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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Schleifvorrichtung für absenkbare
Stromabnehmer elektrisch betriebener Fahrzeuge, bestehend aus mit
einem Pantographen verbundenen Träger, auf den ein über die
Länge des
Trägers
angeordneter Schleifkörper
befestigt ist.
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Der
Hauptbestandteil des Schleifkörpers
eines Stromabnehmers für
elektrisch betriebene Fahrzeuge ist graphitischer Kohlenstoff, dem
zur Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit weitere metallische
Bestandteile zugesetzt werden können.
Graphitischer Kohlenstoff zeigt eine geringere Festigkeit gegenüber mechanischen
Gewalteinwirkungen, die im Oberleitungsbereich durchaus nicht selten
sind. Der Schleifkörper
ist in einem als Fassung ausgebildeten Teil eines Trägers verankert.
Die Fassungen weisen in der Regel eine rechteck- oder trapezförmige Form auf.
Träger
einschließlich
der Fassungen sind aus Aluminium oder verzinktem Stahlblech gefertigt.
Unter bestimmten Bedingungen, z. B. im grenzüberschreitenden Zugverkehr
beim Wechsel in andere Stromversorgungsnetze und bei Raureifbildung
kann es zur Ausbildung von Lichtbögen vom Fahrdraht zum Träger kommen,
die zu deren Zerstörung
führen können und
damit auch die mechanische Stabilität der Schleifkörper in
der Fassung gefährden.
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In
der
DE 94 01 585.6
U1 ist ein Schleifstück beschrieben,
welches außenseitig
ein elektrisch isolierendes Material mit einer Dicke aufweist, die
eine hohe elektrische Durchschlagfestigkeit gewährleistet. Unter der Durchschlagfestigkeit
versteht man die auf die Materialdicke bezogene elektrische Feldstärke, bei
der der Isolierstoff zerstört
wird und sein Isolationsvermögen
aufhört.
Das isolierende Material ist an den Aussenseiten der Fassung bzw.
des Trägers angeordnet.
Das elektrisch isolierende Material wird außenseitig durch aufwändiges Flammspritzen
oder Plasmaspritzen aufgebracht. Es besteht auch die Möglichkeit,
eine Keramik- oder Kunststoffschicht durch Kleben auf dem Träger zu befestigen.
Hierbei hat sich jedoch gezeigt, dass bei mechanischen Gewalteinwirkungen
gegen das Schleifstück
die Schleifleiste (Schleifkörper)
und die isolierende Beschichtung insbesondere an der Grenze zwischen Schleifleiste
und Beschichtung in bestimmten Fällen eine
verminderte Stabilität
und Rissbildungen oder darüber
hinausgehende Zerstörungen
der isolierenden Schicht auftreten und damit die Ausbildung von Lichtbögen wieder
gegeben ist. Ein Schutz des Schleifkörpers (Schleifleiste) gegen
mechanische Beschädigungen
ist nicht gegeben.
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In
der
DE 38 21 254 C2 wird
ein Schleifstück für Stromabnehmer
beschrieben. Das Schleifstück besitzt
einen Träger,
der eine Kohleleiste eines Stromabnehmers an deren Seitenflächen über den größeren Teil
ihrer Höhe
umschließt,
das heißt,
der Träger
verkleidet teilweise die Seitenflächen der Kohleleiste. Da die
hier beschriebene seitliche Verkleidung des Schleifkörpers Bestandteil
des Trägers ist, ist
ein wirksamer mechanischer Schutz des Systems kaum gewährleistet.
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In
der
DE 100 02 433
A1 werden Schleifelemente für Stromabnehmer beschrieben,
wobei der den Kohleschleifkörper
tragende Träger
bevorzugt aus einem mit Fasern verstärkten, wärmehärtendem Polymer besteht. Auch
hier ist ein mechanischer Schutz des Systems, das aus Träger und
Schleifleiste besteht, auch durch die Auswahl bestimmter Polymermaterialien
nicht ausreichend gegeben.
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In
der
WO 01/05617 A1 ist
eine Schleifvorrichtung für
absenkbare Stromabnehmer elektrisch betriebener Fahrzeuge beschrieben,
die aus einem mit einem Pantographen verbundenen langgestreckten,
eigensteifen Träger
besteht, auf dem ein über
die Länge
des Trägers
befestigter Schleifkörper
angeordnet ist. An der Seitenwandung des Trägers ist ein Abdeckprofil befestigt,
das die Klebefuge zwischen Schleifleiste und Träger sowie Teile der Kohleleiste seitlich
abdeckt. Diese hier vorgeschlagene Anbringung von Abdeckprofilen
an der Seitenwandung ist nicht geeignet, das System aus Träger und Schleifleiste
ausreichend vor mechanischen Einwirkungen, die während des Betriebes auftreten
können,
zu schützen.
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Der
Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Schleifvorrichtung
für absenkbare
Stromabnehmer elektrisch betriebener Fahrzeuge anzubieten, die aus
einem mit einem Pantographen verbundenen Träger bestehen, auf dem ein über die
Länge des
Trägers
angeordneter Schleifkörper
befestigt ist, der gegen mechanische Zerstörung des Schleifkörpers und
zusätzlich
gegen auf die Fassung bzw. den Träger überspringende Lichtbögen geschützt ist.
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Die
Lösung
der Aufgabe erfolgt mit dem kennzeichnenden Teil des Anspruches
1.
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So
ist die erfindungsgemäße Schleifvorrichtung
für absenkbare
Stromabnehmer elektrisch betriebener Fahrzeuge, bestehend aus mit
einem Pantographen verbundenen Träger, auf dem ein über die Länge des
Trägers
angeordneter Schleifkörper
befestigt ist, wobei die Seitenwandung des Trägers, der untere Bereich des
Trägers
und die Seitenflächen des
Schleifkörpers
eine Verkleidung aufweisen, die elektrisch isolierende Eigenschaften
aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger und der Schleifkörper die
als Klemmhülse
ausgebildete Verkleidung aufweisen, die entweder sowohl die Außenflächen des
Trägers
als auch die Seitenflächen
des Schleifkörpers
vollständig
umfasst oder im Bereich der Außenflächen des
Trägers
und/oder im Bereich der Seitenflächen
des Schleifkörpers
in der Verkleidung Aussparungen aufweist, wobei der Bereich der Schleiffläche immer
ausgespart bleibt und die Verkleidung so ausgebildet ist, dass durch
Formschluss in Verbindung mit einer Klemmwirkung der Verkleidung
eine Fixierung am Träger
und den Seitenflächen
des Schleifkörpers
erfolgt.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die
Verkleidung ist formschlüssig
ausgebildet und umfasst den Träger
und die Seitenflächen der
Schleifleiste. Diese enganliegende formschlüssige Verbindung zwischen der
Verkleidung und dem Träger
und den Seitenflächen
der Schleifleiste ermöglicht
eine optimale mechanische Sicherung der Schleifleiste in Verbindung
mit einer über
den gesamten Träger
erreichten elektrischen Durchschlagfestigkeit zur Verhinderung der
Entstehung von Lichtbögen.
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Die
Ausgestaltung der Erfindung die Verkleidung als Klemmhülle auszubilden,
hat bei der Nachrüstung
bestehender Schleifvorrichtung den großen Vorteil, dass diese Verkleidung
einfach über
den Träger
und die Schleifkörper
geschoben wird und aufgrund der Klemmwirkung der Verkleidung in
Verbindung mit der Formgebung eine stabile Befestigung erreicht
wird. Die Klemmwirkung kann vorteilhafterweise durch Anbringung
geeigneter mechanisch wirkender Klemmhilfsmittel unterstützt werden.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besteht die Verkleidung
im Wesentlichen aus elektrisch isolierendem Material, wobei die
mechanische Festigkeit durch geeignete Materialwahl zusätzlich verstärkt werden
kann. So haben sich insbesondere polymere Materialien wie Polyamide,
Polyetherimide oder Polyethersulfone als sehr vorteilhaft herausgestellt.
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Eine
weitere Ausgestaltung sieht vor, dass Werkstoffkombinationen eingesetzt
werden, die vor allen Dingen dem Rechnung tragen, dass die Verkleidung
im Bereich der Schleifkörper
besonderen mechanischen Belastungen ausgesetzt sind. So ist es z. B.
möglich,
zusätzliche
Verstärkungselemente
bzw. Verstärkungsmaterialien
mit der Verkleidung zu kombinieren, um gerade im Bereich der Schleifkörper eine
zusätzliche
Stabilität
gegen Gewalteinwirkungen zu erreichen. Zusätzliche Verstärkungselemente bzw.
Verstärkungmaterialien
können
beispielsweise geeignete Fasermaterialien sein, die mit Polymeren verbunden
werden, beispielsweise Kohlenstofffasern. Zu beachten ist jedoch
dabei, dass die Härte der Verkleidung
im Bereich des Schleifkörpers
nicht größer sein
darf als die Härte
des Schleifkörpermateriales
selbst.
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Eine
weitere Ausbildung der Erfindung sieht vor, dass die Verkleidung
Aussparungen aufweist. Diese Aussparungen sind insbesondere im Bereich des
Trägers
vorgesehen, in dem ein Überspringen
eines Lichtbogens zum Oberleitungsdraht so gut wie ausgeschlossen
ist. Sie ermöglichen
eine effektivere Anpassung der formschlüssigen Verkleidung an die Träger-Schleifkörper-Kombination.
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Diese
Verkleidung kann mit dem Träger und/oder
den Seitenflächen
des Schleifkörpers
verklebt bzw. zusätzlich
verklebt werden.
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Die
Verkleidung kann zwei- oder mehrteilig ausgeführt werden bzw. sie kann aus
zwei Längshälften bestehen.
Dadurch ist es möglich,
konstruktiven Besonderheiten der Schleifvorrichtung Rechnung zu tragen
und die Verkleidung entsprechend anzupassen.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels und Zeichnungen
näher erläutert.
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Es
zeigen
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1 eine
schematische Längsdarstellung der
Schleifvorrichtung mit Verkleidung,
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2 eine
schematische Querschnittsdarstellung mit Verkleidung (Schnitt A-A
von 1),
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3 eine
schematische Schnittdarstellung einer Verkleidung (Schnitt B-B von 4),
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4 eine
perspektivische Darstellung einer Verkleidung,
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5 eine
schematische Querschnittsdarstellung einer alternativen Formgebung,
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6 eine
schematischen Querschnittsdarstellung einer weiteren alternativen
Formgebung,
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7 eine
schematische Ansicht der Verkleidung in Längsrichtung mit angesetzter
Materialbrücke,
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8 eine
schematische Draufsicht der Verkleidung nach 5 mit Aussparungen
und
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9 eine
schematische Querschnittsdarstellung einer zweiteiligen Verkleidung.
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1 zeigt
eine erfindungsgemäße Schleifvorrichtung
für absenkbare
Stromabnehmer elektrisch betriebener Fahrzeuge. Ein in Längsrichtung dargestellter
Träger 3 ist
im Endbereich mit einem Pantographen 2 verbunden, der für das Absenken und
Hochfahren der Schleifvorrichtung zuständig ist. In einer Fassung 8 des
Trägers 3 (2)
ist ein Schleifkörper 1 befestigt.
Der Schleifkörper 1 besteht im
Wesentlichen aus graphitischem Kohlenstoff und ist verantwortlich
für die
Stromabnahme an einem Oberleitungsdraht 10 und das Herstellen
der Verbindung zu einem Antriebsaggregat. Eine Verkleidung 5 umhüllt formschlüssig den
Träger 3,
sowie den in der Fassung 8 fixierten Schleifkörper 1 mit
seinen Sei tenflächen 6.
Vertikale Stege 7 der Verkleidung 5 liegen an
den Seitenflächen 6 des
Schleifkörpers 1 (2) an.
Sie können
dort vorteilhafterweise mit dem Schleifkörper 1 verklebt werden.
Eine Schleiffläche 4 des
Schleifkörpers 1 wird
von der Verkleidung 5 nicht verdeckt, so dass an dieser
Stelle die Stromabnahme ungehindert möglich ist.
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2 zeigt
die erfindungsgemäße Schleifvorrichtung
im schematischen Querschnitt. Der Schleifkörper 1 ist in der
Fassung 8 des Trägers 3 fixiert.
Die Verkleidung 5 umhüllt
formschlüssig
sowohl den Träger 3 als
auch die Fassung 8 sowie mit ihren Stegen die Seitenflächen 6 des
Schleifkörpers 1.
Die Schleiffläche 4 bleibt
unbedeckt um eine ungestörte Stromabnahme
zu gewährleisten.
Die Verkleidung 5 besteht aus schlagzähem und elektrisch isolierendem
Material. Der Schleifkörper 1 wird
aufgrund der schleifenden Wirkung des Oberleitungsdrahtes 10 abgenutzt.
Beim Erreichen der oberen Kante der vertikalen Stege 7 der
Verkleidung 5 werden diese parallel zum Schleifkörper 1 ebenfalls
abgearbeitet.
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Die
Verkleidung 5 verhindert eine Zerstörung oder Beschädigung des
Schleifkörpers 1 sowie
eine Bildung eines Lichtbogens zwischen Fahrdraht und Träger bzw.
Fassung.
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3 zeigt
die Verkleidung 5 im Querschnitt. Die Formung der Verkleidung 5 entspricht
der Formung des Trägers 3. 3 stellt
die Querschnittsdarstellung B-B der Verkleidung 5 gemäß der perspektivischen
Darstellung von 4 dar. Das Trägerteil 9 der
Verkleidung 5 enthält
Aussparungen 11.
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5 und 6 stellen
Ansichten in Längsrichtung
der Verkleidung 5 dar, deren Formgebung im Wesentlichen
von der Form der Kombination des Trägers 3 mit dem Schleifkörper 1 abhängig ist.
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7 zeigt
eine weitere Ansicht der Verkleidung 5 in Längsrichtung,
bei der eine Materialbrücke 12 am
unteren Trägerteil 9 angesetzt
ist.
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8 zeigt
eine Draufsicht der Verkleidung 5, wie sie in 5 dargestellt
ist. Die beiden hier erkenntlichen Aussparungen 11 sind
durch eine Materialbrücke 12 voneinander
getrennt.
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Vorteilhafterweise
kann die Materialbrücke 12 auch
aus federndem, elastischem Material gefertigt und am Trägerteil 9 aufgesetzt
sein, wie in 7 dargestellt.
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9 zeigt
eine weitere Schnittdarstellung der Kombination des Trägers 3 mit
dem Schleifkörper 1 und
einer Verkleidung 5, die aus zwei Teilen besteht. Beide
Teile können
durch Klebung oder durch andere Haftmittel an der Vorrichtung fixiert
werden.
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- 1
- Schleifkörper
- 2
- Pantograph
- 3
- Träger
- 4
- Schleiffläche
- 5
- Verkleidung
- 6
- Seitenflächen
- 7
- Steg
- 8
- Fassung
- 9
- Trägerteil
- 10
- Oberleitungsdraht
- 11
- Aussparung
- 12
- Materialbrücke