<Desc/Clms Page number 1>
Streuscheibe für Lichtsignale, insbesondere für Eisenbahnsignale
Bei Lichtsignalen wird ein Teil der von den Lin- sen gesammelten Lichtstrahlen durch Streuscheiben seitlich und in der Höhe abgelenkt, damit ein
Beobachter, z. B. ein Lokomotivführer, der sich auf dem durch den Schienenstrang vorbestimmten
Wege nähert, vom Ausrichtepunkt ab bis in un- mittelbare Nähe des Signals das Signalbild jeder- zeit erkennen kann. Die erforderliche Lichtver- teilung ist nicht nur vom Verlauf der Schienen, d. h. ob gerade Strecke, Rechts- oder Linkskurve,
Steigung oder Gefälle, sondern auch von der seitlichen Entfernung und der Höhe des Signales über den Schienen und von der Augenhöhe des Beobachters abhängig.
Wird der Weg des Beobachters auf einer zur optischen Achse des Signals senkrechten Ebene in der Weise dargestellt, dass der Höhenwinkel a als Ordinate, der zugehörige Seitenwinkel ss als Abszisse aufgetragen wird, so ergeben sich in Abhängigkeit vom Verlauf des Schienenstranges die aus Fig. 1 ersichtlichen Kurven.
Die Kurve 1 gilt für eine gerade Strecke, die Kurve 2 für einen Rechtsbogen bestimmter Krümmung, die Kurve 3 für einen Linksbogen gleicher Krümmung und die Kurve 4 für einen Rechtsbogen mit stärkerer Krümmung. Die gestrichelten Kurven la, 2a, 4a gelten für eine grössere Augenhöhe des Beobachters. Die Buchstaben a bis e kennzeichnen verschiedene Entfernungen vom Signal. Der Punkt x entspricht dem Ausrichtepunkt der optischen Achse des Signals.
Soll das Signal von jedem Punkt des Beobachterweges gleich gut zu erkennen sein, so müssen die Lichtstrahlen nicht nur unter dem entsprechenden Höhen- und Seitenwinkel abgestrahlt werden, sondern die Lichtstärke an den Kurvenpunkten a, b, c usw. bis x müsste proportional dem Quadrat der Entfernung sein.
Man hat bisher versucht, diese Forderungen durch Streuscheiben zu erfüllen, die mit senkrechten Rippen von prismatischem oder zylindrischem Querschnitt für die Seitenstreuung und mit waagerechten Rippen für die Höhenstreuung versehen waren. Diese Rippen ergaben jedoch rechteckige, mit annähernd gleicher Lichtintensität ausgeleuchtete Felder auf der senkrecht zur optischen Achse stehenden Ebene, wie in Fig. 2 dargestellt. Diese
Lichtintensität konnte nur für einen Punkt der
Kurven 1 bis 4 richtig sein ; für die grösseren Ent- fernungen war sie zu gering, so dass das Signal unter Umständen nicht erkannt werden konnte, für geringere Entfernungen war sie zu gross, so dass Blendungsgefahr bestand.
Durch Verwendung verschiedener Kombinationen von Rippen sowie durch Drehen der Streuscheiben konnten zwar die rechteckigen Flächen, wie in Fig. 2 angedeutet, in Trapeze verwandelt werden, die den Beobach- terweg besser nachbildeten ; die Lichtverteilung innerhalb dieser Trapeze blieb dabei aber annä- hernd gleich und entsprach nicht den Anforderungen. Ausserdem ragten auch in diesem Fall noch wesentliche Teile der trapezförmigen Flächen über die erforderliche istreulichtfläche-hinaus.
Auch Streuscheiben, die nur teilweise mit geraden Streurippen bedeckt waren, auf anderen sektorförmigen Teilen dagegen kreisförmige Streurippen zeigten, so dass ein Ausschnitt einer Stufenlinse nachgebildet wurde, oder die mit Planfächen für das Fernlicht versehen waren, konnten bestenfalls einen stufenweisen Übergang der Lichtintensität vom Fernlicht zum Nahlicht erzeugen.
Bekannte Fahrzeugscheinwerfer, die eine einzige Streulinse mit Krümmungen verschiedenen Streugrades besitzen, erzeugen mit dem einen Linsenteil ein konzentriertes Femlichtbündel und mit dem anderen Linsenteil ein streuendes Nahlichtbündel.
Sie sind daher ebenfalls nicht für Signale geeignet, die von jedem Punkt des Beobachterweges gleich gut erkennbar sein sollen.
Die Erfindung besteht darin, dass die Streuelemente sektorförmige Ausschnitte ringförmiger Körper sind, die durch Rotieren eines Linsenprofils entstehen, dessen optische Achse nicht mit der Rotationsachse des Körpers zusammenfällt, wobei die Zentriwinkel und die Lage der Sektoren der gewünschten Lichtverteilung angepasst sind und die Spitzen der Sektoren mit gleichem Profil mindestens teilweise nach derselben Richtung zeigen.
Das Linsenprofil kann plan- oder bikonvex oder auch plan- oder bikonkav sein. Beide Arten dieser Körper haben den Vorteil, dass die Flächen geringster Streuung am nächsten Rand der Körper liegen,
<Desc/Clms Page number 2>
so dass der auf sie entfallende Anteil des Lichtstromes, der als Fernlicht abgestrahlt werden soll, schon von vornherein grösser ist als der auf das Streulicht entfallende Anteil. Durch die Verwendung von sektorförmigen Ausschnitten, deren Lage und Zentriwinkel für die Höhenstreuung massgebend ist, kann die richtige Verteilung der Lichtintensität über die ganze Länge des Beobädl- terweges erreicht werden. Ausserdem wird mit Hilfe der neuen Streuscheiben eine bandförmige bzw. flächenhafte Ausleuchtung des Fernlichtes erzielt.
Bisher erzielte man bei Verwendung einer einzigen Streulinse lediglich eine punktförmige Ausleuchtung des Fernlichtes.
Besonders vorteilhaft ist es, sektorförmige Ausschnitte mit konvexem Profil und entsprechende Sektoren mit konkavem Profil vorzusehen ; da diese Sektoren bei gleichem Streubereich gleiche Zentriwinkel haben und mit ihren Spitzen nach entgegengesetzten Richtungen zeigen, können sie lückenlos zusammengesetzt werden.
Durch Verwendung von Sektoren mit gleichem Linsenprofil, absr verschiedenen Zentriwinkel ist es möglich, die Lichtverteilung den Beobachterwegen so anzupassen, dass praktisch nur diejenigen Flächen ausgeleuchtet werden, durch welche dei bei verschiedener Augenhöhe erforderliche Streu bereich in Fig. 1 im wesentlichen nachgebildet
EMI2.1
Der Gegenstand der Erfindung sowie weitere Einzelheiten sind aus den in den Fig. 3 bis 7 dargestellten Beispielen ersichtlich und im folgenden erläutert.
Die Fig. 3 und 4 zeigen zwei verschiedene Rotationskörper, aus denen die Streuelemente aus geschnitten werden können. Fig. 5 stellt einen Querschnitt, Fig. 6 eine Draufsicht einer mit verschiedenen. Streuelementen besetzten Streuscheibe dar. Aus Fig. 7 ist ersichtlich, unter welchen Sei- ten-und Höhenwinkeln das von der Streuscheibe nach den Fig. 5 und 6 erzeugte Streulicht abgestrahlt wird.
Das Profil des in Fig. 3 dargestellten Rotationskörpers A entspricht dem Profil einer plankonvexen Linse ; der Brennpunkt C des Profils liegt jedoch nicht auf der Rotationsachse, sondern auf dem von der Mantellinie des Rotationskörpers beschriebenen Kreis.
Der in Fig. 4 dargestellte Rotationskörper B hat das Profil einer plankonkaven Linse gleicher Brennweite. Durch beide Körper werden die am Aussen. rand der gekrümmten Oberfläche auftreffenden parallelen Lichtstrahlen, nicht oder nur wenig gestreut als Fernlicht mit etwa gleicher Intensität abgestrahlt. Das nach dem inneren Rande zu auftreffende Licht leuchtet auf einer senkrecht zur Rotationsachse stehenden Ebene eine tingförmige Fläche mit einer Intensität aus, die etwa umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstandes vom Brennkreis ist.
Die in den Fig. 5 und 6 dargestellte Streuscheibe ist so bemessen, dass sie für Signale an Rechtsbogen mit einem Radius zwischen 700 und 1200 m verwendet werden kann.
Die sektorförmigen Ausschnitte Al und BI dar Rotationskörper A und B nach Fig. 3 und 4 haben den gleichen Zentriwinkel y 1. Sie sind tangential beschnitten und zu einem lückenlosen Streifen RI aneinandergefügt. Die Spitzen aller Sektoren Al zeigen in dieselbe Richtung, aber nach der entgegengesetzten Seite wie die Spitzen der Sektoren BI.
Von der Grösse des Zentriwinkels ï 1 ist in Fig. 7 der Winkel ï 10 abhängig. Seine Spitze fällt nicht mit dem Ausrichtepunkt x des Signals zusammen, sondern liegt im Punkt C, da durch die auf der Rückseite der Streuscheibe angeordneten Prismen P eine zusätzliche Seitenablenkung des abgestrahlten Lichtes bewirkt wird.
Oberhalb und unterhalb dieses Streifens RI liegen weitere lückenlose Streifen R2, R3, R4, die aus den Sektoren A2 und B2 mit dem Zentri- winkel v 2 zusammengesetzt sind. Dieser bestimmt den Winkel y 20 des im Punkt x beginnenden Streusektors der Reihen R3, R4 sowie des im Punkte C beginnenden Streusektors der Reihe R2, deren Lichtstrahlen ebenfalls zusätzlich durch die
EMI2.2
sen das Licht ungebrochen durchtreten. und erzeugen das im Punkt x benötigte Fernlicht F. Mit ZI und Z2 sind Teile von Zylinderlinse bezeichnet, die in Fig. 7 die Flächen 210 und Z20 ausleuchten.
Die am Rande der Streuscheibe liegenden Streuelemente sind kreisförmig beschnitten, so dass an der Glasscheibe G, auf der die Streuelemente befestigt sind, ein Rand zum Einspannen der Streuscheibe zur Verfügung steht.
Anstatt der Trägerscheibe G kann auch ein Spannring verwendet werden, der die Streuelemente zusammenpresst.
Diese Ausführung hat den Vorteil, dass die zusätzlich in der Glasscheibe G entstehenden Lichtverluste vermieden werden. In vielen Fällen kann es ausreichend sein, die Körper A und B oder sogar die fertigen Streuelemente AI, A2, BI, B2 nur mit Pressformen herzustellen. In diesem Fall ist es auch möglich, das Profil der Streuelemente nach Art des Fresnel-Profils abzustufen. Da es aber gerade bei Lichtsignalen für Eisenbahnen auf die Vermeidung unnötiger Lichtverluste ankommt, empfiehlt es sich, im allgemeinen ganze Ringe mit Pressformen herzustellen und ihre Oberfläche zu schleifen.
Anstatt die Streuelemente zu lückenlosen Streifen zusammenzusetzen, kann man sie auch ring- : förmig anordnen und die Mitte der Streuscheibe unbesetzt lassen. In diesem Fall ist ein gedrängterer Aufbau der Signaleinrichtung möglich.
- Soll die Streuscheibe nicht für gleichsinnig gekrümmte Bogen verschiedener Krümmung, sondern sowohl für gerade Strecken als auch für Hache Rechts- und Linkskurven oder für Kurven mit einem S-förmigen Verlauf verwendet werden, so müssen die Spitzen gleichartiger Sektoren nicht in
<Desc/Clms Page number 3>
dieselbe Richtung zeigen, wie in der Fig. 6 dargestellt, sondern zum Teil nach rechts, zum Teil nach links.
Es ist ferner nicht unbedingt erforderlich, die Streuscheiben mit so vielen verhältnismässig kleinen Streuelementen zu besetzen, wie in Fig. 5 und 6 dargestellt. Man kann auch mit weniger oder z. B. bei Signalen an geraden Strecken mit nur einem Streuelement eine ähnliche Wirkung erzielen. Die dargestellte Streuscheibe hat aber den besonderen Vorteil, dass das Signalbild bei geringer Entfernung des Beobachters aus vielen kleinen Leuchtflächen besteht, die eher eine flächenhafte Ausleuchtung vermitteln als wenige entsprechend grössere Leuchtflächen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Streuscheibe für Lichtsignale, insbesondere für Eisenbahnsignale, die aus mehreren Streuelementen zusammengesetzt ist, dadurch gekennzeich- net, dass die Streuelemente sektorfönnige Aus, schnitte (A BJ,) ringförmiger Korper (A, B) sind, die durch Rotieren eines Linsenprofils entstehen, dessen optische Achse nicht mit der Rotationsachse des Körpers zusammenfällt, wobei die Zentriwinkel (y 1)-und die Lage der Sektoren der gewünsch- ten Lichtverteilung angepasst sind und die Spitzen der Sektoren (Al) mit gleichem Profil mindestens teilweise nach derselben Richtung zeigen.