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Die
Erfindung betrifft ein Längselement,
insbesondere ein Statorpaket, eine Seitenführungsschiene, eine Gleitleiste
und dgl., eines Magnetbahnfahrweges nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1. Die Erfindung betrifft ferner einen Magnetbahnfahrweg mit einem
derartigen Längselement
sowie ein Verfahren zum Befestigen eines oder mehrerer Längselemente
eines Magnetbahnfahrweges.
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Magnetschnellbahnen
sind mit Trag- und Fährmagneten
ausgerüstet,
die das Fahrzeug im Fahrbetrieb von unten an den Fahrweg heranziehen, bzw.
seitlich in der Spur halten. Die Tragmagneten wirken dabei mit Statorpaketen
zusammen, die unterhalb und entlang des Fahrweges angeordnet sind und
eine Wanderfeldwicklung aufweisen. Die Statorpakete bilden zusammen
mit den Tragmagneten des Fahrzeuges einen synchronen Langstator-Linearmotor. Das
in den Statorpaketen erzeugte elektromagnetische Wanderfeld zieht
die Magnetschnellbahn durch die als Erregerteil wirkenden Tragmagneten mit.
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Für die seitliche
Führung
des Fahrzeugs sind Seitenführungsschienen
am Fahrweg angebracht, die mit den Fährmagneten am Fahrzeug zusammen wirken.
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Ein
Beispiel für
ein bekanntes Längselement ist
in 4 (Stand der Technik) dargestellt. Derartige Längselemente
sind zum Beispiel auf Teststrecken für Magnetschnellbahnen im Einsatz.
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Wie
in 4 dargestellt, besteht das bekannte Längselement
aus einem Statorpaket A, das mit Halteschienen C, D, E verbunden
ist. Diese sind komplementär
zu Formnuten C',
D', E' ausgebildet, die
in einem Obergurt B vorgesehen sind. Bei der Montage werden die
Halteschienen C, D, E in die entsprechenden Formnuten C', D', E' eingeschoben und von
oben mit dem Obergurt B verschraubt. Dazu sind im Obergurt B entsprechende
Durchgangsbohrungen F angeordnet, die mit (nicht dargestellten)
Gewindebohrungen in den Halteschienen C, D, E im montierten Zustand
fluchten. Das Statorpaket A kann somit mit dem Obergurt B fest verbunden
werden.
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Die
Formnuten C', E' halten das Statorpaket A,
wenn eine der beiden oder beide Schraubverbindungen zwischen dem
Statorpaket A und dem Obergurt B brechen. Dabei sind die Formnuten
C', E' mit Spiel ausgebildet,
so dass diese nur im Versagensfall belastet werden.
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Generell
besteht bei derartigen Systemen das Problem, dass der Fahrweg einer
Magnetschnellbahn aus einer Vielzahl von Statorpaketen und entsprechenden
Befestigungsvorrichtungen zusammengesetzt ist und somit komplexe,
gestückelte Fahrschienen
aufweist. Diese Fahrschienen benötigen
Beobachtungssysteme, die unvermeidliche technische Fehler in den
Befestigungselementen möglichst
im laufenden Betrieb erkennen können.
Hierfür existieren
bereits in den Magnetfahrzeugen eingebaute elektronische Messsysteme,
die Schienenversätze
im laufenden Betrieb sicher erkennen sollen.
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Allerdings
sind die üblichen
Befestigungssysteme für
Statorpakete steif und aus Sicherheitsgründen überdimensioniert ausgeführt. Die
geometrischen Veränderungen
bei etwaigen Fehlern sind daher sehr klein und dementsprechend schwierig
zu erfassen. Bei dem vorstehend beschriebenen System kommt noch
hinzu, dass das Spiel der Formnuten C', E' durch
Verschmutzung stark verringert bzw. gänzlich aufgehoben werden kann,
so dass die ohnehin geringe Lageänderung
des Statorpaketes bei Versagen einer Befestigung weiter verringert
und eine Fehlerdetektion erschwert wird.
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Aus
der
DE 199 31 367
A1 ist ein Längselement
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1 bekannt. Das Längselement
ist als Statorpaket ausgebildet und weist eine Halteeinrichtung
und eine Sicherungseinrichtung auf. Das Statorpaket ist in hierfür vorgesehene
Flansche eingebracht, die sich entlang des Statorpakets erstrecken.
Nach dem Einführen
des Stratorpakets werden Stegflansche und Statorpaket miteinander
verschraubt, wobei das Statorpaket auch im Bereich der Sicherungseinrichtung
mit einer Spannkraft beaufschlagt wird. Als Sicherungseinrichtung
dienen Stifte, die an den Flanschen befestigt sind und in Ringöffnungen
im Statorpaket hineinragen. Die Stifte und Ringöffnungen bilden eine zusätzliche
Redundanz, die bei einem Bruch der Verschraubungen ein Ausbrechen
des Statorpakets verhindert. Die Passstifte und Öffnungen können derart gestaltet werden,
dass beim Bruch eine gewisse Auslenkung des Statorpakets stattfindet.
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Bei
der Haltevorrichtung nach der
DE 199 31 367 A1 stellt eine Verschmutzung
der Ringöffnungen ebenfalls
ein Problem dar, da sich in Folge der Verschmutzung auch hier eine
Verringerung des Spiels ergibt, so dass wegen geringer Lageänderung
des Statorpaketes die Fehlerdetektion erschwert ist. Des Weiteren
hat diese Anordnung gewisse konstruktive Nachteile.
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Der
Erfindung liegt daher, ausgehend von der
DE 199 31 367 A1 , die Aufgabe
zugrunde, das eingangs genannte Längselement so zu verbessern, dass
eventuelle Fehler sicher detektiert werden können. Ferner soll ein Magnetbahnfahrweg
mit einem derartigen Längselement
sowie ein Verfahren zum Befestigen eines oder mehrerer Längselemente
eines Magnetbahnfahrweges angegeben werden.
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Im
Hinblick auf das Längselement
wird diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 1 und im Hinblick
auf den Magnetbahnfahrweg bzw. das Befestigungsverfahren durch die
Gegenstände der
Ansprüche
11 bzw. 12 erfindungsgemäß gelöst.
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Die
Erfindung beruht auf dem Gedanken, ein Längselement eines Magnetbahnfahrweges,
insbesondere ein Statorpaket, eine Seitenführungsschiene, eine Gleitleiste
und dgl., vorzusehen, das wenigstens eine Halteeinrichtung und wenigstens
eine Sicherungseinrichtung aufweist, wobei das Längselement wenigstens im Bereich
der Sicherungseinrichtung mit einer Spannkraft beaufschlagt ist,
die einer Haltekraft einer Halteeinrichtung entgegen wirkt. Dieses
Prinzip ist auch auf andere Fahrwegkomponenten, bspw. mit einer
anderen Einbaulage, anwendbar.
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Die
Erfindung hat den Vorteil, dass durch die Spannkraft eine definierte
Auslenkung des Längselementes
erfolgt, wenn die bzw. eine der Halteeinrichtungen versagt. Eine
sichere Fehleroffenbarung ist durch die damit verbundene gezielte
Verstärkung
der geometrischen Lageänderung
des Längselementes gewährleistet.
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Für die verbesserte
Fehleroffenbarung genügt
es, wenn der Bereich bzw. die Stelle, wo die Spannkraft eingeleitet
wird, von der bzw. den Halteeinrichtungen beabstandet ist, was erfüllt ist,
wenn das Längselement
im Bereich der Sicherungseinrichtung mit der Spannkraft beaufschlagt
ist. Dabei wird eine innere Spannung, bzw. Vorspannung induziert, die
bei Versagen einer Halteeinrichtung zu der gewünschten Fehleroffenbarung führt.
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Die
Sicherheit der Anordnung ist durch die Sicherungseinrichtung gegeben,
die eine Haltefunktion für
das Längselement übernimmt,
wenn die Halteinrichtung bzw. mehrere Halteinrichtungen versagen.
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Die
Vorspannung des Längselementes
zumindest im Bereich der Sicherungseinrichtung bietet außerdem die
Voraussetzung dafür,
dass in diesem Bereich eine Halteeinrichtung durch eine Sicherungseinrichtung,
insbesondere eine lastfreie oder zumindest betriebslastfreie Sicherungseinrichtung, ersetzt
werden kann, da sich die gesamte Anordnung durch die Vorspannung
des Längselementes
dynamisch wie ein Mehrfach-Achspaket bzw. allgemein wie ein mehrfach
gelagertes Element verhält.
Die Ersetzung der Halteeinrichtung durch eine lastfreie oder zumindest
betriebslastfreie Sicherungseinrichtung ist nicht zwingend, führt aber
zu besonderen Vorteilen, die gesondert erläutert werden.
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Insgesamt
bietet die Erfindung den Vorteil, dass aufgrund der definiert verstärkbaren
geometrischen Veränderung
des Längselementes
durch die Beaufschlagung mit der Spannkraft eine Fehleroffenbarung
ermöglicht
wird, die mit herkömmlichen
Messsystemen zuverlässig
erfasst werden kann. Es versteht sich, dass die Spannkraft zumindest
im Normalbetrieb, also ohne Auftreten eines Fehlers, gegeben ist.
Nach Auftreten eines Fehlers kann die Spannkraft sinken oder gänzlich aufgehoben
sein. Dieser Zustand, d. h. wenn die Wirkung der Erfindung eingetreten
ist, wird von der Erfindung mitumfasst und ist durch die relativ
große
geometrische Lageänderung des
Längselementes
gekennzeichnet.
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Bei
einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Sicherungseinrichtung
im Betrieb im Wesentlichen lastfrei oder zumindest betriebslastfrei
angeordnet.
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Dabei
kann die Sicherungseinrichtung komplett lastfrei angeordnet sein
oder zumindest eine Last übertragen,
die geringer als die Betriebslast ist bzw. geringer als eine der
aus der Betriebslast resultierenden Haltekräfte der Halteinrichtungen.
Die lastfreie Anordnung der Sicherungseinrichtung (kalte Redundanz)
bedeutet, dass die Sicherungseinrichtung nur für den Versagensfall ausgelegt
sein muss. Im Gegensatz dazu werden bei dem System gemäß 4 alle
sechs Schraubverbindungen der Halteschienen C, D, E im Betrieb belastet
(heiße
Redundanz), so dass die Schraubverbindungen entsprechend dimensioniert
sein müssen.
Die konstruktive Voraussetzung für
die lastfreie Anordnung der Sicherungseinrichtung bietet die Beaufschlagung
des Längselementes
wenigstens im Bereich der Sicherungseinrichtung mit der Spannkraft,
da sich das Längselement
dadurch dynamisch wie ein mehrfach gelagertes Element verhält, so dass
auf die Krafteinleitung durch die Sicherungseinrichtung im Normalbetrieb
verzichtet werden kann.
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Daneben
ist es auch möglich,
die Sicherungseinrichtung zur Übertragung
der Betriebslast anzupassen (heiße Redundanz).
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Die
Sicherungseinrichtung kann einen Auslenkbereich zur Auslenkung des
Längselementes
bei Versagen der bzw. wenigstens einer der Haltereinrichtungen aufweisen.
Durch den Auslenkbereich kann die lastfreie Anordnung der Sicherungseinrichtung
auf einfache Weise verwirklicht werden. Außerdem wird dadurch sichergestellt,
dass eine messtechnisch sicher erfassbare geometrische Lageänderung
des Längseinbaus
erfolgt, wenn die oder eine der Haltereinrichtungen versagt.
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Zur
Erzeugung der Spannkraft kann das Längselement eine innere Spannung
aufweisen, die beispielsweise durch eine Längskrümmung oder durch eine Torsion
des Längselementes
um die Längsachse
bewirkt wird. Letzteres ist besonders für die Vorspannung eines als
Seitenführung
dienenden Längselementes
denkbar. Die Aufprägung
einer inneren Spannung ist eine einfache und kostengünstige Möglichkeit,
die Spannkraft zu erzeugen.
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Eine
weitere Möglichkeit,
die Spannkraft aufzubringen, besteht darin, ein Spannelement vorzusehen,
das der Sicherungseinrichtung zugeordnet ist. Auch hierdurch ist
es möglich,
das Längselement
gezielt im Bereich der Sicherungseinrichtung mit der Spannkraft
zu beaufschlagen.
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Eine
besonders günstige
Anordnung wird dadurch erreicht, dass bei einer weiteren Ausführungsform
die Sicherungseinrichtung zwischen zwei Halteeinrichtungen vorgesehen
ist. Das bedeutet, dass eine Sicherungseinrichtung gleichzeitig
zwei Halteeinrichtungen zugeordnet ist und somit eine kompakte und
effiziente Bauweise ermöglicht.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung umfasst jeweils eine Halteeinrichtung eine quer zum
Längselement
angeordnete Traverse zur Verbindung des Längselements mit dem Magnetbahnfahrweg.
Dadurch wird eine stabile Befestigung des Längselements erreicht.
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Dabei
kann ein Obergurt vorgesehen sein, an dem die Traverse befestigt
ist, wobei das Spannelement zwischen dem Obergurt und der Traverse der
als Sicherungseinrichtung ausgebildeten Halteeinrichtung angeordnet
ist. Damit wird auf einfache Weise die Beaufschlagung des Längselements
mit der Spannkraft entgegen der Haltekraft bewirkt. Andere Anordnungen
des Spannelementes sind ebenfalls möglich. Alternativ kann auf
das Spann-Spannelement
verzichtet werden, und ein vorgebogenes bzw. allgemein ein verformtes
Längselement
so zwischen die Halteeinrichtungen und den Obergurt ungespannt sein,
dass eine Spannkraft entgegen der Haltekraft erzeugt wird (innere
Spannung).
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Die
Sicherungseinrichtung kann eine oder mehrere Lagerflächen aufweisen,
die von der Traverse im lastfreien Zustand beabstandet angeordnet sind.
Die Sicherungseinrichtung ist somit mit Spiel, d. h. lastfrei angeordnet.
Die Lagerflächen
kommen im Versagensfall zum Einsatz und bilden einen Anschlag für die ausgelenkte
Traverse. Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft mit weiteren
Einzelheiten anhand der beigefügten
Zeichnungen erläutert.
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In
diesen zeigen schematisch
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1 eine
Draufsicht auf eine Befestigungsvorrichtung nach einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;
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2 einen
Querschnitt durch die Befestigungsvorrichtung gemäß 1 im
Bereich der Sicherungseinrichtung;
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3 eine
Seitenansicht der Befestigungsvorrichtung gemäß 1 und
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4 eine
Explosionsdarstellung einer Befestigungsvorrichtung nach einem Stand
der Technik.
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In
den 1 bis 3 ist ein Längselement nach einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel
mit den wichtigsten Bauteilen schematisch dargestellt, wie es in
Fahrwegsystemen für
Magnetschnellbahnen zum Einsatz kommt. Unter Längselementen werden allgemeine
längliche
Komponenten verstanden, deren Längserstreckung
entlang der Fahrtrichtung der Magnetschnellbahn verläuft.
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In
an sich bekannter Weise ist das Längselement an der Unterseite
eines seitlich nach außen
vorstehenden Kragarmes (nicht dargestellt) einer Fahrwegtrasse angeordnet
und umfasst ein Statorpaket 19. Der Kragarm wird vom Fahrwerk
der Magnetschnellbahn umgriffen derart, dass die Tragmagneten des
Fahrzeuges unterhalb des Statorpaketes 19 angeordnet sind.
Seitlich oberhalb des Statorpaketes 19 sind an der Außenseite
des Kragarmes Seitenführungsschienen
(nicht dargestellt) vorgesehen, die mit entsprechend angeordneten
Führungsmagneten
des Fahrzeuges zusammen wirken. Auf der Oberseite des Kragarmes
sind Gleitleisten (nicht dargestellt) angeordnet, auf denen Kufen
der Magnetschnellbahn aufsetzen, wenn das Fahrzeug nicht im Schwebebetrieb
ist. Das Statorpaket 19, die Seitenführungsschienen und die Gleitleisten
sind im Wesentlichen U-förmig
angeordnet.
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Das
Statorpaket 19 weist Nuten auf, in denen eine dreiphasige
Antriebswicklung angeordnet ist (nicht dargestellt). Das Statorpaket
ist aus gegeneinander isolierten Blechlamellen (Trafoblech) zusammengesetzt.
Die Seitenführungsschiene
ist aus Vollmetall und die Gleitleiste allgemein aus Vollmaterial hergestellt.
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Das
Längselement
umfasst generell eine Befestigungsvorrichtung, die zusammen mit
dem Längselement
eine einheitlich handhabbare Baueinheit bildet. Das Längselement
kann allgemein als Einbauelement eines Magnetbahnfahrweges oder
als Fahrwegkomponente einer Magnetbahn angesehen werden. Das Längselement
und die Befestigungsvorrichtung sind zur Wartung bzw. Montage/Demontage
lösbar
miteinander verbunden. Die im Zusammenhang mit dem Statorpaket 19 nachfolgend
erläuterte
Befestigungsvorrichtung kann auch zur Befestigung von Seitenführungsschienen
bzw. Seitenführungen
und Gleitleisten bzw. generell für
Längseinbauten
eines Magnetbahnfahrweges verwendet werden.
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Die
Befestigungsvorrichtung bzw. das Statorpaket 19 gemäß den 1 bis 3 weist
drei Halteeinrichtungen 10, 11, 12 auf.
Es ist auch denkbar, nur zwei Halteeinrichtungen oder mehr als drei Halteeinrichtungen,
beispielsweise vier oder fünf
Halteeinrichtungen vorzusehen. Von den drei Halteeinrichtungen 10, 11, 12 ist
eine Halteeinrichtung 10 als Sicherungseinrichtung 10' ausgebildet.
Dies bedeutet, dass der Aufbau der Sicherungseinrichtung 10' prinzipiell
dem Aufbau der Haltereinrichtung 10 entspricht. Konkret
handelt es sich um eine Schraubenanordnung.
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Es
ist auch möglich,
eine Sicherungseinrichtung zu verwenden, die eine andere Bauweise
als die Halteeinrichtung aufweist, beispielsweise ein Nut-Federsystem.
Für den
Fall, dass mehr als drei Halteeinrichtungen vorgesehen sind, können auch
entsprechend mehr Sicherungseinrichtungen eingesetzt sein.
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Die
drei Halteeinrichtungen 10, 11, 12 weisen
jeweils eine Traverse 15 auf, die quer zum Statorpaket 19 angeordnet
ist. Diese Traverse 15 hält an ihrer Unterseite das
Statorpaket 19 und ist an der Oberseite mit einem Obergurt 16 verbunden.
Der Obergurt 16 ist wiederum mit dem (nicht dargestellten)
Kragarm des Fahrweges verbunden. Die Befestigung des Statorpaketes 19 an
den jeweiligen Traversen 15 erfolgt durch eine formschlüssige Verbindung,
gegebenenfalls unterstützt
durch eine Klebeverbindung. Andere Verbindungsarten sind ebenfalls möglich.
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Die
Befestigung der Traversen 15 am Obergurt 16 erfolgt
jeweils durch eine Schraubverbindung, wobei die Traversen 15 im
Bereich der beiden axialen Enden jeweils zwei Durchgangsbohrungen 20 aufweisen.
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Im
Obergurt 16 sind entsprechend angeordnete Gewindebohrungen
vorgesehen, so dass die Traversen 15 durch Schrauben 21 mit
dem Obergurt 16 verbunden werden können bzw. im montierten Zustand
verbunden sind. Dabei sind die beiden äußeren Traversen 15 fest
mit dem Obergurt 16 verschraubt bzw. generell so verbunden,
dass eine Betriebslast, die auf das Statorpaket 19 wirkt,
in den Obergurt 16 und somit in die Trasse eingeleitet
wird.
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Die
zwischen den beiden äußeren Halteeinrichtungen 11, 12 angeordnete
mittlere Halteeinrichtung 10 ist als lastfreie Sicherungseinrichtung 10' ausgebildet.
Dazu weist die Sicherungseinrichtung 10' prinzipiell denselben Verbindungsaufbau
auf, wie die beiden äußeren Halteeinrichtungen 11, 12.
Zusätzlich
ist zwischen der Traverse 15 der Sicherungseinrichtung 10' und dem Obergurt 16 ein
Spannelement 13 angeordnet, beispielsweise eine oder mehrere
Beilagscheiben. Dadurch wird eine Verspannung des Statorpaketes 19 durch
Auslenkung der beiden Befestigungspunkte der mittleren Traverse 15 erreicht,
wobei das Statorpaket 19 als Blattfeder wirkt. Die beiden
Schrauben 21 der mittleren Traverse 15 sind mit
Spiel montiert, so dass sich zwischen den beiden Auflageflächen bzw.
Lagerflächen 17, 18 der
Schrauben 21 und der Traverse 15 ein Auslenkbereich 14 bildet.
Der in den Figuren dargestellte Auslenkbereich 14 ist nicht
maßstäblich zu
verstehen.
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Die
mittleren Schrauben 21, bzw. allgemein das Sicherungselement 10' ist somit lastfrei
montiert, wobei in diesem Bereich die durch das Spannelement 13 hervorgerufene
Spannkraft auf das Statorpaket 19 wirkt und eine innere
Spannung induziert.
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Im
Versagensfall, d. h. wenn die Haltefunktion einer der beiden oder
beider Außentraversen 15 versagt,
wird aufgrund der entgegen der Haltekraft wirkenden Spannkraft im
Bereich des Sicherungselementes 10' und der dadurch induzierten Spannung das
Statorpaket 19 nach unten ausgelenkt, d. h., das Statorpaket 19 erfährt eine
geometrische Lageänderung,
die durch eine Bewegung entlang des Auslenkbereiches 14 der
beiden mittleren Schrauben 21 unterstützt sein kann. Die an sich
geringfügige
geometrische Lageänderung
des Statorpaketes 19 wird durch die Spannkraft gezielt
verstärkt,
sodass ein messtech nisch sicher erfassbarer Schienenversatz bzw.
generell eine Änderung
der relativen Lage eines Schienenelementes zum Nachbarelement (bspw.
bei bereits bestehendem Versatz) eintritt. Dieser Versatz bzw. die
relative Lageänderung
kann insbesondere mit bereits bestehenden Mess- bzw. Beobachtungssystemen
sicher detektiert werden.
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Der
Auslenkbereich 14, bzw. die mit Spiel montierte Sicherungseinrichtung 10' stellt sicher, dass
die Sicherungseinrichtung 10',
konkret die beiden mittleren Schrauben 21, im Normalbetrieb,
also wenn kein Fehler auftritt, lastfrei ist. Dieses Ausführungsbeispiel
ist besonders vorteilhaft, da sowohl die Sicherungsfunktion als
auch die Fehleroffenbarung optimal gewährleistet sind.
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Außerdem können die
Schrauben 21 theoretisch auch fest angezogen werden, so
dass die Betriebslast übertragen
wird.
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In
beiden Fällen
wird durch die Spannkraft eine innere Vorspannung des Längselementes
induziert, die eine Auslenkung des Längselementes im Bereich der
versagenden Halteeinrichtung bewirkt. Wenn beispielsweise bei dem
Ausführungsbeispiel gemäß 3 die
rechte Halteeinrichtung 12 bricht, wird das rechte Ende
des Statorpaketes 19 aufgrund der im Bereich der mittleren
Halteeinrichtung 10 bzw. Sicherungseinrichtung 10' eingeleiteten
Spannkraft nach unten ausgelenkt. Es ist ersichtlich, dass dieser Effekt
eintritt, wenn die mittleren Schrauben 21 lastfrei oder
betriebskraftbeaufschlagt sind, wobei die lastfreie Ausführung die
besonders bevorzugte Variante darstellt.
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Außerdem ist
die Sicherheit des Gesamtsystemes gewährleistet, da die Sicherungseinrichtung 10', konkret die
beiden Auflageflächen 17, 18 der mittleren
Schrauben 21, eine Haltefunktion übernehmen, wenn das Statorpaket 19 belastet
wird. Die beiden Lagerflächen 17, 18 bilden
einen einstellbaren Anschlag, der eine Auslenkung des Statorpaketes 15 in
einem sicherheitstechnisch tolerierbaren Bereich begrenzt. Das im
Stand der Technik (4) verwendete, aufwendig zu
fertigende Nut-Federsystem kann bei gleichbleibendem Sicherheitsstandard
durch die weitaus einfacher herzustellende Schraubverbindung als
Sicherungseinrichtung ersetzt werden. Dabei ist aber nicht ausgeschlossen,
dass die Erfindung auch auf das Nut-Federsystem übertragbar ist.
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Generell
kommt es bei dem vorstehend beschriebenen Längselement bzw. dem System
aus Statorpaket 19 und Befestigungsvorrichtung darauf an,
dass das Längselement
zumindest im Bereich der Sicherungseinrichtung 10', d. h. konkret
im Bereich der mittleren Traverse 15 mit einer Spannkraft beaufschlagt
ist, bzw. das Längselement
vorgespannt ist.
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Die
Spannkraft, bzw. Vorspannung dient zum einen zur Verstärkung einer
geometrischen Lageänderung
des Längselementens
zur besseren Detektierbarkeit des Fehlers. Zum anderen wird durch
die Vorspannung des Längselementes
im Ausgangszustand, wo noch kein Fehler vorliegt, erreicht, dass sich
dieses dynamisch wie ein mehrfach gelagerter Balken, insbesondere
wie ein dreifach gelagerter Balken verhält und somit nur die höherfrequenten
Eigenschwingformen des dreiachsig gelagerten Balkens und nicht die
niederfrequenten Eigenschwingungsformen eines zweiachsig gelagerten
Balkens angeregt werden. Dies hat zur Folge, dass eine der Halteeinrichtungen,
insbesondere die mittlere Halteeinrichtung 10 rastfrei,
zumindest betriebslastfrei, angeordnet sein kann. Damit ist die
Voraussetzung geschaffen, dass die mittlere Halteeinrichtung 10 als kaltredundante
Sicherungseinrichtung 10' fungiert, die
ab Eintreten des Versagensfalls eine Haltefunktion übernehmen
kann.
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Das
Längselement
bzw. das System aus Statorpaket 19 und Befestigungsvorrichtung
gemäß den 1–3 ermöglicht somit
eine verbesserte Fehleroffenbarung, wobei gleichzeitig die Sicherheit des
Systems zuverlässig
gewährleistet
ist.
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Es
ist auch denkbar, die Spannkraft nur zur Verstärkung der geometrischen Lageänderung
des Längselementes
zu verwenden, so dass die Sicherungseinrichtung 10' im Betrieb
belastet angeordnet ist (heiße
Redundanz). Dies wäre
bei einer Seitenführungsschiene
der Fall, die an vier Stellen, konkret in den vier Ecken, befestigt,
bspw. verschraubt und durch eine Torsionskraft oder anderweitig
vorgespannt ist. Dabei dient jeweils eine der beiden Schrauben an
einem Ende der Seitenführungsschiene
sowohl als Halteeinrichtung als auch als Sicherheitseinrichtung,
wenn die andere Schraube bricht. Durch die Vorspannung wird die
Seitenführungsschiene
im Versagensfall in dem Bereich ausgelenkt, in dem die Schraube
gebrochen ist.
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In
diesem Fall entspricht die Halteeinrichtung der Sicherungseinrichtung
(heiße
Redundanz).
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Anstelle
des Spannelementes 13 kann die Spannkraft auch auf andere
Weise aufgebracht werden. Beispielsweise ist es möglich, dass
Längselement
bzw. konkret das Statorpaket 19 in Längsrichtung vorzuspannen, beispielsweise
durch eine Krümmung
des Statorpaketes 19 in Längsrichtung, wobei das gekrümmte bzw.
vorgebogene Statorpaket 19 zwischen den beiden äußeren Halteeinrichtungen 11, 12 gerade
eingespannt ist. Dadurch wird das Statorpaket 19 zumindest
im Bereich der mittleren Traverse 15 durch eine Spannkraft
beaufschlagt, die aus der inneren Spannung im Statorpaket 19 resultiert.
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Außerdem ist
es möglich,
das Spannelement 13 in die jeweiligen Traversen 15 zu
integrieren, beispielsweise indem die mittlere Traverse höher ausgeführt ist
als die beiden seitlichen Traversen.
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Insbesondere
bei der Ausführung
des Längselementes
als Seitenführungsschiene
kann die Spannkraft durch Torsion der Seitenführungsschiene um eine Längsachse
derselben erreicht werden. Die Seitenführungsschiene ist jeweils im
Bereich der Ecken mit dem Fahrweg verbunden. Sobald eine der vier
Verbindungen bricht, verdreht sich die Seitenführungsschiene derart, dass
die entsprechende Ecke ausgelenkt und messtechnisch erfassbar ist.
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Anstelle
der beschriebenen Schraubverbindungen können auch andere Halteelemente
eingesetzt werden, beispielsweise Klemmverbindungen, sofern gewährleistet
ist, dass eine der Halteeinrichtungen als lastfrei angeordnete Sicherungseinrichtung
ausgebildet ist. Eine Kombination aus verschiedenen Halteelementen
für die
Sicherungseinrichtung 10' und
die übrigen
Halteeinrichtungen 11, 12 ist ebenfalls möglich. Beispielsweise
könnte
die Sicherungseinrichtung 10' als
Nut-/Federverbindung ausgeführt
sein, die ein geeignetes Spiel aufweist und mit einer Vorspannkraft
beaufschlagt ist.
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Die
Erfindung kann sowohl zur Befestigung der Statorpakete und Seitenführschienen
als auch von Gleitleisten eingesetzt werden.
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Die
durch die innere Vorspannung bewirkte geometrische Lageänderung
des Längselementes hat
insbesondere den Vorteil, dass die dadurch erreichbare Fehleroffenbarung
auch gegeben ist, wenn keine Fahrzeuglast bei der Überfahrt
aufgebracht wird. Dies gilt sowohl für die Statorpakete 19 und
im besonderen Maße
für die
Seitenführungsschienen und
Gleitleisten. Auf die Seitenführungsschienen üben die
Fährmagnete
bei neutraler Geradeausfahrt des Fahrzeuges keine oder nur geringe
Kräfte
aus. Auf die Gleitleisten werden im Normalbetrieb bei Überfahrt
keine Kräfte
ausgeübt.
Insofern ist die verbesserte Fehleroffenbarung auch für die Seitenführungsschienen
und Gleitleisten relevant.
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- 10,
11, 12
- Halteeinrichtungen
- 10'
- Sicherungseinrichtung
- 13
- Spannelement
- 14
- Auslenkbereich
- 15
- Traverse
- 16
- Obergurt
- 17,
18
- Lagerflächen
- 19
- Statorpaket
- 20
- Durchgangsbohrung
- 21
- Schrauben