DE130216C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES J_k

PATENTAMT.

Die vorliegende Erfindung besteht darin, dafs die Wagen elektrischer Strafsenbahnen mit einer Kraftaufspeicherungsvorrichtung von geringer Gröfse und daher auch geringem Gewicht ausgerüstet sind, welche Vorrichtung in sehr kurzer Zeit geladen und entladen werden kann.

Dies gestattet allerdings nur eine stofsweise Zuführung der Elektrizität in den Wagen, wenn dieser in die Nähe einer Elektrizitätsquelle kommt. So sollen die Vortheile der Strafsenbahnen mit Oberleitung, mit unterirdischer Stromzuführung und mit Theilleiterbetrieb beibehalten, deren Nachtheile jedoch vermieden werden.

Die Ausführung kann in der in Fig. 1 dargestellten oder in sonst geeigneter Weise geschehen. .

Gemäfs dieser Figur ist angenommen, dafs die zweigleisige Bahn in einer Strafse liegt, in deren Mitte auf kleinen Inseln Beleuchtungskandelaber angeordnet sind. Die Wagen fahren rechts und links von diesen Kandelabern.

An, den Kandelabern, werden zwei kleine elastische Metallbügel 1 und 2 unter Verwendung der Isolatoren 3 und 4 angeordnet. Die Bügel stehen mit einer unterirdischen Stromleitung 5 in Verbindung.

Fig. 2 veranschaulicht in vergröfsertem Mafsstabe die Art der Anbringung der Bügel. Der Strom wird durch den isolirten Leiter 6 zugeführt, welcher an die am Halter des Bügels sitzende Klemme 7 angelöthet ist.

Die beiden freien Enden des Bügels laufen id Schraubenfedern 8 aus (Fig. 3). Diese Federn sind an den freien Enden 9 bezw. 10 der feststehenden Axe 9, 10 befestigt. Die Windungsrichtung der oberen Feder ist derjenigen der unteren Feder entgegengesetzt.

Auf dem Dache eines jeden Wagens sind isolirte Stromabnehmer 11 angeordnet (Fig. 1). Jedesmal, wenn der Wagen an einem Kandelaber vorüberfährt, kommt der Stromabnehmer 11 mit einem Bügel in Berührung und der Wagen erhält während der ganzen Zeit des Vorbeifahrens einen Ladestrom. Die Rückleitung des Stromes geschieht wie üblich durch die Räder und Schienen.

In Fig. 4 ist in Oberansicht ein Wagendach dargestellt. Auf demselben sind der Kraftaufspeicherer A und der Stromabnehmer 11 angeordnet.

Wie man aus Fig. 4 sieht, ist der Stromabnehmer . 11 bei 51 mit einer Reihe von Metallringen bedeckt, die von der sie tragenden mittleren Stange isolirt und unter einander, sowie mit den betreffenden Theilen des Stromabnehmers durch -nach der Mitte des Wagens gerichtete Streifen aus Neusilber oder anderem Material von mittlerer Leitungsfähigkeit verbunden sind.

Man bildet hierdurch vier Widerstände. Die Anordnung ist so getroffen, dafs, in welcher Richtung der Wagen auch immer fährt und ohne ihn umzudrehen, der Ladestrom immer unter Zwischenschaltung der Widerstände ein- und ausgeschaltet wird. Diese Schaltung vollzieht sich infolge der Bewegung des Wagens selbst.

Statt der Kandelaber (Fig. i) kann man auch besondere Halter oder Träger anwenden.

Wenn man die vorhandenen Beleuchtungs-. maste zum Tragen der Contactbügel benutzt, oder wenn man die besonderen Träger in denselben Abständen anordnet wie jene, erleidet das Strafsenbild keine Veränderung.

Man kann die Stromzuführung auch in den Erdboden verlegen. Da die Contactstücke hierbei alle 2 bis 3 Meter auf einander folgen, so müssen, damit Fufsgänger und Pferde darüber gehen können, die Contactstücke von den Stromleitern abgeschaltet werden, sobald sie nicht mehr von dem Wagen bedeckt sind. Jedes derselben mufs daher mit einem selbstthätigen Ein- und Ausschalter versehen werden. So einfach nun auch der Bau dieser Schalter ist, so macht doch der Umstand, dafs eine sehr grofse Anzahl derselben nöthig ist, die Anlage solcher Linien sehr kostspielig und betriebsunsicher.

Wenn man jedoch die Contactstücke in Entfernungen von 20 bis 30 Metern anordnen könnte, so würde man sie durch einen Kanal schützen können (Fig. 5 und 6).

Dieser Kanal besteht aus einem Gufseisenkasten 12 (Fig. 5), in dessen Innerem die beiden Contactschienen 13 isolirt angeordnet sind. Die Schienen stehen mit der unterirdischen Leitung 14 in Verbindung. Ein Längsschlitz 15 zieht sich durch den ganzen Obertheil des Kastens.

Der Gufseisenkasten 12 hat den Zweck, zu verhindern, dafs Fufsgänger und Pferde mit den Contactschienen 13 in Berührung kommen, da diese Schienen auf einem hohen elektrischen Potential in Bezug auf dasjenige des Bodens erhalten werden.

Um etwa durch ungenügende Isolirung der Contactschienen 13 herbeigeführte Unfälle zu vermeiden, empfiehlt es sich, die Gufseisenkasten 12 mit den Schienen dauernd elektrisch zu verbinden.

Der Wagen ist mit einer Längsschiene 16 ausgerüstet, welche sich fast über seine ganze Länge erstreckt (Fig. 7).

Diese Schiene 16 wird von dem unteren Theile des Wagenkastens 52 derart getragen, dafs sie um eine Axe 53, 54 schwingen kann.

In Fig. 7 sind die Räder und die sie antreibenden Motoren durch strichpunktirte Kreise bezw. Rechtecke angedeutet.

Die Schiene 16 mufs in den Schlitz 15 im oberen Theile des Gufseisenkastens 12 eingreifen können (Fig. 5 und 6). Sie wird derart geführt, dafs ihre Flächen nicht die Ränder des Schlitzes 15 berühren. Damit sie trotz der Stöfse des Wagens und der vorkommenden Beschädigung der Gleise leicht dieser Führung folgen kann, ist es gut, dieselbe seitlich beweglich anzuordnen. Aus diesem Grunde schwingt die Schiene 16 um die Axe 53,54.

Die Pendelbewegung der Schiene 16 wird durch Querträger 55 (Fig. 8) und Federn 56 begrenzt. '

Die Schiene 16 dient als Stromabnehmer und steht mit dem sie tragenden Rahmen 19 in leitender Verbindung. Der Rahmen 19 ist gegen den Wagenkasten isolirt, aber mit dem Kraftaufspeicherer des Wagens elektrisch verbunden. Die Schiene 16 trägt eine Anzahl Reibcontacte 17 (Fig. 5, 7, 8 und 9).

Fig. 9 veranschaulicht in gröfserem Mafsstabe einen Theil der Schiene 16. Die Reibcontacte 17 werden durch Metallplatten gebildet. Diese sind an der Schiene durch Bolzen befestigt, welche in Löchern der Schiene gleiten können. Durch Federn 18 werden sie von der Schiene 16 abgedrückt, die Federn stellen gleichzeitig zwischen den Reibcontacten und der Schiene 16 die elektrische Verbindung her.

Aufser an den Enden der Schiene 16 ruht eine gewisse Anzahl der Reibcontacte 17 auf Platten 57, von denen sie elektrisch isolirt sind. Die Platten 57 sind dann durch Bolzen mit der Schiene 16 verbunden und werden durch Federn abgedrückt.

Die Reibcontacte stehen unter einander und mit den nicht isolirten Endcontacten der Schiene 16 durch Widerstände 58 in Verbindung (Fig. 9).

Wenn das eine Ende der Schiene 16 vor einen der Gufseisenkasten 12 kommt, gelangen die ersten Reibcontacte 17 zuerst mit den Contactschienen 13 in Berührung (Fig. 5). Die Stromabnahme erfolgt dann über einen Widerstand. Wenn die Schiene 16 aus dem Gufseisenkasten 12 austritt, so wird der Strom ebenfalls durch einen anderen Widerstand unterbrochen.

Diese federnden, zwischen die festen Contactschienen 13 greifenden Reibcontacte bilden eine Führung für die Schiene 16 und verhindern die Berührung zwischen derselben und den Rändern der Schlitze 15 der Gufseisenkasten 12.

Ein am unteren Ende angebrachtes Rohr stellt die Verbindung mit einem Abflufs her.

In Fig. 6 ist angenommen, dafs eine eingleisige Bahn 20 die Mitte des Dammes 21 einnimmt. Die über die Strafsenoberfiäche

vorstehenden Schutzkasten 12 zwingen die in einer Richtung fahrenden Wagen, auf einer und derselben Strafsenseite zu fahren, in derselben Weise wie die kleinen Inseln, welche man in der Mitte breiter Strafsen anordnet.

Jeder Wagen mufs nun mit einem Kraftsammler versehen sein, welcher sehr leicht ist und sich sehr schnell laden und entladen läfst.

Man könnte zwischen die Stromabnehmer 11 oder 15 und die Schienen einen Stromsammler einschalten. Die Ausrüstung der Wagen würde dann ebenso, sein wie für Oberleitung und die Motoren würden von der Batterie gespeist werden.

Wenn man nur die in der Batterie aufzuspeichernde Arbeitsmenge zu berücksichtigen brauchte, so würde das Gewicht nur gering werden, man mufs aber auch in Betracht ziehen, dafs die Batterie in einer aufsergewöhnlich kurzen Zeit wieder geladen werden müfste,-nämlich während des Vorbeifahrens des Wagens an einem festen Punkte. Aus diesem Grunde müfste man den Elementen der Batterie eine sehr grofse Oberfläche geben. Wenn man aber ganz dünnes Bleiblech verwendet, so wird der Accumulator infolge Formveränderungen der Platten sehr schnell zerstört. Man kann daher trotz der geringen Capacität, welche die Batterie nur zu besitzen braucht, deren Gewicht nicht wesentlich kleiner machen, als das einer solchen, welche den Wagen die ganze Strecke treiben kann.

Aus diesem Grunde ist folgende Lösung gewählt worden: . ■ ■

Der Kraftaufspeicherer nach vorliegender Erfindung besteht aus einem sich mit sehr grofser Geschwindigkeit drehenden Schwungrade. Dieses aus Stahlblechscheiben hergestellte Rad dient als Ringanker einer Dynamomaschine. Man kann daher auf die Axe des Rades nach Be-. lieben eine Beschleunigung oder Verlangsamung ausüben.

Man kann durch diese Dynamomaschine einen Strom von anderer Spannung, als der zugeführte Strom besitzt, erzeugen und diese Spannung nach Belieben ändern.

Dies gestattet, die Motoren des Wagens mit einem Strom zu speisen, dessen Spannung sich der Geschwindigkeit des Wagens entsprechend ändert. Man kann daher den Schalter mit den zugehörigen Widerständen weglassen.

Die elektrische Einrichtung der Schwungraddynamo ist in Fig. 10 dargestellt. Die Dynamo ist als zweipolige angenommen.

In Wirklichkeit besteht die Maschine aus zwei verschiedenen Dynamos mit einem gemeinsamen "Ring, aber zwei getrennten inducirenden Stromkreisen, welche ebenfalls verschiedene, senkrecht zu einander gerichtete Kraftlinien erzeugen.

Der Anker ist als gewöhnlicher Gleichstromanker gewickelt. Im vorliegenden Fall ist er, wie aus Fig. 10 hervorgeht, als Grammering gedacht. ..

Auf dem Collector 23 liegen in einem Winkel von 90⁰ zu einander vier Bürsten 24, 25, 26,27 auf. Wenn die Bürsten richtig aufliegen, so wird der durch Leitung 24 ein- und durch 26 austretende Strom durch Ströme beeinfiufst, welche durch gewisse inducirende Windungen fliefsen, aber nicht durch diejenigen, welche die in einem Winkel von 90⁰ zu den ersten liegenden inducirenden Win- ' düngen durchfliefsen.

Die Bleche des Feldmagnetrumpfes sind mit vier auf denselben Durchmessern wie die Bürstenauflagesteilen liegenden Ausschnitten" versehen. Hierdurch befinden sich diejenigen Abschnitte des Ringes, welche durch die Bürsten kurz geschlossen sind, stets in einer Zone, in welcher die Intensität der Kraftlinien gleich Null ist. Die inducirenden Stromkreise befinden sich innerhalb der genannten Ausschnitte.

Die Bleche des Feldmagneten sind ferner dicht am inneren Rande mit Löchern 28 versehen.

Durch diese Löcher sind die beiden in Fig. 10 mit ausgezogenen und strichpunktirten Linien dargestellten Leitungen geführt. Die Anzahl der Windungen, mit welchen jede dieser beiden Leitungen die Bleche umgiebt, ist halb so grofs wie die Gesammtanzahl der Windungen des den Ring umgebenden Leiters.

Die erste durch volle Linien dargestellte Stromleitung bildet zwei auf dem durch die Contactstellen der Bürsten 25 und 27 gehenden Durchmesser liegende Pole.

Diese Leitung steht in Reihenschaltung mit dem durch die Bürsten 25 und 27 gehenden Hauptstrom. Auf diese Weise übt der diese Leitung durchlaufende Strom einemagnetisirende Kraft aus, welche gleich ist derjenigen, die derselbe Strom beim Durchgange durch den Anker entwickelt. Die Wickelungsrichtung in dem feststehenden Stromkreise ist derart gewählt, dafs die so entstehenden magnetisirenden Kräfte entgegengesetzte Vorzeichen haben.

Dasselbe gilt für den zweiten strichpunktirt dargestellten Stromkreis mit Rücksicht auf die Bürsten 24 und 26. Unter diesen Umständen kann, welchen Strom man auch durch die Bürsten 24, 26 und 25, 27 in den Anker schickt, letzterer nie bemerkenswerthe Kraftlinien erzeugen. ,

Der Vorgang verläuft so, wie wenn man zwei verschiedene Dynamos ohne Rückwirkung des Ankers anwendet, deren Bürsten nicht verstellt zu werden brauchen, wenn ihre Leistung sich ändert.

Claims (2)

1. Man gebraucht die eine der Maschinen zur Aufnahme des Ladestromes und die andere als Stromerzeuger zum Speisen der Wagenmotoren.

   Die Einrichtung dieser beiden Maschinen ist folgende:

   Der Stromabnehmerbügel 29 führt dem Wagen den Strom zu, und durch eine Klemme 30 geht der Strom unter Vermittelung der Räder nach den Schienen.

   Der von dem Stromabnehmer 29 kommende Strom durchfliefst die Inductionsleitung 31 (Fig. 10), welche durch zwei Spulen 31 (Fig. 11) gebildet wird, und hierauf die durch ausgezogene Linien dargestellte, durch die Löcher 28 des Feldmagnetrumpfes gehende Leitung. Hierauf geht er durch die Bürste 25 in den Anker und verläfst ihn durch die Bürste 27. Diese Bürste ist an die Klemme 30 angeschlossen.

   Ein zweiter, durch die Linie 32 bezeichneter Stromkreis ist in eine Abzweigung zwischen die Bürsten 25 und 27 geschaltet. Dieser Stromkreis wird durch die Spulen 32 (Fig. 11) gebildet.

   Diese erste Dynamo, welche als Motor dient, ist daher eine Dynamo mit Verbundwickelung.

   Die Reihenwickelung des Feldmagneten hat den Zweck, das magnetische Feld in dem Momente zu verstärken, wo der Ladestrom zugeführt wird und die Geschwindigkeit der Maschine am kleinsten ist. Sie verhindert ein zu grofses Anwachsen der Strömstärke.

   Die Nebenschlufswickelung ermöglicht die Erzeugung einer Gegenspannung durch die Dynamo, welche ungefähr der in dem Moment, wo der Ladestrom soeben unterbrochen ist, in der Ladeleitung herrschenden Spannung gleich ist.

   .Die Wirkungen dieser Wickelungen werden durch diejenigen der Widerstände vervollständigt, welche sich an den Enden der Stromabnehmerbügel befinden und schon beschrieben sind.

   Der inducirte Stromkreis der zweiten oder Stromerzeugermaschine ist durch die gestrichelte Linie 33 bezeichnet. Derselbe wird durch die Spulen 33 (Fig. 11) gebildet. Dieser Strom-, kreis ist zwischen den Ein- und Austritt des Stromes 29 und 30 in Nebenschlufs geschaltet, zwischen welchen eine fast gleichmäfsige und der Spannung des Ladestromes gleiche Spannung herrscht. Ein Widerstand 34 ist in den Stromkreis eingeschaltet; mit dessen Hülfe kann man die zwischen den Klemmen 24 und 26 auftretende Spannung regeln.

   Von den Klemmen 24 un.d 26 geht ein Ortsstrom' aus, welcher die hinter einander geschalteten Stromkreise der Wagenmotoren 35 und 36, die ebenfalls in Reihenschaltung stehenden Inductoren 37 und 38 und einen Stromwender 39 enthält.

   Mittels des Stromwenders 39 kann man die Motoren in Stromerzeuger verwandeln und zum Bremsen anwenden, sei es beim Anhalten, sei es beim Befahren langer, geneigter Strecken. Die vom Wagen abgegebene Arbeit geht dann nicht verloren, sondern wird von der Schwungraddynamo aufgenommen.

   Die mechanische Einrichtung der Maschine ist in Fig. 12 dargestellt, in welcher die Bürsten und Bürstenhalter weggelassen sind.

   Die Schwungraddynamo läuft mit sehr grofser Geschwindigkeit. Um die Wirkungen der Schwankungen auszugleichen, ist die Axe lothrecht gestellt und das die Dynamo um-' schliefsende Gehäuse mit cardanischer Aufhängung 41 versehen.

   Der Anker 22 dreht sich um eine Nufs 42. Die äufsere Oberfläche des Ankers bildet eine Kugelzone, deren Mittelpunkt mit dem der Nufs 42 zusammenfällt. Auf diese Weise kann die Axe 42,43 sich schief stellen, ohne dafs der Ankerzwischenraum sich ändert. Die Schwankungen der Axe rufen daher keine schädlichen Einflüsse hervor.

   Um diese Schwankung zuzulassen, ist der obere Theil 43 der Maschinenaxe in einem Bronzering 44 gelagert, welcher geringe Bewegungen nach allen Seiten ausführen kann. Ein Kautschukring sucht den Ring in der Mitte des Gehäuses festzuhalten.

   Unter diesen Umständen kann man der Schwungraddynamo eine äufserst grefse, Geschwindigkeit geben.

   In Vorstehendem ist die Verwendung von Gleichstrom angenommen worden, aber auch die Anwendung von einphasigem Wechselstrom als Ladestrom würde möglich sein. Wenn die Polwechselzahl dieses Stromes niedrig ist, so würden die durch diese Polwechsel hervorgerufenen und der Polwechselzahl proportionalen elektromotorischen Kräfte im Verhältnifs zu den durch die schnelle Drehung des Motors hervorgerufenen gering sein.

   Nichtsdestoweniger könnte man die Wagenmotoren mit Gleichstrom .von beliebig wechselnder Spannung speisen. Hierzu würde es genügen, die Inductionswickelung 33 (Fig. 10) durch eine Reihenwickelung zu ersetzen. Wenn man die Motoren des Wagens zum Bremsen verwenden will, müfsle dieser Strom ebenso wie der der Inductoren 37 und 38 umgekehrt werden.

   Pate NT-A ν Sprüche:

   i. Eine Einrichtung zum Betrieb elektrischer Strafsenbahnen durch Gleichstrom oder einphasigen Wechselstrom, dadurch gekennzeichnet, dafs die Wagen beim Vorbeifahren ari einzelnen dem Publikum unzugänglichen Stromabgebern nur zeitweilig mit Strom gespeist werden und diesen

   Strom in einer auf dem Wagen befindlichen, als Schwungrad dienenden Dynamo als lebendige Kraft aufspeichern, indem diese Dynamo als Empfänger für den stofsweise abgenommenen Strom und gleichzeitig als Erzeuger für den dauernd in die Wagenmotoren geschickten Strom dient.
2. 2. Eine Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, dafs, wenn die Motoren zum Bremsen des Wagens verwendet werden, die als Schwungrad dienende Dynamomaschine die von den nunmehr als Stromerzeuger dienenden Motoren abgegebene Arbeit wiedergewinnt.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.