-
Transportanlage. Die Erfindung bezieht sich auf Transportanlagen und
insbesondere auf Transportanlagen, bei denen elektromagnetische Kraft verwendet
wird, um Fahrzeuge entlang eines Gleises, einer Schiene od.dgl. vorzutreiben.
-
Die Erfindung schafft eine Transportanlage, bei welcher zwischen einem
elektrisch angetriebenen Fahrzeug und einem Gleis oder einer Schiene wirkende elektromagnetische
Kräfte zum*Vortrieb des Fahrzeuges ausgenutzt werden und das Fahrzeug im Abstand
über dem Gleis lediglich durch Luftdruck abgestützt wird, während es durch elektromagnetische
Kraft entlang seiner Bewegungsbahn geführt wird Das Fahrzeug kann durch elektromagnetische
Kräfte seitlich manövriert und vorwärts angetrieben werden, und Druckluft, die zur
Abstützung des Fahrzeugs verwendet wird, wird weiterhin zum.Kühleit.der magnetischen
Vertriebseinheit des
Fahrzeugs ausgenutzt.
-
Zwecke und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung
hervor, in welcher die Erfindung an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert
ist.
-
Fig. 1 ist eine teilweise gebrochene Seitenansicht eines Fahrzeuges,
an dem die Erfindung verkörpert ist.
-
Fig. 2 ist eine Draufsicht des Fahrzeugs gemäß Fig. 1. Fig. 3 ist
eine Schnittansicht nach Linie 3-3 in Fig. 1.
-
Fig. 4 ist eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Schnittansicht nach
Linie 4-4 in Fig. 1.
-
Fig. 5 ist eine seitliche Teilansicht einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung.
-
Fig. 6 ist eine Teildraufsicht der. Ausführung gemäß Fig. 5.
-
Fig. 7 ist eine Stirnansicht der Ausführung gemäß Fig. 5.
-
Fig. 8 ist eine schematische Draufsicht einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung.
-
Fig. 9 ist eine Querschnittansicht nach Linie 9-9 der Fig. B.
-
Fig.10 ist eine schematische Draufsicht einer weiteren abgeänderten
Ausführungsform der Erfindung.
-
Fig.ll ist eine Querschnittansicht nach Linie 11-11
der
Fig. 10.
-
Fig.12 ist eine schaubildliche Ansicht des Magnet- » kernaufbaues
des Fahrzeuges gemäß Fig. 10. Fig.13 ist eine Ansicht einer weiteren abgeänderten
Ausführungsform des Fahrzeugs gemäß Fig. 1. Fig.14 ist ein schematisches Diagramm
einer Einrichtung zum Steuern des Lufttragsystemes, die für das Fahrzeug gemäß Fig.
1 geeignet ist.
-
Das Fahrzeug und die Lufttraganlage bzw. Luftkissenanlage gemäß der
Zeichnung ist von derjenigen Art, wie sie in der USA-Patentschrift 3 096 72$ beschrieben
ist. Die Antriebskraft für solche Fahrzeuge wird durch lineare Induktionsmotoren
zugeführt. Solche Motoren weisen einen Stator auf mit einem geschichteten ferromagnetischen
Kern, der mit einer Reihe von im Abstand voneinander befindlichen Nuten versehen
ist, in denen eine Mehrzahl von Feldspulen angeordnet ist, um einen Stator zu bilden
mit einer zweilagigen Wicklung, bei welcher sich einzelne Spulen überlappen (two-lgyer
single eoi*ap wound stator). Die Feldspulen sind elektrisch mit einer zweckentsprechenden
mehrphasigen Wechselstromquelle verbunden, um dadurch ein elektromagnetisches Feld
zu erzeugen, welches sich in Übereinstimmung mit der üblichen Induktionsmotortheorie
entlang der genuteten Fläche des Stators bewegt. Mit dem Stator arbeitet ein Anker
oder angetriebener Teil länglicher Form zusammen, der einen fortlaufenden Leiter,
welcher aus einem
Material wie Kupfer gebildet ist, und einen sich
in gleicher Richtung erstreckenden ferromagnetischen Teil aufweist, welcher den
Rückkehrweg für den von dem Stator erzeugten elektromagnetischen Fluß bildet.
-
Gemäß der Zeichnung wird ein Motor der gerade beschriebenen allgemeinen
Art verwendet, um ein Fahrzeug 20 entlang eines Gleises bzw. einer Schiene 22 anzutreiben,
wobei das Fahrzeug 20 im Abstand über dem Gleis 22 durch eine Mehrzahl von Luftkissen
bildenden Organen 24 abgestützt ist, die an der Bodenwand 26 des Fahrzeuges 20 angeordnet
sind. Jedes luftkissenbildendes Organ 24 weist, wie es in der oben genannten USA-Patentschrift
3 096 728 beschrieben ist, eine biegsame Membran 28 auf, die rund um ihre Kanten
an der Bodenwand 26 hermetisch befestigt ist und eine mittlere Öffnung 29 aufweist,
deren Kanten mittels Abstandsstücken 30 in einem Abstand von der Bodenwand 26 gehalten
sind. Die Organe 24 brauchen nicht notwendigerweise kreisförmig zu sein, sondern
sie können beispielsweise länglich ausgebildet sein und entsprechende längliehe
mittlere Öffnungen aufweisen. Außerdem wird die Form und Anzahl der luftkissenbildenden
Organe 24 durch die Größe und das Gewicht des abzustützenden Fahrzeugs bestimmt.
Jedes Organ 24 ist mit einem Lufteinlaß 32 zum Zulassen eines kontinuierlichen Stromes
von Druckluft von einer zweckentsprechenden Quelle (nicht dargestellt) versehen,
welche Luft mit dem gewünschten Druck erzeugen kann.
Die Luft, die
in die Kammer eintritt, welche von der biegsamen Membran 28 gebildet ist, strömt
abwärts durch die mittlere Öffnung 29 in-die Kammer unter der biegsamen Membran
28 und dann durch den Spalt zwischen dem Umfang der Membran 28 und dem Gleis 22
hindurch nach außen. Niederdruckluftkissen dieser allgemeinen Art können sehr große
Lasten abstützen, trotzdem der Luftdruck unter solchen luftkissenbildenden Organen
lediglich etwas über dem atmosphärischen Druck liegt.
-
Antriebskraft für das Fahrzeug 20 wird durch eine Yortriebseinrichtung
33 erzeugt, die einen ferromagnetisehen Kern 34 aufweist, der bei der beschriebenen
Ausführungsform in zwei parallele Abschnitte unterteilt ist, die an der Bodenwand
26 derart angeordnet sind, daß sie sich nahe der Schiene 22 befinden, wenn das Fahrzeug
20 von den luftkissenbildenden Organen 24 abgestützt ist. Der ferromagnetische Kern
34 ist mit einer Mehrzahl von im Abstand voneinander befindlichen Schlitzen oder
Nuten 35 versehen, in denen eine Mehrzahl von Drahtspulen 36 angeordnet ist, welche
ein elektromagnetisches Feld erzeugen, das sich entlang der Bewegungsbahn des Fahrzeuges
20 bewegt, wenn die Spulen 36 an eine zweckentsprechende mehrphasige Wechselstromquelle
angeschlossen werden. Für diesen Zweck ist das Fahrzeug 20 mit einem Stromaufnahmeschuh
38 versehen, der sich in Berührung mit einer Stromschiene 40 befindet, die entlang
des Gleises 22 angeordnet
ist. Wenn einphasiger Wechselstrom durch
die Stromschiene 40 zugeführt wird, wird ein zweckentsprechender Phasenteilerkondensator
in dem Fahrzeug 20 angeordnet, so daß den Spulen 36 Mehrphasenenergie zugeführt
wird.
-
Das Gleis 22 ist von zweilagiger Ausführung, die an der Fläche zweckentsprechend
abgestützt ist, über welche das Fahrzeug 20 laufen soll, und es weist einen fortlaufenden
leitenden Teil 42, der seine obere Fläche bildet, sowie einen sich in gleicher Richtung
erstreckenden ferromagnetischen Teil 44 auf. Beispielsweise kann das Gleis 22 eine
Lage aus Kupfer oder Aluminium aufweisen, welche den leitenden Teil 42 bildet, der
auf einer Basis aus mildem Stahl angeordnet ist, welche den ferromagnetischen Teil
44 bildet.
-
Wenn das Fahrzeug 20 sich im Betrieb befindet, ist es durch die luftkissenbildenden
Organe 24 abgestützt, so daß es sich praktisch reibungslos entlang des Gleises 22
bewegen kann. Bei Erregung der Spulen 36 wirkt das sich ergebende elektromagnetische
Feld, welches sich entlang der Länge des ferromagnetischen Kernes 34 bewegt, mit
dem Gleis 22 zusammen, um eine induzierte Kraft zu erzeugen, welche das Fahrzeug
20 entlang des Gleises 22 antreibt.
-
Bei der Ausführungsform gemäß der Erfindung, die in Fig. 5 wiedergegeben
ist, ist ein Elektromagnet 46 unter der Bodenwand 26 des Fahrzeuges 20 angeordnet,
um das Fahrzeug 20 in Ausrichtung mit dem Gleis 22 zu halten. per Elektromagnet
46
ist relativ zu dem Gleis 22 in Querrichtung angeordnet und mit zwei sich abwärts
erstreckenden Sehenkeln 48 und 50 versehen, die in etwas schrägen Polflächen 52,
54 enden, die in einem kurzen Abstand über gegenüberliegenden Kantenteilen des Gleises
22 liegen. Die Sehenkel 48, 50 des Elektromagneten 46 sind dadurch mit dem ferromagnetischen
Teil 44 magnetisch verkettet und die Anziehungskräfte an den Luftspalten zwischen
den Polflächen 52 und 54 und dem Gleis 22 sind gleich, solange das Fahrzeug 20 sich
mit dem Gleis 22 in Ausrichtung befindet. Wenn jedoch das Fahrzeug 20 durch irgendeine
äußere Kraft seitlich bewegt wird, beispielsweise gemäß Fig. 7 nach links, nimmt
die die Polfläche 52 mit dem Gleis 22 verkettende Magnetkraft ab, so daß ein unausgeglichener
Kräftezustand erzeugt ist, durch welchen der Elektromagnet 46 und das Fahrzeug 20
zu einer mittleren Stellung entlang des Gleises 22 zurückbewegt werden. Auf diese
Weise kann eine seitliche Stabilität des Fahrzeuges 20 einzig durch Elektromagnetkraft
aufrechterhalten werden, und es besteht keine Notwendigkeit, eine mechanische Führungseinrichtung
vorzusehen.
-
Bei der in Fig. 8 schematisch dargestellten Ausführungsform der Erfindung
ist eine Bodenwand oder Plattform 56 eines Fahrzeuges durch vier luftkissenbildende
Organe 60 auf einer Abstützfläche 58 abgestützt, wobei die Organe 60 hinsichtlich
ihres Aufbaues und ihrer Funktion den Organen 24 gemäß vorstehender Beschreibung
ähnlich sind. Die
Abstützfläche 58 ist dem Gleis 22 insofern ähnlich,
daß sie aus einer Lage aus leitendem Material wie Kupfer gebildet ist, die über
einer Lage aus ferromagnetischem Material wie mildem Stahl liegt. Antriebskraft
für die Plattform 56 wird durch eine zentral angeordnete Hauptvortriebseinrichtung
62 und durch zwei Hilfsvortriebseinrichtungen 64, 66 geliefert, die an dem Boden
der Plattform 56 in Richtung von vorn nach hinten relativ zu der Hauptvortriebseinrichtung
62 angeordnet sind und zu dieser im rechten Winkel liegen.
-
Jede Vortriebseinrichtung 62, 64 und 66 ist der Vortriebseinrichtung
33 des Fahrzeuges 20 gemäß vorstehender Beschreibung ähnlich und weist einen genuteten
ferromagnetischen Kern mit einer Mehrzahl von Drahtspulen auf, die an eine zweckentsprechende
Mehrphasen-Wechselstromquelle angeschlossen sind. Zufolge der Anordnung und Ausrichtung
der Hilfsvortriebseinrichtungen 64, 66 kann die Plattform 56 in jeder Richtung über
die Abstützfläche 58 manövriert werden. Somit kann die Hauptvortriebseinrichtung
62 erregt werden, um die Plattform 56 nach vorn oder nach hinten anzutreiben, während
eine seitliche Bewegung durch Erregung der Hilfsvortriebseinrichtungen 64, 66 erhalten
werden kann derart, daß ihre sich bewegenden elektromagnetischen Felder sich in
der entsprechenden Richtung bewegen. Wenn weiterhin die Hilfsvortriebseinrichtungen
64, 66 derart erregt sind, daß ihre elektromagnetischen Felder sich in entgegengesetzten
Richtungen
bewegen, kann die Plattform 56 veranlaßt werden, sich zu drehen. Die Plattform 56
ist mit einer zweckentsprechenden Quelle elektrischer Energie versehen, beispielsweise
mit einem an ihr angeordneten, von einer Maschine angetriebenen Generator, und sie
weist zweckentsprechende Steuerstromkreise und Umkehrschalter zum Steuern der Erregung
der Vortriebseinrichtungen auf.
-
Bei der in Fig. 10 schematisch dargestellten Ausführungsform der Erfindung
dient der Luftstrom, welcher das Fahrzeug 68 auf einer Fläche wie dem Gleis 22 oder
der Abstützfläche 58 gemäß vorstehender Beschreibung abstützt, weiterhin dem Zweck,
die Vortriebseinrichtung des Fahrzeuges zu kühlen. Für diesen Zweck ist das Fahrzeug
68 mit vier luftkissenbildenden Organen 70 versehen, die nahe der Ecken der Plattform
68 angeordnet sind. Zusätzlich ist ein mittleres luftkissenbildendes Organ 72 vorgesehen,
welches eine nachgiebige Membran 74 toroidaler Form aufweist, welche den ferromagnetischen
Kern 76 umgibt und an ihren Außenkanten an ddr Bodenfläche des Fahrzeuges 68 hermetisch
dicht, und an ihren Innenkanten an den Seitenwänden des Kernes 76 befestigt ist.
Das Innere des Organes 72 wird über einen zweckentsprechenden Luftkanal 78 mit Druckluft
versorgt und die darin strömende Luft tritt durch den Kern 76 hindurch zufolge der
Tatsache, daß waagerechte Schlitze 80 und senkrechte Durchgänge 82 in diesem gebildet
sind. Dadurch wird die durch das luftki:isenbildende Organ '(2 atrcituende
Luft
zum Kühlen des Kernes 76 ausgenutzt, und nach Durchströmen des Kernes 76 tritt die
Luft in die Kammer ein, die von der unteren Fläche der biegsamen Membran 74 und
der Fläche gebildet ist, auf welcher das Fahrzeug 68 ruht, um das Abstützen des
Gewichtes des Fahrzeuges zu unterstützen.
-
Für den Fall, daß die Fahrzeugbelastungen sich in der Größe ändern,
so daß die das Fahrzeug abstützenden luftkissenbildenden Organe die gewünschte Trennung
bzw. den gewünschten Luftspalt zwischen dem Anker und den Statorkomponenten des
Induktionsmotors nicht aufrechterhalten, kann eine getrennte Halterung für eine
Vortriebseinrichtung vorgesehen sein, wie es in Fig. 13 dargestellt ist. Gemäß Fig.
13 ist der Stator 90 an einem Tragrahmen 92 befestigt, der seinerseits mit dem Fahrzeug
94 durch Antriebspfosten 96 verbunden ist, die in Öffnungen 98 im Rahmen 92 aufgenommen
sind derart, daß eine begrenzte relative senkrechte Bewegung zwischen dem Fahrzeug
94 und dem Stator 90 zugelassen ist, während die gewünschten Vortriebskräfte auf
das Fahrzeug 94 übertragen werden. Luftkissenbildende Organe 100 sind somit erforderlich,
um lediglich die relativ konstante Belastung der Vortriebseinrichtung abzustützen,
so daß die Organe einen relativ konstanten Luftspalt zwischen dem Stator und dem
Gleis aufrechterhalten können, um den Motorwirkungsgrad bei verschiedenen Fahrzeugbelastungen
aufrechtzuerhalten.
In Fig. 14 ist eine abgewandelte Ausführungsform
der Erfindung wiedergegeben, gemäß welcher die Luftzufuhr zu den luftkissenbildenden
Organen durch irgendeinen zweckent-.sprechenden Servomechanismus geändert wird,
um den gewünschten Luftspalt zwischen dem Anker bzw. dem Gleis 110 und dem Stator
112 aufrechtzuerhalten. Bei einer typischen Anlage wird die Luftspaltbreite durch
irgendeinen zweckentsprechenden Fühler 114 gemessen, dessen Ausgang 13.6 mit einem
Bezugssignal 118 verglichen und an ein Steuerventil 120 angelegt wird, um dadurch
die von der Quelle 122 dem luftkissenbildenden Organ 112 zugeführte Luftmenge zu
ändern, um die gewünschte Luftspaltbreite aufrechtzuerhalten.
-
Durch die Erfindung ist eine Transportanlage geschaffen, bei welcher
ein Fahrzeug durch Luftdruck in richtiger Beziehung zu einer Abstützfläche gehalten
ist, die magnetische Eigenschaften hat, um zu ermöglichen, daß zwischen einer Vortriebseinrichtung
in dem Fahrzeug und der Fläche wirkende elektromagnetische Kräfte zum Antrieb des
Fahrzeuges ausgenutzt werden. Weiterhin kann das Fahrzeug durch Ausnutzen quer arientierterElektromagnbte
bzw. zusätzlicher Vortriebseinrichtungen derart geführt bzw. manövriert werden,
daß mechanische Führungseinrichtungen überflüssig sind und das Fahrzeug sich im
wesentlichen reibunggfrei entlang seiner Bewegungsbahn bewegen kann. Außerdem schafft
die Erfindung für solche Fälle, bei denen
übermäßige Wärme in dem
Kern erzeugt wird, der einen Teil der Vortriebseinrichtung des Fahrzeugs bildet,
eine Einrichtung zum Ausnutzen des das Fahrzeug abstützenden Luftstromes für zusätzliche
Zwecke, nämlich zum Kühlen des Kernes, wodurch die mechanische Ausführung des Fahrzeuges
vereinfacht wird.