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Einrichtung zum Betrieb von Eisenbahnfahrzeugen u. dgl.
Gewisse Primärmaschinen, insbesondere die Verbrennungsmotoren laufen bekanntlich nur bei einer bestimmten Geschwindigkeit mit einem guten Wirkungsgrade oder ergeben einen grössten Wirkungsgrad für eine gewisse Leistung nur bei einer bestimmten Geschwindigkeit. Um derartige Primärmotoren in vorteilhafter Weise zum Betriebe von veränderlichen Belastungen benutzen zu können, ist es notwendig und gebräuchliche sie mit der Arbeitwelle durch Zwischenglieder zu verbinden, die eine Änderung des Geschwindigkeitsverhält- nisses zwischen dem Motor und der Welle ermöglichen. Dieses Verhältnis wird dann durch den Maschinenwärter oder auf selbsttätigem Wege geändert, je nachdem sich das zu erzeugende Drehmoment der Arbeitswelle ändert.
Die Erfindung betrifft eine verbesserte und vereinfachte, selbsttätig wirkende Vorrichtung für diesen Zweck, durch welche man die erforderlichen Änderungen in zuverlässiger und genauer Weise erzielen kann. Sie beansprucht keine komplizierten und mechanisch nicht einwandfreien Vorrichtungen zum Verändern der Drehgeschwindigkeit. Gemäss der Erfindung kann nicht nur der Primärmotor selbsttätig in einem Zustand konstanter Leistung erhalten werden, sondern der Maschinenwärter kann ausserdem noch den Zustand. der durch die selbsttätige Vorrichtung aufrecht erhalten wird, nach Belieben ändern.
Die Erfindung ist insbesondere für Eisenbahntriebwagen geeignet, bei denen der Primärmotor ein Verbrennungsmotor ist und mit den Treibachsen durch Zwischengetriebe, wie z. B. die elektromechanische Übertragung nach dem Öster. Patent Nr. 47963 verbunden ist, so dass sich das Geschwindigkeitsverhältnis zwischen dem Primärmotor. und den Treibachsen verändern lässt. Da es in vielen Fällen erforderlich ist, das auf einem Fahrzeug befindliche Übertragungsystem von einem anderen Fahrzeug aus zu steuern, so wird eine elektrische Steuerung verwendet. Sie umfasst einen Elektromotor, welcher mit der die Geschwindigkeit ändernden Steuervorrichtung verbunden ist, sowie einen, durch den Primärmotor angetriebenen Generator, der mit dem Steuermotor, sowie einer Batterie in Reihe geschaltet ist, die Strom in entgegengesetzter Richtung liefert.
Infolgedessen tritt der Steuermotor in Wirkung, wenn die Spannung des'Hilfsgenerators über die der Batterie steigt oder unter sie sinkt, und die Batteriespannnung bestimmt die Geschwindigkeit ; auf welcher der Primärmotor selbsttätig erhalten werden soll. Um die Geschwindigkeit zu ver- ändern, kann an einer beliebigen Stelle auf demselben oder einem anderem Fahrzeug ein
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Batterie durch Ausschalten von Zellen, oder-was den gleichen Zweck erfüllt-die Stärke des Feldes in dem Hilfsgenerator ändern kann.
In den Zeichnungen sind in Fig. i die wichtigsten Teile des neuen Treibsatzes schematisch dargestellt. Fig. 2 ist ein Schaltungsschema.
Als Primärmotor ist ein Verbrennungsmotor 1 angenommen, welcher in der aus der Patentschrift Nr. 47963 bekannten. Weise mittels einer elektromechanischen Kraftübertragung mit der'Welle 2 verbunden ist, die ihrerseits die Treibräder eines Fahrzeuges mittelbar oder unmittelbar antreibt. Das Umlaufgetriebe 3 verbindet die Welle des Primärmotors einerseits mit der Hohlwelle einer elektrischen) faschine -1 und andrerseits mit der Welle 5, die für gewöhnlich über die Kupplung 6 mit der Welle 2 verbunden ist, die den Anker einer elektrischen Maschine 7 trägt. Eine zweite Kupplung 8 dient zum Verbinden
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Infolge dieses Übertragungssystems kann die Geschwindigkeit der Welle 2 verändert werden, während die Geschwindigkeit des Primärmotors 1 gleich oder annähernd gleich bleibt. Die Veränderung wird durch eine Änderung des elektrischen Zustandes der Maschinen 4 und 7 herbeigeführt, deren Felder und Anker zu diesem Zweck an einen Steuerschalter 9 angeschlossen sind. Letzterer dient in der üblichen Weise dazu, Widerstände in die Stromkreise der Maschinen einzuschalten und die für das besondere Steuerungsystem erforderlichen Umschaltungen auszuführen. Der Steuerschalter wird durch Drehen eines auf seiner Welle befindlichen Zahnrades verstellt, wobei zweckmässig jeder Zahn des Zahnrades einer anderen Stellung des Steuerschalters entspricht.
Der Steuerschalter 9 wird zweckmässig mittels seines Zahnrades 10 durch ein Einzahnrad 11 gedreht, das auf der Welle eines kleinen : Motors 12 sitzt, der permamente Magnete haben oder von irgendeiner beliebigen Stromquelle aus erregt werden kann. Eein
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in der Zeichnung nicht dargestellte Sperrscheibe auf der Welle des Steuerschalters wirkt mit einer federnden Sperrklinke derart zusammen, dass der Steuerschalter bei jeder vollen Drehung des Rades 11 genau um einen Zahn weitergeschaltet wird. Der Motor erhält Strom von dem Anker 13 eines Generators, der auf die Welle des Primärmotors 1 aufgesetzt ist. Dieser Stromkreis enthält ferner eine Batterie 14, die für gewöhnlich dem Generator 13 entgegenwirkt.
In dem Stromkreis liegt ferner ein Kontakt des Steuerschalters, der in Fig. 2 mit 15 bezeichnet ist. Er ist im allgemeinen geschlossen und nur offen, wenn sich der Steuerschalter 9 in der Nullage befindet. Aus diesem Grunde ist dieser Kontakt als ein Arm der Steuerwelle veranschaulicht, der auf einem unvollständigen Kreiskontakt schleift. Das Feld 16 des Generators 13 wird von einer beliebigen Stromquelle, z. B. der Batterie 1-1 über einen Regelungswiderstand 17 gespeist, der das wichtigste Element des Hauptschalters bildet.
Der Hauptschalter ist in Fig. 2 dargestellt. Durch Drehen des Handgriffes wird nicht nur die Grösse des in dem Stromkreis des Feldes liegenden Widerstandes verändert, wobei das elektrisch isolierte Ende des Handgriffes eine Brücke zwischen den Widerstandsstufen
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einen, zu dem Kontakt 1. parallelen besonderen Kontakt 18, wenn der innere metallische Teil des Handgriffes mit einem Kontaktknopf in Berührung kommt. Der Stromkreis des Feldes enthält ferner einen Schalter 21, der von Hand, jedoch nur dann umgelegt werden kann, wenn der Hauptschalter sich in seiner ersten Stellung befindet. Infolgedessen kann man den Stromkreis des Feldes von Hand unterbrechen, so dass die Batterie nicht nutzlos Strom liefert, wenn die Maschine stillsteht.
Ist der Primärmotor 1 ein Verbrennungsmotor, so kann es erwünscht sein, die Steuerung des Übertragungssystems auch auf die Steuerung des Primärmotors einwirken zu lassen, so dass der Motor nicht mit geringer Geschwindigkeit betrieben werden kann,
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des Vergasers, z. B. durch ein Solenoid 20 regeln, dessen Spule im Stromkreis der Felder 16 liegt.
Offenbar wird sif h der Motor 12 drehen, wenn zwischen dem Anker des Generators 13 und der Batterie 1-1 ein Spannungsunterschied vorhanden ist. Geht man von dem normalen Betriebszustand aus, bei welchem also sowohl Primärmotor wie auch die Arbeitswelle sich drehen, so wird offenbar bei einer gewissen Geschwindigkeit des Primärmotors die Spannung des Ankers 13 der Spannung der Batterie 14 genau gleich sein. So lange dieser Zustand vorhanden ist, bleibt der Steuerschalter 9 still stehen. Sinkt die Geschwindigkeit der Arbeitswelle, indem z. B. das Fahrzeug eine Steigung emporfährt, so wird der Primärmotor
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Motor 12 fliesst, der den Steuerschalter dreht.
Die Drehrichtung des Motors unter diesen Umständen ist derart, dass das Geschwindigkeitsverhältnis zwischen dem Primärmotor und der Arbeitswelle grösser wird. Die Verstellung des St (uerschalters dauert mithin an, bis der Primärmotor wieder seine ursprüngliche Geschwindigkeit erhalten hat, wobei indessen jetzt
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schalter 9 so verstellt, dass er den Primärmotor auf eine bestimmte Geschwindigkeit zurückbringt, z. B. auf die Geschwindigkeit, bei welcher die Spannung des Ankers 13 der Spannung der Batterie gleich ist.
Unter gewissen Umständen kann es erwünscht sein, die Umlaufgeschwindigkeit des Primärmotors zu verändern, welche die selbsttätige Steuerung aufrecht zu erhalten sucht.
Eine solche Änderung wird dann mit Hilfe des Hauptschalters herbeigeführt. Die Einschaltung von Widerstand In den Stromkreis des Feldes 16 verringert offenbar die Spannung des Ankers 13 für eine bestimmte Geschwindigkeit, so dass der Primärmotor eine höhere Geschwindigkeit annehmen muss, um die Spannung der Batterie auszugleichen. In dem
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Batterie die Oberhand über den Generator und wirkt in der beschriebenen Weise so auf den Steuerschalter 9 ein, dass das Gewindigkeitsverhältnis zwischen dem Primärmotor und der Arbeitswelle 2 grösser wird. Infolgedessen läuft dann der Primärmotor, nachdem der Steuermotor zum Stillstand gekommen ist, mit einer höheren Geschwindigkeit und die selbsttätige Steuerung sucht letztere aufrecht zu erhalten.
Bekanntlich ist es durchaus unzweckmässig, einen Verbrennungsmotor mit niedriger Geschwindigkeit laufen zu lassen, während das Drosselventil des Vergasers ganz geöffnet ist. Um das zu verhindern, ist das Drosselventil von dem Hauptschalter durch das Solenoid 20 abhängig gemacht, dessen Wicklung in dem Stromkreise des Feldes 16 liegt.
Wird das Feld verstärkt, so dass der Primärmotor 1 mit niedriger Geschwindigkeit läuft,
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so zieht das Solenoid 20 seinen Anker an und schliesst das Drosselventil 79 teilweise oder ganz.
Soweit die Erfindung bisher dargestellt ist, lässt sie sich offenbar auf jede beliebige Kraftübertragung verwenden, bei welcher zwischen den Primärmotor und die Arbeitswelle eine Vorrichtung zum Verändern des Geschwindigkeitsverhältnisses eingeschaltet ist, mit der alleinigen Ausnahme, dass die letzterwähnte Regelung des Drosselventils natürlich nur bei einem System in Frage kommt, dessen Primärmotor durch einen Verbrennungsmotor gebildet wird. Im allgemeinen wird jedes Übertragungssystem seine besonderen Vorteile haben, die sich auch bei Anwendung der beschriebenen selbsttätigen Steuerung beibehalten lassen. Wenn z. B. der Primärmotor ein Verbrennungsmotor ist, so erlangt zweckmässig der Über-
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und dass er selbsttätig angelassen wird.
Im folgenden soll die Anwendung der Erfindung auf derartige Fälle mit den Besonderheiten ihrer Anwendung auf den dargestellten Übertragungsmechanismus erörtert werden.
Bei der gezeichneten Ausführung kann man den Primärmotor 7 frei laufen lassen, indem man die Kupplung 6 ausrückt und man kann ihn ferner auf verschiedenem Wege anlassen, indem man z. B. die Kupplung 8 einrückt, die Kupplung 6 ausrückt und die Maschine 4 als Motor durch die Batterie 77 oder eine andere Stromquelle betreibt.
Damit die beschriebene Steuerung alle diese Wirkungen herbeiführt, wird die Kupplung 6 mit dem Steuerschalter 9 derart verbunden, dass sie sich nur dann einrückt, wenn der Steuerschalter 9 in einer der beiden äussersten Stellungen steht, d. h. entweder auf höchster Geschwindigkeit oder auf der Stellung für das Anlassen des Primärmotors.
Ferner wird die Kupplung 6 mit dem Steuerschalter 9 sowie dem Hauptschalter 17 derart verbunden, dass sie durch den Steuerschalter 9 ausgerückt wird. wenn er die Stellung zum Anlassen des Primärmotors oder die nächste Stellung, d. h. für den Leerlauf des Primärmotors einnimmt, während weiterhin der Steuerschalter 9 auf die Kupplung 6 nicht mehr einzuwirken vermag. Diese kann vielmehr nach dem Einrücken nur beim Verstellen des Hauptschalters 17 in die erste oder zweite Stellung ausgerückt werden.
Diese Verbindungen sind im Hinblick auf eine einfachere Darstellung in der Zeichnung nicht veranschaulicht, und können in der verschiedensten Weise ausgeführt werden. So lassen sich z B. die Kupplungen mit dem Steuerschalter durch Daumen auf dessen Welle, Winkelhebel usw. verbinden. Man kann auch die Kupplungen elektromagnetisch ausführen und ihre Stromkreise an Kontakte der Schalter heranführen, die in der erforderlichen Weise geöffnet oder geschlossen werden. Endlich lässt sich auch eine Verbindung durch Druck-oder Saugluft-Steuerung ausführen.
Das Feld 16 ist zweckmässig gesättigt, wenn der Hauptschalter 17 die Stellung 11 (Fig. 2) einnimmt, so dass durch die Drehung des Hauptschalters von der Stellung 11 in die Stellung 1 die EMK. des Ankers 13 für eine bestimmte Geschwindigkeit nicht wesentlich verändert wird, obwohl der Strom in dem Stromkreis des Feldes 16 zunimmt. Wird der Hauptschalter von einer anderen Stellung her nach der Stellung I1 zurückgedreht, so wird das Drosselventil nahezu völlig geschlossen und das Feld 16 auf volle Stärke
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Primärmotor und der Arbeitswelle kleiner wird. Diese Wirkung wird jedoch durch das Schliessen des Drosselventils aufgehoben. Letzteres ist derart eingerichtet, dass es die Maschine frei mit etwa 100 Umdrehungen in der Minute laufen lässt.
Bei dieser Geschwindigkeit ist die Spannung der Batterie höher als die des Ankers 13 bei voll
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Geschwindigkeitsverhältnis zwischen dem Primärmotors und der Arbeitswelle zunimmt. Da. aber die Geschwindigkeit des Prima'motors nunmehr lediglich durch das Drosselventil bestimmt wird, so übt diese Bewegung des Steuerschalters keinen Einfluss aus und dauert an, bis der Steuerschalter seine Nullstellung erreicht. In dieser wird der Kontakt 15 unterbrochen, so dass weiter kein Strom durch den : Motor 12 fliesst.
Wird der Hauptschalter auf Stellung 1 gedreht, so erhöht die Zunahme des Stromes in dem Stromkreis des Feldes 16, obwohl sie die Easy. des Ankers 13 nicht wesentlich beeinflusst, die Anziehung des Solenoids 20, so dass es das Drosselventil 19 vollständig schliesst und der Primärmotor zum Stillstand kommt. Ist der Motor abgestellt, so braucht das Drosselventil nicht mehr geschlossen zu sein und auch kein Strom durch das Feld 16 oder das Solenoid 20 zu fliessen. Der Strom kann daher nun durch Umlegen des Handschalters 21 unterbrochen werden. Offenbar lässt sich dieser Schalter selbsttätig verstellen,
Ist der Primärmotor frei gelaufen, so kann offenbar die selbsttätige Steuerung nicht wieder beginnen, bevor der Stromkreis des Motors 12 geschlossen wird.
Aus diesem Grunde ist der Kontakt 18 parallel dem Kontakt 13 angeordnet. Dieser Kontakt wird geschlossen,
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wenn der Hauptschalter in Stellung III gebracht wird. Dadurch wird zugleich des Feld 16 etwas geschwächt sowie das Drosselventil 19 geöffnet und die Kupplung 6 kann eingerückt werden. wenn vorher der Schalter 21 geschlossen war. Die Kupplung 6 kommt jedoch nicht sofort zum Eingriff, da sie hieran zunächst noch durch den Steuerschalter 9 gehindert wird.
Die Stellung des Drosselventils ist jetzt de, art, dass der Primärmotor bei Freilauf eine Geschwindigkeit von etwa 500 Umdrehungen annimmt und die Stärke des Feldes 16 ist derart, dass die EMK. der Batterie hei einer Geschwindigkeit von etwa 300 Umdrehungen ausgeglichen wird. Infolgedessen gewinnt der Anker 73 das Übergewicht über die Batterie 14, so dass der Steuerschalter 9 sich in der Richtung dreht, welche die Verringerung des Geschwindigkeitsverhältnisses zwischen dem Primat motor und der Arbeitswelle zur Folge hat. Daher rückt sich die Kupplung 6 ein, so dass das ganze System entsprechend der niedrigsten Getriebestufe arbeitet.
Die Bew egung des Steuerschalters dauert an, bis die Geschwindigkeit des Primärmotors auf etwa 300 Umdrehungen herabgesetzt worden ist.
Ist der Primärmotor vollkommen stillgesetzt worden. so muss er zunächst wieder angelassen werden. Zu diesem Zweck wird zweckmässig an dem Steuerschalter 9 eine Anlassstufe vorgesehen. die aut der anderen Seite der Nullstellung liegen muss. In dieser Stellung
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Stromkreise zum Antreilben der Maschine 4. wie oben erwähnt, geschlossen werden. Um den Steuerschalter 9 in diese Stellung zu bringen, nachdem der Primärmotor stillgcsetellt worden vint. b@au@ht man den Hauptschalter nur in Stellung 111 zu drehen. Der Stromkreis des Motors 22 wird dann geschlossen und die Batterie 14 bildet die einzige EMK. in dem Stromkreis, da der Anker 7. 3 nicht umläuft.
Der Steuerschalter. 9 dreht sich mithin in der Richtung bei welcher auf den höheren Stufen das Geschwindigkeitsverhältnis zwischen dem Primärmotor und der Arbeitswelle zunimmt. Der Steuerschalter wird also über die Nullage hinaus rückwärts in die Stellung gedreht, bei welcher der Primärmotor
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beschriebenenWeiseab.
Wenn erwünscht, lässt sich eine weitere Stufe zwischen den Stufen 11 und 111 des Hauptsch@lters eintügen, auf welcher der Primärmotor mit erhöhter Geschwindigkeit läuft, - während die Kupplung C noch ausgerückt ist. Bei dieser Stellung lässt sich die Energie
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auch zur Lieferung von Lichtstrom für das Fahrzeug und zum Zünden des Primärmotors.
Weiter lässt sich das Drosselventil 19 mit dem Hauptschalter auch auf mechanischem oder pneumatischem, statt auf elektrischem Wege verbinden. Man sieht, dass auf diese Weise ein Motorfahrzeug ganz leicht von einem Anhängawagen überwacht werden kann, weil keine mechanische Verbindung zwischen dem Kontrollwiderstand und dem Haupt- kontrolfer zu bestehen braucht, so dass, wenn eine hinreichende Kabellänge vorhanden ist,
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Führer von dieser Stelle aus den ganzen Zug vollkommen überwachen kann.
PATENT-ANSPRÜCHE : i. Einrichtung zum Betriebe von Eisenbahnfahrzeugen u. dgl.. bei welcher ein mit gleichbleibender Geschwindigkeit laufender Primärmotor mittels eines sich selbsttätig
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und 7), die miteinander'und dem Primärmotor (1) durch ein Ausgleichsgetriebe (3) verbunden sind, die Arbeitswelle (2) mit wechselner Geschwindigkeit antreibt, dadurch gekennzeichnet, dass der das elektromechanische Getriebe (3, 4, 7) regelnde Schalt- apparat (9) von einem Elektromotor (12) gesteuert wird.
der von einem von dem Primärmotor (1) angetriebenen Generator (13) Strom erhält, wobei der Führer mittelst eines Hauptschalters (17) die Geschwindigkeit einstellen kann, auf welcher das selbsttätig sich regelnde Geschwindigkeitsgetriebe den Primärmotor konstant zu halten sucht.
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