DE319192C - Elektrische Lokomotive - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 2. MÄRZ 1920

Um beim Betriebe elektrischer Bahnanlagen das Kraftwerk während des Anfahrens und auch beim Befahren von Steigungen, wo ein wesentlich höherer Energiebedarf als während der normalen Fahrt stattfindet, zu entlasten, hat man bereits einen gemischten Betrieb durch Elektromotoren und Dampflokomotiven vorgesehen. Die Erfindung betrifft eine Anordnung, bei der eine Dampfmaschine mit

ίο den Triebrädern einer elektrischen Lokomotive gekuppelt werden kann, und besteht darin, daß die Kupplung erst dann erfolgen kann, wenn die zu kuppelnden Wellen zum mindesten synchron laufen. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß eine Klauenkupplung verwendet werden kann, ohne daß beim Einrücken der Kupplung in voller Fahrt eine Zerstörung der Kupplung durch einen auftretenden Stoß befürchtet werden müßte.

In den Fig. 1 und 2 ist die Gesamtanordnung der Lokomotive schematisch dargestellt. Der Elektromotor 11 ist im Gestell 12 gelagert und überträgt seine Drehung durch die Zahnräder 13, 14 auf die Triebräder 15 der Lokomotive, deren Kurbeln sämtlich durch die Pleuelstange 16 gekuppelt sind. Auf dem Lokomotivgestell ist ferner der Dampfkessel 17 mit den Dampfzylindern 18 angeordnet. Diese arbeiten mittels der Kurbel-

stangen 19 auf die Blindwelle 20, die über ! der Welle 21 liegt und in Fig. 2_λώμτ abgebrochen gezeichnet ist. Mit der Welle 20 ist ein Zahnrad 22 fest gekuppelt, welches in ein lose auf der Welle 21 gelagertes Zahnrad 23 eingreift. Dieses Zahnrad 23 ist als die eine Hälfte einer Klauenkupplung ausgebildet, deren andere Hälfte aus den Teilen 24 mit den Klauen 25 besteht, die achsial verschieblich, aber nicht drehbar auf der Welle 21 angeordnet sind. 4c¹

In Fig. 3 ist die Klauenkupplung mit ihrem Antrieb besonders dargestellt. Die Mitnehmerscheiben 24 sind auf. beiden Seiten des · lose auf der Welle 21 sitzenden Zahnrades 23 angeordnet, um einen einseitigen Druck auf das Zahnrad zu vermeiden. Sie werden achsial Verschoben von den an der Drehung nicht teilnehmenden Kolben 26. Diese sind in zylindrische Gehäuse 27 eingeschlossen und pressen, wenn Dampf in die Eintrittsleitung 30 eingeleitet wird und die Auspuffleitung 28 durch das Ventil 29 geschlossen ist, unter Zusammenpressung der Federn 31 die Kupplungshälften 24 gegen die Kupplungshälfte 23. Sobald der Dampf aus dem Gehäuse 27 durch öffnen des Ven tiles 29 ausströmt, drücken die Federn 31 den Kolben 26 wieder zurück, wodurch die Kupplung ausgerückt wird.

Um nun dafür zu sorgen, daß die Kupplungshälften 23 und 24 erst dann gegeneinander gepreßt werden, wenn die zu kuppelnden Wellen synchron' oder wenigstens nahezu synchron laufen, ist folgende Einrichtung getroffen : .

Eine Scheibe 32 sitzt auf der Welle 33 und wird mittels Zahnrades 34 von dem Zahnrad 23 angetrieben, läuft also synchron mit der Blindwelle 20 der Dampfmaschine. Neben der Scheibe 32 sitzt gleichachsig, aber auf besonderer Welle 35 die Scheibe 36, die mittels des Kettenrades 37 von dem Ketten-

rad 38 auf der Welle 21, also synchron dem Elektromotor 11, angetrieben wird. Von diesen Scheiben 32 und 36 wird nun auf beliebige Art die Beschickung der Zylinder 27 mit Dampf derart abgeleitet, daß ein Zuströmen von Dampf nur möglich ist, wenn die Wellen 20 und 21 und damit die Scheiben • 32 und 36 synchron laufen.

In den Fig. 4 und 7 sind zwei Ausführungsformen der Einrichtung, und zwar^eine mechanisch und eine elektrisch wirkende, dargestellt. Beide arbeiten derart selbsttätig, daß der Lokomotivführer, um das Einrücken der Kupplung einzuleiten, nur das Ventil 29 in der Auspuffleitung der Zylinder 27 schließen muß, worauf sich das Einrücken ohne weitere Steuerung durch den Führer vollzieht.

Bei der mechanisch wirkenden Ausführungsform nach Fig. 4 hat die Scheibe 32, die in Fig. 5 in einer Ansicht von oben dargestellt ist, beispielsweise acht Löcher oder Kanäle 39. Die untere Fläche der Scheibe 32 schleift dicht auf der oberen Fläche der Scheibe 36, die die doppelte Anzahl von Löchern oder Kanälen 40 ^a und 40* hat wie die Scheibe 32. In Fig. 6 ist eine Ansicht der Scheibe 36, von oben gesehen, dargestellt. Der erste, dritte, fünfte usw. Kanal 40 ^a der Scheibe 36 mündet in den Ringkanal 41, der zweite, vierte, sechste usw. Kanal 40 * in den Ringkanal 42. Der Ringkanal 41 ist durch eine Bohrung 43 und die sich nicht mit der Scheibe drehenden Stopfbüchsen mit dem Dampfkessel 17, verbunden. Der Ringkanal 42 mündet durch die Bohrung 45 ins Freie. Die Scheibe 32 ist durch die Stopfbüchse 46 abgedeckt, die durch die Rohrleitung 30 mit dem Gehäuse 27 des Kolbens in Verbindung steht.

Die Vorrichtung wirkt in folgender Weise:

Wenn während der Fahrt des elektrisch angetriebenen Zuges die Dampfmaschine angelassen wird, so eilt die Welle 33 der Welle 35 nach. Die Scheiben 32 und 36 gleiten aneinander vorüber, so daß der Dampf, der in den Ringkanal'41 strömt, durch die Löcher 40 ^s und 39 in den Ringkanal der Stopfbüchse 46 und von da durch die Leitung 30 in das Gehäuse 27 gelangt, im nächsten Augenblick aber aus der Leitung 30 durch die Kanäle 39

und 40 * und die Bohrung 45 wieder auspufft, also wirkungslos auf den Kolben 26 bleibt. Je schneller die Dampfmaschine läuft, desto weniger bleibt die Scheibe 32 hinter der Scheibe 36 zurück, und es wird allmählich der

Zustand eintreten, daß die beiden Scheiben gleich oder fast gleich schnell laufen. In diesem Fall überdecken sich der erste, dritte, fünfte usw. Kanal 40 ^a der Scheibe 36 mit den Kanälen 3*9 der Scheibe 32, während der

zweite, vierte, sechste usw. Kanal 40* der Scheibe 36 abgedeckt ist. Der Dampf kann also, ohne wieder auszupuffen, in den Zyl'nder 27 strömen und den Kolben 26 ver- : teilen, wodurch die Klauenkupplung eingerückt i wird. Je nach Bemessung des Querschnittes der Kanäle 40 ^a wird der Dampf längere oder kürzere Zeit benötigen, um in dem Zylinder 27 den zur Vorbewegung des Kolbens 26 nötigen Druck zu erzielen. Man hat also in der Bemessung des Querschnitts, der regulierbar eingerichtet werden kann, ein Mittel, um das Kuppeln bei einer gewählten Annäherung an den Synchronismus der beiden Wellen 33 und 35 eintreten zu lassen.

Zur Ausrückung der Kupplung braucht nur das Ventil 29 geöffnet zu werden, so daß der Dampf aus dem Zylinder 27 austreten kann. Die Federn 31 drücken dann den Kolben 26 in die Ruhelage zurück.

Fig. 7 zeigt eine elektrisch wirkende Vorrichtung. Die Scheibe 36 trägt eine Anzahl abwechselnd kurzer und langer Beläge. Die Scheibe 32 ist mit einer Bürste 47 versehen, die beim Aneinandervorüberdrehen der beiden Scheiben auf den Belägen schleift. Die kurzen Beläge sind durch die Leitung 48 mit dem Solenoid 49, die langen Beläge durch die Leitung 50 mit dem Solenoid 51 verbunden. Mit dem Ventil 29, das in Fig. 7 geöffnet dargestellt ist, ist ein Kontakt 52 verbunden, der beim Schließen des Ventiles die Kontakte 53 und 54 kurzschließt und dadurch den Stromkreis der Stromquelle 55 durch die Bürsten 56 und 47 über die Solenoide 49 oder 51 schließt. Die Bewegung der Solenoidkerne 57 und 58 wird durch den durchbohrten Kolben 60 gedämpft, der in einem mit dämpfender Flüssigkeit gefüllten Zylinder 59 sich befindet und durch Federn 61 in seiner Mittellage gehalten wird.

Die Bewegung der Solenoidkerne wird durch die Stange 62 auf das Ventil 63 mit der Bohrung 64 übertragen, das zwischen Dampfkessel 17 und Gehäuse 27 eingeschaltet st. In beiden Endlagen der Solenoidkerne kann Dampf durch die Bohrungen 64 in den Zylinder 27 einströmen.

Die Wirkung dieser Anordnung ist folgende: Wenn beim Anlassen der Dampfmaschine die Scheibe 32 der Scheibe 36 nacheilt, so schleift d^;e' Bürste '47 abwechselnd auf den kurzen und auf den langen Belägen der Scheibe 36. Dadurch erhält bald das Solenoid 49, bald das Solenoid 51 einen Stromstoß, und sie ziehen ihre Kerne 57 und 58 abwechselnd an, wodurch ein Hinundhergehen der Stange 62 eintritt. Die achsialen Ausschläge der Stange 62 aus ihrer Mittellage sind, solange die Scheiben 32 und 36 sehr verschiedene Geschwindigkeiten haben, so klein, daß der Ventilkörper 63 noch nicht so stark gedreht wird, daß er j durch seine Bohrung die Räume 65 und 66

des Ventils miteinander und somit den Dampfkessel 17 mit dem Gehäuse 27 verbindet. Diese Verbindung tritt erst ein, wenn die Scheiben 32 und 36 nahezu synchron laufen, denn dann liegt die Bürste 47 auf einem kurzen oder langen Belag der Scheibe 36 auf, wodurch das entsprechende Solenoid dauernd erregt wird und den Ventilkörper 63 in eine Endlage zieht. Für den Fall, daß die Bürste 47 dauernd so stehen bleibt, daß sie einen langen und einen kurzen Belag der, Scheibe 36 kurzschließt, ist durch ungleiche Windungszahl der Solenoide dafür gesorgt, daß die Zugkraft des einen Solenoids über-

wiegt und das Ventil 63 sich öffnet. Die verschiedene Zugkraft der Solenoide würde, wenn die Beläge sämtlich gleich lang wären, zur Folge haben, daß der Kolben 60 nicht gleiche Ausschläge nach beiden Seiten hin macht. Um dies zu erreichen, sind die Längen der Beläge im umgekehrten Verhältnis zur Zugkraft der Solenoide bemessen. Zum starken Solenoid gehören also die kurzen, zum schwachen die langen Beläge.

Da die Scheiben 32 und 36 mit den beiden Kupplungshälften starr gekuppelt sind und da andererseits die Kupplung immer nur dann eintritt, wenn die Bürste 47 am Ende des jeweils bestrichenen, kurzen oder langen Beliges angelangt ist, so kann dadurch erreicht werden, daß die Kupplung gerade immer dann e.folgt, wenn die Klauen der einen Kupp-1 ingshälfte den Einschnitten der anderen kupplungshälfte gegenüberstehen.. 1

Claims (6)

P ATENT-Ansprüche:

1. Elektrische Lokomotive, mit deren Triebräder auch eine Dampfmaschine gekuppelt werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung erst dann erfolgt, wenn die zu kuppelnden Wellen nahezu synchron laufen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1 zum stoßfreien Kuppeln der Dampfmaschine mit dem Elektromotor während der Fahrt, gekennzeichnet durch eine Klauenkupplung, die durch einen vom Dampfkessel aus betriebenen Kolben selbsttätig eingerückt wird, sobald die zu kuppelnden Wellen nahezu synchron laufen.

3. KupplungseinrichtungnachAnspruch2, dadurch gekennzeichnet, daß der ein- und ausrückbare Teil der Kupplung auf einer Welle achsial verschoben wird durch einen in einem Gehäuse verschiebbaren Kolben, auf den zum Einrücken Dampf, zum Ausrücken Federn wirken, wobei die Verschiebung des Kolbens von Einrichtungen abhängig gemacht wird, die erst bei oder kurz vor Eintritt des Synchronismus das Einströmen des Dampfes in das Kolbengehäuse zulassen.

4. Kupplungseinrichtungnach Anspruch 3, gekennzeichnet durch zwei von den zu kuppelnden Wellen angetriebene, einander überdeckende Scheiben mit Kanälen, welche, solange der Synchronismus nicht erreicht ist, das Kolbengehäuse abwechselnd mit dem Dampfkessel und mit der Außenluft verbinden, so daß der ins Gehäuse eingeströmte Dampf wirkungslos wieder ausströmt, welche aber bei oder kurz vor dem Eintritt des Synchronismus den Dampfkessel dauernd mit. dem Kolbengehäuse verbinden, so daß der^s Kolben verschoben und die Kupplung eingerückt wird.

5. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch zwei von den zu kuppelnden Wellen angetriebene Scheiben, deren eine eine kreisende Bürste und deren andere eine Anzahl von abwechselnd kurzen und langen Kontaktbelägen trägt, wobei bei verschiedener Geschwindigkeit der Scheiben die Bürste abwechselnd auf den kurzen und langen Belägen Kontakt macht und dadurch zwei Solenoide abwechselnd erregt, während bei Eintritt des Synchronismus nur ein Solenoid erregt g₀ und dadurch die Zufuhr vom Kessel nach dem die Kupplung verstellenden Kolben eingeleitet wird.

6. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Solenoide verschiedener Zugkraft, von denen das stärkere mit den kurzen Belägen der Kontaktscheibe verbunden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.