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Einrichtung zur Betätigung von Zubehörteilen und Umsteuerorganen mit
elektrischem Strom bei Spielzeug- und Modelleisenbahnen Die Erfindung betrifft eine
Einrichtung zur Betätigung von Signalen, Weichen, Bahnschranken, LTmsteuerorganen
usw., bei Spielzeug- oder Modelleisenbahnen mit elektrischem Strom. Solche Einrichtungen
sind an und für sieh bekannt. Sie arbeiten meist mit einem Elektromagneten oder
einer stromdurchflossenen Spule, welcher bzw. welche einen Anker anzieht, der seinerseits
wieder die gewünschte Betätigung durch mechanische Bewegung vollführt.
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Insbesondere wenn jedoch die Bewegung langsam erfolgen soll, wie es
beispielsweise beim Schließen und öffnen von Bahnschranken erwünscht ist, führt
dies bei den vorgenannten Einrichtungen zu Schwierigkeiten.
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Man hat daher zur Betätigung von Bahnschranken schon vorgeschlagen,
diese mit einem kleinen Motor und dazwischengeschaltetem Untersetzungsgetriebe anzutreiben.
Diese Ausführungsart ist naturgemäß teuer.
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Weiterhin ist schon vorgeschlagen worden, für die Bewegung der Bahnschranke
die Längenänderung eines sogenannten Hitzdrahtes auszunutzen. Infolge der Langsamkeit,
die alle Erwärmungsvorgänge kennzeichnet, ist es möglich, nach dieser Methode gegenüber
der magnetischen Betätigung eine gewisse Verlangsamung der Bewegung beim Schließen
und öffnen der Schranke zu erreichen. Jedoch ist die Langsamkeit der Bewegung bei
Verwendung eines Hitzdrahtes im allgemeinen noch nicht groß genug. Auch ist die
Längenänderung bei einem Hitzdraht nur gering, sofern er nicht auf sehr erhebliche
Temperaturen gebracht wird. Dies erfordert dann aber wieder eine recht
beträchtliche
Heizleistung. Auch ist ein Hitzdraht im allgemeinen; mechanisch empfindlich und
bei hohen Temperaturen nur schwer auf engem Raum unterzubringen.
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Gemäß der Erfindung kann es mit sehr billigen, einfachen und zuverlässig
arbeitenden Mitteln erreicht werden, insbesondere eine langsame Bewegung zu erzeugen.
Es wird hierzu ein an sich .bekannter Bimetallstreifen benutzt, der durch eine ihn
umgebende Heizwicklung erwärmt wird und dabei eine Krümmung erfährt, so daß sein
eines Ende eine langsame Bewegung ausführt, wenn das andere Ende ;befestigt ist.
Die Bewegungen derartiger Bimetallstreifen sind bereits bei mäßigen Erwärmungen
recht beträchtlich. Auch sind die dabei auftretenden Kräfte verhältnismäßig groß:,
so daß es vorteilhaft ist, gemäß der Erfindung einen derartigen Bimetallsitreifen
insbesondere zur langsamen Betätigung von Zubehörteilen zu Spielzeug oder Modelleisenbahnen
zu benutzen. Durch geeignete Wahl der Abmessungen des Bimetallstreifens zusammen
mit einer geeigneten Dimensionierung der Heizwicklung kann die thermische Zeitkonstante
leicht so eingerichtet werden, daß die Bewegung in einem annähernd beliebig wählbaren
Zeitraum verläuft. Es können daher sowohl verhältnismäßig langsame als auch verhältnismäßig
rasche Bewegungen auf diese Weise erzeugt werden. Es zeigt sieh ferner, daß hinreichende
Bewegungen auch bei Temperaturen unter ioo° erreicht werden. Die dabei auftretenden
Kräfte sind für die Betätigung von Zubehörteilen zu Spielzeug- oder Modelleisenbahnen
in jedem Fall !hinreichend.
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Die Betätigung des Bimetallstreifens infolge des elektrischen Stromes
in der ihn umgebenden Heizwicklung kann auf verschiedene Weise und zu verschiedenen
Zwecken vorgenommen werden. Es kann beispielsweise der Strom von einer Zentralstelle
aus ein- und ausgeschaltet werden, wodurch eine Fernsteuerung von Signalen, Weichen,
Bahnschranken usw. möglich ist. Andererseits kann die erfindungsgemäße Einrichtung
aber auch automatisch durch den fahrenden Zug ein- und ausgeschaltet werden. Hierdurch,
ist es beispielsweise möglich, Schranken automatisch durch den sich annähernden
Zug zu schließen und nach dien Vorbeifahren des Zuges automatisch wieder zu öffnen.
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Auch kann die erfindungsgemäße Einrichtung dazu benutzt werden, beispielsweise
bei einer Lokomotive mit Fernriohtungsumsteuerung, die mit kurzzeitigen Stromunterbrechungen
arbeitet, wobei durch die Stromunterbrechung ein Umsteueranker betätigt wird, eine
Sperrung dieses Ankers zu bewirken derart, daß sehr kurzzeitige Unterbrechungen
des Stromes, wie sie beispielsweise beim Überfahren von Weichen und Kreuzungen auftreten,
keine ungewollte Umsteuerung hervorrufen. Der Umsteueranker kann in diesem Fall
magnetisch betätigt werden, aber die Möglichkeit seines Abfalls ist erst gegeben,
wenn die Stromunterbrechung eine bestinmmte Zeit gedauert hat, während der der Bimetallstreifen
sich ab'kü'hlen konnte und durch seine .damit verbundene Bewegung den Anker zum
Abfallen freigibt. Die Zeitkonstante des Bimetall-Streifens kann dabei gemäß der
Erfindung so gewählt werden, daß die Zeit nach Abschalten des Stromes bis zur Aufhebung
der Ankersperrung etwa der Zeit entspricht, die die Lokomotive für ihren natürlichen
Auslauf bis zum Armhalten benötigt.
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Gemäß der Erfindung kann auch auf einen magnetisch betätigten Umsteueranker
verzichtet werden, indem man die Umsteuerung der Fahrtrichtung durch den Bimetallstreifen
allein bewirkt. Dieser kann gemäß der Erfindung auf eine Schaltwalze arbeiten, die
bei jeder Hinund'herbewegung des Bimetallstreifens mittels eines Zahnrades mit sägezahnförmigen
Zähnen od. dgl. jeweils um eine Teildrehung weitergeschaltet wird und dabei der
Reihe nach die Schaltstellungen Vorwärts, Halt, Rückwärts, Halt, Vorwärts usw. durchläuft.
Es können auch andere Kombinationen von Schaltstellungen gewählt werden. Zweckmäßig
ist es, das Weiterschalter in der Schaltwalze mit der Rückbewegung des Bimetallstreifens
bei Abkühlung zu verbinden. Beirr Einschalten des Fahrstromes fährt dann die Lokomotive
in der Richtung, wie sie beim Stillstand geschaltet war. Kurzzeitige Unterbrechungen
des Fahrstromes bewirken keine Richtungsänderung od. dgl. Eine angemessen langzeitige
Umschaltung ergibt jedoch ein Weiterschalter der Schaltwalze auf die nächstfolgende
Betriebsstellung. Diese erfindungsgemäße Armwendung eines Bimetallstreifens ergibt
ein sehr sicheres Fahren und eine zuverlässige Steuerung des Rangierverkehrs.
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Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.
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Fig. i zeigt eine Schrankenbetätigung gemäß der Erfindung in Vorderansicht,
Grundriß- und Seitenansicht; Fig.2 zeigt ein Ausführungsbeispiel in Einzeldarstellung
von der Übertragung der Bewegung des Bimetallstreifens auf den drehbaren Hebel,
wie er bei der in Fig. i dargestellten Schranke angewendet gedacht ist; in Fig.
3 ist ein Beispiel dargestellt für eine automatische Schrankenbetätigung durch eine
sich nähernde Lokomotive.
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Fig. 4 gibt ebenfalls eine Anordnung zur automatischen Schrankenbetätigung
bei Annäherung einer Lokomotive wieder, die Schaltung ist dabei jedoch etwas anders;
Fig. 5 zeigt ein Beispiel von der, Sperrung des Richtungsumsteuerankers einer Lokomotive
durch einen Bimetallstreifen; in Fig.6 ist ein Beispiel dargestellt für die Betätigung
einer Schaltwalze durch einen Bimetallstreifen.
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In den Figuren bedeutet i den Schlagbaum der Schranke, 2 die Drehachse,
mit der der Schlagbaum i in dien Lagerböcken 3 drehbar gelagert ist. 5 ist die Gabel,
in die sieh der Schlagbaum i beim Schließen der Schranke einlegt. 4 ist ein abgewinkelter
Hebel mit einem Schlitz 26, in den der Bimetallstreifen 6 beweglich eingreift. Dieser
Hebel ist in der Nähe der Achse 2 am Schlagbaum hefestigt.
Die in
Fig.2 durch die beiden Pfeile angedeutete Hinundherbewegung des Bimetallstreifens
6 bewirkt eine Drehung dies Hebels 4 um die Achse 2 in Richtung der beiden kreisförmig
gezeichneten Pfeile. Durch diese Drehung wird der Schlagbaum i (s. Fig. i) in Richtung
der kreisförmig gezeichneten Pfeile auf und ab bewegt. 7 ist die Heizwicklung mit
den Zuleitungen i 1. 8 ist beispielsweise eine vom übrigen Schienensystem isolierte
Schiene, die durch geeignete Schaltung ein automatisches Schließen bei Annäherung
des Zuges bewirkt. 9 ist die andere stromführende Schiene des Gleises. io bedeutet
ein Grundbrett, auf dem die Schranke beispielsweise befestigt ist.
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Bei der automatischen Betätigung der Sehranke des vorüberfahrenden
Zuges kann die Schaltung gemäß Fig. 3 ausgeführt sein. 12 ist beispielsweise ein
Netzanschlußtransformator, der im Punkt i9 an die Schiene 9 und im Punkt 21 an das
allgemeine Schienensystem in der Verlängerung der Schiene 8 angeschlossen ist. Die
isolierte Schiene 8 erhält den Fahrstrom über die Heizwicklung 7 des Bimetallstreifens
6 durch die Zuleitungen i i, die im Punkt 2o an die Transformatorleitung und im
Punkt 22 an die isolierte Schiene 8 angeschlossen sind. Steht jetzt die Lokomotive
i 5 mit ihren Rädern 16 auf der isolierten Schiene 8, so ist der Stromkreis über
die Leitungen 18 in der Lokomotive und den Lokomotivenmotor 17 geschlossen. Der
Fahrstrom fließt dabei auch über die Heizwicklung 7, die sich erwärmt, den Bimetallstreifen
6 zum Durchbiegen veranlaßt und damit die Schranke i automatisch schließt.
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Sofern der Fahrstrom für die Erwärmung nicht ausreicht, kann gemäß
der Erfindung die Schaltung nach Fig. 4 angewendet werden. Hier ist die Heizwicklung
7 nicht in Reihe mit dem Fahrstromkreis geschaltet. Statt dessen liegt in Reihe
mit dem Fahrstromkreis die Relaiswicklung 13, die im Punkt 25 an die Transformatorleitung
und im Punkt 24 an die isolierte Schiene 8 angeschlossen ist. Beim Schließen des
Stromkreises durch die Lokomotive 15 wird die Relaiswicklung 13 magnetisch und schließt
den Kontakt 14, der seinerseits die Heizwicklung 7 an die Transformatorspannung
schaltet. Die Heizwicklung 7 ist in diesem Fall im Punkt 20 an die Transformatorleitung
angeschlossen und im Punkt 23 über den Kontakt 14 an die Schiene 9. In Fig. 5 ist
als Beispiel eine Ausführung einer Sperrung des Umsteuerankers einer Lokomotive
durch einen Bimetallstreifen dargestellt. 32 ist die Platine, 27 ist der Motoranker.
Der Erregermagnet mit der Erregerwicklung 29 'hat beispielsweise auch nach rückwärts
ausgebildete Pole 28, die den beweglichen Anker 3o bei Vorhandensein des Fährstromes
anziehen. Beim Anziehen wird eine an und für sich bekannte Umschalteinrichtung 33
betätigt, derart, daß beim jedesmaligen Abfallen des Ankers 30 und seinem
Wiederanziehen die Drehrichtung des Motors umgeschaltet wird. Über die Leitungen
i i wird die Heizwicklung 7 entweder vom Fahrstrom durchflossen, oder sie erhält
einen Strom, der direkt @,on den Fahrschienen abgenommen wird. Bei der Erwärmung
durch die Heizwicklung 7 bewegt sieh der Bimetallstreifen 6 nach links, so daß der
Anker 3o am Abfallen gehindert wird. Der Bimetallstreifen 6 möge durch einen Streifen
31 aus Isoliermaterial od. dgl. befestigt sein, welcher seinerseits an den Platinen
32 festgemacht ist. Bei längerem Ausschalten des Stromes bewegt sich der Bimetallstreifen
6 infolge seiner Abkühlung nach rechts und gibt den Anker 30 .zum Abfallen frei,
so daß hei seinem erneuten Anziehen beim Wiedereinschalten dies Stromes eine Umschaltung
der MotordTe'hridhtung erfolgen kann. Kurzzeitige Stromunterbrechungen bewirken
dagegen keine Umschaltung, da der Anker 30 in diesem Fall durch den anliegenden
Bimetalistreifen 6 am Abfallen gehindert ist.
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Fig.6 zeigt ein Ausfifrungsbeispiel in schematischer Darstellung für
die unmittelbare Betätigung einer Schaltwalze durch, einen Bimetallstreifen gemäß
der Erfindung. 34 ist ein Rad mit schrägen Zähnen, welches entweder direkt oder
unter Zwischenschaltung einer Zahnradübersetzung mit einer an sich bekannten Schaltwalze
gekuppelt zu denken ist. Es sei angenommen, daß der Bimetallstreifen 6 im abgekühlten
Zustand sich mit seinem beweglichen Ende nach oben und im erhitzten Zustand nach
unten bewegt. Bei Vorhandensein eines Heizstromes. in der Heizwicklung 7 bewegt
sich dann der Bimetallstreifen 6 nach unten und nimmt dabei auch das kleine Hebelehen,
das die Arme 35 und 36 besitzt und im Punkt 37 gelenkig am Bimetallstreifen 6 befestigt
ist, mit nach unten. Dabei gleitet der Arm 36 an der nächsten Zahnflanke des Rades
34 vorbei, wobei er eine gewisse Drehung infolge der gelenkigen Lagerung vollführt.
In dieser Stellung verbleibt dann der Bimetallstreifeni 6 zusammen mit dem Hebelehen
35, 36 bis der Heizstrom in der Wicklung 7 eine längerzeitige Unterbrechung erfährt.
Dann bewegt sich der Bimetallstreifen zusammen mit dem Gelenkpunkt 37 und dem Hebelehen
35, 36 infolge der Abkühlung wieder nach oben, wobei das Rad 34 um eine Zahnteilung
in Pfeilrichtung weiterbewegt wird und dabei die Schaltwalze die nächstfolgende
bzw. gewünschte Schaltstellung erreicht. Nach Wiedereinschalten des Stromes fährt
die Lokomotive beispielsweise in der neuen Richtung. Währenddessen bewegt sich der
Bimetallstreifen 6 wieder nach unten, gleitet dabei aber ohne Betätigung dies Rades
34 an der nachfolgenden schrägen Zahnflanke vorbei, so daß die Stellung der Schaltwalze
dabei nicht verändert wird. Es wird lediglich eine neue Betätigung der Schaltwalze
vorbereitet, die jedoch erst erfolgt, wenn der Strom wiederum längerzeitig ausgeschaltet
wird. Kurzzeitige Unterbrechungen des Stromes haben auch bei dieser erfindungsgemäßen
Anordnung keinen Einfluß. Die Konstruktion gemäß Fig. 6 zeichnet sich durch außerordentliche
Billigkeit aus, verbunden mit einer sehr zuverlässigen Arbeitsweise.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung kann sowohl mit Gleichstrom als auch
mit Wechselstrom betrieben werden. Auch können noch andersartige
Schaltungen
und Kombinationen gewählt werden. Beispielsweise können bei der Betätigung von Schranken,
Weichen, Signalen od. dgl. an Stelle von isolierten Schienen 8 auch Schienenkontakte
od. dgl. benutzt werden, die beim Vorbeifahren der Lokomotive durch einen kleinen
Stift, Hebel od. dgl. ein- und ausgeschaltet werden.
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Auch können die Bimetallstreifen gemäß der Erfindung an Stelle von
Relais als Schaltmittel für ein automatisches Blocksystem mit automatischer Zugsicherung
od. dgl. Verwendung finden. Derartige Systeme arbeiten nach dem Prinzip, d@aß clie
Lokomotive beim Befahren bestimmter Gleisstreckenteile irgendwelche Stromkreise
schließt, entweder über die Schienen selbst oder mit Hilfe zusätzlicher Kontakte,
wodurch der jeweils hinter der betreffenden Lokomotive, liegende Schienenteil abgeschaltet
wird, meist unter Verwendung von Relais. An Stelle derartiger Relais können, vor
allem, wenn es auf die Billigkeit einer derartigen Anlage ankommt, mit Vorteil gemäß
der Erfindung die beschriebenen Bimetallstreifen Anwendung finden, indem deren Heizwicklung
entsprechend geschaltet wird wie bei ,den bekannten Systemen die Relaiswicklung
und die Durchbiegung des Bimetallstreifens das Öffnen oder Schließen von Kontakten
bewirkt.
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Ferner kann gegebenenfalls beim Vorhandensein einer geeigneten Stromstärke
auf die Heizwicklung 7 verzichtet werden, indem der Bimetallstreifen 6 selbst vom
Strom durchflossen wird und sich dadurch erwärmt.