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Zugsicherungseinrichtung, bei der durch ein auf der Strecke befindliches, pulsierendes Magnetfeld auf dem Zuge das Signal,, Freie Fahrt" gegeben wird.
Die Erfindung betrifft ein auf dem Induktionsprinzip beruhendes Eisenbahnsignal, bzw. eine Kontrollvorrichtung und besteht in der Anordnung elektrischer Apparate, welche mittelbar oder unmittelbar auf die Schwankungen eines magnetischen Schienenfeldes ansprechen. Während die neue Anordnung Schienenströme nicht zur Voraussetzung hat, wird die Einrichtung getroffen, dass die induktive Verbindung zwischen der Schiene und dem Eisenbahnwagen beim Einstellen eines Signals auf Gefahr aufhört oder unwirksam gemacht wird. Um die schwachen, in dem Stromkreis des Zuges induzierten Ströme anzuzeigen, wird vorgeschlagen, ein Relais, wie es in der Telegraphie vielfach verwendet wird, entsprechend umzuändern.
Ein solches Relais sendet elektrische Stösse durch die Spulen eines Vibrators oder einer Zunge und setzt diese dadurch in Schwingungen, wodurch sie einen andauernden Ton erzeugt und als Relais für die Betätigung eines Solenoids o. dgl. dient.
Die Erfindung kann in Verbindung mit jedem beliebigen Schienenstromsystem angewendet werden, wobei diese Ströme selbsttätig durch die Liniensignale beeinflusst werden.
In dem Ausführungsbeispiel der Zeichnung ist Fig. i ein Vorderaufriss des Polwechselrelais ohne die Spulen, wobei die Stellung der Kerne und Polstücke in bezug auf die Anker und die Stellung des unteren Ankers in bezug auf die Kontaktschrauben wiedergegeben ist. Auch die Einrichtung zur Einstellung der Anker ist gezeichnet. Fig. s ist ein Grundriss des oberen Teiles des Polwechselrelais und zeigt die Stellung des oberen Ankers in bezug auf die unteren Polstücke, sowie den gebogenen permanenten Magneten. Fig. 3 ist ein Grundriss des unteren Teiles des Polwechselrelais und zeigt die Stellung des unteren Ankers in bezug auf die unteren Polstücke und die Kontaktschrauben. Fig. 4 ist ein Aufriss des Polwechselrelais und zeigt die Bewicklung der Kerne. Fig. 5 zeigt die Befestigung der beiden Anker an dem Drehzapfen.
Fig. 6 ist ein Aufriss des Vibrators und zeigt die verschiedenen Teile der Zunge und ihre Lage in bezug zu dem permanenten Magneten. Fig. 7 ist ein Grundriss des Vibrators und zeigt die Art der Befestigung der Seitenfedern, Fig. 8 ist der Grundriss einer anderen Zungentype mit einem Doppelanker, Fig. 9 ist ein Aufriss der Zunge und zeigt die seitlichen Kontaktfedern und den Halter.
Fig. 10 zeigt die Verbindungen der Zugstromkreise als Ganzes,
Das Folgende ist eine Beschreibung eines alten und sehr bekannten Telegraphenrelais, das für die Zwecke der Erfindung geändert ist. Die Kerne 1, Fig. 1 und 4, sind etwas länger als gewöhnlich und bestehen aus einem Bündel weicher Eisendrähte oder aus einer Anzahl dünner Streifen aus weichem Eisen. Die Polstücke 2, welche in der gezeichneten Weise einen Ansatz bilden, können einfache Ansätze der Kerne sein oder sie können abnehmbar oder einstellbar gebaut sein.
Diese Polstücke sind gebogen, wie in Fig. 2 und 3 dargestellt, und zwar an der Seite, wo sie den Ankern gegenüberliegen, damit ihre Zugkraft an dem gewünschten Punkte ausgeübt wird. 3 ist ein Drehzapfen aus nicht magnetischem Metall, über dessen Enden die beiden kurzen Anker 4 und 5 geschraubt und befestigt sind. Der untere Anker ist durch seinen Ansatz 6 etwas länger als der obere.
Dieser Ansatz, welcher ein Fortsatz des Ankers sein oder aus einem Nickelansatz bestehen kann, ist mit Platinkontakten belegt, welche nicht gezeichnet sind. Die Enden des Dreh-
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zapfens ruhen in Stein-oder MetaHagern 7. Der permanente Hufeisenmagnet 8 ist gebogen, wie in Fig. 2 dargestellt, damit das Relais von einem Messingzylinder geschützt werden kann. Die Pole N und S des permanenten Magneten liegen ganz nahe an den festen Enden des Ankers, wie in Fig. 2 und 5 dargestellt. 9 und 10 sind zwei mit Platinspitzen versehene Kontaktschrauben, welche in der üblichen Weise durch gespaltene Schulteransätze 11 und 12 getragen werden. Diese Schrauben liegen auf beiden Seiten des unteren Ankeransatzes 6, so dass dieser zwischen ihnen spielen kann.
Dieses Relais, welches wegen seiner
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Jeder Kern ist mit zwei getrennten Spulen bewickelt. Ein Strom, der bei der Klemme t1 eintritt, findet seinen Weg zur Klemme t4 auf vier verschiedenen Wegen, nämlich a) durch die untere linke Spule, b) durch die rechte untere Spule, c) durch die Klemme t2, die linke obere Spule und die Klemme t3, d) durch die Klemme < , die rechte obere Spule und die Klemme t3.
Ein Grund für diese Bewicklung der Kerne ist die Vermehrung der magnetomotorischen
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Zug-Induktionsspule. Ein anderer Grund ist der, die Selbstinduktion des Relais zu verm'ndern. Jede Spule soll aus Nr. 38 des britischen Standard-Drahtes bestehen, wobei dieser Kupferdraht zu einem Widerstande von 200 bis 300 Ohm gewickelt ist. Man könnte zu diesem Zwecke auch Emailledraht verwenden.
Der Drehzapfen 3 ist mit der Klemme 13 durch eine sehr biegsame Drahtrolle 14 aus Phosphorbronze-oder Kupferdraht verbunden, wobei es wesentlich ist, dass die Bewegung der Anker durch diese Verbindung nicht gehemmt wird. Die Kontaktschrauben 9 und 10 sind so einzustellen, dass die Bewegung der Anker nur ausserordentlich klein ist und dass die Anker zwischen ihren Polstücken gleich weit entfernt liegen, wenn sie mit den Kontaktschrauben nicht in Berührung stehen.
Die Einstellung kann genau und endgültig in der Werkstatt selbst erfolgen. Man kann jedoch noch zusätzliche Vorrichtungen zur Einstellung anordnen, wie dies in Fig. i dargestellt ist. Die Träger 11 und 12 sind auf einem beweglichen Schlitten 15 angeordnet und sind von ihm durch einen Streifen 16 aus Isoliermaterial getrennt. Dieser Schlitten
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Spulen des Relais liegen in dem Stromkreis einer Spule, welche um einen Wagen herumgewickelt ist und werden von den schwachen Sekundärströmen erregt, welche durch die
Pulsationen des Schienenmagnetfeldes induziert werden.
Ein Kondensator K liegt parallel zu den Klemmen t5 und t6 der Zu ; spule A (Fig. 10). Das so gebaute Relais spricht auf Induktionsströme an, welche durch eine sehr geringe induzierte elektromotorische Kraft erregt werden und ist weit empfindlicher, als die sonst im Telegraphenbau allgemein verwendeten normalen Instrumente.
Durch das Zusammenarbeiten des oben beschriebenen Polwechselrelais mit eignem Vibrator der in folgendem zu beschreibenden Type wird ein andauerndes akustisches Signal in dem Raum des Zugführers erzeugt, wenn induzierte Ströme in der Zugspule fliessen. Diese akustische Anzeige soll als"Freie Fahrt"-Signal für den Zugführer dienen. Dieses "Freie Fahrte-Signal kann nicht zufälligerweise durch einen Kurzschluss im Zuge gegeben werden und hierin liegt ein besonderer Vorteil der Erfindung.
An dem permanenten Magneten 19 (Fig. 6, 7, 8 und 9) ist das Joch 20 des Elektromagneten 21 befestigt. An dem oberen Pol des permanenten Magneten sind zwei Eisenoder Stahlklötze 22 und 23 angeschraubt. Zwischen diesen Blöcken ist in der üblichen Weise isoliert die Zunge R festgeklemmt. Eine Ausführungsform der Zunge besteht aus drei Teilen, nämlich aus einem Xickelstreifen 24, einem Anker aus weichem Eisen oder Stahl 25 und einem biegsamen Ansatz 26 aus Nickel, an welchem ein Hammer 27 befestigt ist.
Eine andere und vielleicht bessere Form der Zunge besteht aus einem Streifel Nickel oder anderem nicht magnetischen Material 28, aus zwei dünnen Streifen weichen Eisens oder schweissbaren Stahles 29 und 30, welche einen dünnen Anker bilden und aus einem biegsamen Ansatz 31.
In letzterem Falle sind die beiden Eisen-oder Stahlstreifen an dem festen Bande 28 befestigt und tragen einen Ansatz 31, wie dies in Fig. 8 dargestellt ist. Der dünne Anker ist starr, so dass innere Schwingungen verhindert werden. Die Aufgabe des Hammers ist, gegen die Glocken 32 und 33 zu schlagen, weiche zweckmässig aus Metallrohren bestehen, so dass in dem Raum des Zugführers ein voller Ton erzeugt wird. Man könnte natürlich verschiedene Arten von Kiangvorrichtungen verwenden.
Die Spulen des polarisierten Vibrators sind mit den Klemmen des Polwechselrelais und der Batterie in der durch Fig. 10 dargestellten Weise verbunden. Ein Strom fliesst von der Batterieklemme t7 zur Batterieklemme t8, und zwar entweder über die Klemmen tt und t10 der Zunge, den Drehzapfen 3 des Ankers und Kontaktschraube 9, oder aber von der Klemme t11, Kontaktschraube 10 und Dreh7apfen 3 zur Klemme t7 über die Klemmen t10 und tt je
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nach der Stellung des Polwechselankers.
Wenn die Anker des Polwechselreelais zuerst durch die schwachen, in der Zugspule A induzierten Ströme in Tätigkeit ges tzt werden, wird der dauernd von der unterteilten Batterie durch die Spulen des Vibrators fliessende Strom abwechselnd in seiner Richtung umgekehrt und die Zunge beginnt zu schwingen, Infolge der Stärke des Stromes und durch die Anwendung seiner Zugkraft nahe des festen Endes schwingt die Zunge genügend stark, so dass der Hammer gegen die feststehenden Glocken schlägt, obgleich die Eigenschwingung der Zunge vielleicht mit den Schwingungen des magnetischen Zugfeldes nicht übereinstimmt.
Es ist bekannt, dass, wenn die Amplitude der Schwingungen einer Zunge, welche auf die Frequenz eines Stromes abgestimmt ist, durch die Berührung der Zuge mit seitlichen Federn oder festen Körpern begrenzt wird, ihre Eigenschwingung vergrössert wird und daher mit der Periode der anziehenden und abstossenden, auf den Anker ausgeübten Kräfte nicht länger übereinstimmt. Wenn also die
Eigenperiode der Schwingungen der Zunge ursprünglich mit der Periode des Stromes synchron ist, wird die Übereinstimmung zerstört, wenn die Zunge gegen die festen Gegenstände anschlägt. Dieser Mangel an Übereinstimmug kann bewirken, dass die Zunge in einer unsicheren und ungenügenden Weise schwingt.
Es wird vorgeschlagen die Tatsache zu benutzen, dass die Zunge anspricht auf elektrische Impulse, welche mit der Eigenschwingung der Zunge nicht ganz übereinstimmen, so dass die vergrösserte Schwingungszahl der Zunge mit der Periode des Stromes in dem Zugkreise synchron ist. Durch die Befestigung des
Hammers an dem biegsamen Ansatz wird weitere Bewegungsfreiheit gegeben, durch welche eine genügende Übereinstimmung der Schwingungen erzielt werden kann. Zweckmässig muss die elektromotorische Kraft der Batterie möglichst konstant bleiben.
Es wird ferner vorgeschlagen, eine andere oder zusätzliche Methode zum Zeichengeben oder zur Kontrolle anzuwenden, nämlich eine Einrichtung für die Betätigung eines Solen- oides oder irgend eines anderen Elektromagneten, welcher entweder'ein hörbares Gefahr- zeichen im Raume des Zugführers oder das Anziehen der Bremsen herbeiführt. Oder auch die Methode des andauernden akustischen Signals kann mit dem hörbaren Gefahrsignal und der selbsttätigen Bremsung vereinigt werden.
Es wird vorgeschlagen, eine Ausführung einer seitlichen Kontaktfeder zu verwenden, welche bei der selbsttätigen Telegraphie bereits seit langer Zeit erfolgreich angewendet wird.
Die Schwingungen solcher Federn werden gedämpft, so dass bei der Bewegung zu und von der Zunge sich die eine Feder stets in der richtigen Stellung zur Bildung eines Kontaktes befindet. Der Kontakt selbst dauert lange und die Unterbrechung kurz und ein tatsächlich fortdauernder Strom wird auf diese Weise erzeugt, um das Solenoid o. dgl. für den gewünschten Zweck in Tätigkeit zu setzen. Ein Querstück 34 ist an der Zunge befestigt und mit Platinkontakten ausgerüstet. Wenn die Zunge sich im Ruhezustand befindet, steht das Querstück ausser Berührung mit den hakenförmigen seitlichen Federn 35 und 36, welche in Fig. 7 und 8 dargestellt sind. Dieses Querstück muss die seitlichen Federn berühren bevor der Hammer die Glocken berührt.
Die Polschuhe des Elektromagneten der Zunge sind zweckmässig so ausgebildet, dass sie als Klammern oder Träger für die hakenförmigen seitlichen Federn dienen können. Zwei Blöcke 37, 38 aus weichem Eisen sind an den oberen Enden der Kerne 39, 40 angelenkt und befestigt. Zwischen diesen Klötzen und den Weicheisenklötzen 41 und 42 sind die Hakenfedern 35 und 36 eingeklemmt, wobei Schrauben aus weichem Eisen oder Stahl, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind, die beiden Klötze zusammenhalten. Diese hakenförmigen Federn können sich nur nach einer einzigen Richtung bewegen, nämlich von der Zunge fort, da die Vorsprünge 43 und 44 der nicht magnetischen Metallständer 45 und 46 in die Haken eingreifen, wenn die Federn sich zu der Zunge hin bewegen wollen. Die Metallständer 45 und 46 sind an den Klötzen 37 und 38 befestigt.
Die Schwingungen der seitlichen Federn sind auf diese Weise begrenzt und ein guter Kontakt mit dem Querstück 34 der Zunge ist gesichert. Da die Polstücke an den Kernen drehbar befestigt und die seitlichen Federn an den Polstücken angebracht sind, kann die Stellung der hakenförmigen Federn durch eine kleine Drehung der Polstücke eingestellt werden. Die Hakenfedern können aus Stahl, Phosphorbronze, Nickel oder einem anderen geeigneten Metall bestehen und mit Platinkontakten ausgerüstet sein. Die Bahn für die das Solenoid erregenden Ströme geht zweckmässig durch die Hakenfedern, die Polstücke, die Eisenkern und den permanenten Magneten.
Damit ein ganz gleichmässiger Strom gewonnen wird, um das Solenoid zu erregen und um auf diese Weise einen gurgelnden Ton der Glocke zu verbinden oder um den Bremshebel dauernd in seiner Stellung zu halten, werden die Klemmen des Solenoids mit den seitlichen Federn und der Batterie in der in Fig. 10 dargestellten Weise verbunden. Es fliesst also ein Strom von der Klemme tll der unterteilten Batterie durch die Klemmen < " und 111 des Solenoids, die seitlichen Federn 35 und 86 und die Zunge R zur Batterieklemme t8,
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Wenn eine induktive Verbindung zwischen dem Geleisestrom und Zugspule A hergestellt ist, schwingt die Zunge und der Kolben 47 wird in die Solenoidspule hineingezogen.
Beim Aufhören der induktiven Verbindung hört die Zunge auf zu schwingen, so dass der Kolben wieder herabfällt. Wenn die induktive Verbindung nur für einen kurzen Augenblick unter- brochen wird, kann der anhaltende Ton unterbrochen werden, bevor der Solenoidstromkreis unterbrochen wird, wenn nämlich die seitlichen Federn entsprechend eingestellt sind, d. h. wenn diese Federn ganz nahe an dem Querstück der Zunge liegen. Man könnte auch zwei Solenoide parallel für das hörbare Gefahrsignal und für die Bremse anordnen. Um die Verlängerung der Magnetisierung des Solenoides zu erzielen. kann man die Solenoidspule auf einen dünnen Kupferbelag 48 aufwickeln. Um ein Funken an den Kontakten zu verhindern, legt man zweckmässig einen grossen Widerstand 49 parallel zu den Spulen des Vibrators und ebenso einen hohen Widerstand 50 parallel zu den Klemmen des Solenoids.
Für ein Arbeiten auf einer einzelnen Linie kann man zwei Vibratoren der beschriebenen Art verwenden, von denen immer nur einer sich in dem Stromkreis befindet. Diese Vibratoren haben verschiedene Eigenschwingungen und werden verwendet, wenn ein einzelnes
Geleise mit pulsierenden magnetischen Feldern von zwei verschiedenen Frequenzen verwendet wird. Wenn die Periodizität des Stromes in dem ersten Stromkreis genügend niedrig ist, kann man auch einen nicht polarisierten Vibrator anwenden. In diesem Falle ist die Aufgabe des empfindlichen Relais, welches auf die schwachen induzierten Ströme anspricht, die durch die Spulen des Vibrators gleichgerichteten Stromstösse zu senden. Es sei hervorgehoben, dass der nicht polarisierte Vibrator, da er nicht mit einer Unterbrechungsvorrichtung ausgerüstet ist, durch einen gleichmässigen Strom o. dgl. nicht in Tätigkeit gesetzt werden kann.