Elektrische Lokomotive. Die Erfindung bezieht sich auf eine elek trische Lokomotive und hat als ihr Hauptziel die' Schaffung einer solchen Lokomotive, die -wirtschaftlicher betrieben werden kann und die schwerere Züge anziehen und führen kann, als Lokomotiven gleichen Gewichtes mit der üblichen Ausrüstung.
Es ist bekannt, dass ein elektrischer Motor in einem gewissen Geschwindigkeitsbereich mit grösstem Wirkungsgrad arbeitet und dass, wenn seine Geschwindigkeit wesentlich klei ner oder grösser ist, der Wirkungsgrad bedeu tend kleiner ist. Die damit verbundenen Nachteile können bei einer elektrischen Lo komotive gemäss der Erfindung weitgehend vermieden werden.
Dieselbe hat. einen Haupt motor oder eine Reihe von Hauptmotoren, welche vorzugsweise so ausgebildet sind, dass sie ihren grössten Wirkungsgrad bei verhält nismässig hohen Geschwindigkeiten haben, zum Beispiel bei Geschwindigkeiten von 50 bis 100, km pro Stunde, und ausserdem ist sie mit einem oder mehreren Neben- oder Hilfs motoren versehen, die vorzugsweise ihren grössten Wirkungsgrad in einem sehr niedrige Geschwindigkeiten umfassenden Geschwin digkeitsbereich und ein sehr grosses Anzugs moment haben.
Die mit diesen Motoren ver sehene Lokomotive ist dadurch gekennzeich net, dass der Hilfsmotor im nicht arbeitenden Zustande von der Achse, die anzutreiben er bestimmt ist, ausgerückt ist. jedoch einge rückt und zugleich mit Strom gespeist wird, so bald die Stromaufnahme des Hauptmotors eine bestimmte Grösse übersteigt, so dass der Hilfsmotor an der Lokomotivförderung mit hilft.
Es können Hilfsmotoren mit nur einer Drehrichtung vorgesehen sein, die für Vor- wärts- oder Rückwärtsfahrt der Lokomotive in passender Weise an die Achse, für deren Antrieb sie bestimmt sind, eingerückt werden können. Auch können die durch die Hilfs motoren anzutreibenden Räder einen kleine- ren Durchmesser aufweisen als die von den Hauptmotoren angetriebenen Triebräder.
Ferner kann für alle Motoren ein gemein samer Steuermechanismus vorgesehen sein, so dass der Führer im Interesse der Betriebs sicherheit nicht mit getrennt zu betätigenden Vorrichtungen überlastet wird. Deshalb kann ein Steuermechanismus für die Steuerung der Hilfsmotoren vorgesehen sein, der in bezug auf das Ein- und Ausrücken des Hilfsmotors im wesentlichen selbsttätig arbeitet und un ter der direkten Kontrolle des zur Steuerung der übrigen Organe der elektrischen Lokomo tive dienenden Steuermechanismus steht, während dem Belieben des Führers lediglich die Bestimmungsmöglichkeit überlassen ist, ob der Hilfsmotor im Bedarfsfall überhaupt in Tätigkeit treten soll oder nicht.
Wenn des halb der Führer bei dieser Ausführungsform den oder die Hilfsmotore benützen will, so hat er zum Beispiel einen Schalter umzu legen, der die Hilfsmotoren an die Haupt steuerung anschaltet und darnach handhabt er seine Hauptsteuerung in der gewohnten Art, wobei die Hilfsmotoren selbsttätig ein gerückt werden, zum Beispiel um die Loko motive anzufahren und die Hauptmotoren bei ihrer Arbeit bei grosser Stromaufnahme und verhältnismässig niedrigen Gesehwindig- keiten zu unterstützen, und selbsttätig ausge schaltet und ausgerückt werden,
wenn bei wesentlich höheren. Geschwindigkeiten die Stromaufnahme der Hauptmotoren kleiner geworden ist. Beispielsweise kann ein gewöhnlicher elektromagnetischer Schalter in den Strom kreisen der Hilfsmotoren vorgesehen sein, dessen Solenoid im Stromkreis der Haupt motoren liegt, so dass der Schalter geschlos sen wird und dadurch die Hilfsmotoren in Tätigkeit gesetzt werden, wenn die Belastung der Hauptmotoren ein vorbestimmtes Mass überschreitet, während der Schalter sich öff net und dadurch die Hilfsmotoren selbst tätig ausser Tätigkeit gesetzt werden, wenn die Belastung der Hauptmotoren unter dieses Mass sinkt, In der Zeichnung ist ein Ausführungsbei spiel des Erfindungsgegenstandes schema tisch dargestellt.
Fig. 1 ist ein Seitenaufriss einer elektri schen Lokomotive, die die erfindungsgemässen Verbesserungen aufweist; Fig. 2 ist ein Grundriss eines Drehgestelles mit gegenüber den Haupttriebrädern kleine ren Rädern, mit eingebautem Hilfsmotor; Fig. 3 ist ein Teil einer Ansicht ähnlich Fig. \?, aber mit gewissen Teilen des Ein rückmechanismus für den Hilfsmotor im Schnitt;
Fig. 4 ist zum Teil ein Seitenäufriss und vertikaler Längsschnitt durchd as Drehgestell nach der Fig. <B>3</B>; Fig. 5 ist ein Schaltschema eines für die Lokomotive nach der vorliegenden Erfindung geeigneten Steuermechanismus.
Die gezeichnete elektrische Lokomotive 5 ist mit vier Hauptantriebsachsen 6, 7, 8 und 9 versehen, wobei die Achse jedes solchen Räderpaares mit den üblichen Hauptantriebs motoren 10, 11, 12 und 13 versehen ist.
An jedem Ende der Lokomotive ist ein Drehgestell 1-4 mit einem Paar Achsen 15. Im links gezeichneten Drehgestell 14 befin det sich ein Hilfsmotor 16 zum Antreiben der innern Achse des Drehgestelles und im andern Drehgestell in analoger Weise ein Motor 17.
Die Fig. 3 und 4 zeigen nur das links ge zeichnete Hilfsmotordrehgestell und in der folgenden Beschreibung wird besonders auf dieses linke Drehgestell hingewiesen, aber das rechte Drehgestell ist selbstverständlich im wesentlichen mit dem linken identisch.
In Fig. 1 ist noch zu beachten, dass die Räder 18 am Drehgestell 14 im Durchmesser kleiner sind als die Haupträder der Lokomo tive, und da.ss der Motor<B>16</B> die innere Achse 15 seines Drehgestelles mittelst des Antriebs- ritzels 19, der Zwischenräder 20 und 21 des Achsenzahnrades 22 anzutreiben vermag.
Das Achsenzahnrad 22 ist auf der Achse 15 be festigt und das Antriebsritzel 19 ist auf den Querwellenschaft 23 aufgesetzt, der durch den Motor 16 mittelst der nachgiebigen Kupplung 24, der Triebwelle<B>215</B> und des Kegelradgetriebes 26, e'7 angetrieben wird.
Die Zwischenzahnräder<B>20</B> und 21 sind auf einem Schwingglied<B>28;</B> befestigt, das auf der Welle 2,3 als Drehpunkt zu schwingen vermag. Das Zahnrad 20 ist immer in Ein griff mit dem Antriebsritzel 19, das Zahn rad 2,1 immer in Eingriff mit dem Zahnrad 220, und in unwirksamer Lage sind beide Zahnräder 210 und 21 ausser Eingriff mit dem Achsenzahnrad 22, wie aus Fig. 4 ersichtlich ist.
Falls der Motor 16 (und ebenso auch der Motor 17) ein Motor für nur eine Drehrich tung ist, ist zu beachten, dass die Achse 1.6 in der einen Richtung gedreht wird, wenn das Zahnrad 20- mit dem Zahnrad 22 in Eingriff steht, und in der entgegengesetzten Richtung, wenn das Zahnrad 21 mit dem Zahnrad 2,2' in Eingriff steht.
Der Eingriff der Zahnräder 20 und 21 mit dem Zahnrade 2:2 wird mittelst einer mittelst Druckflüssigkeit betätigten Servo- motorvorrichtung 291 hergestellt, die einen Kolben 30 aufweist, der mittelst der Stange 31, Auge 312 und Stift 33 mit. dem Schwing glied 218 in Verbindung steht, wie in Fig. 4 dargestellt ist.
Wenn Druck auf die obere Seite des Kol bens ausgeübt wird, wird das Schwingglied 218 entgegen dem Uhrzeigersinne gedreht und das Zahnrad 21 in Eingriff mit dem Zahnrad 2,2 gebracht; wenn aber Druck auf die un tere Seite des Kolbens 30 ausgeübt wird, wird das Schwingglied 28 im Uhrzeigersinne gedreht und das Zahnrad 2,0 in Eingriff mit dem Zahnrad 2,2 gebracht. Das Zahnrad 21 ist so angeordnet, dass es auch im letzteren Falle nicht mit dem Antriebsritzel 19 kämmt.
Die Motoren 16 und 1'7 werden vom Ge stell des Drehgestelles 14 mittelst des U Eisens 34 als Träger der herabhängenden Ffebel 35 und der Querstange 36 getragen.
Im Schema nach Fig. 5 tritt das Druck mittel zur Betätigung des Kolbens 30 der Motorvorrichtung 29 durch das Rohr 37 ein. das über das Anschlussrohr 37a mit einer nicht gezeichneten Druckmittelquelle, zum Beispiel einem Luftbehälter oder irgend einer andern geeigneten Druckflüssigkeitsquelle verbunden ist. Das Rohr 37 teilt sich in zwei Äste, die über Ventile 46a zu Leitungen 38 und 39 führen. Die Leitung 38 führt zur obern Seite des Kolbens 30 und die Leitung 39 zur untern Seite.
In der Mitte des Zylin ders, in dem der Kolben 30 'hin- und hergeht, befindet sich ein Luftaustrittsrohr 40, das zur Vorderseite des Kolbens 41 im Zylinder 42 führt, wobei der Kolben dazu dient, den Schalter 43 zur Schliessung des Stromkreises zwischen den Kontakten 44 und 45 zu be wegen, wenn dieses gemäss folgender Be schreibung nötig wird.
Der Fluss der Druckflüssigkeit durch die Rohre 3<B>8</B> und 39 wird mittelst elektrisch be tätigten Ventilvorrichtungen 46 gesteuert. Wenn die Ventilvorrichtung 46 nach links bewegt wird, wird der Ventilkörper 47 auf gesetzt und schliesst die Verbindung zwischen den Rohren 37 und 38 ab. In dieser Stellung kann das Druckmittel oberhalb des Kolbens 30 durch das Rohr 3-8 austreten; das aus tretende Druckmittel fliesst dann am zweiten Ventilkörper 48 der Ventilvorrichtung 46 vorbei durch den Austrittskanal 49 heraus.
Der Ventilkörper 47 wird gewöhnlich in abschliessender Lage entweder durch den Druck der Flüssigkeit oder mittelst einer ge eigneten nicht gezeichneten Federvorrichtung gehalten.
Um den Durchflussweg beim Ventilkörper 47 zu öffnen und denjenigen beim Ventil körper 48 zu schliessen, muss die Ventilvor richtung 46 nach rechts bewegt werden, und dies wird elektrisch mittelst des Sclenoides 50 ausgeführt, dessen Kern mit der Ventil einrichtung 46 verbunden ist. Wird das Sole noid 50 erregt, so wird der Kern 51 nach rechts bewegt, dadurch das Ventil 48 ge schlossen und das Ventil 47 geöffnet und die Druckflüssigkeit vom Rohr 37 nach dem Rohr 38 geleitet, das zu der obern Seite des Kolbens 30 führt. Wie schon oben beschrie ben, bringt dies das Zahnrad \?1 mit dem Achsenzahnrad 22 in Eingriff.
Ein ganz ähnlicher Ventil- und Solenoid- mechanismus 46-51 ist für die Steuerung des Abzweigrohres 39 vorhanden, das zu der untern Seite des Kolbens 30 führt. Wenn die ser andere Mechanismus in Tätigkeit kommt, wird der Kolben 30 aufwärts bewegt und das Zahnrad 20 wird mit dem Zahnrad 22 in Eingriff gebracht, um die Achse 15 in der andern Richtung anzutreiben.
Der Strom zur Betätigung der Solenoide 5:0 -fliesst über die Drähte 52 und 53, wobei der Draht .5,2, zum Beispiel vom Hauptschal ter der Steuerung für die Rückwärtsbewe gung der Lokomotive kommt und der Draht 53 vom Hauptschalter der Steuerung für Vorwärtsbewegung der Lokomotive. Der Stromkreis über den Draht @52 ist gewöhnlich durch den mittelst Elektromagnet 54 ge steuerten Schalter unterbrochen und der Stromkreis durch den Draht 53 durch einen ähnlichen Schalter mit dem Solenoid 55.
Die Solenoide 54 und 55 werden über eine Relaisleitung 5,6 betätigt, die von der zu den Hilfsmotoren 16 und 17 führenden Hauptlei tung 57 abzweigt, das heisst wenn die Hilfs motoren in Tätigkeit gesetzt werden, sind die Stromkreise für die Solenoide 54 und 55 ge schlossen, so dass auch die Leitungen 52 und 53 an die Steuereinrichtung der Hilfsmotoren angeschlossen sind.
Ein Handumschalter 58 bezw. 59 ist an die Leitung 52 bezw. 53 angeschlossen, mit telst denen der Führer den einen oder den an dern oder beide Hilfsmotoren zur Benützung .n die Steuereinrichtung anschalten kann.
Wenn zum Beispiel der Umschalter 58 so eingestellt ist, dass der. Kontakt 60 des Kon takthebels auf dem Kontakt 61 aufliegt, so kann nur der Hilfsmotor 17 am rechten Ende der Lokomotive in Tätigkeit gesetzt werden; wenn der Umschalter 5,8 so in seine Mittellatye eleschoben ist, dass der Stromkreis über die Kontakte 60 und 62 mit den Kontakten 63 und 64 geschlossen ist, so können beide Hilfs- motore 16 und 17 in Tätigkeit gesetzt wer den; wenn endlich der Umschalter 58 in seine äusserste rechte Lage gerückt ist, wird nur der Stromkreis des linken Hilfsmotors durch die Kontakte 60 und 6,5 vorbereitet.
Eine ähnliche Einstellmöglichkeit, wie die soeben beschriebene, ist auch mit dem Umschalter 59 möglich. Fernerhin kann der Schalter 59, mit dem Umschalter 58 derart gekuppelt sein, dass eine Bewegung des einen in gleicher Weise auch den andern bewegt, wobei die Richtung, in der die Hilfsmotoren 1.6 und 17 die Achse 1.5 in Drehung versetzen, von der Drehrichtung der Hauptmotoren 10, 11, 12 und 13 abhängt. Wenn die Lokomotive in der einen Richtung betrieben wird, so fliesst der Strom, zum Beispiel über die Lei tungen 5.2 und 5,2a, und die Leitungen 53 und 53a sind stromlos; wenn aber die Loko motive in der andern Richtung angetrieben wird, so fliesst der Strom über die Leitungen 53 und 53a, und die Leitungen 52, und 52a sind stromlos.
Um ein Aufeinanderprallen der Zahn räder 20 und 21 mit dem Zahnrad 22 während der Einrückung zu verhindern, müssen sieh die Zahnräder 20 und 21 notwendigerweise mit einer verhältnismässig langsamen Touren zahl drehen, und dies wird mittelst folgenden Mechanismus erreicht. In den Stromkreisteil 57, der zu den Hilfsmotoren führt, sind Widerstände eingeschaltet, die von genügen der Grösse sind, um eine langsame Drehung des Antriebsritzels zu veranlassen. Wenn nun der Kolben 30 des Servomotors bewegt wird, werden deshalb die Zahnräder 2.0 und 21 mit langsamer Tourenzahl gedreht, bis der Ein griff vollständig ist, worauf dann der Kolben 30 das Rohr 40 aufdeckt, das zum schon er. wähnten Zylinder 4,21 mit dem Kolben 41 führt.
Dieser Kolben 41 wird dann verscho ben, um die Kontakte 44 und 45 zu verbin den, wodurch der Widerstand 66 über die Leitungen <B>62</B> kurzgeschlossen wird und wo durch die Hilfsmotoren an die volle Betriebs spannung gelegt werden. Da die Hilfsmotoren 1,6 und 17 erfin dungsgemäss nur in Betrieb gesetzt werden sollen, wenn der von den Hauptmotoren 10 bis 13 aufgenommene Strom einen gewissen Wert überschreitet, so werden diese Hilfs motoren nur beim Anfahren oder bei verhält nismässig niedrigen Geschwindigkeiten die Lokomotive treiben helfen. Die Abhängigkeit des Betriebszustandes der Hilfsmotoren vom Strom der Hauptmotoren kann durch die Ein führung des Solenoidschalters -68 in die Zu führungsleitung 57 für die Hilfsmotoren er reicht werden.
Die Wicklung des Solenoid- schalters 68 spricht direkt auf den Belas tungsstrom der Hauptmotoren an, der über die Leitung 69 geht, so dass, wenn dieser Be lastungsstrom oberhalb einer vorbestimmten Grenze ist, wie es beim Anfahren oder Ziehen des Zuges auf einer starken Steigung der Fall sein würde, der Schalter 68 geschlossen wird und die Hilfsmotoren in Tätigkeit ge setzt werden; wenn aber die Lokomotive an gefahren ist und mit einer Geschwindigkeit von zum Beispiel 50 km pro Stunde und dar über fährt, reicht der Belastungsstrom der Hauptmotore nicht aus, um den Schalter 68 geschlossen zu halten, worauf die Hilfs motoren selbsttätig ausser Betrieb gesetzt wer den.
Um die Hilfsmotoren und ihren Einrück- mechanismus im Falle des Ausbleibens der Druckflüssigkeit zu sehützen, ist in die Lei tung 57 ein zweiter Schalter 7,0 eingeführt, der gewöhnlich in geschlossener Stellung gegen die Kontakte 71 mittelst des mit Druckflüssigkeit betätigten Kolbens 72: -ge halten werden kann; die Verbindung mit der Druckflüssigkeitsquelle wird durch das Rohr 7.3 hergestellt.
In der Beschreibung des Ililfsmotor- steuermechanismus ist in den meisten Fällen die Erklärung auf den Hilfsmotor 16 be schränkt worden, aber selbstverständlich wird der Hilfsmotor 17 in genau derselben -Weise durch Teile gesteuert, die einfach Duplikate der soeben besprochenen Teile sind: Ein- übliches Steuerungssystem für die Hauptmotoren 10-13 ist in Fig. 5 durch den mit 74 bezeichneten Teil der Anlage darge- stellt und ein typisches Stromabnahmesystom ist in Fig. 5 durch den mit 75 bezeichneten Teil der Anlage dargestellt.
Wie gezeigt wurde, sind die beiden Hilfs motoren 16 und 17 in entgegengesetzten Rich tungen angeordnet, so dass notwendigerweise, wenn dieselben die Lokomotive in einer be stimmten Richtung antreiben helfen, ein Mo tor über das Zahnrad 20 antreibt, während der andere Motor über das Zahnrad 21 an treibt.
Eine in dieser Weise ausgeführte elek trische Lokomotive kann sehr wirtschaftlich betrieben werden, da die Hauptmotoren 10 bis 13 so konstruiert werden können, dass sie bei einer Durchschnittsgeschwindigkeit, zum Beispiel zwischen 50 und 100 km pro Stunde mit bestem Wirkungsgrad arbeiten. In diesen Betriebszuständen sind die Hilfsmotoren 16 und 17 infolge des zu geringen Hauptmotor stromes ausgeschaltet und in der Tat voll kommen von den Achsen getrennt, die sie im Bedarfsfall treiben sollen, so dass alle un nötige Abnützung der Verbindungsteile ver mieden wird und die Hauptmotoren nicht ge zwungen sind, die Hilfsmotoren anzutreiben.
Fernerhin können sehr starke Motoren für die Achsen 15 verwendet werden, und es kann ein sehr starkes Anzugsmoment entwickelt werden, wenn die Räder 18 einen kleineren Durchmesser als die Haupträder 6 bis 9 auf weisen.
Ein anderer Vorteil liegt darin, dass die Hilfsmotoren billiger als die Itauptmotore hergestellt werden können, da sie kleiner sind und doch die für das Anfahren eines sehwe- ren Zuges notwendige Zugkraft erreicht wer den kann. Wenn einmal der Zug angezogen worden ist, genügen dann die Hauptmotoren, um die Last zu übernehmen.