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Österreichische PATENTSCHRIFT N"20859.
BION JOSEPH ARNOLD IN CHICAGO.
Antriebseinrichtung von Fahrzeugen mittels Wechselstrom-Elektromotoren.
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durch eine Fahrkurbel und ein Zifferblatt, Fig. 9 die Oberansicht davon und Fig. 10 eine schematische Darstellung der Steuerung und der Rohrverbindungen, wobei das Fahrzeug punktiert angedeutet ist.
Auf jeder Wagenachse sind zwei Druckluftmotoren x und z und zwischen ihnen ein Wechselstrommotor y drehbar angeordnet. Der Motor y erhält Strom durch zwei Kontaktrollen, die in bekannter Weise an Leitungsdrähten laufen, wie in Fig. 3 schematisch angedeutet ist. Alle Wechselstrommotoren des Fahrzeuges können in bekannter Weise gleichzeitig oder teilweise oder nacheinander vom Führerstand aus durch Schalter ein-und ausgeschaltet werden.
Der Anker des Wechselstrommotors y ist mittelst eines Keiles a2 (Fig. 3) auf einer hohlen Welle a befestigt, die drehbar auf der Wagenachse b sitzt und mit einem zylindrischen Gehäuse a3 in einem Stuck besteht. Der Ständer oder Feldmagnetring al ist mittelst zweier Scheiben einerseits auf der hohlen Welle a und andererseits auf der Wagenachse b drehbar gelagert und durch einen Bolzen y1 am Wagengestelle unter Vermittlung von Federn an der Drehung verhindert.
Die Wagenachse b hat drei voneinander gesonderte Längsbohrungen p, h3 und pt.
Die linke Bohrung p mündet einerseits in ein mittelst Stopfbüchse abgedichtetes Rohr F und andererseits in zwei gegenüberliegende Querkanäle r, r, sowohl in der Achse b selbst, als auch in einer längs nachstellbaren und an der Drehung verhinderten, aussen konischen Büchse l (vergl. Fig. 1). Die rechte Bohrting pt mündet in ähnlicher Weise einerseits in ein Rohr G und andererseits in zwei Querkanäle , t'.
Die mittlere Bohrung h3 mündet an den Enden in je zwei gegenüberliegende Querkanäle s, s bezw. sl, s1 und an einer Stelle in einem Querkanal h2 sowohl in der Achse b selbst, als auch in einer darauf befestigten, aussen doppelt konischen Büchse und in einen ringförmigen Kanal, der von der Nabe der den Feldmagnetring al tragenden Scheibe und zwei konisch ausgebohrten und längs nachstellbaren Ringen gebildet wird (Fig. 3). Dieser ringförmige Kanal steht in offener Verbindung mit einem radialen Kanal h2 in der Scheibe (Fig. 2) und weiter mit einem Rohre LI (Fig. 10). An derselben Scheibe ist eine elektrische Kupplung o befestigt, deren Anker ein Ring e'an dem den Druckluftmotor s umgebenden Blechmantel ist.
Der Druckluftmotor x besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse e, das auf den zwei Büchsen l, l drehbar sitzt, mit drei Druckluftzylindern (Fig. 1) zusammengegossen ist und zwischen ihnen Hohlräume hat, die durch Mittelwände in Kammern t, t und 11, 11 geteilt sind. Die Böden der drei Druckluftzylinder haben je zwei Öffnungen it, 11, die zeitweise in Verbindung mit den Querkanälen r, r und s, s treten. In Fig. 3 sind die letzteren der Deutlichkeit wegen so dargestellt, als ob sie in derselben Ebene (des Papiers) lägen, während in Wirklichkeit die Querkanäle r, r gegen die anderen s, s versetzt sind.
Daher kann jeder Druckluftzylinder nur abwechselnd mit der äusseren Bohrung ;' und dem Rohre F oder mit der mittleren Bohrung h3 und dem Rohre 11 in offene Vfr-
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den Kammern M, M und t, t in Verbindung treten kann. Es ist ersichtlich, dass die Wagenachse b selbst als eine Art Rundschieber ausgebildet ist und zur Steuerung des Druckluftmotors dient, wobei je nach der Zuleitung der Druckluft durch das Rohr F oder das Rohr H die Querkanäle r, r für den Einlass der Druckluft und die Querkanäle s, s für den Auslass der verbrauchten Luft oder umgekehrt benutzt worden.
Es kann ferner je nach der Umlaufsrichtung der Wagenachse b bezw. des Druckluftmotors x, d. i. des Gehäuses e Luft in die Kammer u, u oder t, t eingepresst oder daraus angesaugt werden.
Die in den drei Druckluftzylindern beweglichen Kolben h, h sind durch kurze Pleuel-
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bunden. Dadurch wird die Kraft von den Kolben auf drei Stirnräder g, 9 Übertragen, dio auf den Kurbelwellen m, m festsitzen und einerseits in einen Zahnkranz c am Gehäuse a3 und andererseits in einen am Laufrade befestigten Zahnkranz d eingreifen. Durch die drei Stirnräder g, 9 steht also der Anker des Wechselstrommotors y im Eingriff mit der Wagenachse b, während der Druckluftmotor x durch seine Kurbelwellen m, m die Stirnräder 9 nach Belieben in dem einen oder anderen Sinne um die Wagenachse b herum drehen kann.
Der zweite Druckluftmotor ist ähnlich eingerichtet, doch greifen seine Stirnräder dz gl nur in der am Laufrade befestigten Zahnkranz di ein, während er seiht durch den Ring el und die elektrische Kupplung o mit dem Räder-oder Feldmagnetring a' des Wechselstrommotors y gekuppelt werden kann. In diesem Falle wird er an der Drehung verhindert, während er das Laufrad antreibt, um die Bewegung des Fahrzeuges zu beschleunigen oder zu verzögern, je nachdem die Druckluft nur von der einen oder anderen Seite her durch das Rohr G oder H zugeführt wird.
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leitung vereinigt, die durch einen Kanal H in den Steuerzylinder A mündet (Fig. 4 und 7).
Die Rohre 6 aller vier Druckluftmotoren z sind ebenfalls zu einer Leitung vereinigt, die durch einen Kanal G in den Steuerzylinder A mündet (Fig. 4 und 6). Im letzteren ist ein Rundschieber B drehbar gelagert, der eigentümlich geformte Kanäle L, M, N hat. Es wird jedoch hier bemerkt, dass die Bauart des Rundschiebers an und für sich unwesentlich ist und nur die nachstehend beschriebenen Wirkungen erreicht werden sollen. Der Kanal L steht durch ein Rohr D stets in offener Verbindung mit einem Druckluftbehälter E, der am Fahrzeuge angebracht ist. Der Kanal N steht durch ein Rohr NI stets in offener Verbindung mit der Aussenluft.
Der Kanal M soll Druckluft von den zeitweilig als Kompressoren dienenden Druckluftmotoren x oder z empfangen und ein mittelst Feder belastetes Ventil 0 (Fig. 4 und 7), ist so eingestellt, dass es sich öffnet, wenn der Druck dieser Druckluft eine bestimmte Grenze überschreitet. Auf diese Weise kann frische Druckluft in den Behälter E eingesaugt werden.
Der Rundschieber B ist an beiden Enden mit zwei Wellen J4, J4 gekuppelt, die in gemeinschaftlicher Mittellinie längs des Fahrzeuges (Fig. 10) gelagert sind und mit zwei senkrechten Wellen J1 (Fig. 8) auf beiden Führerständen durch Kegelräder J5, 15 im Eingriff stehen. Auf das obere Vierkant jeder Welle jl kann ein Zifferblatt. Ja (Fig. 8 und 9) und eine Fahrkurbel J aufgesetzt werden. Die Nabe der Fahrkurbel J hat einen Vorsprung J2, der in einer ringförmigen Höhlung des Zifferblattes J3 frei beweglich ist und das Abnehmen der Fahrkurbel J nur in der Stellung über dem Nullpunkte gestattet, da das Zifferblatt, 18 an dieser Stelle einen Ausschnitt für den Vorsprung J2 hat.
Es kann also nach Belieben von dem einen oder anderen Führerstande aus der Rundschieber B gedreht werden. Auf der Welle J4 ist ein Kontaktdanmen K so angebracht, dass er bei der Stellung der Fahrkurbel J über 3 vorwärts oder über 3 rückwärts (Fig. 9) mittolst Schleiffedern den Stromkreis für die elektrische Kupplung o schliesst, so dass der Anker e1 angezogen und der Druckluftmotor z an der Drehung verhindert wird. Bei allen anderen Stellungen der Fahrkurbel J ist jedoch dieser Stromkreis unterbrochen, so dass der Druckluftmotor z an einer Drehung um die Wagenachse b herum nicht verhindert ist.
Alle vier Wechselstrommotoren y können von jedem der beiden Führerstände aus durch eine beliebige bekannte Vorrichtung gleichzeitig oder gruppenweise oder einzeln in den Stromkreis des Leitungsnetzes eingeschaltet und ausgeschaltet werden.
Das Fahrzeug kann in folgender Weise bewegt und angehalten werden :
Das Fahrzeug steht still, wenn die. Fahrktirbel J über dem Nullpunkt des Zifferblattes ist, wobei dann alle drei Rohrleitungen F, G und H durch den Kanal N des Hundschiebers B (vgl. Fig. 5, 6 und 7) mit der Atmosphäre in offener Verbindung stehen und der Kanal L samt Druckluftbehälter E abgesperrt ist. Zugleich sind alle vier Elektromotoren y ausgeschaltet.
Soll das Fahrzeug in Vorwärtsbewegung versetzt werden, so wird zuerst die Fahr- kurbe. l. 7 auf, 8 rückwärts eingestellt, so dass die zwei Rohrleitungen G und 11 durch den Kannl L in offene Verbindung mit dorn Drucklaftbehälter E treten, dagegen die Rohrleitung F noch in offener Verbindung mit der Atmosphäre bleibt. Es tritt also Druckluft durch die Leitung H in jeden Druckluftmotor x ein und treibt ihn vorwärts, während die verbrauchte Luft durch die Rohrleitung F, den Kanal N und das Rohr N1 ins Freie entweicht.
Dabei werden die Laufräder durch das Eigengewicht des Fahrzeuges, oder falls dieses nicht genügt, durch angelegte Bremsen festgehalten, so dass die Stirnräder 9, 9 sich auf dem Zahnkranze d abwälzen und durch den anderen Zahnkranz c das Gehäuse a3 und die hohle Welle a den Anker des Elektromotors in Vorwärtsdrehung versetzen. Zu-
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beiden Seiten her ein und hält sich folglich das Gleichgewicht, so dass der Druckluft- motor-s nicht angetrieben wird.
Weil der Anker jedes Wechselstrommotors teer läuft, wird er bald die dem Syn- chronismus entsprechende Geschwindigkeit annehmen, worauf dieser Elektromotor eingeschaltet werden kann. Ir diesem Augenblicke wird die Fahrkurbel wieder in die Nullstellung zurückgebracht, so dass alle Druckluftmotoren vom Druckluftbelälter E abgesperrt werden. Der Anker aber läuft noch immer leer, während das Fahrzeug still steht. Da der Druckluftbelälter E eine gewisse Menge Druckluft abgegeben hat, so ist es zweckmässig, ihn zuerst wieder neu zu füllen.
Deshalb wird die Fahrkurbel J zuerst auf den Punkt j ! vorwärts eingestellt, so dass die Rohrleitung F mit der Kammer M des Rundschiehers B und die beiden anderen Rohrleitungen G und H durch den Kanal N und das Rohr Nt
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mit der Atmosphäre in offene Verbindung treten.
Der leerlaufende Anker nimmt natürlich durch das Gehäuse a3, den Zahnkranz c und die sich auf dem Zahnkranze d abwälzenden Stirnräder 9. 9 das Gehäuse e, d. h. den Druckluftmotor x, mit, so dass der letztere Luft durch die Rohrleitung H, die Bohrung h3, die Kanäle a und und die Kammern u, u ansaugt und durch die Kanäle n und q in die Kammern t, t sowie die durch die Kanäle n und r in die Rohrleitung J'und die Kammer M einpresst. Überschreitet der Druck in der letzteren denjenigen im Druckluftbehälter E, so öffnet sich das Ventil O und lässt Druckluft übertreten.
Entweder hat dabei der Druckluftmotor x den Widerstand des Eigengewichtes des Fahrzeuges überwunden, oder die Bremsen werden jetzt gelöst, so dass das Fahrzeug sich langs. m in Bewegung setzt. Die Geschwindigkeit des Fahrzeuges wächst in dem Masse, wie der Druck in den Kammern t, t zunimmt und folglich dem Kolben h, h des Druckluftmotors einen wachsenden Widerstand entgegensetzt.
Es ist augenscheinlich, dass, wenn die Fabrkurbel J nicht auf den Punkt 1 vorwärts, sondern auf einen zwischen diesem und der Nullstellung eingestellt wäre, die nach den Rohrleitungen G und H führenden Kanäle im Zylinder A vom Rundschieber B nur teilweise geöffnet würden. Dann würde es länger dauern, bis die Druckluft in den Kammern t, t und in der Rohrleitung F sowie in der Kammer M den genügenden Druck erlangt und durch das geöffnete Ventil 0 in den Behälter E übertritt. Indem man also die Fahr- kurbel. 1 mehr oder weniger nach dem Punkt 1 vorwärts hin verdreht, kann man das Fahrzeug schneller oder langsamer in Bewegung versetzen.
Auch vermag man in der Folge, wenn das Fahrzeug die volle Geschwindigkeit erlangt hat, diese Geschwindigkeit durch die Einstellung der Fahrkurbel zwischen 0 und 1 vorwärts wieder zu ermässigen, da ja der Wechselstrommotor zwar unverändert schnell umläuft, jedoch der Druckluftmotors x gezwungen wird, wie ein Kompressor zu arbeiten, also die Laufräder etwas zurückdreht und sie verhindert, mit der vollen Geschwindigkeit zu laufen.
Wird die Fahrkurbel jetzt auf 2 vorwärts eingestellt, so wird dadurch die Rohrleitung F in offene Verbindung mit dem Druckluftbehälter E gebracht, während die beiden anderen Leitungen G und H nach wie vor in offener Verbindung mit der Atmosphäre bleiben. Dann tritt Druckluft in jeden Druckluftmotor x ein und treibt ihn rückwärts an. Daher werden die Laufräder in schnellere Drehung versetzt, weil der Anker jedes Elektromotors mit unveränderter Geschwindigkeit den Zahnkranz c vorwärts dreht und die Stirnräder g, 9 sich awälzend den Zahnkranz d samt dem Laufrade ebenfaHs vorwärts, also noch schneller drehen. Dabei wird aber Druckluft dem Behälter E entnommen, so dass der Druck darin abnimmt.
Wird nun die Fahrkurbel auf 3 vorwärts eingestellt, so wird dadurch der Druck- luftbehälter E in offene Verbindung mit beiden Rohrleitungen 'und G gesetzt, während die dritte Rohrleitung R nach wie vor in offener Verbindung mit der Atmosphäre bleibt.
Zugleich ist durch den Kontaktdaumen K der Stromkreis der elektrischen Kupplung o
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kranz d1 samt Laufrad schneller vorwärts gedreht wird, als es durch den Elektromotor y allein bewirkt werden würde. Die verbrauchte Luft entweicht in die Bohrung h3 und nur teilweise in die Rohrleitung N. Durch die gleichzeitige Drehung der Wagenachse bund der Laufräder samt Zahnkranz d, sowie des Ankers des Elektromotors in derselben Richtung wird nämlich der Druckluftmotor x gezwungen, wie ein Kompressor zu arbeiten
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anzusaugen und Druckluft durch die Rohrleitung F in den Druckluftbehälter E zurückzupressen, so dass dieser wieder angefüllt und nicht wie vorher entleert wird.
Dabei ist zu beachten, dass der Druckluftmotor in sehr erwünschter Weise eine nachgiebige Verbindung zwischen dem Elektromotor und der Wagenachse herstellt, so dass der Anker ohne Nachteil mit unveränderter Geschwindigkeit umlaufen kann, während das Fahrzeug je nach der Steigung oder dem Widerstande auf der Fahrt, beispielsweise beim Durchfahren von Kurven, etwas schneller oder langsamer fährt. Auf diese Weise hilft der Luftdruckmotor z das Fahrzeug auf die volle Geschwindigkeit bringen.
Wird in diesem Augenblicke die Fahrkurbel auf den Punkt 4 des Zifferblattes J3 eingestellt, so wird durch den Kontaktdaumen K der Stromkreis für die elektrische } (upplung 0 wieder geöffnet, also der Druckluftmotor z freigegeben. Zugleich werden vom Rundschieber B alle drei Rohrleitungen F, G und H von dem Druckluftbehälter E und der Atmosphäre abgeschlossen, so dass die Elektromotoren y allein das Fahrzeug vorwärts treiben.
Dabei arbeiten die beiden Druckluftmotoren x und z zuerst als Kompressoren, indem sie Luft aus der Leitung H, der mittleren Bohrung und den Kammern t < , oder ul, u1 heraussaugen, also hierin ein Vakuum erzeugen und Druckluft in die
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jedoch bald ein Beharrungszustand eintreten, der die beiden Druckluftmotoren a ? und z an der weiteren Bewegung verhindert. Nur Störungen während der Fahrt. können die Druckluftmotoren vorübergehend bald ins der einen, bald in der anderen Richtung etwas bewegen, worauf sie wieder in den Beharrungszustand zurückkehren.
Das Fahrzeug hat nun die richtige volle Geschwindigkeit erlangt und wird durch die Elektromotoren allein unter Vermittlung des einen Druckluftmotors x und der Räder- übersetzung angetrieben. Wie bereits erwähnt, ist die Verbindung jedes Elektromotors mit der Wagenacbse eine nachgiebige, was für die günstige Ausbeutung des Einphasenwechsel- strommoton sehr vorteilhaft ist. Sollten die Elektomotoren Unterstützung erfordern, etwa bei der Fahrt auf einer ansteigenden Bahn, so wird die Fahrkurbel auf den Punkt 9 vorwärts zurückgedreht. Dadurch werden die Druckluftmotoren z, eingerückt, welche nun den Elektromotoren helfen, das Fahrzeug vorwärts zu treiben.
Soll jedoch das Fahrzeug verzögert worden, etwa bei der Fahrt auf einer geneigten Bahn oder beim Anhalten, so wird die Fahrkurbel J in der Richtung des Uhrzeigers auf den Punkt 3 rückwärts eingestellt. Dadurch wird der Stromkreis für die elektrische Kupplung o geschlossen und mithin der Anker 61 angezogen und das Gehäuse e2 des Druckluftmotors z festgehalten.
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**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.