DE730355C - Elektrische Umformungseinrichtung mit mechanisch bewegten Kontakten - Google Patents

Description

• Elektrische Umformungseinrichtung mit mechanisch bewegten Kontakten Die Erfindung betrifft die Verbesserung einer Anordnung zur Umformung von Wechselstrom in Gleichstrom, oder umgekehrt, oder von Wechselstrom .gegebener Frequenz in Wechselstrom anderer Frequenz mit mechanisch bewegten Kontakten, die mittels eines in einem beweglichen Lagerring laufenden Exzenters über ein Getriebe entgegen der Kraft von Rückführfedern angetrieben werden, wobei die-Antriebskraft gewöhnlich von einem Synchronmotor geliefert wird. Bisher war es nicht möglich, derartige Kontakteinrichtungen zum periodischen Schalten von Starkstrom zu verwenden, weil die Kontakte durch das an ihnen auftretende Schaltfeuer schon nach verhältnismäßig kurzer Zeit bis zur Betriebsunfähigkeit beschädigt wurden. Eine der Ursachen dafür besteht in ungenauer Einhaltung der Kontaktschließungsund.-öffnungszeiten infolge mechanischer Abnutzungserscheinungen, die im Dauerbetrieb bei hoher Schalthäufigkeit durch die Reibung zwischen dem antreibenden Exzenter und den mit ihm periodisch in Eingriff kommenden Getriebeteilen entstehen können. Es ist deswegen vorgeschlagen worden,' das Exzenter in einem besonderen Ring zu lagern, der sich langsam oder gar nicht mitdreht, und an dessen Außenfläche die die Antriebskraft weiterleitenden Getriebeteile unter Federdruck anliegen. Die Lagerung des Exzenters in dem ihn umgebenden Ring kann als Gleitlager

  oder auch als Kugellager ausgebildet seit].

  Dieses Lager ist erheblichen Kräften unter-

  worfen, die von den Rückführfedern der Ge-

  triebeteile und von den wegen des erforder-

  lichen Kontaktdruckes besonders kräftig aus-

  gebildeten Rückführfedern der bewegten Koa-

  takte herrühren. Es müßten. infolgjdessen in

  manchen Fällen besondere Maßnahmen zur

  künstlichen Kühlung oder zur Verringerung

  der Lagerreibung getroffen, z. B. eine Ull-

  druckschmierung alige-,vendet «-erden. Dies

  bietet aber Schwierigkeiten, weil sich das

  ganze Exzenterla.ger während des Betriel)cs

  ständig in Bewegung befindet.

  Diese Schwierigkeiten können erfindungs-

  gemäß vermieden und damit die zur Ver-

  ineidung schädlichen Schaltfeuers erforder-

  lichen Kontaktzeiten auch bei längerem Datier-

  betrieb genau eingehalten werden, indem das

  Exzenterlager durch zusätzliche, auf dein

  Lagerring angebrachte Massen mindestens

  teilweise von den zu übertragenden mechani-

  schen Kräften entlastet wird.

  Die Zusatzmassen können entweder an eiti-

  zelnen regelmäßig, über den L-infang des I_z@

  gerringes verteilten Stellen angebracht rein,

  <lie gesamte Zusatzmasse kann.aber auch Tiber

  den ganzen Umfang gleichmäßig verteilt :ein,

  z. B. in Form eiti@s zusätzlichen Ringes oder

  einfach durch Verstärkung des außerenLager-

  ringes über das sonst notwendige Maß his.i-

  aus.

  Die Zusatzmasse bildet zusatninen finit den

  'hassen- und Federkräften der bewegten Ge-

  triebe- und Schaltteile ein schwingendes

  Svstem, wobei die vom Exzenter in Umlauf-

  bewegung versetzte Zusatzmasse durch ihre

  Flielikraftwirkung mind,-stens einen Teil der

  von außen auf das Exzenterlager einwirken-

  den Kräfte aufhebt. Dadurch wird die oben

  beschriebene besondere Ausbildung des Ex-

  zenterlagers überflüssig.

  Eine praktisch vollständige Entlastung des

  Exzenterlagers wird erreicht, wenn die zu-

  sätzlichen Massen derart angeordnet und be-

  inessen sind, daß sie zusammen mit den Mas-

  sen- und Federkräften der bewegten Getriebe-

  und Schaltteile ein bei Betriebsdrehzahl in

  Resonanz oder Resonanznähe schwingendes

  Svstem bilden. Das Exzenter dient dann bei

  Fetriebsdrehzubl nur noch zur Führung des

  Lagerringes und zur Überwindung der Dämp-

  fungskräfte. Abgesehen vom Anlaufvorgang

  braucht infolgedessen der Antriebsmotor nur

  ein geringes Drehmoment aufzubringen.

  Von dem schwingenden Svstem gehen nun

  aber Kräfte aus, die nach der dem Lagerring

  entgegengesetzten Seite hin auf die Abstiitz-

  punkte der Kontaktdruckfedern einwirken.

  Man kann diese Kräfte von hier aus auf das

  Fundament der Kontakteinrichtung übertra-

  gen und zu diesem Z-,vecke diejenigen Gettrll--

  teile verstärkt ausbilden, welche die Abstütz-

  punkte der auf die bewegter] Schaltteile wir-

  kenden Kontaktdruckfedern mit dein Fanf_1a-

  inent verbinden.

  Zuweilen ist es aber mit Rücksicht auf die

  Nachbarschaft nicht zulässig, mechanische

  Schwingungen auf das Fundament zu

  Für diesen Fall kann eine weiter

  Verbesserungsmaßnahme dahingehend getrof-

  fen werden, daß die Schwingungsprä fte in]ier-

  halb der Kontakteinrichtung selbst im wesent-

  lichen ausgeglichen werden. Es ist bekannt,

  eine Welle mit exzentrischen Ansätzen da-

  durch auszuwuchten, daß auf ihr Zusatz-

  niassen um i8o' versetzt gegenüber dein

  Schwerpunkt der exzentrischen Ansätze

  gebracht sind. Werden nun darüber hinaus

  dics° Zusatzmassen verstärkt odi=r vermehrt,

  so treten weitere Kräfte auf, die den Flieji-

  kräften der exzentrischen Ansätze cntgcgen-

  gesetzt gerichtet sind. Besteht nun ein kraft-

  schlüssiger Verbindungsweg zwischen !ler

  Welle und den Koiitaktdruclzfedl- i-ti, so wir-

  ken die von der Zusatzmasse auf der Welle

  ausgeh-,nden überschüssigen Kräfte auf dein

  genannten kraftschlüssigen Wege den oben-

  erwähnten Schwingungskräften entgegen,

  deren Weg weiter oben bis zu den Abstütz-

  ltinkten der Kontaktdruckfedern verfolgt

  wurde, so daß mindestens teilweise ein inn-

  rer Ausgleich stattfindet. Der genannte kraft-

  schlüssige Verbindungsweg führt von <iet-

  Welle über die Wellenlager und die Teile,

  die diese Lager niit den Abstützpunkten (1t17

  Kontaktdruckfedern verbinden. Diese Teile

  müssen also verstärkt ausgeführt werden.

  Hier sind zwar wtederuin unter Umstä n.den

  besondere -Maßnahmen erforderlich. um die

  Reibungskräfte in den äuß; ren Wellenlagern

  zu vermindern. Diese Lager sind je@docli zum

  Unterschied vom Exzenterlager nicht bewe-

  1-Ich, sondern ruhend und können daher ohne

  Schwierigkeiten mit der erforderlichen gro-

  ßen Lagerfläche, mit besonderen Kühleinrich-

  tungen oder mit einer Zusatzschmierung -,-ei--

  sehen: werden.

  In der Zeichnung sind in den Fig. i und 2

  _4usführungsbeispiele d:17 Erfindung darge-

  stellt. Gleiche oder entsprechende Teile sind

  in beiden Figuren finit den gleichen Bezugs-

  zeichen versehen.

  Auf der Welle i i sitzt ein 1;xzcnter 12.

  Beide laufen beispielsweise in Pfeilrichtung

  um. Der zugehörige Antriebsmotor ist ]licht

  finit dargestellt, ebenso nicht die äußeren

  Lager der Welle in dem Grundkörp-_r 13. l)as

  Exzenterlager ist nach Fig. i ein Kugellager

  1.4 mit dem inneren Lagerring 15, der auf

  das Exzenter 12 aufgepaßt ist und finit diesem

  zusammen umläuft. Der äußere Lagerring

  ist mit 16 bezeichnet. Auf ihm befindet sich die Zusatzmasse 30 in Form eines Ringes.. Der äußere Lagerring 16 mit der Zusatzmasse 30 wird z. B. .durch kleine Federn 33, die a111 Gehäuse 13 aufgehängt sind, oder durch ein am Gehäuse geführtes sogenannt°s Blindpleucl gehindert, ebenfalls eine Umlaufbewegung auszuführen. An dem Grundkörper 13 sind drei Kontaktsätze mit Hilfe von Isoliereinsätzen 27 eingesetzt. Die Zahl der Kontaktsätze kann beliebig, gerade oder ungerade, sein, erforderlich ist jedoch eine symmetrische Anordnung zur Wellenachse zumindest für diejenigen Stellen, an denen die Antriebskraft vom Exzenter auf den ihn benachbarten Getriebeteil übertragen wird. Auf den E.insatzstÜck.en 2; befinden sich die ruhenden Kontakte 2i und 22, an die die elektrischen Zuleitungen angeschlossen sind. Zur Schließüng und üffnung 'der Unterbrechungsstellen dient ein Überbrückungskontakt 2o, der mit sehr kleiner Masse ausgestattet ist und an dem außer einer kräftigen Kontaktdrackfeder 23 keine weiteren Teile angebracht sind. Die Kontaktdruckfeder 23 stützt sich gegen einen Steg 2d., der mittels Bolzen 25 am Grundkörper 13 befestigt ist. Die Antriebsl;raft wird auf die Kontaktbrücke 20 durch einen Stößel 17 übertragen, der vorteilhaft aus faserigem, mit Kunstharz getränktem Isolierstoff mit möglichst geringer -Tasse (z. B. durch Pröfilierung seines Querschnittes) hergestellt und an seinem unteren Ende mit einem Metallansatz 18 versehen ist. Eine Rückführfeder i9 sorgt dafür, daß der Stößel dauernd mit dem äußeren Lagerring des Exzenters in Eingriff steht. Da nun zwischen den letztgenannten !"eilen bei Betrieb eine dauernde periodisch hin und her gehen-,Je Bewegung stattfindet, wie aus den verschiedenen Stößelstellungen in Fig. i erkennbar ist, sind zur Verminderung der Reibung Rollen 26 in Aussparungen am äußeren Umfang des Exzenterlagers, also am Zusatzring 3o, angebracht, die aus gehärtetem Stahl bestehen und eine Wälzbewegung an dem aus gleichem Werkstoff bestehenden Stößelende 18 ausführen. Zur Auswuchtung des Exzenters i2 dient die Zusatzmasse 31, die neben dem Exzenter .angebracht ist, um i8o° gegenüber diesem versetzt. Eine weitere Zusatzmasse 3.2 in der gleichen Lage dient dazu, Schwingungskräfte zu erzeugen, die über die Welle ii, ihre Lager im Gehäuse 13. das Gehäuse 13 selbst und die Bolzen 25 die auf den Steg 2,4 wirkenden Schwingungskräfte teilweise ausgleichen, welche von dem äußeren Lagerring i.6 .der Zusatzmasse 30, den Stößeln 17, den bewegten Kontakten 2o und den Federn i9 und 23 herrühren- Der nicht ausgeglichene Rest wird über entsprechend stark äusgeführte Füße 28 und Bolzen 29 auf das Fundam,ent 'übertragen.
• Ist eine gerade Zahl der Unterbrechungsstellen gegeben, so empfiehlt es sich, diese paarweise gemäß Fig.2 anzuordnen, wobei die Kraftübertragung vom äußeren Lagerring 16 auf die Stößel i7 durch zwei Winkelhebel 3:a. vermittelt wird, die um am Gehäuse ruhend gelagerte Achsen 35 schwingen. Die Zusatzmassen 30 sind hier in Form von Einzelmassen am Umfang des Lagerringes 16 regelmäßig angeordnet. Das Lager selbst ist hier als Gleitlager ausgebildet. Die übrigen Teile der Fig. 2 stimmen mit denen der Fig. i im wesentlichen überein.
• Vorteilhaft wird bei der vorliegenden Umformungsanordnung, um Beschädigungen der Kontakte durch Schaltfeuer praktisch vollkommen zu vermeiden, in an sich bekannter Weise Strom und Spannung an der Unterbrechungsstelle gleichzeitig in der Weise beeinflußt, daß mittels in Reihe mit den Unterbrechungsstellen geschalteter veränderlicher Impedanzen, vorzugsweise sogenannter Schaltdrosseln., mit sich bei einem sehr kleinen Augenblickswert des Stromes in der Nähe des Stromnulldurcliganges sprunghaft sättigendem, gegebenenfalls vormagnetisiertem Eisenkern eine stromschwache Pause hervorgerufen und zugleich er Anstieg der wiederkehrenden Spannung an den sich öffnenden Kontakten durch einen zur Unterbrechungsstelle parallel geschalteten, vorzugsweise kapazitiven Nebenpfad verzögert wirr], der bewirkt, .daß der größte Teil der Spannung von der Schaltstelle hinweg an die damit -in Reihe liegenden Impedanzen, in erster Linie an die jedesmal gerade im entsättigten Zustand befindliche und daher einen größenordnungsmäßig etwa tausendfachen Widerstand aufweisende Schaltdrossel verlegt wird, bis j edesmal der Kontaktabstand groß'genug gworden ist, so daß keine Rückzündung stattfinden kann.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Elektrische Umforrnungsanordnung mit mechanisch bewegten Kontakten, die mittels eines in einem beweglichen Lagerring laufenden Exzenters über ein Getriebe entgegen der Kraft von Rückführfedern angetrieben werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Exzenterlager durch zusätzliche, auf dem Lagerring angebrachte Massen mindestens teilweise von den auf das Getr°_be zu übertragenden Kräften entlastet ist.
2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen -Tassen derart angeordnet und bemessen sind, daß sie zusammen mit den Massen- und Federkräften der bewegten Getriebe- und Schaltteil:-- ein bei Betriebsdrehzahl in Resonanz oder Resonanznähe schwingendes System bilden.
3. 3. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Gestellteile, welche die '\-bstützpunkte der auf die bewegten Schaltteile entgegen der Getriebebewegung wirkenden Kontaktdruckfedern mit dem Fundament verbinden, zwecks Aufnahme der freien Schwingungskräfte verstärkt ausgebildet sind. d..
4. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Antriebswelle zusätzliche :Massen angeordnet sind, welche die Schwingungskräfte auf dem Kraftweg über die Wellenlager und die zu dieseln Zweck verstärkt ausgeführten Verbindungsteile zwischen diesen Lagern und den Abstützpunkten der Kontaktdruckfedern mindestens teilweise ausgleichen, so daß sich die Schwingungskräfte nach außen hin nicht oder nur zum Teil auswirken.
5. 5. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Lagerring des H#xzenterlagers an der Teilnahme an der Umlaufbewegung verhindert und an den mit den angrenzenden Getriebeteilen in Eingriff stehenden Stellen mit Rollen versehen ist. 6. .Anordnung nach den Ansprüchen r bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Strom und Spannung an der Unterbrechungsstelle gleichzeitig in der Weise beeinflußt werden, daß mittels in Reihe mit den Unterbrechungsstellen geschalteter ver= änderlicher Impedanzen, vorzugsweise sogenannter Schaltdrosseln, mit sich bei einem sehr kleinen Augenblickswert des Stromes in der Nähe des Stroinnulldurchganges sprunghaft sättigendem, gegehenenfalls vormagnetisiertem Eisenkern eine stromschwache Pause hervorgerufen lind zugleich der Anstieg der wiederkehrenden Spannung an den sich öffnenden Kontakten durch einen zur Unterbrechungsstelle parallel geschalteten, vorzugsweise kapazitiven Nebenpfad verzögert wird.