Seherenstromabnehmer für elektrisch betriebene Eisenbahnfahrzeuge
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Eisenbahnfahrzeuge, insbesondere auf Scherenstromabnehmer für elektrisch betriebene Eisenbahnfahrzeuge.
Bekannt sind Scheren stromabnehmer für elektrisch betriebene Eisenbahnfahrzeuge, die in Schweizer Patent Nr. 472986 beschrieben sind.
Bei diesen Scherenstromabnehmern sind obere bewegliche Rahmen mit unteren beweglichen Rahmen, die an Wellen befestigt sind, gelenkig verbunden. Die Wellen sind mit einer unbeweglichen Grundplatte durch ein System von Hebeln verbunden, die durch einen Druckluftantrieb betätigt werden, dessen Steuereinrichtung mit einer dieser Wellen mechanisch verbunden ist.
Diese Scherenstromabnehmer arbeiten zufriedenstellend bei normalem Fahrbetrieb der Eisenbahnfahrzeuge.
Beim Zusammenstoss des Scherenstromabnehmers mit Hindernissen an der Fahrleitung im Falle der Bewegung der Eisenbahnfahrzeuge in einer Richtung wird sein Hebelsystem automatisch gesenkt. Stösst der Scherenstromabnehmer mit einem Hindernis an der Fahrleitung bei Bewegung der Eisenbahnfahrzeuge in der anderen Richtung zusammen so wird sein Hebelsystem nicht gesenkt.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Beseitigung des erwähnten Nachteils.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen solchen Scherenstromabnehmer für elektrisch betriebene Eisenbahnfahrzeuge zu schaffen, der automatisches Senken des Hebelsystems in Notbetriebszustand bei beliebiger Bewegungsrichtung der Eisenbahnfahrzeuge gewährleisten würde.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass in dem Scherenstromabnehmer für elektrisch betriebene Eisenbahnfahrzeuge, in dem obere bewegliche Rahmen mit unteren beweglichen Rahmen gelenkig verbunden sind, die an Wellen befestigt sind, welche mit einer festen Grundplatte über ein System von Hebeln verbunden sind, die durch einen Druckluftantrieb betätigt werden, dessen Steuereinrichtung mit einer dieser Welle in mechanischer Verbindung steht, erfindungsgemäss die mechanische Verbindung auch zwischen der Steuereinrichtung des Druckluftantriebs und der anderen Welle vorgesehen wird, was automatisches Senken des Hebelsystems bei Notbetrieb gewährleistet.
Die mechanische Verbindung der Steuereinrichtung des Druckluftantriebs mit den Wellen wird zweckmässigerweise mit Hilfe eines Schwinghebels hergestellt, bei dem der eine Arm über eine steife Zugstange mit der Kurbel der einen Welle, der andere aber über eine flexible Zugstange mit der Kurbel der anderen Welle verbunden ist, wobei die Verbindungsfestigkeit mittels der steifen Zugstange geringer als die mittels der flexiblen Zugstange ist.
Diese Zugstangenausführung verhindert nicht die Drehung der Wellen nach verschiedenen Seiten bei normaler Arbeit des Scherenstromabnehmers und gewährleistet das Senken des Hebelsystems im Notbetriebszustand bei beliebiger Bewegungsrichtung der elektrisch betriebenen Eisenbahnfahrzeuge.
Nachstehend wird die Beschreibung eines konkreten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung angeführt, in der das Schema des erfindungsgemässen Scherenstromabnehmers für elektrisch betriebene Eisenbahnfahrzeuge dargestellt ist.
An einer festen Grundplatte 1 ist ein System von He beln 2 angelenkt. Auf diesem Hebelsystem sind Wellen 3 und 4 montiert, an denen untere bewegliche Rahmen 5 befestigt sind. Die erwähnten Rahmen sind mit oberen beweglichen Rahmen 6 gelenkig verbunden, auf denen eine Kufe 7 angeordnet ist, die den Kontakt mit einer Fahrleitung 8 des Fahrleitungsnetzes herstellt.
Die symmetrische Lage der unteren 5 und der oberen 6 Rahmen bei Normalbetrieb gewährleistet eine synchronisierende Zugstange 9.
Für das Heben und Senken des Systems von Hebeln 2 sorgt ein Druckluftantrieb, der einen Druckluftzylinder 10 und eine Steuereinrichtung 11 enthält.
Im Zylinder 10 befindet sich ein Kolben 12, der mittels einer Kolbenstange 13 mit einer Kurbel 14 des Systems von Hebeln 2 verbunden ist.
Die Steuereinrichtung 11 stellt einen Zylinder 15 mit Kolben 16 dar. Im Zylinder 15 sind drei Öffnungen vorhanden, an welche eine Rohrleitung 17, die den Zylinder 15 mit der Druckluftleitung der elektrisch betriebenen Eisenbahnfahrzeuge verbindet, eine Rohrleitung 18, die die Steuereinrichtung 11 mit dem Druckluftzylinder 10 verbindet, und eine Rohrleitung 19, die die Steuereinrichtung 11 mit der Atmosphäre verbindet, angeschlossen sind.
Eine Kolbenstange 20 der Steuereinrichtung 11 ist über miteinander gelenkig verbundene Zugstange 21, 22, 23 mit einer Kurbel 24 der Welle 3 verbunden. Die Zugstange 23 ist mit der Kurbel 24 durch einen Gelenkfinger 25 verbunden.
Mit einer Kurbel 26 der Welle 4 ist die Kolbenstange 20 der Steuereinrichtung 11 über Zugstangen 21, 22, einen Schwinghebel 27 und eine flexible Zugstange 28 verbunden. Statt der flexiblen Zugstange kann eine teleskopisch ausschiebbare Zugstange verwendet werden.
In dem betrachteten Scherenstromabnehmer sind die Wellen 3 und 4, die Drehachse des Schwinghebels 27 und die oberen Gelenke des Systems von Hebeln 2 auf einer beweglichen Grundplatte 29 angeordnet. Diese Anordnung der erwähnten Elemente gewährleistet ihre bequeme Montage. Jedoch ist eine Ausführung des Scherenstromabnehmers möglich, bei der die Wellen 3 und 4 unmittelbar am Hebelsystem montiert sind.
Der Scherenstromabnehmer für elektrisch betriebene Eisenbahnfahrzeuge arbeitet folgenderweise.
Bei Normalbetrieb verschieben sich bei geringen Höhenveränderungen der Fahrleitung 8 zusammen mit der Kufe 7 die oberen 6 und die unteren 5 beweglichen Rahmen. Bei grosser Höhenminderung der Fahrleitung 8 drehen sich die Wellen 3 und 4 nach entgegengesetzten Seiten um einen beträchtlichen Winkel. Zusammen mit der Welle 3 dreht sich entgegen dem Uhrzeigersinn die Kurbel 24, die über die Zugstangen 23, 22 und 21 und die Kolbenstange 20 den Kolben 16 nach links verschiebt, wodurch die Rohrleitungen 18 und 19 verbunden werden. Infolge des Austritts der Druckluft aus dem Zylinder 10 durch die Steuereinrichtung 11 in die Atmosphäre wird das System von Hebeln 2 gesenkt. Mit ansteigender Höhe der Fahrleitung 8 hebt sich die Kufe 7 unter Einwirkung von Federn 30, wodurch sie die Verschiebung von beweglichen Rahmen 5 und 6 sowie die Drehung der Wellen 3 und 4 bewirkt.
Die damit zusammen erfolgende Drehung der Kurbel 24 im Uhrzeigersinn bewirkt über die Zugstangen 23, 22 und 21 sowie die Kolbenstange 20 die Verschiebung des Kolbens 16 nach rechts. Infolgedessen gelangt die Druckluft aus der Rohrleitung 17 in die Rohrleitung 18 und in den Zylinder 10, und das System von Hebeln 2 hebt sich.
Bei Notbetrieb hängt die Arbeit des Scherenstromabnehmers von der Bewegungsrichtung der elektrisch be triebenen Eisenbahnfahrzeugeab.
Bei Bewegung des Scherenstromabnehmers in der Richtung, die in der Zeichnung durch einen Pfeil A angegeben ist, erfolgt bei einem Stoss gegen ein an der Fahrleitung 8 aufgetretenes Hindernis die Zerstörung der synchronisierenden Zugstange 9, welche eine geringe mechanische Festigkeit hat, und die beweglichen Rahmen 5 und 6 nehmen eine Lage ein, die in der Zeichnung durch Strichlinien angegeben ist. Die Kurbel 24 dreht sich entgegen dem Uhrzeigersinn und verschiebt über die Zugstangen 23, 22 und 21 und die Kolbenstange 20 den Kolben 16 nach links, wobei sie den Zylinder 10 über die Steuereinrichtung 11 mit der Atmosphäre verbindet. Das System von Hebeln 2 senkt sich, so dass es die Kufe 7 ausser Kontakt mit der Fahrleitung 8 bringt.
In diesem Falle verhindert die flexible Zugstange 28 die Drehung des Schwinghebels 27 entgegen dem Uhrzeigersinn nicht,
Bei Bewegung des Scheren stromabnehmers in der Richtung, die in der Zeichnung durch einen Pfeil B angegeben ist, erfolgt bei einem Stoss gegen ein Hindernis an der Fahrleitung ebenfalls die Zerstörung der synchronisierenden Zugstange 9, und die beweglichen Rahmen 5 und 6 nehmen eine Lage ein, die in der Zeichnung durch Strichpunktlinien angegeben ist. Die Kurbel 26 dreht sich im Uhrzeigersinn und dreht über die flexible Zugstange 28 den Schwinghebel 27.
Da die mechanische Festigkeit der Zugstange 23 geringer als die Festigkeit der flexiblen Zugstange 28 ist, zerstört sich die Zugstange 23, so dass sie die Drehung des Schwinghebels 27 nicht verhindert. Statt der Festigkeitsminderung der Zugstange 23 kann die Festigkeit des Fingers 25 vermindert werden, der bei Anspannung der flexiblen Zugstange 28 abgeschert werden wird.
Die Drehung des Schwinghebels 27 entgegen dem Uhrzeigersinn bewirkt über die Zugstangen 22 und 21 und die Kolbenstange 20 die Verschiebung des Kolbens 16 nach links. Die Druckluft tritt aus dem Druckluftzylinder 10 durch die Steuereinrichtung 11 in die Atmosphäre aus, und das System von Hebeln 2 senkt sich.
Das Versuchsmuster des Scherenstromabnehmers, ausgeführt gemäss der vorliegenden Erfindung, gewährleistete bei den Prüfungen sein zuverlässiges Senken bei Stössen gegen die an der Fahrleitung auftretende Hindernisse in beiden Bewegungsrichtungen der Eisenbahnfahrzeuge. Die Auswechselung der zerstörten synchronisierenden Zugstange und des zerstörten Fingers nahm nicht mehr als fünf Minuten in Anspruch.
Seheren pantograph for electrically operated railway vehicles
The present invention relates to railway vehicles, in particular to pantographs for electrically operated railway vehicles.
Scissors pantographs for electrically operated railway vehicles are known, which are described in Swiss Patent No. 472986.
In these pantographs, upper movable frames are articulated to lower movable frames which are attached to shafts. The shafts are connected to an immovable base plate by a system of levers which are operated by a pneumatic drive, the control device of which is mechanically connected to one of these shafts.
These pantographs work satisfactorily during normal operation of the railway vehicles.
If the pantograph collides with obstacles on the contact line when the railroad vehicles move in one direction, its lever system is automatically lowered. If the pantograph collides with an obstacle on the contact line when the railroad vehicles move in the other direction, its lever system is not lowered.
The aim of the present invention is to eliminate the drawback mentioned.
The invention is based on the object of creating such a pantograph for electrically operated railway vehicles, which would ensure automatic lowering of the lever system in the emergency operating state in any direction of movement of the railway vehicles.
This object is achieved in that, in the pantograph for electrically operated railway vehicles, in the upper movable frame are articulated to lower movable frame, which are attached to shafts which are connected to a fixed base plate via a system of levers, which by a Compressed air drive are actuated, the control device of which is in mechanical connection with one of these shafts, according to the invention the mechanical connection is also provided between the control device of the compressed air drive and the other shaft, which ensures automatic lowering of the lever system in emergency operation.
The mechanical connection of the control device of the compressed air drive to the shafts is expediently established with the help of a rocker arm, in which one arm is connected to the crank of one shaft via a rigid pull rod, but the other is connected to the crank of the other shaft via a flexible pull rod, wherein the connection strength by means of the rigid tie rod is lower than that by means of the flexible tie rod.
This drawbar design does not prevent the shafts from rotating in different directions during normal work of the pantograph and ensures the lowering of the lever system in the emergency operating state in any direction of movement of the electrically operated railway vehicles.
The description of a specific embodiment of the present invention is given below with reference to the accompanying drawing, which shows the scheme of the pantograph according to the invention for electrically operated railway vehicles.
On a fixed base plate 1, a system of He levers 2 is hinged. Shafts 3 and 4 to which lower movable frames 5 are attached are mounted on this lever system. The aforementioned frames are articulated to upper movable frames 6 on which a runner 7 is arranged, which makes contact with a contact line 8 of the contact line network.
The symmetrical position of the lower 5 and the upper 6 frames during normal operation ensures a synchronizing pull rod 9.
A compressed air drive, which contains a compressed air cylinder 10 and a control device 11, is used to raise and lower the system of levers 2.
In the cylinder 10 there is a piston 12 which is connected by means of a piston rod 13 to a crank 14 of the system of levers 2.
The control device 11 represents a cylinder 15 with a piston 16. In the cylinder 15 there are three openings to which a pipe 17, which connects the cylinder 15 to the compressed air line of the electrically operated railway vehicles, and a pipe 18, which connects the control device 11 to the compressed air cylinder 10 connects, and a pipe 19, which connects the control device 11 to the atmosphere, are connected.
A piston rod 20 of the control device 11 is connected to a crank 24 of the shaft 3 via tie rods 21, 22, 23 that are articulated to one another. The pull rod 23 is connected to the crank 24 by a joint finger 25.
The piston rod 20 of the control device 11 is connected to a crank 26 of the shaft 4 via tie rods 21, 22, an oscillating lever 27 and a flexible tie rod 28. Instead of the flexible pull rod, a telescopically extendable pull rod can be used.
In the pantograph under consideration, the shafts 3 and 4, the axis of rotation of the rocking lever 27 and the upper joints of the system of levers 2 are arranged on a movable base plate 29. This arrangement of the elements mentioned ensures their convenient assembly. However, a version of the pantograph is possible in which the shafts 3 and 4 are mounted directly on the lever system.
The pantograph for electrically operated railway vehicles works as follows.
During normal operation, the upper 6 and lower 5 movable frames move with small changes in height of the contact line 8 together with the runner 7. If the height of the contact line 8 is greatly reduced, the shafts 3 and 4 rotate in opposite directions through a considerable angle. Together with the shaft 3, the crank 24 rotates counterclockwise, which moves the piston 16 to the left via the tie rods 23, 22 and 21 and the piston rod 20, whereby the pipes 18 and 19 are connected. As a result of the escape of the compressed air from the cylinder 10 through the control device 11 into the atmosphere, the system of levers 2 is lowered. As the height of the contact line 8 rises, the runner 7 rises under the action of springs 30, causing the movable frames 5 and 6 to be displaced and the shafts 3 and 4 to rotate.
The clockwise rotation of the crank 24, which takes place together with this, causes the piston 16 to be shifted to the right via the tie rods 23, 22 and 21 and the piston rod 20. As a result, the compressed air from the pipe 17 enters the pipe 18 and into the cylinder 10 and the system of levers 2 lifts.
In emergency operation, the work of the pantograph depends on the direction of movement of the electrically operated railway vehicles.
When the pantograph moves in the direction indicated by arrow A in the drawing, the synchronizing tie rod 9, which has a low mechanical strength, and the movable frames 5 are destroyed if an obstacle occurs on the contact line 8 and 6 occupy a position indicated in the drawing by broken lines. The crank 24 rotates counterclockwise and shifts the piston 16 to the left via the tie rods 23, 22 and 21 and the piston rod 20, connecting the cylinder 10 to the atmosphere via the control device 11. The system of levers 2 is lowered so that it brings the runner 7 out of contact with the contact line 8.
In this case, the flexible pull rod 28 does not prevent the rocker arm 27 from rotating counterclockwise,
When moving the scissors pantograph in the direction indicated in the drawing by an arrow B, the synchronizing tie rod 9 is also destroyed if it hits an obstacle on the contact line, and the movable frames 5 and 6 assume a position which is indicated in the drawing by dash-dotted lines. The crank 26 rotates clockwise and rotates the rocking lever 27 via the flexible pull rod 28.
Since the mechanical strength of the tie rod 23 is lower than the strength of the flexible tie rod 28, the tie rod 23 is destroyed so that it does not prevent the rocker arm 27 from rotating. Instead of reducing the strength of the pull rod 23, the strength of the finger 25 can be reduced, which will be sheared off when the flexible pull rod 28 is tensioned.
The counterclockwise rotation of the rocker arm 27 effects the displacement of the piston 16 to the left via the tie rods 22 and 21 and the piston rod 20. The compressed air exits the compressed air cylinder 10 through the control device 11 into the atmosphere and the system of levers 2 descends.
The test model of the pantograph, designed according to the present invention, guaranteed its reliable lowering during the tests in the event of impacts against the obstacles occurring on the contact line in both directions of movement of the railway vehicles. Replacing the broken synchronizing pull rod and the broken finger took no more than five minutes.