DE1171172B

DE1171172B - Process and device for avoiding excessive temperatures in braking resistors

Info

Publication number: DE1171172B
Application number: DES79519A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Georg Gruenewald; Dipl-Ing Walter Loessel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1962-05-19
Filing date: 1962-05-19
Publication date: 1964-05-27

Description

Verfahren und Einrichtung zur Vermeidung von übertemperaturen in Bremswiderständen Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Bestimmung von Grenztemperaturen in Bremswiderständen mit spiralförmiger Anordnung der Bänder, die im Verlauf von jeder Windung mehrfach durch auf radiale Bolzen aufgesetzte Isolatoren festgelegt sind.Process and device for avoiding excessive temperatures in braking resistors The invention relates to a device for determining limit temperatures in braking resistors with a spiral arrangement of the bands, which in the course of each turn is fixed several times by insulators placed on radial bolts are.

Um eine übertemperatur in Bremswiderständen zu vermeiden, konnte früher wegen der niedrigen Strombelastung des Widerstandsmaterials auf eine selbsttätig arbeitende Einrichtung verzichtet werden und es genügte, den Bremsstrom durch den Fahrzeugführer an Hand eines Bremsstrommessers Überwachen zu lassen.In the past, it was possible to avoid excessive temperature in the braking resistors due to the low current load of the resistor material on an automatic working device can be dispensed with and it is sufficient to pass the braking current through the To have the vehicle driver monitored by means of a braking ammeter.

Als man später dazu übergegangen war, die Belastung der Bremswiderstände heraufzusetzen, konnte die überwachung der Bremswiderstände nicht mehr von Hand vorgenommen werden, so daß Einrichtungen notwendig wurden, die im Falle einer überlastung des Widerstandes die Belastung schnell und zuverlässig erfaßten. Hierzu ist es bereits bei fremdbelüfteten Bremswiderständen bekannt, die Temperatur der erwärmten Abluft hinter dem Bremswiderstand zu messen und die Höhe dieser Temperatur als Maß für die Belastung des Widerstandes anzusehen. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß man damit lediglich einen Mittelwert der Bandtemperatur gewinnen kann. Außerdem arbeiten die Wärmefühler im Abluftkanal des Bremswiderstandes verhältnismäßig träge, so daß eine sehr schnell ansteigende örtlich begrenzte -Erwärmung, die durch eine kurzzeitige Belastungsspitze hervorgerufen wird, auf diese Weise nicht mit hinreichender Genauigkeit erfaßt werden kann.When it was changed later, the load on the braking resistors By increasing this, the braking resistors could no longer be monitored by hand be made so that facilities were necessary in the event of an overload of the resistance recorded the load quickly and reliably. For this it is already in the case of externally ventilated braking resistors, the temperature of the heated exhaust air is known to measure behind the braking resistor and the level of this temperature as a measure for view the load on the resistor. However, this method has the disadvantage that you can only obtain an average value of the strip temperature with it. aside from that the heat sensors in the exhaust air duct of the braking resistor work relatively sluggishly, so that a very rapidly increasing localized warming caused by a short-term peak load is caused, in this way not with sufficient Accuracy can be detected.

Man hat auch bereits auf das Widerstandsband Thermoelemente aufgesetzt. Ein solches Thermoelement muß aus konstruktiven Gründen an der Oberfläche des Widerstandsbandes angesetzt werden, wobei sich eine walzenförmige oder warzenförmige Verdickung des Bandquerschnittes durch das Ausführen der Lötstelle zwischen dem Thermoelement und dem Widerstandsband nicht ganz vermeiden läßt. Für ein Abschätzen in der Meßgenauigkeit von einem auf das Widerstandsband aufgelöteten Thermoelement ist nun zu berücksichtigen, daß die heute verwendeten Bremswiderstände fremd belüftet sind. Diese Belüftung ist so stark, daß Luftgeschwindigkeiten von 10 bis 20 m pro Sekunde zwischen den Bändern keine Seltenheit sind. Bei diesen Geschwindigkeiten ist die Strömung turbulent, so daß eine z. B. warzenförmige Verdickung des Bandes, die durch eine Lötstelle hervorgerufen wird, wesentlich besser gekühlt ist als das Widerstandsband, dessen Temperatur gemessen werden soll. Die Messung von Bandtemperaturen in Bremswiderständen ist unter Verwendung von Thermoelementen aus diesem Grunde sehr unsicher.Thermocouples have also already been placed on the resistance band. For structural reasons, such a thermocouple must be attached to the surface of the resistance strip be applied, with a cylindrical or wart-shaped thickening of the Ribbon cross-section by making the solder joint between the thermocouple and the resistance band cannot be completely avoided. For estimating the measurement accuracy from a thermocouple soldered onto the resistance band must now be taken into account, that the braking resistors used today are externally ventilated. This ventilation is so strong that air speeds of 10 to 20 m per second between the Ribbons are not uncommon. At these speeds the flow is turbulent, so that a z. B. wart-shaped thickening of the tape caused by a solder joint is caused, is cooled much better than the resistance band whose Temperature is to be measured. The measurement of strip temperatures in braking resistors is therefore very unsafe when using thermocouples.

Eine weitere Schwierigkeit in der Verwendung von Thermoelementen ist darin zu sehen, daß die Zuleitungen zu den Thermoelementen auf dem oft rotglühenden Band nicht so festgelegt werden können, daß diese Zuleitungen den auf einem Triebfahrzeug vorkommenden Erschütterungen gewachsen sind.Another difficulty in using thermocouples is it can be seen that the leads to the thermocouples are often red-hot Band cannot be set in such a way that these feed lines can be used on a traction vehicle can cope with occurring vibrations.

Die Beseitigung der vorgenannten Schwierigkeiten und Nachteile gelingt nach der Erfindung auf einfache Weise dadurch, daß bei spiralförmig aufgebauten Bremswiderständen die durch die Erwärmung des Widerstandsmaterials bedingte Änderung des Abstandes zwischen einem vorzugsweise unmittelbar am Außenmantel des Widerstandes liegenden Bandteil und dem Außenmantel durch mechanische und/oder elektrische Mittel erfaßt wird und bei überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes als Auslösekriterium für das Herabsetzen des Bremsstromes ausgenutzt wird. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß dem für die Bestimmung einer Temperaturerhöhung verwendeten Bandteil eine Kontaktanordnung gegenüberliegt, deren beweglicher Kontakt formschlüssig mit der Oberfläche des Bandes verbunden ist. In ebenfalls vorteilhafter Weise sind die Bewegungen des Bandes durch Verwendung eines Systems von Hebeln verstärkt.The aforementioned difficulties and disadvantages are eliminated according to the invention in a simple manner in that with a spiral structure Braking resistors the change caused by the heating of the resistor material the distance between a preferably directly on the outer jacket of the resistor lying band part and the outer jacket by mechanical and / or electrical means is detected and when a predetermined limit value is exceeded as a triggering criterion is used to reduce the braking current. An advantageous further development the invention consists in the fact that the determination of a temperature increase used tape part opposite a contact arrangement, the movable contact is positively connected to the surface of the belt. In also more advantageous Way, the movements of the belt are amplified by using a system of levers.

Die Einrichtung nach der Erfindung vermeidet somit empfindliche Lötstellen, die bisher wegen der starken auf Schienenfahrzeugen vorkommenden Stöße häufig zu Störungen Anlaß gegeben haben. Die Bandtemperatur kann über den Umweg der Längenausdehnung überaus genau erfaßt werden. Gegenüber Erschütterungen ist die Einrichtung weitgehend unempfindlich, da für die Anzeige bzw. Erfassung der Deformationen sehr kleine und robuste Geräte verwendet werden können.The device according to the invention thus avoids sensitive soldering points, the shocks that have hitherto occurred frequently on rail vehicles because of the strong impact Disturbances have given rise to. The strip temperature can be determined by means of linear expansion can be recorded very precisely. The facility is largely resistant to vibrations insensitive, as for the display or detection of the deformations very small and robust devices can be used.

Nachstehend sei ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand von Zeichnungen beschrieben.An exemplary embodiment of the invention is given below with reference to FIG Drawings described.

In F i g. 1 der Zeichnungen ist mit 11 der Außenmantel des zylindrischen Widerstandskörpers bezeichnet. Innerhalb des Außenmantels 11 sind die spiralig gewundenen Widerstandsbänder angeordnet, von denen hier nur die äußersten Lagen 12 gezeichnet sind. Das Widerstandsband ist während eines Umlaufes radialsymmetrisch, z. B. an den Stellen 13 und 14 gelagert, so daß Wärmedehnungen keinen Kurzschluß zwischen Bandteilen hervorrufen können. Während des Bremsbetriebes dehnt sich das Widerstandsband aus und nimmt etwa die strichliniert angedeutete Form 12' an, wobei sich der Abstand zwischen dem Widerstandsband und dem Außenmantel 11 verkleinert. Diese Änderung des Abstandes wird nun dazu ausgenützt, bei Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes eine Meldung herbeizuführen oder einen Schaltbefehl auslösen zu lassen. Hierzu setzt an dem Band 12 zur Erfassung der Banddehnung ein Druckfinger 15 an, der einen an sich bekannten Endtaster 16 betätigt. Für die Erhöhung der Genauigkeit kann es vorteilhaft sein, zwischen dem Druckfinger 15 und dem Endtaster 16 eine Hebelübersetzung anzuordnen.In Fig. 1 of the drawings, 11 denotes the outer jacket of the cylindrical resistor body. The spirally wound resistance bands are arranged within the outer jacket 11, of which only the outermost layers 12 are shown here. The resistance band is radially symmetrical during one revolution, e.g. B. stored at the points 13 and 14 , so that thermal expansions can not cause a short circuit between tape parts. During the braking operation, the resistance band expands and assumes, for example, the shape 12 'indicated by dashed lines, the distance between the resistance band and the outer jacket 11 being reduced. This change in the distance is now used to bring about a message or to trigger a switching command when a predetermined limit value is exceeded. For this purpose, a pressure finger 15, which actuates a limit switch 16 known per se, is attached to the belt 12 to detect the belt stretch. To increase the accuracy, it can be advantageous to arrange a lever transmission between the pressure finger 15 and the limit switch 16.

In F i g. 2 ist eine andere Art der Temperaturerfassung gezeigt. Zwischen dem Mantel 11 als festem Element und dem Widerstand 12 als beweglichem Element liegt eine von einem Generator 17 erzeugte Wechselspannung U, deren Frequenz in vorteilhafter Weise höher ist als die Frequenz des speisenden Fahrzeuges.In Fig. 2 shows another type of temperature detection. Between the jacket 11 as a fixed element and the resistor 12 as a movable element, there is an alternating voltage U generated by a generator 17, the frequency of which is advantageously higher than the frequency of the feeding vehicle.

Für die Temperaturerfassung ist in der Schaltung nach F i g. 2 angenommen, daß der aus Mantel 11 und Band 12 gebildete Kondensator C als Verbraucher an den Generator 17 angeschlossen ist. In diesem aus Generator 17 und dem Kondensator 11, 12 gebildeten Kreis liegt noch ein Begrenzungswiderstand 18, der vorzugsweise eine nichtlineare Kennlinie besitzt, also in dem interessierenden Meßbereich nur eine kleine Dämpfung erzeugt und bei hohen Stromstärken im Meßkreis den Generator schützt. Bei Erwärmung des Bandes 12 wird die Kapazität des Kondensators 11, 12 vergrößert und damit die Klemmenspannung U des Generators 17 verringert. Die Höhe der Klemmenspannung U erfaßt ein voltmetrisches Element 19 mit ausgeprägtem Schwellwert und löst damit beispielsweise eine Anzeige 20 aus.The circuit according to FIG. 2 it is assumed that the capacitor C formed from the jacket 11 and band 12 is connected to the generator 17 as a consumer. In this circuit formed by generator 17 and capacitor 11, 12 there is also a limiting resistor 18, which preferably has a non-linear characteristic, i.e. produces only a small attenuation in the measuring range of interest and protects the generator at high currents in the measuring circuit. When the strip 12 is heated, the capacitance of the capacitor 11, 12 is increased and thus the terminal voltage U of the generator 17 is reduced. The level of the terminal voltage U is recorded by a voltmetric element 19 with a pronounced threshold value and thus triggers a display 20 , for example.

Eine weitere Möglichkeit der elektrischen Temperaturerfassung nach der Erfindung besteht darin, daß die Frequenz des Generators 17 durch die Kapazität des Kondensators 11, 12 beeinflußt wird. An Stelle des voltmetrischen Elements 19 ist in diesem Fall eine an sich bekannte Einrichtung zur Frequenzmessung setzen.Another possibility of electrical temperature detection according to the invention is that the frequency of the generator 17 is influenced by the capacitance of the capacitor 11, 12 . Instead of the voltmetric element 19 , a device known per se for frequency measurement is to be used in this case.

Claims

Claims: 1. Method for avoiding excessive temperatures in braking resistors with a spiral arrangement of the bands, which in the course of each turn is fixed several times by insulators placed on radial bolts are, characterized in that the heating of the resistor material conditional change in the distance between a preferably directly on the outer jacket of the resistance lying band part and the outer jacket by mechanical and / or electrical means is detected and when a predetermined limit value is exceeded is used as a triggering criterion for reducing the braking current.

2. Establishment for applying the method according to claim 1, characterized in that the for the determination of a temperature increase, tape piece used a contact arrangement opposite, the movable contact form-fitting with the surface of the piece of tape connected is.

3. Device according to claim 2, characterized in that the movement of the belt is reinforced by a lever arrangement.

4. Facility for application of the method according to claim 1, characterized by the use of a special, measuring frequency preferably above the mains frequency for determining the Capacitance between the jacket of the resistor, depending on the strip temperature and the layer of the resistance strip adjacent to the jacket.