DE1281478B - Einrichtung insbesondere zur Wirbelstrombremsung von Schienenfahrzeugen mittels magnetischer Felder - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

B 61k

Deutsche Kl.: 20 h-4

Nummer: 1 281 478

Aktenzeichen: P 12 81 478.7-21 (S 86324)

Anmeldetag: 23. Juli 1963

Auslegetag: 31. Oktober 1968

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung insbesondere zur Wirbelstrombremsung von Schienenfahrzeugen mittels magnetischer Felder, die von im Gleis fließenden elektrischen Strömen in einem nach oben offenen U-förmigen Magnetjoch erzeugt werden, zwischen dessen Schenkeln die Radkränze der Schienenfahrzeuge auf einer Fahrschiene hindurchrollen und unterhalb der Lauffläche elektrische Leiter zum Erregen des magnetischen Kreises eingelegt sind. ίο

Derartige Einrichtungen sind entwickelt worden, um in Rangieranlagen motorlose Schienenfahrzeuge bremsen und/oder beschleunigen zu können. Sind die elektrischen Leiter von den Schienen isoliert, so werden durch das Feld des magnetischen Kreises in den rollenden Radkränzen Wirbelströme erzeugt und die Räder abgebremst. Die Einrichtung wirkt dann also als Wirbelstrombremse. Sind die elektrischen Leiter mit den voneinander isolierten Schienen leitend verbunden, so entstehen durch Zusammen- ao wirken des magnetischen Feldes mit dem von der einen Schiene zur anderen über die Radsätze fließenden Strom elektrodynamische Bewegungskräfte. Diese sind bestrebt, das Fahrzeug mit einer vom Schienenstrom abhängigen Stationärgeschwindigkeit in Richtung auf die Einspeisestelle des betreffenden Gleisabschnitts zu bewegen. Eine solche Einrichtung wirkt bei unter der Stationärgeschwindigkeit liegender Fahrzeuggeschwindigkeit als Beschleunigungseinrichtung und bei höherer Fahrzeuggeschwindigkeit als Verzögerungseinrichtung. Daher sind derartige Einrichtungen auch als Linearmotoren bezeichnet worden.

Für beide Betriebsarten ist eine Einrichtung bekannt, bei der als Fahrschiene ein U-förmiger Körper aus ferromagnetischem Material vorgesehen ist, bei dem in Längsrichtung verlaufende elektrische Leiter unmittelbar in eine Längsrille des Körpers eingelegt sind und zu beiden Seiten der Fahrzeugräder je eine durchgehende Erhöhung vorgesehen ist, welche den magnetischen Fluß zu den Fahrzeugrädern leiten. Es war beabsichtigt, diese Körper als Ganzes durch ein Walzverfahren herzustellen. Dabei muß jedoch mit fertigungstechnischen Schwierigkeiten gerechnet werden. Außerdem ist es dann unmöglich, dem Körper die für den Betrieb günstigste Form zu geben. Beispielsweise sollen die Innenflächen der beiderseitigen Erhöhungen parallel zueinander verlaufen, damit möglichst schmale Luftspalte gleichbleibender Breite zwischen den Rädern und diesen Erhöhungen bestehen. Aus walztechnischen Gründen müssen jedoch diese Flächen mindestens eine gewisse Neigung Einrichtung insbesondere zur
Wirbelstrombremsung von Schienenfahrzeugen
mittels magnetischer Felder

Anmelder:

Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München, 8000 München 2, Witteisbacherplatz 2

Als Erfinder benannt:
Bernhard Jörgensen f,
3340 Wolfenbüttel

haben. Je geringer die Neigung ist, um so größer ist die Reibungsbeanspruchung und Abnutzung der Walzen. Ferner können aus fertigungstechnischen Gründen die beiderseitigen Erhöhungen des als Ganzes gewalzten Körpers nur mit geringer, nach oben über die Lauffläche hinausragender Höhe hergestellt werden. Ihre Höhe soll aber insbesondere bei Wirbelstromgleisbremsen möglichst so groß sein, wie es bei dem frei zu haltenden Fahrzeugprofil noch zulässig ist. Je höher nämlich die Stellen, an denen der größte Teil des Kraftflusses den Fahrzeugrädern zugeleitet wird, über der Lauffläche liegen, desto größer ist bei Wirbelstromgleisbremsen die Bremskraft und desto kleiner die erforderliche Länge der Gleiseinrichtung. Ferner ist es für die Erzielung einer möglichst hohen Wirbelstrombremskraft zweckmäßig, am oberen Ende dieser Erhöhungen nach innen vorspringende Polschuhe vorzusehen. Dann wird der nur wenig wirksame Streuflußanteil, der von der Lauffläche und unmittelbar oberhalb dieser Lauffläche von den Erhöhungen zu den Rädern geleitet wird, verringert und der über die Polschuhe geleitete Nutzfluß erhöht. Das Anwalzen dieser Polschuhe beim Herstellen der U-förmigen Körper als Ganzes ist völlig unmöglich. Eine weitere Schwierigkeit entsteht dadurch, daß in den U-förmigen Körper zwischen den Erhöhungen eine Lauffläche für die Räder erforderlich ist, so daß sich ein unsymmetrisches U-Profil ergibt. Hierdurch muß beim Abkühlen des warm zu walzenden Körpers mit Verformungen gerechnet werden, die durch die üblichen Richtverfahren nicht beseitigt werden können. Dieser Nachteil tritt auch auf, wenn der U-förmige Körper aus zwei verschiedenen walzbaren Profilteilen hergestellt wird, die miteinander verschweißt werden. Wird dagegen eine Einrichtung verwendet, deren

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magnetischer Kreis aus einem walzbaren axialsymmetrischen U-Profilteil besteht, in das eine Fahrschiene eingelegt ist, so ergeben sich wieder die obengenannten walztechnischen Schwierigkeiten.

Es ist ferner bereits bekannt (britische Patentschrift 260 344), den magnetischen Kreis einer Wirbelstromgleisbremse aus beiderseits der Schiene angeordneten, gelenkig miteinander verbundenen schmalen Einzelschenkeln aufzubauen, die von Wicklungen umgeben sind und an deren oberen Enden in Längsrichtung der Schiene verlaufende kurze Polschuhe angebracht sind. Bei dieser bekannten Einrichtung besteht der Nachteil, daß Fahrschiene und magnetischer Kreis nicht unmittelbar miteinander verbunden sind (hoher magnetischer Widerstand), sondern jedes dieser Teile für sich an den Schwellen befestigt werden muß. Außerdem muß bei Ausrüstung eines Gleises mit derartigen Einrichtungen der größte Teil der Montage direkt am Gleis erfolgen, was sich ungünstig auf die Er-Stellungskosten auswirkt.

Außerdem ist es bekannt (schweizerische Patentschrift 329 991), den magnetischen Kreis einer Wirbelstromgleisbremse aus einer Vielzahl von Magnetjochen aufzubauen, deren Einzellängen etwa gleich dem Schwellenabstand sind. Diese Joche sind jedoch nicht aus form- und querschnittsgleichen Winkelprofilen zusammengesetzt, sondern der eine Schenkel ist mit einer ebenen Lauffläche für die Radkränze und der andere Schenkel mit einer rinnenartigen Lauffläche für die Spurkränze der Räder versehen. Hierdurch sind wieder fertigungstechnische Nachteile bedingt. Außerdem sind auch hier die Fahrschienen und die Magnetjoche nicht unmittelbar miteinander verbunden; die Schienen sind vielmehr fest auf den Schwellen gelagert, während die Magnetjoche unter Zwischenlage von Federelementen auf Stühlen gelagert sind, die gesondert am Gleis befestigt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Bremsen und/oder Beschleunigen von motorlosen Schienenfahrzeugen mittels magnetischer Felder zu schaffen, bei welcher der magnetische Kreis eine allen Anforderungen gerecht werdende Form erhalten und aus einfachen Teilen zusammengesetzt werden kann, die ohne Schwierigkeit durch ein Walzverfahren herstellbar sind und durch Schweißen miteinander verbunden werden können.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß das U-förmige Magnetjoch aus zwei über die gesamte so Länge der Einrichtung form- und querschnittsgleichen, durch ein Walzverfahren herstellbaren Winkelprofilteilen besteht, die in der Symmetrieachse des Magnetjoches durch eine Schweißnaht verbunden sind und zwischen denen eine gesonderte Fahrschiene einseitig zu dieser Symmetrieachse angeordnet und unmittelbar am Magnetjoch befestigt ist.

Die Winkelprofilteile können im einfachsten Falle einen L-förmigen Querschnitt mit ungleich langen Schenkeln haben, deren kurze Schenkel durch eine Längsnaht miteinander verschweißt sind. Es ist aber auch möglich und insbesondere bei Wirbelstromgleisbremsen zur Erhöhung der Wirbelstrombremskraft vorteilhaft, Winkelprofilteile mit einem ungleichschenkligen U-förmigen Querschnitt zu verwenden. Als Fahrschiene wird zweckmäßigerweise ein ungleichschenkliges, aus magnetischem Material gewalztes Winkelprofilteil verwendet, dessen längerer Schenkel an der Innenseite des einen Winkelprofilteils des Magnetjoches durch Schrauben befestigt ist und dessen kürzerer Schenkel die eingelegten elektrischen Leiter teilweise überdeckt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Die Zeichnung zeigt einen Querschnitt durch eine als Wirbelstromgleisbremse vorgesehene erfindungsgemäße Einrichtung. Das U-förmige, nach oben offene Magnetjoch besteht aus zwei form- und querschnittsgleichen Winkelprofilteilen 1 und 2 mit ungleich langen Schenkeln 10 und 11 bzw. 20 und 21. Diese Teile können ohne Schwierigkeit durch ein Walzverfahren hergestellt werden. Sie sind spiegelig zur Symmetrieachse X-X angeordnet und an ihren kurzen Schenkeln 10 und 20 durch Schweißnähte 3 miteinander verbunden. Die für die Schweißnähte erforderlichen Abschrägungen sind von vornherein durch das Walzverfahren hergestellt. Als Fahrschiene ist das Winkelprofilteil 4 vorgesehen, dessen langer Schenkel 40 mittels Schrauben 5 an der Innenseite des langen Schenkels 11 des Profilteils 1 befestigt ist und sich auf dem kurzen Schenkel 10 dieses Profilteils abstützt. Hierdurch ist eine sichere Lage des Profilteils 4 gewährleistet. Sie kann noch dadurch verbessert werden, daß die nach oben zeigende Fläche des kurzen Schenkels 41 eine Neigung erhält, die etwa der Neigung der Laufkranzfläche des strichpunktiert angedeuteten Rades 6 entspricht. Der kurze Schenkel 41 läßt genügend Raum für die Spurkränze aller vorkommenden Räder frei. Er überdeckt teilweise die in das Magnetjoch eingelegten elektrischen Leiter 7, die für einen Strom von mehreren 1000 Ampere bemessen sind. Die Leiter sind voneinander und von den Winkelprofilteilen 1,2 und 4 isoliert und werden in gleicher Richtung vom Strom durchflossen. Hierdurch wird in dem nach oben offenen Magnetjoch ein magnetischer Fluß erzeugt, der über die freien Enden der langen Schenkeln und 21 zu den zwischen diesen hindurchrollenden Rädern geleitet wird. Durch das Zusammensetzen des Magnetjoches aus zwei Winkelprofilteilen wird erreicht, daß die seitlich der Räder liegenden Innenflächen der Schenkel 11 und 21 parallel zu den seitlichen Radflächen liegen und von diesen nur durch einen schmalen Luftspalt getrennt sind. Durch die in der Zeichnung dargestellte ungleichschenklige U-Form der Winkelprofilteile 1 und 2 ist am oberen Ende der langen Schenkel 11 und 21 gewissermaßen ein Polschuh vorhanden. Der zwischen dem Rad und diesen Polschuhen bestehende Luftspalt ist wesentlich schmaler als der Luftspalt in dem unterhalb der Polschuhe liegenden Bereich. Hierdurch ist der in diesem Bereich zu den Rädern geleitete Flußanteil gering. Der über das Winkelprofilteil 4 zu den Rädern geleitete Flußanteil kann dadurch gering gemacht werden, daß dieses Profilteil aus unmagnetischem Material, z. B. Kruppschem Hartstahl, hergestellt wird. Dann wird praktisch der gesamte Fluß als Nutzfluß über die Polschuhe zu den Rädern geleitet, was für eine größtmögliche Wirbelstrombremskraft wesentlich ist.

Durch die angewalzten Polschuhe steht ferner eine größere Auflagefläche für zusätzliche Bremsschienen zur Verfügung, die nach einem bekanntgewordenen Vorschlag auf den seitlich der Räder oberhalb der Fahrfläche liegenden Teilen des Magnetjoches.be-

weglich gelagert sein sollen. Diese Bremsschienen werden dann durch den magnetischen Kraftfluß gegen die Radflanken gepreßt, wodurch außer einer Erhöhung der Wirbelstrombremskraft eine zusätzliche mechanische Bremskraft auftritt.

Statt der dargestellten U-förmigen Winkelprofilteile 1 und 2 können auch solche mit L-förmigem oder — zur Vergrößerung der Auflagefläche für zusätzliche Bremsschienen — mit Z-förmigem Querschnitt verwendet werden. Ferner ist es möglich, anstatt einer L-förmigen Fahrschiene eine doppel-T-förmige Fahrschiene zu verwenden, deren Schienenfuß mittels Schrauben auf dem Boden des U-förmigen Magnetjoches befestigt ist.

Die Gegenstände der Patentansprüche 2 bis 4 sollen nur in Verbindung mit dem Gegenstand des Hauptanspruchs patentrechtliche Bedeutung haben.

Claims (4)

Patentansprüche: 30

1. Einrichtung, insbesondere zur Wirbelstrombremsung von Schienenfahrzeugen mittels magnetischer Felder, die von im Gleis fließenden elektrischen Strömen in einem nach oben offenen U-förmigen Magnetjoch erzeugt werden, zwischen dessen Schenkeln die Radkränze der Schienenfahrzeuge auf einer Fahrschiene hindurchrollen und unterhalb der Lauffläche elektrische Leiter zum Erregen des magnetischen Kreises eingelegt sind, dadurch gekennzeichnet, daß das U-förmige Magnetjoch aus zwei über die gesamte Länge der Einrichtung form- und querschnittsgleichen, durch ein Walzverfahren herstellbaren Winkelprofilteilen (1 und 2) besteht, die in der Symmetrieachse (X-X) des Magnetjoches durch eine Schweißnaht (3) verbunden sind und zwischen denen eine gesonderte Fahrschiene (4) einseitig zu dieser Symmetrieachse angeordnet und unmittelbar am Magnetjoch befestigt ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelprofilteile (1 und 2) einen ungleichschenkligen, U-förmigen Querschnitt haben.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Fahrschiene (4) ein ungleichschenkliges Winkelprofilteil vorgesehen ist, dessen längerer Schenkel (40) an der Innenseite des einen Winkelprofilteiles (1) des Magnetjoches durch Schrauben (5) befestigt ist und dessen kürzerer Schenkel (41) die eingelegten elektrischen Leiter (7) teilweise überdeckt.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrschiene aus unmagnetischem Material besteht.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Schweizerische Patentschriften Nr. 329 991,
332383;

französische Patentschrift Nr. 1290 086;
britische Patentschrift Nr. 260 344.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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