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Die Erfindung betrifft eine
Magnet-Schienenbremsvorrichtung mit wenigstens zwei Verschleißteilen aus ferromagnetischem
Material, die magnetisch durch wenigstens ein Füllstück
voneinander isoliert sind und mit einer Magneteinrichtung verbunden
sind, die im Betrieb in der Lage ist, ein durch die
Verschleißteile verlaufendes Magnetfeld zu erzeugen, während die
Verschleißteile im Betrieb in Kontakt mit einer Schiene gebracht
werden können, so daß sich das Magnetfeld durch die Schiene
schließen kann.
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Derartige Vorrichtungen sind sowohl als Elektromagnet-
Ausführungsform als auch als Dauermagnet-Ausführungsform
bekannt. Ein Magnet-Bremssystem ist gewöhnlich dem
Hauptbremssystem eines Zuges hinzugefügt, um die Bremswirkung, falls
notwendig, zu erhöhen. Ein Magnet-Bremssystem wird auch als
Feststellbremse verwendet. Ein Magnet-Bremssystem für
Schienenfahrzeuge weist gewöhnlich zumindest einen meist unter einem
Fahrgestell zwischen zwei Rädern über einer Schiene aufgehängten
Bremsschuh auf. Der Bremsschuh weist zwei Verschleißstreifen aus
magnetisierbarem Material auf, die sich parallel zueinander in
der gleichen Richtung wie die Schiene erstrecken. Wenn die
Verschleißstreifen auf den Kopf einer Schiene gedrückt sind, können
sich die durch die Verschleißstreifen hindurchlaufenden
magnetischen Feldlinien durch den Kopf der Schiene schließen. Folglich
werden die Verschleißstreifen aufgrund des Magnetfeldes gegen
die Schiene gezogen, um eine effektive Bremswirkung zu erzeugen.
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Die Verschleißstreifen sind magnetisch voneinander
mittels eines Luftspaltes getrennt, der zwischen den
Verschleißstreifen verläuft, wobei der Luftspalt gewöhnlich mit einem
Füllstreifen aus nicht-magnetisierbaren Material gefüllt ist.
Eine derartige, Dauermagneten verwendende
Schienenbremsvorrichtung ist z. B. in der holländischen Patentanmeldung NL-A 8802279
beschrieben.
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Eine ähnliche Magnet-Schienenbremsvorrichtung, die eine
Anzahl von dreieckförmigen Verschleißelementen aufweist, die
mittels magnetisch isolierender Füllstücke magnetisch
voneinander isoliert sind und aus ferritischem Gusseisen mit
Kugelgraphit hergestellt sind, ist in der GB-A 1376101 offenbart.
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Ein bei den bekannten Schienen-Bremsvorrichtungen sowohl
des elektromagnetischen als auch des dauermagnetischen Typs
auftretendes Problem ist die sogenannte Belagbildung (Plaque
formation). Die Belagbildung tritt aufgrund der Tatsache auf, daß
Metallpartikel, die von dem Kopf der Schiene und/oder dem
Verschleißstreifen beim Bremsen abgehen, an den Verschleißstreifen
haften bleiben, die wegen ihrer guten magnetischen Eigenschaften
normalerweise aus Stahl ST37 hergestellt sind. Die
Metallpartikel werden aufgrund der magnetischen Kräfte gegen die
Verschleißstreifen gezogen und werden nachfolgend an den
Verschleißstreifen aufgrund der hohen beim Bremsen auftretenden
Temperaturen, die z. B. 600ºC oder höher sein können, sozusagen
festgebacken. Im Betrieb wurde beobachtet, daß die Dicke eines
derart gebildeten Belags aus Metallzermahlungen auf etwa 10 mm
anwachsen kann. Ein derartiger Belag aus Metallpartikeln kann
jedoch einen Kurzschluß des Magnetfeldes erzeugen, der zur Folge
hat, daß die Verschleißstreifen nicht mehr länger gegen die
Schiene gezogen bzw. nur in unzureichendem Ausmaß gegen die
Schiene gezogen werden. Die Bremskraft wird hierdurch erheblich
reduziert. Die Folgen der Belagbildung können nur durch häufiges
Warten vermieden werden.
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Ein weiteres bei den bekannten Magnet-Bremssystemen
auftretendes Problem ist die von dem Füllstreifen verursachte
nicht-optimale Verteilung der Bremswirkung und seine
Hitzeempfindlichkeit. Als Material für den Füllstreifen wird häufig
Aluminium ausgewählt, aber Aluminium schmilzt bei 658ºC. Folglich
kann Aluminium bei hohen Temperaturen keine Bremswirkung
bewir
ken. Ein weiterer Nachteil eines Aluminium-Füllstreifens ist,
daß er relativ weich ist und schnell verschleißt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Magnet-
Schienenbremsvorrichtung zu schaffen, bei der die vorgenannten
Nachteile nicht auftreten oder in geringerem Ausmaß auftreten.
Ganz allgemein ist die Aufgabe der Erfindung, eine wirkungsvoll
arbeitende Schienenbremsvorrichtung zu schaffen, die eine hohe
Bremskraft mit einer guten Lebensdauer verbindet.
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Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß eine
Magnet-Schienenbremsvorrichtung der in der GB-A-1376101 beschriebenen Art
dadurch gekennzeichnet, daß die Verschleißteile wenigstens an der
Stelle der mit der Schiene in Kontakt kommenden Teile Verschluß -
streifen aus Kugelgraphitguss aufweisen und daß das Füllstück
wenigstens auf der der Schiene zugewandten Seite aus
austenitischem Gusseisen besteht.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die
beigefügte Zeichnung weiter beschrieben.
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Als Beispiel ist in der einzigen Figur im
Vertikalquerschnitt ein Teil einer in der niederländischen Patentanmeldung
NL-A-8802279 beschriebenen Magnet-Schienenbremsvorrichtung 20
des Dauermagnet-Typs gezeigt. Die Schienenbremsvorrichtung
befindet sich in der Ruhestellung in einiger Entfernung von einer
Schiene 30, kann aber, wenn ein Bremsvorgang gewünscht wird,
mittels nicht gezeigter Mittel in Kontakt mit dem Kopf 31 der
Schiene gebracht werden
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Die Figur zeigt einen Dauermagneten 21, der zwischen zwei
Polplatten 22, 23 angeordnet ist. Die Polplatten sind an ihren
Oberseiten mittels einer Befestigungsplatte 24 aus
nichtmagnetisierbarem Material, z. B. Aluminium oder nichtrostendem Stahl
oder dergleichen miteinander verbunden.
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Die Platte 12 ist mittels eines Bügels 50 und eines
Lagerstiftes 52, der sich durch eine Schlitzaussparung 51 in dem
Bügel erstreckt, an dem unteren Ende 53 eines
Betätigungsbauteils, z. B. einem hydraulischen oder pneumatischen Zylinder,
befestigt.
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Der Bügel 50 ist in der Lage, sich zwischen Seitenplatten
54, 55 eines als umgedrehtes U ausgebildeten Magnetkörpers aus
magnetisierbarem Material wie Stahl St37 nach oben und unten zu
bewegen. Auf der Höhe des Bügels ist die Deckplatte 56 des
Magnetkörpers mit einer Öffnung versehen. Vertikalschlitze 57 sind
in den Seitenplatten zum Führen des Bügels 50 vorgesehen.
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Der Magnet ist in der Ruhestellung gezeigt. In dieser
Stellung sind die Oberseiten des Magnetes 21 und der Polplatten
22, 23 auf dem Niveau zweier Flanschstege 58, 59, die sich von den
Seitenplatten des Magnetkörpers aus nach innen erstrecken und
als Polschuhe dienen.
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In einigem Abstand unter den Flanschstegen 58, 59 liegen
die Planflächen der Seitenplatten 54, 55 an Platten 60,61 aus
magnetisch isolierendem Material, wie z. B. Aluminium an. In der
gezeigten Stellung stoßen die Aluminiumplatten 60,61 teilweise
gegen die Polplatten des Magneten. Der Magnet hat eine Polfläche
zu seiner Linken und zu seiner Rechten. In dieser Stellung
können die Feldlinien des Magneten ausschließlich über die
Flanschstege 58, 59, die Seitenplatten 54, 55 und die Deckplatte 56
geschlossen werden.
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Die Platten 60, 61 aus magnetisch isolierendem Material
sind vorzugsweise mit einiger Bewegungsfreiheit an den
Seitenplatten 54, 55 befestigt. Zu diesem Zweck wird in dem gezeigten
Beispiel eine in der Außenwand einer jeden Platte 60,61
vorgesehene Nut verwendet, in die hinein sich ein oder mehrere
Vorsprünge 63 erstrecken, die an den Seitenplatten 54, 55 befestigt
sind und die schmaler als die Breite der Nut sind. Darüber
hinaus wird ein in den Seitenwänden einsitzendes Dichtelement 64
verwendet.
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Die Platten 60,61 aus magnetisch isolierendem Material
erstrecken sich bis zu dem freien unteren Rand der Seitenplatten
54, 55 und sind mit Polschuhen 65, 66 aus magnetisierbarem
Material, wie Stahl ST37, verbunden. Die Polschuhe weisen,
beabstandet von den Platten 60,61, Kopfflansche 67, 68 auf, die eine
Durchgangsöffnung 69 freilassen, die in dem Beispiel die Form
eines umgedrehten Trapezoids hat und die in dem Beispiel mit
einem magnetisch isolierenden Zwischenstück 70 gefüllt ist.
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Die magnetisch isolierenden Platten 60,61, die Polschuhe
65, 66 und das Zwischenstück 70 bilden zusammen ein U-förmiges
Gehäuse, dessen offenes Ende in dem Magnetkörper mit umgedrehter
U-Form angeordnet ist und das geeignet ist, den Magneten 21 mit
den Polplatten 22, 23 während einer Aufwärts- und Abwärtsbewegung
zu führen.
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An der Außenseite sind Bremsblockteile 71, 72 montiert,
die an die Polschuhe 65, 66 angepasst sind und einen Luftspalt
freilassen, der mit einem magnetisch isolierenden Füllstreifen
73 gefüllt ist. Die Bremsblockteile 71, 72 sind aus einem
magnetisierbarem Material hergestellt und weisen vorzugsweise sich
nach unten erstreckende Flansche 74, 75 auf, die
Verschleißstreifen zu beiden Seiten des Spaltes ausbilden. In diesem Beispiel
sind die Bremsblockteile an den Polschuhen mittels Schraubbolzen
76 montiert.
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Wenn der Magnetkörper mittels eines Betätigungsbauteils
in Kontakt mit einem Schienenkopf kommt und der Magnet zwischen
den Platten 60,61 verschoben ist, um an den Flanschen 67, 68
anzuliegen, können sich die Feldlinien über die Polschuhe, die
Bremsblockteile und den Kopf 31 der Schiene 30 schließen, wobei
bewirkt wird, daß die Verschleißstreifen und der Füllstreifen
kräftig gegen die Schiene gezogen werden.
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Es wird angemerkt, daß in dem gezeigten Beispiel die
Verschleißstreifen einen Bestandteil von Bremsblockteilen bilden,
die um die Polschuhe 65, 66 herumfassen. Für einen Fachmann sind
leicht viele andere konstruktive Möglichkeiten ersichtlich.
Beispielsweise können die Verschleißstreifen lose Streifen sein,
die lösbar an dem Rest der Bremsblockteile montiert sind oder
die unmittelbar an den Polschuhen 65, 66 montiert sind. Die
Erfindung ist nicht begrenzt auf Vorrichtunge, die
Verschleißstreifen haben, welche eine bestimmte Form und/oder welche in
einer bestimmten Weise montiert sind.
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Die Erfindung ist auch nicht beschränkt auf
Bremsvorrichtungen mit einer in der Figur gezeigten Konstruktion oder auf
Bremsvorrichtungen, die Dauermagneten aufweisen, oder auf
Dauermagnetvorrichtungen, die Magneten aufweisen, die sich in einem
Gehäuse nach oben und nach unten bewegen können.
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Wie weiter oben angemerkt wurde, bringen die bekannten
Magnet-Schienenbremsvorrichtungen das Problem der Belagbildung
mit sich, die die Bremswirkung negativ beeinflusst und häufige
Wartung erforderlich macht, insbesondere das Säubern der
Verschleißstreifen.
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Nach der Erfindung kann das Problem der Belagbildung
zumindest in einem beachtlichen Ausmaß durch den Einsatz von
speziellen Verschleißstreifen, die aus einem geeigneten Gusseisen
hergestellt sind, überwunden werden. Tests haben gezeigt, daß
Belagbildung, wenn überhaupt, kaum noch auftritt, wenn Gusseisen
mit Kugel(graphit) für die Verschleißstreifen verwendet wird.
Tests mit Gusseisen des Typs GGG40 zeigten keine Belagbildung.
Außerdem bewiesen die Verschleißstreifen aus diesem Material bei
Geschwindigkeiten über 80 km/h, daß sie einen höheren
Reibungskoeffizienten als Verschleißstreifen aus Stahl St37 haben.
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Wie weiter oben aufgezeigt wurde, ist ein Füllstreifen
aus nicht magnetisierbarem Material zwischen den
Verschleißstreifen plaziert. Der Füllstreifen dient als magnetischer
Schirm, der verhindert, daß die magnetischen Feldlinien den Kopf
der Schiene umgehen. Der Füllstreifen verhindert auch, daß
Metallteile zwischen den Verschleißstreifen landen.
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Gemäß der Erfindung kann die Arbeitsweise der
Magnetbremse weiter verbessert werden, wenn die Füllstreifen aus einem
speziellen Material hergestellt sind, das eine bessere Resistenz
bei hohen Temperaturen als das konventionelle
Füllstreifenmaterial (Aluminium) hat und das möglicherweise auch für einen
besseren Bremsbetrieb sorgt. Tests haben gezeigt, daß
austenitisches Gusseisen ein geeignetes Material ist, beispielsweise
austenitisches Eisen mit Kugel- oder Lamellengraphit. Dieses
Material wird nicht magnetisch und ist gegenüber den Temperaturen,
die beim Betrieb auftreten, resistent. Ein geeignetes Material
ist beispielsweise GGG-NiCr 20 2, das nach DIN 1694 die
Materialnummer 0.7660 hat, oder ein ähnliches Material.
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Ein weiterer Vorteil der Verwendung eines Füllstreifens
aus austenitischem Gusseisen ist, daß der Verschleißwiderstand
der Bremsvorrichtung wesentlich verbessert ist.
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Es wird angemerkt, daß einem Fachmann sich nach dem
Vorhergehenden verschiedene konstruktive Abweichungen des gezeigten
und beschriebenen Beispiels leicht aufdrängen werden.
Beispielsweise könnte der Füllstreifen teilweise an der der Schiene
gegenüberliegenden Seite aus einem austenitischen Gusseisen
bestehen und teilweise aus einem anderen, nicht magnetischen Material
bestehen. Solche Modifikationen sollen unter den Schutzbereich
der Erfindung, wie er in den Ansprüchen angegeben ist, fallen.