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Schaltwerk Zur Betätigung von Signalgeräten mit schwankbarem Signalarm,
ferner von Hochspannungstrennschaltern und Schaltapparaten, deren Ein- und Ausschaltstellung
fest begrenzt ist, werden meistens Trieb- bzw. Windwerke verwendet, die durch einen
Elektromotor angetrieben werden. Zum Heben oder Senken des Signalarmes, Ein- oder
Ausschalten von Schaltgeräten wird die Drehrichtung des Antriebsmotors durch Umschalten
der Stromzuführungskabel mittels einer Umschaltvorrichtung geändert. Die Begrenzung
der Schältbewegung erfolgt in der Regel durch die bekannten Endkontakte. Versagt
ein Endkontakt, dann wird das Signalgerät, Schaltwerk oder der Trennschalter zerstört,
oder der Signalarm wird dauernd auf und nieder bewegt bzw. die Schalter dauernd
ein-und ausgeschaltet. Zur Betätigung und Umschaltung des Antriebsmotors sind drei
Kabel, für das Anzeigen der beiden Schaltwerkstellungen an der Umschaltvorrichtung
noch drei Kabel, im ganzen sechs Kabel erforderlich, die häufig zu Störungen Anlaß
geben. Diese Unsicherheit zu beseitigen, ist Gegenstand vorliegender Erfindung.
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Erfindungsgemäß wird das Trieb- bzw. Windwerk nur in einer Richtung
bewegt. Der das Triebwerk betätigende Elektromotor wird nicht in der Drehrichtung
geändert. Die Abschaltung der Stromzuführung zum Elektromotor erfolgt zwangsweise
mechanisch durch eine Steuerscheibe nach jedem Arbeitsspiel. Die Bewegung der Steuerscheibe
ist abhängig von der Bewegung der den Signalarm oder den Schalter betätigenden Antriebswelle.
Für die Stromzuführung zum Antriebsmotor und für das Anzeigen der jeweiligen Schaltwerksstellung
am Kommandoschalter ist nur ein Zuleitungskabel erforderlich. Der Stromschluß des
Kommandoschalters ist abhängig vom Schaltwerk und wird nach jedem Arbeitsspiel durch
die Steuerscheibe des Schaltwerks unterbrochen. Ein `'Weiterlaufen des Triebwerks
nach einem Arbeitsspiel ist unmöglich. Mit dein Kommandoschalter kann beliebig oft
die jeweilige Schaltwerksstellung kontrolliert werden. Auch etwaige mechanische
und elektrische Störungen des Schaltwerks werden durch das eine Kabel am Kommandoschalter
mittels der Anzeigevorrichtung angezeigt.
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In der beiliegenden Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
dargestellt. Abb. x zeigt das Schaltwerk.
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Abb. 2 zeigt einen Starkstromtrennschalter. Abb.3 zeigt den Kommandoschalter
mit der Anzeigevorrichtung.
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Das Schaltwerk besitzt die Treibwelle 1, auf der eine Betätigungskurbel
2 und eine Schaltkurbel 2a befestigt ist. Die Schaltkurbel 2a betätigt beim vorliegenden"Ausführungsbeispiel
mittels der Verbindungsstange 2U den dreipoligen Starkstrom bzw. Hochspannungstrennschalter
2v (Abb. 2) und schaltet diesen ein oder aus.
An der Betätigungskurbel
2 ist eine Schaltstange 3 mit ihrem oberen Ende 3a mittels eines Bolzens q. beweglich
befestigt. Das zweite Ende 3b der Schaltstange ist durch den Schaltbolzen 5 an der
Schalt- und Steuerscheibe 6 beweglich befestigt. Die Schalt- und Steuerscheibe 6
dreht sich um den Mittelpunkt 611. Der Drehpunkt 6a des Schalt- und Steuerrades
6 ist zum Drehpunkt der Treibwelle i in Richtung des Hebelarmes der Betätigungskurbel2
versetzt. Die Schalt- und Steuerscheibe6 wird durch einen Elektromotor und ein Getriebe
stets nur in einer Richtung bewegt. Im vorliegenden Falle durch ein Schneckenradgetriebe
in Richtung des Pfeiles. Bei einer halben Umdrehung (18o°) der Schalt- und Steuerscheibe
6 wird durch die Schaltstange 3 und die Betätigungskurbel 2 die Treibwelle i mit
der Schaltkurbel 2a und die Stange 2b einmal um 9o° gedreht und dabei der Hochspannungstrennschalter
2e mittels der Verbindungsstange 2b ausgeschaltet. Zur Entwicklung der höchsten
Zug- und Druckkraft mittels der Betätigungskurbel 2 ist die Betätigungskurbel 2
so angeordnet, daß diese, 2, und die Schaltstange 3 in der höchsten Arbeitsstellung
angenähert einen rechten Winkel bilden (Abb. i). Da der Schaltbolzen 5 an der Schalt-
und Steuerscheibe 6 eine Kreisbahn beschreibt, ändert sich entsprechend der Kreisbahn
auch der jeweilige Hebelarm. In der höchsten und tiefsten Schaltstellung ist der-
Hebelarm gleich Null. Entsprechend der Kreisbahn nimmt der Hebelarm dann zu, erreicht
den Maximalwert und nimmt wieder ab. Kurz vor der höchsten und tiefsten Endstellung
der Betätigungskurbel 2 ist der von der Schalt- und Steuerscheibe 6 und dem Schaltbolzen
5 gebildete Hebelarm am kleinsten und demzufolge. und durch die übersetzung des
Getriebes seine Kraftwirkung am größten. Durch diese Anordnung ist es möglich, einen
dreipoligen Hochspannungstrennschalter ohne unnötig großen Motor ein- und auszuschalten,
da in dem letzten kurzen Schaltweg, wenn die Kontaktmesser zwischen die Kontaktfedern
geprellt werden, eine sehr große Kraft erforderlich ist. Die gleiche oder noch größere
Kraft ist erforderlich, wenn der Trennschalter ausgeschaltet wird und die zwischen
den Kontaktfedern festgepreßten und festgesaugten Kontaktmesser herausgezogen werden
müssen. Beim Ausschalten des Trennschalters muß die höchste Kraftleistung gleich
beim t Beginn der Schaltbewegung abgegeben werden.
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Das Getriebe und der Motor des Schaltwerks läuft durch diese Anordnung
trotz der voll belasteten Treibwelle i praktisch leer an, was einen großen Fortschritt
bedeutet. Durch die Verwendung der rotierenden Schalt- und Steuerscheibe 6 wird
der Schaltweg der Betätigungskurbel 2 sowie der Treibwelle i festgelegt, kann niemals
einen größeren Wert annehmen und schützt das Schaltwerk vor Zerstörung. Jede Schaltbewegung
der Treibwelle i von go° erfordert eine halbe Umdrehung 18o° der Schalt- und Steuerscheibe
6. Die Drehbewegung der Schalt- und Steuerscheibe 6 wird mechanisch und elektrisch
begrenzt. Zu diesem Zweck hat die Schalt- und Steuerscheibe 6 zwei Aussparungen
7 und 8, die -um 18o° versetzt sind. In der Nähe der Schalt- und Steuerscheibe 6
ist der Winkelhebel 9 drehbar gelagert. Der Hebelarm 9a des Winkelhebels enthält
die Rolle io, die bei stillstehendem Schaltwerk in der Aussparung 7 oder 8 auf dem
Außenrand der Schalt-und Steuerscheibe 6 aufliegt. Der andere Arm 9b des Winkelhebels
dient zur Betätigung des Steuerschalters 12. Der Winkelhebel 9 dreht sich um den
Lagerbolzen i i. Durch die Steuerscheibe 6, den Winkelhebel 9 und den Steuerschalter
12 wird die Einschaltdauer des Antriebsmotors für das Getriebe des Schaltwerkes
geregelt. Der Steuerschalter 12 besitzt die Zugfeder z, die Gleitkontakte o. dgl.
13-1q., die Gleitschienen 15-16-17-18 und die Kupplungslasche i9 mit dem Kupplungsschlitz
2o. Beim Aufw ärtsbewegen des Steuerschalters 12 gleiten die Gleitkontakte 13 bzw.
1q. auf den Gleitschienen 15-18 und stellen verschiedene Übergangswege für den elektrischen
Strom her. Über dem Steuerschalter 12 ist der Fernschaltmagnet 2i mit den Magnetspulen
3o-3 i, dem Anker 22 und dem Hilfsgleitkontakt 23 und den Gleitschienen 2q.-25-26
angeordnet. Der Anker 22 ist an dem Fernschaltmagneten 2i drehbar gelagert und schwenkt
um die Achse 27. Ferner ist der Anker 22 durch den Schenkel 28 und den Mitnehmerbolzen
29 mit der Kupplungslasche i9 des Steuerschalters gekuppelt. Der Mitnehmerbolzen
29 greift in den Kupplungsschlitz 2o ein und stellt die Verbindung zwischen Steuerschalter
12 und Fernschaltmagnet 21-22 her. Die elektrische Erregung der Magnetspulen 3o-3i
des Fernschaltmagneten 21 erfolgt durch die Stromwelle Phase R, das Kabel
59 über den Kommandoschalter 32 und das Kabel 62 über den Umschalter 48,
die Kontakte So bis 52, 13, 17, 18 und 23-26. Der Kommandoschalter 32 (Abb. 3) dient
nur dem Zweck, den Fernschaltmagneten und den Motor 31 des Schaltwerkes einzuschalten
und während eines Arbeitsspieles bzw. einer Schaltperiode in Tätigkeit zu halten
sowie die jeweilige Stellung des Schaltwerkes anzuzeigen. Das Abschalten des Motors
M, Unterbrechen des Kommandoschalters 32 und die Änderung des
Signals
erfolgen mechanisch durch das Schaltwerk. Der Kommandoschalter 32 besteht aus dem
radial und axial beweglichen Schaltschlüssel 34 mit dem Schaltnocken 35, dem Hilfskontakt
36 mit den Gleitschienen 36a und 36U, der Zugfeder N', dem Schlüsselstift 37, der
Sperrplatte 38 mit dem Schlüsselschlitz 39, dem Schaltbügel .Io mit dem Kontaktmesser
4o11, den beiden Kontaktfedern 4i-42, der Ankerplatte 43, dem Magneten 44, der Drahtspule
45 und dem Signa146. Für die Steuerung des Signals 46 zum Anzeigen der jeweiligen
Stellung des Schaltwerkes besitzt das Schaltwerk (Abb. i) auf der Treibwelle i den
Isolierkörper 47 mit dem Schleifsegment 48 und den Schleifkontakten 50-5i-52. Der
Isolierkörper .47 mit dem Segment 48 ist auf der Triebwelle i befestigt und macht
deren Bewegung mit. Der Kommandoschalter 32 erhält aus der Stromquelle Phase R die
elektrische Energie durch das Kabel 59 (bei Gleichstrom den Pluspol) an den Hilfskontakt
36 zugeführt. Vom Kommandoschalter 32, abgehend von der Drahtspule 45, führt nur
eine einzige Leitung 62 nach dem Schaltgerät (Abb. i). Dieses Kabel 62 ist
an den Sicherungen 68 und 63 des mechanischen Steuerschalters (Abb. i) angeschlossen.
Durch diese eine Leitung 62 fließt gleichzeitig der Betriebs- und Signalstrom.
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Der Einschaltvorgang und ein Arbeitsspiel wickelt sich folgendermaßen
ab: Der Schaltschlüssel 34 des Kommandoschalters 32 wird nach rechts gedreht, so
daß der Schlüsselstift 37 über den Schlüsselschlitz 39 der Sperrplatte 38 steht.
Während dieser Drehung des Schaltschlüssels 34 wird durch den Schaltnocken 35 der
Hilfskontakt 36 auf die Kontaktschienen 36a und 36L gedrückt und dadurch der Signalstromkreis
geschlossen. Der Strom fließt von der Stromquelle Phase R über das Kabel 59, den
Kontakt 36-3611-36L, den Widerstand Wi der Lampe 46, das Kabel 61 durch die Magnetspule
45, das Kabel (i2-6211 durch die Sicherung 63, das Kabel 64 zur Magnetspule 31,
zur Klemme 5o des Schleifkontaktes .17. Von der Klemme 52 fließt der Strom durch
das Kabel 65 zur Schleifschiene 24, über den Schleifkontakt 23 zur Schleifschiene
25 (Anspringkontakte), durch das Kabel 66 zur Schleifschiene 18, über den Schleifkontakt
13 zur Schleifschiene 17, durch das Kabe167 zur Erdplatte oder Nulleiter oder von
hier aus zur Stromquelle zurück. Die im Zuge der Strombahn liegende Glühlampe leuchtet
auf, da nur die Magnetspule 31 vom Strom durchflossen wird, die Magnetspule
30 jedoch abgeschaltet ist. Das Aufleuchten des Signals 46 zeigt an, daß
das Schaltwerk eingeschaltet ist. Der Signalstrom. wird durch den Widerstand Wi
so reduziert, daß er nicht ausreicht, die Magnetspule beim Durchfließen zu erregen
und den Anker 22 (Abb. i) anzuziehen.
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Wird der bereits verdrehte Schaltschlüssel 34 nach unten gedrückt,
dann bleibt der Signalstromkreis geschlossen. Gleichzeitig wird jedoch der Schalthebel4o
nach unten bewegt und durch dessen Kontaktmesser 40a die beiden Kontakte 41 und
42 überbrückt. Gleichzeitig setzt sich die Ankerscheibe 43 auf den Magneten 44 auf.
Nun fließt auch durch das Kabel 6o über den Schalter 4oa-4i-42 durch das Kabel boa
Strom, der den gleichen Weg macht wie der gleichzeitig noch fließende Signalstrom.
Durch diesen zweiten, nicht gedrosselten Strom werden nur die Magnetspulen
30 und 31 voll erregt und ziehen den Anker 22 an. Beim Anziehen des Ankers
22 wird durch dessen Schleifkontakt 23 der Stromübergang zwischen den Gleitschienen
24 und 25 unterbrochen, zwischen 24 und 26 geschlossen und von dem Schenkel 28,
dem Stift 29 und der Kupplungslasche i9 der Steuerschalter 12 hochgezogen. Der Steuerschalter
12 überbrückt nun mit seinem Schleifkontakt 14 die Kontaktschienen 15 und 16 und
schaltet damit den Antriebsmotor M für das Getriebe G ein. Von dem Kabel 62 fließt
nun elektrischer Strom über die Sicherung 68, das Kabel 69, den Schleifkontakt
14 bis 16 und das Kabel 7o zum Motor 1V1 und setzt diesen in Tätigkeit. Während
des Hochziehens des Steuerschalters 12 durch den Magnetanker 22 wird durch den Schleifkontakt
13 des Steuerschalters 12 der Stromübergang zwischen den Gleitschienen 17 und 18
(Anspringkontakte) unterbrochen. Diese Unterbrechung bleibt während eines Arbeitsspieles
bestehen und verhindert das Wiederanspringen des im Laufe des Arbeitsspieles wieder
abfallenden Magnetankers 22. Die Unterbrechung der Stromübergänge 17 und 18 und
24 bis 25 findet jedoch erst statt, wenn die Gleitschienen 24-26 durch den am Magnetanker
28 angebrachten Gleitkontakt 23 bereits geschlossen sind. Beim Anziehen des Ankers
22 wird außerdem durch den Schleifkontakt 23 der Stromübergang zwischen den Gleitschienen
24-25, (Anspringkontakt) geöffnet und der Stromübergang zwischen 24-26 (Selbsthaltekontakt)
geschlossen. Der Strom fließt nun von der Gleitschiene 26 durch das Kabel 33 über
die Gleitschiene 17 durch das Kabel 67 zur Erdplatte oder Nullleiter. Der im Kommandoschalter
32 eingebaute Magnet 44 und dessen Spule 45 wird jetzt von dem Signalstrom, dem
Strom für die Magnetspulen 30-3i und dem Strom für den Motor durchflossen. Nur durch
diese drei Ströme wird der Magnet 44 voll erregt und hält die Ankerplatte 43 und
mit dieser
den niedergedrückten Kommandoschalter 34 gegen die Zugwirkung
der Zugfeder z= fest. Durch den Motor z und das Getriebe G wird nun die Schalt-
und Steuerscheibe 6 in Richtung des Pfeiles bewegt, durch die Rolle to der Winkelhebel
9, gd, 9b ausgeschwungen und in dieser Richtung festgehalten. Der Schenkel 9b hält
dadurch den Steuerschalter in der hochgeschobenen Lage fest. Ferner wird durch die
Schalt- und Steuerscheibe 6 mittels der Zugstange 3 und des Bolzens 4 und 5 die
Betätigungskurbel 2 und Triebwelle 1 sowie die auf der Triebwelle 1 befestigten
Steuerschalter 47 mit dem Schleifkontakt 48 bewegt. Durch die Drehung der Triebwelle
1 gleitet der Schleifkontakt 47 und 48 von den Kontakten 5o bis 52 ab und unterbricht
die Stromzuführung zu den Magnetspulen 3o-31. Der Magnet 2r läßt hierauf den Anker
22 los, und derselbe wird durch die Zugfeder z1 in die Ruhelage zurückgezogen. Die
Überbrükkung zwischen den Schienen 24-26 wird dabei durch den Gleitkontakt 23 unterbrochen
und die Gleitschienen 25-24 wieder überbrückt (Anspringkontakt). Der Kupplungsstift
29 kann sich beim zurückfallenden Anker Z2-28 in den Schlitz 2o nach unten bewegen.
Der Steuerschalter 12 wird durch den Schenkel 9b des Winkelhebels 9 in der Einschaltstellung
festgehalten, wodurch der Stromkreis für den Motor NI geschlossen bleibt, dagegen
der Stromkreis für die Magnetspulen 3o-31 durch den von den Gleitschienen 17-18
abgehobenen Gleitkontakt 13 geöffnet gehalten wird. Wenn der Motor M mit dem Getriebe
G die Schalt- und Steuerscheibe 6 um 18o° gedreht hat, dann wandert die Rolle to
in die Aussparung 8; der Winkelhebel 9, gd, gb wird durch das Einfallen der Rolle
to in die Aussparung 8 zurückgeschwenkt, der Steuerschalter 12 durch die Feder z
in die Ruhestellung zurückgezogen, wobei der Kontakt 15-16 durch den Gleitkontakt
14 des Steuerschalters 12 unterbrochen und der Motor mit dem Triebwerkstillgesetztwird.
DerKontakt17-18 wird durch den Gleitkontakt 14 des Steuerschalters 12 erst nach
dem Unterbrechen des Kontaktes 14-15-16 wieder geschlossen. Durch das Abfallen des
Steuerschalters 12 und öffnen des Stromüberganges zwischen den Gleitschienen 15-16
wird das Kabel 62 stromlos, der Magnet 44 läßt die Ankerscheibe 43 mit dem Kommandoschalter
34 los, die Ausschaltfeder 22 zieht den Kommandoschalter in die Ausschaltstellung
zurück. Das Schaltgerät befindet sich jetzt in der Ausschaltstellung. Die Triebwelle
1 mit dem Isolierkörper 47 wurde von der Schalt- und Steuerscheibe 6 mittels der
Schaltstange 3 um 90° gedreht, so daß jetzt durch den Schleifkontakt 47-48 die Kontakte
5o und 5.1 überbrückt werden. Hierdurch werden die beiden Magnetspulen ,30-3I hintereinandergeschaltet
und dadurch deren elektrischer Widerstand verdoppelt. Wird jetzt durch den Kommandoschalter
32 das Signal eingeschaltet, so leuchtet die Lampe nicht auf, da durch die hintereinandergeschalteten
Spulen der Widerstand so groß ist. Das gelöschte Signal kennzeichnet die Ausschaltstellung
des Schaltgerätes. Das Einschaltspiel kann nun von neuem in der gleichen Weise beginnen.
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Als Signal 46 kann an Stelle einer Glühlampe auch ein Instrument,
ähnlich einem Voltmeter, mit der Bezeichnung Ein und Aus genommen werden. Auch kann
ein kleiner magnetischer Schalter benutzt werden, der in Abhängigkeit von dem Magnetismus
zwei verschiedenfarbige Lampen schaltet. An dem Schaltgerät selbst kann auch noch
ein mechanisch betätigtes Signal angebracht werden.
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Störungen bzw. Beschädigungen am Schaltwerk werden folgendermaßen
angezeigt: Ist kein Strom in der Leitung oder der Antriebsmotor defekt und die Sicherung
68 durchgebrannt, dann wird der Haltemagnet 44 nicht voll erregt und kann die Ankerscheibe43
mit dem Kommandoschalter nicht festhalten. Der Kommandoschalter springt sofort wieder
in die Ausschaltstellung zurück. Das Signal verändert sich nicht. Sind die Magnetspulen
30-3r oder die Sicherung 63 durchgebrannt, dann bleibt alles stromlos; das Signal
ist gelöscht, der Kommandoschalter springt sofort wieder heraus. Ist nur das Signal
defekt, dann bleibt der Kommandoschalter während einer Arbeitsperiode eingeschaltet.