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Vorrichtung an Scherenstromabnehmern für elektrische Fahrzeuge Die
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung an Scherenstromabnehmern für elektrische
Fahrzeuge, die mit einer zum betri.ehsmäß,igen Heben und Senken dienenden Drucklufteinrichtung
versehen sind. Bei Scherenstromabnehmern dieser Art, die der hohen Betriebsspannungen
wegen meist mit einem Druckluftfernantrieb versehen sind, werden eine oder mehrere
Hilfsfedern vorgesehen, die dauernd bestrebt sind, den Stromabnehmer aufzurichten.
Diese Federn werden so bemessen, daß sie allein nicht imstande sind, das Eigengewicht
des Stromabnehmers zu heben. Der Druckluftantrieb dient dazu, noch eine oder mehrere
Federn zu spannen, die das Eigengewicht des Stromabnehmers zu heben vermögen. Durch
entsprechende Bewegung dieser verschiedenen Federn kann erreicht werden, daß beim
Senken des Stromabnehmers nach dem Entweichen der Luft aus dem Druckluftantrieb
der Stromabnehmer sich sanft ohne übermäßig starke Schläge niederlegt. Mit Rücksicht
auf die Betriebsspannungen muß die Druckluftzuleitung zum Stromabnehmer natürlich
isoliert sein.
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Es sind auch schon Scherenstromabnehmer bekanntgeworden, die mit Federn
aufwärts und mit Preßluft abwärts bewegt werden, wobei unten ein automatischer Haltebügel
vorgesehen ist. Schließlich sind auch Stromabnehmer bekannt, deren Aufundabbewegung
durch Preßluft betätigt wird, und bei denen der Anpreßdruck durch besondere Federn
unabhängig von der Preßluft erzeugt -wird. In der unteren Ruhelage werden diese
Stromabnehmer durch besondere Federn und durch Preßluft gehalten. Es sind auch schon
für elektrische Stromabnehmer Schnellsenkvorrichtungen vorgesehen, bei denen eine
Knikkung gewisser Teile erzielt wird, die durch irgendwelche wirksam werdende abnormale
Kräfte im Fahrdraht erfolgt.
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Es hat sich nun im Betriebe gezeigt; daß bei elektrisch betriebenen
Fahrzeugen mit Scherenstromabnehmern für hohe Geschwindigkeiten bei schneller Fahrt
der Fahrtwind dem Stromabnehmereigengewicht oder der durch die Preßluft erzeugten
Kraft der Abwärtsbewegung des Stromabnehmers entgegenwirkt und ihn in der Schwebe
hält. Wird nun an der Fahrleitung irgendeine Arbeit vorgenommen und soll daher der
Stromabnehmer während der Fahrt kurzzeitig gesenkt werden, ohne das Fahrzeug zum
Stillstand zu bringen, so genügt der die Kraft der Hilfsfedern überwiegende Teil
des Eigengewichts des Stromabnehmers oder die durch die Druckluft hervorgerufene
Kraft für die Abwärtsbewegeng
des Stromabnehmers nicht, um ihn
sicher zu senken.
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Man könnte nun daran denken, die normale, für das Senken des Stromabnehmers
b@estimmte Kraft einfach zu verstärken, und zwar in dem Maße, daß auch bei schneller
Fahrt ein unbedingt einwandfreies Senken des Stromabnehmers erreicht wird. Es hat
sich aber gezeigt, daß solche Heb- und Senkvorrichtungen für den praktischen Betrieb
nicht brauchbar sind, da bei stillstehendem Fahrzeug die Senkkraft alsdann übermäßig
groß ist und den Stromabnehmer mit solcher Wucht abwärts zieht, daß eine Gefährdung
der Fahrzeugdecke eintritt.
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Die Erfindung schlägt deshalb eine Vorrichtung an Scherenstromabnehmern
für elektrische Fahrzeuge, die mit einer zum betriebsmäßigen Heben und Senken dienenden
Drucklufteinrichtung versehen sind, vor, die durch eine ebenfalls mit Druckluft
gespeiste Hilfssenkvorrichtung gekennzeichnet ist, die zugleich mit dem Abschalten
der Druckluft für das betriebsmäßige Aufrichten des Stromabnehmers die normale Senkkraft
verstärkt.
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Durch das Vorhandensein einer für das betriebsmäßige Heben und Senken
erforderlichen Drucklufteinrichtung und einer erfindungsgemäßen Hilfssenkvorrichtung
werden ein einwandfreies sicheres Senken während der Fahrt und gleichzeitig auch
ein sanftes Niederlegen des Stromabnehmers bei Stillstand des Fahrzeuges ermöglicht.
Eine Unterbrechung der Fahrt oder ein Herabsetzen der Geschwindigkeit zwecks Senkens
des Stromabnehmers ist mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht mehr erforderlich.
Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind im folgenden beschrieben: Die
Zeichnung veranschaulicht mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung.
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Abb. i zeigt schaubildlich einen Scherenstromabnehmer mit Druckluftantrieb
für elektrische Fahrzeuge mit einer Hilfssenkvorrichtung.
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Abb. z und 3 zeigen ein Druckluftsteuerventil in verschiedenen Steuerstellungen.
Abb.4 zeigt eine weitere Ausführung der Hub- und Senkvorrichtung für den Stromabnehmer.
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Abb. 5 zeigt schematisch die Steuervorrichtung dazu.
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Abb.6 zeigt schematisch eine weitere Ausbildung der Hub- und Senkvorrichtung
nebst Steuerung.
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In Abb. i ist i das Scherengerüst des Stromabnehmers, z ein Druckluftzylinder,
der das Aufrichten des Stromabnehmers bewirkt. 3 ist eine isolierte Luftzuführung
zu dem Hubzylinder z. 4 ist eine Luftleitung, die den Hubzylinder 2 über ein Steuerventil
5 mit einem Druckluftbehälter 6 verbindet. Von diedem Steuerventil s führt eine
weitere Leitung 7 zu einem Druckluftzylinder 8, der das Senken des Stromabnehmers
bewirkt. Die Leitung 7 wird durch die isolierte Luftzuführung g gegen die Betriebsspannung
isoliert. Das Druckluftsteuerventi15 besitzt ein Küken io, welches außer den beiden
Leitungen4 und 7 noch die Leitung i i zum Druckluftbehälter 6 und .eine Entlüftungsleitung
12 zur Atmosphäre steuert.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist die folgende Bei der Stellung
des Kükens i o gemäß Abb. i ist der Senkzylinder 8 über die Leitung 7, das Steuerventil
5 und die Entlüftungsleitung 12 mit der Atmosphäre verbunden, also wirkungslos.
Dagegen ist die Druckluftquelle 6 über das Ventil 5 und die Leitung 4 unmittelbar
an den Hubzylinder ? angeschlossen. Der Hubzylinder steht in Verbindung mit dem
Hebel 13 des Stromabnehmers und richtet ihn auf. Der Stromabnehmer bleibt während
der Fahrt in dieser Lage.
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Soll nun der Stromabnehmer beispielsweise nach Beendigung der Fahrt
gesenkt werden, so wird das Küken i o des Steuerventils 5 in die Stellung gemäß
Abb. z gedreht. In dieser Stellung ist der Hubzylinder 2 über die Leitung 4 und
das Ventil 5 mit der Entlüftungsleitung 12 verbunden, so daß die Druckluft entweicht
und der Stromabnehmer sich senkt.
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Bei schneller Fahrt würde der Fahrwind ein rasches und zuverlässiges
Senken des Stromabnehmers verhindern. Soll nun der Stromabnehmer aus irgendeinem
Grunde während der Fahrt gesenkt werden, so wird das Küken i o in die Stellung nach
Abb. 3 gedreht. Bei dieser Kiikenstellung ist der Hubzylinder a entlüftet, der Senkzylinder
8 dagegen mit der Druckluftquelle 6 verbunden. Die in den Zylinder 8 eintretende
Druckluft bewirkt ein Senken des Stromabnehmers, indem die zu beiden Seiten des
Zylinders hervortretenden Stangen 14 an Hebel 15 des Stromabnehmers angreifen.
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Bei der weiteren Ausführung nach Abb.4 sind Hubzylinder z und Senkzylinder
8 durch eine gemeinsame Leitung 15 an die Druckluftquelle 6 angeschlossen. In dieser
Leitung ist ein Druckminderventil 16 und ein übliches Führerstromabnehmerventil
17 vorgesehen. Das Druckminderventil16 kann durch eine Umleitung 18 mit einem Abschlußhahn
19 umgangen werden. Bei dieser Einrichtung fällt somit eine zweite Verbindungsleitung
zwischen der Druckluftquelle und der Hub- und Senkvorrichtung fort, also auch eine
zweite isolierte Luftzuführung, so daß die Einrichtung den Vorteil einer größeren
Einfachheit besitzt.
Vor dem Senkzylinder 8 ist in der Leitung 15
ein Steuerventil 20 vorgesehen. Abb. 5 zeigt die Hubvorrichtung 2 und die Senkvorrichtung
8 sowie das Steuerventil 20 im Schnitt. Die Hubvorrichtung 2 besteht aus einem frei
beweglichen Druckzylinder 21, in dem ein Kolben 22 gleitet, einer Feder 23, die
einerseits auf das eine Ende des Zylinders 2 r und andererseits auf einem Gewindenippel
24 aufgeschraubt ist, sowie Stangen 25 an dem Kolben 22 und Gewindenippel 24, die
an dem Gerüst des Stromabnehmers an-,greifen.
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Die Wirkungsweise der Hubvorrichtung ist folgende: Wird Druckluft
in den Zylinder 21 eingeführt, so wirkt diese auf den Kolben 22 und drückt ihn mitsamt
der Stange 25 weiter in den Zylinder 2 i hinein. Da der Zylinder 2 i frei beweglich
gelagert ist, so verschiebt er sich ebenfalls unter der Wirkung der Druckluft, und
zwar in entgegengesetzter Richtung wie der Kolben 22. Hierdurch wird die Feder 23.
unter Zugspannung gesetzt. Die Zugspannung überträgt sich auf den Gewindenippel
24 und die damit verbundene Stange 25, so daß, diese ebenfalls, und zwar im gegenläufiger.
Sinne, zu der mit dem Kolben 22 verbundenen Stange 25 bewegt wird. Durch die gegenläufige
Bewegung der Stangen.25 wird der Strbmabnehmer gehoben.
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Die Senkvorrichtung 8 besteht aus einem Zylinder, in dem zwei Kolben
26 sich entgegengesetzt bewegen und durch Federn 27 gegeneinandergedrückt werden.
Eine Druckluftleitung 28 mündet in der Mitte des Zylinders und verbindet ihn über
das Steuerventil 2o mit der Druckluftleitung 15.
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In dem Steuerventil 20 ist ein Kolben 29 vorgesehen, der von einer
Feder 30 gegen den Druck der Luft in einer bestimmten Stellung gehalten wird.
Das Steuerventil 2o besitzt außerdem eine Entlüftungsöffnung 3z.
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Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist die folgende: Bei normalem
Betrieb, während der Stromabnehmer gehoben und in gehobener Stellung gehalten werden
muß, wird der Umgehungshahn r 9 geschlossen, während der Führerstromabnehmerhahn
17 offen ist. Die dem Druckluftbehälter 6 entströmende Luft erfährt in dem
Druckminderventil 16 eine gewisse einstellbare Druckminderung. Die Druckluft mit
diesem geringeren Druck gelangt über die Leitung 15 in den Zylinder ä i und
drückt den Kolben 22 in den Zylinder 2 t hinein. Dabei wird die Feder 23 gespannt
und bewirkt ihrerseits ein Aufrichten und Hochhalten des Stromabnehmers.
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Die Druckluft gelangt auch in das Steuerventil 2o. Die Feder 3o dieses
Steuerventils ist aber so gewählt, daß der verminderte Luftdruck den Kolben 29 nicht
zu bewegen vermag, so daß der Senkzylinder 8 über die Leitung 28 und das Steuerventil
2o mit der Entlüftungsöffnung 31 verbunden, also entlüftet ist.
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Soll nun der Stromabnehmer während der Fahrt gesenkt werden, so wird
der Umgehungsbahn r g geöffnet. Die Luft mit unvermindertem Druck gelangt nun aus
dem Behälter 6 unter Umgehung des Druckminderventils 16 unmittelbar in die gemeinsame
Leitung 15 und von hier einerseits in den Zylinder'2r, andererseits in das
Steuerventil 2o. Der höhere Druck verschiebt den Kolben 29 nach links in die durch
gestrichelte Linien angedeutete Stellung, wobei die Druckluft aus der Leitung
15 über das Steuerventil 20 und die Leitung --28 in den Raum zwischen
den beiden Kolben 26 des Senkzylinders 8 eintritt. Die beiden Kolben 26 werden gegen
die Kraft der Federn 27 auseinandergeschoben, so daß die Kolbenstangen 14 den Stromabnehmer
sofort und zuverlässig senken.
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Da durch den Eintritt der Luft mit höherem Druck in den Zylinder 2
i der Kolben 22 in seiner Arbeitslage stehenbleibt, muß, der Senkzylinder 8 so bemessen
sein; daß er auch die Spannung der Feder 23 zu überwinden vermag. Der Kolben 29
des Steuerventils 2o schließt in der neuen Lage die Entlüftungsöffnung 31 ab, so
daß Druckluft aus dem Senkzylinder 8 bzw. der Leitung 15 nicht entweichen
kann.
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Die in der Abb. 6 veranschaulichte weitere Ausführungsmöglichkeit
der Erfindung vermeidet die t;berwindung der Federspannung des Hubzylinders beim
Senken und gestattet daher eine kleinere Bemessung des Senkzylinders. Nach dieser
Ausführung ist zwischen der gemeinsamen Leitung 15 und dem Hubzylinder 2
i noch ein besonderer Steuerzylinder 32 vorgesehen, in dem ein Doppelkolben 33 gleitet,
der von einer Feder 34 gegen die Druckluft in eitler bestimmten Stellung gehalten
wird. Dieser Zylinder ist mit dem einen Ende an die Leitung 15 angeschlossen.
Ferner ist der Raum zwischen den beiden Kolben einerseits durch die Leitung 35 an
die Leitung 15, andererseits durch eine Leitung 36 an den Hubzylinder 2 i
angeschlossen. Schließlich besitzt der Zylinder eine Entlüftungsöffnung 37. Dieser
Steuerzylinder 32 mit seinen Leitungen ist in Abb. 4 durch gestrichelte Linien veranschaulicht.
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Die Wirkung dieses Steuerzylinders ist folgende: Bei der durch ausgezogene
Linien veranschaulichten Stellung des Doppelkolbens 33 gelangt bei geschlossenem
Umgehungshahn r 9 und offenem Ventil 17 Druckluft von vermindertem
Druck
durch die Leitungen 15 und 35 auf beide Seiten des linken Kolbens 33 und aus dem
Zwischenraum zwischen den beiden Kolben durch die Leitung 36 in den Zylinder 2 i.
Die Feder 3q. hält den Doppelkolben in der gezeichneten Lage, so daß die Entlüftungsöffnung
37 geschlossen bleibt. Die Hubvorrichtung 2 richtet den Stromabnehmer auf und hält
ihn in gehobener Stellung. Der Kolben 29 des Steuerventils 2o bleibt in der durch
ausgezogene Striche gezeichneten Lage stehen, weil der verminderte Druck den Kolben
29 gegen die Kraft der Feder 3o nicht zu bewegen vermag. Der Senkzylinder 8 bleibt
somit unwirksam.
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Soll der Stromabnehmer plötzlich gesenkt werden, so wird der Umgehungshahn
z 9 geöffnet. Es gelangt nun Druckluft von höherem Druck in die Leitung 15
und in die beiden Steuerventile 32 und 2o. In dem Zylinder 32 verschiebt die höher
gespannte Druckluft den Doppelkolben 33 gegen die Kraft der Feder 3 q. in die durch
gestrichelte Linien dargestellte Stellung, bei der die Leitung 36 abgeschlossen
wird, während der Zylinder 2 i über die Leitung 36 und den Kolbenzwischenraum mit
der Entlüftungsöffnung 37 verbunden wird, so daß die Hubvorrichtung 2 entlüftet
wird.
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Gleichzeitig drückt die Druckluft den Kolben 29 des Steuerventils
2o gegen die Kraft der Feder 3o in die gestrichelt gezeichnete linke Stellung, bei
der die Entlüftungsöffnung 31 geschlossen und die Druckluft über die Leitung
28 in den Senkzylinder 8 geleitet wird. Dieser Zylinder kann jetzt wesentlich kleiner
bemessen sein, weil die Kraft der Feder 23 beim Senken nicht mehr überwunden zu
werden braucht.