DE98918C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 20: Eisenbahnbetrieb.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 3. September 1897 ab.

Vorliegende Erfindung betrifft selbstthätige Schaltvorrichtungen für diejenigen Systeme von elektrischen Bahnen, bei welchen der elektrische Ström nach den Fahrzeugen oder Motoren von Theilleiterknöpfen oderTheilleiterschienen, die in die Bahn gelegt sind, geführt wird, wobei jeder Knopf bezw. jede Theilleiterschiene mit einer Hauptleitung mittelst einer selbstthätigen Schaltvorrichtung verbunden wird, wenn das Fahrzeug über der Schiene oder neben derselben ist und von der Hauptleitung ausgeschaltet wird, nachdem das Fahrzeug über die Schiene hinweggegangen ist.

Nach der englischen Patentschrift von Ayrton und Perry Nr. 2395 vom Jahre 1883 wurde vorgeschlagen, Umschalter unter der Fahrbahn mittelst Magnete in Thätigkeit zu setzen, die von dem Fahrzeug getragen werden, und seit dieser Zeit haben einige Erfinder Einrichtungen dieser Art mit Aenderungen in der Anordnung der Theile benutzt. Diese Systeme können allgemein als magnetische Umschaltsysteme bezeichnet werden. Bei den magnetischen Umschaltsystemen nach bisherigen Vorschlägen wurde ein Elektromagnet oder Dauermagnet benutzt, der von dem Fahrzeug getragen wurde, und die Systeme sind deshalb mit dem einen oder anderen der nachfolgenden Uebelstände behaftet: Entweder erstrecken sich die Pole der Magnete auf eine beträchtliche Entfernung unter die Fahrzeuge und sie werden über ihre gesammte Länge ' erregt, was die Anwendung eines grofsen Magneten erfordert, für welchen auf Fahrzeugen, wie sie. gewöhnlich gebaut werden, kein genügender Raum ist, oder der Magnetpol hat eine kleinere Abmessung und er wirkt auf seinen Anker für einen so kurzen Augenblick, wenn das Fahrzeug in Bewegung ist, dafs er ein ganz verlässliches Arbeiten der Schaltvorrichtung nicht gewährleistet. Da ferner die Magnetwickelungen nothwendig in einem beträchtlichen Abstande von den bewegten _ Theilen der Schaltvorrichtung liegen, so wirken sie mit verminderter Stärke derart, dafs die Schaltvorrichtungen nicht so zuverlässig sind wie bei solchen Systemen, bei welchen dieselben elektrisch mittelst Ströme in Thätigkeit gesetzt werden, die durch Wickelungen des Umschalters selbst wirken (Systeme mit Relais). Bei dem vorliegenden System werden die Umschalter durch die Annäherung eines einfachen, vom Fahrzeug getragenen Stückes Eisen in Wirksamkeit gebracht, welches eine magnetische Stromleitung schliefst, die durch einen elektrischen Strom gespeist wird, der durch Wickelungen des Umschalters selbst fliefst. Die Theile des letzteren sind magnetisch so abgeglichen, dafs der Schalter wirkt, bevor die magnetische Stromleitung geschlossen ist. Auf diese Weise ist es möglich, das Arbeiten elektrisch betriebener Umschalter zu sichern und doch die Gefahrlosigkeit zu erreichen, die den magnetischen Umschaltsystemen eigen ist; denn die Umschalter werden öffnen, wenn das Fahrzeug vorbeigefahren ist, welcher Strom auch von dem Fahrbahncontact in die Erde überfliefsen mag. Aufserdem ist es beim Anfahren möglich, den Anker eines dieser Umschalter mittelst eines Magneten auf dem Fahrzeug, wenn dieses stillsteht, anzuheben, ohne eine elektrische Verbindung mit dem Umschalter zu schaffen; es ist indessen vorzuziehen, den Mag-

neten auf dem Fahrzeug ganz fortzulassen und beim Anfahren das Umschalten des Systems in der nachstehend beschriebenen Weise zu bewirken.

In Fig. ι ist die Verbindung zwischen vier auf einander folgenden Theilleiterknöpfen und dem Hauptkabel F dargestellt. Eine Verbindung geht von dem Kabel F nach dem isolirten Umschalterc'ontact C¹. Von dem anderen Umschaltercontact C² ist ein Draht nach dem nächst vorauf liegenden Umschalter und um die Wickelung Ai¹ dieses Umschalters zurück nach der Spule M² des ersten Umschalters und von hier nach dem isolirten Fahrbahncontactstück S geführt.

Die Wirkungsweise dieses Umschaltersystems ist folgende:

Angenommen, ein Fahrzeug fahre in der durch den Pfeil (Fig. i) bezeichneten Richtung und es habe eben den Theilleiter Nr. ι verlassen, dessen Umschalter geöffnet dargestellt ist. Der Contactschuh ist in Berührung mit dem Contact Nr. 2, dessen Umschalter geschlossen dargestellt ist. Der Strom fliefst vom Hauptkabel durch die Spule M¹ des Umschalters Nr. 3, durch die Spule M² des Umschalters Nr. 2 nach dem Contactknopf S, von hier nach dem Gleitschuh K des Fahrzeuges und so durch die Motoren des letzteren und in gewöhnlicher Weise in die Rückleitungsschiene, die in der Figur nicht dargestellt ist. Indem der Strom um die Spule M¹ des Umschalters Nr. 3 fliefst, kann er die Contacte des Umschalters nicht gänzlich schliefsen, weil die Eisentheile in nachbeschriebener Weise so abgeglichen sind, dafs sie keinen Contact herstellen, bevor ein magnetischer Stromkreis durch ein Stück Eisen des Fahrzeuges vervollständigt worden ist. Dieses Stück Eisen ist zweckmäfsig der Gleitschuh selbst, bisweilen aber wird ein Hülfseisenstück an solchen Theilen des Fahrzeuges angebracht, an welchen der Gleitschuh nicht gut angebracht werden kann. Wenn das Fahrzeug vorwärts fährt, so dafs der Gleitschuh K oder das Hülfseisenstück über den Umschalter Nr. 3 gelangt, schliefst dieser Umschalter den Stromweg nach dem Gleitschuh, wobei der Strom zugleich die Spule JVf¹ des Umschalters Nr. 4 erregt u. s. f. Die Gröfse des Gleitschuhs und seine Stellung in Bezug auf das Fahrzeug werden am besten so gewählt, dafs der Contactknopf Nr. 3 von dem Fahrzeuge überdeckt wird, wenn der Umschalter Nr. 2 in Thätigkeit gesetzt wird, so dafs kein Stück Eisen, beispielsweise an einem Pferdehuf, über dem Contactknopf Nr. 3 sich befinden kann, wenn die Spule M¹ seines Umschalters Strom hat. Wenn das Fahrzeug den Umschalter Nr. 2 verlassen hat, so mufs dieser nothwendig sich öffnen, welcher Strom auch immer von dem Contact S weggeleitet werden mag, da dieser Strom nicht im Stande ist, den Umschalter geschlossen zu halten, so lange nicht der magnetische Stromkreis in der beschriebenen Weise geschlossen wird. Es ist aufserdem unmöglich, dafs der Umschalter durch irgend ein Eisenstück, beispielsweise durch ein Hufeisen, angeregt wird, so lange nicht die Spulen Strom haben. Die Spulen können aber keinen Strom erhalten, nachdem das Fahrzeug vorübergegangen und der Umschalter geöffnet ist.

Zum Anfahren wird ein Hülfsgleitschuh (Fig. 2) benutzt, der auf einen kleinen Hülfscontact Z niedergelassen werden kann. Von einem Accumulator kann Strom von Z durch M¹ und M² nach dem Contact S geschickt und der Umschalter unter dem Gleitschuh iri Thätigkeit gesetzt werden. ' Auf diese Einrichtung wird aber ein Anspruch nicht erhoben.

Einige der Mittel, den magnetischen Stromkreis so anzuordnen, dafs er nur durch Eisenmassen an den Fahrzeugen geschlossen oder nahezu angeschlossen werden kann, sind in den Fig. 3, 4, 5 und 6 dargestellt, die Erfinder beschränken sich indessen nicht auf diese Mittel.

Eine Ausführungsform des Umschalters mit Gehäuse und Contact ist in Fig. 3 im Querschnitt dargestellt. Das Gehäuse besteht aus einem hohlen, gufseisernen Cylinder B, der am oberen Ende einen breiten Flantsch G trägt. Dies Ende ist durch einen Ring D, der vom Eisen isolirt ist, und einen kräftigen Deckel 5 geschlossen, der in den Ring pafst, und beide sind aus Phosphorbronze oder anderem leicht magnetischen Material hergestellt. Der Deckel ist zum wasserdichten Schlufs mittelst eines Gummiringes, der in einer Nuth des Deckelsitzes liegt, gegen den letzteren fest angezogen. Der Deckel ist oben schwach gerundet und bildet den Fahrbahncontact. Derselbe kann einen auswechselbaren Theil von der Form eines Ringes haben, der der Abnutzung unterworfen ist und das Ausgleiten der Pferde verhindert. Auf den breiten Flantsch G und den Contact 5 ist eine Schicht harten Isolirungsmaterials, beispielsweise Asphalt oder künstliche Steinmasse, gebracht. Diese Schicht ist schwach abgeschrägt, wie dargestellt, so dafs, wenn der Kasten in die Bahn eingebracht ist, der Contact ein wenig über der Ebene der Fahrbahn liegt. Unter dem Deckel sind die beiden Magnetisirungsspulen M¹ M², die wie in Fig. 1 verbunden sind, befestigt. In diesen Spulen ist ein Eisenkern P angeordnet, der etwas kürzer als die Spulen und in einem Messingrohre gegen eine Vertiefung im Fahrbahncontact 5 verschiebbar ist und aufserdem mittelst eines Messingrohres Verbindung mit einer Contactvorrichtung hat, die in der Figur nicht dargestellt ist.

Wenn ein .Eisenstück über G und S gebracht wird, während ein elektrischer Strom um eine der Spulen fliefst, so wird der Kern P gegen die Vertiefung im Contact S¹ gehoben und er schliefst dann die Stromleitung, wie im Umschalter der Fig. ι und 2 dargestellt ist.

Wenn das Eisenstück hinweggeführt wird, so wird der Kern um ein beträchtliches Stück fallen, welcher Strom auch immer durch die Spulen fliefsen mag, und er wird dadurch die elektrische Stromleitung öffnen. Thatsächlich hat der Strom in den Spulen vielmehr das Bestreben, den Kern ein gewisses Stück zu senken, statt ihn zu heben, und diese Wirkung kann noch dadurch verstärkt werden, dafs man das untere Ende der Spule aus Eisen, und zwar in der Form, wie in der Figur dargestellt, ausführt. Der Kern wird eine Stellung einnehmen, in welcher der Aufwärtszug am oberen Ende desselben durch den Abwärtszug an seinem unteren Ende und die Schwerkraft ausgeglichen wird. Wenn Eisen über das Oberende gebracht wird, so wird der Aufwärtszug beträchtlich verstärkt. Der Hülfscontact Z (s. Fig. ι und 2) ist punktirt in Fig. 3 dargestellt.

Fig. 4 zeigt eine andere Anordnung mit Wickelung auf der Eisenrückleitung. S ist ein Bahncontact aus gehärtetem Stahl, der durch die Einwirkung des Gleitschuhs eine hohe Politur annehmen oder der auch mit einer auswechselbaren Kappe aus Phosphorbronze bedeckt sein kann, um einen besseren elektrischen Contact zu erzielen. Der Fahrbahncontact S ist von dem eisernen Deckel durch Zwischenlagen aus harter Fasermasse, die mit flüssigem Pech gesättigt ist, isolirt und fest niedergeschraubt. Das Eisenstück R ist mit den Spulen M¹ und M^% bewickelt. Der Theil R ist in seinem unteren waagrechten Stücke durchlocht und die Oefifnung ist mit einem Messingfutter versehen, in welchem der Eisenkern P mit einem Messingfortsatz sich führt. Um den Kern P sind weitere Spulen M¹ und Ai², die bezüglich mit den um R gewickelten Spulen in Reihen verbunden sind, gewickelt. Ueber P liegt eine Kappe H aus Phosphorbronze, die als Fahrbahncontact statt des Contacts 5 nach Befinden benutzt werden kann. Die Länge- von P ist so bemessen, dafs, welcher Strom auch um die Spulen M¹ M² geschickt werden mag, der Umschalterhebel L einen Contact nicht herstellt, so lange nicht ein Stück Eisen dicht über H und S sich befindet. Thatsächlich ist keinerlei Bestreben des Hebels L vorhanden, den Contact zu schliefsen, wenn über H und 5¹ kein Eisen sich befindet, vielmehr strebt ein starker magnetischer Zug den Umschalter offen zu lassen, und diese Zugkraft wächst entsprechend der Zunahme der Stromstärke. Sobald Eisen über Hund S gelangt und ein Strom von etwa 3 Ampere durch die Spulen fliefst, schliefst der Schalthebel L die Umschaltercontacte. Wenn das Eisen hinweggeführt wird, so öffnet sich der Umschalter sofort wieder.

Bei Bahnsystemen dieser Art ist es nicht nöthig, den Arbeitsstrom an deh Umschaltercontacten zu unterbrechen, weil der nächst voraufliegende Umschalter geschlossen wird, bevor sie geöffnet werden, und wenn ein Strom überhaupt unterbrochen wird, so erfolgt dies an den Fahrbahncontacten. Gleichwohl ist es in der Praxis wünschenswerth, eine lange Unterbrechung zu erzielen und' Contacte zu haben, die das Funkenüberspringen ertragen können, weil der Umschalter jeden Strom zu' unterbrechen hat, der von dem Fahrbahncontact weggeleitet werden mag.

Bei einer anderen Ausführungsform des magnetischen Umschalters sind die Spulen so angeordnet, dafs sie mit dem Eisenkern sich bewegen, wie in Fig. 5 dargestellt, und das Ganze ist an dem Schalthebel, wie Fig. 4 zeigt, durch ein Gegengewicht abgeglichen.

Ein anderes Beispiel der Ausführung ist schematisch in Fig. 6 dargestellt. Zwei Eisen massen PP¹ sind in den Deckel des in der Fahrbahn liegenden Umschalterkastens eingelegt, und zwischen ihnen befindet sich nur ungenügende magnetische Verbindung. Von jeder derselben erstreckt sich ein dicker Eisenkern C in den Umschalterkasten, und dieser Kern ist mit den Spulen M¹ ikf² umwickelt. Quer zu den unteren Enden der Kerne C C¹ liegt eine dünne Brücke B aus weichem Eisen, welche die Kerne magnetisch verbindet. Diese Brücke ist von solchem Querschnitt, dafs sie alle magnetischen Kratflinien aufnehmen kann, die von dem Theil P durch die Luft nach P¹ übertreten können, wenn ein Strom etwa gleich 5 oder 6 Ampere durch die Spulen geht. Unmittelbar unter der Brücke B sind um die Polenden der Kerne C C¹ einige Drahtwickelungen NN¹ gelegt, die mit den Wickelungen M¹ und Ai² in Reihen geschaltet, aber zu einander entgegengesetzt gewickelt sind. Die Zahl der Wickelungen NN¹ ist gerade so grofs, dafs der durch sie hindurchfliefsende Strom eine magnetische Potentialdifferenz erzeugt, die annähernd gleich ist derjenigen, die nöthig ist, um jene abschweifenden Kraftlinien durch die Brücke B zum Durchgang zu bringen. Die Wirkung hiervon ist, dafs, wenn nicht magnetische Materialien zwischen PP¹ vorhanden sind, sehr kräftige Ströme durch die Spulen gesendet werden können, ohne eine solche Zugwirkung zu veranlassen, dafs der Anker A angezogen wird, dafs aber, wenn eine Eisenmasse wie die in der Figur dargestellte Masse K auf die Massen P P¹ oder nahe daran gebracht wird, so dafs die magnetische Stromleitung vervollständigt wird, die Brücke B den Uebersätti-

Claims (1)

1. gungszustand erreicht und deswegen äufserst geringen Einflufs hat auf die auf den Anker ausgeübte Zugwirkung der dicken Kerne C C¹. Die Art der Verbindung und des Arbeitens dieser Form des Umschalters sind in Obigem beschrieben.

   Eine andere Ausführungsform ist in Fig. 7 dargestellt. In diesem Beispiele haben die Stücke P P¹ während der Abwesenheit der Eisenmassen K K¹ kein Bestreben, den Anker A, zu heben, wie stark auch die Spulen auf C die Schenkel R R^ magnetisch machen mögen. Im Gegentheil haben die Vorsprünge an den Schenkeln R R¹, die in der Figur dargestellt sind, ein Bestreben, den Anker niederzuziehen. Wenn aber Eisenmassen, wie KK¹, auf P und P¹, wie dargestellt, oder nahe daran gebracht werden, so vervollständigen sie einen magnetischen Stromkreis, der eine äufserst starke Hebewirkung auf A zur Folge hat.

   Fig. 8 zeigt die Anwendung einer Form des beschriebenen Umschalters bei einer einfachen Leitungsanordnung, in welcher die magnetisirende Spule M direct in Reihen mit den Umschaltern C¹ C² zwischen der Hauptleitung und der Erde, dagegen im Nebenschlufs mit dem Fahrzeugmotor verbunden ist.

   Die Umschalterspulen sind nach Fig. 1 unter einander in Reihen mit den Verbindungen durch den Fahrzeugmotor verbunden. Es ist aber ersichtlich, dafs sie hierzu in Nebenschlufs oder auch in Nebenschlufs zu einander gebracht werden könnten. Werden sie zu einander in Nebenschlufs gebracht, so können sie noch mit den Reihenschaltungen combinirt werden, die in der englischen Patentschrift Nr. 19456 vom Jahre 1896 beschrieben sind. Auf eine besondere Art der Verbindung der Umschalter- . spulen mit der Stromleitung oder ihren Anschlüssen wird indessen ein Anspruch nicht erhoben.

   Unter der in der Beschreibung eingeführten Bezeichnung »einfaches Stück Eisen« ist ein Stück Eisen verstanden, das nicht durch eine darauf gewickelte Spule magnetisirt wird, oder vielmehr das überhaupt nicht magnetisirt wird, ausgenommen, insoweit es magnetische Kraftlinien erhalten kann, die durch das Stück hindurchgehen und in dem Schalterkasten unter der Bahn erzeugt werden.

   Die angestrebten Vortheile liegen eben darin, dafs das wirksame magnetische Feld erzeugt wird durch Wickelungen um den Schalter selbst und dafs die Eisenschiene die denkbar einfachste Form haben kann.

   Pa τ ε ν τ - A ν s ρ R 0 c η ε :

   Stromzuleitung für elektrische Bahnen mit Theilleiterbetrieb, dadurch gekennzeichnet, dafs die magetisirenden Spulen des Schalters auf eiserne Theile gewickelt sind, die. so gestaltet sind, dafs der Schalter allein die Schliefsung der elektrischen Stromleitung nicht herbeiführt, auch dann nicht, wenn in den magnetisirenden Spulen Strom fliefst, so lange nicht ein einfaches Stück Eisen in dichte Nähe über den Schalter derart gebracht wird, dafs eine magnetische Stromleitung der Schliefsung näher geführt oder in der Bildung einer magnetischen Stromleitung eine Aenderung veranlafst wird.
   Ausführungsform des zu 1. bezeichneten selbstthätigen Schalters, bei welcher der bewegbare Theil des Schalters sich zu bewegen beginnt, sobald durch die magnetisirende Spule des Schalters ein Strom fliefst, bei welcher jedoch die Bewegung nicht so grofs ist, dafs die elektrische Stromleitung geschlossen wird, wofern nicht ein einfaches Stück Eisen in dichte Nähe des Schalters gebracht wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.