DE150733C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

Das nachfolgend beschriebene Betriebssystem bezweckt, bei elektrischen Kraftanlagen imd elektrischen Bahnen Motoren anwenden zu können, welche beim Angehen keine oder nur eine geringe Zugkraft entwickeln, doch kann jede Art-.von Motoren benutzt werden. , Dieses System bietet in Anwendung auf Vollbahnen den Vorteil, daß im Bereiche der Stationen eventuell keine Strorn-Zuführungsleitungen oder sogenannte dritte Schienen angeordnet zu sein brauchen.

Das Wesen des Systems besteht darin, daß für den Antrieb der zu treibenden Achse einer Kraftanlage oder eines elektrischen Fahrzeuges zwei Motoren angeordnet sind, und zwar ein elektrischer Motor von solcher Leistung, daß er bei voller Geschwindigkeit der zu treibenden Achse den Antrieb derselben allein besorgt, und ein Druckluftmotor, weleher mit dem elektrischen Motor nur unter Vermittlung der angetriebenen Achse in Zusammenhang steht und welcher während des Anlassens der Kraftanlage bezw. während des Anfahrens des elektrischen Fahrzeuges und während der Fahrt mit geringer Geschwindigkeit den Achsenantrieb allein zu besorgen imstande ist; dabei beginnt aber bei allen Ausführungsformen des Systems der elektrische Motor die Achse erst dann anzutreiben, wenn dieselbe bereits eine größere Rotationsge-

■ schwindigkeit erlangt hat. Zu den beiden Motoren ist noch eine besondere Ladeeinrichtung , für einen Druckluftrezipienten hinzugefügt, aus welchem die zu dem Betriebe.des Druckluftmotors erforderliche ^Druckluft entnommen wird.

Der elektrische Motor und der Druckluftmotor können auch durch Gruppen von gleichartigen Motoren ersetzt werden, welche aber so wirken müssen, daß sie sich stets verhalten wie ein einziger Motor. Statt des Druckluftmotors könnte irgend ein anderer nicht elektrischer Motor benützt werden, bei welchem ein Druckmittel die Triebkraft liefert. Die Ladeeinrichtung für den Druckluftrezipienten, der in bekannter Art mit einem Reduzier-Apparat versehen sein kann, erfordert im Vergleich mit den beiden Antriebsmotoren nur einen verhältnismäßig geringen Energieaufwand, so daß sie auch während der Zeit, wenn die angetriebene Achse mit voller Geschwindigkeit rotiert, beständig tätig sein kann, wodurch leicht die erforderliche Druckluftmenge aufgespeichert werden kann, um während des Anlassens der Kraftanlage bezw. während des Anfahrens eines elektrischen Fahrzeuges oder während der Fahrt im Bereiche der Stationen einer elektrischen Bahn, wenn daselbst keine Stromzuleitungen angeordnet sind, den Achsenantrieb mittels des Druckluftmotors allein bewirken zu können. ' Im Falle der elektrische Motor nicht von selbst angeht, also ein einphasiger Induktionsmotor ist, oder wenn im Bereiche der Stationen einer elektrischen Bahn keine Stromzuführungsleitungen angeordnet sind, kommt der elektrische Motor unter Vermittelung der vom Druckluftmotor angetriebenen Achse (der Fahrzeugachsen) .ohne

Anwendung anderer Hilfmaschinen in Gang und erlangt so seine volle Geschwindigkeit, worauf er ohne Anwendung von Vorschaltwiderständen und Regelungseinrichtungen unmittelbar an die Stromleitungen angeschlossen werden kann.

Es ist jedoch nicht unbedingt notwendig, daß der elektrische Motor erst zur Wirkung gelangt, wenn die angetriebene Achse die volle

ίο Geschwindigkeit erlangt hat; derselbe kann während eines Teiles der Anlaßperiode mit dem Druckluftmotor zusammenwirken, wodurch eine große Anfahrbeschleunigung erreicht wird. Die Einschaltung des elektrischen und des Druckluftmotors kann mittels getrennter oder mittels eines gemeinsamen Reglers (Kontrollers) erfolgen; da der elektrische Motor erst bei größerer Geschwindigkeit eingeschaltet wird, braucht der Kontroller nur mit einem einzigen Stromschlußkontakte für den elektrischen Motor versehen zu sein. Infolge dieser Einfachheit der Regelungseinrichtung'en eignet sich das System insbesondere auch für elektrisch betriebene Züge, in welchen mehrere Motorwagen angeordnet sind, die von einer Stelle aus gemeinsam gereg-elt werden sollen. Falls im Bereiche der Stationen einer elektrischen Bahn keine Stromleitungen angeordnet sind, braucht man bei Anwendung dieses Systems während der Fahrt nicht sehr sorgfältig darauf zu achten, wo gerade die Stromzuführungsleitung wieder beginnt.

Das System kann als eiii gemischtes elektrisch pneumatisches Betriebssystem bezeichnet werden, wobei aber der elektrische Motor als der Hauptantriebsmotor anzusehen ist, da er während des größten Teiles des Betriebes allein den Achsenantrieb bewirkt. Die Ökonomie' ist daher auch dieselbe wie die eines

40. rein elektrischen Systems, denn bei Anwendung eines solchen finden beim Anlassen der Motoren ebenfalls Verluste statt.

Gegenüber bereits bekannten Systemen weist das vorliegende System wesentliche Unterschiede auf.

In der amerikanischen Patentschrift 673975 ist eine kräftspeichernde Bremse beschrieben, wobei die Bremsung eines elektrisch oder in anderer Weise oder gar nicht angetriebenen Fahrzeuges anstatt mittels Bremsklötzen in der Weise bewirkt wird, daß von der Fahrzeugachse aus bei Einstellung des Bremshahnes in die Bremsstellung eine Druckluftmaschine als Kompressor betrieben wird, welcher Druckluft in einen Rezipienten pumpt; beim Anfahren wirkt die Druckluftmaschine als Motor und unterstützt den elektrischen Antriebsmotor, so daß die exzessiven Anfahrstromstärken vermieden sind. Der elektrische Motor beginnt

δο hei der Ingangsetzung des Fahrzeuges stets gleichzeitig" mit dem'Druckluftmotor zu wirken. Derselbe muß mit großer Zugkraft angehen, die Anlaßwiderstände und Regelungseinrichtung müssen ebenso beschaffen sein wie ohne Anwendung der kraftspeichernden Bremse, und ebenso müssen im Bereiche der Stationen einer elektrischen Bahn die Stromzuführungsleitungen angebracht sein. Dadurch, daß gemäß dem vorliegenden Systeme der Druckluftmotor so groß gewählt ist, daß er das Anfahren allein bewirken kann, und daß der elektrische Motor nicht gleichzeitig, sondern erst nach Erlangung einer gewissen Geschwindigkeit" die Achse anzutreiben beginnt, sind alle die erwähnten Vereinfachungen erzielt, daß die Anlaßwiderstände ganz. oder zum größten Teil entfallen können, daß die Regelungseinrichtungen sehr vereinfacht werden, indem der Kontroller nur einen Stromschlußkontakt zu erhalten braucht, daß Einphasen-Induktionsmotoren angewendet werden können usw. Es ist dadurch zum Unterschiede von der in der amerikanischen · Patentschrift beschriebenen Bremseinrichtung ein neues Betriebssystem geschaffen, während gemäß der amerikanischen Patentschrift die gebräuchlichen Betriebssysteme zur Anwendung kommen.

In den britischen Patentschriften 20088 und 20101 aus dem Jahre 1901 sind zwei Systeme von Arnold beschrieben, bei welchen ebenfalls ein elektrischer. Motor, welcher nicht von selbst angeht, in Anwendung kommt. Für den Antrieb der Fahrzeugachse sind außer diesem Motor gemäß beiden Patentschriften noch zwei Druckluftmaschinen bezw. Gruppen von Druckluftmaschinen zugeordnet. Gemäß Patent 20088 sind beide Teile des elektrischen Motors beweglich, gemäß Patent<2oioi ist der Feldmagnet des Motors unbeweglich. Bei beiden Systemen rotiert der elektrische Motor unabhängig von der Wagengeschwindigkeit stets mit konstanter Geschwindigkeit, wobei die beiden Druckluftmaschinen eine nachgiebige Übersetzung zwischen dem Motor und der Fahrzeugachse bilden, so daß der elektrische Motor die Fahrzeugachsen schon beim Anfahren und bei geringer Wagengeschwindigkeit treibt.

Gemäß dem vorliegenden Systeme ist zur Erreichung des gleichen Effektes, der mit Anwendung der beiden A r η ο 1 d'schen Systeme erreichbar ist, nur eine Druckluftmaschine für den Antrieb erforderlich, welche mit dem Elektromotor nur unter Vermittelung der Achse in Zusammenhang steht. Abgesehen von diesem Vorteile ermöglicht das vorliegende System eine außerordentliche Vereinfachung der Regelungsemrichtungen im Vergleiche mit den beiden Arnold'schen Systemen. Von diesen unterscheidet sich das vorliegende System noch dadurch, daß eine besondere Lade-

einrichtung für den Druckluftrezipienten vorgesehen ist, welche verhältnismäßig wenig Energie erfordert und während der ganzen Betriebszeit bezw. im Falle der Anwendung auf elektrische Bahnen während der ganzen Dauer der Fahrt wirken kann, während g'emäß den Arnold'schen Systemen ein Pumpen bei Fahrt mit voller Geschwindigkeit nicht stattfindet, sondern nur bei Fahrt mit geringer Geschwindigkeit oder beim Stillstande des Fahrzeuges; daher kann nur ausnahmsweise eine stromlose Strecke befahren werden, nicht aber im Bereiche der Stationen die Stromzuleitung weggelassen werden, wie gemäß dem vorliegenden Systeme.

Die beiliegenden Figuren stellen ver-. schiedene Ausführungsformen des Systems dar. In den bezüglichen Stellen der Beschreibung ist der kürzeren Ausdrucksweise halber stets angenommen, daß das System bei einem elektrischen Fahrzeuge angewendet sei. In den Fig. 1, 2, 3, 4 und 5 treibt während des Anfahrens der Druckluftmotor P die Fahrzeugachsen allein an, dann übernimmt der elektrische Motor den ,Antrieb. Die Fig. 6 stellt eine Änderung der Antriebseinrichtung dar. Die Fig. 7 stellt einen Fall vor, in welchem der elektrische und der Druckluftmotor während eines Teiles der Anfahrperiode zusammenwirken; der letztere soll aber so groß gewählt sein, daß er das Anfahren allein bewirken kann, und daß eventuell in den Stationen keine Stromzuleitungen angeordnet zu sein brauchen ; falls der Zug zufälligerweise auf der Strecke halten muß, kommt derselbe unter Wirkung beider Motoren sehr rasch in Gang. Die Fig. 8 a, 8 b, 8 c, 8d, 8e und 8f stellen verschiedene Schnitte durch den Regler (Kontroller), die Fig. 9 eine Seitenansicht desselben dar.

Die Fig. 10, 11, 12 zeigen die Anwendung" des Systems für den Fall, daß in einem Zuge mehrere Motorwagen angeordnet sind. In allen Figuren haben die Buchstaben dieselbe Bedeutung. Der Einfachheit wegen ist stets nur eine Stromleitung O und eine Stromrückleitung Z durch die Schiene angenommen, doch lassen sich die Ausführungsformen 'unmittelbar auch für Mehrphasenstrom anwenden. In allen in den Figuren gezeichneten Ausführungsformen kann der Regulatorhahn die in den Fig. 8 und 9 dargestellte Einrichtung haben, wobei demselben 5 Hauptstellungen gegeben werden können. Die Wirkungsweise des Regulators ist weiter unten näher erläutert. Bei Stellung b, d. i. Bremsstellurig, strömt aus dem pneumatischen Akkumulator R Druckluft in eine Bremsleitung. Die Stellung O ist die Ausschaltestellung; dabei sind alle Rohrleitungen geschlossen und der elektrische Strom unterbrochen. Bei Stellung 1 sind die Bremsen gelöst, aber die Motoren P und E nicht eingeschaltet. Bei der Stellung 2, der Anlaßstellung, gelangt aus dem Akkumulator R Druckluft zum Motor P, welcher dadurch die Wagenachse A antreibt. Der Strom für den Motor E ist im allgemeinen noch nicht geschlossen, nur bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform erhält der Motor bereits Strom. Bei der Stellung 3 ist der Strom für den Motor E stets geschlossen, dagegen die Druckluftleitung für den Motor P vom Akkumulator (Rezipienten) R getrennt; es treibt daher der Motor E allein die Wagenachsen A an.

In allen Figuren bedeutet c einen von einem Zentrifugalregulätor beeinflußten Ausschalter, welcher den Stromkreis des Motors E unterbricht, wenn die Wageilgeschwindigkeit unter ein gewisses Maß sinkt. Mit p ist stets ein Kompressor bezeichnet, dessen Leistung verhältnismäßig klein ist im Vergleiche zur Leistung des Druckluftmotors P; der Kompressor p hat nur die beim Anfahren des Wagens und die für die Bremsung verbrauchte Druckluft zti ersetzen, kann aber während der ganzen ' Fahrzeit und eventuell auch während der Aufenthalte wirken. .

Mit C₁, C₂ ist eine in der Fig. 5 näher dargestellte Einrichtung bezeichnet, welche bewirkt, daß, falls die Druckluft im Akkumulator R den zulässigen Maximalwert erreicht, eine Zahnstange ζ plötzlich verschoben wird, so daß der Kompressor p leer arbeitet, indem die von demselben ausgehende Rohrleitung durch den Hahn Ji₁ mit der Außenluft verbunden wird. Beim Sinken des Druckes im Rezipienten R geht die Zahnstange ζ plötzlich zurück, wodurch der Hahn Ji₁ so verstellt wird, daß die Verbindung zwischen dem Kornpressor p und dem Akkumulator R hergestellt ist. Einrichtungen dieser Art, wenn auch in anderer Ausführung, sind bereits bekannt. Die aus der Fig·. 5 ersichtliche Einrichtung ist folgende: Innerhalb des kleinen Zylinders C₁, welcher stets mit der Außenluft in Verbindung steht, befindet sich ein unter Federdruck stehender Kolben.- Vom Zylinder C₁ führt ein Rohr in den Zyinder c₂, in welchem sich ebenfalls ein unter Federdruck stehender Kolben befindet; der Zylinder C₂ steht auch mit der Außenluft in Verbindung. Die Feder im Zylinder C₁ übt einen starken Druck auf den Kolben, so daß sich dieser nur verschiebt, wenn der Druck im Akkumulator R den Maximalwert erreicht hat; in diesem Falle kann Druckluft in den Zylinder c₂ einströmen und verschiebt, da die Kraft der Feder im Zylinder C₂ verhältnismäßig gering ist, den Kolben und dadurch auch die Stange z, wodurch die Verstellung des Hahnes Ji₁ bewirkt wird. Wenn der Druck im Akkumulator R sinkt, bewegt

sich der Kolben im Zylinder C₁ zurück; dadurch kann die Druckluft aus dem Zylinder C₂ ausströmen, der Kolben in C₂ wird durch die Wirkung der Feder wieder zurückbewegt und der Hahn A₁ wieder in die Arbeitsstellung gebracht. Um auch in dem Falle, wenn der Hahn A₁ in Arbeitsstellung ist, ein Leergehen des Kompressors p zu ermöglichen, kann eventuell ein zweiter, ebenso wie A₁ beschaffener Hahn A₂ in der vom Kompressor zum Akkumulator führenden Rohrleitung angeordnet sein, wie dies in Fig. ι gezeichnet ist, doch, ist diese Einrichtung" in den meisten Ausführungsformen des Systems nicht notwendig. Wenn der Hahn A₂ eine solche Stellung" hat, daß die vom Kompressor kommende Rohrleitung mit der Außenluft in Vei'bindung ist, so leistet der Kompressor keine Arbeit, selbst wenn sich der Hahn A₁ in der Arbeitsstellung befindet. Die in den einzelnen Figuren gezeichneten Ausführungsformen des neuen Betriebssystems sind folgende:

In Fig. ι treiben die nur unter Vermittelung der anzutreibenden Achse allein in Abhängigkeit stehenden Motoren E und P die Wagenachse A; von dieser aus wird der kleine Kompressor,/' getrieben; beim Anfahren wirkt nur . der Motor P allein, erst bei Erreichung einer bestimmten Wagengeschwindigkeit erfolgt beim -Regulatorhahn (!Controller) H Stromschluß für den Motor E, während P unwirksam wird. Der Motor E hat keine Anlaßwiderstände und wirkt so lange allein, bis wieder angehalten werden soll. Damit beim Anfahren der Motor P nicht gleichzeitig die Achsen A und den Kompressor p treiben muß, kann mit dem Regulatorhahn H der Hahn A₂ in Verbindung stellen, wodurch erreicht wird, daß erst nach Abschaltung von P und Anschaltung von E der Kompressor p zu arbeiten beginnt. Die spezielle Beschaffenheit des Hahnes A₂ und ebenso die Einrichtung, daß der Kompressor während der Ingangsetzung des Antriebsmotores P leer geht, bildet nicht einen Teil der vorliegenden Erfindung. Der Hahn A₂ muß nicht unbedingt angeordnet sein, weil der Kompressor p im Vergleiche zu P nur eine geringe Leistung hat; überdies wird in der Regel von der vorgängigen Fahrt der Akkunullator R vollständig gefüllt sein, so daß bereits der Hahn A₁ für Leerlauf des Kompressors eingestellt ist. Bei der ersten Inbetriebsetzung des Wagens muß R bereits gefüllt sein; dies kann von einer äußeren Quelle aus erfolgen. Während der Fahrten wird R stets gefüllt; im Akkumulator R wird auch nach mehrstündiger Einstellung des - Betriebes genügend Druckluft vorhanden sein, um ein Anfahren sicher zu ermöglichen. Eine event.

Nachfüllung von R nach längerer Einstellung des Betriebes bietet keine Schwierigkeit, weil der Akkumulator R nur die für das erste Anfahren erforderliche Druckluft zu enthalten braucht und daher verhältnismäßig klein sein kann. Man könnte, wenn R ganz entladen ist, die Ladung auch dadurch bewirken, daß das Fahrzeug von einem anderen eine Strecke weit gefahren wird; bei dem angezogenen Fahrzeug müßte H die Ausschaltestellung haben, A₂ müßte fehlen.

In Fig. 2 ist die Einrichtung von der in Fig. ι dargestellten nur insofern verschieden, als der Hahn A₂ weggelassen ist und der Kompressor p von der Elektromotoraehse angetrieben wird. In Fig. 3 ist zum Unterschiede von Fig'. I angenommen, daß der Motor E direkt auf die Wagenachse aufgesetzt ist, was mit Rücksicht darauf leichter möglich ist als bei anderen Systemen, weil der Motor erst bei voller Geschwindigkeit eingeschaltet wird; außerdem ist aber angenommen, daß der Kompressor p von einem kleinen Explosionsmotor g (Benzin- oder Petroleummotor oder beliebiger Gasmotor) angetrieben wird. Diese Einrichtung bietet für nach dem vorliegenden System ausgeführte elektrische Bahnanlagen einen sehr großen Vorteil. Es brauchen bei einer Bahnanlage von der Einfahrt in die Stationen bis zur Ausfahrt und auch in den für die Lokomotiven bestimmten Remisen gar keine Ladestellen, weder für Strom, noch für Druckluft vorhanden zu sein. Die Lokomotiven bekommen erst außerhalb der Ausfahrt hochgespannten Strom zugeführt. Sollte durch irgend einen Umstand einmal während der Fahrt der Akkumulator sich entladen, so ist an beliebiger Stelle auch bei Anwendung von einphasigem Wechselstrom wieder ein Anfahren möglich, da der Explosionsmotor den Akkumulator bald laden kann.

In der Fig. 4 ist angenommen, daß der Motor E auch während des Stillstandes des Wagens läuft und durch eine Kupplung K mit der Wagenachse gekuppelt werden kann. Das Anfahren erfolgt mittels des Motors P allein. Nach Erreichung einer bestimmten Fahrgeschwindigkeit wird bei Einstellung des Regulators in die Stellung 3, wie weiter unten erläutert ist, die Kupplung eingerückt; in dem dargestellten Beispiele ist angenommen, daß die Kupplung eine elektrische ist; die Einrichtung für den Stromschluß für die Kupplung ist genau dieselbe wie bei den früheren Figuren. Die Einrückung der Kupplung erfolgt bei gleicher oder angenähert gleicher Geschwindigkeit der zu kuppelnden Teile. Statt einer elektrischen Kupplung könnte auch eine mechanische oder durch Druckluft beeinflußte Kupplung angeordnet sein; in beiden Fällen könnte durch den Regulator // die Einrückung der Kupplung bewirkt werden, indem z. B.. statt Stromschluß für eine Batterie B zu bewirken,

welche Strom für elektrische Kupplung liefert, Druckluft in eine Druckluftleitung eingelassen würde. Der Motor E ist mit einem Anlasser versehen. Der Schalthebel wird einerseits durch Federkraft F oder Gewicht beeinflußt, andererseits durch ein Solenoid S, welches im Nebenschlüsse liegt. Die Feder F sucht den Motor auszuschalten, das Solenoid S denselben durch Anziehung des mit dem Schalthebel verbundenen Eisenkernes einzuschalten; wenn das Solenoid stromführend ist, überwiegt die Kraft des Solenoides. Der Schalthebel soll mit einer Bremsvorrichtung, z. B. ölbremsung, versehen sein, um zu rasche Bewegungen zu vermeiden. Wenn die Bahnstrecke stromlos wird, schaltet sich der Motor B selbsttätig aus, und umgekehrt schaltet er sich wieder ein, wenn die Bahnstrecke wieder Strom erhält. Der Motor E muß in vorliegendem Falle die Eigenschaft haben, daß er wenigstens im unbelasteten Zustande von selbst angeht. Vom Motor E wird auch der kleine Kompressor p angetrieben, und soll durch die beschriebene Einrichtung bewirkt werden, daß p während des Stillstandes des Fahrzeuges auch von E angetrieben wird. Mit Rücksicht auf die ' Komplikation, welche durch die Anordnung eines Anlassers für E, einer Kupplungseinrichtung K und der Anlage von Stromleitungen im Bereiche der Stationen bedingt ist, und mit Rücksicht darauf, daß der Kompressor p klein ist, erscheinen die früher besprochenen Ausführungsformen des Systems als wesentlich einfachere Lösungen.

Bei der Einrichtung gemäß Fig. 5 ist angenommen, daß der Kompressor p von einem kleinen Elektromotor e angetrieben wird; im übrigen ist die Anordnung dieselbe wie in Fig. I. Der Elektromotor e ist mit einer Anlaßvorrichtung versehen, welche analog der in. Fig. 4 dargestellten ist, jedoch mit dem Hahn Zt₁ in besonderer Art zusammenwirkt. An die zum Motor E führenden Hauptstromleitungen ist im Nebenschluß einerseits das den Schalthebel beeinflussende Solenoid 's, andererseits der Motor e angeschaltet. Die Feder f sucht den Motor auszuschalten, das Solenoid ^ denselben einzuschalten ; die Feder f soll die Kraft der Feder im Zylinder C₂ überwiegen. Wenn der Wagen außer Betrieb gesetzt ist, so ist i im Akkumulator R der Druck zu gering, und daher ist der Zylinder C₂ auf beiden Seiten des Kolbens mit der äußeren Luft in Verbindung. Die Feder / bringt den Schalthebel in die punktiert gezeichnete Ausschaltestellung-, in welcher der Hahn Ii₁ die Rohrleitung abschließt. Bekommt der Wagen Strom, , so wird der "Schalthebel infolge der Wirkung des Solenoides j langsam in die Arbeitsstellung gedreht; dabei wird der Hahn Ji₁ zunächst aus der Anfangsstellung" in jene Stellung gedreht, in welcher er ρ mit der Außenluft verbindet; in diesem Moment wird auch der Stromkreis für e geschlossen; der Schalthebel wird noch weiter verdreht, wobei der Widerstand zv allmählich ausgeschaltet und Ii₁ in die Arbeitsstellung gebracht wird. Der Motor e geht daher leer an. Hat R allmählich vollen Druck erhalten, so wird durch die in c₂ eindringende Druckluft der Hahn A₁ und dadurch auch der ,Schalthebel mit einer die Wirkung des Solenoides bedeutend überwindenden Kraft in die Ausschaltstellung gebracht. Der Motor e steht nun so lange still, bis der Druck in R sinkt. Wenn bei der Inbetriebsetzung des Wagens in R schon Volldruck herrschte, bleibt der Motor e in Ausschaltestellung. Der Schalthebel ist mit einer Flüssigkeitsbremse versehen, welche in der Figur nicht gezeichnet ist. Durch die besprochene Einrichtung ist es möglich, den Kompressor ρ sich selbst zu überlassen, ohne daß man darauf zu achten hat, ob auf der Bahnstrecke die Stromleitung überall-angeordnet ist oder nicht, und wo sie gerade wieder anfängt. Es kann ja auch der Fall vorkommen, daß die Stromleitung plötzlich stromlos wird und nach \^rerlauf einer Zeit wieder stromzufülirend; auch in diesem Falle ist der Motor e, ebenso wie der Motor E in den frühem Figuren, nicht gefährdet. Beim Stromloswerden der Leitung wird der' Motor e sofort ausgeschaltet, wenn Zi₁ auch in Arbeitsstellung war, und erst wieder eingeschaltet, wenn die Leitung wieder stromführend wird. Der Motor E wird beim Stromloswerden der Leitung ebenfalls ausgeschaltet, da die Fahrgeschwindigkeit sinkt und daher durch die Wirkung des Zentrifugalregulators c der zugehörige Ausschalter betätigt wird.

Im Bereiche der Stationen der elektrischen Bahn brauchen auch in diesem Falle keine Stromleitungen angeordnet sein; es ist hinreichend, wenn in der Motorwagenremise oder allenfalls noch an den Stellen des Bahnplanüms, wo bei Dampfeisenbahnen die Wasserkrane angeordnet sind, Ladekontakte angebracht werden, damit die Kompressoren p bei Stillstand des Wagens allenfalls auch. ar- < beiten können.

In der Fig. 6 ist nur eine Abänderung der Antriebseinrichtung für die Wagenachse A gezeichnet. Die Motoren E, P wirken wie früher, doch treibt P die Achse A nicht unmittelbar, sondern -unter Zwischenschaltung von E; ebenso könnte P zwischen E und A zwischengeschaltet sein.

Während bisher· angenommen wurde, daß die Motoren P₁ E die Achse nicht gleichzeitig antreiben, stellt die Fig. 7 eine Ausführungsform dar, bei welcher die Motoren während eines Teiles der Anlaßperiode die Achse A gleichzeitig antreiben können; nach Erlangung

einer bestimmten Geschwindigkeit wirkt wieder nur E allein; dabei soll aber der Motor P in bezug auf seine Leistung so groß bemessen sein, daß er das Anfahren allein bewirken kann, und E den Antrieb erst nach Erlangung einer größeren Geschwindigkeit bewirken. Diese Ausfülirungsform ist insbesondere dann geeignet, wenn der Motor E keine sehr hohe Anlaufskraft hat, also z. B. ein Gleichstrom-,

ίο Nebenschluß- oder ein Drehstrommotor ist. Der Motor E ist in der Figur als Gleichstrommotor angenommen. Der Regulatorhahn H kann unmittelbar oder durch Übersetzung mit dem Anlasser für E verbunden sein. Die Stellungen des Hahnes H sind dieselben, wie früher erörtert wurde; nur muß der Hahnkörper mit einem entsprechenden Stromschließer versehen sein. Bei der Einrichtung gemäß Fig. 7 wird bei Einstellung der mit einem Schalthebel versehenen Reglervorrichtung in die Bremsstellung pneumatisch und elektrisch gebremst. Bei der Talfahrt kann elektrische Energie an das Netz zurückgegeben werden und außerdem, wenn R nicht gefüllt ist, auch R gefüllt werden. Der Kompressor p wird gemäß Fig. 7 von A angetrieben. Sollte bei Inbetriebsetzung des Wagens R entleert sein, so kann in der Remise der Wagen etwas gehoben und die Ladung von R mittels E bewirkt werden; eventuell könnte E mit der Achse lösbar gekuppelt sein. Im allgemeinen wird diese Manipulation nur sehr selten oder niemals notwendig' sein.

In der Fig. 8 sind verschiedene Schnitte durch den Regulatorhahn H gezeichnet, während die Fig. 9 eine Seitenansicht derselben darstellt. Bei mit Druckluft betriebenen Bahnen sind bereits Regulatorhähne in Anwendung, welche die früher besprochenen Ein-Stellungen b, o, 1, 2 ermöglichen; im vorliegenden Falle kommt noch eine weitere Häuptstellung' 3 hinzu, in welcher der Druckluftmotor P wieder abgeschaltet ist. Am Hahnkörper sind auch entsprechende Stromschlußstücke angeordnet, um die erforderlichen Stromschließungen und Unterbrechungen zu bewirken. In den Figuren ist angenommen, daß die Druckluft in den Hahnkörper durch das Rohr R^x einströmt (Fig. 9), währeud sie durch das unterhalb befindliche Rohr P^x zum Druckluftmotor gelangen kann. Unterhalb des Rohres P^x schließt einerseits seitlich die Bremsleitung b^x an, andererseits ist seitlich ein Auslaß a^x angeordnet. Am Regulatorhahn können noch andere Bohrungen angebracht sein, wenn z. B. für pneumatische Kupplungen Druckluft benötigt wird. Die Fig. 8a stellt einen Schnitt durch die Ebene X₁-X₁ in Fig. 9 dar; die Fig. 8b, 8c und 8el stellen Schnitte durchX₂-X₂, die Fig. 8e und 8f Schnitte durch X₃-Z₃ dar. An der Eintrittsstelle für die Druckluft (Fig. 8a) ist im Hahnkörper eine ringförmige Ausnehmung gemacht, von welcher aus parallel zur Hahnachse zwei Bohrungen D₁, D₂ im Hahnkörper nach abwärts gehen. Die Bohrungen sind gleich lang; während jedoch D₁ etwas tiefer nach' abwärts reicht, bis zu a, b (X_S-XJ, reicht D₂ etwas über die ringförmige Ausnehmung in der Ebene X₁-X₁ hinauf. Der Hahn ist in dieser Ausführung entlastet. Die Bohrungen D₁, D₂ können durch Querkanäle verbunden sein. In der Ebene X₃-X₂, wie aus den Fig. 8e und 8f ersichtlich ist, am Hahnkörper eine Ausnehmung α vorhanden, welche während der ganzen Drehung des Hahnes mit der Außenluft in Verbindung bleibt. Von der Ausnehmung α geht im Hahnkörper parallel zur Achse eine Bohrung Ct₁ nach aufwärts, reicht jedoch nicht bis in die Ebene X₁-X₁. ,

Die am Eingange der Beschreibung mit b, o, I, 2, 3 bezeichneten Stellen beziehen sich auf die Lage der Bohrung D₁. Die an früherer Stelle beschriebene Wirkungsweise des Regulators ist aus den Figuren ersichtlich. Die Fig. 8b, 8c und 8d beziehen sich auf den Drucklufteinlaß für den Motor P; bei Stellung ο (Fig. 8b) ist der Motor abgeschaltet, bei Stellung 2 (Fig. 8c) arbeitet der Motor P, bei Stellung 3 (Fig. 8d) ist er wieder abgeschaltet. Die Fig. 8e und 8f beziehen sich auf , die Bremseinrichtung. Die Fig. 8e bezeichnet die Stellung 1, in welcher die Bremsen gelöst sind, aber der Motor P noch nicht arbeitet, bei der Stellung b gemäß Fig. 8f ist auf Bremsung geschaltet.

Das beschriebene System läßt sich mit Rücksicht darauf, daß die Reguliermechanismen in der früher beschriebenen Art selbsttätig wirken, für Züge anwenden, in denen mehrere elektrische Motorwagen angeordnet sind. Dabei braucht der Regulator H, um mehrere Motorwagen gleichzeitig von einer Stelle aus reg'eln zu können, keine Änderung erleiden, nur müssen entsprechende, durchgehende Druckluftleitungen und Stromleitungen angeordnet sein. Wie aus der Fig. 10 ersichtlich ist, sind die Akkumulatoren R₁ bezw. R₂ an eine Druckluftleitung D_s und die Motoren P₁ bezw. P₂ an die Druckluftleitung D_a auge- no schlossen. Die Leitungen D₃, D₄ sind in jedem Wagen durch -eine Leitung verbunden, in welche der Regulator H₁ bezw. H₂ eingeschaltet ist. Die von diesem ausgehenden Bremsrohrleitungen b\ bezw. b^x ₂ sind ebenfalls an eine durchgehende Leitung d angeschlossen. Von der Stromzuführungsleitung O geht in jedem Wagen unter Vermittelung des Stromabnehmers eine Stromleitung zu H, von dort aus eine Leitung zu der durchgehenden Stromleitung L; zwischen letztere und die Stromrückleitung, als welche z. B. die Schienen Z

Claims (12)

gedacht sind, sind die Motoren E1 bezw. E2 geschaltet. Die Kompressoren ρ sind in der Figur nicht gezeichnet; dieselben wirken automatisch unabhängig von H1 bezw. H2. In . 5 allen Wagen, mit Ausnahme des führenden, haben die Regulatoren die Stellung o. Durch den Regulator des ersten Wagens wird die - Zufuhr von Druckluft und Strom für alle Motoren P und E allein geregelt; der Stromabnehmer des ersten Wagens würde nach der gezeichneten Ausführungsform den Strom für alle Motoren zuführen; will man- dies vermeiden, so müßte noch eine durchgehende Stromleitung angeordnet werden, an welche die Stromabnehmer geschaltet sind. Wie ersichtlich, kann man bei Anwendung von einphasigem Wechselstrom oder Gleichstrom mit zwei durchgehenden Stromleitungen auskommen, wobei aber eine dieser Stromleitungen durch die Schienen gebildet sein kann. Bei Anwendung von Mehrphasenstrom ist die Zahl der durchgehenden Stromleitungen um eine vermehrt. Die Druckluftleitung Ds kann event, entfallen. Die Fig. 11 zeigt eine Ausführungsform, wenn dem Wagen hochgespannter Strom zugeführt und durch am Wagen angeordnete Transformatoren T1 bezw. T2 umgeformt / wird. Die Zahl der Stromleitungen. bleibt dieselbe wie bei Fig. 10. Die Fig. 12 bezieht sich auf den gleichen Fall, doch führen zu den RegulatorenH nun Niederspannungsleitungen; in diesem Falle ist die Zahl der durchgehenden Leitungen um eine vermehrt. Bei dem beschriebenen System läuft in allen Ausführungsformen während der Fahrt mit normaler Geschwindigkeit. der Motor P stets leer mit. Derselbe könnte durch Anordnung ausrückbarer Kupplungen, z. B. nach Art der im amerikanischen Patent 673975 beschriebenen, ausgerückt werden,. welche ebenfalls unter Vermittelung des Regulators H beeinflußt werden könnten. Die Wiedereinrückung ist bei vorliegendem System, falls die Wiedereinrückung nur bei Stillstand des Wagens erfolgen soll, selbst bei Anwendung von Klauenkupplungen möglich, weil vor Ingangsetzung des Wagens der mit dem Motor P verbundene Teil der Kupplung unter Anwendung der Druckluft ganz langsam so verstellt werden kann, daß die Einrückung der Kupplung möglich ist. Bei Anwendung von Friktionskupplungen ist die Einrückung jederzeit möglich. Bei Anwendung des beschriebenen Systems könnte endlich noch in jedem Wagen ein be-' . sonderer Schalter angeordnet sein, welcher gestattet, daß der -Motor E auch dann Strom erhält, wenn durch den Regulatorhalin H oder den Zentrifugalregulator c Stromunterbreellung bewirkt ist. Falls auf der Bahnstrecke eine kürzere steile Strecke zu überwinden ist, kann durch Handhabung des erwähnten Schalters bewirkt werden, daß der Wagen elektrisch und pneumatisch angetrieben wird. Eventuell könnte der Regulator H auch so eingerichtet sein, daß er bei einer besonderen Einstellung den Antrieb durch beide Arten von Motoren ermöglicht. Das beschriebene Betriebssystem ist nicht bloß für elektrische Bahnen, sondern auch für elektrische, stationäre Kraftanlagen aller Art anwendbar. Patent-A ν Sprüche:

1. Eine Betriebseinrichtung für elektrische Kraftanlagen, insbesondere für elektrische Bahnen, unter Anwendung von elektrischem Antrieb und Druckluftantrieb, dadurch gekennzeichnet, daß beim Anfahren die zu treibende Achse zuerst bis zur Erreichung einer größeren Geschwindigkeit ausschließlich von einem Druckluftmotor (oder einer Gruppe derartiger Motoren) und nach Erlangung der normalen Geschwindigkeit ausschließlich von ,einem Elektromotor allein (oder einer Gruppe derartiger Motoren) angetrieben wird, während in der Zwischenperiode der Druckluftmotor entweder allein oder in Verbindung mit dem Elektromotor die Zugbeschleunigung bewirkt, wobei der Elektromotor mit dem Druckluftmotor nur unter Vermittelung der angetriebenen Achse in Zusammenhang steht und wobei die Anlaßwiderstände für den Elektromotor im Gegensatz zur gebräuchlichen Ausführung ganz oder zum großen Teile weggelassen und die Regelungseinrichtungen dementsprechend vereinfacht sind, zu dem Zwecke, Elektromotoren verwenden zu können, welche beim Ang'ehen keine oder nur eine geringe Zugkraft entwickeln und um im Falle der Anwendung des Systems auf eine elektrische Bahn im Bereiche der Stationen die Stromzuleitung weglassen zu können.

2. Ausführungsform der Betriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische und der Druckluftmotor die zu treibende Achse (die Fahrzeugachsen) unter Vermittelung von ausrückbaren Kupplungen antreiben.

3. Ausführungsform der Betriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische und der Druckluftmotor die zu treibende Achse (die Fahrzeugachsen) in der Weise antreiben, daß der eine Motor unter Zwischenschaltung des anderen den Achsenantrieb bewirkt (Fig. 6).

4. Ausführungsform der Betriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge-

kennzeichnet, daß die Regelung des Druckluftmotors und des Elektromotors mittels eines gemeinsamen Reglers-(!Controllers) (H) bewirkt wird.

S- Ausführungsform der Betriebseinrichtung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch die Anordnung ' eines Fliehkraftreglers (c), welcher den Stromkreis des Elektromotors (E) unterbricht, wenn die ίο Umlaufsgeschwindigkeit der getriebenen Achse unter eine gewisse Grenze sinkt.

6. Ausführungsform der Betriebseinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der den Druckluftspeicher (R) speisende Kompressor (p) von einem Explosionsmotor (g) oder einem kleinen Dampfmotor getrieben wird (Fig- 3)·

7. Ausführungsform der Betriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der den Druckluftspeicher (R) speisende Kompressor (p) von der getriebenen Achse (A) aus angetrieben wird (Fig. 1).

8. Ausführungsform der Betriebseinrichtung nach Anspruch 1 unter Anwendung eines besonderen Elektromotors (c) für den Kompressor (p), dadurch gekennzeichnet, daß die Anlaßvorrichtung' bezw.

Regelungsvorrichtung" für den den Kompressor treibenden Elektromotor (e) unter Einfluß dreier stufenweise ansteigender Kräfte steht, und zwar einer Kraft (ζ. Β. Feder /), welche den Motor (e) auszuschalten sucht,. ferner einer Kraft (z. B. Solenoid s), welche von der Spannung des zug'eführten elektrischen Betriebsstromes abhängig ist und den Motor (e) einzuschalten sucht, und von einer Kraft, welche in Wirkung tritt, wenn der Druck im Druckluftspeicher (R) den Höchstwert erreicht (Fig. 5).

9. Ausfürungsform des Reglers nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Hahnkörper zwei gleichlange Bohrungen (D₁, D₂), welche untereinander und mit dem Drucklufteinlaß (R^x) in Verbindung stellen, und eine Bohrung (a_x) angeordnet sind, welch letztere mit dem Auslaß (a^x) in Verbindung steht, wobei diese Bohrungen (D_x, D₂, Ci₁) je nach der Stellung des Hahnes mit der zum Druckluftmotor (P) führenden Rohrleitung (P^x) oder mit der Bremsleitung (b^x) in Verbindung kommen, und wobei am Hahnkörper selbst elektrische Kontakte angeordnet sind, um den Stromkreis für den Elektromotor (E) oder für elektromagnetische Kupplungen zu schließen (Fig. 8 und 9).

10. Ausführungsform der Anlaß- und Regelungsvorrichtung nach Anspruch 8 für den Elektromotor (e), welcher den Kompressor (p) treibt, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Druckluftspeicher (R) ein Zylinder (C₁) in Verbindung' steht, dessen Kolben unter Einwirkung einer Feder steht, wobei dieser Zylinder (C₁) durch ein Rohr niit einem zweiten Zylinder (c₂) in Verbindung ist, dessen Kolben ebenfalls unter Einwirkung einer Feder steht, und wobei der Kolben des zweiten Zylinders (c₂) mit dem Hebel des Anlassers des Motors (e) mechanisch verbunden ist, so daß bei Erreichung des Höchstdruckes im Speicher (R) der Kolben im Zylinder (C₁) verschoben wird, da-,durch Druckluft in den Zylinder (c₂) ge-. langt und durch Abstellung des Kolbens (in C₂) der Hebel des Anlassers für den Motor (c) verstellt wird (Fig. 5).

11. Ausführungsform der Betriebseinrichtung nach. Anspruch 1, welche ermöglicht, mehrere im Eisenbahnzuge angeordnete Motorwagen mittels des Reglers des führenden Motorwagens gleichzeitig zu reg'eln, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Druckluftmotor (P₁ bezw. P₂) zum Regler (H₁ bezw. PI₂) führende Druckluftleitung durch eine durchgehende Druckluftleitung (DJ unterbrochen ist, und daß für die Elektromotoren (E₁, E₂), welche die Fahrzeugachsen antreiben, ebensoviele durchgehende Stromleitungen angeordnet sind, als isolierte Stromzuführungsleitungen für die elektrische Bahn vorgesehen sind oder eine mehr, um die Stromabnehmer aller Motorwagen für Stromabnahme verwenden zu können.

12. Ausführungsform der Betriebseinrichtung nach Anspruch 1, welche ermöglicht, mehrere in einem Zuge angeordnete Motorwagen mittels des Reglers des führenden Wagens gleichzeitig zu regeln, dadurch gekennzeichnet, daß auch die vom Druckluftspeicher zum Regler führende Druckluftleitung durch eine durchgehende Druckluftleitung (D₃) unterbrochen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.