DE1154146B

DE1154146B - Vorrichtung zum Feststellen der Erwaermung von Achslagerkaesten

Info

Publication number: DE1154146B
Application number: DES55767A
Authority: DE
Inventors: Cornelius A Gallagher; William M Pelino; Bernard Rosett
Original assignee: Servo Corp of America
Current assignee: Servo Corp of America
Priority date: 1956-11-06
Filing date: 1957-11-05
Publication date: 1963-09-12
Also published as: US2880309A; FR1199244A; CH355719A; BE656109A; GB820919A; US2947857A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Feststellen der Erwärmung von Achslagerkästen mit einem wärmeempfindlichen elektrischen Meßelement, das beim Auftreffen von Wärmestrahlung ein elektrisches Meldekennzeichen erzeugt, und mit einem optischen System, die längsseits einer Schiene eines Gleises gelagert sind und beim Vorbeifahren eines Schienenfahrzeuges auf die Strahlungsenergie einer Fläche ansprechen, deren Temperatur sich mit der eines benachbarten Achslagers ändert.

Es ist bekannt, elektronische Einrichtungen zum Feststellen heißgelaufener Achslager, beispielsweise bei Eisenbahnwagen, zu verwenden. Gleichfalls bekannt ist eine selbsttätige Steuerung solcher Vorrichtungen in Abhänggigkeit von der Annäherung eines Zuges. Auch sind bereits Vorrichtungen zum Feststellen der Erwärmung von Achslagerkästen bekannt, bei denen auf Wärmestrahlung ansprechende elektrische Meßelemente mittels geeigneter optischer Hilfsmittel ständig die Deckel von Lagerkästen vorbeifahrender Eisenbahnwagen überwachen. Obwohl solche Meßvorrichtungen immerhin zum Feststellen von heißgelaufenen Achslagern geeignet sind, haben sie bestimmte Nachteile. So stellt z. B. der Deckel eines Lagerkastens gewöhnlich nicht den wärmsten Teil eines Achslagers dar; außerdem macht sich jedes Heißlaufen eines Lagers nur mit sehr großer zeitlicher Verzögerung in der Temperaturerhöhung des Achslagerdeckels bemerkbar. Ferner werden mit den bekannten Anlagen nicht nur die Temperaturen der Achslager, sondern auch die Temperaturen der in gleicher Höhe befindlichen Bremsklötze gemessen, so daß bei heißen Bremsklötzen unnötige Fehlmeldungen auftreten. Zwar ist dieser Nachteil mit Hilfe von Kurzzeitverschlüssen im optischen System vermeidbar; diese Verschlüsse sind jedoch sehr empfindlich gegen die im Bahnbetrieb auftretenden Erschütterungen.

Mit der Erfindung können alle diese Nachteile dadurch vermieden werden, daß das optische System zum Abbilden der Wärmestrahlung auf das wärmeempfindliche Element längs einer nach oben und gegen die Unterseiten der Wagen geneigten Achse ausgebildet ist, die die Ebene vorbeilaufender Wagenachsen etwa senkrecht zu den Achsen schneidet.

Die Vorrichtung nach der Erfindung wird zweckmäßigerweise derart angeordnet, daß die nach oben gerichtete optische Achse des Systems geneigt in einer vertikalen, etwa in Längsrichtung des Gleises verlaufenden Ebene liegt. Dann nämlich kann das wärmeempfindliche Element jeweils die vordere Stirnseite und die Unterseite der Lagerkästen sowie Vorrichtung zum Feststellen der Erwärmung von Achslagerkästen

Anmelder:

Servo Corporation of America,
New Hyde Park, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. Dr.-Ing. R. Poschenrieder, Patentanwalt, München 8, Lucile-Grahn-Str. 38

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 6. November 1956 (Nr. 620 703)

Cornelius A. Gallagher, Hicksville, N. Y.,

William M. Pelino, Garden City, N. Y.,

und Bernard Rosett, Forest Hills, N. Y. (V. St. A.), sind als Erfinder genannt worden

in den Zeitabschnitten zwischen dem Vorbeilaufen zweier aufeinanderfolgender Lagerkästen die Stirnseiten bzw. Unterseiten der Eisenbahnwagen abtasten. Das wärmeempfindliche Element ist dabei während eines Meßvorganges, also solange ein Zug vorbeifährt, niemals der unmittelbaren Sonnenstrahlung ausgesetzt, denn es wechseln lediglich Zeitabschnitte des Abtastens von Lagerkästen mit solchen ab, während derer ein neutraler Hintergrund abgetastet wird. Ferner ist die Oberkante eines Lagerkastens dessen wärmster Teil, und dieser wärmste Teil wird beim Meßvorgang zuerst abgetastet, wodurch ein sprunghafter Anstieg der Meßgröße auftritt. Die Meßvorrichtung wird dann wesentlich sicherer ansprechen, als wenn zunächst die weniger warme Unterseite eines Lagerkastens und erst danach die hintere Stirnseite des Lagerkastens abgetastet würde.

Andererseits hat jedoch eine Anordnung, bei der die optische Achse in der Fahrtrichtung geneigt ist anstatt entgegen dieser, gewisse Vorteile insofern,

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als der bei der Vorbeifahrt eines Zuges entstehende Die Meßeinrichtung ist gleichermaßen für beide

Luftsog etwaige sich an den Linsen des optischen Fahrtrichtungen der Wagen verwendbar; es sei aber Systems ansetzende Schmutz- oder Staubteilchen zu angenommen, daß die optische Achse 16 entgegen

beseitigen vermag. der Fahrtrichtung geneigt ist, das Rad 25 also von

Daher sowie mit Rücksicht darauf, daß die Gleise 5 rechts nach links rollt.

häufig in beiden Richtungen befahren werden, kann Im Innern des Gehäuses 10 ist, wie in der rech-

vorteilhafterweise nach einem weiteren Erfindungs- ten Hälfte von Fig. 2 gezeigt ist, das wärmeempfmd-

merkmal jeweils noch ein zweites optisches System liehe Element 43, auf das mittels des optischen Sy-

zum Abbilden der Wärmestrahlung auf dem wärme- stems 44 die Wärmestrahlung der Lagerkästen 18

empfindlichen Element vorgesehen sein, dessen Achse io abgebildet wird. Das Element 43 liegt gemäß Fig. 3

etwa entgegengesetzt zur Achse des ersten optischen in einer Brückenschaltung, in deren anderem Zweig

Systems geneigt ist. ein zweites gleiches Element 26 vorgesehen ist, das

In den Zeichnungen sind zwei zweckmäßige Aus- von einer Abschirmung 27 umgeben ist, um einen

führungsformen der Erfindung dargestellt. Bezugswert für das Meßergebnis zu erhalten. Die

Fig. 1 ist eine perspektivische Teilansicht, welche 15 Ausgangsspannung der Brücke wird in den Verstär-

einen Abschnitt des Gleises zeigt, an welchem die kern 46 und 46 a verstärkt und kann dann bereits in

Meßvorrichtung befestigt ist und aus der die räum- einem Anzeigegerät, einer Alarmanlage oder einer

liehe Lage von deren optischer Achse in bezug auf Fernmeßvorrichtung ausgewertet werden. Eine Alarm-

den Lagerkasten eines vorbeifahrenden Wagens er- anlage ist zweckmäßig so ausgebildet, daß sie erst

kennbar ist; 20 oberhalb einer vorherbestimmten Temperaturgrenze

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch das Gehäuse der anspricht. Den Verstärkern 46 und 46 a ist eine Tor-Meßvorrichtung nach Fig. 1, aus der die innere An- schaltung 57 nachgeschaltet, die beim Vorbeirollen Ordnung der optischen Teile in Seitenansicht zu eines Rades 25 an einer bestimmten Stelle der entnehmen ist; Schiene mit Hilfe des Signalgebers 34 (in Fig. 1 ge-

Fig. 3 ist ein Schaltschema für eine in beiden 25 strichelt dargestellt) geöffnet wird, und zwar für

Richtungen ansprechende Meßvorrichtung; einen solchen Zeitraum, daß das Element 43 wenig-

Fig. 4 zeigt eine Abwandlung der Schaltung nach stens die Temperatur der Oberkante 22 von der

Fig. 3. Stirnwand 23 des Lagerkastens 18 messen kann.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist eine Meßvorrich- Die Lage des Signalgebers 34 in bezug auf das rung in einem Gehäuse 10 enthalten, daß mit Hilfe ₃₀ Gehäuse 10 soll so gewählt werden, daß die Torvon Befestigungsmitteln 11 an benachbarten Schwel- schaltung 57 ohne Rücksicht auf die Geschwindiglen 12 dauernd befestigt ist, auf welchen die Schie- keit des Zuges dann geöffnet wird, wenn sich die nen 13 liegen. Das Gehäuse 10 enthält die Wärme- Oberkante 22 auf dem Element 43 abbildet. Ferner meßgeräte und die zugehörigen optischen Mittel. soll die Torschaltung 57 so lange geöffnet bleiben, Deren optische Achse 16 weist schräg nach oben ₃₅ daß wenigstens der obere Teil der Stirnwand 23 und kann die Stirnwand 23 eines Lagerkastens 18 selbst bei geringster üblicher Fahrgeschwindigkeit zuerst im Auftreffpunkt 17 treffen. Der Lagerkasten der Züge noch auf dem Element 43 abgebildet wird. 13 gehört zum Rad 25 eines Wagens, das im Dreh- Beispielsweise reicht eine Öffnungszeit der Torschalgestell 20 und mit diesem im Hauptrahmen 19 des tung von 50 Millisekunden für Züge aus, die mit Wagens gelagert ist. Die optische Achse 16 ist unter ₄₀ 8 km je Stunde fahren.

einem Winkel von etwa 20 bis 50° gegen die Hori- Um die inneren Teile des Gehäuses 10 während

zontale nach oben geneigt; sehr befriedigende Er- der Zeiten, in denen keine Züge verkehren, zu

gebnisse werden erzielt, wenn der Neigungswinkel in schützen, wird vorteilhaft eine Schutzblende 51 ver-

bezug auf die Gleisebene ungefähr 35° beträgt. wendet, welche eine Öffnung 49 (Fig. 2) in dem Ge-

Da die seitliche Ausladung des Wagenrahmens ₄₅ häuse 10 öffnet und offen hält, solange ein Zug an der 19 größer ist als der waagerechte Axialabstand des Meßeinrichtung vorbeifährt. Hierzu kann das erste Lagerkastens 18 von der Schiene 13, ist die optische Steuerkennzeichen des Signalgebers 34 ausgenutzt Achse 16, solange sich ein Wagen über der Meß- werden, das in einer Speichervorrichtung 38 mit vereinrichtung befindet und kein Lagerkasten angemes- hältnismäßig großer Zeitkonstante gespeichert wird sen wird, stets auf einen neutralen Hintergrund gerich- ₅₀ und die Spule 53 zum Öffnen der Schutzblende betet, so daß eine entsprechende Ausgangsspannung in tätigt. Erst wenn der Zug ganz vorbeigefahren ist, der Meßeinrichtung erzeugt wird. _wj_rd die Schutzblende 36 wieder geschlossen, z. B.

Ist die optische Achse 16 den zu messenden mittels einer Feder, und verhindert unnötige Ein-

Lagerkästen entgegengerichtet (rollt also das Rad strahlung in das Gehäuse 10. Wie erwähnt, kann die

25 von rechts nach links), so trifft die optische ₅₅ Meßeinrichtung auch mit Einrichtungen zum Mes-

Achse 16 den Lagerkasten 18 zunächst an der Ober- sen der beiden Fahrtrichtungen versehen sein. Ge-

kante 22 der einen Stirnwand 23. Nähert sich der maß einer Weiterbildung der Erfindung läßt sich das

Wagen weiter dem Gehäuse 10, so tastet die optische mit Hilfe eines zweiten Elementes 43' (Fig. 2 und 3)

Achse 16 die Stirnwand 23 des Lagerkastens 18 ent- und eines zweiten optischen Systems 44' erreichen,

lang der Linie 24 von oben nach unten ab. 60 die beide mit demselben Gehäuse 10 wie das bereits

Entfernt sich ein Wagen von der Meßeinrichtung beschriebene Element untergebracht sind und deren

(rollt also das Rad 25 von links nach rechts), so trifft optische Achse 16' entgegengesetzt der optischen

die optische Achse 16 zuerst den Lagerkasten 18 an Achse 16 geneigt ist.

seiner Unterseite, die im Verhältnis zur Oberseite Beide Meßeinrichtungen sind auf demselben Rah-

stets kalter ist, und tastet erst dann die Stirnwand 23 65 men 42 befestigt. Der zweiten Einrichtung sind eben-

entlang der Linie 24 von unten nach oben ab. Längs falls Verstärker 46' und 46 a' zugeordnet, von denen

der Linie 24 steigt die Temperatur stetig an und ist der Verstärker 46' ebenso wie der Verstärker 46

an der zuletzt abgetasteten Stelle am höchsten. innerhalb des Gehäuses 10 angeordnet sein kann,

außerdem ein Vergleichselement 26' mit einer Abschirmung 27' und eine Torschaltung 57'.

Ferner sind der zweiten Meßeinrichtung eine Öffnung 50 mit einer Schutzblende 52, eine diese betätigende Spule 54 und ein dazugehöriger Speicher 3S zugeordnet, der von einem zweiten Signalgeber 56 betätigt wird, der an gleicher Stelle wie der Signalgeber 34, nur auf der anderen Seite der Meßeinrichtung, am Gleis angeordnet ist. Die gesamte Anordnung der Schaltelemente kann mittels stoßgesicherter Aufhängungen 55 befestigt sein, um entweder das eine oder das andere Meßsystem selbsttätig wirksam zu schalten, wird ein richtungsabhängiges Schaitmittel 58 verwendet, dessen Eingänge mit beiden Signalgebern 34 und 56 verbunden sind und das jeweils auf dasjenige Steuerkennzeichen anspricht, das von dem zuerst betätigten Signalgeber gegeben wird. Kommt das erste Steuerkennzeichen vom Signalgeber 34, so verbindet das Schaummittel 58 den Ausgang der Torschaltung 57 mit der Meldeleitung 59; gibt der Signalgeber 56 das erste Steuerkennzeichen, so verbindet das Schaitmittel 58 den Ausgang der Torschaltung 57' mit der Meideleitung 59.

Vom Schaitmittel 58 können je nach seiner Stellung auch die Schutzblenden 51 bzw. 52 mit Hilfe der Spulen 53 und 54 über die Leitungen 60 und 61 so gesteuert werden, daß jeweils nur eine Scliutzblende geöffnet wird.

Mit einem Relais 62 kann z. B. beim Einschalten des einen Speichers 38' oder auch von beiden Speichern 38 und 38' her eine Alarmleitung während der Dauer des Vorbeifahrens eines Zuges angeschaltet werden, um z. B. ein nicht dargestelltes Anzeigegerät, eine Registriervorrichtung, eine Alarmanlage oder eine Fernmeßeinrichtung einzuschalten.

in Fig. 4 ist eine etwas anders aufgebaute Meßeinrichtung mit nur einem wärmeempfindlichen Element 43 für zwei optische Systeme 44 und 44' dargestellt. Hierbei werden nicht die Ausgangsspannungen zweier Meßeinrichtungen umgeschaltet, sondern die Strahlengänge der beiden optischen Systeme mit Hilfe eines um die Achse 71 schwenkbaren ebenen doppelseitigen Spiegels 70 umgelenkt. Der Spiegel 70 kann mittels der Spulen 72 und 73 aus der ausgezogen gezeichneten Lage in die gestrichelt gezeichnete Lage verstellt werden, und zwar von einem richtungsabhängigen Schaltmittel 74, das von den Signalgebern 34 und 56 in ähnlicher Weise wie das Schaitmittel 58 nach Fig. 3 gesteuert wird. Alle übrigen Schaltmittel und Bauelemente sind dieselben wie bei der Schaltung nach Fig. 3.

Wird von einem von rechts kommenden Zug zuerst der Signalgeber 34 betätigt, so wird über das Schaltmittel 74 die Spule 72 eingeschaltet, die den Spiegel 70 in die dargestellte Lage schwenkt. Zugleich wird von den Spulen 72 und 73 die Blende 51 geöffnet, so daß das Element 43 über das optische System 44 bestrahlt werden kann. Ist die Rückstellzeit des Schaltmittels 74 lang genug, so bleibt diese Lage des Spiegels 70 für die gesamte Zeit, in der der Zug vorbeifährt, beibehalten. Bd umgekehrter Betätigungsreihenfolge der Signalgeber 34 und 56 wird der Spiegel 70 umgeklappt und die Schutzblende 52 geöffnet, wodurch das Element 14 über das optische System 44' bestrahlt wird.

Mit Hilfe einer Torschaltung 33 kann die Meldeleitung 59 je nach der Stellung des richtungsabhängigen Schaltmittels 74 in unterschiedlicher Weise eingeschaltet sein, um die Meßergebnisse abhängig von der Fahrtrichtung des Zuges auswerten zu können.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Vorrichtung zum Feststellen der Erwärmung von Achslagerkästen mit einem wärmeempfindlichen elektrischen Meßelement, das beim Auftreffen von Wärmestrahlung ein elektrisches Meldekennzeichen erzeugt, und mit einem optischen System, die längsseits einer Schiene eines Gleises gelagert sind und beim Vorbeifahren eines Schienenfahrzeuges auf die Strahlungsenergie einer Fläche ansprechen, deren Temperatur sich mit der eines benachbarten Achslagers ändert, dadurch gekennzeichnet, daß das optische System (44) zum Abbilden der Wärmestrahlung auf das wärmeempfmdiiche Element (43) längs einer nach oben und gegen die Unterseiten der Wagen geneigten Achse (16) ausgebildet ist, die die Ebene vorbeilaufender Wagenachsen etwa senkrecht zu den Achsen schneidet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nach oben gerichtete optische Achse geneigt in einer vertikalen, etwa in Längsrichtung des Gleises verlaufenden Ebene liegt

3. Vorrichtung nach Ansprach 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeempfindiiche Element außen am Gleis in einer vertikalen Ebene, in der sich die vorbeilaufenden Achslagerkästen befinden, angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aufwärts gerichtete Achse (16) eine Neigung zwischen 20 und 50' zu der Horizontalen hat.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die aufwärts gerichtete Achse (16) eine Neigung von etwa 35° zu der Horizontalen hat.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites optisches System (44') zum Abbilden der Wärmestrahlung auf das wärmeempfindliche Element (43') vorgesehen ist. dessen Achse (16') etwa entgegengesetzt zu der ersten Achse (16) geneigt ist, daß ferner getrennte Schutzblenden (51 und 52) zum Abschirmen der beiden optischen Systeme vorgesehen sind sowie zwei mit solchem Abstand am Gleis gelagerte Signalgeber (34 und 56), daß sie nacheinander durch ein vorbeifahrendes Wagenrad betätigt werden, und daß eine richtungsabhängige Schalteinrichtung (53 oder 74) mit beiden Signalgebern verbunden ist, welche beim Eintreffen der beiden aufeinanderfolgenden Steuerkennzeichen in der einen Reihenfolge einen ersten Steuerimpuls für die eine der Schutzblenden sowie bei umgekehrter Reihenfolge der beiden Steuerkennzeichen einen zweiten Steuerimpuls für die andere der beiden Schutzblenden erzeugt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß je ein wärmeempfindiiches Element (43 und 43') für jede optische Achse vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein wärmeempfindliches

Element vorgesehen ist und das optische System (44 bzw. 44') einen Spiegel (70; Fig. 4) enthält, der zwecks Auswahl einer der optischen Achsen für das wärmeempfindliche Element (43) in die eine oder andere Richtung einstellbar ist.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 bis 8, gekennzeichnet durch ein Anzeigegerät, das auf die Bestrahlung eines wärmeempfindlichen Elements (43 bzw. 43') anspricht und mittels des richtungsabhängigen Schaltmittels (58 oder 74) mit dem betreffenden wärmeempfindlichen Element verbunden wird, sowie durch ein zum Einschalten des Anzeigegerätes dienendes Relais (62), welches von den Steuerkennzeichen der am

Gleis befindlichen Signalgeber (34 und 56) betätigt wird.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Einschaltkreis für das Anzeigegerät einen Speicher (38 bzw. 38') enthält, deren Zeitkonstante lang genug ist, um das Anzeigegerät aufnahmefähig für Steuerkennzeichen der Signalgeber mit einem Abstand entsprechend einer geringsten Fahrgeschwindigkeit der Züge zu halten.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Zeitschrift »Eisenbahntechnische Rundschau«,
Juli 1956, S. 294 bis 296.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen