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Steuereinrichtung für die elektrischen Antriebe von Luftkompressoren
für Züge mit mehreren Triebwagen Die Erfindung betrifft eine gemeinsame Regeleinrichtung
für verschiedene, von elektrischen Motoren angetriebene Luftkompressoren, deren
Druckluftbehälter untereinander durch eine gemeinsame Ausgleichsleitung verbunden
sind. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, die Steuerung so auszubilden, daß sie einfach
ist und doch allen Betriebsbedingungen gerecht wird. Das besondere Anwendungsgebiet
der Erfindung sind druckluftgebremste Züge mit mehreren Triebwagen, wobei jeder
der Triebwagen mit einer Motorluftpumpe und einem Druckluftbehälter ausgerüstet
ist.
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Es sind bereits derartige Schaltungen bekanntgeworden, bei denen alle
Motorluftpumpen in Abhängigkeit von dem jeweils an der Spitze des Zuges befindlichen
selbsttätigen Druckregler gleichzeitig ein- und ausgeschaltet werden. Eine solche
Steueranordnung ist aber, wie aus den folgenden Ausführungen zu ersehen ist, mit
Nachteilen behaftet. Im Betrieb ist nämlich der jeweils an der Spitze des Zuges
liegende Hauptluftbehälter am meisten beansprucht, weil er die Luft zu liefern hat,
die das Wiederauffüllen der Bremsleitung beim Lösen der Bremsen erfordert. Da der
Druckausgleich zwischen dem hintersten und vordersten Luftbehälter eine gewisse
Zeit in Anspruch nimmt, arbeitet, die hinterste Pumpe, die mit der vordersten gleichzeitig
ein- und ausgeschaltet wird, gegen einen erheblich höheren Überdruck als die vorderste,
so daß auch die Ausgleichsleitungen mit ihren Kupplungsschläuchen in von vorn nach
hinten anwachsendem Maße beansprucht werden.
Die Erfindung beseitigt
nun diesen übelstand dadurch, daß ebenfalls alle Pumpen gleichzeitig zur Einschaltung
gelangen, aber jede der Pumpen unabhängig von den übrigen dann wieder selbsttätig
stillgesetzt wird, wenn der normale Höchstdruck in dem von ihr versorgten Druckluftbehälter
erreicht ist. Sinkt in einem der Druckluftbehälter der Druck unter einen bestimmten
Wert, so werden gleichzeitig mit der Einschaltung des Motorkompressors für diese
Einheit die Kompressoren aller anderen Einheiten zugleich eingeschaltet. Zu diesem
Zwecke ist eine durch den ganzen Zug hindurchgehende Steuerleitung vorgesehen. Fällt
der Druck in einem der Druckluftbehälter, so schaltet der ihm zugeordnete Druckregler
ein Schütz ein, mit dem der Pumpenmotor an Spannung gelegt wird. Durch Hilfskontakte
dieses Pumpenschützes wird ein Umschaltventil des benachbarten Druckluftbehälters,
der sich beispielsweise in einem anderen Triebwagen befindet, betätigt und dadurch
bewirkt, daß auch hier der Pumpenmotor eingeschaltet wird. In ähnlicher Weise geschieht
das auch mit den restlichen Pumpenantrieben. Wie bereits erwähnt wurde, ist die
Steuereinrichtung nach der Erfindung so ausgeführt, daß nicht wie bisher auch ein
gemeinsames Stillsetzen der Antriebsmotoren der Luftpumpen erfolgt, sondern jede
Antriebseinheit für sich in Abhängigkeit von ihrem Druckluftzustand abgeschaltet
wird.
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Es ist zwar schon eine Steuereinrichtung bekanntgeworden, bei der
ebenfalls jede der selbsttätig eingeschalteten Motorpumpen dann selbsttätig unabhängig
von den übrigen Pumpen ausgeschaltet wird, wenn der normale Höchstdruck in dem von
ihr versorgten Druck-Luftbehälter erreicht ist. Sie unterscheidet sich aber dadurch
nachteilig von der erfindungsgemäßen Anordnung, daß eine gleichzeitige Betätigung
der Luftpumpen wegen des Druckabfalls in der Verbindungsleitung nicht erzielt werden
kann. Auch ist das Einschalten sämtlicher Druckregler bei genau dem gleichen Druck
nicht möglich. Es wird bei der bekannten Einrichtung immer ein Druckregler vor den
übrigen in Tätigkeit treten, dessen Pumpe dann den ganzen Luftverbrauch zu decken
hat.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt,
die in folgendem näher erklärt werden soll. Das dargestellte Schaltschema zeigt
die Steueranordnung der Einfachheit halber nur für zwei Triebwagen i und 2. Der
Erfindungsgedanke ist jedoch nicht auf zwei Triebwagen beschränkt. Der Wagen i ist
mit einem durch einen Motor 14 angetriebenen Kompressor Io ausgerüstet, der einen
Behälter i i durch ein Rohr 12 mit Druckluft beschickt. Die Druckluftbehälter i
r, i i (l sind mit je einem Auslaßstutzen i3. i3« versehen, die an die dargestellte
Ausgleichsleitung angeschlossen sind.
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Der die Luftpumpe antreibende Motor besteht aus einem Anker 14 und
einer Reihen-Wicklung 15. Dieser Motor wird von der Oberleitung 16 über einen Stromabnehmer
i7 und die Schützenkontakte 18 gespeist. Das letztgenannte Schütz ist mit zwei Hilfskontaktpaaren
i g und 2o ausgerüstet und besitzt eine Wicklung 21, in deren Erregerstromkreis
ein Kontaktpaar 22 liegt, das mittels eines Druckreglers gesteuert wird. Dieser
Druckregler besitzt einen Zylinder 24 und einen Kolben 23. welcher durch eine Feder
25 in seine äußerste Tieflage gedrückt wird.
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Ein Umschaltventil 26 hat die Aufgabe. diesen Druckregler zu steuern,
d. h. den Zylinder 24 des Druckreglers entweder mit dem Druckluftbehälter i i oder
mit der Außenluft zu verbinden. Das Umschaltventil besteht aus drei Kammern 27,
28 und 29. Die oberste Kammer 28 -ist mit einem Auslaßstutzen 30 versehen. Die mittlere
Kammer 27 ist mit dem Zylinder 24 des Druckreglers durch ein Rohr 3 i verbunden.
Die untere Kammer 29 schließlich steht über die Rohrleitung 32 mit dem Druckluftbehälter
i i in Verbindung.
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Auf der Ventilspindel dieses Umschaltventils sind Ventilkegel 34 und
35 angebracht. Normalerweise befinden sich die Ventilkegel in der in der Zeichnung
dargestellten Lage, in der sie mittels einer Feder 3 Er gehalten werden.
In dieser Ventilstellung steht der Zylinder 24 des Druckreglers unter dem gleichen
Druck wie der Druckluftbehälter i i. Wie leicht zu erkennen ist, wird bei der obersten
Stellung der Ventilspindel 33, wenn also die Feder 36 zusammengedrückt ist, der
Ventilkegel 35 die Verbindung zwischen dem Zylinder 24 und dem Behälter i r unterbrechen.
Der Ventilkegel 34 wird gelüftet und damit eine Verbindung zwischen dem Zylinder
24 und dem Auslaßstutzen 30 geschaffen. Das Umschaltventil 26 ist
mit einer Befätigungswicklung 37 verseifen, deren Stromkreis ein Relais 38 überwacht,
das mit den Kontaktpaaren 39 und 4o versehen ist. Zur Speisung der Regeleinrichtung
des Wagens i dient eine Batterie 4i. Die Verbindung zu dem anderen Wagen wird durch
eine gemeinsame Steuerleitung 42 bewerkstelligt, die mit der entsprechenden Leitung
des anderen Wagens durch Kupplungen 43 verbunden ist.
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Im Wagen 2 sind die Regelelemente mit den gleichen Zahlen und dem
Index a bezeichnet. Die in der Zeichnung veranschaulichte Stellung der Umschaltventile
und des Druckreglers entspricht einem normalen Druck in den Druckluftbehältern i
i und 1 ia. Es soll nun im folgenden angenommen werden,
daß
der Triebwagen i der führende Wagen ist und der Druck in dem Druckluftbehälter i
i zuerst abfällt.
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Tritt dieser Druckabfall im Behälter i i ein, dann wird der Kolben
23 des Druckreglers durch die Feder 25 nach unten gedrückt und schließt dadurch
das Kontaktpaar 22 und gleichzeitig den Stromkreis der Betätigungswicklung 2i des
Pumpenmotorschützes i8. Dieser Erregerstromkreis führt von der Batterie 4 1 über
die Leitungen 45, 46 und 47, die Kontakte 22, die Leitung 48 und die Schützwicklung
2 i zur Erde 49 und durch die Erde 44 wieder zur Batterie zurück. Sobald die Wicklung
2 i erregt, ist, wird der Schalter 18 geschlossen, welcher den Anker 14 und
das Feld i 5 des Kompressormotors an Spannung legt. Der Stromkreis des Motors geht
dann aus von der Oberleitung 16 und führt über den Stromabnehmer 17, die Leitung
5o, den Schalter 18, die Leitung 51, den Anker 14 und die Feldwicklung i 5 zur Erde
52.
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Das gleichzeitige Einschalten des Antriebsmotors des Kompressors Ioa
wird in der nachstehenden Weise bewirkt: Mit dem Schalter 18 werden gleichzeitig
die Kontaktpaare i 9 und 2o überbrückt. Dadurch schließt sich der Stromkreis der
Wicklung 37a des Umschaltventils 26a des Wagens 2. Dieser Stromkreis geht aus von
der Batterie 4 j a, führt über die Leitungen 45a und 53a, die Wicklung
37a, die Leitung 54a, die Relaiskontakte 39a, die Leitung 55a, die Steuerleitungen
42a und 42, die Leitungen 55 und 56, die Unterbrechungskontakte 2o, die Erde 57
und die Erde 44a zur anderen Seite der Batterie 41a. Die stromdurchflossene Wicklung
37a bewirkt, daß sich die Ventilspindel 33a des Umschaltventils
26a
in ihre oberste Stellung bewegt, in welcher sie den Zylinder 24a des Druckreglers
mit der Außenluft verbindet. Der Kolben 23a wird nun durch die Feder 25a nach unten
gedrückt und schließt dadurch das Kontaktpaar 22a und gleichzeitig auf diese Weise
den Stromkreis der Betätigungswicklung Zia des Schützes I8a unabhängig von dem Druck
im Druckluftbehälter i ja. Die Kompressoren der beiden Triebwagen arbeiten nun gemeinsam
auf die Druckluftbehälter.
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Es wurde bereits eingangs erwähnt, daß der Druckausgleich zwischen
dem hintersten und vordersten Druckluftbehälter eine gewisse Zeit erfordert. Um
beide Druckluftbehälter auf den gleichen Druck zu bringen, wird es deshalb erforderlich
sein, den einen Kompressormotor früher abzuschalten als den anderen. Mit anderen
Worten muß also die Gleichlaufschaltung der beiden Motoren unterbrochen werden.
Dies wird durch die Relais 38 und 38a bewirkt, deren Kontakte 39 und 39a in den
Erregerstromkreisen der Um-Schaltventile 26 und 26a liegen. Die- Hilfskontakte i
9a, die sich mit dem Schalter i 8a schließen, sind so angeordnet, daß sieden Erregerstromkreis
des Relais 38a schließen. Dieser Stromkreis geht aus von der Batterie 4Ia, führt
über die Leitungen 45a, 46a und 58a, die Wicklung des Relais 38a, die Leitungen
59a und Goa, die Kontakte I9a, die Kontakte 2oa, die Erde 57a, die Erde 44a zur-
Batterie 4Ia zurück. Beim Ansprechen des Relais 38a wird der Stromkreis der Spule
37a des Umschaltventils 26a unterbrochen. Die Ventilspindel 33a wird ' deshalb durch
die Kraft der Feder 36a in die in der Zeichnung dargestellte Lage zurückgebracht,
in welcher der Kolben 23- des Druckreglers wieder unter dem Druck des Druckluftbehälters
i ja steht. Wird dieser Kolben nach oben bewegt, dann wird damit die Überbrückung
der Kontakte 22a aufgehoben und der Stromkreis der Schutzspule Zia unterbrochen.
In ähnlicher Weise wird der Betätigungsstromkreis des Relais 38 durch Ansprechen
des Pumpenschützes 18 geschlossen und damit der Stromkreis der Betätigungsspule
37 des Umschaltventils 26 unterbrochen.
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Das Relais 38a wird entregt, wenn die Hilfskontakte iga und 2oa beim
Abfallen des Schützes i 8a den Stromkreis der Betätigungsspule des Relais 38a unterbrechen.
Die Kontakte 4oa des Relais 38a -sind so angeordnet, daß sie einen Haltestromkreis
des Relais schließen, der von der Batterie 4ia über die Leitungen 45a, 46a und 58a,
die Betätigungswicklung des Relais 38a, die Leitung 59a, die Kontakte 4oa, die Leitung
55a, die Steuerleitungen 42a und 42, die Leitungen 55 und 56, die Hilfskontakte
2o, die Erde 57 und die Erde 44a zur anderen Seite der Batterie zurückgeführt. Dieser
Haltestromkreis des Relais 38a wird nur dann unterbrochen, wenn das Pumpenschütz
i 8 beim Erreichen des erforderlichen Druckes im Druckluftbehälter i i abfällt.
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Aus dem vorstehenden ergibt sich also, daß die verschiedenen Regeleinrichtungen
der beiden Triebwagen durchaus gleichartig sind. Sie haben die gleiche Wirkungsweise,
wenn der Druck des Druckluftbehälters i ja zuerst absinkt und dieser Behälter der
letzte ist, in dem der erforderliche Druck erreicht wird. Wie schon eingangs erwähnt
wurde, kann die Regeleinrichtung nach der Erfindung für eine beliebige Anzahl von
Zugeinheiten benutzt werden.