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Magnetischer Impulsgeber, vorzugsweise zur Achszählung Um in Gleisanlagen
die Achsen vorbeilaufender Gleisfahrzeuge zu zählen, verwendet man unter anderem
Dauermagnete, deren Feld durch den Spurkranz des Rades verändert wird. Diese magnetischen
Impulsgeber haben den Vorteil, daß das vorbeilaufende Rad weder durch Berührung
noch durch sein Gewicht auf den Impulsgeber einwirkt, sondern nur durch seine ferromagnetischen
Eigenschaften. Der zur Achszählung erforderliche Strom- und Spannungsimpuls wird
dabei im einfachsten Fall so erzeugt, daß sich eine Spule im Feld des Dauermagneten
befindet, in der die beim Vorbeilaufen eines Spurkranzes entstehende Feldänderung
einen Spannungsimpuls induziert.
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Diese Anordnung arbeitet somit ohne bewegliche Kontakte und erlaubt
eine robuste, wartungsfreie Ausführung des Impulsgebers. Es leuchtet jedoch ein,
daß sie nicht für beliebig kleine Geschwindigkeiten brauchbar ist, weil sich die
Stärke des Impulses nach dem Induktionsgesetz richtet, also der Geschwindigkeit
des Fahrzeuges direkt proportional ist. Man hat daher verschiedene Wege gesucht,
um magnetische Impulsgeber bis herab zur Geschwindigkeit Null, bei Stillstand des
Rades über dem Impulsgeber, verwenden zu können.
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Es sind Lösungen bekanntgeworden, die auf die Verwendung eines Relais
hinauslaufen, dessen Anker durch die Feldänderung des Dauermagneten bewegt wird
und einen elektrischen Kontakt betätigt, der seinerseits einen Impuls in einem elektrischen
Stromkreis auslöst. Durch diese Maßnahme erhält man auch bei kleinsten Geschwindigkeiten
bis
herab zu Null einen Impuls von stets gleiches Stärke. Man muß dabei jedoch den Nachteil
in. Kauf nehmen, daß man nun im Impulsgeber ein Relais mit beweglichen Kontakten
hat, also mii empfindlichen Einzelteilen, die stets eine gewisse Wartung nötig haben
und Anlaß zu Störungen geben können.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen magnetischen Impulsgeber ohne
bewegliche Kontakte zu schaffen, der sowohl bei schnell laufenden Fahrzeugen anspricht,
als auch bis zur Geschwindigkeit Null wirksam ist.
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Die Erfindung verwendet ebenfalls einen Dauermagneten mit Spule als
Impulsgeber, vermeidet aber alle beweglichen Kontakte und ergibt dennoch durch Induktion
hinreichend starke Impulse im ganzen Geschwindigkeitsbereich bis herab zu Null.
Dies wird dadurch erreicht, daß der Dauermagnet beweglich ist und infolge' der Anziehung
zwischen ihm und dem Rad seine Lage zur Spule verändern kann.
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Die Induktionswirkung auf die Spule entsteht hierbei auf zweierlei
Weise: erstens infolge der Feldänderung, die sich durch das waagerechte Vorbeilaufen
des Spurkranzes ergibt, also in der bereits bekannten Art; zweitens infolge der
Feldänderung, die sich ergibt, wenn sich der Dauermagnet infolge der magnetischen
Anziehung in Richtung auf das Rad hin bewegt. Die erste Induktionswirkung überwiegt
bei höheren Geschwindigkeiten, etwa von 5 km/h aufwärts, die "zweite bei kleinen
Geschwindigkeiten bis herab zu Null.
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Bei größeren Geschwindigkeiten des vorbeilaufenden Rades bleibt der
Dauermagnet nahezu in Ruhe und die Stärke des induzierten Impulses ist der Geschwindigkeit
proportional. Bei Geschwindigkeiten unter rund 5 km/h springt der Dauermagnet bei
jedem" Rad nach oben, daher die Bezeichnung »Springmagnet«, und bewirkt dadurch
einen zusätzlichen kräftigen Impuls, der sich dem erstgenannten gleichsinnig überlagert.
Die Summe beider Impulsarten, die zur Achszählung benutzt wird, kann also bei keiner
Geschwindigkeit ein bestimmtes Maß unterschreiten.
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Nachstehend wird ein derartiger, erfindungsgemäß ausgebildeter, magnetischer
Impulsgeber beschrieben, bei dem die Änderung des Feldes eines Dauermagneten durch
ein vorbeilaufendes Rad zur Erzeugung eineg Impulses in einer Spule dient; er ist
dadurch gekennzeichnet, daß der Dauermagnet beweglich ist und infolge der Anziehung
zwischen ihm und dem Rad seine Lage zur Spule verändern kann. Aufbau und Wirkungsweise
eines magnetischen Impulsgebers nach diesem Prinzip sei an Hand der einander zugeordneten
Abb. i und 2 erläutert.
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Bei der, praktischen Ausführung werden zwei Dauermagnete i und 2 verwendet,
die zur Erzeugung des Impulses zusammenwirken, wobei jedem eine Spule 3 und q..
zugeordnet ist und beide Magnetfelder und Spulen antiparallel gerichtet sind, wie
dies bei den Magneten durch Pfeile und die Polbezeichnungen N, S. und bei den im
Querschnitt dargestellten Spulen durch die bekannten Umlaufsymbole angedeutet ist.
Bei Reihenschaltung der Spulen erreicht man mit dieser Anordnung, daß sich die Wirkungen
fremder Magnetfelder auf die Spulen in bekannter Weise ganz oder nahezu aufheben,
die der beiden Dauermagnete jedoch addieren.
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Die beiden Dauermagnete i und 2 sind auf folgende Weise zu einem U-förmigen
Magnetsystem vereinigt: sie haften mit der einen Stirnfläche auf einem als gemeinsames
Schlußjoch wirkenden Weicheisenstück 5 in` passenden Vertiefungen 6 und 7, so daß
nur durch die magnetischen Kräfte beide zu einer starren-U-Form verbunden sind.
Diese U-Form bringt den Vorteil, daß sich das Streufeld der Magnete überwiegend
nach oben ausbreitet, wodurch sich die Anziehung zum Spurkranz hin wesentlich verstärkt.
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Dieses U-förmige Magnetsystem i, 2, 5 steht senkrecht unter dem vorbeilaufenden
Spurkranz 8 und ist in senkrechter Richtung beweglich. Diese Bewegung ist nach oben
durch die als Anschläge wirkenden Innenseiten der Spulenkörper g und io und nach
unten durch die Stützen ii und 12 begrenzt. Die Innenseiten der Spulenkörper wirken
als seitliche Führungen der beiden Dauermagnete, und zwar mit reichlichem Spiel,
damit keine Verklemmungen durch Schmutzteilchen und ähnliches entstehen können.
Die Spulenkörper sind zur Vermeidung von Wirbelströmen aus Isolierstoff', die Stützen
i i und i2@ sind aus Nichteisenmetall, z. B. Messing.
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Die Spulenkörper sind in einem Block 13 aus Isolierstoff befestigt
und dieser durch zwei Bolzen 14 und 15 auf der metallischen Grundplatte 16, die
mit dem Schienenfuß 17 starr verbunden ist. Auf der Grundplatte 16 sind auch
die beiden Stützen ii und i2 befestigt. Die Bolzen 1q. und 15 sind in Abb. 2 zur
besseren Übersicht weggelassen. Die Befestigung der Grundplatte i6. am Schienenfuß
17 ist, da für die Erfindung unwesentlich; nicht dargestellt.
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Damit sich das Magnetsystem 1,:2, 5 unter der Wirkung der Anziehung
zwischen ihm und dem Spurkranz 8 nach oben bewegen kann, muß sein Gewicht durch
Federkraft teilweise aufgehoben sein. In der dargestelltenAusführung geschieht dies
durch die beiden gleich starken Druckfedern 18 und i9. Diese sind so bemessen, daß
das Magnetsystem sich sprunghaft nach oben bewegt, wenn ein Spurkranz mit geringer
Geschwindigkeit vorbeiläuft oder über dem Impulsgeber zum Stillstand kommt. Zu diesem
Zweck genügt eine teilweise Aufhebung des Gewichtes, so daß das Magnetsystem in
der Ruhelage noch mit einem gewissen Druck auf den Stützen ii, i2 aufliegt. Dies
ist wichtig, weil sonst das Magnetsystem i, 2, 5 schon durch Erschütterungen der
Schiene in stärkere senkrechte Bewegung geraten und falsche Impulse erzeugen könnte.
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Der Schienenkopf 2o bildet einen Rückschluß für die von denDauermagneten
1,:2 ausgehendenKraft-
Linien. Dadurch entsteht eine einseitige,
zum. Schienenkopf gerichtete magnetische Anziehung, die eine unerwünschte Reibung
der Dauermagnete an den Spulenkörpern bewirkt. Um dies zu vermeiden, ist in den
Block 13 ein eiserner Ausgleichkörper 21 eingesetzt, dessen Enden in Abb. i nur
gestrichelt angedeutet sind. Die richtige Lage und Größe dieses Ausgleichkörpers
sind durch Versuche leicht zu ermitteln.
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Die beweglichen Teile bestehen bei diesem Impulsgeber nur aus dem
Magnetsystem i, 2, 5 und den Druckfedern 18 und i9. Die Führung des Magnetsystems
in den Spulenkörpern 9, io ist sehr lose, Schmierung ist nicht nötig und die Abnutzung
der Spulenkörper durch Reibung verschwindend klein. Das U-förmige Magnetsystem ist
ein sehr robuster Körper, an dem keine Lockerungen und keine Beschädigungen vorkommen
können. Der ganze Impulsgeber wird von einem nichtmagnetischen Gehäuse umschlossen,
das in denAbbildungen nicht dargestellt ist, und braucht keinerlei Wartung. Dadurch,
daß bewegliche Kontakte fehlen und die Impulse bei allen Geschwindigkeiten bis herab
zu Null hinreichend stark sind, stellt dieser Impulsgeber einen Fortschritt gegenüber
den bisher bekannten Ausführungen dar.
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Ein Impulsgeber nach diesem Prinzip kann überall da Verwendung finden,
wo sich Eisenkörper mit wechselnden Geschwindigkeiten an einer bestimmten Stelle
vorbeibewegen und ohne . Berührung einen Impuls auslösen sollen, z. B. Drehtüren,
Drehkreuze, Stückzählungen an Fließbändern, Umdrehungszählungen an Maschinenteilen,
Seilscheiben usw. Da dieser Impulsgeber keine Stromquelle und keinen Verstärker
braucht, ist er in vielen Fällen anderen Zähleinrichtungen überlegen, die z. B.
auf der Unterbrechung von Licht- oder Wärmestrahlen beruhen.