PL91501B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest hamulec histerezo- wo-wiropradowy do pojazdów szynowych, który ma szereg ramion biegunowych o przemiennej bie¬ gunowosci, usytuowanych prostopadle do szyny w odstepach od siebie, które sa polaczone ze soba za pomoca rdzeni wyposazonych w cewki wzbudze¬ nia i usytuowanych równolegle do szyny.

Znany z opisu ogloszeniowego RFN nr 1816 367 hamulec histerezowo-wiropradowy do pojazdów szynowych posiada plytowy rdzen zelazny umie¬ szczony w kierunku podluznym szyny, który po stronie zwróconej do szyny ma zlobki przebiegajace poprzecznie do szyny. W zlobkach tych znajduje sie uzwojenie wzbudzenia, o stale jednakowym kie¬ runku nawiniecia. Hamulec ten jest zawieszony na nie sprezynujacej czesci wózka pojazdu szynowego, na skutek czego powierzchnie nabiegunników ra¬ mion biegunowych sa usytuowane naprzeciw po¬ wierzchni tocznej szyny przy zachowaniu stalej szczeliny powietrznej znajdujacej sie pomiedzy nimi. W celu zahamowania, hamulec szynowy po¬ budzany jest albo za pomoca silników napedowych dzialajacych jako pradnice, albo za pomoca pradu pobieranego z przewodu jezdnego. Sila hamowania jest wytwarzana na skutek powstania w szynie strat z histerezy i pradów wirowych. Na skutek malej liczby zmiennych biegunów sila hamowania jest mala.

Znane sa równiez z opisu ogloszeniowego RFN nr 2 035 781 hamulce histerezowo-wiropradowe, w których uzwojenia wzbudzenia sa umieszczone na ramionach biegunowych usytuowanych prostopadle do szyny. Kierunek nawiniecia jest przy tym taki, ze biegunowosc ramion biegunowych jest zmienna.

Na skutek zastosowania wiekszej liczby zmiennych biegunów uzyskuje sie w tym przypadku wieksza sile hamowania. Rozproszenie magnetyczne pomie¬ dzy ramionami biegunowymi jest znane, na skutek istnienia stosunkowo duzej szczeliny Apowietrznej pomiedzy ramionami biegunowymi z szyna, wyma¬ ganej ze wzgledu na niedogodne warunki eksplo¬ atacji. W przypadku okreslonej liczby amperozwoi, na skutek niekorzystnego oddzialywania strumienia rozproszenia magnetycznego na przebieg hamowa¬ nia, sila hamowania zostaje zmniejszona. Nasycenie magnetyczne oraz odpowiednie straty cieplne sta¬ nowia jednak granice zwiekszenia liczby ampero¬ zwoi majacego na celu zwiekszenie sily hamowania.

Dlugosci konstrukcyjnej hamulca równiez nie moz¬ na zwiekszac dowolnie, poniewaz hamulce szyno¬ we sa zwykle umieszczane miedzy kolami wózka.

Celem wynalazku jest opracowanie hamulca hi- sterezowo-wiropradowego do pojazdów szynowych, w którym straty rozproszenia pomiedzy ramionami biegunowymi sa znacznie zmniejszone, na skutek czego, przy stosunkowo duzej szczelinie powietrznej pomiedzy szyna, a powierzchniami czynnymi nadbie- gunników ramion biegunowych, osiaga sie wysoka indukcje w szczelinie powietrznej, i w którym uzy- 9150191501 3 skuje sie dobre odprowadzenie powstajacego ciepla - JouIe?a.

Hamulec histerezowo-wiropradowy do pojazdów szynowych, który ma w kierunku wzdluz szyiny sze¬ reg ramiom biegunowych o przemiennej biegunowosci, 5 usytuowanych prostopadle do szyny, w odstepach od siebie, polaczonych przez biegnace równolegle do szyny rdzenie cewek, niosace cewki wzbudzania przy czym kierunek nawiniecia uzwojenia cewek wzbudzenia zmienia sie od cewki do cewki, wedlug 10 wynalazku charakteryzuje sie tym, ze powierzchnie czolowe cewek wzbudzenia, w celu zmniejszenia czesciowego przekroju przewodnika, maja wyciecia w obszarze ramion biegunowych, do których to wy¬ ciec siegaja ramiona biegunowe. Dlugosc uzwojenia 15 cewki miedzy ramionami biegunowymi jest mniej¬ sza niz dlugosc uzwojenia cewki wzbudzenia po¬ wyzej ramion biegunowych. Stosunek mniejszej dlugosci cewki do wiekszej dlugosci cewki wynosi wiecej niz 1 :1,5. 20 Odstep miedzy usytuowanymi naprzeciw po¬ wierzchni tocznej szyny powierzchniami nabiegun- nikowymi, a powierzchnia zewnetrzna szyny wy¬ nosi 8—30 mm.

Poszczególne cewki wzbudzenia maja uzwojenie 25 tasmowe, które na swych przeciwleglych powierz¬ chniach czolowych, w obszarze ramion bieguno¬ wych, maja wybrania, w celu zmniejszenia ich dlu¬ gosci. Srodkowy biegun hamulca ma taka sama biegunowosc jak bieguny na koncach. 30 Cewki wzbudzenia hamulca sa podzielone na przynajmniej dwa obwody elektryczne i sa tak po¬ laczone elektrycznie, ze zawsze jedna polowa ce¬ wek hamulca umieszczonego na jednej stronie wzdluznej wózka pojazdu jest pobudzana równo- 35 czesnie z druga polowa cewek hamulca umieszczo¬ nego na przeciwleglej stronie wzdluznej wózka.

Cewki wzbudzenia po stronie o wiekszej dlugosci uzwojenia maja pomiedzy poszczególnymi zwojami wolne przestrzenie powietrzne. W wolnych prze- 40 strzeniach powietrznych znajduje sie w obiegu ciecz chlodzaca, korzystnie olej silikonowy.

Dzieki rozwiazaniu wedlug wynalazku osiaga sie dwie istotne korzysci. Wiadomo, ze natezenie pola magnetycznego H jest proporcjonalne do wyraze- 45 " '. . zl (Az) nia— , przy czym z oznacza liczbe zwoi, 1 cm I natezenie pradu, a 1 dlugosc cewki. Na skutek zmniejszenia dlugosci (1) cewki pomiedzy ramio- 50 nami biegunowymi, natezenie pola magnetycznego w tej czesci obwodu cewki bedzie wieksze, niz w drugiej czesci obwodu cewki, o wiekszej dlugosci (U).

Natezenie pola magnetycznego cewki jest skie- 55 rowane przeciwnie do strumienia rozproszenia po¬ miedzy ramionami biegunowymi. Rozproszenie po¬ miedzy ramionami biegunowymi jest znacznie zmniejszone na skutek zwiekszonego w tym miej¬ scu natezenia pola. Rozwiazanie wedlug wynalazku 60 umozliwia w praktyce uzyskanie wiekszej gestosci linii sil pola pomiedzy biegunami ramion ^''szyny, na skutek czego powstaje wieksza sila hamowania.

Poza tym odleglosc pomiedzy ramionami bieguno¬ wymi staje sie mniejsza, na skutek czego przy tej samej dlugosci konstrukcyjnej hamulca stosuje sie wieksza liczbe biegunów o zmiennej biegunowosci.

W czesci obwodu cewki o mniejszej dlugosci (1) gestosc pradu jest wieksza niz w czesci '> obwodu cewki o wiekszej dlugosci (li).' Poniewaz jednak czesc obwodu cewki o mniejszej dlugosci/(1) cewki jest stosunkowo krótka, powstaje w niej wieksza ilosc ciepla Joule'a, które dzieki dobrej przewod¬ nosci cieplnej materialu stosowanego na uzwojenie cewki zostaje latwo odprowadzona -do czesci cewki o wiekszej dlugosci (li), a stad wyproniieniowane dzieki jej wiekszej powierzchni. Poniewaz wrczesci hamulca znajdujacej sie po przeciwnej strohie szy¬ ny jest duzo miejsca, pomiedzy pojedynczymi zwo¬ jami cewki mozna pozostawic korzystnie wolne przestrzenie powietrzne, w celu umozliwienia je¬ szcze lepszego odprowadzenia ciepla za pomoca strumienia powietrza lub chlodziwa cieklego.

Dzieki rozwiazaniu wedlug wynalazku osiaga sie wysoka indukcje w szczelinie powietrznej, nawet w przypadku wiekszych szczelin powietrznych, wy¬ noszacych pomiedzy powierzchniami nabiegunni- ków ramion biegunowych a szyna okolo 7—8 mm zgodnie z wymaganiami nierównego biegu pociagu.

Dzieki dobremu odprowadzeniu ciepla w hamulcu szynowym nie powstaje zbyt wysoka temperatura, nawet w przypadku dluzszych hamulców.

Hamulec histerezowo-wiropradowy wedlug wy¬ nalazku cechuje szczególnie dobra równomiernosc linii pola wychodzacych z biegunów, jezeli srod¬ kowy biegun hamulca ma te sama biegunowosc co bieguny skrajne.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia dwa elementy hamulcowe hamulca histerezowo-wiropradowego, wzbudzane elektroma¬ gnetycznie, umieszczone jeden za drugim w kierun¬ ku ruchu pojazdu, w przekroju pionowym, a fig 2 lewy element hamulcowy A oraz prawy element hamulcowy B, wedlug fig. 1, przy czym rdzenie ce¬ wek i cewki wzbudzenia sa w przekroju, s Na fig. 1 sa przedstawione dwa elementy ha¬ mulcowe A i B. Zawieraja one srodkowy rdzen 1 cewki, na którym jest umieszczona cewka 2 wzbu¬ dzenia. Na przeciwleglych /powierzchniach czolo¬ wych 3 i 4 rdzenia 1 cewki sa umocowane ramiona biegunowe 5. Powierzchnie nabiegunnikowe 6 ra¬ mion biegunowych sa usytuowane naprzeciw po¬ wierzchni tocznej 8 szyny 9, przy czym pomiedzy tymi powierzchniami jest utworzona szczelina po¬ wietrzna 7.

Kilka takich pobudzanych elektromagnetycznie elementów hamulcowych jest polaczonych w jeden kompletny hamulec. W tym celu zarówno ramiona biegunowe jak i rdzenie cewek; sa zaopatrzone w co najmniej jeden otwór 10 przebiegajacy w kie¬ runku ruchu, w którym sa osadzone elementy lacz-91501 6 nikowe, np, sworznie. Cewki wzbudzenia 2 maja kierunek nawiniecia zmieniajacy sie z elementu na element, .na przeciwny i sa na poczatku i na koncu polaczone ze soba, tak, ze w przypadku wzbudzenia cewek na powierzchniach nabiegunnikowych 6 ra¬ mion biegunowych powstaja bieguny o zmiennej biegunowosci, które na rysunku isa oznaczone lite¬ rami N i S. Hamulec szynowy zestawiany z poszcze¬ gólnych elementów jest utwierdzony z obu czesci wzdluznych wózka, nie przedstawionego na rysun¬ ku, na nie sprezynujacych jego czesciach pomiedzy kolami, na skutek czego pomiedzy powierzchniami nabiegunnikowymi 6 a powierzchnia toczna 8 szy¬ ny pozostaje stala szczelina powietrzna 7.

Korzystnie, cewki wzbudzenia hamulca szyno¬ wego sa podzielone na dwa obwody pradu i sa tak polaczone elektrycznie, ze kazdorazowo polowa ce¬ wek hamulca umieszczonych z jednej czesci wzdluz¬ nej wózka jest wzbudzana wraz z polowa cewek hamulca umieszczonych z drugiej czesci wzdluznej wózka. Ma to te zalete, ze w przypadku awarii jednego obwodu pradu, drugi obwód pradu ha¬ mulców przeciwleglych wózka pozostaje czynny.

Na fig. 1 cewki 2 wzbudzenia po stronie szyny maja mniejsza dlugosc uzwojenia 1 pomiedzy ra¬ mionami biegunowymi, niz po przeciwnej stronie szyny, czy ramion biegunowych. Ta wieksza dlu¬ gosc uzwojenia jest oznaczona pTzez li. Na skutek zmniejszenia dlugosci uzwojenia 1 cewki wzbudze¬ nia pomiedzy ramionami biegunowymi natezenie pola, które jest skierowane przeciwnie do linii roz¬ proszenia wychodzacych z biegunów, jest bardzo wysokie. To silne pole przeciwnie skierowane umo¬ zliwia znaczne zmniejszenie rozproszenia pomiedzy biegunami o przeciwnej biegunowosci, tak ze pow¬ staje wieksze zageszczenie linii sil pomiedzy bie¬ gunami ramion a szyna. Z drugiej strony, na sku- tek^zmniejszenia dlugosci uzwojenia 1 cewek, ge¬ stosc pradu pomiedzy biegunami jest bardzo wy¬ soka.

Powstale na skutek tego wieksze straty cieplne sa odprowadzane dzieki dobrej przewodnosci ciepl¬ nej uzwojenia cewki wzbudzenia do wiekszego przekroju, wzglednie do czesci o wiekszej dlugosci uzwojenia li cewek skad zostaja latwo wypromie- niowane, dzieki wiekszej powierzchni. Poniewaz w czesci hamulca znajdujacej sie po przeciwnej stro¬ nie szyny istnieje wystarczajaco duzo miejsca moz¬ na/ jak to przedstawia fig. 1 w elemencie B, pozo¬ stawic pomiedzy poszczególnymi zwojami cewki wzbudzenia wolne przestrzenie powietrzne 11 w celu osiagniecia jeszcze lepszego odprowadzenia ciepla*- Dodatl&wo, przez te wolne przestrzenie po¬ wietrzne moze przeplywac ciecz chlodzaca, np. olej silikonowy.

W celu skutecznego zmniejszenia strat rozprosze¬ nia pomiedzy ramionami biegunowymi, odleglosc a zaznaczona na fig. 1 pomiedzy powierzchniami na¬ biegunnikowymi 6, a zewnetrzna powierzchnia 12 cewek utrzymuje sie mozliwie mala. Ta odleglosc a powinna miescic sie w zakresie od 8 do 300 mm.

Wedlug fig. 1 i 2, poszczególne cewki maja uzwo¬ jenie tasmowe, które na swych przeciwleglych stro¬ nach czolowych 13, 14 w obszarze ramion bieguno¬ wych maja wybrania 15, 16 w celu zmniejszenia dlugosci 1, które korzystnie sa wyfrezowane w juz nawinietych cewkach.

Wedlug fig. 2, uzwojenie tasmowe elementu ha¬ mulcowego B powyzej rdzenia 1 cewki, ma wolne przestrzenie powietrzne 11, a uzwojenie tasmowe elementu hamulcowego A nie ma takich wolnych przestrzeni powietrznych. Ponadto, na fig. 2 jest dobrze widoczny rdzen 1 cewki i ramie biegunowe . To ramie biegunowe siega czesciowo do wyfrezo- wanego wybrania 15 cewki wzbudzenia 2.

Claims (7)

Zastrzezenia patentowe

1. Hamulec histerezowo-wiropradowy do pojaz¬ dów szynowych, który ma w kierunku wzdluz szy¬ ny szereg ramion biegunowych o przemiennej bie¬ gunowosci, usytuowanych prostopadle do szyny w odstepach od siebie, polaczonych przez biegnace równolegle do szyny rdzenie cewek, niosace cewki wzbudzenia, przy czym kierunek nawiniecia uzwo¬ jenia cewek wzbudzenia zmienia sie od cewki do cewki, znamienny tym; ze powierzchnie czolowe (13, 14) cewek wzbudzenia (2) w celu zmniejszenia cze¬ sciowego przekroju przewodnika, maja wyciecia w obszarze ramion biegunowych (5), do których siegaja ramiona biegunowe 5, tak iz dlugosc uzwojenia (1) cewki miedzy ramionami biegunowy¬ mi jest mniejsza niz dlugosc uzwojenia (Ii) cewki wzbudzenia powyzej ramion biegunowych, przy czym stosunek mniejszej dlugosci cewek (1) do wiekszej-illugosci cewki (li) wynosi wiecej niz 1 : 1,5.

2. Hamulec histerezowo-wiropradowy wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze odstep (a) pomiedzy usytuowanymi naprzeciw powierzchni tocznej szy¬ ny (8) powierzchniami nabiegunnikowymi (6), a po¬ wierzchnia zewnetrzna szyny (12) wynosi 8—30 mm.

3. Hamulec histerezowo-wiropradowy wedlug zastrz. 1 znamienny tym, ze poszczególne cewfci wzbudzenia (2) maja uzwojenie tasmowe, które na swych przeciwleglych powierzchniach czolowych (13, 14) w obszarze ramion biegunowych (5) maja wybrania (15, 16), w celu zmniejszenia ich dlugosci (1).

4. Hamulec histerezowo-wiropradowy wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze srodkowy biegun ha¬ mulca ma taka sama biegunowosc jak bieguny na koncach.

5. Hamulec histerezowo-wiropradowy wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze cewki wzbudzenia (2) hamulca sa podzielone na przynajmniej dwa ob¬ wody elektryczne i sa tak polaczone elektrycznie, ze zawsze jedna polowa cewek hamulca umieszczo¬ nego na jednej stronie wzdluznej wózka pojazdu jest pobudzana równoczesnie z druga polowa ce¬ wek hamulca umieszczonego na przeciwleglej stro¬ nie wzdluznej wózka. 15 20 25 30 35 40 45 50 5591501 8

6. Hamulec histerezowo-wiropradowy wedlug zastrz. 5, znamienny tym, ze cewki wzbudzenia (2) po stronie o wiekszej dlugosci uzwojenia (li) maja pomiedzy poszczególnymi zwojami wolne przestrze¬ nie powietrzne (11).

7. Hamulec histerezowo-wiropradowy wedlug: zastrz. 6, znamienny tym, ze w wolnych przestrze¬ niach powietrznych (11) znajduje sie w obiegu ciecz chlodzaca, korzystnie olej silikonowy. Z'S/d Opolskie Zaklady Graficzne im. J. Langowskiego w Opolu, ul. Niedzialkowskiego 8-12 zam: 819-77 Cena 10 zl