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Elektrischer Schienenschalter, der durch magnetische Beeinflussung
betätigt wird Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schienenschalter, der durch
magnetische Beeinflussung betätigt wird, insbesondere einen Schalter zum Zählen
von Wagenachsen.
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In Bahnanlagen ist beim Betrieb häufig ein Schalter erforderlich,
der beim Vorbeifahren der Züge oder Wagen betätigt wird und Signal- oder Steuerstromkreise
schaltet. Beispielsweise muß zum Zählen von Wagenachsen jeweils beim Darüberrollen
einer Achse durch den Schienenschalter ein Zählstromkreis geschlossen werden. Auch
können solche Schalter zum Stellwerk eine Meldung geben, ob die Strecke frei oder
besetzt ist.
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Je nach der Art ihrer Betätigung können verschiedene Gruppen von Schienenschaltern
unterschieden werden. Die eine Gruppe arbeitet mechanisch. Durch die Räder wird
beispielsweise ein Druckkontakt betätigt, der den Signalstromkreis öffnet oder schließt.
Hierzu können Druckdosen unter den Schienen angeordnet sein, oder es wird neben
den Schienen eine Winkelschiene angeordnet, die durch die Radkränze heruntergedrückt
wird und dadurch den Schalter betätigt. Bei einer weiteren bekannten Anordnung ist
an Stelle der Winkelschiene eine nach oben gewölbte Blattfeder vorgesehen, die die
gleiche Funktion ausführt. Bei dieser Anordnung wird der Schalter nur dann betätigt,
wenn die Blattfeder aus einer bestimmten Richtung befahren wird. Der Nachteil dieser
mechanischen Einrichtungen besteht darin, daß sie laufender Pflege bedürfen und
bei ungünstigen Betriebs- und Witterungsverhältnissen oft nicht zufriedenstellend
arbeiten.
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In einer anderen bekannten Anordnung wird die Durchbiegung der Schiene
unter dem Achsdruck dazu verwendet, den elektrischen Widerstand in einem Stromkreis
zu verändern. Man hat auch schon für einen bestimmten Streckenabschnitt die Schienen
durch Isolierstöße isoliert, an dem einen Ende des Abschnittes eine elektrische
Spannung an die Schienen angelegt und am anderen Ende des Abschnittes ein Relais
an die Schienen angeschaltet. Beim Befahren der Strecke durch einen Zug stellen
die Räder und Achsen einen Kurzschluß von einer Schiene zur anderen dar, wodurch
das Relais abfällt. Bei diesen Anordnungen besteht die Schwierigkeit darin, daß
bei ungünstigenBedingungen, also bei schlechtemBettungswiderstand zwischen den Schienen
und niedriger Speisespannung, das Relais noch sicher anziehen muß, während es andererseits
bei günstigsten Betriebsbedingungen auch bei unvollkommenem Achsenkurzschluß mit
Sicherheit abfallen muß. Dazu kommen noch die Schwierigkeiten durch Witterungs-
und Umgebungseinflüsse, z. B. feuchte Strecken bei Grubenbahnen.
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Andere Einrichtungen arbeiten mit magnetischer Induktion. Hierbei
ist auf einem Permanentmagneten eine Spule angeordnet, in der ein Strom erzeugt
wird, wenn das Rad oder ein besonderer Anker mit dem Zug an dem Permanentmagneten
vorbeiläuft. Bei derartigen Einrichtungen ist noch eine Verstärkung des Induktionsstromes
durch Relais oder andere Vorrichtungen erforderlich. Nachteilig ist dabei, daß der
erzeugte Induktionsstrom in seiner Größe von der Geschwindigkeit des vorbeirollenden
Rades od. dgl. abhängt. Bei zu geringer Geschwindigkeit versagt diese Art der Schaltung.
In einer anderen bekannten Anordnung bildet ein isolierter Schienenabschnitt mit
zwei an seinen beiden Enden angeordneten metallischen Verbindungsstücken zwischen
den beiden Schienen einen geschlossenen Eisenkreis. Auf den beiden Verbindungsstücken
sind je zwei Wicklungen angeordnet, von denen jeweils die eine mit der entsprechendenWicklung
auf dem anderen Verbindungsstück elektrisch in Reihe geschaltet ist. Eines dieser
Wicklungspaare ist ständig von einem Strom durchflossen. Da jedoch die beiden Wicklungen
des Paares gegensinnig gewickelt sind, kann im Eisenkern kein Magnetfluß entstehen.
Erst wenn durch ein über den Schienenabschnitt rollendes Radpaar mit Achse ein Nebenschluß
zum Eisenkreis gebildet wird, entstehen in dem aus dem Schienenabschnitt gebildeten
Eisenkreis zwei
getrennte Magnetflüsse, die beide über die Achse
verlaufen. Ferner werden beim Darüberlaufen der Räder über die Länge des Schienenabschnittes
noch Floßänderungen hervorgerufen. Diese Floßänderungen rufen in dem anderen, auf
die Verbindungsstücke aufgebrachten Wicklungspaare einen Induktionsstrom hervor,
der für Schalt- und Signalzwecke verwendet werden kann.
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Es sind auch Schienenschalter bekannt, bei denen durch den Einfloß
des Magnetfeldes ein federnd gelagerter Anker von einer Stellung in die andere StellunC
umgelegt und dadurch elektrische Kontakte geschlossen oder geöffnet werden. Bei
diesen Anordnungen sind meist große Polschuhe erforderlich. Die Einrichtung ist
auch so getroffen worden, daß der Anker in dem Teil des Magnetflusses angeordnet
ist, der vom Spurkranz des vorbeifahrenden Rades beeinflußt wird. Durch den zwischen
Schiene und Permanentmagneten bzw. Polschuh eintretenden Spurkranz wird eine Verstärkung
des Flusses und dadurch eine Schaltbewegung des Ankers hervorgerufen. Dabei kann
die Kontaktanordnung in einem Schutzgehäuse, z. B. in einem Glasgehäuse, untergebracht
sein. Im Gehäuse befindet sich eine Schutzgasfüllung oder Vakuum.
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Durch die notwendigen Polschuhe und durch die erforderlichen starken
Dauermagnete wird aber eine solche Anordnung außerordentlich aufwendig. Ein weiterer
Nachteil derartiger Anlagen liegt darin, daß der durch das Magnetfeld zu betätigende
und die Kontakte tragende oder schaltende Anker verhältnismäßig groß und schwer
ist, so daß bei nur kurzdauerndem Einfloß des Magnetfeldes oder bei schwachem Magnetfeld
kein einwandfreies Umschalten erreicht wird.
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Mit der Erfindung werden die letztgenannten, magnetisch betätigten
Schienenschalter weitergebildet; diese sind vor allem für rauhe Betriebe, z. B.
für den Bergbau, zweckmäßig, weil sie nicht stoßempfindlich sind, keine komplizierten
Gestänge mit Hebeln usw. benötigen und kaum verschmutzen. Gegenüber den bekannten
magnetisch betätigten Schienenschaltern sind beim Erfindungsgegenstand keine großen
Polschuhe und besonders ausgebildete Magnetsysteme erforderlich. Dies fällt insbesondere
dann ins Gewicht, wenn die Schienenschalter im Bergbau unter Tage Verwendung finden
sollen und daher schlagwettergeschützt sein müssen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die großen und schweren
Gehäuse mit den darin enthaltenen Magnetsystemen und Kontaktanordnungen der bekannten
Schalter sowie große und schwere Steuermagnete zu vermeiden und die Masse mechanisch
bewegter Teile so klein wie möglich zu halten. Dies wird erfindungsgemäß dadurch
erreicht, daß ein an einem auf der Außenseite der Schiene liegenden Anschlußkasten
angeordneter, an sich bekannter Schutzrohrkontakt durch eine Durchbohrung der Schiene
hindurchragt, und daß ein den Schutzrohrkontakt betätigender Dauermagnet an einer
in an sich bekannter Weise nach oben gewölbten Blattfeder angebracht ist, die an
der Innenseite der Schiene an zwei Bolzen befestigt ist.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sei nachstehend an Hand der
Zeichnung erläutert. In dieser zeigt Fig. 1 den an der Innenseite der Schiene angeordneten
Teil des Schienenschalters, Fig. 2 eine Draufsicht der Anordnung, und Fig. 3 einen
Schnitt durch die Anordnung in der Schnittlinie A-B aus Fig. 1.
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Die Schiene 1 ist mit einer Bohrung 4 versehen. Auf der Außenseite
der Schiene ist ein Anschlußkasten 2 angeordnet, der lediglich die erforderlichen
Kabelanschlüsse enthält. An diesem Anschlußkasten ist ein Rohr 3 aus unmagnetischem
Material, beispielsweise aus Messing, befestigt. Das Rohr ragt durch die Bohrung
4 der Schiene hindurch und enthält in seinem Innern einen Schutzrohrkontakt 5. Derartige
Schutzrohrkontakte sind an sich bekannt. Bei ihnen sind in einem meist aus Glas
bestehenden Schutzrohr zwei ferromagnetische Zungen eingeschmolzen. Diese Zungen
leiten bei Annäherung eines äußeren Steuermagnetfeldes den Magnetfloß und ziehen
sich, da ihnen entgegengesetzte Polaritäten aufgedrückt werden, gegenseitig an.
Die Zungen dienen gleichzeitig als Kontakte und sind mit den elektrischen Zuführungsleitungen
verbunden. Die Kontaktanordnung ist durch das Schutzrohr von der umgebenden Atmosphäre
luftdicht abgeschlossen. Im Innern des Schutzrohres befindet sich entweder eine
Schutzgasfüllung oder Vakuum. Der Vorteil der Schutzrohrkontakte besteht darin,
daß niemals Funken auftreten können, die explosible Gasgemische zünden könnten.
Der Schutzrohrkontakt 5 ist mit seinen Zuleitungen im Rohr 3 noch in Vergußmasse
eingebettet.
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Auf der Innenseite der Schiene ist an zwei Bolzen 6 bzw. 6' eine nach
oben gewölbte Blattfeder 7 befestigt. Durch die gewölbte Form und die freie Lagerung
der Feder kann der Spurkranz eines Rades von beiden Seiten her ohne weiteres auf
der Blattfeder auflaufen und beim Darüberrollen die Blattfeder nach unten durchdrücken.
An der Feder 7 ist ein Dauermagnet 8 befestigt. Vorteilhafterweise werden zwei Dauermagnete
verwendet, die beim Herunterdrücken der Feder von zwei Seiten auf den Schutzrohrkontakt
5 einwirken. Der Schutzrohrkontakt 5 ist in dem Rohr 3 so weit vorn angeordnet,
daß er bei gedrückter Feder zwischen den beiden Dauermagneten 8 liegt.
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Der Dauermagnet ist über eine elastische Zwischenlage an der Blattfeder
befestigt. Er kann beispielsweise durch Kleben oder Vulkanisieren befestigt werden;
durch eine solche Befestigungsart wird die Federcharakteristik nicht verändert.
Zusätzlich kann der Dauermagnet durch eine besondere Hülle (z. B. Vergußmasse oder
Gummiüberzug usw.) geschützt sein. Die gesamte Einrichtung auf der Innenseite der
Schiene wird durch eine Abdeckplatte 9 abgedeckt, die ebenfalls auf den Bolzen 6
und 6' befestigt ist.
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Die Anordnung ermöglicht eine einfache Montage des Schienenschalters.
Zum Anbringen sind lediglich drei Bohrungen an der Schiene erforderlich. Die Kabelanschlüsse
sind leicht zugänglich, und außerdem ist der Anschlußkasten wesentlich kleiner und
leichter als die schweren Gehäuse und Einrichtungen der üblichen Magnetschalter.
Der in dem Messingrohr vergossene Schutzrohrkontakt bedarf keiner Wartung. Im Bedarfsfalle
kann er mit dem ganzen Rohr 3 leicht ausgewechselt werden. Außer der Blattfeder
sind keine mechanisch bewegten Teile erforderlich. Zum Betätigen des Schutzrohrkontaktes
genügen kleine Magnete. Die Schaltgeschwindigkeit des Schutzrohrkontaktes ist so
groß, daß der Schienenschalter für alle Zwecke (z. B. Zugmeldung, Achszählung usw.)
über- und untertage ohne weiteres eingesetzt werden kann. Weiterhin ist es von Vorteil,
daß kein Teil der Einrichtung über die Schienenoberkante herausragt.