DE584529C - Fahrbare Vorrichtung zur Feststellung von Fehlstellen in einem laenglichen elektrischen Leiter, insbesondere in verlegten Eisenbahnschienen - Google Patents

Description

Es ist ein altes Bestreben, bequeme Möglichkeiten zum Aufspüren von inneren Fehlern in elektrisch leitenden Körpern und namentlich in verlegten Eisenbahnschienen zu schaffen.
Am nächstliegenden hierzu erscheint das magnetische Verfahren, bei welchem durch einen permanenten Magneten oder Elektromagneten, der in gleichbleibendem Abstande mittels eines Wagens oder Schlittens längs der Schiene bewegt wird, in dieser ein magnetischer' Fluß hervorgerufen wird, dessen Änderungen, die durch Fehlstellen im Werkstoff Hervorgerufen werden, durch Prüfspulen aufgespürt und zur Einwirkung auf eine Anzeigevorrichtung gebracht werden. Es hat sich aber gezeigt, daß das magnetische Verfahren praktisch nicht zum Ziele führt, weil schon kleine Gefügeunterschiede, die für die Schienenfestigkeit belanglos sind,, den magnetischen Fluß in der Schiene sehr stark beeinflussen und Fehleranzeigen auch dort ergeben, wo Fehler nicht vorliegen. Solche Gefügeunterschiede können z. B. auf örtlichen kleinen Unterschieden in der Zusammensetzung des Werkstoffes, im Phosphorgehalt 0. dgl. oder auf nebensächlichen mechanischen Ursachen beruhen. So hat es sich gezeigt,.daß schon ein kräftiger Hammerschlag auf die Schiene oder das Darüberlaufen eines leicht abgeplatteten Fahrzeugrades, die Anzeigen der magnetischen Prüfvorrichtung störend beeinflußt. Man ist daher auch schon dazu übergegangen, mittels stetig längs der Schiene bewegter Organe durch einen entsprechend ständig wechselnden Abschnitt der Schiene einen elektrischen Strom zu leiten, der um die Schiene ein magnetisches Kraftfeld erzeugt, dessen Änderungen durch Prüfspulen erforscht werden. Dadurch werden die ungewollten Anzeigen der magnetischen Prüfeinrichtung weitgehend vermieden, weil die elektrische Leitfähigkeit von kleinen Gefügeschwankungen in der Schiene ausreichend unabhängig ist.

Die Erfindung bezieht sich auf eine fahrbare Vorrichtung zur Feststellung von Fehlstellen in einem länglichen elektrischen Leiter, insbesondere in verlegten Eisenbahnschienen, mit Kontaktbürsten zum Zu- und" Abführen von Gleichstrom sowie mit einer in gleichbleibendem Abstande von der Oberfläche des Leiters gehaltenen Einrichtung zum Feststellen von Veränderungen in dem den Leiter umgebenden elektromagnetischen Felde und mit einer Anzeigevorrichtung, die mit der Feststelleinrichtung zusammenwirkt.

Man kennt bereits ein Verfahren zum Prüfen von Rohrwänden, bei dem Gleichstrom durch das zu prüfende, um seine Achse gedrehte Rohr mittels an dessen Enden angeordneter ruhender Kontaktbürsten hindurchgeschickt wird und Änderungen des. dadurch das Werkstück umgebenden Magnetfeldes durch stetig in gleichbleibendem Abstand längs des

Werkstückes bewegte Prüfspulen aufgespürt und zur Einwirkung auf einen Anzeiger gebracht werden. Damit ist aber ein ununterbrochen fortlaufendes Prüfen langer Leiter nicht mög-Hch.

Das Neue der Erfindung besteht darin, daß die Kontaktbürsten zu einer Einheit mit der Feststellvorrichtung zusammengefaßt sind und die Feststelleinrichtung entgegengesetzt gewickelte Prüfspulen in Hintereinanderschaltung aufweist, so daß Schwankungen in der Stromzuführung die Anzeige nicht beeinflussen und nur auf Fehlstellen oder Unterbrechungen in dem Leiter beruhende Schwankungen des Magnetfeldes angezeigt werden. Dieses Merkmal ist deshalb besonders wesentlich, weil naturgemäß bei fahrbaren Einrichtungen mit rasch bewegten Kontaktbürsten Schwankungen in der Stromzufuhr kaum vermeidbar sind, die sonst zu unrichtigen Fehleranzeigen führen wurden.

Die Anordnung zweier sich an einem Anzeigegerät entgegenwirkender Spulen ist bei Werkstoffprüfeinrichtungen anderer Art an sich . 25 bekannt. Diese Spulen werden aber in der Regel je von dem durch einen anderen Teil des Werkstückes fließenden Strome beeinflußt, während es sich bei dem Erfindungsgegenstande darum handelt, den jeweils von demselben Werkstücksteil erzeugten Strom durch zwei hintereinandergeschaltete, entgegengesetzt gewickelte Prüfspulen fließen zu lassen.

Vorteilhaft nat die den konstanten Abstand zwischen den Prüfspulen und der Leiteroberfläche gewährleistende Einrichtung die Form eines, die Leiteroberfläche berührenden Tragschlittens.

Ferner sind zweckmäßig Einrichtungen vorgesehen, um die Prüfspulen während ihrer Beto wegung längs des Leiters stetig um ihre Achsen zu drehen. Dadurch erreicht man, daß eine weit größere Kraftlinienzahl je Zeiteinheit von den Spulendrähten geschnitten wird und eine kräftige Verstärkung der Wirkung erzielt wird, so daß man gegebenenfalls ohne zuzätzliche Verstärkereinrichtungen auskommen kann.

Es ist an sich bekannt, bei Werkstoffprüfeinrichtungen anderer Art die Prüfspulen zu drehen, aber nicht um die eigene Achse, sondem um das Werkstück. Durch diese Drehung wird nur eine Prüfung aller Teile des Werkstückes, nicht aber die durch die Drehung der Spulen um ihre Achse bewirkte Verstärkung der Induktion erreicht,

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt, und zwar zeigt

Abb. ι eine Seitenansicht eines Prüfwagengestelles, an welchem die Prüfvorrichtung angebracht ist,

Abb. 2 die Draufsicht auf den Tragschlitten mit den als Prüfspulen benutzten umlaufenden Ankern,

Abb. 3 die Vorderansicht des Tragschlittens, Abb. 4 ein Schaltbild der einfachsten Ausführungsform,

Abb. 5 ein Schaltbild der Prüfvorrichtung, bei welcher zwei hintereinandergeschaltete Prüfspulen an Stelle eines einzigen Drahtes und ein Kopfhörer als Anzeigeapparat verwendet wird,

Abb. 6 ein Schaltbild für eine Einrichtung zur Ausschaltung der Einwirkungen von Schienenstößen auf die Anzeigeeinrichtung,

Abb. 7 eine abgeänderte Ausführungsform einer Prüfspule. -75

Wenn der Gleichstrom aus dem Stromerzeuger G durch den Leiter 1 geschickt wird und dieser keine verborgenen Sprünge oder Risse hat, fließt der Strom gleichmäßig verteilt durch den Leiter 1 hindurch, so daß der Leiter 1 von einem gleichmäßigen Magnetfeld umgeben wird. Befindet sich in dem Leiter 1 jedoch, beispielsweise am Punkt 2, ein Riß oder ein Hohlraum in der Nähe der Oberseite, so geht der Hauptteil des Stromes unter dem Riß vorbei, wie durch den Pfeil 3 angedeutet. Dies· veranlaßt natürlich eine Änderung des den Leiter 1 umgebenden Feldes an dieser Stelle und schwächt das Feld oberhalb des Leiters 1. Wenn dann der Draht 4 (Abb. 4) oder die Prüfspulen 6 und 7 (Abb. 5) gegenüber dem Leiter 1 bewegt werden, wird beim Übergang über den Punkt 2 ein Stromstoß induziert, der zur Anzeige des Risses benutzt wird. Dieser Stromstoß kann durch bekannte Mittel 4', z. B. durch Glühkathodenröhren, verstärkt werden, bevor er die Anzeigevorrichtung 5' betätigt. Die Prüfspulen 6,7 können auch mit Kopfhörern 5 verbunden werden. Die Prüf spulen 6,7 haben einen Kern 6' aus einem Blechstapel von hoher magnetischer Dichte, damit eine möglichst große Zahl von Kraftlinien durch die Prüfspulen 6, 7 hindurchgeht. Die zweite Prüfspule 7 ist hinter die Prüfspule 6 geschaltet und entgegengesetzt gewickelt, um Änderungen in dem Haupterregerstromkreis unwirksam zu machen. Wenn nämlich die durch den Leiter 1 bei der Fahrgeschwindigkeit fließende Stromstärke sich erheblich ändert, werden gleichzeitig in beiden Prüfspulen 6, 7 Stromstöße erzeugt, die sich aber, da die beiden Prüfspulen 6, 7 einander entgegengesetzt sind, ausgleichen, so daß die Anzeigevorrichtung 5 bzw. 5' unbeeinflußt bleibt.

Bei der Ausführungsform nach Abb. 1 und 2, die sich besonders zur Prüfung von Schienen im verlegten Gleise eignet, ist ein Verstärkungssystem unnötig. Unter dem Wagen 8 und über jeder Schiene hängt ein Tragschlitten 10, welcher beim Gebrauch auf der Schiene ruht. Der Tragschlitten 10 hat gebogene Seiten und Enden und enthält zwei Prüfspulen 11 und 12, welche gewöhnlich mit hoher Geschwindigkeit

durch einen in dem Wagenkörper gelagerten Motor 13 gedreht werden, welcher durch eine biegsame Welle 14 an ein Zahnrad 15 angeschlossen ist, das mit einem Zahnrad 16 auf der gemeinsamen Welle 17 der beiden Prüfspulen 11, 12 kämmt. Derjenige Teil 17' der Welle 17, welcher die beiden Prüfspulen 11,12 verbindet, muß aus nichtmagnetischem Werkstoff bestehen. Die Prüfspulen 11, 12 haben einen lamellierten Kern sowie Polschuhe 13' von hoher magnetischer Dichte, so daß eine möglichst große Kraftlinienzahl durch die Prüfspulen 11,12 geleitet wird. Die Bürstengehäuse 18 bestehen gleichfalls aus nichtmagnetischem Werkstoff. Die Prüfspulen 11, 12 sind genau wie die beiden Prüfspulen 6 und 7 geschaltet, um Änderungen in der Stromzufuhr für die Anzeige unwirksam zu machen. Wenn die Prüfspulen 11, 12 mit großer Geschwindigkeit gedreht werden, kann die Anzeige eines Sprunges ohne weitere "Verstärkungsmittel erreicht werden, da die umlaufenden Prüfspulen ii; 12 die Kraftlinien rasch schneiden und daher einen Strom erzeugen, durch den die Anzeigevorrichtungen 5 bzw. 5' unmittelbar in Tätigkeit gesetzt werden können.

Der Tragschlitten 10 wird durch den Winkelhebel 27 gehoben und gesenkt, welcher mit der Stange 28 verbunden ist. Die Stange 28 trägt den Tragschlitten 10 in angehobener Stellung durch Vermittlung von Stangen 29 und drückt ihn in gesenkter Stellung durch Federn 30 gegen das Gleis. Die Prüfspulen 11, 12 werden dabei in gleichbleibendem Abstand vom Gleise gehalten. Der Winkelhebel 27 wird durch eine Zugstange 31 betätigt, die an einen Handhebel 32 angeschlossen ist. Ein gewölbtes Dach 33 überlagert den Tragschlitten 10, Tiält Regen und Fremdstoffe von ihm ab und schützt auch die Prüfspulen 11, 12 gegen magnetische oder elektrische Streufelder (Abb. 3). Der Tragschlitten 10 hat vorstehende Enden 20, die die Kontaktbürsten 21, 22 tragen.
Die Enden 20 tragen" ferner Hilfsbürsten 23, 23', welche mit der Schiene in Berührung stehen. Zweck dieser Bürsten 23, 23' ist, die Anzeigevorrichtung 5 bzw. 5' außer Wirkung zu bringen, wenn ein Schienenstoß überfahren wird, damit die Schienenstöße nicht mit den Sprüngen verwechselt werden. Die beiden Bürsten 23, 23' sind an einen Relaismagneten

24 angeschlossen, der bei Erregung den Anker

25 anzieht und den Schalter 26 öffnet. Der Schalter 26 ist in den Stromkreis der Anzeigevorrichtung 5 bzw. 5' gelegt, so daß der Stromkreis bei Erregung des Relaismagneten 24 geöffnet wird. Wenn beide Bürsten 23 und 23' auf der gleichen Schiene sind, fließt wegen des geringen Widerstandes der Schiene wenig oder kein Strom durch . den Relaismagneten 24. Wird jedoch ein Schienenstoß erreicht, so wächst der Widerstand im Schienenstromkreis und damit der Strom durch den Relaisma'gneten 24, so daß der Anker 25 angezogen und der Stromkreis der Anzeigevorrichtung 5 bzw. 5' unterbrochen wird. Eine Schienenzählvorrichtung 117 liegt noch in dem Stromkreis für den Relaismagneten 24.

Bei der Ausführungsform der Prüfspule nach Abb. 7 hat der Kern 34 von hoher magnetischer Dichte an den Enden seitlich verbreiterte Ansätze 35.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Fahrbare Vorrichtung zur Feststellung von Fehlstellen in einem länglichen elektrischen Leiter, insbesondere in verlegten Eisenbahnschienen, mit Kontaktbürsten zum Zu- und Abführen von Gleichstrom sowie mit einer in gleichbleibendem Abstände von der Oberfläche des Leiters gehaltenen Einrichtung zum Feststellen von Veränderungen in dem den Leiter umgebenden elektromagnetischen Felde und mit einer Anzeigevorrichtung, die mit der Feststelleinrichtung zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktbürsten (21, 22) zu einer Einheit mit der Feststelleinrichtung zusammengefaßt sind und die Feststelleinrichtung entgegengesetzt gewikkelte Prüfspulen (6, 7 bzw. 11,12) in Hintereinanderschaltung aufweist, so daß Schwankungen in der Stromzufuhr die Anzeige nicht beeinflussen und nur auf Fehlstellen oder Unterbrechungen in dem Leiter beruhende Feldschwankungen angezeigt werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den gleichbleibenden Abstand zwischen den Prüfspulen (11, 12) und der Leiteroberfläche gewährleistende Einrichtung die Form eines die Leiteroberfläche berührenden Tragschlittens (10) hat.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (13 bis 17) vorgesehen sind, um die Prüfspulen (11, 12) während ihrer Bewegung längs des Leiters stetig um ihre Achsen zu drehen.

4. Vorrichtung nach Anspruch i, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Prüf spule (6, 7 bzw. 11, 12) einen Kern (6', 34) mit seitlich verbreiterten Ansätzen (35) oder Polschuhe (13') hat, die aus einem Blechstapel von hoher magnetischer Dichte und niedrigen Hysteresiseigenschaften bestehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen