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Fliehkraftschalter, insbesondere für Umschaltvorrichtungen an Bremsanlagen von Eisenbahnfahr-
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Bei neuzeitlichen, schnellfahrenden Eisenbahnfahrzeugen (Triebwagen, Schnellzugwagen) wird im Interesse der Einhaltung kurzer Bremswege bei der Bremsung aus hoher Geschwindigkeit ein höherer
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Geschwindigkeit, und die Umschaltung einer die Bremswirkung ändernden Vorrichtung erfolgt auf elektrischem Wege mittels eines durch die Fliehkraft eines umlaufenden Teiles beeinflussten Schalters.
Es sind derartige Schaltvorrichtungen bekannt geworden, die ein umlaufendes, zum Teil mit Quecksilber gefülltes Gefäss besitzen, wobei das bei sinkender Geschwindigkeit unter geringe Fliehkraft gelangende und dadurch seine Lage ändernde Quecksilber die Schaltung bewirkt.
Bei derartigen und andern auf ähnlichem Prinzip beruhenden Schaltvorrichtungen ergeben sich Betriebsschwierigkeiten aus dem durch Reibungssehluss vermittelten Antrieb des umlaufenden Quecksilbergefässes, die zu unzuverlässiger Schaltung Veranlassung geben.
Derartige Schwierigkeiten zu beheben, ist der Zweck der Erfindung.
Zu diesem Zweck ist der Schalter als Fliehkraftsehalter ausgebildet, wobei die unter der Wirkung der Fliehkraft stehenden Teile sieh unmittelbar an einem umlaufenden Fahrzeugteil (Achsstumpf) befinden und unmittelbar den Stromschluss oder die Stromunterbrechung herbeiführen, indem die Schwungmassen gleichzeitig die Bewegung der Kontakte bzw. eines der Kontakte veranlassen.
Der Fliehkraftregler nach der Erfindung ist besonders einfach und zeichnet sich dadurch aus, dass der Einfluss der Schwerkraft auf die Schwungmasse, der bei geringer Geschwindigkeit oder bei
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Funkenlöschung an den Kontakten dient.
Als Vorteil des Fliehkraftschalters nach der Erfindung ist ferner die Tatsache zu bezeichnen, dass die unter der Wirkung der Fliehkraft ihre Lage ändernden Schwungmassen die Kontakte nur im Sinne der Stromunterbrechung beeinflussen, so dass die Kontakte in ihrer Stellung für Stromsehluss nicht durch die Massenwirkung der Schwungmassen belastet werden und unter zu hohen Druckkräften Schaden leiden können.
Der Fliehkraftschalter nach der Erfindung ist auf der Zeichnung veranschaulicht.
Fig. 1 zeigt einen senkrechten Längsschnitt durch den am Achsstumpf einer Fahrzeugachse be-
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Fig. 3 zeigt die Anordnung des Schalters in Ansicht von oben. Fig. 4 zeigt schematisch die Anordnung zum Ausgleich der Schwerkraftwirkung.
Am Achsstumpf j ! ist der Mittelteil S des Reglergehäuses mittels der Schrauben befestigt. Dieser
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teile 4 und 5 mittels der Schrauben 6 befestigt werden können.
In eine axiale Bohrung des Mittelteils 2 ist eine aus Isolierstoff bestehende Büchse 7 eingesetzt ; sie ist in dem mit dem Achsstumpf 1 verschraubten, also mit diesem umlaufenden Mittelteil 2 mit Kugellagern 8 und 9 gelagert und wird durch die Kabel 10 und 11, die durch die Wandung 12 der Achsbuchse zugeleitet werden, festgehalten. Das Kabel 10 oder ein mit diesem verbundener Stift ist durch die Längs-
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bohrung der Isolierbüchse 7 hindurchgeführt bis zu einem in dieser befindlichen metallischen, also stromleitenden Bolzen 13, auf dem sich der innere Laufring des Kugellagers 9 befindet. Das Kabel 11 ist an den inneren, also feststehenden Laufring des Kugellagers 8 angeschlossen.
Ein metallischer, stromleitender Stift 14 stellt die Verbindung zwischen dem äusseren, mit dem am Achsstumpf 1 befestigten Mittelteil2 umlaufenden Laufring des Kugellagers 9 und einem in einer Isolierschicht 15 des Mittelteiles angebrachten metallischen Bolzen 16 her. Eine zwischen einem Bund des Stiftes 16 und einem Bund eines Kontaktstiftes 17 befindliche Feder 18 überbrückt den Raum zwischen den Stiften 16 und 17 und drückt den Stift 17 an das im Gehäuse 4 befestigte Kontaktstück 19. Ein zylindrisches Schwunggewicht 20 umschliesst den Kontaktstift 17 mittels einer Isolierbüehse 21 und steht unter der Wirkung der Feder 22, die das Schwunggewicht 20 nach der Achsmitte hin zu drücken sucht.
Im zylindrischen Gehäuseteil 5 befindet sich ein gleiches Sehwunggewicht 20 a, das unter der Wirkung der Feder 22 a steht und mit der
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ist durch den im Isolierstoff gelagerten Stift 14 a mit dem äusseren Laufring des Kugellagers 8 verbunden.
Die Wirkung des Fliehkraftschalters nach der Erfindung ist die folgende :
Wenn die Umdrehungszahl des Achsstumpfes oberhalb eines bestimmten Wertes liegt (mehr als etwa 457cmjStd), so nehmen die Schwunggewicht 20 und 20 a die in Fig. 1. dargestellte Lage ein. Die Kontaktstifte 17 und 17 a sind von ihrem Einfluss völlig frei und werden durch die Federn 18 und 18 a gegen die in den Gehäusen 4 und 5 befestigten Kontakten 19 und 19 a gedrückt.
Es besteht dann zwischen den Kabeln 10 und 11 unter der Annahme, dass das Kabel 10 mit dem positiven Pol, das Kabel 11 mit dem negativen Pol der Stromquelle verbunden ist, folgende stromführende Verbindung :
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Kontaktstift 17, den im Zylinder 4 befestigten Kontakt 19, das Gehäuse des Zylinders 4, die Schrauben 6, das Gehäuse des Zylinders 5, den Kontakt 19 a, den Kontaktstift 17 a, die Feder 18 a, den Bolzen 16 a, den Stift 14 a, das Kugellager 8 zum Kabel 11.
Ist die Geschwindigkeit und damit die auf die Schwunggewicht 20 und 20 a wirkende Fliehkraft so stark gesunken (45 & m/Std. und darunter), dass die Federn 22 die Schwunggewichte zurückzudrücken vermögen, so nehmen diese die Kontaktstifte 17 und 17 a gegen die Wirkung der Federn 18 und 18 a mit und unterbrechen den Strom, wodurch in bekannter Weise die Umstellung einer Vorrichtung erfolgt, die eine Herabminderung der Bremswirkung hervorruft.
Damit bei langsamer Umdrehung oder bei stehendem Fahrzeug die Schwerkraft die Schwunggewichte nicht nach unten zu ziehen vermag, ist die in Fig. 4 dargestellte Einrichtung getroffen, gemäss der der die Schwunggewicht 20 und 20 a umschliessende Zylinderraum mit Öl gefüllt ist und der jeweils äussere Zylinderraum für das eine der Schwunggewicht mit dem jeweils inneren Zylinderraum für das andere der Schwunggewichte durch je einen Kanal 23 bzw. 23 a in Verbindung steht. Ein Herabsinken der Schwunggewicht in die Tiefstlage ist dann ausgeschlossen.
Der oben beschriebenen und in den Fig. 1. -4 dargestellten Schaltvorrichtung haftet insofern noch eine gewisse Unvollkommenheit an, als die Schwungmassen nicht nur durch die Federkraft, sondern auch durch die Erdbeschleunigung (Anziehungskraft der Erde) beeinflusst werden, die diejenige Schwungmasse, sie sich jeweils gerade oben befindet, vom Kontakt abhebt, so dass in einem gewissen Geschwindigkeitsbereiche ein dauerndes Öffnen und Schliessen des Schalters, ein Flackern, stattfindet. Dieser Umstand führt dazu, dass der von einem solchen Schalter betätigte Elektromagnet auch fortwährend erregt und entmagnetisiert wird.
Im Interesse eines von der Geschwindigkeit genau gesteuerten Vorganges ist es notwendig, dieses Flackerintervall möglichst klein zu wählen. Erfindungsgemäss erfolgt dies dadurch, dass die Sehaltvor- richtung in möglichst viele Einzelschalter aufgelöst wird, wobei drei Schalter als brauchbare Mindest- zahl angenommen werden. Für eine günstige Verkleinerung des Flackerintervalls ist es jedoch zweckmässig, vier Schalter zu verwenden und diese hintereinander oder parallel zu schalten.
Eine dementsprechend verbesserte Schaltvorrichtung ist in den Fig. 5-8 der Zeichnung in verschiedenen Ausführungsbeispielen schematisch veranschaulicht. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 sind die Schwungmassen 20 a, 20 b, 20 c und 20 d, deren Bauart sich aus der in den Fig. 1-4 dargestellten Schaltvorrichtung ergibt, parallelgeschaltet. Die dazugehörigen Kontakte 19 a, 19b, 19 c und 19 d sind hintereinander angeordnet. Die Stromzuführung mag bei I, die Stromableitung bei II erfolgen.
Der Stromkreis ist geschlossen, wenn mindestens eine Schwungmasse an ihrem Kontakt anliegt.
Fig. 6 zeigt ein Schaltschema, bei dem die Schalter hintereinander geschaltet sind. Ein-Strom vom Pol I zum Pol II fliesst immer nur dann, wenn alle Schalter geschlossen sind.
Diese beiden Ausführungsformen geben noch insofern zu Beanstandungen Anlass, als bei der Parallelschaltung der Schalter das Stehenbleiben einer Schwungmasse am zugehörigen Kontakt den Regler unausschaltbar machen würde, während bei der Hintereinanderschaltung das Hängenbleiben einer
Schwungmasse in der geöffneten Stellung des Schalters den Regler ausser Betrieb setzen würde. Um dies zu verhüten, werden je zwei Schalter zu einer Gruppe vereinigt und hintereinander geschaltet und die so gebildeten Gruppen untereinander parallel geschaltet. Eine derartige Anordnung zeigt Fig. 7.
Dem Strom stehen zwei Wege zur Verfügung, Er kann vom Pol I über 20 a, 19 a, 19 d und 20 d oder
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Schalter einer Gruppe geöffnet sein sollten, so wird immer noch auf dem andern Wege ein Stromkreis geschlossen.
Die Unterteilung in vier Schalter ist nicht Bedingung, man kann ebensogut mehr Schalter vorsehen.
Zweckmässig ist es, bei einer neuen Zahl neun Schalter zu wählen und diese in drei Dreiergruppen anzuordnen. Bei einer solchen Schaltung müssten zum Versagen des Reglers mindestens drei Schalter aussetzen.
Eine weitere Möglichkeit zur Verkleinerung des Flackerintervalls besteht darin, an Stelle der Stromabführung durch Schleifringe die Stromabnahme durch Gleichstromkollektoren vorzunehmen, wobei jedem Schalter ein Kollektorsegment zugeordnet ist. Bei einer solchen Schaltung, die in Fig. 8 dargestellt ist, wird der Erdbeschleunigungseinfluss weitgehend aufgehoben, ohne dass es zu einem völligen Versagen des Reglers kommen kann. Wenn hiebei ein Schalter aussetzen würde, würde lediglich das Flackerintervall verbreitert werden, ein Zustand, der durch geeignete Vorrichtungen erkannt und beseitigt werden kann, bevor es zu grösseren Schäden kommt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Fliehkraftschalter, insbesondere für Umschaltvorrichtungen an Bremsanlagen von Eisenbahnfahrzeugen, zur Regelung der Bremswirkung nach Massgabe der Fahrgeschwindigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass Schwungmassen (20, 20 a), die sich in je einem an der Stirnfläche eines Achszapfens (1) angeordneten Gehäuse (4, 5) unabhängig voneinander unter dem Einfluss der Fliehkraft und je einer dieser entgegenwirkenden Feder (22, 22 a) zu bewegen vermögen, bei ihrer gegenseitigen Annäherung Kontaktstangen (17, 17 a) unmittelbar bewegen, die bei der entgegengesetzten Bewegung der Schwungmassen nach Herbeiführung des Stromschlusses von deren Wirkung frei sind.