbunden. Der
Kontaktstößel 7 und der Kontakthalter 11 tragen an den einander zugekehrten Enden
die Kontakte 15 und 16 des Leistungsschalters mit ihren aus beidseitig spitz zulaufenden,
gebogenen Blechen gebildeten Funkenleithörnerpaaren 17 und 18.
-
Zwischen einem Bund des feststehenden Kontakthalters 11 und der Innenseite
der Rückwand 12 des Gehäuses 1 festgeklemmt liegt ein U-förmiges Joch 19 aus Flacheisen.
An den inneren Schenkelflächen dieses Joches 19 sind die kreisrunden und scheibenförmig
ausgebildeten
Dauermagnete 20 und 21, die jeweils an der einen kreisrunden Fläche einen N-Pol
und an der anderen einen S-Pol besitzen, so befestigt, daß sich ihre ungleichnamigen
Pole, von den beiden Kontakten 15 und 16 aus gesehen, einander gegenüberstehen und
somit die zwischen den beiden Dauermagneten 20 und 21 entstehenden magnetischen
Kraftlinien den Luftraum zwischen den Kontakten 15 und 16 durchsetzen. Die Dauermagnete
20 und 21 sowie die Kontakte 15 und 16 werden umschlossen von den in Längsrichtung
der Funkenleithörnerpaare 17 und 18 beidseitig offenen Löschkammern 22.
-
An dem Stecker (Abb. 3) befinden sich oben in gleicher Höhe in Manschetten
23 die Steckerstifte für die Steckbuchsen 2 und 3 und in der Mitte darunter der
feste Druckstift 24, für dessen Einführung in das Gehäuse 1 der Steckdose die kreisrunde
Öffnung 25 (Abb. 5) vorgesehen ist.
-
Beim Kuppeln werden die Manschetten 23 in die beiden nebeneinanderliegenden
oberen zylindrischen Bohrungen der Steckdose so eingeführt, daß gleichzeitig der
feste Druckstift 24 durch die Öffnung 25 tritt und dabei den Kontaktstößel 7 gegen
den Druck der Feder 9 so lange verschiebt, bis sich die beiden Kontakte 15 und 16
berühren. Durch eine hier nicht näher zu beschreibende Verriegelung werden sodann
Stecker und Steckdose in dieser Lage zusammengehalten. Steht beim Entkuppeln die
über die Kontakte 15 und 16 fiihrende Leitung unter Strom, so bildet sich beim Auftrennen
des Stromkreises durch das Herausziehen des Steckers und die Rückführung des Kontaktstößels
7 durch die sich ausdehnende Feder 9 zwischen den Kontakten 15 und 16 ein Lichtbogen.
Durch das starke, senkrecht zur Stromrichtung stehende Magnetfeld der beiden Dauermagnete
20 und 21 wird dieser auf eines der Funkenleithörnerpaare 17 und 18 überspringende
Lichtbogen sofort gelöscht.
-
Die getroffene Anordnung gewährleistet unabhängig von der Stromrichtung
und der Stromstärke eine stets zuverlässige Löschung des Ausschaltlichtbogens, da
die Löscheinrichtung zweiseitig wirkend augebildet und ein vom Strom unabhängiges
und stets gleichbleibend starkes Blasfeld vorgesehen ist.
-
Die Anordnung nach der Erfindung kann nicht nur bei Steckkupplungen
nach den Abb. 1 bis 5, sondern auch bei Druckkupplungen angewendet werden, d. h.
bei solchen Kupplungen, bei denen die Kontaktstifte stumpf aufeinanderstoßen.