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Schienenimpulsgeber Um das Überfahren einer Gleisstelle durch einen
Zug 'kenntlich zu machen, wurde vorgeschlagen, unter der betreffenden Schiene ein
Telefon so zu befestigen, d'aß- die Schienenschwingungen hierin Induktionsströme
erzeugen, die einem in der Station angebrachten Empfänger zugeleitet und durch diesen
hörbar gemacht werden. Hierbei war das Gebertelefon so am Oberbau befestigt, daß
seine Magnetpole bis auf einen kleinen Abstand an den Schienenfuß heranreichten.
Am Schienenfuß war der Weicheisenaniker des Telefons befestigt, der mit seiner Unterseite
den Luftspalt im magnetischen Kreis des Telefons verkleinerte, wenn die Schiene
beim Befahren durchgebogen wurde. Die Energie, die dieser Einrichtung entnommen,
werden konnte, war zu gering, um damit ein Relais betätigen zu können, wie es zur
Aus-Lösung von Schalthandlungen im Eisenbahnsieherungswesen notwendig wäre.
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Um die Betätigung von Relais durch Schienenimpulsgeber zu ermöglichen,
bei denen die Schienendurchbiegung Luftspaltänderungen in einem magnetischen System
mit permanentem Magneten und Impulsspule hervorruft, hat man vorgeschlagen, das
Verhältnis vom inneren magnetischen Widerstand des permanenten Magneten zum äußeren
magnetischen Widerstand relativ klein, z. B. kleiner als 2o, zu machen. Obwohl dieser
Dimensionierungsvorschlag von grundsätzlicher Bedeutung für alle permanentmagnetischen
Schienenimpulsgeber ist, sind im Zusammenhang damit doch nur Anordnungen zustande
gekommen; bei denen. der Anker den Luftspalt des magnetischen Systems ebenfalls
verkleinert, wenn die
Schiene durch das darüberrollende Rad durchgebogen
wird.
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Eine solche Anordnung ist aus folgenden Gründen ungünstig: Die Räder,
auf welche der Schienenimpulsgeber ansprechen soll, üben je nach Gewicht und Bauart
der Fahrzeuge verschieden große Kräfte auf die Schiene aus und biegen daher auch
die Schiene verschieden stark durch. Das Verhältnis der in der Praxis vorkommenden
größten zur kleinsten Durchbiegung ist etwa gleich i : io. Die Schienenimpulsgeber
der bisher verwendeten Bauarten müssen daher so eingerichtet sein, daß sie einerseits
bei der 'kleinsten Durchbiegung noch eine zur Betätigung des Empfangsrelais ausreichende
Energie erzeugen und daß andererseits bei einer etwa iomal größeren Durchbiegung
der Luftspalt noch einen endlichen Wert behält, da sonst der Impulsgeber durch das
Aufschlagen des Ankers auf den Spulenkern das Gehäuse oder einen dazu gehörigen
Polschuh beschädigen könnte. Der Luftspalt und damit auch der magnetische Widerstand
des Luftspaltes ändern sich also bei der kleinsten Durchbiegumg nur um beispielsweise
ioo/o. Da der Luftspalt aber nur einen Teil des magnetischen Gesamtwiderstandes
darstellt, der im wesentlichen den magnetischen Fluß in .der Spule des Impulsgebers
bestimmt, bleibt die Flußänderung bei der kleinsten Durchbiegung unter Umständen
nicht unbeträchtlich kleiner als ioo/o. Eine Flußänderung von bestimmter absoluter
Größe ist aber bei gegebener Größe der Impulsspule zum Ansprechen des Empfangsrelais
notwendig, und der im Impulsgeber vorhandene Gesamtfluß muß demnach wesentlich größer
als das Zehnfache der gegebenen Flußänderung sein. Zur Führung dieses Gesamtflusses
sind aber verhältnismäßig große Eisenquerschnitte erforderlich, die wiederum große
äußere Abmessungen des Impulsgebers ergeben.
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Erfindungsgemäß können die Schienenimpulsgeber wesentlich verbessert
werden, wenn man den Anker so anordnet, daß sich der Luftspalt in dem magnetischen
System vergrößert, wenn die Schiene durch das dariiberrollende Rad durchgebogen
wird. Die durch Fahrzeuge hervorgerufene Schierienc(urclibiegung kann dann den Impulsgeber
nicht Beschädigen. Es bietet sich daher bei der Einrichtung gemäß der Erfindung
die Möglichkeit, den Luftspalt im unbeeinflußten Impulsgeber wesentlich kleiner
zu wählen als bei den bekannten Einrichtungen. Der kleinere Anfangsluftspalt bedingt
eine größere prozentuale Flußänderung bei der kleinsten Schienendurchbiegung, so
daß der im magnetischen System vorhandene Gesamtfluß kleiner gewählt werden kann
als bei den anderen Anordnungen. Daher ergeben sich auch kleinere Eisenquerschnitte
zur Führung dieses Flusses, und es kann ferner, da infolge der Luftspaltverkleinerung
der äußere magnetische Widerstand geringer geworden ist, bei permanent erregten
Impulsgebern die Stahllänge, bei elektrisch erregten die Erregerspule oder die Erregerleistung
verklein:rt werden. Aus dem oben Gesagten ergibt sich mithin, daß die Abmessungen
des Impulsgebers gemäß der Erfindung bei gleicher Empfindlichkeit des Empfangsrelais
wesentlich kleiner sein können als bei den bekannten Anordnungen.
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Mit der Erfindung ist noch ein weiterer Vorteil verbunden:Die auf
denAnkerwirkendemagnetische Kraft ist bei ,der Einrichtung gemäß der Erfindung so
gerichtet, daß sie das Übertragungsglied, das die Schienenbewegung auf den Anker
vermittelt, an die Schiene andrückt. Zur Erzeugung d-iesi's Anpressungsdruckes sind
hei clen bekannten Einric@rtungen besondere Konstruktionselemente (z. B. -l@.-mbrane@n)
erforderlich. Bei der Einrichtung g üina - ß der Erfindung können
diese Elemente schwächer gewählt oder ganz fortgelassen werden. In der Zeichnung
ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Die Größenverhältnisse
in der Zeichnung entsprechen nicht einer zweckniäßigen Ausführungsform des Gerätes,
sondern sind mit Rücksicht auf eine klare Darstellung gewählt. Konstruktionsteile,
.die für die Erfindung unwesentlich sind, wurden in der Zeichnung nicht dargestellt.
Auf den lieicieii Holzsc'li-#x-ellen i liegt die Fahrschiene 2. An i'lir-ein Fuß
sind die beiden Tragarme 3 befestigt, zwischen denen sich das zylindrische Gehäuse
I des lnipuLsgebers befindet. Das Gehäuse kann z-,N-ec'kmiißigerwei.se aus nicht
niagnetiscli,em Werkstoff, z. B. aus einer Aluminium-Siliciumlegierung bestehen.
Im Innern des Gehäuses ist das Magnetjoch 5 aus Weicheisen angebracht, das die Forin
eines umgestülpten Topfes 'hat. An der Unterseite des Bodens dieses Topfes befindet
sich der permanente -Magnet i i. An ihn ist ein Pol,sc'huh io anwetzt, der den Spulenkern
9 mit der Spule l4 trägt. Spulenl;ern und' Polschuh sind ebenfalls aus Weicheisen.
Auf der Unterseite des Gerätes befindet sich der Anker 7, ebenfalls aus Weicheisen,
der an einer Stange 12 befestigt ist. Die Stange liegt in einer durch das Magnetsvstem
hindurchgehenden Bohrung und berührt die Unterseite des Fußes der Fahrschiene,.
Damit die Stange 12 keinen magnetischen \ebensehluß zu dem permanenten Magneten
i i und zu dem zwischen Spulenkern und Anker befindlichen Luftspalt 8 bildet, ist
es z«-ecl;iniißig, sie aus nicht magnetischem Werkstoff herzustellen.
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Der in axialer Richtung magnetisierte permanente Magnet i i sendet
einen magnetischen Fluß in axialer Richtung durch den Polschuh io, den Spulenkern
9 und,den Luftspalt 8 zwischen Spulenkern und Anker. Der Fluß durchsetzt ,dann den
Anker 7 in radialer Richtung, tritt durch den Luftspalt 6 in das Joch über und gelangt
durch das Joch zum permanenten Magneten zurück. Durch di,° in cl,:n Luftspalten
6 und 8 herrschende Induktion wird der Anker nach oben gedrückt, so daß,der Stößelkopf
13 fest am Fuß der Fahrschiene anliegt. Dieser Anpressungidruck kann durch ein zur
axialen Führung des Ankers notwendiges Element, z. B. eine 1Rlembran, verstärkt
werden.
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Rollt nun eine Achse über die Schiene 2 'hinweg, so wir' diese nach
unten durchgebogen. wobei der Stößelkopf 13, die Stange 12 und- der Anker 7
relativ
zu den übrigen Teilen des ImpuI'sgebers nach unten verschoben werden. Hierd'urc'h
vergrößern sich die Luftspalte 6 und 8, so daß eine Schwächung des magnetischen
Flusses in der Spule 14 eintritt. Durch diese Flußänderung wird. in der Spule eine
Spannung induziert, durch die man z. B',. ein 'im Stellwerk befindliches Relais
zum Ansprechen bringen kann. Eine Verkleinerung der Luftspalte 6 und 8 ist nur möglich,
wenn, sich,die Schiene 2 -aUfwölbt oder sich der Stößelkopf 13 in d len, Schienenfuß
einarbeitet. Diese Veränderungen sind aber weseutl'ich geringer als die Durchbiegung
der Schienen bei darüber rollenden Rädern. Außerdem gehen solche Veränderungen so
langsam vor sieh, daß man ihnen durch rechtzeitige Nachstellung des Luftspaltes
entgegenwirken kann. Die Luftspalte 6 und 8 können daher außerordentlich klein gewählt
werden, so daß bereits eine sehr schwache Durchbiegung der Schiehre eine große prozentuale
Ändierung des magnetischen Flusses hervorruft.
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Obwohl es in sehr vielen Fällen zweckmäßig sein wird, die Impulsgeber
mit permanenten Magneten auszurüsten, ist die Anwenidung des Erfindungsgedankens
doch nicht auf permanentmagnetische Erregung beschränkt, sondern in gleicher Weise
möglich, wenn der Magnetfluß durch Stromerregung erzeugt wird. Auch ist die Erfindung
nicht an die in dem Beispiel .der Zeichnung gezeichnete konstruktive Anordnung gebunden,
sondern es sind' auch andere Zwischenglieder zwischen Anker und Schiene .denkbar.
Obwohl die Durchmesservergrößerung des Spulenkernes, die durch die zentrische Anordnung
der Stange 12 bedingt ist, im allgemeinen gering sein wird, weil die Querschnitte
mit dem Quadrat des Durchmessers zunehmen, kann es in manchen Fällen zweckmäßig
sein, den Anker an einem außen um das Magnetjoch 5 'herumgreifenden Konstruktionselement
zu befestigen. Ferner ergibt sich z. B,. eine andere Ausführungsform der Erfindung,
wenn man das Gerät umdreht, so daß sich der Anker auf seiner Oberseite befindet
und die Ankerbewegung durch einen in der Mitte gelagerten Hebel von der Schiene
abgeleitet wird. Ein Ausführungsbeispiel hierfür ist rein schernatIsch in Fig. 2
dargestellt. Hierbei wirkt die bei der Durchbiegung der Schiene 2 abwärts bewegte
Stange 12 über einen bei 2o ortsfest gelagerten Doppelhebel 21 auf den Anker 7 ein,
-der hier oberhalb dies Magnet.sys,tems 22 angeordnet ist, wobei aber durch Vermittlung
des Doppelhebelis trotzdem hei Durchbiegung der Schiene eine Vergrößerung des Luftspaltes
8 erreicht wird. Bei -der Anordnung nach Fig. i wie nach Fig. 2 kann man deal Stempel
12 durch eine zusätzliche Feder 15, wie sie in Fig. i angedeutet ist, gegen den
Schienenfuß anpressen.