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Einrichtung zur Verhütung der Funkenbildung am Stromabnehmer elektrischer
Grubenbahnen Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Einrichtung zur Verhütung
der Funkenbildung am Stromabnehmer elektrischer Grubenlokomotiven. Erfindungsgemäß
werden bei dem Stromabnehmer, der in an sich bekannter Weise mehrere in der Fahrtrichtung
hintereinander gelegene Kontaktstücke besitzt, einer oder mehrere zweckmäßig mittlere
Kontakte des Stromabnehmers relativ zum Stromabnelimerbügel beweglich gemacht, derart,
daß sie bei einer Bewegung eine Auslösung des Hauptschalters im Fahrmotorenstromkreis
bewirken, bevor auch die übrigen Kontakte= den Fahrdraht verließen und daher eine
Stromunterbrechung am Fahrdraht verursachen konnten.
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Bei den bekannten Stromabnehmern, die mehrere in der Fahrtrichtung
hintereinander gelegene Kontaktstücke aufweisen, suchte man eine Schwächung des
Hauptstromkreises beim Abgleiten eines Hauptkontaktes dadurch zu vermeiden, daß
man Widerstände durch eine im Stromkreis der Nebenkontakte liegende Auslösespule
in den Hauptstromkreis legte. Man erreichte damit zwar eine Verringerung des Abschaltlichtbogens;
eine Verhütung der Funkenbildung ließ sich jedoch weder am Hauptkontakt nodh an
den Nebenkontakten erzielen, und war auch bei den bekannten Stromabnehmern nicht
beabsichtigt.
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Bekanntlich ist die Funkenbildung bei den Stromabnehmern von Grubenlokomotiven
dadurch besonders gefährlich, daß sie eine Entzündung schlagender Wetter und damit
eine Explosionsgefahr verursachen kann.
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Es sind bereits Stromabnehmer mit Hilfseinrichtungen bekannt, die
eine Stromunterbrechung am Hauptschalter des Fahrzeugs, jedoch nicht am Stromabnehmer
selbst sichern sollen. Diese bekannten Hilfseinrichtungen arbeiten jedoch sämtlich
mit einem normalen Stromabnehmerkontakt. Sie kommen erst dann zur Wirkung, wenn
der Stromabnehmerkontakt sich bereits von der Fahrleitung gelöst hat und der in
Gruben gefahrbringende Funken entstand. Andere bekannte Einrichtungen bewirken die
Auslösung des Hauptschalters nur dann, wenn der Stromabnehmer von Hand bedient wurde,
jedoch nicht, wenn der Stromabnehmer seitlich oder nach oben vom Fahrdraht abgleitet.
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Die Zeichnung zeigt eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung,
und zwar ist Fig. i eine Darstellung des gesamten Abnahmebügels von der Stirnseite
des Wagens aus gesehen, teilweise im Schnitt.
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Fig.2 ist eine schematische Seitenansicht des oberen Teiles von Fig.
i mit angeschlossenem Schaltungsschema.
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Fig.3 zeigt die Seitenansicht des ganzen Stromabnehmers.
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In der Zeichnung ist a der Fahrdraht, an welchen sich der Stromabnehmerbügel
anlegt. Dieser besteht aus einer größeren Anzahl, bei
dem dargestellten
Ausführungsbeispiel vier Schleifkontakten b, c, d, e, welche in dem
Kontaktträgerk angeordnet sind. Dieser Kontaktträger 7,: ist in Fig._ 2 nur schematisch
angedeutet, dagegen ist aus Fig. i zu ersehen, daß die einzelnen Kontakte in ihm
um Achsen 2 schwenkbar sind. Die Kontakte b bis e sind nicht gleich lang. Wie in
Fig. i durch die gestrichelten Linien angedeutet ist, sind die mittleren Kontakte
c und d beiderseits schmaler als die beiden äußeren Kontakte b und e. Um die Achsen
:2 sind noch in der Zeichnung nicht dargestellte Federn angeordnet, «-elche nach
beiden Seiten hin wirken und die Kontakte b und e in der aufgerichteten Lage halten,
aber bei seitlichen Beanspruchungen eine gewisse Nachgiebigkeit gewährleisten. Die
Kontaktträger k sind mit Hilfe von zwei Stangen f, die an die Kontaktstücke angelenkt
sind, an Isolierstücken 3 geführt. An den gleichen Isolierstücken sind Stangen 4.
vorgesehen, welche an zwei Lenker 5 angelenkt sind. Letztere sind um :\chsen C schwenkbar
an den den Abnahmebügel mit dem Wagen verbindenden Trägern belagert. An den Bügeln
1: greifen fernen- reit Hilfe von lsolierstücken 8 aus einer Anzahl von Lenkern
bestehende Nürnbergerscheren 9 an, die durch eine Feder io gestreckt werden. Die
Nürnbergerscheren sind mit ihrem unteren Ende ebenfalls an den Trägern 2 befestigt
und bestrebt, die Kontaktträger k mit den Kontakten b bis e gegen
den Fahrdraht zu drücken. Die Träger 7 sind um Achsen i i schwenkbar, die in Lagern
12 an einer an dein Wagen befestigten Tragplatte 13 schwenkbar gelagert sind.
Federn 14 sind bestrebt, die Träger 7 und damit den ganzen Abnehmer möglichst senkrecht
zu halten, d. h. ihn gegen den Fahrdraht zu drücken.
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Der Hauptstrom fließt von der Stromleitung a. aus durch die Abnahmekontakte
zu einer mit der Kontaktplatte k verbundenen Anschlußklemme g; von hier aus fließt
der Strom durch die Leitung Z zu dem an sich bekannten selbsttätigen elektromagnetischen
Schalter, d. h. er fließt zu dem Kontaktstück itl, welches durch eine Brücke it
bei geschlossenem Schalter mit einem Kontaktstück n= verbunden ist. Der Strom fließt
dann weiter durch die Überlastungsspule o und die Leitung o1 nach dem Fahrschalter
p und von hier über den Vorschaltwiderstand a- nach dem Motor s und schließlich
nach der Erdleitung t.
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Von diesem Hauptstrom zweigen sich nun zwei Nebenstromkreise ab, und
zwar fließt der Nebenstrom zunächst von der Haupt-. schlußklemme g des Kontaktträgers
k über einen einpoligen Schaltkontakt h nach einer Klemme i und von hier
durch die Leitung in nach dem Kontalet a-1, der durch die Kontaktbrücke x mit einem
Kontakt x= in Verbindung steht, sobald die Brücke an beiden Kontakten anliegt. Die
Brücke x wird beeinflußt durch die Überlastungsspule o, d. 1r. sie hält die Kontakte
x und x1 geschlossen, solange kein oder ein den Betriebsverhältnissen entsprechender
Strom durch die Hauptleitung, infolgedessen auch durch die Überlastungsspule o hindurchfließt;
sobald jedoch eine Überlastung eintritt, wird in an sich bekannter Weise der Kontakt
x, x1, 1-z geöffnet und dadurch der Nebenschlußstrom unterbrochen. Der Strom fließt
dann weiter nach dem Schalter it und teilt sich hinter dem Schalter. Ein Teil fließt
durch die Leitung w1 nach der Spannungsspule w hin und von dieser über die Leitung
w' und w3 zur Erde. Ein zweiter "Teil des Nebenstromes fließt von dem Schalter it
aus durch die Leitung q1 nach dein F ahrschalterkontakt q hin. Dieser Kontakt
q
ist nur geschlossen, wenn der Fahrschalter ausgeschaltet ist, also auf Null
steht. Der Strom fließt dann durch die Leitung q= weiter über einen Kontakthebel
y nach der Hubmagnetspule v hin, die die Kontaktbrücke it betätigt, und von der
Spule v aus über die Leitung zu' nach der Erde. Die Spannungsspule w hält durch
eine Sperrvorrichtung ,.^,, solange Spannung in der Leitung ist, den Kontakt it
in der angehobenen Lage, in welcher er die Kontakte ral und ra= miteinander verbindet,
gesperrt. In dieser Lage ist aber der Schalter y ausgeschaltet, so daß. dann der
durch die Spule v gehende Nebenschlußstrorn tinterbrochen ist.
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Der Kontaktliebellt wird durch eine Feder hl geschlossen gehalten,
und diese Feder legt sich mit ihrem oberen Ende gegen eine Platte 'o. dgl., die
sich wiederum gegen die mittleren Kontaktstücke c und d abstützt. Diese Kontaktstücke
c und d sind in senkrechter Richtung gegenüber den beiden äußeren Kontaktstücken
b und e beweglich. Die konstruktive Ausbildung dieser beweglichen Verbindung ist
in der Zeichnung nicht dargestellt, sie kann an sich beliebig.sein. So kann man
beispielsweise die Achsen 2, run welche die mittleren Kontaktstücke c und d schwenken,
seitlich in Schlitzen lagern, so daß sie sich in diesen Schlitzen auf und ab bewegen
können. Sobald die Kontakte c und d am Fahrdraht anliegen und durch diesen niedergehalten
werden, drücken sie die Feder lt' zusammen und schließen dadurch den Kontakt k;
wenn aber die Kontaktstücke c und d oder eins von ihnen den Fahrdraht verlädt, dann
längt sich die Feder hl entsprechend und der Kontakt lt wird sofort geöffnet. I?s
kann dies entweder dadurch geschehen, claß .die Feder hl dann als Zugfeder
wirkt
oder dadurch, daB man eine Öffnungsfeder anbringt, die den Kontakthebel 7z abhebt,
sobald die Feder lal entsprechend entspannt ist.
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Die Arbeitsweise der Einrichtung ist demnach folgende: Beim normalen
Betrieb befinden sich die Teile in der - in der Zeichnung, insbesondere Fig. 2,
gezeigten Lage. Der Hauptstrom fließt durch den Fahrschalter und die Maschine, und
die Lokomotive kann in Betrieb genominen werden. Entsteht eine übermäßige Beanspruchung,
dann wird die Überlastungsspule o in Tätigkeit treten, die Kontaktbrücke i wird
abgehoben und der Nebenschlußstroin unterbrochen. Die Spannungsspule w wird infolgedessen
stromlos und gibt die Verriegelung z frei, so daß die Brücke ia herausfällt
und der Hauptstrom unterbrochen wird. Umgekehrt wird, sobald eine Stromunterbrechung
eintritt, bei eingeschalteter Brücke ia die Spannungsspule zu stromlos werden und
ebenfalls durch Freigabe der Verriegelung z die Brücke n, die vorzugsweise als Ölschalter
ausgebildet ist, ausgeschaltet werden.
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Diese Ein- und Ausschaltung des Stromes bei Überlastung bzw. beim
Ausbleiben der Spannung ist an sich bekannt und ist nicht Gegenstand der Erfindung.
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Durch die Einschaltung des Kontaktes la wird nun aber auch dann der
Nebenschlußstroin unterbrochen werden, wenn der Kontakt lt geöffnet wird, und dies
ist jedesmal dann geschehen, wenn sich der Stromabnahmebügel von der Stromleitung
a entfernt. Da ja die mittleren Kontakte c und d unabhängig voneinander und auch
unabhängig von den Kontakten b und e in der Höhenrichtung verschiebbar sind, werden
sich die vier Kontakte b, c, d und e den Biegungen des Fahrdrahtes
a ein allgemeinen anpassen; wenn aber übermäßige Unregelmäßigkeiten vorkommen, so
werden sich die Kontakte c und d oder einer von ihnen anheben und, sobald die Grenze
erreicht ist, bei der ein Abheben der Kontakte c und d oder einer von ihnen von
dem Fahrdraht zu befürchten ist, wird infolge der Entspannung der Feder hl der Kontakt
lt sich öffnen, der Nebenschluß stromlos «-erden und infolgedessen die Spannungsspule
zu die Verriegelung z freigeben, so daß der Hauptstrom durch das Herausfallen der
Kontaktbrücke n geöffnet wird. In gleicher Weise erfolgt ein Öffnen des Schalters
lc, wenn etwa der ganze Kontaktaren seitlich von dem Falirdralit abzugleiten droht,
denn bevor noch die Kontakte b und e bei einer seitlichen Bewegung von dem Fahrdraht
a abrutschen können, werden die ja nach beiden Seiten hin schmaleren Kontakte c
und d von dem Fahrdraht abrutschen und eine Entspannung der Feder h1 und damit eine
Öffnung des Schalters la vornehmen und dadurch den Hauptstrom ausschaltete: Es wird
also in jedem Fall, in dem die Gefahr einer Funkenbildung durch Abheben der Kontakte
des Stromabnehmers von dem Fahrdraht vorhanden ist, sofort durch Ausschaltung des
Nebenschlusses die Spannungsspule in Tätigkeit treten und eine Ausschaltung des
Hauptstromes bewirken, so daß eine Funkenbildung am. Fahrdraht vermieden wird.
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Es ist dann noch weiter eine Anordnung getroffen, um zu v erhindern,
daß bei eingeschaltetem Fahrschalter der Ölschaltern wieder eingeschaltet werden
kann. Zu diesem Zweck ist, wie bereits erwähnt, der nach der Spule v, die zum Wiederschließen
der Kontaktbrücke iz dient, führende Teil des Nebenschlusses über den Kontakt q
geführt, der, wie vorher erwähnt, bei eingeschaltetem Fahrschalter geöffnet ist.
Versucht man also, nachdem der Hauptstrom ausgeschaltet ist und hierbei gleichzeitig
auch in an sich bekannter Weise der Schalter u geöffnet worden ist, diesen Schalter
wieder einzuschalten, urn dadurch mit Hilfe des Nebenstromkreises die Spule v wieder
zu erregen und den Schalter tz zu schließen, und durch die Spannungsspulew in der
geschlossenen Stellung zu sperren, so wird, da ja der durch die Spule v fließende
Stromkreis erst über den Kontakt q geht, nicht geschlossen werden, bis der Fahrschalter
p in die Nullage gebracht ist. Erst dann kann bei der in der Zeichnung durch eine
gestrichelte Linie angedeuteten Lage des Schalthebels y das Schließen der Kontaktbrücke
n erfolgen. Wenn diese geschlossen ist, wird der Hebely wieder in die ausgezogen
gezeichnete Lage zurückgeführt und dadurch der durch die Spule v und den
Kontakt q
gehende Teil des Nebenstromes ausgeschaltet.
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Das dargestellte Ausführungsbeispiel kann natürlich auch gewisse Änderungen
erfahren. So kann man z. B. durch die Relativbewegung der Kontakte c, d bei dem
Abgleiten vorn Fahrdraht auch einen Strom schließen und nicht, wie bei dem Ausführungsbeispiel,
öffnen, wobei dann durch das Schließen dieses Stromes ein die automatische Ausrückung
betätigender Magnet erregt wird.
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Schließlich ist es auch möglich, an Stelle der elektrischen Betätigung
auch eine mechanische, pneumatische, hydraulische oder sonstige Übertragung von
dein Kontakt auf den Ausschalter vorzunehmen. Man könnte z. B. die Bewegung des
Kontaktes durch ein mechanisches Hebelgestänge o. dgl., gegebenenfalls unter Einschaltung
eines mechanischen Relais, unmittelbar auf die Verriege-
Jung der
Kontaktplatte n des automatischen Ausschalters übertragen oder eine hydraulische
oder pneumatische Übertragung dieser Bewegung vornehmen.