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Die meisten Stromabnehmer für elektrische Vollbahnen besitzen einen sogenannten Senkfederantrieb, der ein Heben bzw. Senken des Stromabnehmers durch Betätigen eines Bügelventils im Führerstand der Lokomotive ermöglicht.
Die Funktion dieser Antriebsart ist bekannt und besteht ein herkömmlicher Senkfederantrieb aus einem
Luftzylinder, welcher mit dem Luftbehälter der Lokomotive in Verbindung steht, wobei bei den meisten
Ausführungen im Zylinder auch gleichzeitig die sogenannten Senkfedern eingebaut sind. Wird dieser Luftzylinder mit Druckluft beaufschlagt, drückt dessen Kolben die Senkfeder zusammen, wobei die Kolbenstange über entsprechende mechanische Führungsteile den Stromabnehmer nach oben frei gibt. Wird durch Betätigen des
Bügelventils der Druckluftzylinder mit der Atmosphäre verbunden, drücken die im Zylinder eingebauten
Senkfedern unter überwindung der Stromabnehmer-Hauptfederkraft den Kolben des Zylinders in seine rückwärtige Endstellung, wodurch der Stromabnehmer in seine Senklage gezogen wird.
Die Senkfedern müssen daher erheblich stärker dimensioniert werden, als die Stromabnehmer-Hauptfedern, da einerseits die Forderung nach einem raschen Absenken des Stromabnehmers besteht und anderseits der Stromabnehmer in seiner Senklage noch genügend grosse Auflagekräfte besitzen muss.
Der Nachteil solcher Senkfederantriebe besteht darin, dass die aus vorgespannten Stahlspiral-Druckfedern bestehenden Senkfedern ein erhebliches Gewicht besitzen und falls diese direkt im Luftzylinder eingebaut sind, ein Zerlegen des Zylinders wegen der unter Vorspannung eingebauten Druckfedern mit Gefahren verbunden ist.
Ausserdem beschädigen diese im Zylinder befindlichen Stahlfedern des öfteren die Zylindergleitflächen, was dann zu unerwünschten Leckverlusten bzw. auch zu Betriebsausfällen führen kann.
Ein weiterer Mangel, welcher den gebräuchlichen Stromabnehmer-Senkfedern aus Stahl anhaftet, ist darin zu sehen, dass der Federkennlinienverlauf jeweils linear ist, wodurch eine erwünschte Senkverzögerung des
Stromabnehmers vor Auflegen desselben auf seine Senklagerpunkte unmöglich wird. Daher ist man gezwungen, durch zusätzlichen Dämpfereinbau eine Abfangverzögerung zu erzielen.
Das Ziel der nachfolgend beschriebenen Erfindung besteht darin, die oben beschriebenen Nachteile von
Stromabnehmer-Senkfederantrieben auszuschalten. Die Erfindung betrifft einen Senkfederantrieb für Stromabnehmer mit einem pneumatisch angetriebenen Druckluftzylinder für den Hebe- sowie auch den
Senkvorgang mit einer, oder auch mehreren vorgespannten Senlcfedern, welche beim Hebevorgang zusätzlich gespannt wird bzw. werden und mit dem Druckluftzylinder entweder konstruktiv vereinigt oder getrennt von diesem eingebaut sind, und ist dadurch gekennzeichnet, dass als Senkfeder bzw. Lenkfeder an sich bekannte Gasdruckfedern, welche in der Hauptsache aus einem, gegen seine Kolbenstange abgedichtetem Zylinder bestehen, welcher unter so hohem Gasdruck steht, dass dem Eindringen der Kolbenstange in den Zylinder der gewünschte Widerstand entgegengesetzt wird, eingebaut sind.
Der prinzipielle Aufbau solcher Gasdruckfedern ist so, dass, wie in Fig. 2 dargestellt, ein gegen eine Kolbenstange--a--abgedichteter Zylinder--c--unter hohem Druck steht (Stickstoff) wobei die Gasfüllung --f-- dem Eindrücken der Kolbenstange entsprechenden Widerstand bietet. An der Kolbenstange ist ein Kolben--d--befestigt, jedoch dient dieser nicht, wie vielfach fälschlich vermutet wird, zur Abdichtung, sondern hat dieser lediglich Führungsaufgaben übernommen.
Der Gasdruck wirkt also lediglich auf die Kolbenstange der Gasfeder, wobei links bzw. rechts des Kolbens gleiche Druckverhältnisse herrschen. Der Vorteil dieser Gasdruckfedern besteht darin, dass man durch entsprechende Wahl des Kolbenstangenquerschnittes bzw. auch des Fülldruckes den Verlauf der Federkennlinie viel weitgehender beeinflussen kann, als dies bei Stahlfedern der Fall ist. So kann man beispielsweise die Federkennlinie mit einem sehr steilen Verlauf festlegen, wodurch der Stromabnehmer sehr rasch vom Fahrdraht abgezogen wird, während er mit abnehmender Senkgeschwindigkeit auf seine Senklagerpunkte aufsetzt.
Prinzipiell kann aber festgestellt werden, dass alle bekannten Gasdruckfedern gut als Senkfedern geeignet sind, jedoch noch weitere Möglichkeiten ihrer exakten Anpassung an die Forderungen welche der Stromabnehmerbau stellt, gegeben sind. Eine nach der Erfindung besonders vorteilhafte Ausführungsform der Gasfedern (s. Fig. 2) besteht darin, dass der Kolben der Federn mit einer Düse--g--versehen ist und der Zylinder ausser mit Gas auch noch mit einer genau vorherbestimmten Ölmenge gefüllt ist.
Werden solche Gasfedern unter einer Schräglage eingebaut, kann die Ausschubgeschwindigkeit der Kolbenstange nach einem bestimmten Federweg sehr stark verzögert werden.
Die Funktion ist hier folgendermassen :
Durch die Schräglage der Gasdruckfedern befindet sich das öl--e--im Zylinder--c--der Feder
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bestimmten Federweg auf diese Olvorlage--e--wobei das öl durch eine im Kolben--d--der Feder angeordnete Düse--g--strömen muss. Hiedurch ergibt sich eine sehr starke Verzögerung der Ausschubgeschwindigkeit der Kolbenstange.
Die Fig. l der Zeichnungen zeigt einen erfindungsgemässen Senkfederantrieb im Schnitt. Im Luftzylinder --l-- ist ein Kolben--2--und eine rohrförmige Kolbenstange --4-- angeordnet. Um diese Kolbenstange sind die Gasdruckfedern --3-- mit Hilfe von am Kolben, bzw. an der Kolbenstange angebrachten
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Befestigungselementen-6 und 7-angeordnet. Selbstverständlich können auch mehrere Gasdruckfedern um die Kolbenstange angeordnet werden, wobei die Zahl der verwendeten Federn einerseits von deren Ausführung und anderseits von der benötigten Senkfederkraft abhängig ist.
Im Inneren der hohlen Kolbenstange --4-befindet sich, wie in den Zeichnungen beliebig dargestellt, eine schwenkbare Zugstange--5--, welche am Kolben --2-- drehbeweglich gelagert ist.
Wird über die Luftzuführung-8--der Zylinder-l-mit Druckluft beaufschlagt, wandert der
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--2-- unter überwindungZylinder--l--entlüftet und damit druckfrei gemacht, wobei die Gasfedern --3-- den Kolben in seine rückwärtige Endstellung bewegen. über die Zugstange--5--wird der Stromabnehmer vom Fahrdraht abgezogen, wobei bei entsprechender Schrägstellung des gesamten Antriebszylinders mit Hilfe der Gasfedern eine Abfangdämpfung des Stromabnehmers erzielt werden kann.
Es ist selbstverständlich, dass nach der Erfindung die Gasfedern auch getrennt vom Druckluftzylinder angeordnet werden können, wobei diese aber dann staub- und wassergeschützt eingebaut werden müssen. Auch kann natürlich entsprechend den Gegebenheiten nur eine einzige Gasdruckfeder zum Einsatz kommen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Senkfederantrieb für Stromabnehmer mit einem pneumatisch angetriebenen Druckluftzylinder für den Hebe- sowie auch den Senkvorgang mit einer, oder auch mehreren vorgespannten Senkfedern, welche beim Hebevorgang zusätzlich gespannt wird bzw. werden und mit dem Druckluftzylinder entweder konstruktiv
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abgedichteten Zylinder bestehen, welcher unter so hohem Gasdruck steht, dass dem Eindringen der Kolbenstange in den Zylinder der gewünschte Widerstand entgegengesetzt wird, eingebaut sind.
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Most pantographs for main electric railways have a so-called lowering spring drive, which enables the pantograph to be raised or lowered by operating a loop valve in the driver's cab of the locomotive.
The function of this type of drive is known and consists of a conventional countersunk spring drive
Air cylinder which communicates with the locomotive's air reservoir, with most
Versions in the cylinder also at the same time the so-called countersunk springs are installed. If this air cylinder is pressurized with compressed air, its piston compresses the countersunk spring, whereby the piston rod releases the current collector upwards via corresponding mechanical guide parts. If you press the
The loop valve of the compressed air cylinder connected to the atmosphere, press the built-in cylinder
Lowering springs, overcoming the main spring force of the pantograph, moves the piston of the cylinder into its rearward end position, which pulls the pantograph into its lowering position.
The lowering springs must therefore be dimensioned considerably larger than the main pantograph springs, since on the one hand there is a requirement for a rapid lowering of the pantograph and on the other hand the pantograph must still have sufficiently large bearing forces in its lowered position.
The disadvantage of such lowering spring drives is that the lowering springs consisting of pre-tensioned steel spiral compression springs have a considerable weight and, if they are installed directly in the air cylinder, dismantling of the cylinder is associated with dangers due to the compression springs installed under tension.
In addition, these steel springs located in the cylinder often damage the cylinder sliding surfaces, which can then lead to undesirable leakage losses or even to operational failures.
Another deficiency that is inherent in common steel pantograph lowering springs is that the spring characteristic curve is linear, which results in a desired lowering delay of the
Pantograph before it is placed on its lowering bearing points becomes impossible. Therefore one is forced to achieve an interception delay by installing additional dampers.
The aim of the invention described below is to overcome the disadvantages of
Switch off the collector spring drives. The invention relates to a countersunk spring drive for pantographs with a pneumatically driven compressed air cylinder for the lifting as well as the
Lowering process with one or more pre-tensioned Senlcfedern, which is or are additionally tensioned during the lifting process and are either structurally combined with the compressed air cylinder or installed separately from this, and is characterized in that gas pressure springs known per se as lowering springs or steering springs, which consist mainly of a cylinder sealed against its piston rod, which is under such high gas pressure that the desired resistance is opposed to the penetration of the piston rod into the cylinder.
The basic structure of such gas pressure springs is such that, as shown in Fig. 2, a cylinder - c - sealed against a piston rod - a - is under high pressure (nitrogen), the gas filling --f-- being pressed in the piston rod offers adequate resistance. A piston - d - is attached to the piston rod, but it does not serve as a seal, as is often wrongly assumed, but has only taken on management tasks.
The gas pressure only acts on the piston rod of the gas spring, with the same pressure conditions prevailing on the left and right of the piston. The advantage of these gas pressure springs is that, by selecting the piston rod cross-section or the filling pressure, the course of the spring characteristic can be influenced much more than is the case with steel springs. For example, the spring characteristic can be set with a very steep course, whereby the pantograph is pulled very quickly from the contact wire, while it touches its lowering bearing points with decreasing lowering speed.
In principle, however, it can be stated that all known gas pressure springs are well suited as countersunk springs, but there are still further options for their exact adaptation to the demands made by pantograph construction. A particularly advantageous embodiment of the gas springs according to the invention (see FIG. 2) consists in that the piston of the springs is provided with a nozzle - g - and the cylinder is filled not only with gas but also with a precisely predetermined amount of oil.
If such gas springs are installed at an incline, the extension speed of the piston rod can be greatly decelerated after a certain spring travel.
The function here is as follows:
Due to the inclined position of the gas pressure springs, the oil - e - is in the cylinder - c - the spring
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certain spring travel on this oil reservoir - e - whereby the oil must flow through a nozzle - g - arranged in the piston - d - of the spring. This results in a very strong delay in the extension speed of the piston rod.
FIG. 1 of the drawings shows a countersunk spring drive according to the invention in section. A piston - 2 - and a tubular piston rod --4-- are arranged in the air cylinder --l--. The gas pressure springs --3-- are attached to this piston rod with the help of on the piston or the piston rod
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Fasteners-6 and 7-arranged. Of course, several gas pressure springs can also be arranged around the piston rod, the number of springs used being dependent on the one hand on their design and on the other hand on the required countersunk spring force.
Inside the hollow piston rod --4 - there is a pivotable pull rod - 5--, which is rotatably mounted on the piston --2--, as shown in the drawings.
If compressed air is applied to the cylinder-1-via the air supply -8-, the moves
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--2-- while overcoming cylinder - l - vented and thus depressurized, whereby the gas springs --3-- move the piston to its rear end position. The pantograph is withdrawn from the contact wire via the tie rod - 5 -, with the pantograph being able to be cushioned with the aid of the gas springs if the entire drive cylinder is positioned appropriately.
It goes without saying that, according to the invention, the gas springs can also be arranged separately from the compressed air cylinder, in which case, however, they must be installed so that they are protected from dust and water. Of course, depending on the circumstances, only a single gas pressure spring can be used.
PATENT CLAIMS:
1. Lowering spring drive for pantographs with a pneumatically driven compressed air cylinder for the lifting as well as the lowering process with one or more prestressed lowering springs, which are additionally tensioned during the lifting process and with the compressed air cylinder either constructively
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sealed cylinder, which is under such high gas pressure that the penetration of the piston rod into the cylinder is opposed to the desired resistance, are installed.