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Magnetisches Relais, insbesondere zur Zeichenübertragung zwischen
Fahrzeug und Strecke Im Eisenbahnsicherungswesen wird häufig die Aufgabe gestellt,
Zeichen zwischen Fahrzeug und Strecke zu übertragen. So soll z. B. bei der Zugbeeinflussung
eine von der Signalstellung abhängige Zeichengabe von der Strecke zum Fahrzeug erfolgen.
Bei der Achszählung soll jede Achse eines Zuges eine Einwirkung auf das Stellwerk
ausüben; bei der Weichenstellung vom Zug aus soll. ein Steuerkommando für die Weichenstellung
auf die Strecke übertragen werden., und bei der Standortmeldung von Zügen still
an bestimmten Stellender Strecke ein der betreffenden Strecke zugeordnetes Kennzeichen
auf den Zug übertragen werden, das dann der Zug selbsttätig auf drahtlosem Weg an
eine. Zentralstelle weiterleitet. Ähnliche Aufgaben werden auch auf anderen Gebieten
der Signaltechnik gestellt. So will man z. B. in Bergwerken die Stellung des Förderkorbes
dem Fördermaschinisten anzeigen oder die bündige Stdllung des Förderkorbes mit der
Sohle oder Hängebank melden und einregeln.
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In vielen Fällen löst° man diese Aufgaben durch magnetische Anordnungen,
bei denen entweder ein in einer Empfangseinrichtung vorhandener magnetischer Induktionsflußdurch
den Beeinflussungsvorgang geändert wird oder erst bei der Beeinflussung der Empfangseinrichtung
ein magnetischer Fluß zugeführt wird. Der von der Zeichengabe abhängige Fluß, der
Steuerfluß, betätigt dann einen polarisierten Anker. Dabei wird bei den bekannten
Einrichtungen der Polarisationsfluß in Längsrichtung durch den Anker geführt. Er
teilt sich in einem
Luftspalt, in dem der Anker beweglich angeordnet
ist, in zwei Flüsse auf. Über den Luftspalt wird außerdem der Steuerfluß geführt,
so daß Steuerfluß und Polarisationsfluß auf der einen Seite des Ankers in gleicher
Richtung, auf der anderen Seite in einander entgegengesetzter Richtung fließen.
Hierdurch entsteht eine auf den Anker wirkende Kraft, die dem Produkt aus Steuerfluß
und Polarisationsfluß proportional ist.
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Die Größe des Steuerflusses ist bei den Einrichtungen zur magnetischen
Zeichenübertragung meist begrenzt, da man sowohl aus wirtschaftlichen Gründen als
:auch infolge räumlicher Beengung durch das Profil der Eisenbahn oder der Förderschächte
die den Steuerfluß erzeugenden Magneten: und die ihn fortleitenden Polschuhe nicht
über ein bestimmtes Maß hinaus vergrößern kann. Aber auch der Größe des Polarisationsflusses
ist bei den bekannten Relaissystemen durch den Ankerquerschnitt eine Grenze gesetzt,
da durch eine Vergrößerung des Ankerquerschnittes auch das Trägheitsmoment des Ankers
erhöht würde. Andererseits wird jedoch von derartigen Relais eine hohe Schaltgeschwindigkeit
verlangt, so daß der Anker möglichst trägheitslos der magnetischen Flußänderung
folgt.
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Erfindungsgemäß können Relaissysteme zur magnetischen Zeichenübertragung
dadurch verbessert werden; daß der Polarisationsfluß- nicht wie bisher in Längsrichtung
durch den geringen Querschnitt des Ankers verläuft, sondern den Arbeitsluftspalt
und den Anker in dessen Bewegungsrichtung durchfließt, und daß der von Magneten
außerhalb, des Relais erzeugte Steuerfluß den Anker in dessen Längsrichtung durchsetzt
und sich irn Luft-. spalt in zwei Teilflüsse aufteilt. Da für denn Polasisationsfluß
in der Bewegungsrichtung des Ankers ein größerer Mgterialquerschnitt zur Verfügung
steht, kann der Polarisationsfluß verstärkt werden. Damit wächst das Produkt aus
Polarisationsfluß und Steuerfluß, das für die auf den Anker ausgeübte Kraft maßgebend
ist.
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Eine Steigerung dieser Kraft ist. aber bei Relais- . Systemen zur
Zeichenübertragung zwischen Fahrzeug und Strecke sehr erwünscht, da die Anker dieser
Relais wegen der hohen Geschwindigkeit und der kurzen Impulsdauer sehr schnell ansprechen
müssen und außerdem erheblichen Erschütterungen ausgesetzt sind.
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Gleichzeitig ist eine Steigerung der Ansprechempfindlichkeit möglich,
wenn man den Polarisationsfluß vergrößert und gleichzeitig das Drehmoment.erhöht,
mit dem das Spannband den Anker in die Mittellage zu bewegen sucht. Man erreicht
dadurch, daß der Anker schon auf einen kleineren Steuerfluß anspricht. Durch die
Verkleinerung des Steuerflusses können Gleismagneten und Pols:ehuhe wesentlich kleiner
und billiger ausgeführt werden, so daß ein leichterer Einbau in die vorgeschriebenen
Profile möglich ,ist.
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Ein weiterer Vorteil entsteht dadurch, daß der Anker in Längsrichtung
einen magnetischen Engpaß darstellt und durch entsprechende Wahl von Querschnitt
und Material zur Begrenzung des Steuerflusses verwendet werden kann. Dies ist besonders
zweckmäßig z. B..bei Achszählanlagen, wodurch das seitliche Spiel der Räder eine
stark veränderliche Beeinflussung des Steuerflusses erfolgt. Auch bei magnetisch
-gesteuerten Anordnungen, die am gefederten Teil von Schienenfahrzeugen angeordnet
sind, kann der Luftspalt zwischen den Ein pfangspolschuhen und den Gleismagneten
stark schwanken. Bemißt man nun die Einrichtung so, daß bei geringster Flußänderung
eine ausreichende Kontaktkraft auftritt, so würde ohne magnetische Sättigung bei
der größtmöglichen Flußänderung diese Kraft so- stark anwachsen, daß die Kontakte
vorzeitig abgenutzt werden oder das Spannband verformt wird. Es .ist daher zweckmäßig,
den Anker so zu bemessen, daß bei ausreichendem S:teuerfluß eine magnetische Sättigung
im Anker eintritt und eine Begrenzung größerer Steuerflüsse erfolgt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt.
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Die Fig. i und 2 zeigen eine Einrichtung zur magnetischen Zugbeeinflussung,
und zwar Fig. z im Aufriß,. Fig. 2 im Grundriß. ' Von dem fest am Gleis angeordneten
Gleismagneten.sind nur in Fig. i der Nordpol 23 und der Südpol io dargestellt. Die
über diesen Polen befindlichen Teile gehören zu der am Fahrzeug angebrachten Empfangseinrichtung.
F'ä'hrt das Fahrzeug über den Gleismagneten hinweg, so gelangt der aus dem Nordpol
23 austretende Stewerfluß auf den, Hauptpolsehwh 22 der Empfangseinrichtung, durchsetzt
den Steg 21, das Weicheisenstück ig und das Flußzuführungsstück 18. Hier teilt sich
der Fluß.'Ein Teil gelangt durch den Luftspalt 17" zu dem Polschuh 14, der
andere Teil durch den Luftspalt 17b zum Polschuh 15 des permanenten Magneten i i.
Von diesen gehen die beiden Teilflüsse auf den Anker i über, gelangen über den Flußzuführungslappen
5 des Ankers auf das Weicheisenstück 6 und von dort durch den Steg 8 auf der- rechten
Hauptpolschuh g, von dem sie durch den Luftspalt in den Südpol io des Gleismagneten
zurückkehren. Der Polarisationsfluß wird durch den permanenten Magneten i i erzeugt
und gelangt von diesem durch das Weicheisernstück 12 zum P61schuh 14, durch :den
Arrbeitsluftspalt 16a, i66, in -dem sich der Anker i bewegt, zum Polschuh 15 und
von--dort durch das Weicheisenstück 13 zum permanenten Magneten m .;zurück. Im-
Luftspalt 16" tritt die Summe von Steuerfluß und Polarisationsfluß, 'im Luftspalt
i66 die Differenz beider Flüsse auf. Demgemäß wirkt auf das linke Ende des Ankers
eine Kraft, die zum Polschuh 14 gerichtet und proportional dem Produkt der beiden
Flüsse ist. Der Anker dreht sich unter Verwindung des Spannbandes 2 in die in Fig.
2 gezeichnete Lage. Dabei legt sich sein Kontaktstift 3 gegen die Kontaktschraube
4.
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Bei der konstruktiven Anordnung des Relaissystems muß verhindert werden,
daß der Arbeitsluftspalt 16a, z66 durch das Flußzuführungsstück i8 magnetisch kurzgeschlossen
wird. Dies ist durch Einfügung magnetischer Widerstände zwischen das
Flußzuführungsstück
einerseits und die Polschuhe 14 und 15 andererseits möglich. Bei der Anordnung nach
Fig.2 sind diese magnetischen Widerstände durch die Luftspalte 17a und 17b verwirklicht.
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Ist der Anker durch den Steuerfluß in die gezeichnete Lage umgelegt
worden, so verharrt er in dieser Lage, wenn die Rückstellkraft des Spannbandes 2
kleiner ist als die magnetische Kraft, die infolge der unsymmetrischen Verteilung
des Polarisationsflusses an dem Anker entsteht. Diese Haltekraft wird ebenfalls
mit der Vergrößerung des Polarisationsflusses verstärkt, was bei Einrichtungen erwünscht
ist, in denen durch die magnetische Beeinflussung der Anker umgesteuert und in der
Arbeitslage festgehalten wird, auch wenn die Steuerwirkung aufhört. Die Einrichtung
ist auf diese Weise unempfindlich gegen Erschütterungen.
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Man kann nun den Anker in die Grundstellung zurückführen, indem man
z. B. auf den Weicheisenstücken 6 und ig die Spulen 7 und 2o anordnet und beim Schließen
des Kontaktes 30 mittels dieser Spulen einen Steuerflüß erzeugt, welcher
dem vom Gleismagneten bei der Beeinflussung hervorgerufenen Steuerfluß entgegen
gerichtet ist. Das linke Ende des Ankers wird dann durch diesen Steuerfluß zum Polschuh
15 'hin bewegt, und bei der Beg durch einen weiteren. Gleismagneten einflussung
kann der Anker dann abermals in dq:e Arbeitsstellung gebracht werden.
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Denkt man sich den Gleismagneten vollkommen fort und die Stromrichtung
in dien Spulen 7 und 2o veränderlich, so hat die Einrichtung die Eigenschaften eines
stromerregten polarisierten Relais. Bei solchen Relais ist es zweckmäßig, den Kreis
des Steuerflusses außen durch ein Weicheisenstück zu schließen.
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In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens kann die Flußzuführung
durch den Zuführungslappen 5 fortfallen und auch auf der rechten Seite des Ankers
durch Polschuhe 1ara, 15" erfolgen, die in gleicher Weise wie die Polschuhe 14 und
15 gestaltet sind (Fig. 3). Führt man auch diesen Polschuhen einen Polarisationsfluß
zu, so daß die Ankeranordnung in bezug auf das Spannband vollkommen symmetrisch
wird, so entsteht auch am rechten Ankerende eine auf den Anker wirkende Kraft von
gleicher Größe wie am linken Ankerende. Man kann mit einer derartigen Anordnung
bei gegebenem Steuerfluß das auf den Anker wirkende Drehmoment verdoppeln. Damit
die am rechten und linken Ende erzeugten Drehmomente in gleicher Richtung auf den
Anker wirken, müssen dabei beide Polarisationsmagneten die Cleidhe Polung besitzen.
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Bei der Erfindung ist es gleichgültig, ob der Steuerfluß dem Relaissystem
erst bei der Beeinflussung zugeführt wird oder ob er schon im Ruhezustand der Einrichtung
vorhanden ist und bei der Beeinflussung nur in seiner Größe oder Richtung verändert
wird. Der Steuerfluß kann ferner sowohl durch permanente Magneten. als,auch durch
Elektromagneten erzeugt werden. Auch kann die Erzeugungsstelle des Steuerflusses
innerhalb der Empfangseinrichtung liegen oder sich außerhalb der Empfangseinrichtung
an einem Teil befinden, das die Beeinflussung der Empfangseinrichtung bewirkt.
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Die Anwendung der Erfindung ist nicht auf Relaissysteme der in den
Figuren gezeigten konstruktiven Form beschränkt, sondern alle bekannten Anordnungen
des Kontaktsystems, der Ankerlagerung und der sonstigen Teile eines polarisierten
Relaissystems lassen sich im Zusammenhang mit der Erfindung verwenden, wenn nur
der Steuerfluß dem Anker zugeführt und im Arbeitsluftspalt in zwei Teilflüsse aufgespalten
werden kann.