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Bügelstromabnebmer. Die bekannten schleifenden Bügelstromabnehmer
nutzen sich einerseits sehr rasch ab, so daß sie einer häufigen Auswechselung bedürfen,
und andererseits bewirken sie auch eine vorzeitige Abnutzung der Fahrleitung und
erzeugen insbesondere eine muschlige geriffelte Beschaffenheit an der Kontaktfläche,
welche ihrerseits dann feile7artig auf den Stromabnehmerbügel einwirkt und die Glätte
der Kontaktfläche des letzteren zerstört. Ein derart beschädigter Stromabnehmerbügel
gefährdet wieder den Fahrdraht.
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Diese gegenseitige Einwirkung (!er Schleifbügel und der Fahrleitung
führte' dazu, daß nicht nur der Schleifbügel, sondern auch die Fahrleitung in verhältnismäßig
kurzen Zeitabschnitten ausgewechselt werden mußte, so daß die Kosten für die Instandhaltung
der Strecken wesentlich erhöht werden. Bisher gelang es nur, die Fahrleitungen durch
Anwendung besonders weicher Schleifbügel, z. B. Kohlenbügel, zu schonen, womit jedoch
die Instandhaltungskosten der Stromabnehmer eine starke Zunahme erfuhren. Die Versuche,
die obigen Übelstände durch Verbreiterung des Bügels und durch entsprechende Verminderung
des spezifischen Anpressungsdruckes des Stromabnehmers zu beseitigen, scheiterten
daran, daß es trotz schwingbarer Lagerung des flachen Stromabnehmerbügels nicht
gelang, das vollkommene Anschmiegen des Stromabnehmerbügels an die Fahrleitung mit
der ganzen Breite desselben und die gleichmäßige Verteilung des Anpressungsdruckes
an der ganzen Breite der Schleifbügeloberfläche trotz wechselndem Abstande der Fahrleitung
von dem Geleise auch bei Beschleunigung des Fahrzeuges zu erzielen.
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Die Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, daß zur Erzielung einer
möglichst geringen Abnutzung des Schleifbügels und der Fahrleitung unter Wahrung
der vollkommenen Glätte der letzteren die gleichzeitige Erfüllung nachstehender
Bedingungen erforderlich ist.
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i. Der Stromabnehmerbügel muß eine möglichst große Breite in der Fahrtrichtung
und ein möglichst geringes Gewicht besitzen.
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a: Der Bügel muß auf einem unter einem spitzen Winkel zum Fahrdrahte
gestellten (also umkippbaren) Rahmen um eine Drehachse drehbar gelagert sein, deren
größter Abstand von der Kontaktfläche des Stromabnehmerbügels nur ein kleinerBruchteil
der Stromabnehmerbreite beträgt. Sollen die Bügel auf einem Scherenstromabnehmergestell
angebracht werden, so muß dies unter Zwischenschaltung eines auf dem Scherenstromabnehmergestell
kippbar gelagerten besonderen Rahmens erfolgen.
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3. Das Anschmiegen des Stromabnehrner-
Bügels soll
unter Vermeidung von Federn lediglich durch Verlegung des Schwerpunktes des Stromabnehmerbügels
unter die Drehwelle bewirkt werden.
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Der Stromabnehmer nach der Erfindung besteht dementsprechend in der
Vereinigung an sich bekannter Elemente in der Weise, daß der an einem unter spitzem
Winkel zum Fahrdrahte gestellten schwingbaren Rahmen frei drehbar gelagerte flache
Schleifbügel aus einem durch ausgebogene Rippen versteiften Blech besteht und an
den unter seine Drehungsachse ragenden Armen mit Gegengewichten ausgerüstet ist;
und daß ferner vier Schleifbügel in der Fahrtrichtung eine Breite besitzt, die ein
-Mehrfaches des größten Abstandes der Schleiffläche des Schleifbügels von dessen
Drehachse beträgt, so daß die Resultante des Anpressungsdruckes und der Reibungskraft
im Augenblick des Kippens in der Fahrtrichtung vor die Drehachse fällt.
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Wird eine einzige dieser Bedingungen nicht erfüllt, so kann auch mit
dem flachen Stromabnehmer keine bessere Wirkung erzielt werden als mit den übrigen
gewöhnlichen Stromabnehmern. Damit der Stromabnehinerbügel bei einer großen Breite
ein möglichst geringes Gewicht besitzt, ist es erforderlich, den Str omabnehinerbügel
aus dünnem Blech mit aus diesem gepreßten oder gebogenen Versteifungsrippen unter
Verineidung eines besonderen Versteifungskörpers herzustellen. Im Falle, daß das
Anschmiegen nicht durch Federn, sondern durch ' unter der Drehachse befindliche
Gegengewichte bewirkt werden soll, müssen auch diese Gegengewichte vergrößert «-erden,
wenn das Gewicht des eigentlichen Str omabnehmerbügels vergrößert wird. Das v ollkonimene
Anschmiegen des Stromabnehmerbügels an die Fahrleitung während der Fahrt kann aber
nur bei möglichst geringer Massenträgheit erreicht «-erden. Da man bisher nicht
erkannt hatte, daß das Anschmiegen nur durch Gegengewichte und nicht durch Anpressungsfedern
bewirkt werden darf, so glaubte man die Masse des Stromabnehmers dadurch vermindern
zu können, daß man die Gegengewichte fortließ und dem breiten Stromabnehmerbügel
dadurch die erforderliche Steifheit verlieh, daß inan das die Kontaktfläche bildende
Blech mit einem besonderen Versteifungsrahmen unterstützte, und zur Vermeidung der
größeren Trägheit statt Gegengewichte Anpressungsfedern verwendete. Die Anpressungsfedern
besitzen zwar eine geringe Massenträgheit, dagegen gestatten sie nicht, den schwingbaren
Stromabnehmerbügel an einen Rahmen anzubringen, der unter einem spitzen Winkel gegen
die Fahrleitung gerichtet ist, also bei Wechsel der Fahrtrichtung umgekippt werden
muß; es mußte der Bügel vielmehr unmittelbar an einem Scherenstrornabnehmergestell
angebracht werden, der seine Stellung in Bezug auf den Stromabnehmerbügel auch beim
Wechseln der Fahrtrichtung nicht ändert. Derartige Stromabnehmergestelle verhindern
aber, daß die Eigenschaften des einstellbaren flachen Str omabnehmerbügels zur Geltung
kommen.
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Es ist wahr, daß man mit Anpressungsfedern versehene flache einstellbare
Stromabnehmerbügel bei Benutzung eines geeigneten Gestänges auch an unter spitzemWinkel
zur Fahrleitung stehenden Gestellen, also umkippbaren Rahmengestellen, anbringen
kann; aber auch in diesem Falle würden die Anpressungsfedern die Wirkung des einstellbaren
flachen Bügels so sehr beeinträchtigen, daß dessen vorteilhafte Eigenschaften überhaupt
nicht zur Geltung kommen könnten. Die beiderseits von der Drehachse angeordneten
Anpressungsfeder n müssen nämlich an beiden Seiten einen durchaus gleichen Druck
ausüben, und müssen von gleicher Beschaffenheit sein. Würde man durch sorgfältige
Auswahl und Einstellung der Federn diese Bedingung beim ersten Zusammenbau des Stromabnehmerbügels
auch erfüllen können, so würde bereits nach kurzem Betriebe die eine oder andere
Kante des Stromabnehmerbügels unter höherem Drucke sich einstellen, so daß der Stromabnehrnerbügel
trotz seiner großen Breite ähnlich wirken würde wie ein stabförmiger Stromabnehmer.
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Dabei ist noch zu berücksichtigen, daß die Stromabnehmerbügel die
größte Strombeanspruchung beim Anfahren erleiden, also gerade beim Anfahren sich
vollkommen an die Fahrleitung anschmiegen müssen. Die durch Federdruck angepreßten
schwingbaren Bügel neigen aber dazu, daß sie beim Anfahren durch die Reibung derart
gekippt werden, daß in der Fahrtrichtung die hintere Kante sich von der Fahrleitung
entfernt und der Bügel bloß mit seiner vorderen Kante die Fahrleitung berührt. Bei
Verwendung eines unter der Drehachse liegenden Gegengewichtes übt die Massenträgheit
dieses letzteren beim Anfahren ein Drehmoment aus, welches der Kippwirkung der Reibung
entgegenwirkt und den Bügel mit. seiner hinteren Kante an die Fahrleitung anpreßt.
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Um bei der großen Breite und dem erforderlichen geringen Gewicht eine
so weitgehende Steifheit des Stromabnehmerbügels zti erzielen, daß die ebene Beschaffenheit
der Schleiffläche erhalten bleibt, ist der Schleifbügel an seinen beiden Rändern
mit abgebogenen und an der Schleiffläche zu beiden Seiten der Drehachse mit ausgebogenen,
gleichzeitig als Schmiernuten dienenden Rippen
versehen, deren
Stärke ein Mehrfaches der Blechstärke beträgt.
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DieErfindung betrifft ferner eine besondere Art der Lagerung des Schleifbügels
auf dem Stromabnehinergestell und eine Einrichtung zur Begrenzung des Ausschlages
des ersteren.
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Es hat sich nämlich ergeben, daß es zweckmäßig ist, den schwingbaren.
Schleifbügel mittels zweiteiliger Lagerstücke an einem runden Schleifstab des Stromabnehmers
zu lagern, so daß im Bedarfsfalle der schwingbare, flache Bügel leicht ausgebaut
und der zur Lagerung desselben dienende runde Schleifstab des Gestells im Bedarfsfalle
als Ersatzstromabnehmer benutzt -werden kann.
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Zur Begrenzung des Ausschlages des schwingbaren flachen Bügels ist
dieser bei Anwendung eines Scherenstromabnehmergestells mit einem Ansatz versehen,
der zwischen die (las Scheitelgelenk des Stromabnehmergestells bildende Stäbe ragt.
Anderenfalls dient zur Begrenzung des Ausschlages des Schleifbügels gemäß der Erfindung
eine an der Drehwelle desselben drehbar gelagerte, unter die Richtwirkung eines
Gewichtshebels gestellte lösbare Kupplung, deren zu beiden Seiten der Drehwelle
liegende Einrückglieder die den Ausschlag des Schleifbügels begrenzenden Anschläge
bilden.
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Abb. i der Zeichnung zeigt im Querschnitte bzw. schaubildlich ein
Stück des Stromabnehmers nach der Erfindung.
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Abb. 2 bzw. 3 zeigt den Bügel an einem einfachen Stromabnehmergestell
in V order- bzw. Seitenansicht, Abb. .4 die Lagerung des schwingbaren Stromabnehnierbügels
an einem einfachen Bügelstromabnehmergestell in Vorderansicht, und Abb. 5 bzw. 6
die gleiche Lagerung an einem Scherenstroinabnehmergestell in Vorder- bzw. Seitenansicht.
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Abb.7 zeigt den Querschnitt eines schwingbaren Schleifbügels mit zweiteiligem
Lagerstück, und Abb. ti den Querschnitt des Schleifbügels in größerem Maßstabe mit
einer den Ausschlag begrenzenden Reibungskupplung.
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Wie aus der Abb. i ersichtlich, besteht der Schleifbügel aus dünnem
Metallblech i (z. B. Eisen, Messing, Kupfer oder Aluminiumlegierung), welches an
den beiden Rändern zu Auflaufflächen 2,:2 abgebogen ist und an der den Fahrdraht
4 berührenden Schleiffläche 3 eingepreßte Nuten 5 erhält, die zur Aufnahme des Schmiermittels
bestimmt sind. Die Breite b des Schleifbügels ist im Verhältnis zum größten Abstand
a der Schleiffläche 3 von der Drehachse x an dem Scheitel des Bügelbogens gemessen,
so groß, daß die im Augenblicke eines Kippens am vorderen Rande der Schleiffläche
angreifende Resultante R der Reibungskraft r und des Anpressungsdruckes p in der
Fahrtrichtung y vor der Drehachse x liegt, oder im Grenzfalle diese schneidet. Hierzu
muß die Breite b ein Mehrfaches, etwa fünf- bis zehnfaches des größten Wertes des
Abstandes a betragen.
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Die zur drehbaren Lagerung des Schleifbügels dienenden Ösen 6 sind
mittels Nieten ä am Bügel befestigt, deren Köpfe, z. B. in den Schmiernuten 5, so
tief versenkt angeordnet sind, daß bis zu der zulässigen Abnutzungsgrenze des Schleifbügels
kein Abschleifen der Nietenkcpfe stattfindet. Zu diesem Zweck liegt der oberste
Rand der zur Aufnahme der Nieten dienenden Öffnungen tiefer als die untere Seite
der Schleiffläche.
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Die tiefen Schmiernuten und die abgebogenen Auflaufflächen ermöglichen,
daß die Schleiffläche bei großer Breite aus möglichst dünnem Blech bis zu i inin
Stärke besteht, und bei geringem Gewicht eine genügende Steifheit aufweist.
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Der Schleifbügel nach der Erfindung schmiegt sich infolge seiner leichten
Einsteilbarkeit und geringen Trägheit bei jeder Neigung des Stromabnehmergestells
mit der ganzen Breite der Schleiffläche an den Fahrdraht, so daß die Abnutzung bei
dem sich ergebenden kleinen spezifischen Druck sehr gering und gleichmäßig wird
und dadurch die Lebensdauer auf ein Vielfaches der gebräuchlichen Schleifbügel wächst.
Auch die Fahrleitung wird weitgehend geschont, selbst wenn der Schleifbügel aus
billigem Eisenblech angefertigt wird. Infolge der großen Berührungsfläche kann der
Schleifbügel für die höchsten in Betracht kommenden Stromstärken bemessen werden,
so daß man auch in den Fällen mit einem einzigen Schleifbügel auskommen kann, in
denen bisher deren zwei angewendet werden mußten.
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Gemäß Abb. 7 ist der flache Schleifbügel i zwecks L?gerung mit zweiteiligen
Lagerstücken 6a versehen, so daß der schwingbare Bügel i an den aus einem Rundstab
bestehenden üblichen festen Bügel i i eines einfachen (Abb.4) oder eines Scherenstromabnehmers
(Abb. 5 und 6) drehbar gelagert werden kann. Sollte der schwingbare Bügel
i aus irgendeinem Grunde betriebsunfähig werden, so kann nach Offnen der zweiteiligen
Lagerstücke 6a der schwingbare Bügel i leicht ausgebaut und alsdann der feste Bügel
i i mit seinem gewöhnlichen, runden Schleifstabe aushilfsweise benutzt werden.
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Obwohl unter gewöhnlichen Betriebsbedingungen der flache, breite Schleifbügel
unter der Wirkung der bei dem Befahren des Fahrdrahtes entstehenden Reibung nicht
umkippt,
so mag es trotzdem vorkommen, daß unter außergewöhnlichen
Umständen, z. B. beim _#,nschlagen an ein Hindernis, ein Umkippen des schwingbaren
Bügels eintritt, was zu Betriebsstörungen, z. B. Abreißen der Querdrähte der Fahrleitung,
führen könnte. Zur Vermeidung dieses Übelstandes ist es wünschenswert, den Ausschlag
des Schleifbügels zu begrenzen.
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Bei Benutzung eines Scherenstromabnehinergestells ist zu diesem Zwecke
der schwingbare Bügel an der einen oder an beiden Seiten mit einem Ansatz 9 versehen,
der zwischen die das Scheitelgelenk z2 des Scherengestells bildenden Stangen io,
io ragt. Die an die Stangen io, io anschlagenden Ansätze 9 begrenzen den Ausschlag
des Schleifbügels i derart, daß dessen Einstellbarkeit nicht beeinträchtigt, das
Umkippen jedoch verhindert wird.
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Die in Abb. 8 veranschaulichte Begrenzung des Ausschlages des Schleifbügels
mittels einer Reibungskupplung besteht aus einer zweiteiligen Scheibe 13, die mittels
der Schraube 14 auf die zur Lagerung des Bügels dienende Stange i i, zweckmäßig
von dieser elektrisch isoliert, befestigt ist. Um die Scheibe 13 ist ein biegsames
Band, z.B. Stahlband 15, lose gelegt, in welches zu beiden Seiten der Welle i i
mittels Gelenke 2o je ein Hebelarm 16 gelenkig eingebaut ist, die mit ihrer Daumenfläche
17 lose auf der Scheibe 13 aufruhen. Das Stahlband 15 trägt ferner den Hebelarm
18, an dessen Ende ein Gewicht i9 befestigt ist. Dieses dreht in jeder Stellung
des Stromabnehmergestells das Bremsrad 15 derart, daß die freien Enden der beiden
Bremshebel 16 in einer Wagerechten liegen und sich in einem solchen Abstande von
der unteren Seite des Bügels i befinden, daß sie nur den zur Anschmiegung an die
Fahrleitung erforderlichen Ausschlag des Schleifbügels gestatten. Überschreitet
aber der Ausschlag des Schleifbügels dieses Maß, so schlägt der Bügel an den einen
der Bremshebel 16; dieser schwingt um seine Daumenfläche 17 etwas aus und zieht
(las Bremsband 15 an, so daß die als Anschläge wirkenden Hebel 16 fest mit der Welle
i i gekuppelt werden. Sobald der Bügel wieder in seine Mittellage zurückgekehrt
ist, wird der betreffende Bremshebel freigegeben und das Band 15 gelockert.