DE321882C - Zugsicherungseinrichtung, bei der durch ein auf der Strecke befindliches pulsierendes Magnetfeld auf dem Zuge fuer das Signal "Freie Fahrt" ein hoerbares Zeichen gegebenwird - Google Patents

Description

REICHSPATENTAMT·

PATENTSCHRIFT

KLASSE 2Oi GRUPPE 35

Arthur Thompson in Withington, Manchester, Engl.

hörbares Zeichen gegeben wird.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 24, Juni 1915 ab.

Es sind Zugsieherungseinrichtungen bekannt, bei denen durch ein auf der Strecke befindliches pulsierendes Magnetfeld auf dem Zuge Signale ausgelöst werden; dies sind Warnungssignale, deren Versagen eine große Gefahr für den fahrenden Zug bedeutet. Die neue Zugsicherung soll dagegen ein Zeichen »Freie Fahrt« auslösen, so daß ein Versagen keine Gefahr in sich schließt, sondern höchstens eine vergrößerte Aufmerksamkeit des Zugpersonals veranlaßt. Eine Gefährdung des Zuges könnte bei Verwendung dieses Signales nur dadurch entstehen, daß es von außen, etwa durch die Wirkung vagabundierender Ströme einer Starkstromleitung, ausgelöst wird, obgleich die Strecke nicht frei ist. Es ist deshalb erforderlich, der Signalvorrichtung eine solche Ausführung zu geben, daß sie auf ein pulsierendes Magnetfeld nur ganz bestimmter Schwingungszahl

ao anspricht, und zwar auch dann, wenn die magnetischen Impulse nur sehr schwach sind. Nach der Erfindung wird mittels eines polarisierten, polwechselnden Wechselstromrelais ein von der Zugbatterie betätigtes Zungenrelais gesteuert, dessen Eigenschwingungszahl niedriger als die Wechselzahl des Magnetfeldes ist und durch Anschlagkontakte auf die Schwingungszahl des Magnetfeldes erhöht wird.

! Die schwingende Zunge gibt die hörbaren Zeichen und kann auch dazu verwendet ι werden, in das Solenoid einer Bremse 0. dgl. j einen intermittierenden Strom zu senden, dessen Stromstöße im Verhältnis zu den Intervallen zeitlich sehr lang sind. Diese die ; Bremse in der Ruhestellung haltende Anord-J nung verhindert, daß die Bremse auch durch einen Kurzschluß, also durch einen Gleichstrom, gesperrt gehalten werden kann.

In dem Ausführungsbeispiel der Zeichnung ist Fig. ι ein Vorderaufriß des Polwechselrelais ohne die Spulen, wobei die Stellung der Kerne und Polstücke in bezug auf die Anker und die Stellung des unteren Ankers in bezug auf die Kontaktschrauben wiedergegeben ist. Auch die Einrichtung zur Einstellung der Anker ist gezeichnet. Fig. 2 ist ein Grundriß des oberen Teiles des Polwechselrelais und zeigt die Stellung des oberen Ankers in bezug auf die unteren Polstücke, sowie den gebogenen permanenten Magneten. Fig. 3 ist ein Grundriß des unteren Teils des Polwechselrelais und zeigt die Stellung des unteren Ankers in bezug auf die unteren Polstücke und die Kontaktschrauben. Fig. 4 ist ein Vorderaufriß des Polwechselrelais und zeigt die Bewicklung der Kerne, Fig. 5 ist ein

Seitenaufriß des Polwechselrelais nach Entfernung der Kerne und zeigt die Befestigung der beiden Anker an dem Drehzapfen. Fig. 6 ist ein Seitenaufriß des Vibrators und zeigt die verschiedenen Teile der Zunge und ihre Lage in bezug zu dem permanenten Magneten. Fig. 7 ist ein Grundriß des Vibrators und zeigt die Art der Befestigung der Seitenfedern. Fig. 8 ist der Grundriß einer anderen Zungentype

ίο mit einem Doppelanker. Fig. g ist ein Seitenaufriß der Zunge und zeigt die seitlichen Kontaktfedern und den Halter. Fig. io zeigt die Verbindungen der Zugstromkreise als Ganzes.

Das Folgende ist eine Beschreibung eines alten und sehr bekannten Telegraphenrelai?, das für die Zwecke der Erfindung geändert ist. Die Kerne ι (Fig. ι und 4) sind etwas langer als gewöhnlich und bestehen aus einem

20. Bündel weicher Eisendrähte oder aus einer Anzahl dünner Streifen aus weichem Eisen, oder sie sind sonst irgendwie hergestellt. Die Polstücke 2, welche in der gezeichneten Weise einen Ansatz bilden, können einfache Ansätze der Kerne sein oder sie können abnehmbar und einstellbar gebaut sein. Diese Polstücke sind gebogen, wie in Fig.' 2 und 3 dargestellt, und zwar an der Seite, wo sie den Ankern gegenüberliegen, damit ihre Zugkraft an dem gewünschten Punkte ausgeübt wird. 3 ist ein Drehzapfen aus nichtmagnetischem Metall, über dessen Enden die beiden kurzen Anker 4 und 5 geschraubt und befestigt sind. Der untere Anker ist durch seinen Ansatz 6 etwas langer als der obere. Dieser Ansatz, welcher ein Fortsatz des Ankers sein oder aus einem Nickelansatz bestehen kann, ist mit Platinkontakten belegt, welche nicht gezeichnet sind. Die Enden des Drehzapfens ruhen in Stein- oder Metallagern 7. Der permanente Hufeisenmagnet 8 ist gebogen, wie in Fig. 2 dargestellt, damit das Relais von einem Messingzylinder geschützt werden kann. Die Pole N und S

. des permanenten Magneten liegen ganz nahe an den festen Enden des Ankers, wie in Fig. 2 und 5 dargestellt. Man könnte auch andere Magnetformen verwenden. 9 und 10 sind zwei mit Plätinspitzen versehene Kontaktschrauben, welche in der üblichen Weise durch gespaltene

go Schulteransätze 11 und 12 getragen werden. Diese Schrauben liegen auf beiden Seiten des unteren Ankeransatzes 6, so daß dieser zwischen ihnen spielen kann. Die Elektromagnete- sollen wenigstens 3^x/₂ Zollhoch sein, wobei dieses Maß von dem Boden der unteren Polstücke bis zu der oberen Fläche der oberen Polstücke genommen ist.

Eine der Haupteigenschaften dieses Relais, welches wegen seiner Hauptaufgabe »Polwechsler« genannt werden soll, ist die Bewicklungsweise der Kerne. Diese ist in Fig. 4 dargestellt. Jeder Kern ist mit zwei getrennten Spulen bewickelt. Ein Strom, der bei der Klemme t¹ eintritt, findet seinen Weg zur Klemme i⁴ auf vier verschiedenen Wegen, nämlieh

a) durch die untere linke Spule,

b) durch die rechte untere Spule,

c) durch die Klemme i², die linke obere Spule und die Klemme t³,

d) durch die Klemme P, die rechte obere Spule und die Klemme t³.

Ein Grund für diese Bewicklung der Kerne ist die Vermehrung der magnetomotorischen Kraft der Elektromagnete; dieses wird möglich durch den recht geringen Widerstand der Zuginduktionsspule. Ein anderer Grund ist der, die Selbstinduktion des Relais zu vermindern. Jede Spule soll aus Nr. 38 des^ britischen Standarddrahtes bestehen, wob©,dieser Kupferdraht zu einem Widerstände von 300 bis 400 Ohm gewickelt ist. Man könnte zu diesem Zweck auch Emailledraht verwenden. Naturgemäß soE die Erfindung nicht auf die Verwendung dieser Mehrfachwicklung, noch auf die Anwendung eines bestimmten Drahtes beschränkt sein.

Der Drehzapfen 3 ist mit der Klemme 13 durch eine sehr biegsame Drahtrolle 14' aus Phosphorbronze- oder Kupferdraht verbunden, wobei es wesentlich ist, daß die Bewegung der Anker durch diese Verbindung nicht gehemmt wird. Die Kontaktschrauben 9 und 10 sind so einzustellen, daß die Bewegung der Anker nur außerordentlich klein ist und daß die. Anker zwischen ihren Polstücken gleich weit entfernt liegen, wenn sie mit den Kontaktschrauben nicht in Berührung stehen.

Die zweckmäßigste Entfernung zwischen den gekrümmten Flächen der Polstücke und den Ankern kann durch Versuch festgestellt werden, wobei darauf zu achten ist, daß die unmittelbare Nähe der ersteren mit den letzteren durchaus noch nicht die empfindlichste Stellung bedeutet.

Da man den Ankern keine Schrägung zu geben braucht, wie dies sonst bei der TeIegraphie nötig ist, ist die übliche Einstellung des Apparates nicht in der umständlichen Weise wie sonst nötig. Die Einstellung kann no vielmehr genau und endgültig in der Werkstatt selbst erfolgen. Man kann jedoch noch zusätzliche Vorrichtungen zur Einstellung anordnen, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Die Träger 11 und 12 sind auf einem beweglichen Schlitten 15 angeordnet und sind von ihm durch einen Streifen 16 aus isoliertem Material getrennt. Dieser Schlitten bewegt sich auf der entsprechend gelagerten Einstellschraube 17 und der Führung 18. Die Spulen des Relais liegen in dem Stromkreis einer Spule, welche um einen Wagen herumgewickelt ist, und

werden von den schwachen Sekundärströmen erregt, welche durch die Pulsationen des Schienenmagnetfeldes induziert werden. Ein Kondensator K liegt parallel zu den Klemmen t^B und t^e der Zugspule A (Fig. io). Das so gebaute Relais spricht auf Induktionsströme an, welche durch eine sehr geringe induzierte elektromotorische Kraft erregt werden, und ist weit empfindlicher, als die sonst im TeIegraphenbau allgemein verwendeten normalen Instrumente.

' Durch das Zusammenarbeiten des oben beschriebenen Polwechselrelais mit einem Vibrator der in folgendem zu beschreibenden Type wird ein andauerndes akustisches Signal in dem Raum des Zugführers erzeugt, wenn induzierte Ströme in der Zugspule fließen. Diese akustische Anzeige soll als »Freie Fahrt «-Signal für den Zugführer dienen und ein solches Signal ist der wichtigste Teil der Erfindung.

Dieses »Freie Fahrtcc-Signal kann nicht zufälligerweise durch einen Kurzschluß im Zuge gegeben werden, und hierin Hegt ein besonderer Vorteil der Erfindung.

An dem permanenten Magneten 19 (Fig. 6, 7, 8 und 9) ist das Joch 20 des Elektromagneten 21 befestigt. An dem oberen Pol des permanenten Magneten sind zwei Eisen- oder Stahlklötze 22 und 23 angeschraubt. Zwischen diesen Blöcken ist isoliert die Zunge R festgeklemmt. Eine Ausführungsform der Zunge besteht aus drei Teilen, nämlich aus einem Nickelstreifen 24,' einem Anker aus weichem Eisen oder Stahl 25 und einem biegsamen Ansatz 26 aus Nickel, an welchem ein Hammer 27 befestigt ist. Eine andere und vielleicht bessere Form der Zunge besteht aus einem Streifen Nickel oder anderem nicht magnetischen Material 28, aus zwei dünnen Streifen weichen Eisens oder schweißbaren Stahles 29 und 30, welche einen dünnen Anker bilden, und aus einem biegsamen Ansätze 31. In letzterem Fall sind die beiden Eisen- oder Stahlstreifen an dem festen Bande 28 befestigt und tragen einen Ansatz 31, wie dies in Fig. 8 dargestellt ist. Der dünne Anker ist starr, so daß innere Schwingungen verhindert werden. Die Aufgabe des Hammers ist, gegen die Glocken 32 und 33 zu schlagen, welche zweckmäßig aus Metallrohren bestehen, so daß in dem Raum des Zugführers ein voller Ton erzeugt wird. Man könnte natürlich verschiedene Arten von Klangvorrichtungen verwenden.
Die Spulen des polarisierten Vibrators sind mit den Klemmen des Polwechselrelais und der Batterie in der durch Fig. 10 dargestellten Weise verbunden. Ein Strom fließt von der Batterieklemme F zur Batterieklemme t⁸, und zwar entweder über die Klemmen t⁹ und t¹⁰ der Zunge, den Drehzapfen 3 des Ankers und Kontaktsehraube 9, oder aber von der Klemme i¹¹, Kontaktschraube 10 und Drehzapfen 3 zur Klemme P über die Klemmen t^w und i⁹ je nach der Stellung des Polwechselankers.

Wenn die Anker des Polwecbselrelais zuerst durch die schwachen, in der Zugspule A induzierten Ströme in Tätigkeit gesetzt werden, wird der dauernd von der unterteilten Batterie durch die Spulen des Vibrators fließende Strom abwechselnd in seiner Richtung umgekehrt, und die Zunge beginnt zu schwingen.

Infolge der Stärke des Stromes und durch die in der Nähe des festen Endes angewendete Zugkraft schwingt die Zunge genügend stark, so daß der Hammer gegen die feststehenden Glocken schlägt, obgleich die Eigenschwingung der Zunge vielleicht mit den Schwingungen des magnetischen Zugfeldes nicht übereinstimmt. Es ist bekannt, daß, wenn die Amplitude der Schwingungen einer Zunge, welche auf die Frequenz eines Stromes abgestimmt ist, durch die Berührung der Zunge mit seitlichen Federn oder festen Körpern begrenzt wird, ihre Eigenschwingung vergrößert wird und daher mit der Periode der anziehenden und abstoßenden, auf den Anker ausgeübten Kräfte nicht länger übereinstimmt. Wenn also die Eigenperiode der Schwingungen der Zunge ursprünglich mit • der Periode des Stromes synchron ist, wird die Übereinstimmung zerstört, wenn die Zunge gegen die festen Gegenstände anschlägt. Dieser Mangel an Übereinstimmung kann bewirken, daß die Zunge in einer unsicheren und ungenügenden Weise schwingt. Es wird vorgeschlagen, die Tatsache zu benutzen, daß die Zunge anspricht auf elektrische Impulse, welche mit der Eigenschwingung der Zunge nicht ganz übereinstimmen, so daß die vergrößerte Schwingungszahl der Zunge mit der Periode des Stromes in dem Zugkreise synchron ist. Durch die Befestigung des Hammers an dem biegsamen Ansatz wird weitere Bewegungsfreiheit gegeben, durch welche eine genügende Übereinstimmung der Schwingungen erzielt werden kann. Zweckmäßig muß die elektromotorische Kraft der Batterie möglichst konstant bleiben.

Es wird ferner vorgeschlagen, eine andere oder zusätzliche Methode zum Zeichengeben oder zur Kontrolle anzuwenden, nämlich eine Einrichtung für die Betätigung eines Solenoides oder irgendeines anderen Elektromagneten, welcher entweder ein hörbares Gefahrzeichen im Räume des Zugführers oder das Anziehen der Bremsen herbeiführt. Oder auch die Methode des andauernden akustischen Signals kann mit dem hörbaren Gefahrsignal und der selbsttätigen Bremsung vereinigt werden.

Es wird vorgeschlagen, eine Ausführung einer seitlichen Kontaktfeder zu verwenden, welche bei der selbsttätigen Telegraphie bereits seit langer Zeit erfolgreich angewendet wird. Die

Schwingungen solcher Federn werden gedämpft, so daß bei der Bewegung zu und von der Zunge sich die eine Feder stets in der richtigen Stellung zur Bildung eines Kontaktes befindet. Der Kontakt selbst dauert lange und die Unterbrechung kurz und ein tatsächlich fortdauernder Strom wird auf diese Weise er-• zeugt, um das Solenoid ο. dgl. für den gewünschten Zweck in Tätigkeit zu setzen. ίο Ein Querstück 34 ist an der Zunge befestigt und mit Platinkontakten ausgerüstet. Wenn die Zunge sich im Ruhezustande befindet, steht das Que.'stück außer Berührung mit den hakenförmigen seitlichen Federn 35 und 36, welche in Fig. 7 und 8 dargestellt sind. Dieses Querstück muß die seitlichen Federn berühren, bevor der Hammer die Glocken berührt.

Die Polschuhe des Elektromagneten der Zunge sind zweckmäßig so ausgebildet, daß sie als Klammern oder Träger für die hakenförmigen seitlichen Federn dienen können. Zwei Blöcke 37, 38 aus weichem Eisen sind an den oberen Enden der Kerne 39, 40 angelenkt und befestigt. Zwischen diesen Klötzen und den Weicheisenklötzen 41 und 42 sind die Hakenfedern 35 und 36 eingeklemmt, wobei Schrauben aus weichem Eisen oder Stahl, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind, diebeiden Klötze zusammenhalten. Diese hakenförmigen Federn können sich nur nach einer einzigen Richtung bewegen, nämlich von der Zunge fort, die Vorsprünge 43 und 44 aus nicht magnetischen Metallständern 45 und 46 in die Haken eingreifen, wenn die Federn sich zu der Zunge hin bewegen wollen. Die Metallständer 45 und 46 sind an den Klötzen 37 und 38 befestigt. Die Schwingungen der seitlichen Federn sind auf diese Weise gedämpft und ein guter Kontakt mit dem Querstück 34 der Zunge ist gesichert. Da die Polstücke an den Kernen drehbar befestigt und die seitlichen Federn an den Polstücken angebracht sind, kann die Stellung der hakenförmigen j Federn durch eine kleine Drehung der PoI-stücke eingestellt werden. Die Hakenfedern können aus Stahl, Phosphorbronze, Nickel oder einem anderen geeigneten Metall bestehen und mit Platinkontakten ausgerüstet sein. Die Bahn für die das Solenoid erregenden Ströme geht zweckmäßig durch die Hakenfedern, die Polstücke, die Eisenkerne und den permanenten Magneten.

Damit ein ganz gleichmäßiger Strom gewonnen wird, um das Solenoid zu erregen, und um auf diese Weise einen gurgelnden Ton der Glocke zu verhindern oder um den Bremshebel dauernd in seiner Stellung zu halten, werden die Klemmen des Solenoids mit den seitlichen Federn und der Batterie in der in Fig. 10 dargestellten Weise verbunden. Es fließt also ein Strom von der Klemme t¹¹ der !

unterteilten Batterie durch die Klemmen i¹² und t¹³ des Solenoides, die seitlichen Federn I 35 oder 36 und die Zunge R zur Batterie-

■ klemme t^s, ' 6j

■ Wenn eine induktive Verbindung zwischen ] dem Gleisstrom und der Zugspule A hergestellt ist, schwingt die Zunge, und der Kolben 47 wird in die Solenoidspule hineingezogen. Beim Aufhören der induktiven Verbindung hört die Zunge auf zu schwingen, so daß der Kolben wieder herabfällt. Wenn die induktive Verbindung nur für einen kurzen Augenblick unterbrochen wird, kann der anhaltende Ton unterbrochen werden, bevor der Solenoidstromkreis unterbrochen wird, wenn nämlich die seitlichen Federn entsprechend eingestellt sind, d. h. wenn diese Federn ganz nahe an dem Querstück der Zunge liegen. Man könnte auch zwei Solenoide parallel für das hörbare Gefahrsignal und für die Bremse anordnen. Um die Verlängerung der Magnetisierung des j Solenoides zu erzielen, kann man die Solenoidspule auf einen dünnen Kupferbelag 48 aufwickeln. Um ein Funken an den Kontakten ■ zu verhindern, legt man zweckmäßig einen j großen Widerstand 49 parallel zu den Spulen j des Vibrators und ebenso einen hohen Widerj stand 50 parallel zu den Klemmen des Solenoides. '

Für ein Arbeiten auf einer einzelnen Linie kann man zwei Vibratoren der beschriebenen Art verwenden, von denen immer nur einer sich in dem Stromkreis befindet. Diese Vibratoren haben verschiedene Eigenschwingungen und werden verwendet, wenn ein einzelnes Gleis mit pulsierenden magnetischen Feldern von zwei verschiedenen Frequenzen verwendet wird.

Wenn die· Periodizität des Stromes in dem ersten Stromkreis genügend niedrig ist, kann man auch einen nicht polarisierten Vibrator anwenden. In diesem Fall ist die Aufgabe des empfindlichen Relais,. welches auf die schwachen induzierten Ströme anspricht, die durch die Spulen des Vibrators gleichgerichteten Stromstöße zu senden. Es sei hervorgehoben, daß der nicht polarisierte Vibrator, da er nicht mit einer Unterbrechungsvorricbtung ausgerüstet ist, durch einen gleichmäßigen Strom o. dgl. nicht in Tätigkeit gesetzt werden kann.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch :

   Zugsicherungseinrichtung, bei der durch ein auf der Strecke befindliches pulsierendes Magnetfeld auf dem Zuge für das Signal »Freie Fahrt« ein hörbares Zeichen gegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines polarisierten, polwechselnden Wechselstromrelais (1) ein von der Zugbatterie be-

   tätigtes Zungenrelais (21, R) gesteuert wird, dessen Zunge (R) aus einem wenig biegsamen Teil (29, 30) mit einem sich abwechselnd gegen die federnden Kontakte (35. 36) legenden Querstück (34), sowie einer kurzen den Klöppel tragenden Blattfeder (31) besteht, und durch Anschlagen an federnde Kontakte (35, 36), die nur beim Ausschwingen der Zunge mit herausschwingen, aber nicht über die Ruhelage wieder zurückschwingen können, soweit gedämpft ist, daß sie mit den magnetischen Impulsen &ynchron schwingt, to daß ein hö:bares Zeichen gegeben wird und Stromimpulse in die Wicklungen eines Bremselektrömagneten gesandt werden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.