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Die Erfindung betrifft eine auf Basis der Änderung von Fluiddrücken arbeitende Be- triebsüberwachungsanordnung für auf absenkbaren Stromabnehmervorrichtungen befindliche Schleifstücke von Fahrzeugen, bei der ein Schleifstück aus einem elektrisch leitenden Material über seine gesamte Länge auf einem mit einem Pantographen verbundenen Träger befestigt ist und in dem Träger über die gesamte Länge des Schleifstückes eine Nut für die Aufnahme eines unter Druck stehenden Fluids vorhanden ist und diese Nut auf der dem Schleifstück zugewandten Oberfläche des Trägers offen aber an ihren Enden druckdicht verschlossen ist und bei der die Nut mit einer den Zustand des Druckfluids überwachenden Vorrichtung verbunden ist, die bei vorgege- benen Änderungen des Zustandes des Druckfluids ein Absenken des Pantographen auslöst.
Schleifbügel für Stromabnehmer elektrisch betriebener Fahrzeuge bestehen aus einem oder aus mehreren Schleifstücken oder Schleifleisten, die mittels einer Klemmfassung, durch Löten oder durch Kleben auf einem meist metallischen Träger befestigt sind. Die Schleifstücke bestehen heute überwiegend aus synthetischem Kohlenstoff, der das Betriebsverhalten verbessernde Zusätze, Reaktionsprodukte oder durch Imprägnieren eingebrachte Bestandteile enthalten kann. Zur Über- tragung elektrischer Ströme zwischen relativ zueinander bewegten Leitern werden die Schleifbü- gel, beispielsweise mit einem Pantographen, gegen einen stromführenden Leiter, z. B. den Fahr- draht eines Oberleitungssystems einer elektrischen Bahn gedrückt.
Im laufenden Betrieb und besonders bei den heute gefahrenen hohen Geschwindigkeiten sind die Schleifstücke neben der Reibbeanspruchung in zunehmendem Masse Vibrationen und stossarti- gen Belastungen ausgesetzt. Es ist der Zweck von Betriebsüberwachungsvorrichtungen von Schleifstücken und von Betriebssicherungssystemen an Pantographen ein sofortiges Senken der Stromabnehmervorrichtung zu bewirken, wenn mechanische Schäden am Schleifstück auftreten.
Derartige Vorrichtungen sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Für die vorliegende Erfin- dung ist davon die Gruppe der mit Hilfe eines Fluiddrucks arbeitenden Systeme relevant. In dem Europäischen Patent Nr. 0 078 159 B1 wird eine solche Vorrichtung beschrieben. Im Fuss des Schleifstücks ist bei ihr eine sich über die ganze Länge des Schleifstücks erstreckende Nut vor- handen, in der sich ein mit dem Druck eines Fluids beaufschlagter Gummibehälter befindet, der platzt, wenn er nicht mehr vollständig von den ihn umgebenden und stützenden Wänden der Nut und des Trägers umgeben ist. Der mit dem Platzen des Behälters einhergehende Druckverlust löst über einen Mess- und Regelkreis das Absenken der Stromabnehmervorrichtung aus.
Aus der EP 0 402 666 A2 ist eine Anordnung bekannt, bei der im Fuss des Schleifstücks eine sich über die ganze Länge des Schleifstücks erstreckende Nut vorhanden ist, deren Wände mit einem Harz gegen den Durchtritt von Fluiden abgedichtet ist. In diese Nut ist ein zwischen die Wände der Nut gerade passendes, vorzugsweise metallisches Profil gasdicht so eingeklebt, dass die der offenen Längsseite des Profils gegenüberliegende, geschlossene Seite des Profils dem Träger des Schleifstücks zugewandt ist. Der auf diese Weise entstandene Kanal ist fluiddruckdicht, mit einem Druckmedium beaufschlagt und mit einer Drucküberwachungseinrichtung verbunden, die bei einem z. B. durch einen Riss- oder Bruchschaden am Schleifstück bedingten Druckasbfall über einen Mess- und Regelkreis den Schleifbügel mittels des Pantographen von der Oberleitung trennt.
Durch die DE 38 17 743 C1 ist eine weitere Bruchwächtereinrichtung offenbart, bei der die Wände des in der Kohlenstoffschleifleiste befindlichen Druckkanals entweder aus dem Kohlen- stoffmaterial der Schleifleiste, aus einer auf die Wände des Kanals galvanisch aufgebrachten Kupfer- bzw. einer Metallschicht oder aus pyrolytischem Kohlenstoff bestehen.
Bei allen vorbeschriebenen Lösungen befindet sich der mit einem Druckfluid beaufschlagte Kanal im Kohlenstoffschleifstück in der Grenzzone zum Schleifstückträger und der unter Druck stehende Kanal ist weitgehend fluiddicht. In der DE 39 05 962 C1 ist ein Sicherheitssystem be- schrieben, bei dem mindestens eine der Längsflächen des mit einem Fluid beaufschlagten Hohl- raumes im Schleifbügel eine nicht gegen Fluiddurchtritt abgedichtete Fläche des Kohlenstoff- schleifstücks ist. Der Ansprechpunkt der Drucküberwachungsvorrichtung ist hier auf die durch die Porosität des Kohlenstoffmaterials der Schleifleiste bestimmte Leckrate für das fluide Medium abgestimmt. Bei diesem Sicherheitssystem kann sich die den Fluidkanal bildende Nut auch in dem Träger befinden, auf dem die Kohlenstoffschleifleiste befestigt ist.
Es ist jedoch erforderlich, dass mindestens eine der Längsseiten des Fluidkanals von der Kohlenstoffschleifleiste gebildet ist.
Für bestimmte betriebliche Gegebenheiten, z. B. bei sehr schnell bewegten Fahrzeugen werden
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heute Überwachungssysteme für Schleifleisten gefordert, die nur auf Schleifleistenschäden reagie- ren, die während des Fahrbetriebes schwerwiegende Folgeschäden verursachen und/oder den Fahrbetrieb untragbar gefährden bzw. unmöglich machen würden. Derartige Schäden sind z.B.
Ausbrüche von Teilen von Schleifleisten oder das Lösen ganzer Schleifleisten aus dem Träger.
Kleinere, für das Betriebsgeschehen unbedeutende Schäden, wie z. B. poröse Stellen oder feine Risse im Schleifstück, die durch einige der vorbeschriebenen Ausführungsarten von Überwa- chungssystemen sicher angezeigt werden würden und ein Absenken der Stromabnehmervorrich- tung zur Folge hätten, mithin eine Betriebstörung verursachen würden, sollen nicht mehr erfasst werden.
Der vorliegenden Erfindung lag deshalb das technische Problem zugrunde, eine Überwa- chungsanordnung für Schleifstücke von Stromabnehmervorrichtungen zu schaffen, die ausschliess- lich solche Schäden erfasst, die für den Betrieb der Stromabnehmervorrichtung unmittelbar kritisch sind, die leicht und wirtschaftlich herstellbar ist und die zusätzlich entweder die Abnutzungshöhe des Schleifstücks zu vergrössern oder die Bauhöhe der Schleifstücke zu reduzieren gestattet.
Das Problem wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die dem Schleifstück zugewandte Öffnung der Nut mit einem elastischen Medium verschlossen ist, dass das Schleifstück über die gesamte Länge der Öffnung an dem Verschluss anliegt und dass dieser Kontakt druckbelastet ist, dass im Inneren der Nut ein Fluiddruck aufrecht erhalten wird, der auf das Vorhandensein eines bestimmten, für ein betriebsfähiges Schleifstück charakteristischen Gegendrucks abgestimmt ist und dass bei Unterschreiten dieses Gegendrucks durch druckbedingte Zerstörung des Verschlus- ses ein Freisetzen von Druckfluid erfolgt und ein Absenken der Stromabnehmervorrichtung bewirkt wird.
Das Prinzip der Erfindung besteht darin, dass der Druckkanal keine direkte Verbindung zum Schleifstück hat. Er ist gegen das Schleifstück durch ein mindestens teilweise elastisches oder plastisches Medium abgedichtet. Dieses Dichtungsmaterial liegt an dem Schleifstück an und wird durch den im Druckkanal herrschenden Druck gegen das Schleifstück, das durch Festklemmen, Löten oder vorzugsweise durch Kleben auf der Schleifleiste befestigt ist, gepresst. Es ist auch möglich, dass die Schleifleiste beim Befestigen auf dem Träger zunächst auf die etwas über die Oberkante der Nut herausstehende Dichtung gedrückt wird und dieser Kontakt im Betrieb zusätz- lich durch das Druckfluid mit Druck belastet wird.
Wenn dann ein Schaden eintritt, der den Betrieb der Schleifleiste an irgend einer Stelle aus Gründen der Betriebssicherheit unmöglich macht, sei es, dass ein Stück der Schleifleiste ausbricht oder sich die Schleifleiste vom Träger löst, fällt der auf die Dichtung des Druckkanals wirkende Gegendruck fort und sie wird durch den im Druckkanal herrschenden Betriebsdruck nach oben aus ihrem Dichtungssitz herausgepresst oder von der Dichtfläche des Kanals weggedrückt, so dass es zum Ausblasen von Druckfluid kommt. Die mit diesem Ausblasen verbundenen Effekte werden dann von der Mess- und Regeleinrichtung in ein Absenken des Pantographens umgesetzt. Die angewandten Betriebsdrücke im Druckkanal hängen von den technischen Gegebenheiten der Schleifleistenanordnung, insbesondere der Festigkeit der Schleifleiste und deren Befestigung auf dem Träger ab.
Sie liegen im allgemeinen im Bereich von 2 bis 6 bar.
Nach einem Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass die dem Schleifstück zugewandte Öff- nung der Nut eine Breite im Bereich von 0,5 bis 5 mm aufweist. Gemäss der Erfindung ist weiters vorgesehen, dass die Öffnungszone der Nut als Engstelle ausgebildet ist und der unter der Öff- nungszone befindliche Teil der Nut gegenüber der Öffnungszone erweitert ist.
Die Erfindung ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass der die Nut enthaltende Teil des Trägers in Form einer Längs- rippe aus der dem Schleifstück zugekehrten Oberfläche des Trägers mindestens zum Teil heraus- ragt und dass im korrespondierenden Schleifstück eine der Längsrippe entsprechende Nut vorhan- den ist, die jedoch um einen passenden Raum für die Aufnahme des Teils des die Öffnung der Nut verschliessenden und ausserhalb der Nut befindlichen und am Schleifstück anliegenden elastischen Verschlussmediums vergrössert ist. Bei dieser Ausführungsform ragt ein Teil des die Nut enthalten- den Bereichs des Trägers in Form einer nach oben offenen Längsleiste über die Fläche des Trä- gers hinaus, auf der die Schleifleiste, gegebenenfalls über eine Zwischenschicht aus Befesti- gungsmittel, aufliegt.
Die Schleifleiste weist in diesem Fall eine komplementäre Längsnut auf, die gegebenenfalls um einen gewissen Betrag für die Aufnahme von Dichtungsmaterial, das über die Öffnungszone der Nut übersteht, vergrössert ist. Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung ist
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die Betriebsüberwachungsanordnung dadurch gekennzeichnet, dass das Schleifstück auf der dem Träger zugewandten Oberfläche keine Nut für die Aufnahme von Teilen des elastischen Dich- tungsmediums hat und dass sich die Aufnahmen und Halterungen für das elastische Dichtungsme- dium auf dem oder im Träger befinden. Bei dieser Ausrührungsform ist der die Nut enthaltende Bereich so in dem Träger angebracht, dass der Öffnungsbereich der Nut gerade nicht mehr über die Fläche des Trägers hinaussteht, auf der die Schleifleiste befestigt wird.
Es muss bei dieser Lösung konstruktiv dafür Sorge getragen werden, dass die die Nut verschliessende Dichtung mit der Schleif- leiste in Druckkontakt steht. Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Öffnung der Nut durch ein fliessfähiges, in den Öffnungsbereich eingebrachtes und sich dann verfestigendes elastisches Medium verschlossen. Dies kann, den Gegebenheiten der jeweiligen Ausführungsform entsprechend, vor oder nach der Befestigung der Schleifleiste auf dem Träger geschehen.
Erfindungsgemäss ist die Öffnung der Nut durch einen Pfropfen oder die Nut durch eine ihre Öffnung überdeckende Flachdichtung verschlossen. Dabei ist es möglich, die Öffnung der Nut durch Anpressen dieser Dichtung durch eine Schleifleiste, gegebenenfalls in Verbindung mit einem Ankleben der Dichtung an den Flächen, die den Öffnungsbereich der Nut flankieren, zu verschlie- #en.
Zum Abdichten der Nut können alle Dichtungsmedien verwendet werden, die den Ansprüchen des beschriebenen Anwendungsfalles entsprechen. Bevorzugt finden dafür giess- und spritzfähige Massen aus der Gruppe der synthetischen und natürlichen Elastomere und besonders bevorzugt der Siliconelastomere Verwendung. Je nach Anwendungsfall können diese Massen Füllstoffe, Härter, Stabilisatoren, Weichmacher etc. enthalten, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind. Häufig sind diese Mittel bereits Bestandteil der im Handel erhältlichen Dichtmassenformulie- rungen. Als Alternativen für die genannten Dichtmittel stehen Thermoplaste zur Verfügung, und hier besonders solche, die durch Weichmacherzusatz elastische Eigenschaften erhalten haben.
Desweiteren können auch vergiess- und härtbare Duromere ohne und mit einem Gehalt an zusätz- lichen Füll- und Hilfsstoffen der vorgenannten Art und sogar Metalle eingesetzt werden. Letztere können in Form dünner, als Dichtungslage aufgeklebter oder galvanisch aufgebrachter Folien verwendet werden. Das Arbeiten mit Metalldichtungen dieser Art ist aber wegen der damit verbun- denen, erforderlichen grossen Sorgfalt bei der Herstellung und der Handhabung vergleichsweise aufwendig.
Nach einem Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass die Flachdichtung aus einer Folie oder Bahn aus der Gruppe Metalle, Duromere, Elastomere, Thermoplaste gebildet ist.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht erfindungsgemäss das zum Verschliessen der Öffnung der Nut verwendete elastische Medium aus der Gruppe synthetische oder natürliche Elastomere oder gummiartige Thermoplaste, wobei erfindungsgemäss das verwen- dete elastische Medium auch aus der Gruppe der Siliconelastomere bestehen kann.
Erfindungsgemäss ist ferner vorgesehen, dass die Nut unterhalb ihres längsverlaufenden Öff- nungsteiles einen runden orthogonalen oder polygonalen Querschnitt aufweist, wobei festgehalten wird, dass der Querschnitt des Druckkanals der Nut unterhalb des die Öffnung bildenden Schlitzes alle formungs- und funktionstechnisch sinnvollen Formen haben kann. Wenn im Träger ein Druck- kanal mit versenktem Öffnungsbereich vorgesehen ist, weist in vorteilhafter Weise die Schleifleiste eine der Vertiefung im Träger komplementäre Längsleiste oder-Rippe auf. Auch hier ist dem Erfordernis eines Druckkontakts zwischen Schleifleiste und dem die Nut verschliessenden Dich- tungsmedium Rechnung zu tragen.
Der Druckkanal kann in unterschiedlicher Form ausgebildet sein. Er kann die Form einer nach oben offenen, allerdings im betriebsfertigen Zustand oben mit Dichtungsmedium verschlossenen Längsnut haben. Um ein ausreichendes Puffervolumen für das Druckfluid zu erreichen, ist die Nut vorteilhafterweise zur nach oben weisenden langgestreckten Öffnung hin verengt, so dass sich im Querschnitt eine Art Flaschenhalsform ergibt.
Die Vorteile der Erfindung sind:
Die geschaffene Betriebsüberwachungsanordnung ist robust. Sie spricht nur auf betriebswich- tige Schäden an.
Die Betriebsüberwachungsanordnung ist leicht und ohne grossen Aufwand herstellbar. Das Schleifstück, das erfindungsgemäss aus Kohlenstoff bestellt, kann entweder ohne weitere Bearbei- tungsschritte wie Einarbeiten und Abdichten eines Fluiddruckkanals bzw. nach blossem Einarbeiten
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einer Längsnut geringer Tiefe auf dem Träger befestigt werden.
Die Nut für den Druckkanal kann beim Formgeben des Trägerprofils, das vorzugsweise aus Aluminium besteht, ohne umfangreichere Nachbearbeitungsschritte preiswert eingeformt werden.
Ein Merkmal der Erfindung besteht auch darin, dass ein Schleifbügel als Teil der Betriebsüber- wachungsanordnung eingesetzt ist.
Durch Verlagerung des Druckkanals in dem Träger wird das Gewicht und die Bauhöhe des aus Träger und Schleifleiste bestehenden Schleifbügels und damit dessen Luftwiderstand verringert.
Diese technische Lösung bietet wegen der damit verbundenen Materialeinsparung auch Kosten- vorteile. Andererseits kann die Standzeit der Schleifleiste im Betrieb erhöht werden, wenn man ihre ursprüngliche Höhe belässt und das durch den Wegfall des Druckkanals gewonnene Materialvolu- men für den durch den Fahrbetrieb bedingten Abrieb nutzt.
Die Erfindung wird im folgenden noch anhand von Figuren erläutert, die Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisiert wiedergeben. Es zeigen : 1 eine Seitenansicht des Schleifbügels im Vertikalschnitt durch den Druckkanal, Fig. 2 einen Querschnitt durch den Schleifbügel, die Fig. 3 bis 6 Ausbildungen erfindungsgemässer Druckkanäle mit Verschlüssen im Detail.
In Fig. 1 ist ein Schleifbügel 1, der aus einem Schleifleistenträger 2 und einer auf diesem be- festigten Schleifleiste 3 besteht, wiedergegeben. Desweiteren sind der Druckkanal 4 und die mit dem Druckkanal 4 druckdicht verbundene Anschlussleitung 5, die zu einer nicht dargestellten Mess- und Regelvorrichtung nach dem Stand der Technik für die Steuerung des Pantographen führt, veranschaulicht. Der Druckkanal 4 ist Teil des Trägers 2 und befindet sich ausschliesslich im Träger 2. Er ist an einer Stirnseite mit einem Pfropfen oder einer Verschraubung druckdicht verschlossen.
An der anderen Stirnseite befindet sich der ebenfalls druckdichte Anschluss an die Verbindungslei- tung 5, die zur Mess- und Regelvorrichtung führt. Der Anschluss an eine Verbindungsleitung 5 ist bei Druckkanälen 4 nach der Erfindung nicht auf eine der Stirnseiten des Druckkanals 4 beschränkt.
So kann sich hier, ausser in der die Öffnung 8 des Druckkanals 4 tragenden Zone auch an einer beliebigen anderen Stelle des Druckkanals befinden. Auf der der Schleifleiste 3 zugekehrten Seite ist der Druckkanal 4 über seine ganze Länge mit einem Verschluss 6 aus einem Siliconelastomeren gegen das Schleifstück 3 abgedichtet. Die Schleifleiste 3, die in üblicher Weise, z.B. mittels einer elektrisch leitfähigen und hier nicht sichtbaren, ausgehärteten Kleberschicht auf dem Träger 2 befestigt ist, steht mit dem Siliconelastomerverschluss 6 unter mechanischem Druck in Kontakt.
Die Querschnittsansicht der Fig. 2 zeigt die auf dem Träger 2 mittels einer Kleberschicht 7 be- festigte Schleifleiste 3. Im Unterschied zu den Darstellungen in den Fig. 1, 5 und 6 ist der Druckka- nal 4 nicht vollständig im Profil des Trägers 2 untergebracht. Es ragt eine leisten- oder rippenförmi- ge Erhebung 10 über den Boden des Schleifleistenträgers 2 hinaus, worin die Öffnung 8 des Druckkanals 4 enthalten ist. Die Schleifleiste 3 hat eine dieser Leiste oder Rippe 10 komplementä- re Nut 9, die um einen kleinen Raum 11zur Aufnahme von den Druckkanal 4 verschliessendem Dichtungselastomer 6 erweitert ist.
Fig. 3 veranschaulicht die erfindungswesentlichen Details der Darstellung von Fig. 2 in einer Ausschnittswiedergabe. Es ist zusätzlich zu erkennen, dass die Dichtungsmasse 6 in die Aufrau- hungen der Schleifleiste 3 eingepresst ist.
Fig. 4 zeigt eine Fig. 3 bezüglich der Lage des Druckkanals 4 und dessen Öffnung 8 entspre- chende Ausführungsform. Im vorliegenden Fall ist die Öffnung 8 des Druckkanals 4 jedoch durch einen aufgelegten Pfropfen 12 aus einem Elastomer in Form eines teilweise in die Öffnung 8 eingreifenden und gegen die oberen Begrenzungen der Öffnung 8 gepressten langgestreckten, leistenförmigen Keils 12 druckdicht verschlossen. Die den Druckkanal 4 bildende Nut hat hier einen weitgehend orthogonalen Querschnitt.
In Fig. 5 ist ein Druckkanal 4 runden Querschnitts, dessen Öffnungsbereich 8 mit der Oberseite des Trägers 2 bündig abschliesst, wiedergegeben. Der die Öffnung 8 der Nut 4 verschliessende Pfropfen 12 ist eingegossen oder eingepresst. Er durchdringt in der Zone oberhalb der Öffnung 8 die Kleberschicht 7 und steht dadurch im Druckkontakt mit der Schleifleiste 3.
Fig. 6 zeigt ebenfalls einen in allen Bereichen im Träger 2 befindlichen Druckkanal 4. Die Nut 4 hat polygonale Form. Der Verschluss der Nut 4 wird durch eine aufgelegte Flachdichtung 14 be- wirkt. Damit bei der Montage ein einwandfreier Sitz der Dichtung 14 sichergestellt ist, ist an der Oberseite des Trägers 2 entlang des Öffnungsbereichs 8 der Nut 4 eine Vertiefung 13 vorgesehen.
Die Flachdichtung 14 ist so bemessen, dass sie zwischen der Öffnung 8 der Nut 4 und dem Schleif-
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stück 3 unter Druck steht.
PATENTANSPRÜCHE:
1. Auf Basis der Änderung von Fluiddrücken arbeitende Betriebsüberwachungsanordnung für auf absenkbaren Stromabnehmervorrichtungen befindliche Schleifstücke von Fahrzeugen, bei der ein Schleifstück aus einem elektrisch leitenden Material über seine gesamte Länge auf einem mit einem Pantographen verbundenen Träger befestigt ist und in dem Träger über die gesamte Länge des Schleifstücks eine Nut für die Aufnahme eines unter Druck stehenden Fluids vorhanden ist und diese Nut auf der dem Schleifstück zugewandten
Oberfläche des Trägers offen aber an ihren Enden druckdicht verschlossen ist und bei der die Nut mit einer den Zustand des Druckfluids überwachenden Vorrichtung verbunden ist, die bei vorgegebenen Änderungen des Zustands des Druckfluids ein Absenken des Pan- tographen auslöst, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Schleifstück (3)
zugewandte Öffnung (8) der Nut (4) mit einem elastischen Medium verschlossen ist, dass das Schleif- stück (3) über die gesamte Länge der Öffnung (8) an dem Verscluss (6) anliegt und dass dieser Kontakt druckbelastet ist, dass im Inneren der Nut (4) ein Fluiddruck aufrechterhalten wird, der auf das Vorhandensein eines bestimmten, für ein betriebsfähiges Schleifstück (3) charakteristischen Gegendrucks abgestimmt ist und dass bei Unterschreiten dieses Ge- gendrucks durch druckbedingte Zerstörung des Verschlusses (6) ein Freisetzen von
Druckfluid erfolgt und ein Absenken der Stromabnehmervorrichtung bewirkt wird.
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The invention relates to an operating monitoring arrangement based on the change in fluid pressures for contact strips of vehicles located on lowerable current collector devices, in which a contact piece made of an electrically conductive material is fastened over its entire length on a support connected to a pantograph and in the support the entire length of the contact piece has a groove for receiving a fluid under pressure and this groove is open on the surface of the carrier facing the contact piece but closed at its ends in a pressure-tight manner and in which the groove is connected to a device monitoring the condition of the pressurized fluid is, which triggers a lowering of the pantograph when there are predetermined changes in the state of the pressure fluid.
Abrasive bars for current collectors of electrically operated vehicles consist of one or more contact strips or contact strips, which are fastened to a mostly metallic support by means of a clamp, by soldering or by gluing. Today, the contact strips consist predominantly of synthetic carbon, which can contain additives, reaction products or components introduced by impregnation, which improve the operating behavior. In order to transmit electrical currents between conductors that are moved relative to one another, the grinding brackets are, for example, using a pantograph, against a current-carrying conductor, for. B. pressed the contact wire of an overhead line system of an electric train.
During operation and especially at today's high speeds, the contact strips are increasingly exposed to vibrations and sudden loads in addition to the friction stress. The purpose of operational monitoring devices of contact strips and of operational safety systems on pantographs is to bring about an immediate lowering of the current collector device if mechanical damage to the contact piece occurs.
Such devices are known in various designs. The group of the systems working with the aid of a fluid pressure is relevant for the present invention. Such a device is described in European Patent No. 0 078 159 B1. In the foot of the contact piece there is a groove which extends over the entire length of the contact piece and in which there is a rubber container which is pressurized with a fluid and which bursts when it is no longer completely removed from the surrounding and supporting walls of the Groove and the carrier is surrounded. The pressure loss associated with the bursting of the container triggers the lowering of the pantograph device via a measuring and control circuit.
From EP 0 402 666 A2 an arrangement is known in which there is a groove in the foot of the contact piece which extends over the entire length of the contact piece and whose walls are sealed with a resin against the passage of fluids. A preferably metallic, gas-tight profile that fits between the walls of the groove is glued into this groove in such a way that the closed side of the profile opposite the open long side of the profile faces the wearer of the contact strip. The channel created in this way is fluid pressure-tight, pressurized with a pressure medium and connected to a pressure monitoring device which at a z. B. by a crack or breakage damage on the contact piece due to pressure drop via a measuring and control circuit separates the sanding bar by means of the pantograph from the overhead line.
DE 38 17 743 C1 discloses a further breakage monitoring device in which the walls of the pressure channel located in the carbon contact strip either from the carbon material of the contact strip, from a copper or metal layer galvanically applied to the walls of the channel, or from a pyrolytic layer Carbon exist.
In all of the solutions described above, the channel to which a pressurized fluid is applied is located in the carbon grinder in the boundary zone to the grinder holder, and the channel under pressure is largely fluid-tight. A safety system is described in DE 39 05 962 C1, in which at least one of the longitudinal surfaces of the cavity in the grinding bar, which is acted upon by a fluid, is a surface of the carbon grinding piece that is not sealed against fluid passage. The response point of the pressure monitoring device is matched to the leakage rate for the fluid medium determined by the porosity of the carbon material of the contact strip. In this security system, the groove forming the fluid channel can also be located in the carrier on which the carbon contact strip is attached.
However, it is necessary that at least one of the long sides of the fluid channel is formed by the carbon contact strip.
For certain operational conditions, e.g. B. in very fast moving vehicles
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monitoring systems for contact strips that only react to contact strip damage that cause serious consequential damage while driving and / or would make the driving operation unsustainable or impossible. Such damage is e.g.
Outbreaks of parts of contact strips or the removal of entire contact strips from the carrier.
Smaller, insignificant damage to the business, such. B. porous spots or fine cracks in the contact strip, which would be reliably indicated by some of the above-described types of monitoring systems and would result in a lowering of the pantograph device, which would therefore cause an operational malfunction, should no longer be recorded.
The present invention was therefore based on the technical problem of creating a monitoring arrangement for contact strips of current collector devices which only records damage which is directly critical for the operation of the current collector device, which is easy and economical to produce and which additionally either It is allowed to increase the wear height of the contact strip or to reduce the overall height of the contact strips.
The problem is solved according to the invention in that the opening of the groove facing the contact piece is closed with an elastic medium, that the contact piece is in contact with the closure over the entire length of the opening and that this contact is pressure-loaded, that fluid pressure is maintained in the interior of the groove is obtained which is matched to the presence of a specific counterpressure which is characteristic of an operable contact strip and which, when the pressure drops below this counterpressure due to pressure-related destruction of the closure, releases pressure fluid and causes the pantograph device to be lowered.
The principle of the invention is that the pressure channel has no direct connection to the contact piece. It is sealed against the contact strip by an at least partially elastic or plastic medium. This sealing material rests on the contact strip and is pressed by the pressure prevailing in the pressure channel against the contact strip, which is attached to the contact strip by clamping, soldering or, preferably, by gluing. It is also possible that the contact strip is first pressed onto the seal protruding slightly above the upper edge of the groove and this contact is additionally loaded with pressure by the pressure fluid during operation.
If damage then occurs that makes operation of the contact strip impossible at any point for reasons of operational safety, be it that a piece of the contact strip breaks out or the contact strip comes loose from the carrier, the counterpressure acting on the seal of the pressure channel ceases and it is pressed upwards out of its sealing seat by the operating pressure prevailing in the pressure channel or pressed away from the sealing surface of the channel, so that pressure fluid is blown out. The effects associated with this blowing out are then implemented by the measuring and control device in a lowering of the pantograph. The operating pressures used in the pressure channel depend on the technical conditions of the contact strip arrangement, in particular the strength of the contact strip and its attachment to the carrier.
They are generally in the range from 2 to 6 bar.
According to a feature of the invention, it is provided that the opening of the groove facing the contact strip has a width in the range from 0.5 to 5 mm. According to the invention, it is further provided that the opening zone of the groove is designed as a constriction and that the part of the groove located under the opening zone is widened with respect to the opening zone.
The invention is further characterized in that the part of the carrier containing the groove in the form of a longitudinal rib protrudes at least in part from the surface of the carrier facing the grinding piece and that a groove corresponding to the longitudinal rib is present in the corresponding grinding piece, which, however, is enlarged by a suitable space for accommodating the part of the elastic closure medium which closes the opening of the groove and is located outside the groove and lies against the contact strip. In this embodiment, a part of the area of the support containing the groove projects in the form of an upwardly open longitudinal strip over the surface of the support on which the grinding strip rests, optionally over an intermediate layer of fastening means.
In this case, the contact strip has a complementary longitudinal groove, which may be enlarged by a certain amount to accommodate sealing material that protrudes beyond the opening zone of the groove. According to a further feature of the invention
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the operational monitoring arrangement characterized in that the contact strip on the surface facing the carrier has no groove for receiving parts of the elastic sealing medium and that the receiving means and holders for the elastic sealing medium are on or in the carrier. In this embodiment, the area containing the groove is mounted in the carrier such that the opening region of the groove no longer protrudes beyond the surface of the carrier on which the contact strip is attached.
With this solution, it must be structurally ensured that the seal closing the groove is in pressure contact with the contact strip. According to a further embodiment of the invention, the opening of the groove is closed by a flowable elastic medium that is introduced into the opening area and then solidifies. Depending on the circumstances of the respective embodiment, this can be done before or after the fastening of the contact strip on the carrier.
According to the invention, the opening of the groove is closed by a plug or the groove is closed by a flat seal covering its opening. It is possible to close the opening of the groove by pressing this seal through a contact strip, possibly in connection with gluing the seal to the surfaces that flank the opening area of the groove.
All sealing media that meet the requirements of the described application can be used to seal the groove. For this purpose, preferably pourable and sprayable compositions from the group of synthetic and natural elastomers and particularly preferably silicone elastomers are used. Depending on the application, these compositions can contain fillers, hardeners, stabilizers, plasticizers, etc., as are known from the prior art. These agents are often already part of the commercially available sealant formulations. Thermoplastics are available as alternatives for the above-mentioned sealants, especially those that have been given elastic properties by the addition of plasticizers.
Furthermore, pourable and hardenable thermosets without and with a content of additional fillers and auxiliaries of the aforementioned type and even metals can also be used. The latter can be used in the form of thin foils that are glued on as a sealing layer or galvanically applied. However, working with metal seals of this type is comparatively complex because of the associated great care required during manufacture and handling.
According to a feature of the invention, it is provided that the flat gasket is formed from a film or sheet from the group consisting of metals, thermosets, elastomers, thermoplastics.
According to a preferred embodiment of the invention, the elastic medium used to close the opening of the groove consists of the group synthetic or natural elastomers or rubber-like thermoplastics, wherein the elastic medium used according to the invention can also consist of the group of silicone elastomers.
According to the invention, it is further provided that the groove below its longitudinal opening part has a round orthogonal or polygonal cross section, it being noted that the cross section of the pressure channel of the groove below the slot forming the opening can have all shapes that are useful in terms of design and function. If a pressure channel with a recessed opening area is provided in the carrier, the contact strip advantageously has a longitudinal strip or rib which complements the recess in the carrier. Here too, the need for a pressure contact between the contact strip and the sealing medium sealing the groove must be taken into account.
The pressure channel can be designed in different forms. It can have the shape of a longitudinal groove which is open at the top, but is closed at the top with sealing medium when ready for operation. In order to achieve a sufficient buffer volume for the pressure fluid, the groove is advantageously narrowed towards the elongated opening pointing upward, so that a kind of bottle neck shape results in the cross section.
The advantages of the invention are:
The operational monitoring arrangement created is robust. It only responds to operational damage.
The operational monitoring arrangement can be produced easily and without great effort. The contact strip, which is ordered from carbon according to the invention, can either be processed without further processing steps, such as incorporating and sealing a fluid pressure channel, or after having merely incorporated it
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a longitudinal groove of shallow depth are attached to the carrier.
The groove for the pressure channel can be formed inexpensively without extensive post-processing steps when the support profile, which is preferably made of aluminum, is shaped.
A feature of the invention also consists in the fact that an abrasive bar is used as part of the operational monitoring arrangement.
By shifting the pressure channel in the carrier, the weight and the structural height of the grinding bracket consisting of carrier and contact strip and thus its air resistance is reduced.
This technical solution also offers cost advantages due to the associated material savings. On the other hand, the service life of the contact strip during operation can be increased if you leave its original height and use the material volume gained through the elimination of the pressure channel for the abrasion caused by driving.
The invention is explained below with reference to figures which schematically reproduce exemplary embodiments of the invention. 1 shows a side view of the sanding bar in vertical section through the pressure channel, FIG. 2 shows a cross section through the sanding bar, FIGS. 3 to 6 show details of pressure channels according to the invention with closures.
1 shows a sanding bar 1 which consists of a sanding bar support 2 and a sanding bar 3 fastened thereon. Furthermore, the pressure channel 4 and the connection line 5, which is connected to the pressure channel 4 in a pressure-tight manner and leads to a measuring and regulating device (not shown) according to the prior art for controlling the pantograph. The pressure channel 4 is part of the carrier 2 and is located exclusively in the carrier 2. It is closed pressure-tight on one end with a plug or a screw connection.
The pressure-tight connection to the connecting line 5, which leads to the measuring and control device, is located on the other end. The connection to a connecting line 5 is not restricted to one of the end faces of the pressure channel 4 in the case of pressure channels 4 according to the invention.
Thus, apart from in the zone carrying the opening 8 of the pressure channel 4, it can also be located at any other point on the pressure channel. On the side facing the contact strip 3, the pressure channel 4 is sealed over its entire length with a closure 6 made of a silicone elastomer against the contact piece 3. The contact strip 3, which in the usual way, e.g. attached to the carrier 2 by means of an electrically conductive and not visible, hardened adhesive layer, is in contact with the silicone elastomer closure 6 under mechanical pressure.
The cross-sectional view of FIG. 2 shows the grinding strip 3 fastened on the carrier 2 by means of an adhesive layer 7. In contrast to the representations in FIGS. 1, 5 and 6, the pressure channel 4 is not completely accommodated in the profile of the carrier 2 , A strip-like or rib-shaped elevation 10 projects beyond the bottom of the grinding strip support 2, in which the opening 8 of the pressure channel 4 is contained. The contact strip 3 has a groove 9 which is complementary to this strip or rib 10 and which is widened by a small space 11 for receiving sealing elastomer 6 closing the pressure channel 4.
FIG. 3 illustrates the details of the representation of FIG. 2 that are essential to the invention in a detail reproduction. It can also be seen that the sealing compound 6 is pressed into the roughening of the contact strip 3.
FIG. 4 shows an embodiment corresponding to FIG. 3 with respect to the position of the pressure channel 4 and its opening 8. In the present case, however, the opening 8 of the pressure channel 4 is closed in a pressure-tight manner by a plug 12 made of an elastomer in the form of an elongated, strip-shaped wedge 12 which engages in the opening 8 and is pressed against the upper limits of the opening 8. The groove forming the pressure channel 4 here has a largely orthogonal cross section.
5 shows a pressure channel 4 with a round cross section, the opening area 8 of which is flush with the upper side of the carrier 2. The plug 12 closing the opening 8 of the groove 4 is cast or pressed in. It penetrates the adhesive layer 7 in the zone above the opening 8 and is therefore in pressure contact with the contact strip 3.
6 also shows a pressure channel 4 located in all areas in the carrier 2. The groove 4 has a polygonal shape. The groove 4 is closed by a flat gasket 14 placed on it. To ensure that the seal 14 is properly seated during assembly, a recess 13 is provided on the top of the carrier 2 along the opening region 8 of the groove 4.
The flat seal 14 is dimensioned such that it is between the opening 8 of the groove 4 and the grinding
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piece 3 is under pressure.
CLAIMS:
1. Based on the change in fluid pressures operating monitoring arrangement for contact strips of vehicles located on lowerable current collector devices, in which a contact piece made of an electrically conductive material is fastened over its entire length on a carrier connected to a pantograph and in the carrier over the entire length of the Sanding piece a groove for receiving a fluid under pressure is present and this groove on the facing the grinding piece
Surface of the carrier is open but closed at its ends in a pressure-tight manner and in which the groove is connected to a device which monitors the state of the pressure fluid and which, in the case of predetermined changes in the state of the pressure fluid, triggers a lowering of the panograph, characterized in that the contact piece (3)
facing opening (8) of the groove (4) is closed with an elastic medium, that the abrasive piece (3) lies against the closure (6) over the entire length of the opening (8) and that this contact is pressurized so that in the A fluid pressure is maintained inside the groove (4) which is matched to the presence of a specific counterpressure which is characteristic of an operable contact strip (3) and which, when the pressure falls below this counterpressure due to destruction of the closure (6), releases
Pressure fluid takes place and a lowering of the pantograph device is effected.