Titel: Ueber den elektromotorischen Antrieb von Drehscheiben und Schiebebühnen.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1901, Band 316 (S. 674–676)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj316/ar316149

Ueber den elektromotorischen Antrieb von Drehscheiben und Schiebebühnen.

Nachdem man seit einigen Jahren dazu übergeht, die Bahnhöfe mit elektrischem Licht zu versehen, so versuchte man auch, die Signalvorrichtungen elektrisch zu bethätigen, und da die Versuche glücklich gelangen, so entwickelte sich in kurzer Zeit ein besonderer Industriezweig: der Bau von elektrischen Signaleinrichtungen für Eisenbahnanlagen.

In diese Zeit fallen auch die Versuche, welche mit elektrisch betriebenen Drehscheiben und Schiebebühnen angestellt wurden, und errang die Elektrizität auch hier einen grossen Sieg.

Dies ist leicht begreiflich, wenn man bedenkt, dass die Schiebebühnen früher fast ausschliesslich durch Seile und Drehscheiben von Hand angetrieben wurden, und hierdurch der Nutzeffekt ein geringer sowie der Betrieb ein teurer wurde. Einige Berechnungen, die man zur Zeit anstellte, ergaben einen Wirkungsgrad des damaligen Betriebes von 20 bis 30 %

Vergleicht man hiermit den Wirkungsgrad elektrischer Kraftübertragungsanlagen, welche einen Nutzeffekt von mindestens 80 % aufweisen, so ergibt sich hieraus, dass nur der elektrische Antrieb eine Verbilligung des Betriebes herbeiführen konnte.

Da die Geleisanlagen und Reparaturwerkstätten grösserer Bahnhöfe mehrere Drehscheiben und Schiebebühnen besitzen, so wurde eine Zentralisierung der Primärmaschinen möglichst angestrebt. Eine solche Zentralisierung konnte leicht erreicht werden, da viele Bahnhöfe, wie bereits bemerkt, mit elektrischer Beleuchtung versehen waren, und man nun die Primärmaschine im Bahnhof oder in der Nähe desselben aufstellen konnte.

Dies ging nur dann, wenn die Bahnhofsanlage eine eigene Kraftquelle besass und man durch ein Zusatzaggregat den Strombedarf der Kraftanlage decken konnte. War dagegen der Bahnhof an eine städtische Zentrale angeschlossen, so ergaben sich mancherlei Schwierigkeiten in der Stromzuführungsanordnung, da man ja keine Kraftanlage an einem Lichtnetz schliessen kann, ohne dass ein Zucken der Lichtanlagen beim Einschalten von Motoren eintritt. Ausserdem war vielfach eine höhere Spannung zum entfernten Bahnhof nötig, und konnte man wohl mehrere Bogenlampen und Glühlampen in den verschiedenen Hallen und Sälen hintereinander schalten, jedoch war eine solche Spannung zum Betrieb von genannten Kraftanlagen nicht empfehlenswert, da die Gefahr eine zu grosse war. Bei der Projektierung einer Bahnhofszentrale ist es deshalb empfehlenswert, von jedem Anschluss an städtischer Leitung abzusehen.

Eine Trennung des Lichtbedarfs vom Kraftkonsum ist vorzuziehen und geschieht dies am besten durch Projektierung zweier Primäraggregate.

Hierdurch fällt eine teure Akkumulatorenbatterie fort, und ist man gleichzeitig im Besitz einer Reservemaschine, da diejenige, welche den Kraftbedarf deckt, ja meistens nur über Tag im Betrieb ist. Deckt man dagegen beide Konsume durch ein einziges Maschinenaggregat, so wird eine teure Akkumulatorenbatterie notwendig, da sonst die Schwankungen beim Betrieb der Motoren nicht ausgeglichen werden können.

Eine kleine Akkumulatorenbatterie würde beim Betrieb mit zwei Aggregaten zu empfehlen sein, da man den Nachtkonsum dann mit dieser decken kann.

Speziell in Zentralen für Bahnhofsgeleisanlagen darf eine Stromunterbrechung nicht stattfinden, und sollte man schon aus diesem Grund eine Reservemaschine bei der Projektierung berücksichtigen.

Ist in der Stadt bereits eine Zentrale vorhanden, so kann man die Schaltung der Bahnhofzentrale so einrichten, dass man, im Fall eine Stromunterbrechung stattfindet, sofort den ganzen Bedarf von der städtischen Anlage entnehmen kann.

Diese Einrichtung kann man auch dann benutzen, falls eine Reinigung der Maschinen während der Nacht stattfinden soll.

Die Stromzuführung zu den Schiebebühnen geschieht meistens mittels blanker Kupferbänder oder Kabel, welche in zwei Rinnen im Boden der Schiebebühnenvertiefung liegen. Dieselben sind auf Porzellanisolatoren mit einer Nut in dem oberen Teil, welche zur Aufnahme des Kabels oder des Kupferbandes dient, verlegt.

Die Befestigung geschieht mittels dünner Kupferdrähte, welche durch zwei Löcher etwa in der Mitte der Schiene gezogen und am Kopf des Isolators festgeschlungen werden. Bei Drehscheiben kann man die Stromzuführung ebenso ausführen, jedoch ist es empfehlenswert und sehr zweckmässig, an den Enden des Bandes oder des Kabels Federn anzubringen, welche das Band oder das Kabel zusammenziehen und somit hierdurch schon ein Abgleiten vom Isolator verhindern.

Die Zuführungsdrähte zu dem Schleifband oder Kabel können unter- oder oberirdisch verlegt werden. Am zweckmässigsten ist, sie soviel wie irgend möglich oberirdisch zu verlegen, da erstens diese Montierungsart am billigsten ist und zweitens bei einer Veränderung in der Disposition der Geleise keine Verletzung der Leitung stattfinden kann.

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Die Schleifbügel sind mittels Scharnieren und Feder gelenkig gemacht und werden unter der Schiebebühne auf einer isolierenden Unterlage befestigt.

Die isolierten Drähte, welche im Hohlraum der Bügelstangen liegen, werden von dort direkt zum Motor geführt. Der Schleifkontakt des Bügels kann als Bürste, Rolle oder Drahtschleife ausgebildet sein.

Am meisten ist das Gleichstromsystem in Anwendung und werden grösstenteils Hauptstrommotoren benutzt, da diese von den Gleichstrommotoren das grösste Anzugsmoment besitzen, und ihre Geschwindigkeit sich mit der Schwere der Last verringert oder vermehrt. Auch der Drehstrommotor besitzt ein grosses Anzugsmoment, nur ist zu berücksichtigen, dass bei Anwendung des Drehstromsystems drei Leitungen sowie drei Stromabnahmevorrichtungen benötigt werden, und stellen sich die Anlagekosten bei Anwendung des Drehstromsystems bedeutend teurer, da, wenn auch das Kupferquantum unter Umständen etwas geringer ist als beim Gleichstromsystem, doch wieder die Installationskosten dies sehr überwiegen.

Im allgemeinen ergeben sich für Schiebebühnen bei Anwendung des Drehstromsystems etwa 20 bis 30 % Mehrkosten als beim Gleichstromsystem.

Ausserdem ist es nur dann vorteilhaft, das Drehstromsystem vorzuziehen, wenn die ganze Anlage an einer städtischen Zentrale angeschlossen werden soll, da man sonst von einer Akkumulatorenbatterie absehen muss, und dies meistens nicht gern thut, weil man dann die grössten Vorteile des Gleichstromsystems verlieren würde.

Der Elektromotor der Schiebebühnen wird meistens mit einem konischen Reibungsrad auf dem einen Ende der Welle versehen, und kann dasselbe mit zwei gleichfalls konischen Reibungsrädern, welche auf einem Vorgelege befestigt sind, in Eingriff gebracht werden. Mittels Steuerhebel kann man dann eins der letztgenannten Räder gegen das Reibungsrad des Motors pressen. Die Einrichtung wird so getroffen, dass das eine Rad die Vorwärts- und das andere die Rückwärtsbewegung ausführt.

Der Mittelstand des Steuerhebels bringt dann den Stillstand der Schiebebühne zuwege, ohne jedoch den Motor auszuschalten. Früher war es üblich, einen besonderen Ausschalter auf dem Motor anzubringen; neuerdings richtet man den Steuerhebel so ein, dass dieser die Ein- und Ausschaltung sowie das Anlassen des Motors besorgt. Die Uebertragung der Bewegung vom Vorgelege auf die Laufachse geschieht mittels Zahnräder. Neuerdings wird das Laufrad von der Welle des Motors, durch Schnecke und Schneckenrad sowie doppelte Kettenräder angetrieben. Die Schnecke nebst Rad soll in einem Gusseisengehäuse, mit Oel gefüllt, versenkt werden, da dann der Wirkungsgrad derselben sich durch Verminderung der Reibung bedeutend erhöht, und ausserdem kein grosses Geräusch zu vernehmen ist.

Diese Einrichtung ist sehr zu empfehlen bei kleinen Motorleistungen mit hohen Tourenzahlen. Bezeichnet G das Gewicht der Last in kg, g das Gewicht der Bühne oder des Scheibenkörpers inklusive Motor in kg, P die erforderliche Kraft in kg zur Ueberwindung des Reibungswiderstandes am Umfang der Laufräder, D den Durchmesser der Laufräder in cm, d den Zapfendurchmesser, μ den Koeffizienten der Zapfenreibung der Laufräder und f den Hebelarm der rollenden Reibung, so ist

. . . 1)

Bezeichnet ϕ den Wirkungsgrad der vollständigen Uebersetzung, v die Geschwindigkeit in Meter pro Sekunde, η den Wirkungsgrad des Elektromotors, so ist die erforderliche Motorleistung

. . 2)

und die verbrauchte Energie

3)

Da die Leistungen nur in wenigen Fällen 10 PS übersteigen, so wollen wir annehmen, dass ϕ = 0,8 und η = 0,85. Man erhält alsdann folgende vereinfachte Gleichungen:

. . 4)

. . 5)

Durchschnittlich beträgt f = 0,05 cm und μ = 0,08 bis 0,1.

Um einer Beschädigung des Motors und des Antriebsmechanismus vorzubeugen, wird an der einen Seite des Motors eine federnde Vorrichtung angebracht.

Diese verhindert eine zu schnelle Vorwärtsbewegung und nimmt den Stoss auf, wenn der Motor durch Reibung an der Schnecke plötzlich stehen bleiben würde und die Schiebebühne weiter zu laufen bestrebt ist. Man versieht deshalb grössere Bühnen mit Bandbremsen, welche meistens auf elektromagnetischem Wege gelüftet werden.

Seitdem man mit der Anwendung der Kontroller bei Krananlagen gute Erfolge erzielt hat, so geht man dazu über, auch solche zum Betrieb von Schiebebühnen zu benutzen.

Der Kontroller besteht aus einer Kontaktwalze, deren Kontakte mit Kontaktfingern bei Drehung die Ein- oder Ausschaltung eines oder mehrerer Magnetspulenteile besorgen. Die Magnetwickelung des Hauptstrommotors ist unterteilt, und wird hierdurch die Ampèrewindungszahl regulierbar, somit auch die induzierten elektromotorischen Kräfte im Anker des Motors. Die Kontakte sind so miteinander verbunden, dass eine Hintereinander- und Parallelschaltung der Spulenteile erfolgen kann.

Zum Anlaufen sind meistens sämtliche Teile respektive Spulen hintereinander geschaltet, so dass der Motor mit seinem vollen Anzugsmoment anläuft. Sind in letzterer Stellung sämtliche Spulen parallel geschaltet, so läuft der Motor am schnellsten, jedoch mit kleinstem Anzugsmoment.

Hieraus geht hervor, dass der Widerstand in der Anlaufstellung genügend gross ist, und demnach kein besonderer Vorschaltwiderstand erforderlich ist.

Die neueren Kontroller besitzen eine elektromagnetische Funkenlöschung. Diese beruht auf der Wechselwirkung zwischen einem stromführenden Leiter und einem magnetischen Kraftfelde. Entsteht zwischen zwei benachbarten Kontakten ein Funke, und erzeugt man ein Kraftfeld, senkrecht zur Zeichenebene, so wird der Funke den Kraftlinienfluss schneiden, nach der Seite gedrängt, und wegen des mit der Länge des Lichtbogens wachsenden Widerstandes erlöschen. Es ist nun ein schwaches Magnetfeld zum Erzielen dieser Wirkung erforderlich, und isoliert man die Kontakte ausserdem voneinander, um ein Ueberspringen des Funkens auf einen benachbarten Kontakt zu verhindern.

Die nebeneinander liegenden Isolierwände sind auf einer eisernen Schiene befestigt und bilden hierdurch eine Art Rechen. Die Eisenschiene ist gelenkig gelagert und kann nach der Seite aufgeklappt werden. Der Hauptstrom des Motors dient in der Regel zur Erregung der benötigten Magnetspule. Als Polansatz wählt man gewöhnlich die Eisenschiene oder auch einen Teil des Gehäuses.

Bei Ausschaltung des Hauptstromkreises werden gleichzeitig mehrere Stellen unterbrochen, da sonst doch eine Zerstörung der Kontakte durch den Funken stattfinden würde. Die Schaltung ist so eingerichtet, dass bei einer entgegengesetzten Drehung der Kurbel ein Reversieren des Motors stattfindet. Somit fallen dann die Reibungsräder fort und kann ein direkter Antrieb mittels Zahnräder auf der Laufradachse stattfinden.

Das Zahnrad auf der Motorachse ist von Rohhaut und kann man eine Auswechselung mittels Hebel einrichten so dass man hierdurch die Geschwindigkeit um das Mehrfache erhöhen oder verringern kann. Anstatt Zahnräder kann man auch konische Reibungsräder wählen und diese mittels Handrad und Schraube gegen die Motorscheibe pressen.

Zum Transport von Wagen muss man eine Klauenkuppelung vorsehen, die einmal die Bühne in Bewegung bringt, ein anderes Mal eine Seilscheibe antreibt, welche den Wagen auf die Bühne heraufzieht. Die Geschwindigkeit |676| der Seilscheibe ist eine ziemlich grosse; meistens wählt man sie gleich der Fahrgeschwindigkeit.

Bei Drehscheibenanlagen ist es empfehlenswert, ausser Kontaktrollen noch rechts und links Schleifbürsten, welche isoliert an den Hauptträgern der Drehscheibe befestigt sind, anzubringen. Meistens werden Kontaktrollen und keine Schleifen oder Bürsten verwendet. Zwischen diesen Kontaktrollen und dem Motor ist eine mit vulkanisiertem Gummi isolierte, in Gasröhren gezogene Leitung verlegt. Eine Beschädigung dürfte hierdurch wohl ausgeschlossen sein.

Auf der Achse des Motors wird eine Schnecke befestigt, deren Bewegung auf dem am Umfang der Drehscheibengrube befestigten Zahnkranz durch ein Schneckenrad, ein Paar Kegelräder und ein am unteren Ende der senkrechten Achse angebrachtes Zahnrad übertragen wird. Das ganze Gestell wird, wie bei den Schiebebühnen, an einer Seite federnd gelagert, damit etwaige Stösse ausgeglichen werden.

Im Durchschnitt findet man, dass zum Anlaufen etwa 20 % mehr geleistet wird, wie beim normalen Betrieb.

Die neuen Drehscheiben erhalten eine Eisenkonstruktion, welche die Kontaktvorrichtung trägt. Diese besteht aus zwei isolierten Schleifringen, welche beim Drehen der Drehscheibe an Metallbürsten vorbeigleiten, die auf einer hohlen, an einem Holzträger befestigten Achse isoliert befestigt sind. Die sonstige Installation ist die gleiche geblieben. Es sei noch bemerkt, dass der Motor vollständig verkapselt sein muss. Es gibt verschiedene Bauarten, und sollen deshalb nur die am meisten ausgeführten genannt werden. Bei der ersten Bauart ist nur der Mittelzapfen führend und fehlt bei einigen Ausführungen ganz. Der Umfang trägt allein die Last und sind die Scheiben mit Rollen oder Kugeln versehen, können sich aber unabhängig vom Fundament bewegen. Für diese Anordnung hat man

. . . . . . . 6)

und nach Gl. 3

. . . . . . 7)

nach Gl. 4

. . . . . . 8)

Bei der zweiten Anordnung ist der Mittelzapfen tragend, der Umfang nur führend und je nach der Konstruktion auch tragend. Die Scheiben mit den Rollenlagernsind an der Scheibe fest angeordnet. Bei der gleichen Anordnung können die Scheiben und Rolllager auch am Fundament befestigt sein. Bezeichnet g' die Belastung der Laufräder oder Kugeln und g'' die Belastung des Mittelzapfens und D' den Durchmesser der Umfangsschiene, so ist

g' + g'' = G + g . . . . . . 9)

und alsdann

. 10)

Man erhält alsdann nach Gl. 3

11)

und nach Gl. 4

12)

Hierzu sei bemerkt, dass μ' den Reibungskoeffizienten und d' den Durchmesser des Spurzapfens in cm bezeichnet. Im allgemeinen ist μ = μ' = 0,08 bis 0,1 und f = 0,05 cm.

Bei einer anderen Anordnung sind die Scheiben mit Rollen oder Kugeln, unabhängig von Scheibe und Fundament, beweglich.

Für diese Bauart hat man

13)

Alsdann nach Gl. 3

. . 14)

und nach Gl. 4

. . 15)

Diese Gleichungen lassen sich noch vereinfachen, wenn man den Wirkungsgrad der Uebersetzung und des Motors annimmt, jedoch dürfte die Ausführung überflüssig erscheinen.

S. H.

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