DE706046C - Schaltapparat - Google Patents

Description

Bei Schaltapparaten, die zur Steuerung einer großen Anzahl von Einzelschaltern dienen, ist es bekannt, motorische Antriebe zu verwenden, um dem Bedienungsmann das Betätigen zu erleichtern. Zur Bedienung ist in diesen Fällen lediglich ein leicht zu betätigendes Kommandoorgan, z. B. ein Steuerhandrad, erforderlich, das den Antriebsmotor für den Schaltapparat steuert. Bei allen Anlagen, wo es auf größte Betriebssicherheit ankommt, beispielsweise bei Verwendung solcher Schaltapparate in Verbindung mit elektrischen Schiffsantrieben, muß man neben diesem motorischen Antrieb auch noch eine Möglichkeit für die Handbetätigung des Schaltapparates vorsehen. Es wird dann gewöhnlich so gearbeitet, daß normalerweise mit der motorischen Steuerung und nur in Notfällen, beispielsweise bei deren Versagen, mit der Handsteuerung gearbeitet wird. Um Schaltfehler beim Übergang von der einen Steuerungsart auf die andere zu vermeiden, müssen bei solchen Schaltapparaten dann besondere Mittel vorgesehen sein, um jeweils nur eine der Antriebsarten in Tätigkeit zu setzen. Die Erfindung bezieht sich auf einen Schaltapparat, der wahlweise von Hand oder durch einen Motorantrieb gesteuert werden kann und für diese beiden Steuerungsmöglichkeiten je ein besonderes Handrad besitzt. Zweck der Erfindung ist es, derartige Schaltapparate zu verbessern und den Übergang von der einen auf die andere Steuerungsart in für den Bedienungsmann sinnfälliger Weise ohne besondere zusätzliche Steuerorgane zu ermögliehen. Erfindungsgemäß ist zwischen den beiden auf konzentrischen Steuerwellen angeordneten Handrädern eine Verriegelungsvorrichtung vorgesehen, durch die das zum Schalten des Motorantriebes dienende Handrad bei Betätigung des zur unmittelbaren Verstellung von Hand dienenden Handrades in Schaltbereitschaftslage mitgenommen wird, ohne hierbei Steuerstromkreise für den Schaltmotor zu schließen. Man kann außerdem auch mit einfachen Mitteln erreichen, daß das Handrad, welches dem motorischen Antrieb zugeordnet ist, jedesmal bei seinem Loslassen sofort wieder selbsttätig in die Schaltbereitschaftslage zurückgeht, so daß beim Ausbleiben der Spannung für den Antriebsmotor oder im Falle einer sonstigen

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Wilhelm Lepper in Berlin-Charlottenburg

Störung sofort auf das Handrad für den reinen Handbetrieb übergegriffen werden kann, ohne daß erst ein besonderes Zurückdrehen von Hand des dem Antriebsmotor zugeordneten Handrades erforderlich ist. Um das zu erreichen, kann die Verriegelungseinrichtung beispielsweise darin bestehen, dal.! man mit der zur Motorsteuerung dienenden Handradwelle unter Zwischenschaltung einer «o Feder einen Verriegelungshebel verbindet, der mit einem entsprechenden, vorzugsweise gabelförmig ausgebildeten Verriegelungsstück zusammenarbeitet, das seinerseits mit dem zur unmittelbaren Steuerung von Hand die's nenden Handrad fest verbunden ist.

Dadurch, daß der Schaltapparat gemäß der Erfindung entweder von Hand oder durch einen Motorantrieb gesteuert werden kann, unterscheidet er sich grundsätzlich von solchen bekannten Anordnungen, die an sich für zwangläufige Steuerung von Hand ausgebildet sind und bei denen lediglich zur Unterstützung des Bedienenden eine fremde Kraftquelle entweder durch das Steuerhandrad selbst oder durch einen vorher besonders einzustellenden Steuerschalter zur Verstellung des Schaltapparates mit herangezogen wird.

Es sind ferner bereits Steueranordnungeu bekannt, bei denen auf ein Regelorgan mehrere Steuermittel einwirken; dabei sind diese Steuermittel dauernd durch ein Getriebe gekuppelt, das die Bewegung eines Steuermittels ohne Mitbewegen der anderen auf den Regler überträgt. Im Gegensatz dazu ist es für die Erfindung wesentlich, daß das zur Schaltung des Motorantriebs dienende Handrad bei Betätigung des zur unmittelbaren Steuerung von Hand dienenden Handrades selbsttätig mitgenommen wird. Bei einer anderen bekannten Einrichtung kann eine Steuerwelle wahlweise entweder unmittelbar durch ein Steuerhandrad oder durch einen druckknopfgesteuerten Elektromotor angetrieben werden. An eine Verriegelung des Handrades mit den zur Steuerung dienenden Druckknöpfen ist dabei jedoch nicht gedacht. Schließlich hat man schon für eine Schaltwalzensteuerung ein einziges Handrad angeordnet, das mit Hilfe so einer Kupplung so geschaltet werden kann, daß die Schaltwalze entweder unmittelbar von Hand oder durch einen Hilfsmotor angetrieben werden kann. Hier müssen also Kupphingen betätigt werden, bevor man von unmittelbarem Handbetrieb auf Motorbetrieb oder umgekehrt übergehen kann. Bei der Erfindung sind solche Vorbereitungsschaltungen beim Übergang von einer Steuerungsmöglichkeit auf die andere nicht erforderlich. Die fio beiden Handräder sind hier jederzeit sofort betriebsbereit. Man kann daher durch bloßes Übergreifen von einem Handrad auf das andere vom unmittelbaren Handbetrieb auf Motorbetrieb bzw. umgekehrt übergehen. Das ist gerade bei dem bevorzugten Anwendungsgebiet der Erfindung, nämlich bei Schiffsantrieben, von besonderer Bedeutung. Denn hier ist es äußerst wichtig, daß die Steuereinrichtung ganz einfach und schnell zu handhaben ist.

Insbesondere läßt sich die Erfindung mit Vorteil anwenden, wenn für die motorische Steuerung des Sehaltapparates eine an sich bekannte elektrische Nachlaufsteuerung verwendet wird. Die Verriegelungsvorrichtung wird man dann so durchbilden, daß einerseits bei Betätigen des den Verstellmotor steuernden Kommandoorgans eine abweichende Stellung dieses Organs gegenüber dem zur Handbetätigung dienenden Handrades möglich ist, 8i> daß andererseits bei Betätigen des Handantriebes das Kommaiidoorgan für den Motorantrieb derart selbsttätig mitgenommen wird, daß von ihm aus kein Steuerstromkreis für den Verstellmotor geschlossen werden kann.

Das bevorzugte Anwendungsgebiet der Erfindung sind Schaltapparate, die für das Anlassen und Regeln der bei elektrischen Schiffsantrieben \-er\vendeten Wechselstrommaschi- 9« neu dienen. Für dieses Anwendungsgebiet ist in der Fig. 1 schematisch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Mit ι ist der Schaltapparat bezeichnet; dieser kann aus einer XuIlage heraus nach zwei Betätigungsrichtungen hin verstellt werden und durchläuft in jeder Richtung eine große Anzahl von verschiedenen Schaltstufen, in denen die zum Anlassen und Umsteuern des Propellerantriebmotors erforderlichen Schal- mn tungen vorgenommen werden. Beispielsweise wird bei Anwendung eines Synchronmotors als Schiffsantriebsmotor in der ersten Schaltstufe der unerregte Synchronmotor in dem jeweils ausgewählten Drehsinn mit dem ebenfalls noch unerregten Generator verbunden. In der nächsten Stufe wird die Generatorerregung eingeschaltet und auf einen übernormalhohen Wert gebracht, so daß der Synchronmotor mit Hilfe seiner Dämpferwick- u« lung asynchron anläuft. Darauf wird in der folgenden Schaltstufe der Synchronmotor, nachdem er ungefähr die synchrone Drehzahl erreicht hat, durch Einschalten seiner Erregung in den Synchronismus gezogen und schließlich in einer weiteren Schaltstufe die Erregung des Generators auf einen vorbestimmten Xormalwert herabgesetzt. Beim Stillsetzen des Schiffsantriebes wird durch Zurückführen des Schaltapparates 1 in die i»o Xullage die Erregung der elektrischen Maschinen aufgehoben und die Verbindung mit

dem speisenden Generator unterbrochen. Wenn der Schaltapparat aus der Nullage in die andere Richtung verdreht wird, wiederholen sich die geschilderten Schaltvorgänge unter Umkehr des Drehsinnes.

Der Schaltapparat ι kann beispielsweise mit Hilfe eines Handrades 2 von Hand oder mit Hilfe eines Elektromotors 3 motorisch verstellt werden. Für die mechanische Verstellung von Hand wird die Bewegung der mit dem Handrad 2 fest verbundenen Steuerwelle 4 mit Hilfe des Rädergetriebes 5, 6, 7, 8 unmittelbar auf den Schaltapparat übertragen. Auf der Getriebewelle 9 ist eine Rastenscheibe 10

ι π befestigt, mit welcher der federnd abgestützte Hebel 11 zusammenarbeitet. Durch Einschnitte 12 auf dieser Rastenscheibe können bevorzugte Stellungen des Schaltapparates 1 am Handrad 2 unmittelbar fühlbar gemacht werden.

Der zur motorischen Verstellung des Schaltapparates 1 dienende' Elektromotor 3 wirkt über ein Getriebe 13 und eine elektromagnetische Kupplung 14 auf den Schaltapparat 1 ein. Der Elektromotor 3 kann mit Hilfe der beiden Schütze 15, 16 in der einen oder anderen Drehrichtung betrieben werden. Zum Inbetriebsetzen des Motors 3 dient eine elektrische Nachlaufsteuerung, die von einem Handrad 17 gesteuert wird, das auf einer zur Welle 4 konzentrischen Welle 18 befestigt ist. Die Bewegung der Welle 18 wird mit Hilfe des Kettentriebes 19, 20 auf einen Schaltapparat 21 übertragen, der eine Schaltscheibe 22 und Schleifringe 23, 24 besitzt. Die Schaltscheibe 22 besitzt, wie aus der Figur ersichtlich ist, Kontaktstücke 25, 26, die mit einer Bürste 27 zusammenarbeiten. Diese Bürste 27 steht über das Kettengetriebe 28, 29 mit der Welle 4 in Verbindung, so daß sie eine der Bewegung dieser Welle entsprechende Drehbewegung ausführt. Über einen Ketten-. trieb 30, 31 ist mit der Welle 18 eine Rastenscheibe 32 verbunden, die entsprechende Rasten besitzt wie die dem Handrad 2 zugeordnete Rastenscheibe 10.

Die mit dem Handrad 2 verbundene Steuerwelle 4 trägt ein Verriegelungsstück 33, das einen gabelförmigen Einschnitt besitzt. Durch

so diesen Einschnitt entstehen zwei Anschläge 34, 35. Mit diesem Verriegelungsstück 33 arbeitet ein Verriegelungshebel 36 zusammen, der über eine Feder 37 in einem fest auf der Welle 18 angeordneten Bügel 38 sitzt. Der Verriegelungshebel 36 trägt am unteren Ende eine Rolle 39, die· sich in der dargestellten Ruhelage unter dem Druck der Feder 37 fest in den mit 40 bezeichneten tiefsten Einschnitt des Verriegelungsstückes 33 legt. Die Feder 37 ist so bemessen, daß durch die beschriebene Verriegelungseinrichtung die Welle 18 mit dem Handrad 17 bei Betätigen des Handrades 2 unmittelbar mitgenommen wird, so daß die beiden Handräder 2 und 17 sich ohne gegenseitige Winkelverschiebung gleichmäßig verdrehen. Auf diese Weise wird erreicht, daß bei Betätigen der Handsteuerung mit Hilfe des Handrades 2 eine Kommandogabe an den Elektromotor 3 unterbunden ist.

Diese Kommandogabe kann nur mit Hilfe des Handrades 17 erfolgen. Beim Verdrehen des Handrades 17, beispielsweise im Uhrzeigersinne, wird der Verriegelungshebel 36 gegen den stehenbleibenden Anschlag 34 des Verriegelungsstückes 33 geführt, so daß durch diesen Anschlag die Bewegung des Handrades 17 begrenzt ist. Durch die Verdrehung der Welle 18 bis an den Anschlag 34 wird über den Kettentrieb 19, 20 der Schalter 21 derart verstellt, daß ein Kommandostromkreis am Kontaktstück 26 durch die Bürste 27 geschlossen wird. Dieser Kommandostromkreis verläuft dann vom positiven Pol P über einen Handschalter 46 für die Nachlaufsteuerung, die Bürste 27, das Kontaktstück 26, den Schleifring 23, einen Hilfskontakt 41 des Schaltschützes 16 und die Spule des Schützes 15 zum negativen Pol N. Das Schütz 15 spricht an und schließt den Motor 3 in dem einen Drehsinn an das Netz PN an. Hierdurch wird der Schaltapparat 1 verstellt, der seinerseits die Bewegung über das Getriebe 5, 6, 7, 8 auf die Welle 4 überträgt, so daß diese in demselben Drehsinne wie vorher die Kommandowelle 18 umläuft und damit den Schützenstromkreis für das Relais 15 wieder unterbricht.

Bei Verstellen des Schaltapparates 1 mit Hilfe des elektromotorischen Antriebes fühlt der Bedienungsmann, daß der Schalter seinen 1 °o Befehl ausführt, dadurch, daß der Widerstand des Anschlages 34 bei Betätigung im Uhrzeigersinne verschwindet. Er kann also durch Nachfühlen mit Hilfe des Handrades 17 den Motor 3 so lange eingeschaltet lassen, bis der Schaltapparat 1 die gewünschte Schaltlage erreicht hat. Diese gewünschte Schaltlage wird an einem Zeigerinstrument 43 sichtbar gemacht, das über einen Kettentrieb 44, 45 mit der Welle 4 verbunden ist. no

Bei Betätigen des Handrades entgegengesetzt dem Uhrzeigersinne wird in entsprechender Weise das Schaltschütz 16 über das Kontaktstück 25 des Schalters 21 und den Hilfskontakt 42 des Schaltschützes 15 erregt. In diesem Fall dient der Anschlag 35 am Verriegelungsstück 33 zur Begrenzung der Drehbewegung des Handrades 17.

Solange der Schaltapparat 1 elektromotorisch verstellt werden soll, ist der Schalter 46 ι so eingelegt. Der Erregerstromkreis für die elektromagnetische Kupplung wird über die Hilfs-

kontakte 47 bzw. 48 der Schütze 41 bzw. 42 geschlossen. Der Schalter 46 dient dazu, die Nachlaufsteuerung spannungslos zu machen. Der Schaltapparat kann so ausgebildet sein, daß für das Einlegen seiner einzelnen Schalter in einer Betätigungsrichtung mehrere Umdrehungen der Kommandohandräder 2 bzw. 17 erforderlich sind. Iu diesem Fall wird man das Übersetzungsverhältnis des Ketten-

ic. triebes 44, 45 für das Zeigerinstrument so wählen, daß die gesamte Schalterbewegung nur einen verhältnismäßig kleinen Winkelbereich an der Skala des Anzeigerinstrumentes überstreicht. Dieses Anzeigerinstrument wird man zweckmäßig in Augenhöhe anordnen. Für den Fall, daß für die beiden Bewegungsrichtungen je nur eine Winkelbewegung von weniger als iSo° am Handrads erforderlich ist, kann man dieses Handrad selbst beispielsweise in der aus Fig. 2 ersichtlichen Weise als Stellungsanzeiger für den Schaltapparat 1 benutzen.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Schaltapparat, der wahlweise von Hand oder durch einen Motorantrieb gesteuert werden kann und für diese beiden .Steuerungsmöglichkeiten je ein besonderes Handrad besitzt, insbesondere für die Steuerung eines Wechselstromschift'santriebes, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden auf konzentrischen j Steuerwellen angeordneten Handrädern ί'ίηε Verriegelungsvorrichtung vorgesehen ist, durch die das zum Schalten des Motorantriebes dienende Handrad bei Betätigung des zur unmittelbaren Verstellung von Hand dienenden Handrades in Schaltbereitschaftslage mitgenommen wird, ohne hierbei Steuerstromkreise für den Schaltmotor zu schließen.
2. 2. Schaltapparat nach Anspruch 1, wobei für den Motorantrieb eine elektrische Nachlaufsteuerung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß mit der zur Motorsteuerung dienenden Handradwelle (18) ein Verriegelungshebel (38) verbunden ist, der unter Zwischenschaltung einer Feder (37) mit einem entsprechenden, vorzugsweise gabelförmig ausgebildeten, mit der zur Betätigung von Hand dienenden Handradwelle (4) fest verbundenen Verriegelungsstück (33) zusammenarbeitet, und daß die Verriegelungsvorrichtung bei Betätigen des den Verstellmotor steuernden Handrades (17) dessen abweichende Stellung gegenüber dem zur Handbetätigung dienenden Handrad (2) zuläßt.
3. 3. Schaltapparat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegehilfsvorrichtung für jede Betätigungsrichtung einen Anschlag (34, 35) besitzt, der nur ein beschränktes Abweichen des zur Motorsteuerung dienenden Handrades

   (17) von dem zur Handsteuerung dienenden Handrad (2) zuläßt.
4. 4. Schaltapparat nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, der aus einer Nullage heraus nach zwei Betätigungsrichtungen hin in mehreren Stufen verstellt werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Steuerwelle für den Motorantrieb

   (18) wie der für die Handbetätigung (4) je eine Rastenscheibe (32 bzw. 10) zugeordnet ist, durch die bevorzugte Schalt-Stellungen fühlbar gemacht werden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen