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Elektromagnetische Schienenbremse Die Erfindung zeigt insbesondere
für Schnellbahnfahrzeuge eine Ausgestaltung der elektromagnetischen Schienenbremse,
bei welcher die infolge der= hohen Erwärmung auftretenden Folgen unschädlich gemacht
sind. Hierbei ist eine elektromagnetische Schienenbremse mit in Richtung der Schiene
parallel nebeneinander verlaufenden Bremsschuhen vorausgesetzt. Verwendet man elektromagnetische
S chienenbremsen, wie sie heute bei elektrischen Straßen- und Nebenbahnen üblich
sind, für Vollbahnfahrzeuge größeren Gewichts und höherer Geschwindigkeit, so ergeben
sich sehr bald Unzuträglichkeiten durch die sehr starke Erwärmung auf der Schleiffläche
der Bremsschuhe und durch die Stoßwirkungen vom Gleis her. Die Erwärmung ändert
sich verhältnisgleich mit der abzubremsenden lebendigen Kraft, d. h. mit dem Produkt
aus Masse und Quadrat der Geschwindigkeit. Sie wird also bei demselben Fahrzeug
vervierfacht, wenn seine Geschwindigkeit verdoppelt ist. Die Bremsschuhe stellen
lange Balken von mäßiger Höhe dar. Werden sie auf der schleifenden Unterseite durch
hohe Bremsarbeit stark erwärmt, so ziehen sie sich krumm. Die Unterschicht will
sich ausdehnen, während der obere Teil des Schuhes kälter bleibt. Dadurch verbiegt
sich der Balken zu einer nach unten hin konvexen Krümmung. Die Folge ist natürlich
ein Wegschleifen des mittleren Teiles, so daß am Ende der Bremsperiode die Oberkante
des Schuhes nach oben konkav verläuft, während die Unterkante von der Schiene her
gerade geschliffen ist. Beim Abkühlen ziehen sich indes die unteren Fasern wieder
zusammen, und der Schuh hat zum Schluß eine stark konkave untere Fläche, während
er oben schwach konvex ist. Die Befestigungsschrauben, die den Schuh mit den Magnetschenkeln
verbinden, sind den sehr großen Kräften bei diesen Wärmeverspannungen bei weitem
nicht gewachsen, sondern verbiegen oder verquetschen sich. Das Schlimmste aber ist
ein unverhältnismäßig schneller Verschleiß der Bremsschuhe, da sie beim Beginn der
Bremsung nur mit ihren äußersten Enden aufliegen, während später die Mitte sich
übermäßig nach unten vorschiebt. Auch setzt infolge des Hohlliegens der Unterfläche
beim Bremsbeginn die magnetische Anpreßkraft nicht in voller Stärke ein.
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Zur Behebung dieses Nachteils sind gemäß der Erfindung die Bremsschuhe
in besonderer Art ausgestaltet, daß sie sich nicht werfen können, und weiterhin
derart befestigt, daß ihrem Verziehen vorgebeugt wird. Die Bremsschuhe sind gemäß
der Erfindung in ihrer Länge in hinreichend kurze Stücke unterteilt, wodurch ein
Krummziehen nicht stattfinden kann. Weiterhin sind sie gegen
Verziehen
durch das Heißschleifen in ihrer seitlichen Anlagefläche an den Magnetschenkel mit
Nut und Paßfeder angepaßt. Außerdem ist der Z@vischenraum zwischen den beiden Bremsschuhen
zur Steigerung der Bremswirkung und zwecks deren Verteilung auf größere Schleifflächen
von geringerer Erwärmung mit an sich bekannten unmagnetischen Füllstücken versehen,
welche indes gemäß der Erfindung aus hochwertigem Bremsmaterial, Asbestmasse mit
Kunstharzbindung, bestehen.
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Es sind bereits Schienenbremsmagnete bekanntgeworden, bei denen kurze
Polschuhe in Mehrzahl hintereinander angeordnet sind, wobei die Polschuhe abwechselnd
ungleichnamig aufeinander folgen. Ferner hat man auch elektromagnetische Bremssysteme
vorgeschlagen, bei denen man mehrere einzelne Bremsmagnete kettenartig durch Gelenke
hintereinanderschaltete. Bei dem Erfindungsgegenstande sind aber die Bremsschuhe
bzw. die Pole des Bremsmagneten in der Längsrichtung der Achse parallel nebeneinander
laufend angeordnet. Diese Anordnung hat sich im Betriebe gegenüber derjenigen mit
wechselnder Polfolge über die Länge allein durchgesetzt, wogegen sich dieBremsmagnete
mit wechselnder Polfolge nicht bewährt haben. Bei der Anordnung gemäß der Erfindung
wird die ganze Baulänge mit gleichbleibend voller Anzugskraft ohne Herabsetzung
durch Wirbelströme ausgenutzt, und der Magnetaufbau mit nur einer einzigen Wicklungsspule
und einem einzigen Hufeisenkreis ist außerordentlich einfach, derb und billig und
bietet weniger Anlaß zu Störungen als eine größere Anzahl von Wicklungsspulen. Gemäß
der Erfindung ist die Bauart der in der Längsrichtung der Schiene parallel nebeneinander
verlaufenden Polschuhe gewählt worden, um sie für den praktischen Betrieb und insbesondere
für Schnellfahrzeuge geeignet zu machen.
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In der Zeichnung sind zwei verschiedene Ausführungsformen einer elektromagnetischen
Schienenbremse mit längs verlaufenden Bremsschuhen dargestellt. Fig. i zeigt die
eine Ausführungsform in Seitenansicht und Fig.2 dieselbe im Querschnitt, Fig.3 eine
Seitenansicht der zweiten Ausführungsform, Fig.4 einen Querschnitt hierzu, während
in Fig. 5, 6 und 7 Ausführungsformen und Ausbildungen der Bremsschuhe und der Füllstücke
sowie ihre Befestigung veranschaulicht sind.
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Gemäß der Erfindung ist bei der in Fig. i und 2 dargestellten Ausführungsform
der längs verlaufende Bremsschuh jedes Magnetpoles in einzelne kurze Stücke aufgelöst,
wie dies die Fig. i in vier Teilen 2o', 2o", 2o"' und 2o"" darstellt. Die Stücke
sind jedes für sich durch Schraubenbolzen 22 an den Magnetschenkeln 21 befestigt.
Auf diese Weise ist erreicht, daß die Verwölbung der Schleiffläche durch die Erwärmung
nur noch geringfügig ist, denn bei dem gleichen Balkenquerschnitt und gleicher Erhitzung
der Unterschicht ist die Pfeilhöhe der Verbiegung solchen Teilbalkens umgekehrt
verhältnisgleich dem Quadrat der Länge, also bei vier Teilstücken nur noch %c derjenigen
des durchlaufenden Schuhs bisheriger Ausführung. Auf diese Weise wird auch die Biegebeanspruchung
der Schraubenbolzen in ungefährlichen Grenzen gehalten. Im übrigen kann die Gestaltung
des Bremsmagneten in bezug auf das Magnetjoch 23 und die Wicklungsspule 24 die übliche
sein, indem Joch 23 und Schenke12i nach Überstreifen der Spule a4 durch Schraubenbolzen
25 zusammengehalten sind.
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Eine andere Ausbildung desselben Lösungsgedankens ist in Fig. 3 (Seitenansicht)
und 4 (Querschnitt) dargestellt. Hier ist jeder der beiden Bremsschuhe ein einziges
Stück, aber er ist auf der Unterseite mit senkrechten Schlitzen 26', 26", 26"' versehen.
Diese Schlitze reichen noch etwas weiter als die größtmögliche Abnutzung der Schuhe
hinauf, aber doch nur so weit, daß eine biegesteife Brücke zwischen den einzelnen
Abteilungen des Bremsschuhes stehenbleibt. Bei hinreichender Festlegung der Magnetschenkel
ist die Wirkung der Schlitze noch etwas günstiger. Denn die kurzen Balkenstücke
von einem Schlitz bis zum nächsten können sich nicht mehr wie bei Fig. i und 2 als
ein freiliegender Balken krummziehen, sondern nur wie ein eingespannter, freilich
an den Schuhenden nur wie ein einseitig eingespannter. Dadurch können die Verwölbungen
der Schleiffläche und damit die zusätzliche Abnutzung noch geringer sein als beim
völlig unterteilten Bremsschuh der Fig. i und 2.
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Erfindungsgemäß kann die Entlastung der Befestigungsbolzen noch weiter
getrieben ,verden, wenn man gemäß Fig. 3 und 4 die Schuhe mit längsgerichteter Paßleiste
für eine ebensolche Paßnut im Magnetschenkel versieht. Dann kann sich der Bremsschuh
weder nach oben noch nach unten krummziehen. Man wird zu diesem Zweck vor allem
für gute Passung in den stark umrandeten drei Flächen sorgen, denn die gute Anlage
der senkrechten und unteren dieser Flächen ist für den geringen Widerstand des Magnetflusses
vom Schenkel zum Gleitschuh ausschlaggebend wichtig: jeder geringe Luftspalt dort
würde die magnetische Zugkraft und daher die Bremswirkung empfindlich herabsetzen.
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Bei hohen Fahrgeschwindigkeiten ist der Bremsmagnet durch Unzulänglichkeiten
des Gleises oder durch Fremdkörper darauf viel mehr gefährdet als etwa bei Straßenbahngeschwindigkeiten.
Unangenehm ist in dieser Hinsicht der Längsschlitz 28 (Fig. .4) zwischen den beiden
Polschuhen, der naturgemäß nicht mit Eisen ausgefüllt und so magnetisch kurzgeschlossen
werden darf. -In diesem Zwischenraum können sich besonders bei hoher Fahrgeschwindigkeit
leicht Steine o. dgl. festklemmen. Man hat auch früher schon hin und wieder versucht,
diesen Zwischenraum mit einem nichtmagnetischen Zwischenstück auszufüllen. Aber
die Befestigung des Zwischenstücks war entweder mangelhaft oder für ein bequemes
Auswechseln der Schuhe zu verwickelt. Denn das Füllstück konnte ja nicht etwa einfach
mittels ganz durchgehender Bolzen zwischen die Schuhe geklemmt werden; das hätte
eine außerordentlich feine Austauschpaßarbeit der Stücke und des Füllstücks erfordert.
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Die bisher verwendeten Füllstücke waren unmagnetisches Material, welches
nur die Aufgabe der Ausfüllung des Zwischenraumes zu erfüllen hatte. Da gemäß der
Erfindung besondere hochwertige Bremsmasse, z. B. aus Asbest mit Kunstharzbindung,
zur Anwendung gelangt, so wird hierdurch die Bremswirkung erhöht und die Erwärmung
der bremsenden Polschuhe herabgesetzt.
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Die erwähnten Schwierigkeiten der Befestigung der Füllstücke sollen
durch die in Fig. z, Fig. 5 (Querschnitt nach Linie 5-5), Fig. 6 (Querschnitt nach
Linie 6-6) und Fig. 5 (Längsansicht in Richtung 7) dargestellte Anordnung beseitigt
werden. Die Zwischenstücke sind hier hälftig von vornherein mit den Bremsschuhen
zu einem Stück verbunden, das für die Auswechslung einbaufertig auf Vorrat gelegt
werden kann. In den genannten Figuren ist gezeigt, wie ein Füllstück, von denen
gemäß Fig. i vier Stück zu einer ganzen Bremsschuhlänge gehören würden, mit unmagnetischen
Kupfernieten oder ähnlich am Bremsschuh befestigt ist, der seinerseits wieder die
üblichen Gewindelöcher für die Befestigungsbolzen hat. Damit die Nietverbindung
von etwaigen senkrechten und waagerechten Scherkräften zwischen dem Füllstück und
dem Schuh, herrührend vom Anpressen auf die Schiene, entlastet ist, kann man vorteilhaft
das Füllstück mit angepreßten oder angegossenen Putzen versehen, welche in gleich
großen Bohrungen der Schuhe hineinpassen. Stellt man beispielsweise die Füllstücke
zur Reibungsvergrößerung aus einer Asbestpreßinasse nach Art der üblichen Bremsbeläge
her, so können die Putzen genau passend angepaßt sein. Selbstverständlich ist es
nicht notwendig, die Füllstücke zur Auffüllung des Zwischenraumes gemäß den Figuren
hälftig auf beide Backen zu verteilen. Ebensogut könnten die Füllkörper annähernd
die volle Dicke des Zwischenraumes haben und dann nur an einer der beiden Backen
befestigt sein oder auch bei der dargestellten Längseinteilung abwechselnd an der
einen oder der anderen Bremsbacke, so daß sie von unten gesehen ineinandergreifen.
Daß bei diesen nicht gezeichneten Füllkörpern annähernd voller Breite der kleine
Restspalt nicht gemäß Fig.2 in der Mitte, sondern einseitig liegt, hat für den Betrieb
keine Bedeutung.