Titel: Elektrische Strassenbahnen mit unterirdischer Stromzuführung.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1898, Band 307 (S. 114–117)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj307/ar307032

Elektrotechnik.
Elektrische Strassenbahnen mit unterirdischer Stromzuführung.

(Fortsetzung des Berichtes S. 40 d. Bd.)

Mit Abbildungen.

Siemens und Halske in Berlin (D. R. P. Nr. 90441) setzen die Stromeinschalter in Thätigkeit durch eine aus einigen Elementen bestehende Batterie, welche im Wagen mitgeführt wird. Die Laufschienen und Contactschienen sind direct in die Erde bis zum Niveau derselben zu verlegen und durch Querschwellen aus Holz in unverrückbarer Entfernung von einander zu halten. Die Laufschienen sind ferner direct mit der Centrale verbunden.

Der Wagen trägt zwei Paar Bürsten derart, dass für jede Contactschiene eine Bürste vorn und eine hinten unter dem Wagengestell angebracht ist. Die Einrichtung ist so getroffen, dass das nächste Contactschienenelement c schon eingeschaltet ist, während das vorhergehende ausser Arbeit zu treten beginnt. Hieraus ergibt sich bekanntlich ein funkenloses Arbeiten der die Contactschienenelemente in Wirkung setzenden Apparate.

Die Einrichtung der Stromschalter ist im Wesentlichen folgende: Zwei Metallcylinder a und b (Fig. 10) sind durch ein Zwischenelement c aus isolirendem Material mit einander verbunden und luftdicht verschlossen. Der dadurch gebildete Behälter ist theilweise mit Quecksilber gefüllt, in welchem ein Eisenkern d schwimmt; der an seinem oberen Ende von einem isolirenden Cylinder f umgeben ist, um so metallischen Contact zwischen Kern d und Cylinder b zu verhüten. Der Cylinder a ist nun hier noch von einem Solenoid e umgeben, dessen Enden mit den beiden Contactschienen c verbunden sind. In den unteren Theil des Metallcylinders a ist ein Abzweigkabel k eingelöthet.

Textabbildung Bd. 307, S. 114

Die beiden Metallcylinder a und b mit dem isolirenden Zwischenglied c, dem im Inneren befindlichen Quecksilber und Eisenkern d, sowie das eingelöthete Abzweigkabel k bilden für sich ein gut verschlossenes Ganzes, welches mitsammt dem Solenoid e von einem ebenfalls gut verschlossenen Gussgehäuse g umgeben ist. Der ganze Apparat kann in der Werkstätte vollständig fertig hergestellt und geprobt werden und braucht nur auf der Strecke entweder, wie in Fig. 10 angedeutet ist, unter der Contactschiene oder aber seitlich befestigt zu werden. Er arbeitet nur dann sicher, wenn er in senkrechter Stellung montirt ist. Das Gussgehäuse verhindert jede Beschädigung und Eindringen von Feuchtigkeit.

Der Apparat arbeitet in folgender Weise: Steht der in Bewegung zu setzende Wagen mit seiner Batterie über einem Contactschienenelement c, so erregt die Batterie das Solenoid, dessen Enden, wie vorher bemerkt, mit den beiden Contactschienen verbunden sind. Hierdurch wird der in dem von den beiden Metallcylindern a und b, sowie dem Verbindungselemente c gebildeten Gehäuse befindlichen Quecksilber schwimmende Eisenkern d in das Quecksilber hineingezogen. Die hierdurch verdrängten Quecksilbermassen steigen in dem verschlossenen Gehäuse in die Höhe und verbinden somit das unten in den Cylinder a eingelöthete Abzweigkabel elektrisch mit dem Cylinder b, |115| welcher seinerseits wieder in metallischer Verbindung mit dem Gussgehäuse bezieh. der Contactschiene steht. Der Strom der Centrale kann also nun für den Motor direct von der Contactschiene abgenommen werden.

Verlässt die hintere Bürste des Wagens das Contactschienenelement, so wird dadurch der Arbeitsstrom sowohl als auch der Batteriestrom unterbrochen, das Solenoid tritt ausser Kraft, überlässt den Eisenkern dem Auftriebe des Quecksilbers, und dieses tritt in den Cylinder a zurück und unterbricht dadurch die vorher schon stromlose Verbindung zwischen Speisekabel und Contactschiene.

Die Gestaltung des zur Verwendung gelangenden Eisenkerns d ist vorteilhaft diejenige eines Cylinders, welcher, wie in Fig. 10 dargestellt ist, in der Längsrichtung durchbohrt ist, derart, dass diese Bohrung sich nach oben hin verjüngt. Durch diese Anordnung wachsen beim Hineinziehen des Eisenkerns in das Solenoid die magnetischen Zugkräfte, wie auch die Widerstände gegenüber dem Quecksilber allmählich an. Die Masse des Eisenkerns ist so zu wählen, dass beim vollständigen Eintauchen desselben in das Quecksilber die verdrängten und durch das centrale Loch nach oben getriebenen Quecksilbermassen reichlich Contact mit dem Cylinder b geben.

Der gleiche Zweck würde in ähnlicher Weise zu erreichen sein durch einen Eisenkern sternförmigen Querschnittes mit von unten nach oben zunehmender Querschnittsfläche.

Das in Fig. 11 dargestellte Schaltungsschema soll vorzüglich in dem Falle zur Verwendung gelangen, wenn die Isolation zwischen der Theilleiterschiene und der Fahrschiene zuverlässig ist, also bei trockenen, asphaltirten Strassen. Der Solenoidstrom circulirt dabei von der im Wagen befindlichen Batterie aus zwischen den Theilleiterschienen. Auf den Contactschienen bezieh. Theilleiterschienen schleifen zwei Bürsten, von denen eine zugleich auch als Stromzuführungsbürste für den Motor dient. Ist die Isolation zwischen Theilleiterschiene und Fahrschiene nicht zuverlässig, so empfiehlt sich die Benutzung des in Fig. 12 veranschaulichten Schaltschemas, bei welchem der Solenoidstrom zwischen einer Theilleiterschiene und einer Fahrschiene circulirt. Das Solenoid steht hierbei mit dem negativen Pol der Arbeitsleitung in Verbindung, statt mit dem positiven Pol, wie bei Fig. 11.

Bei der Schaltung nach Fig. 13 circulirt der Solenoidstrom von der Batterie zwischen den beiden Theilleitern, wie bei Fig. 11, jedoch kann derselbe durch Umschalten von Hand und Anlegen an die eine Fahrschiene aus dem Arbeitsstrom abgeleitet werden. Es ist dadurch die Möglichkeit geboten, die Entladung der Batterie auf kurze Augenblicke beim Anfahren einzuschränken und während der Fahrt die Steuerung der Quecksilbereinschalter der einzelnen Theilleiterschienen durch den Arbeitsstrom selbst bewirken zu lassen, um so die Batterie zu schonen. Bei allen drei Schaltungsarten kann in den Solenoidstromkreis ein Handausschalter so angeordnet werden, dass die Entladung der Batterie bezieh. die Circulation des Arbeitsstromes durch das Solenoid während des Stillstandes des Wagens unterbrochen werden kann.

Beiz und Ziegenberg in Berlin (D. R. P. Nr. 90442) legen den stromführenden Leiter l isolirt in einen luftdicht abgeschlossenen Kanal h (Fig. 15 und 16). Dieser besteht aus kurzen Röhren, in welchen der Leiter in Gestalt blanker Kupferstäbe auf Isolatoren ruht. Die einzelnen Contactkästen und Kanalabtheilungen werden durch Flanschen und Abdichtungsmaterial gegen einander abgeschlossen. Ein Contactkästen besteht aus einem länglichen, viereckigen Gusstück, welches an den kurzen Seiten zwei Flanschen zum Anschluss an die Kanalröhren trägt. Der Leiter tritt aus dem Kanal durch das isolirende Abdichtungsmaterial in den Kasten hinein und wird an der anderen Seite von der nächsten Kanalröhre ebenso wieder aufgenommen. Oben trägt der Kasten einen besonderen Ansatz x, welcher dazu dient, eine Isolationsschicht aufzunehmen, auf welche dann schliesslich die Contactplatten zu liegen kommen. Die Isolation gegen die senkrechte Seite dieses Ansatzes wird durch einen Isolationsring ii gebildet, welcher zugleich die Isolation gegen die Strassenoberfläche bilden soll. Für einen luftdichten Abschluss zwischen der oberen Contactplatte und dem Kasten dient weiter der Gummiring gg. Die untere Isolation, welche auch den äusseren mechanischen Druck (Wagen) auszuhalten hat, bildet die Isolationsschicht i1. Die Contactplatte besteht aus zwei länglichen Eisenstücken cc, welche durch eine Zwischenlage von einander magnetisch isolirt sind und auf ihrer unteren Seite einen Isolationsblock d tragen (Fig. 16). An letzterem ist mit Gelenk der als Stromschlusstück ausgebildete Anker e pendelnd befestigt, an seiner hinteren Fläche gegen den Isolationsblock z anlehnend, um eine Berührung mit dem Contactkästen auszuschliessen. Durch ein biegsames Kabel f ist der Anker mit dem Hauptleiter l verbunden.

Textabbildung Bd. 307, S. 115

Zur Stromentnahme durch den Wagen trägt dieser an seinem Untergestell zwei Eisenschienen ss1 welche durch eine Anzahl von Elektromagneten polarisirt werden. In Entfernungen, welche etwas kleiner sind als die Länge einer Contactplatte c, sind diese Schienen an ihrer Unterseite mit einer Anzahl von dünnen, federnden Eisen- oder Stahllamellen besetzt, mit Zwischenlagen aus dünnen Kupferstreifen. |116| Diese Eisenlamellen sind an den Schienen derartig befestigt, dass ihr unteres Ende für gewöhnlich, falls sie sich nicht über einer Contactplatte befinden, ungefähr 2 bis 3 cm über dem Erdboden liegen.

Werden nun die Elektromagnete durch Accumulatoren erregt, so wird dasjenige Paar der Eisenbürsten, welches sich gerade über einer Contactvorrichtung befindet, auf die beiden Contactplatten cc herabgeschnellt. Hierdurch erfolgt der Stromschluss durch den Anker e zwischen dem Hauptleiter l und der Contactbürste b. Da nun die beiden Wagenschienen ss mit der einen Klemme des Wagenmotors, die andere Klemme durch die Wagenräder mit den Fahrschienen verbunden sind, so ist hierdurch für den Motor der elektrische Schluss hergestellt. Die Entfernung zwischen zwei Eisenbürsten ist kleiner als die Länge einer Contactplatte und es hat sich deshalb das nächste Paar Eisenbürsten auf die Contactplatte gelegt, ehe das erste Paar gänzlich abgezogen ist. Da weiter die Entfernung zwischen zwei Contactvorrichtungen kleiner ist als die gesammte Wagenlänge, so hat der Wagen bereits bei dem nächsten Contactkasten den magnetischen und elektrischen Schluss hergestellt, ehe er den ersten Kasten ganz verlassen hat.

Textabbildung Bd. 307, S. 116

Johnson und Lundell in New York (D. R. P. Nr. 90826) wenden zur Stromzuführung für die Theilleiter wieder Relaisbetrieb an. Fig. 17 zeigt die Anordnung der auf dem Wagen befindlichen Vorrichtungen und wie die auf den Theilleitern s c schleifenden Stromschlussbürsten b1 b2 des Fahrzeuges an die Leitung angeschlossen sind. Neben den Gleisschienen rr1 befinden sich Umschaltekästen, von denen jeder nach drei auf einander folgenden Theilleitern sc Anschluss durch die Drähte w4w5w6 hat, während die Verbindung nach der Hauptstromzuleitung fw durch den Draht w14 vermittelt wird. Die Art dieser Anschlüsse ist eine derartige, dass jedesmal der Theilleiter, welcher sich vor dem zur Zeit den Strom zuführenden Theilleiter befindet, durch den diesen letzteren durchfliessenden Strom mit dem Speisekabel fw verbunden wird, ehe er von der Stromschlussbürste des Fahrzeuges erreicht wird, während bei zufälliger Stromunterbrechung eine Hilfsbatterie die Stromzuführung aus dem Speisekabel für den gerade befahrenen Theilleiter wieder ins Werk setzt.

Bei der in Fig. 17 dargestellten Ausführungsform sind zu diesem Zwecke die Theilleiter se an Spulen von wenig Wickelungen angeschlossen, die in jedem Falle nach einem zweiten Spulensatze jedes benachbarten Elektromagnetenpaares führen, wie bei der oberen Spule des Magneten m5 und der mittleren Spule des Magneten m3 gezeigt ist, wobei diese mit geringem Widerstände ausgestatteten Spulen unmittelbar an die mit hohem Widerstände ausgestatteten Nebenschlusspulen des letzten Magneten des betreffenden Paares angeschlossen sind.

Die Wirkungsweise ist folgende: Beim Schliessen des Batteriestromkreises geht von der Batterie ein Strom in die Bürste, Leiter w4, obere Spule von geringem Widerstände am Magneten m1m2, Leiter w4, mittlere Spule von geringem Widerstände am Magneten m5m6, Nebenschlussspule m6 von hohem Widerstände, Leiter w8, l5, p5, p2, w7, rh1, w7 zur Gleisschiene r1 in die Erde. Hierdurch wird der Ankerhebel p2 gehoben und der bewegliche Stromschlusstheil p schliesst den Arbeitsstromkreis, welcher folgenden Weg nimmt: Von der Bürste b1 durch w4 zur oberen Spule von geringem Widerstand am Magneten m1m2, Leiter w1, mittlere Spule von geringem Widerstände am Magneten m5m6, unbewegliche und bewegliche Stromschlusstheile l2 und p, w14 nach der Hauptzuleitung fw. Dieser durch die mittlere Spule von geringem Widerstände am Magneten m5m6 hindurchgehende Arbeitsstrom hält den Anker p2 in seiner oberen Stellung und bewirkt gleichzeitig, dass auch der Magnet m1m2 seinen Ankerhebel nach oben zieht und den Arbeitsstromkreis schliesst, welcher von der Hauptzuleitung fw seinen Weg wie folgt nimmt: w14, l, p, mittlere Spule von m1, m2, w5, nach dem nächsten vorausbefindlichen Theilleiter, wodurch dieser für die Stromschlussbürste b1 zur Wirksamkeit gelangt, wenn diese Bürste auf diesen Theilleiter übertritt. Sollte eine solche Aenderung in diesem Strome eintreten, dass diese Wirkung dadurch verhindert wird, so werden die beweglichen Stromschlusstheile der Schaltvorrichtungen durch Vermittelung des Batteriestromes, der stets durch die Spulen von hohem Widerstände wirkt, in der richtigen Reihenfolge in ihre Arbeitsstellung gehoben.

Bei der in Fig. 18 dargestellten Ausführungsform sind zwei Sätze Theilleiter sc sc1 und vier Gleitbürsten b1b2b4b5 angewendet, welche zusammen mit ihren die Leitungsschlüsse vermittelnden Leitern w, der elektrischen Treibmaschine mo und der Batterie sb auf dem Wagen angeordnet sind. w0 bezeichnet eines der Räder des Fahrzeuges und sw sw sind Schaltvorrichtungen. Die Elektromagnete m1m2m3m4 sind in Gruppen von je vier angeordnet, wobei jeder Magnet mit einer an einen der Theilleiter sc angeschlossenen Spule und mit einer mit dieser hinter einander verbundenen Spule versehen ist, die an einen der benachbarten Magnete und an den anderen Theilleiter angeschlossen ist. Jede von diesen Spulen ist ihrerseits an einen der oberen Kohlestromschlusstheile ll1l2l3 und an einen der unteren Stromschlusstheile l4l5l6l7 angeschlossen, welche ihrerseits mit Stromkreisverbindungen |117| versehen sind, die durch einen Rheostaten rh und einen Leiter w7 nach der Gleisschiene r1 Verbindung haben, während die Hauptzuleitung fw mit Zweigleitern f1f2f3f4 ausgestattet ist, von denen jeder seinerseits mit einem von den oberen Kohlestromschlusstheilen ll1l2l3 in Verbindung steht. Bei dieser Anordnung sind die mit hohem Widerstände ausgestatteten Spulen vollständig vermieden.

Bei einer Bewegung des Wagens von links nach rechts (Fig. 18) geht der Arbeitsstrom von der Zuleitung fw durch die Zweigleitung f1, l, p, p'1, m1 m2 (dadurch diese beiden Magnete erregend und ihre Anker in der oberen, wirksamen Stellung haltend), w1, sc, Bürste b1, w, sw, mo, Wagenrad w0 und durch die Gleisschiene zur Erde. Zugleich wird ein zweiter Stromkreis geschlossen: m1, w2, sc1, b2, w, sw sb und w0. Inzwischen sind die Ankerhebel p und p1 vorbewegt und dadurch die für gewöhnlich geschlossenen, durch die unteren Stromschlusstheile p1p2 und rh hindurchgehenden Sicherheitsstromkreise von hohem Widerstände unterbrochen worden. Indem bei der Weiterbewegung des Fahrzeuges die Anker wieder zurückfallen, werden diese Stromkreise wieder nach einander geschlossen. Zu gleicher Zeit sind auch die am Ankerhebel p2 befindlichen beweglichen Stromschlussfedern mit den unbeweglichen Kohlestromschlusstheilen l2 in Berührung gelangt, wodurch das nächste vorausbefindliche Paar Theilleiter sc sc1 in den Stromkreis eingeschlossen und dadurch in den Stand gesetzt worden ist, der Treibmaschine einen Arbeitsstrom zuzuführen, sobald das vordere Bürstenpaar b4b5 auf diese Theilleiter gelangt, und unmittelbar bevor das hintere Bürstenpaar b1b2 dasjenige Paar Theilleiter verlässt, auf dem das Bürstenpaar sich zur Zeit befindet.

Textabbildung Bd. 307, S. 117

In den Fig. 19 bis 21 ist das Verfahren von Schaufler in Stuttgart (D. R. P. Nr. 91160) dargestellt. In Fig. 19 bedeutet aa ein Kabel, welches als Speiseleitung dient und an welches in bestimmten, von den jeweiligen örtlichen Verhältnissen abhängigen Entfernungen Stromabgabevorrichtungen bb angeschlossen sind. Letztere sind in einem Kanal so angeordnet, dass über dieselben die am Wagen angebrachte, als Schleppgestänge ausgebildete Stromabnahmeleitung cc hinschleift und dadurch dem Strome die Möglichkeit gibt, in den Elektromotor des Wagens zu gelangen. Die Stromabnahmeleitung ist etwas länger als der Abstand zwischen zwei Stromabgabevorrichtungen, so dass mindestens eine derselben mit der beweglichen Arbeitsleitung in Berührung ist. Um den Widerstand des Schleppgestänges gegen die Fortbewegung gering zu machen und um zu verhindern, dass dasselbe mit den Kanalwandungen in Berührung kommt, wodurch Stromverluste entstehen würden, erhält es eine Rollenführung. Diese Führung kann entweder dadurch geschaffen werden, dass die Rollen d an den Kanalwandungen drehbar befestigt werden, oder aber es können die Rollen an dem Schleppgestänge so befestigt werden, dass sie mit demselben einen Wagen bilden, wobei zur Verhütung von Berührungen mit den Kanalwänden auch wagerechte Rollen angeordnet werden. Die erforderliche Isolirung des Schleppgestänges kann entweder durch Leitrollen aus Isolirmaterial, oder aber dadurch erzielt werden, dass diese Rollen durch geeignetes Isolirmaterial gegen die Kanalwandungen isolirt werden. Um aus einer Fahrrichtung in die entgegengesetzte überzugehen, ist der Mitnehmer e des Wagens nicht fest mit dem Schleppgestänge verbunden, sondern es greift letzteres nur so an, dass er sich nötigenfalls entlang des Gestänges verschieben kann, ohne dass der Stromschluss zwischen beiden aufhört, wobei an den Enden des Schleppgestänges Anschläge sich befinden, gegen welche der Mitnehmer sich anlegt. Soll der Wagen seine Fahrrichtung ändern, so bleibt das Schleppgestänge so lange stehen, bis der Mitnehmer des Wagens sich von einem Ende des Gestänges zum anderen Ende vorgeschoben hat; erst dann wird dieses in der neuen Fahrrichtung mitgenommen. Es kann dies dadurch erreicht werden, dass die Reibung zwischen Mitnehmer und Schleppgestänge cc kleiner ist als diejenige zwischen letzteren und den Stromabgabevorrichtungen b, sowie den Leitrollen d.

Die Speiseleitung aa kann entweder in den Boden neben dem Kanal oder aber in letzteren selbst verlegt werden; ersteres ist in Fig. 19, letzteres in Fig. 20 angenommen.

Die Stromabgabevorrichtung ist in der Fig. 21 dargestellt. Die Abzweigung von dem Speisekabel aa findet in einer Kabelmuffe statt, an welche sich ein rechtwinkelig gebogenes Rohr g anschliesst. Auf das oben offene Ende des Rohres g ist ein Isolator h aufgesetzt, der mit einer Bohrung für den Durchgang der Abzweigleitung versehen ist. Nach Aufsetzung des Isolators h wird das Rohr und die Bohrung des Isolators mit geeigneter Isolirmasse ausgegossen und sodann auf letzteren die Kappe i aus leitendem Material wasserdicht aufgesetzt, an deren beiden Armen die Stromschlusstücke k1 k2 befestigt sind, zwischen welchen das Schleppgestänge cc hindurchgezogen wird.

(Schluss folgt.)

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