DE72104C - Anordnung der Speiseleitungen elektrischer Eisenbahnen mit Wechselstromumwandlerbetrieb - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

KLASSE 20: Eisenbahnbetrieb.

Die Erfindung bezieht sich auf ein System von elektrischen Bahnen, in welchen der Betriebsstrom den bewegenden Motoren durch Induction zugeführt wird. Durch vorliegende Anordnungen soll durch Erzeugung elektromotorischer Gegenkräfte in den Leitern der Hauptstromerzeuger nur in dem Mafse und Verhältnifs der erforderlichen Strommenge und nicht stärker belastet werden.

In beiliegenden Zeichnungen stellt dar:

Fig. ι ein Diagramm, welches die Hauptgrundzüge einer Form des Systems zeigt;

Fig. 2 eine Seitenansicht, theilweise im Schnitt, eines Wagengestelles, das mit einer Stromumwandlungsspule versehen ist;

Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie x-x, Fig. 2;

Fig. 4 einen Querschnitt durch den Fahrdamm mit Endansicht eines Wagens, der eine enggerollte oder schmal angeordnete Umwandlungsspule trägt, die im Querschnitt gezeigt ist;

Fig. 5 einen Querschnitt in gröfserem Mafsstabe einer schmalen Stromumwandlungsspule und der Streckenleiter;

Fig. 6 einen Querschnitt durch den Strafsendamm, mit Endansicht eines Wagens, welcher eine weitgerollte oder breit angeordnete Umwandlungsspule trägt, die im Querschnitt dargestellt ist;

Fig. 7 eine Unteransicht eines Wagengestelles mit breiter Umwandlungsspule, von der ein Theil der Decke abgebrochen ist, um die Drähte zu zeigen;

Fig. 8 einen Längsschnitt des in Fig. 7 gezeigten Wagengestelles;

Fig. 9 im Schaubild die Unterseite einer schmalen Umwandlungsspule, deren Theile weggebrochen dargestellt sind, um die Einrichtung klar zu zeigen;

Fig. ι ο eine Seitenansicht eines Wagens mit Umwandlungsspule j worin die Stromverbindungen gezeigt sind;

Fig. 11 ein Diagramm eines Doppelgeleises mit normal offenen bezw. normal geschlossenen Streckenstromkreisen, die Mittel zeigend, durch welche die offenen Stromkreise selbstthätig geschlossen werden;

Fig. 12 ein Diagramm einer anderen Form des Systems mit normal geschlossenen Streckenstromkreisen und normal offenen Ladestromkreisen, mit Mitteln, den letzteren durch den Wagen selbst zu reguliren;

Fig. ι 3 einen Querschnitt durch den Strafsendamm nach dem in Fig. 12 dargestellten System;

Fig. 14 einen Stomumwandler, welcher zugleich als Stromschliefser dient;

Fig. 15 einen Längsschnitt durch denselben, zum Theil in Ansicht;

Fig. 16 ein Diagramm des Systems, in welchem die Streckenstromkreise in der Form langgezogener Spulen angeordnet sind;

Fig. 17 endlich ist ein ähnliches Diagramm, in welchem die Streckenstromkreisspulen in Reihen geschaltet angeordnet sind.

Innerhalb des Schienenweges (i, i) sind die Leiter (2, 2) angeordnet, von denen jeder ein einziges Stück Kupfer oder ähnliches Metall sein kann, wie Fig. 1 zeigt, oder welche (nach Fig. 3) aus Streifen zusammengesetzt sein können. Diese Leiter, welche sich parallel zu den Schienen erstrecken, bilden eine Anzahl abgerundeter metallischer, unabhängiger Stromkreise, und jeder derselben, fernerhin Streckenstromkreis benannt, ist dauernd in die secundären Windungen eines Stromumwandlers (3,3) eingespannt, dessen Hauptwindungen dauernd mit dem, Hauptstromkreis (4,4) durch Zweigleitungen (5, 5) in leitender Verbindung stehen.

Die Hauptleitung wird durch eine elektrodynamische Maschine, und zwar durch eine Wechselstrommaschine 6 gespeist, welche Ströme von hoher Spannung und geringer Stärke erzeugt.

Die Spannung des Hauptstromes kann so hoch sein, wie es eine gute Isolirung nur zuläfst, und es ist vortheilhaft eine Spannung von etwa 10 000 Volt anzuwenden.

Die Hauptstreckenleiter können daher sehr dünn sein, und es ist zulässig, gewöhnliche Telegraphendrähte zu verwenden, welche indessen mit besonderer Sorgfalt isolirt werden müssen; sie können in beliebiger Entfernung von der Bahn angebracht werden, und am besten ist es, sie tief in den Boden zu verlegen. Die Stromumwandler (3, 3) sind in Gruben zwischen den Schienen angebracht, und die Klemmschrauben ihrer secundären Spulen sind mit den Streckenleitungen (2, 2) verbunden, wie weiter unten näher erklärt werden soll.

Die Streckenstromkreise sind bestimmt, mit Strömen von verhältnifsmäfsig niedriger Spannung geladen zu werden, die vollständig ungefährlich sind, etwa solchen von 10 Volt. Hieraus folgt, dafs die Stärke der Ströme in den Streckenleitern sehr grofs ist, und die Leiter (2,2) müssen daher einen grofsen Querschnitt haben, welcher von der Maximalstromstärke des zu gebrauchenden Stromes abhängig ist, während die Länge jedes Streckenstromkreises der Spannung dieses Stromes entsprechend bestimmt wird.

Die Streckenleiter sind in eiserne Tröge (6, 6) gebettet, welche in Stücken von beliebiger Länge in Beton oder Asphalt 7 nahe der Oberfläche der Bahn verlegt werden, wie Fig. 3 zeigt; auch kann man sie aufzweckentsprechende Unterlagen, auf Pflastersteine legen.

Nach der Form Fig. 3 sind die Tröge paarweise gebildet, durch eine Mittelrippe oder einen Steg 8 vereinigt, und an jedem Rande mit einem Flantsch 9 versehen, deren obere Flächen mit der der Mittelrippe in einer Ebene liegen, die mit der Oberfläche der Bahn zusammenfällt.

Die Leiter (2, 2) des Streckenstromkreises sind von dem Metall der Tröge gut isolirt, obwohl in dieser Hinsicht sehr grofse Sorgfalt nicht nöthig ist, da die durch diese Leiter gehenden Ströme nur niedrige Spannung haben.

Am besten füllt man mit den Leitern die Tröge vollständig oder nahezu aus, nur bleibt oben ein flacher Raum frei, welcher mit einer isolirenden Schicht gefüllt wird. Eine so gebildete Bahn ist also zwischen den Schienen eben und gleich mit der Strafsenfläche, und die Flächen der Flantschen 9 und Rippe 8 bilden Theile des Strafsenpflasters, welches im übrigen aus beliebigem anderen Material, nicht nur aus Eisen besteht.

Die Wagen, welche auf solcherBahn fortbewegt werden sollen, tragen jeder einen oder mehrere elektrische Motoren 10, zweckentsprechend angebracht; der Anker jedes Motors steht durch Kegelräder 11, wie in der Zeichnung angegeben, mit den Wagenachsen in Eingriff, oder es kann durch beliebige andere Mittel die Bewegungsübertragung auf eine oder mehrere Achsen bewirkt werden. Die Seitenwangen 1 2 des Wagengestelles, welche auf den Achsen oder auf den Achsbüchsen aufruhen, sind durch Querträger 13 verbunden, von denen jeder zwei Hängelager (14, 14) trägt, die durch Bolzen 15 oder in beliebiger anderer Weise daran befestigt sind, und jedes Paar Hängelager nimmt eine Stange 16 auf, auf der sich ein Paar herabhängender Glieder 17, 17 drehen. Die freien Enden dieser Glieder sind durch eine Stange 18 verbunden, welche als Drehbolzen für die Büchse 19 eines Gufsstückes 20 dient, welches bestimmt ist, in Gemeinschaft mit gleichen Gufsstücken am anderen Wagenende und in der Mitte des Wagens die Stromumwandlungsspule zu tragen.

Der Körper 21 dieser Umwandlungsspule (Fig. 5 und 9) besteht aus Doppeltrögen in Stücken, die genau so geformt sind, wie die Trogschilder des Streckenleiters; jedes Stück 22 hat daher zwei Tröge, durch eine Rippe 8' verbunden, und jeder Trog hat aufsen einen Flantsch 9'.

Es ist vortheilhaft, nicht alle Trogstücke aus Eisen an einander zu reihen, sondern sie mit nichtmagnetischem oder mit solchem aus isolirendem Material 23, wie angegeben, abwechseln zu lassen, ebenso wie es bezüglich der Trogstücke der Streckenleitung geschieht.

Wenn eine genügende Anzahl dieser Trogstücke für die Stromumwandlungsspule vereinigt sind, werden sie durch Streifen 24 von starkem Isolirmaterial verbunden, wie z. B. vulkanisirtem Faserstoff, welcher so zugerichtet wird, dafs er den Raum auf dem Rücken der Tröge, der sich durch Vereinigung der gekrümmten Flächen derselben bildet, ausfüllt.

Diese Streifen werden durch Schrauben an den Trögen befestigt; die so vereinigten Stücke bilden daher einen festen Bau, welcher sich unter seinem Gewicht nicht durchbiegt.

An jedem Ende der vereinigten Theile ist ein halbkreisförmiges Verbindungsstück 26 angebracht, welches nicht aus Eisen zu sein braucht, sondern besser aus isolirendem Material besteht. Auf einer Seite hat es eine gerundete trogförmige Vertiefung 26', die sich an die von den Stücken 22 gebildeten Tröge anschliefst, so dafs nach der Vereinigung aller Theile ein steifer, länglicher Körper entsteht, dessen Unterseite einen länglichen, geschlossen in sich zurücklaufenden Kanal aufweist. Derselbe dient zur Aufnahme einer Spule 27 von isolirtem Draht, welche also zwei parallele gerade Seiten hat, und diese Stromumwandlungsspule ist in den Trögen mittelst eines Schildes 28 aus Isolirmasse ' festgemacht, welches in Falzen auf der Unterseite der Flantschen 9¹ und des Steges 8' ruht und durch Schrauben 29 befestigt ist. Die Endstücke 26 des Körpers der Umwandlungsspule sind etwas nach oben gekrümmt, die Windungen der Drähte passen sich dieser Krümmung an, damit die Spule über kleine Hindernisse auf der Bahn leichter hinweggleiten kann.

Diese Umwandlungsspule wird an den Gufsstücken 20 durch Schrauben 20' oder in anderer Weise befestigt und hängt dann in sehr geringer Entfernung über der Strafsenoberfiäche, mit den Flantschen 9', 9 und Steg 8' unmittelbar über den Flantschen 9, 9 und Rippe 8 des Schildes für den Streckenstromkreis. Die Theile sind so geformt, dafs die Stromumwandlungsspule so dicht gegen die Bahnfläche kommt, wie es der Verkehr zuläfst; der Zweck ist, so dicht als möglich die Stromumwaridlungsspule und den Theil des von ihr bedeckten Streckenleiters mit einem geschlossenen magnetischen Schild zu umgeben. Deshalb sind die Flantschen 9 und 9' möglichst breit . gemacht, und um das magnetische Schild noch besser zu vervollständigen, sind eine Anzahl Eisen- oder Stahlbürsten 30 an der Unterseite der Flantschen 9' und des Steges 8' angebracht, welche abwärts hängen und die Flantschen 9 und Steg 8 leicht berühren, indem sie dabei magnetische Brücken bilden, die die Inductionswirkung des Streckenstromes auf die Stromumwandlungsspule bedeutend erhöhen.

Je breiter die Flantschen 9 und g' sind, desto leichter gehen die magnetischen Kraftlinien ohne Zerstreuung von dem Schild der Streckenleitung auf das Schild der Umwandlungsspule über. Der Widerstand des Luftraumes für den Uebergang der Kraftlinien steht im umgekehrten Verhältnifs zur Breite der Flantschen 9 und 9' und im directen Verhältnifs zur Breite der Flantschen von einander. Wenn man also die Flantschen breit macht, kann die Umwandlungsspule weiter vom Boden entfernt darüber hingleiten, oder die Stromleiter können etwas tiefer unter die Oberfläche versenkt werden, ohne dadurch den in der Umwandlungsspule entwickelten Strom zu schwächen. Kommt der letztere Plan zur Ausführung, so brauchen die Flantschen 9' und Steg 8' nicht in der Bahnfläche zu liegen, sondern werden mit einer dünnen Schicht Asphalt oder anderem Pflasterungsmaterial bedeckt. Dies ist von grofsem Vortheil für Strafsen, die dem gewöhnlichen Strafsenverkehr ausgesetzt sind. Die magnetischen Bürsten 30 können wegbleiben, wenn die Flantschen 9,9' breit genug sind.

Der elektrische Motor ι ο kann von beliebiger Art sein; wird z. B. der gewöhnliche Motor für gleichgerichtete Ströme verwendet, so braucht nur zwischen Motor und Umsetzspule ein Stromwender eingeschaltet zu werden.

Das so weit beschriebene System arbeitet in folgender Weise:

Wechselströme von hoher Spannung, z. B. 10 000 Volt, werden von der Stromerzeugermaschine 6 (bezw. von mehreren) in die Hauptleitung 4,4 gesendet und durch Abzweigungen 5, 5 auf die Hauptspulen der Stromumwandler 3, 3 übertragen; dieselben sind so gewickelt und die Drahtstärken so gewählt, dafs Ströme von viel geringerer Spannung, etwa von 10 Volt, inducirt werden, welche in die dauernd geschlossenen Streckenstromkreise 2, 2 fliefsen.

. Wenn ein Streckenleiter unthätig ist, d. h. wenn kein Wagen mit Umwandlungsspule sich auf dem betreffenden Theil der Strecke befindet, so wird das Eindringen des Stromes in den Streckenleiter durch die elektromotorische Gegenkraft verhindert, welche in dieser Streckenleitung durch das magnetische Reactionsschild 8,9,9 hervorgebracht wird; wenn die Streckenleitung ziemlich lang ist und das Reactionsschild stark genug ist, so wird der Strom in der Streckenleitung kaum bemerkbar sein. Die Wirkung auf den Stromumwandler 3 wird ungefähr dieselbe sein, als ob die Nebenspule offen und nur die Hauptspule allein geschlossen wäre. Das gewöhnliche magnetische Schild des Stromumwandlers wird aber in der Hauptspule elektromotorische Gegenkräfte erzeugen, so dafs die Strombewegung durch diese Spule in bedeutendem Mafse verhindert wird.

Die Rückwirkung auf die Erzeugermaschine 6 wird nahezu dieselbe sein, als ob die Leitung der Hauptspule des Stromumwandlers 3 offen wäre, so dafs die Stromentwickelung durch Dynamo (6) um so viel vermindert wird, wie ein Stromumwandler verbraucht, wenn er

thätig ist. Wenn zwei Streckenkreise unthä'tig sind, so wird die Belastung der beiden Stromumwandler von dem Dynamo abgenommen, und wenn alle Streckenstromkreise unthä'tig sind, d. h. wenn sich kein einziger Wagen mit Stromumwandlungsspule auf der Bahn befindet, so wird die Erzeugermaschine leer kufen. Dies kommt daher, dafs ein magnetisches Schild auf einer geradlinigen oder anderen Leitung eine Reactionswirkung auf Wechselströme oder unterbrochene Ströme ausübt, wenn sie durch genannten Leiter kreisen. Diese Reactionswirkung ist unter sonst gleichen Umständen direct proportional der Länge des magnetischen Schildes, und sie kann sehr beträchtlich werden, wenn die Länge des Leiters und seines Schildes beträchtlich ist. Bei den Strömen niedriger Spannung, welche wir in den Streckenleitungen anwenden, brauchen die Längen dieser Streckenleiter nicht gerade länger zu sein als die Entfernung von einer Strafsenkreuzung bis zur zweitfolgenden, oder selbst bis zur nächsten, damit in der That jeder Strom in der Leitung durch ein genügend langes Reactionsschild aufgehoben werden könne. Es ist nicht immer nöthig, dafs das Reactionsschild gleich lang mit den Streckenleitern sei, wenn diese aufsergewöhnlich lang sind, oder wenn Ströme von aufsergewöhnlich niedriger Spannung hindurchgeleitet werden; in solchen Fällen ist es vollständig angebracht, eine Anzahl der Schildtheile in regelmäfsigen Zwischenräumen auszulassen, aber vorzuziehen ist es nichtsdestoweniger, das Reactionsschild auf die ganze Länge des Leiters voll und ununterbrochen auszubauen. Wenn nun ein Wagen mit Umwandlungsspule der vorbeschriebenen Art auf die Streck« gebracht wird, so dafs ein Strang der Spule in inducirender Nähe zu einer Leitung, der andere Strang in gleicher Weise zur zweiten Leitung liegt, so werden Wechselströme in der Spule erzeugt werden, die den elektrischen Motor ι ο speisen, so dafs er den Wagen fortbewegt. Von der Reactionswirkung des Schildes wird durch die Anwesenheit der Spule in inducirender Nähe zu der Streckenleitung so viel aufgehoben, wie den vereinigten Längen von zwei Seiten der Umwandlungsspule entspricht, und folglich wird die Erzeugermaschine 6 mit einer entsprechenden Belastung in Anspruch genommen. Wenn zwei Wagen auf derselben Streckenabtheilung oder auf verschiedenen stehen, so wird die doppelte Menge der Reactionswirkung aufgehoben, und die doppelte Menge Strom wird von der Stromerzeugermaschine 6 entnommen u. s. w. Ströme von 400 bis 500 Volt können mit Vortheil verwendet werden, um Motoren für Fahrzeuge zu speisen, so dafs, wenn der Strom im Streckenleiter eine Spannung von 10 Volt hat, die Umwandlungsspulen 40 bis 50 Wickelungen haben müssen. Selbstverständlich ist die Anwendung von Strömen anderer Spannungen,als angegebenen vorliegendem System nicht ausgeschlossen. Wenn der Wagen kleinen Hindernissen, wie losen Steinen u. dergl., begegnet, die das Streichbrett, welches vorn am Wagen angebracht sein mufs, nicht beseitigt hat, so wird die Spule infolge ihrer eigenartigen Aufhängung leicht darüber hinweggehen; zu diesem Zweck ist das Streichbrett mit einer starken Bürste versehen; bei Hochbahnen braucht natürlich keine Vorkehrung für ein selbsttätiges Steigen und Fallen der Umwandlungsspule getroffen zu werden. Ein Streichbrett 31 mit Bürste 32 ist in Fig. 7 und 8 dargestellt und wird nach Umständen angewendet oder weggelassen. In letzterem Falle ist es gut, den Körper der Umwandlungsspule 21 fest und steif mit den Querträgern 13 durch Streben 33 zu verbinden. Man kann aber auch hier die Streben einfach anhängen, so dafs die Spule auf- und niedergehen kann.

Die vorbeschriebenen Umwandlungsspulen erfordern einen eisernen Doppeltrog, der durch einen Mittelsteg zusammenhängt; in gewissen Fällen werden diese durch anders geformte ersetzt; Fig. 6, 7 und 8 veranschaulichen eine dieser Formen, welche mit einer breit gewickelten Stromumwandlungsspule versehen sind. Die beiden Seiten bestehen aus Theilen einzelner Tröge 34 aus Eisen, mit Flantschen 9" versehen (Fig. 8), die den oben erwähnten 9' entsprechen. Diese Theile werden in beliebiger Weise zusammengehalten, so dafs sie einen festen Bau bilden und sich unter ihrem Gewicht nicht biegen. An die Enden der Tröge schliefsen sich ausgehöhlte. Endtheile 26' an, die die Breite der Spule bestimmen.

Die Spule, welche den durch die Endstücke in sich geschlossenen Kanal ausfüllt, erfordert also auch eine entsprechende Entfernung in der Lagerung der Streckenleiter von einander. Jeder Leiter wird in einen gesonderten Eisentrog 35 gebettet, dessen einzelne Theile mit Flantschen versehen sind (Fig. 6), die mit den Flantschen der Umwandlungsspule sich decken, und die Eisen- oder Stahlbürsten 30, welche von letzterer herunterhängen, bilden magnetische Brücken, ebenso wie bei der Anordnung der schmal gewickelten Umwandlungsspule. Auch hier sind die Endstücke 26' nach oben gekrümmt, wie dargestellt.

Wenn die Umwandlungsspulen an das Wagengestell angehängt sind, so bleibt ihre Unterseite immer parallel zur Bahnfläche, d. h. wenn ein Ende der Spule auf ein Hindernifs aufläuft, so hebt sich der ganze Körper der Spule; die Inductionswirkung auf dieselbe wird somit für einen Augenblick gemindert und die Geschwindigkeit des Wagens entsprechend ge- ■

mäfsigt; dies ist aber in Wirklichkeit ein Vortheil, da die Abnutzung, welche das Hindernifs hervorruft, abgeschwächt wird. Die Verringerung der Schnelligkeit darf indessen nie zu grofs werden, daher ist die Aufhängungsweise der Spule mittelst der Streben 33 so gemacht, dafs letztere die Querträger 13 an den Enden der Wagen nur führend umklammern, während sie auf den mittleren Trägern in Wirklichkeit aufruhen, und wenn ein Ende der Umwandlungsspule durch ein Hindernifs gehoben wird, so geht das andere Ende nach unten und die Gesammtinductionswirkung auf die Spule bleibt im Ganzen unerändert. Wenn aber das Hindernifs grofs ist, geht die Umwandlungsspule nach ihrem Kippen ganz in die Höhe, und die Geschwindigkeit des Wagens wird geschwächt. Um das Anheben der ganzen Spule zu sichern, wenn der Wagen über welligen Boden geht, sind zwischen den Schienen Rollen 35' (eine oder mehr an jedem Ende der Spule) vorgesehen. Diese Rollen sind so angeordnet, dafs die tiefsten Punkte ihres Umfanges etwas über die unteren Flächen der Flantschen hervortreten, so dafs diese Unterseiten unter gewöhnlichen Umständen nicht mit den Flantschen der Schilder der Streckenleiter oder mit dem Boden in Berührung kommen können. Kommt nun der Wagen auf eine kleine Bodenwelle, so wird die Spule kippen, wenn aber eine gröfsere Unebenheit zu überschreiten ist, wird sie erst kippen, bis die hintere Rolle 35' den Boden berührt, und dann im Ganzen hochgehen. Nach dem so weit beschriebenen System sind' Haupt- und Streckenstromkreise dauernd geschlossen; die Streckenstromkreise oder die Hauptstromkreise können auch dauernd offen sein, und nur geschlossen werden, wenn ein Wagen über einen bestimmten Theil der Bahn hinweggeht. Fig. 11 zeigt ein solches System mit dauernd offenen Streckenstromkreisen. Diese Figur zeigt vier Schienenstränge 1, 1 entweder als Doppelgeleise oder als getrennte Bahnen; in beiden Fällen liegt der Hauptlinienstromkreis 4, 4 mitten zwischen beiden Bahnen, und die Stromumwandler 3 liegen in zweckentsprechend geschützten Gruben, aufserhalb jedes Schienenweges, oder zwischen den Schienen. Die Streckenkreise 2, 2 sind wie oben beschrieben angeordnet, und die Schienen sind in elektrisch leitend verbundenen Stücken in einer Länge verlegt, die gleich der Länge des entsprechenden Streckenstromkreises ist; aber diese Stücke sind von einander durch besondere Isolirungen 36 getrennt. Die Hauptspulen aller Stromumwandler sind dauernd mit dem Hauptlinienstromleiter durch Zweigleitungen 5, 5 verbunden, und die Nebenspulen werden durch S.tromschalter mit den für gewöhnlich offenen Streckenleitern verbunden; die Stromschliefser sind so angeordnet, dafs sie beim Einlaufen eines Wagens auf den betreffenden Streckentheil den Strom selbstthätig schliefsen.

Auf dem Streckentheil, in der Zeichnung mit A bezeichnet, arbeitet der Stromschliefser in folgender Weise:

Der Stromumwandler 3 ist in diesem Falle mit zwei Nebenspulen versehen, eine, die gröfsere Nebenspule 37, ist aus einigen Windungen eines starken Leiters gebildet und die andere kleinere Nebenspule 38 besteht aus einer gröfseren Anzahl von Windungen eines bedeutend dünneren Leiters.

Ein Ende der gröfseren Nebenspule ist dauernd mit einem Ende der Streckenleitung durch einen Leiter 38' verbunden, und das andere Ende dieser Spule steht durch einen Leiter 38" mit dem Körper eines Gefäfses 39 in Verbindung, welches am besten aus Eisen gefertigt und mit Quecksilber angefüllt ist. Der Körper eines zweiten Quecksilbergefäfses 39' steht mit dem anderen Ende der Streckenleitung durch Leitung. 40 in Verbindung. Ein Ende der kleineren Nebenspule 38 ist an eine Fahrschiene durch einen Draht 41 angeschlossen, das andere Ende ist mittelst Draht 42 mit der Spule 43 eines Elektromagneten und diese durch Draht 44 mit der zweiten Fahrschiene verbunden. Der unter Federzug stehende Ankerhebel 45 trägt über den Quecksilbernäpfen zwei Stifte 46, die in das Quecksilber eintreten können, für gewöhnlich aber über demselben stehen, so lange der Elektromagnet 43 seinen Ankerhebel nicht anzieht, d. h. so lange sich kein W^Tagen auf dem betreffenden Streckentheil befindet. Die.Streckenleitung ist daher für gewöhnlich offen. Sobald aber ein Wagen auf diese Stelle aufläuft, wird der Stromkreis der kleineren Nebenspule 38 durch die Räder 47 und Achse 48 geschlossen, der Elektromagnet kommt hierbei in Thätigkeit und zieht den Ankerhebel 45 an, welcher sofort durch Einsenken der Stifte 46 in das Quecksilber der Näpfe 39, 39' die Streckenleitung schliefst. Der Elektromagnet 43 bleibt erregt und hält die Streckenleitung geschlossen, bis das letzte Räderpaar des Wagens diesen Strekentheil verlassen hat; hiernach zieht die Feder den Ankerhebel vom Elektromagneten ab, und die Streckenleitung ist wieder geöffnet. Wie man sieht, wird bei dieser Einrichtung die Erzeugermaschine nur belastet, wenn ein Wagen auf einem Streckentheil ist.

Der selbstthätige Stromschliefser für die Streckenleitung, der auf dem mit B bezeichneten Theil der Fig. 11 dargestellt ist, ist im allgemeinen derselbe wie bei A, nur mit dem Unterschiede, dafs der Stromumwandler 3 nur eine Nebenspule hat; an Stelle der zweiten kommt eine Batterie oder ein unabhängiger Stromerzeuger 49 zur Wirkung, welcher mit

den übrigen Vorrichtungen in einer Grube angebracht und mit Stromschalter und Schienen in derselben Weise wie bei A die kleine Nebenspule verbunden ist. Die Batterie kann auch auf dem Wagen mitgeführt und mit den Rädern verbunden werden, welche dann auf den Achsen isolirt sein müssen; die dargestellte Anordnung verdient indessen den Vorzug.

Der selbsttätige Stromschliefser, welcher bei C dargestellt ist, ist in der Wirkung derselbe, wie der oben beschriebene.

Die Einzelheiten der Einrichtung gehen deutlich aus .den Fig. 14 und 15 hervor. Der Stromumwandler 3 hat zwei Nebenspulen 37 und 38; die Drähte der letzteren führen nach den Windungen eines Solenoids 43', welches hier die Stelle des Elektromagneten 43 einnimmt, und durch Drähte 41,42 und 44 mit den Schienen verbunden ist; der Ankerhebel wird aber in diesem Falle durch den Stromumwandler selbst gebildet. Derselbe ist mit waagrechten Zapfen 50, 50 versehen, welche entsprechend gelagert sind, so dafs der ganze Stromumwandler leicht in einem kleinen Bogen in senkrechter Ebene schwingen kann. Die Zapfen liegen in einer Linie, welche ein wenig seitlich zur Gleichgewichtslinie in der Mitte, zu derselben parallel läuft, so dafs das Eigengewicht des Apparates denselben für gewöhnlich niederhält; der Ausschlag des Stromumwandlers um seine Zapfen wird durch Stellschrauben 51, 51 begrenzt (Fig. 15). Die Enden der gröfseren Nebenspule sind in waagrechter Richtung über die Spule hinweg verlängert und sind dann rechtwinklig nach unten gebogen, indem sie in dieser Weise Stifte oder Finger 46' bilden, die in Quecksilbernäpfe 39,39' einzutauchen bestimmt sind. Letztere stehen mit den Streckenleitern in Verbindung. Der Kern 43" des Solenoids 43' hängt fest an den vorerwähnten waagrechten Enden der gröfseren Nebenspule (Fig. 15), so dafs bei Erregung des Solenoids der Kern hineingezogen und damit der Umwandler gegen die Schraube 51' gekippt wird. Dabei treten die Finger 46' in das Quecksilber ein und schliefsen den Streckenstrom. Wenn die Leitung zum Solenoid unterbrochen wird, sinkt der Umwandler wieder in seine Ruhestellung zurück. Die Bewegungen des Umwandlers sind hierbei sehr gering und finden keinen merklichen Widerstand in der Steifigkeit der von demselben abgehenden Drähte 5, 5 und 41, 42. Diese Drähte sind auch zwei- oder dreimal um einen Stab 52 geführt, der sich quer durch den inneren freien Raum des Umwandlers in der Achse der Drehzapfen hindurchzieht, und erst von hier gehen sie weiter (Fig. 14).

Eine andere Form, welche das System annehmen kann, ist in den Fig. 12 und 13 dargestellt. Die Hauptstreckenleitung 4, 4, welche Ströme hoher Spannung, von etwa 10 000 Volt, führt, zieht sich auf einer Seite der Bahnlinie entlang, und zwar so weit wie möglich von den Schienen entfernt. Diese Hauptleiter werden am besten in einen tiefen Kanal 52 versenkt, der sich zwischen zwei Geleisen hinzieht (Fig. 13). In demselben Kanal, aber höher belegen, sind andere Leiter 4',4' in Theilstrecken angeordnet, welche die Länge von zwei oder mehr Streckenstromkreisen bilden, die in diesem Falle dauernd an die Hauptspulen der Stromumwandler 3, 3 angeschlossen sind. Diese Leiter 4',4' bilden gesonderte Secundärlinienstromkreise, welche mit den Secundärspulen der Sectionsstromumwandler 52 dauernd verbunden sind; die Hauptspulen derselben sind durch Abzweigungen 53 mit der Hauptlinienleitung verbunden. Die beiden Spulen dieser Stromumwandler haben solche Drahtstärken und solche Anzahl von Win-"dungen, dafs die Spannung des. entwickelten Nebenstromes ein Zwanzigstel bis ein Zehntel der Spannung des Hauptstromes wird, so dafs der Sectionslinienstromkreis nur Ströme von 500 bis 1000 Volt erhält. Die Hauptspulen der Stromumwandler 3 sind mit den Leitern 4',4' durch Abzweigungen 54, 54 verbunden, in welchen die für gewöhnlich offenen Stromschalter 55 liegen. Dieselben bestehen aus einer Platte 56, Elektromagnet 58 und Anker 57, dessen freies Ende auf Platte 56 bei Erregung des Elektromagneten 58 stromschliefsend auftrifft; der genannte Elektromagnet liegt in dem Stromkreis der Nebenspule eines kleineren Stromumwandlers 59, und die Enden 60, 60 dieses Stromkreises schliefsen sich an die Schienen einer für sich isolirten Section an; die Hauptspule des kleinen Stromumwandlers 59 ist dauernd an die Sectionsstreckenleiter 4',4' durch Abzweigungen 61,61 angeschlossen.

Nach dieser Anordnung sind die Hauptspulen der Stromumwandler 3 und die Nebenspulen der kleinen Stromumwandler 59 normal offen; aber wenn ein Wagen auf die betreffende Schienensection aufläuft, wird der Nebenstrom eines Stromumwandlers 59 durch die Räder und Achsen geschlossen und der Elektromagnet 58 spricht an und schliefst damit den Hauptstromkreis des Umwandlers 3. Diese Umwandler 3 sind so gemacht, dafs sie der Streckenleitung einen Strom von nur 10 Volt liefern, auch ist es selbstverständlich, dafs die Stromschliefser 55 in beliebiger anderer Weise ausgeführt werden können.

Fig. 10 zeigt einen Wagen, der von gewöhnlicher Ausführung sein kann, nur mufs dafür Sorge getragen werden, dafs im Gestell und Wagenkörper keine unvorhergesehenen Stromleitungen entstehen. Ein Ende der Umwandlungsspule ist durch einen Draht 62 an

das Ende einer Selbstinductionsspule 63 angeschlossen, die vorn auf der Plattform angebracht ist, und das andere Ende der Stromumwandlungsspule ist durch einen Draht 64 nach einer der Bürsten des Motors geführt, während von der zweiten Metallbürste ein Draht 65 nach einem Stromschaltungshebel 66 führt, dessen unteres freies Ende über Stromschlufsstücke gleitet, die in bekannter Weise nach den verschiedenen Windungen der Selbstinductionsspule Verbindung haben. Die Geschwindigkeit des Wagens kann somit wie bei gewöhnlichen elektrischen Bahnen geregelt werden, jedoch ohne nennenswerthen Widerstand zu geben oder aufzuheben.

Der in der Umwandlungsspule erzeugte Strom kann auch gleichzeitig anderweitig benutzt werden, z. B. für Beleuchtung und Heizung des Wagens. Fig. 10 zeigt die Anordnung einiger Glühlichtlampen 67, die von einer Abzweigung der Drähte 62, 64 gespeist werden.

Wenn der Strom in den Streckenleitern von verhältnifsmäfsig geringer Stärke und höherer Spannung ist, werden diese Streckenleiter, um die geeignete Inductionswirkung auf die Umwandlungsspulen der Wagen ausüben zu können, nicht blofse Schleifen schwerer Leiter sein, sondern man wird ihnen die nöthige Anzahl der Windungen geben, und die Streckenleiter werden somit Streckenspulen. Dies ist in Fig. 16 dargestellt. Die Hauptlinienleiter 4, 4 in dieser Figur werden vom Erzeuger 6 gespeist, und sie speisen ihrerseits die Hauptspulen der Umwandler 3, 3 durch die Abzweigungen 5, 5, aber die Nebenspulen dieser Umwandler, anstatt direct an die Streckenleiter angeschlossen zu sein (welche hier durch Streckenspulen 2', 2' gebildet werden), sind mit Speisungsleitern 69 verbunden, welche sich längs einer Anzahl von Streckenleitern hinziehen. In der links gezeigten Darstellung der Fig. 16 ist diese Verbindung durch Leiter 38' und 38" hergestellt, welch letzterer über den Stromschliefser geht, der, wie in Fig. 11, aus Hebel 45, Solenoid 43' und Quecksilbernäpfen 39, 39' besteht. Das Solenoid liegt in dem Stromkreis der Batterie 49, der in den Fahrschienen der betreffenden Schienensectionen ausläuft (durch Drähte 41 und 44), und dieser Strom wird geschlossen, wenn ein Wagen auf diesen Streckentheil aufläuft.

Von den Speiseleitern gehen Abzweigungen 69' nach den verschiedenen Streckenstromleitern 21 ab.

Wenn kein Wagen auf dem Streckentheil X steht, also der die Speiseleiter 69 ladende Stromkreis offen ist, entsteht kein Strom in den entsprechenden Streckenstromkreisen, wenn aber ein Wagen auf den Streckentheil X aufläuft, also der Speisestromkreis durch den Stromschliefser 45 geschlossen wird, so werden alle von diesem Speisestrom geladenen Streckenstromkreise Strom erhalten, der inducirend auf die am Wagen befindliche Umwandlungsspule wirkt. Es wird hierbei eine Anzahl von Streckenleitern gleichzeitig geladen, aber da sie mit Reactionsschildern versehen sind, so wird nur ein sehr geringer Strom in den Streckenspulen verbraucht werden, über denen sich keine Umwandlungsspule befindet.

Nach der rechtsseitig in Fig. 16 gezeigten Anordnung ist die Nebenspule des Umwandlers 3 mit den Speiseleitern 69 direct verbunden, und jede Streckenspule 2' ist durch Abzweigungen 69', 69" daran angeschlossen; aber in jeder Abzweigung liegt eine Selbstinductionsspule 70, so dafs unter gewöhnlichen Umständen nur ein sehr geringer Strom in jede Streckenspule geht. Jede Selbstinductionsspule ist mit einer Vorrichtung zum Kurzschliefsen versehen, bestehend aus den Leitern 71, 72, Unterbrecherhebel 73 und Solenoid 43', und wenn dieser Stromkreis geschlossen ist, geht der volle Strom in die Streckenspule. Dieser kurz geschlossene Stromkreis ist für gewöhnlich offen und der schliefsende Anker wird durch eine Zugfeder 74 offen gehalten, aber er schliefst sich, wenn der Strom der Batterie 49 das Solenoid 43' erregt, sobald ein Wagen auf den der Streckenspule entsprechenden Streckentheil aufläuft. Dieselbe Anordnung wiederholt sich für die nächstfolgende Streckenspule, wobei jedoch dieselbe Batterie zur Speisung dient. Die Schienensection Y hat einen Strang, der über die ganze Länge durchgeht, und nur der andere Strang ist in isolirten Stücken angeordnet, die mit der Länge der entsprechenden Streckenspulen übereinstimmen. Nach dieser Anordnung werden also die Speiseabzweigungen von den nämlichen Speiseleitern eine genügende Strommenge auf die Streckenspulen überführen, und zwar auf eine nach der anderen, nicht auf alle gleichzeitig.

In Fig. 17 ist eine Ausführungsform gezeigt, welche angewendet wird, wenn der in den Streckenstromkreisen verwendete Strom von ziemlich hoher Spannung ist. Diese Form der Erfindung ist in Verbindung mit einem Doppelgeleise dargestellt. Der Erzeuger 6', welcher z. B. eine Wechselstrommaschine oder ein Stromumwandler sein kann, speist die Streckenspulen 2', 2', welche in Reihenschaltung zwischen den Schienen jedes Geleises angeordnet sind und einen vollständig geschlossenen metallischen Stromkreis bilden. Bei dieser Anordnung müssen die angewendeten Ströme von ziemlich hoher Spannung sein. Die Schienen jedes Stranges sind in isolirte Stücke getheilt, deren Länge gleich der der Streckenspulen ist. Für jede Reihe von Streckenspulen ist ein Kurzschliefser 75 vorgesehen, nach welchem

von den Verbindungen zwischen zwei Spulen Leiter y6 führen. Jeder zweitfolgende Zweigleiter endigt in eine Stromschlufsplatte yj, welche von zwei im Kurzstromkreis 75 liegenden Unterbrecherhebeln 78 berührt werden können, je nachdem sie durch je ein Solenoid 79 bezw. durch eine Feder 80 dagegen oder davon ab bewegt werden. Diese SoIenoide werden durch eine Batterie 81 erregt, deren Stromkreis durch Auflaufen eines Wagens auf die entprechende Streckensection geschlossen wird. Eine einzige Batterie ist zum Betrieb von vier dieser Unterbrecher ausreichend. Für gewöhnlich werden sie alle durch ihre Federn geschlossen gehalten und die Ströme vom Erzeuger 6' werden daher die Kurzleiter 75 durchströmen, und nur sehr wenig Strom wird durch die Streckenleiter 2' gehen. Wenn dagegen ein Wagen auf eine Streckensection kommt, wie P'ig. 17 bei X' angiebt, wird der Strom der Batterie 81 geschlossen und durchfliefst das entsprechende Solenoid, vom positiven Pol der Batterie kommend, durch Leiter 81, 82, 83, Schiene X', Räder und Achse des Wagens zur anderen Schiene und von hier durch Leiter 84 nach und durch Solenoid 79 und endlich durch Leiter 85 und 86 zurück nach dem negativen Pol der Batterie; infolge dessen öffnet Solenoid 79 den Kurzschliefser, und der vom Erzeuger kommende Strom kann nicht mehr durch die Leitung 75 gehen, sondern mufs durch Verbindung 76 über die betreffende Streckenspule gehen, kehrt dann zurück durch die nächste Querverbindung 76 und geht nun durch die Kurzstromkreise weiter. Ein wirksamer Strom fliefst demnach nur durch diejenige Streckenspule, deren benachbartes Schienenstück von einem Wagen besetzt ist. Sobald der Wagen diese Stelle verläfst, wird die Spule wieder durch Kurzschlufs ausgeschaltet, während der Kurzschlufs der nächstfolgenden Section unterbrochen wird.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Bei elektrischen Eisenbahnen mit Wechselstromumwandlerbetrieb die Anordnung der Speiseleitungen in geschlossenen schweren, elektromotorische Gegenkräfte erzeugenden eisernen, oben offenen Reactionsschildern 8, 9 in Verbindung mit einer am Wagen befestigten, in einem geschlossenen Motorstromkreis eingeschalteten und in inducirender Nähe über den Streckenstromkreis hingleitender langgezogener Stromumsetzungsspule, deren magnetisches Schild mit dem des in der Fahrbahn verlegten Leiters die Wege für die magetischen Kraftlinien bildet, so dafs die durch die Stromumwandler auf niedrige Spannung (z. B. 10 Volt) gebrachten Ströme der Hauptleitung (z. B. ι ο 000 Volt) im Wagen selbst wieder die zum Betrieb nöthige höhere Spannung (z. B. von 500 Volt) erlangen.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.