DE759188C

DE759188C - Rail pulse generator

Info

Publication number: DE759188C
Application number: DEV38919D
Authority: DE
Inventors: Max Dipl-Ing Miller
Original assignee: Vereinigte Eisenbahn Signalwerke GmbH
Current assignee: Vereinigte Eisenbahn Signalwerke GmbH
Priority date: 1942-07-02
Filing date: 1942-07-02
Publication date: 1952-12-01

Description

Schienenimpulsgeber Um in einer Station das Überfahren einer vor der Station gelegenen Gleisstelle durch einen Zug kenntlich zu machen, sind bereits Anordnungen bekanntgeworden, bei denen unter der betreffenden Schiene ein Telephon bzw. Mikrophon so befestigt ist, daß die durch das Überfahren eines Zuges hervorgerufenen Schienenschwingungen ,in dem Telephon bzw. Mikrophon Induktionsströme erzeugen, die über Leitungen einem in der Station angeordneten Telephon zugeführt werden und in diesem das Überfahren des Zuges hörbar machen. Das Gebertelephon unter der Schiene hatte dabei einen langschenkligen Hufeisenmagneten mit kleinen aufgesetzten Impulsspulen, der so im Oberbau eingebettet befestigt war, daß nur seine Magnetpole bis auf einen kleinen Abstand an den Schienenfuß heranreichten. Am Schienenfuß war der Weicheisenanker des Telephons befestigt. Die dieser Anordnung entnehmbaren Energien waren zu gering, um damit ein Relais betätigen zu können, wie es zur Auslösung von Schalthandlungen im Eisenbahnsicherungswesen notwendig wäre.Rail pulse generator In order to prevent the crossing of one in front of the A train has already been made to identify the track position located at the station Arrangements become known in which a telephone under the rail in question or microphone is attached so that the caused by the passing of a train Rail vibrations in which the telephone or microphone generate induction currents, which are fed via lines to a telephone arranged in the station and in this make the passing of the train audible. The transmitter phone under the rail had a long-legged horseshoe magnet with small attached pulse coils, which was embedded in the superstructure in such a way that only its magnetic poles except for one reach a small distance to the rail foot. The soft iron anchor was on the rail foot attached to the telephone. The energies that could be drawn from this arrangement were too low, in order to be able to operate a relay, as is the case for triggering switching operations would be necessary in the railway safety system.

Um die Betätigung eines solchen Relais möglich zu machen, sind Impulsgeber bekannt, bei denen die Leistungsfähigkeit des unter der Schiene befestigten Impulsgebers dadurch gesteigert wird, daß man seinen permanenten Magneten durch eine mit Erregerstrom beschickte Wicklung ersetzte. Die Erregerwicklung sollte dabei gleichzeitig als Empfängerwicklung benutzt werden, wobei an die zu ihr führenden beiden Zuleitungen parallel zueinander Erregerstromquelle und Impulsrelais angeschlossen waren. Der Erregerstrom sollte vom Impulsstrom dadurch getrennt werden, daß der Stromquelle eine große Drosselspule, dem Relais ein großer Kondensator vorgeschaltet war. Die größere Leistungsfähigkeit wurde also erkauft durch größeren Schaltungsaufwand (Drossel, Kondensator) und vor allein durch dauernden Energieverbrauch für die Erregung.Pulse generators are used to make it possible to operate such a relay known, where the performance of the under the rail attached pulse generator is increased by having its permanent magnet replaced by a winding charged with excitation current. The excitation winding should be used at the same time as a receiver winding, with the leading to it excitation current source and pulse relay connected in parallel to both supply lines was. The excitation current should be separated from the pulse current in that the Power source is a large choke coil, the relay is preceded by a large capacitor was. The greater performance was therefore bought at the expense of greater circuit complexity (Choke, capacitor) and above all through constant energy consumption for excitation.

Gemäß der Erfindung kann nun auch dann, wenn es gilt, von einem unter oder an der Schiene angeordneten induktiven Impulsgeber ein Relais für Zwecke des Eisenbahnsicherungswesens zu betätigen, die permanente Erregung des Impulsgebers mit ihren großen Vorteilen des geringen Schaltungsaufwandes und der Ersparnis an Leistungsverbrauch beibehalten werden, wenn gewisse Bemessungsgesetze für den inneren magnetischen Widerstand des permanenten Magneten und den durch Luftspalt und Streuung gegebenen äußeren magnetischen Arbeitswiderstand des Impulsgebers beachtet werden.According to the invention, if it applies, from one of the following or arranged on the rail inductive pulse generator a relay for purposes of To operate the railway safety system, the permanent excitation of the pulse generator with their great advantages of low circuit complexity and savings Power consumption can be retained if certain design laws for the interior magnetic resistance of the permanent magnet and that due to air gap and scattering given external magnetic working resistance of the pulse generator must be observed.

Der magnetische Widerstand des permanenten Magneten ist gegeben durch Dabei bedeutet IM die wirksame Länge des permanenten Magneten, qm den Querschnitt des permanenten Magneten, (j"" die reversible Permeabilität des Magnetstahles.The magnetic resistance of the permanent magnet is given by IM means the effective length of the permanent magnet, qm the cross-section of the permanent magnet, (j "" the reversible permeability of the magnetic steel.

Der äußere magnetische Widerstand des Impulsgebers ist gegeben durch Dabei bedeutet Ix die wirksame Gesamtlänge des Arbeitsluftspaltes, q, den mittleren wirksamen Querschnitt des Arbeitsluftspaltes, ,s den Streuungskoeffizienten.The external magnetic resistance of the pulse generator is given by Here, Ix means the effective total length of the working air gap, q, the mean effective cross section of the working air gap,, s the coefficient of variation.

Der vom permanenten Magneten erzeugte Kraftfluß ist Dabei bedeutet ill die wirksame magnetomotorische Kraft des permanenten Magneten.The power flow generated by the permanent magnet is Ill means the effective magnetomotive force of the permanent magnet.

Bei Durchbiegung der Schirene durch ein darüberrollendes Rad wird l~ und damit f'" verkleinert. K soll dadurch möglichst stark vergrößert werden, um eine große Induktionswirkung in der Wicklung des Impulsgebers und damit große Leistungsabgabe an das angeschlossene Relais zu erzielen. Bei der bei kamitgewordenen Ausführung mit permanenten Hufeisenmagneten ist sehr groß I (lange Schenkel) gegenüber (kleiner Luftspalt) und damit H'M sehr groß gegenüber W.. K wird also im wesentlichen durch WM begrenzt: die beim Impuls hervorgerufenen kleinen Änderungen von Lx und damit von W, können K nur ganz geringfügig ändern. Damit muß also bei einer solchen Einrichtung bei praktisch möglichen Abmessungen die abgegebene Leistung physikalisch notwendig sehr klein sein.If the shirene is bent by a wheel rolling over it, l ~ and thus f '"will be reduced. This should increase K as much as possible in order to achieve a large induction effect in the winding of the pulse generator and thus a large power output to the connected relay Version with permanent horseshoe magnets is very tall I (long legs) opposite (small air gap) and thus H'M very large compared to W .. K is therefore essentially limited by WM : the small changes in Lx and thus in W caused by the pulse can only change K very slightly. With such a device, with practically possible dimensions, the power output must therefore be physically very small.

Erfindungsgemäß kann min die Leistungsfähigkeit eines solchen permanenterregten, unter oder an der Schiene befestigten induktiven Impulsgebers so weit gesteigert werden, daß sie für die Betätigung eines handelsmäßigen Relais (z. B. eines polarisierten Relais) ausreicht, wenn man im Gegensatz zu der bekanntgewordenen Einrichtung das Verhältnis vom inneren magnetischen Widerstand des permanenten Magneten zum äußeren magnetischen Arbeitswiderstand des Gebers relativ klein macht. Zweckmäßig ist dieses Verhältnis zur Erzielung eines guten Wirkungsgrades mindestens kleiner als ?o zu wählen. Eine untere Grenze für dieses Verhältnis liegt etwa bei o,i. Bereits vorliegende Versuchsausführungen haben besonders gute Wirkungen bei einem Verhältnis in der Größenanordnung von 2 bis 5 ergeben. Diese Regel führt im Gegensatz zu den bekanntgewordenen langen Magneten mit kleinem Querschnitt zu kurzen Magneten mit großem Querschnitt. Bei dein relativ kleinen inneren magnetischen Widerstand des Magnetstahles wird der Gesamtkraftfluß des Magnetstahles beim Impuls verhältnismäßig stark geändert und damit bei gegebener Größe des Impulsgebers große Leistungsfähigkeit bzw. guter Wirkungsgrad erzielt.According to the invention, the performance of such a permanently excited, Inductive pulse generator attached under or on the rail increased so much that they are used to operate a commercial relay (e.g. a polarized Relay) is sufficient if, in contrast to the well-known device, the Ratio of the internal magnetic reluctance of the permanent magnet to the external makes magnetic working resistance of the encoder relatively small. This is useful Ratio to achieve good efficiency at least less than? O to Select. A lower limit for this ratio is about o, i. Already available Experiments have particularly good effects with a ratio in the Size range from 2 to 5 result. This rule leads in contrast to what has become known long magnets with a small cross-section to short magnets with a large cross-section. With your relatively small internal magnetic resistance of the magnetic steel the total flux of force of the magnetic steel changed relatively strongly during the momentum and thus, for a given size of the pulse generator, high performance or good performance Achieved efficiency.

In der Zeichnung ist ein Beispiel für die Anwendung des Erfindungsgedankens gegeben. An der Schiene i ist die Tragvorrichtung z und daran das eiserne Gehäuse 3 des Impulsgebers, zweckmäßig noch unter Zwischenschaltung eines Schutzgehäuses, befestigt. Im Innern des Gehäuses 3 ist der permanente 1lagnet .I mit- kleiner aktiver Länge NS und großem Querschnitt und darüber der Spulenkern 5 mit der Spule 6 befestigt. Über dem Gehäuse 3 und dem Spulenkern 5 ist unter Zwischenschaltung des Luftspaltes 7 der Anker S so befestigt, daß er die beim Überfahren durch ein Rad verursachten Schienenbewegungen bzw. -durchbiegungen mitmacht. Der vom permanenten Magneten 4 erzeugte Kraftfluß verläuft im wesentlichen über Spulenkern 5, Luftspalt 7, Anker 8, Luftspalt 7, Gehäuse 3 zurück zum Magneten 4. Luftspaltquerschnitt und -länge sowie Stahlquerschnitt und -länge sind so gewählt, daß das Verhältnis vom inneren magnetischen Widerstand des permanenten Magneten zum äußeren magnetischen Arbeitswiderstand des Impulsgebers kleiner als 2o ist. Zur erstmaligen Magnetisierung des Magnetstahles 4 wird zweckmäßig im zusammengebauten Zustand die Spule 6 kurzzeitig mit Magnetisierungsstrom beschickt. Der Spulenkern 5 braucht deshalb in seinem Querschnitt nur so groß zu sein, daß er bei seiner Sättigungskraftliniendichte den zur Magnetisierung des Magnetstahles 4 kurzzeitig nötigen großen Kraftfluß führen kann. Da die größte Magnetisierungskraftliniendichte neuzeitlicher Magnetstähle (z. B. Al-Ni-Stahl) wesentlich geringer als die Sättigungskraftliniendichte von weichem Eisen ist, kann der Querschnitt des Kernes 5 wesentlich kleiner als der Querschnitt des Magnetstahles 4 gewählt werden. Das Verhältnis von Kernquerschnitt zu Stahlquerschnitt muß nur mindestens so groß wie das Verhältnis von größter Magnetisierungskraftliniendichte des Stahles zur Sättigungskraftliniendichte des Kerneisens gemacht werden.An example of the application of the inventive concept is given in the drawing. The support device z and the iron housing 3 of the pulse generator are attached to the rail i, expediently with the interposition of a protective housing. Inside the housing 3, the permanent 1-layer .I with a small active length N S and a large cross-section and above the coil core 5 with the coil 6 is attached. The armature S is fastened above the housing 3 and the coil core 5 with the interposition of the air gap 7 in such a way that it participates in the rail movements or deflections caused by a wheel being driven over. The power flow generated by the permanent magnet 4 runs essentially over the coil core 5, air gap 7, armature 8, air gap 7, housing 3 back to the magnet 4. Air gap cross-section and length as well as steel cross-section and length are chosen so that the ratio of the internal magnetic resistance of the permanent magnet to the external magnetic working resistance of the pulse generator is less than 2o. For the first magnetization of the magnetic steel 4, the coil 6 is expediently briefly charged with magnetizing current in the assembled state. The coil core 5 therefore only needs to be so large in its cross-section that, given its density of saturation lines of force, it can lead the large flux of force briefly required to magnetize the magnetic steel 4. Since the greatest density of magnetization lines of force of modern magnetic steels (e.g. Al-Ni steel) is significantly lower than the density of saturation lines of force of soft iron, the cross-section of the core 5 can be selected to be significantly smaller than the cross-section of the magnetic steel 4. The ratio of core cross-section to steel cross-section need only be made at least as large as the ratio of the greatest density of lines of magnetization of the steel to the density of saturation lines of force of the core iron.

Durch den im Verhältnis zum Querschnitt des Magnetstahles kleinen Querschnitt des Spulenkerns läßt sich bei gegebener Gesamtgröße des Impulsgebers viel Kupferwickelraum mit kleiner mittlerer Windungslänge, also kleiner Wicklungswiderstand bei großem Wirkkraftfluß, also insgesamt große Leistungsabgabe erzielen.Due to the small size in relation to the cross section of the magnetic steel The cross section of the coil core can be determined for a given total size of the pulse generator a lot of copper winding space with a small mean winding length, i.e. low winding resistance with a large flow of active force, that is to say, achieve a large overall output.

Durch die erstmalige Magnetisierung des Magnetstahles im zusammengebauten Zustand wird eine zu große Entmagnetisierung des Magnetstahles und damit Verminderung seiner Leistungsfähigkeit vermieden, wie sie bei Einzelmagnetisierung im ausgebauten Zustand durch den freien Luftraum eintreten würde. -Im allgemeinen wird eine runde geschlossene Ausführung des Impulsgebers koaxial mit der Mittellinie des Spulenkerns 5 besondere Vorteile bieten. Die Erfindungsmerkmale lassen sich aber ebenso verwirklichen bei flacher Anordnung, z. B. in Form eines Mantel- oder anderen Transformators mit einer oder mehreren Spulen. Der Erfindungsgedanke läßt sich ebenfalls ausführen,Due to the first magnetization of the magnetic steel in the assembled Condition becomes too great a demagnetization of the magnetic steel and thus a reduction its efficiency avoided, as it is with individual magnetization in the expanded State would occur through the open air space. -In general it will be a round closed design of the pulse generator coaxial with the center line of the coil core 5 offer special advantages. However, the features of the invention can also be implemented in a flat arrangement, e.g. B. in the form of a jacket or other transformer with one or more coils. The idea of the invention can also be carried out,

Claims

PATENT CLAIMS: i. Rail pulse generator, in which the through the rolling over Rail deflection caused by the wheel to generate an air gap change in a magnetic system with permanent magnets and pulse coil is used, characterized in that the permanent magnet is sized so that the ratio from the internal magnetic reluctance of the permanent magnet to the external magnetic Resistance relatively small, e.g. B. is less than 2o.

2. Establishment in particular according to claim i, characterized in that for the first magnetization of the Magnet steel the coil in the assembled state of the pulse generator briefly is charged with magnetizing current.

3. Device in particular according to claim i, characterized in that the ratio of the coil core cross-section to the magnetic steel cross-section less than i, but at least as large as the ratio of the greatest density of magnetizing force lines of the magnetic steel is made the saturation force line density of the core iron.

4th Device according to claim i, characterized in that the pulse generator is in a round closed shape is built coaxially with the center line of the coil core.

5. Device according to claim i, characterized in that the magnetic steel on the the side of the coil facing away from the air gap is arranged.

6. Device according to claim i, characterized in that the housing of the pulse generator is supported by a support device attached to the rail. To distinguish the subject matter of the invention from the state the technology, the following publication is being considered in the granting procedure been: Swiss patent specification No. 112 527. if the magnetic steel is not under, but arranged above the coil or at another point in the magnetic circuit is. The iron parts can be solid or laminated in a known manner.