DE2238142C3

DE2238142C3 - Power supply rail for electric railways, cranes and other portable consumers

Info

Publication number: DE2238142C3
Application number: DE19722238142
Authority: DE
Inventors: Arnfried 4300 Essen Brinkmann
Original assignee: Fahrleitungsbau Gmbh, 4300 Essen
Filing date: 1972-08-03
Publication date: 1976-03-11

Description

Zur Zuführung der elektrischen Energie für ortsbewegliche Verbraucher werden, soweit nicht Oberleitungen verwendet werden, Stromschienen längs der Fahrbahn angeordnet, an deren Kontaktbahnen die Schleifschuhe des Stromabnehmers des Verbrauchers gleiten. Eine solche Stromschiene muß im Hinblick auf die häufig sehr hohe Stromstärke, die der Verbraucher entnimmt, einen großen Querschnitt und damit eine hohe elektrische Leitfähigkeit besitzen, andererseits aber muß die Kontaktbahn auch aus einem genügend ver schleißfesten Material bestehen, damit sie durch die Gleitreibung der Schleifschuhe nicht vorzeitig abgenutzt wird. Es ist bekannt, die Stromzuführungsschienen zweiteilig zu machen, wobei der eine nur als Stromleitungsschiene und mechanischer Träger der Kontaktbahn dienende Teil, in der Regel eine Aluminiumschiene mit großem Querschnitt ist, während für die Kontaktbahn eine Schiene aus Kupfer, Bronze oder Stahl, insbesondere nichtrostendem Stahl, verwendet wird. Diese Stromzuführungsschienen haben sich guj bewährt und werden in der Regel in der Weise hergestellt, daß die Kontaktschiene in eine Aussparung der Stromleitungsschiene eingeschoben, eingeklemmt, eingewalzt oder auf die Stromleitungsschiene aufgewalzt wird. Dabei muß ein möglichst kleiner Übergangswiderstand zwischen Stromleitungsschiene und und Kontaktschiene angestrebt werden, und es hat sich gezeigt, daß insbesondere, wenn hohe Ströme entnommen werden, allein durch die aneinander anliegenden Oberflächen der beiden Schienen ein genügend kleiner Übergangswiderstand nicht gewährleistet ist, zumal die beiden für die Schienen verwendeten Metalle unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzen, so daß infolge Temperaturschwaakur.gen Verschiebungen und mechanische Spannungen zwischen Stromleitungsschiene und Kontaktschiene auftreten. Diese KontaktschwJerigkeiten fallen insbesondere dann ins Gewicht, wenn die elektrische Leitfähigkeit der Kontaktschiene erheblich geringer ist als die elektrische Leitfähigkeit der Stromleitungsschiene, weil in diesem Fall infolge des höheren Spannungsabfalles in der Kontaktschiene sich der Stromübergang von der Stromieitungsschiene auf die Kontaktschiene auf die nähere Umgebung der jeweiligen Stromeiunahmestelle konzentriert. Es ist bekannt, den Stromübergang zwischen A'uminiumschienen und Kontaktschienen aus anderem Metall durch die Verwendung von Bimetallzwischenstücken oder Kontaktfolien zu verbessern, doch ist dies jmständlich und verteuert wesentlich die ganze Anlage. Es ist ferner bekannt, den Stromübergang zwischen den beiden Schienen dadurch zu verbessern, daß die lösbar miteinander verbundenen Elemente mittels Schrauben, unter Ausnutzung der Hebelwirkung, gegeneinander elastisch verspannt sind. Auch diese Lösung des Problems ist nicht befriedigend, weil sie die unterschiedliche Wärmeausdehnung nicht berücksichtigt. To supply the electrical energy for mobile consumers, if not overhead lines are used, busbars arranged along the track, on whose contact tracks the grinding shoes slide of the consumer's pantograph. Such a busbar must in view of the frequent very high current that the consumer draws, a large cross-section and thus a high one have electrical conductivity, but on the other hand, the contact path must also consist of a sufficiently ver Wear-resistant material are made so that they do not wear out prematurely due to the sliding friction of the sanding shoes will. It is known to make the power supply rails in two parts, one only as Power line rail and mechanical support of the contact track serving part, usually an aluminum rail with a large cross-section, while a rail made of copper, bronze or for the contact track Steel, especially stainless steel, is used. These power supply rails have been guj proven and are usually made in such a way that the contact bar in a recess of the Power line rail pushed in, clamped, rolled in or rolled onto the power line rail will. There must be as small a contact resistance as possible between the power line rail and and Contact rail are aimed for, and it has been shown that especially when high currents are drawn become sufficiently smaller simply because of the abutting surfaces of the two rails Contact resistance is not guaranteed, especially since the two metals used for the rails are different Have thermal expansion coefficients, so that due to Temperaturschwaakur.gen shifts and mechanical stresses occur between the power line rail and contact rail. This Contact difficulties are particularly significant when the electrical conductivity of the contact bar is significantly less than the electrical conductivity of the power line rail because in this Case as a result of the higher voltage drop in the contact rail, the current transfer from the power supply rail Concentrated on the contact rail on the immediate vicinity of the respective Stromeiunahmstelle. It is known, the current transfer between aluminum rails and contact rails from other things To improve metal through the use of bimetal spacers or contact foils, it is It is cumbersome and makes the whole system much more expensive. It is also known, the current transfer between to improve the two rails in that the releasably interconnected elements by means of Screws, utilizing the leverage effect, are elastically braced against one another. This solution too the problem is unsatisfactory because it does not take into account the different thermal expansion.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe — nämlich bei Stromzuführungsschienen, die aus Stromlcitungsschiene und Kentaktschiene bestehen, eine hohe elektrische Leitfähigkeit und hohe Verschleißfestigkeit zu erzielen — dadurch gelöst, daß die Kontaktschiene in Teilstücke unterteilt ist, die kürzer sind als die Teillängen der Stromleitungsschiene, und diese Teilstücke an der Stromleiitungsschiene unter Belassung von Ausdehnungsfugen befestigt sind. Die Stromzuführungsschienen werden aus Transport- und Montagegründen in der Regel in Längen von 6 bis zu 15 m angeliefert. Bei einer Stromzuführungsschiene nach der Erfindung ist die Kontaktschiene in Teilstücke unterteilt, die kürzer sind als die Länge der einzelnen Stromzuführungsschiene, derart, daß auf eine Länge der Stromschiene von 6 bis zu 15 m etwa drei bis zehn Teilstücke der Kontaktschiene kommen. Diese Teilstücke, die mit Dehnungs'ugen aneinander anschließen, sind an der Stromieitungsschiene jeweils nur an einer Stelle befestigt und zwar zweckmäßig in der Mitte des Teilstückes. Diese Befestigung kann unlösbar, z. B. durch Schweißen oder durch eine Materialverformung, wie Walzen oder Ker ben, erfolgen oder auch lösbar durch Schrauben. Letzteres hat zwar den Vorteil, daß die Kontaktschienen auswechselbar sind, doch wird meist die unlösbare Verbindung, die dauerhaft ist und keiner Wartung bedarf, vorzuziehen sein. Die Befestigung an einer Stelle, z. B. in der Mitte, gewährleistet eine gute elektrische Verbindung zwischen Stromleitungsschiene und Kontaktschiene, die durch Wärmespannungen oder Wärmebewegungen nicht beeinträchtigt wird, weil sich alle War-According to the invention the task - namely with power supply rails, which consist of Stromlcitungsschiene and Kentaktschiene, a high electrical To achieve conductivity and high wear resistance - solved by the fact that the contact bar in Is divided into sections that are shorter than the partial lengths of the power line rail, and these sections to are attached to the power supply rail leaving expansion joints. The power supply rails are usually delivered in lengths of 6 to 15 m for transport and assembly reasons. at a power supply rail according to the invention, the contact rail is divided into parts that are shorter are than the length of the individual power supply rail, such that on a length of the power rail of 6 up to 15 m about three to ten sections of the contact rail come. These sections, which with expansion eyes connect to each other, are attached to the Stromieitungsschiene only at one point and that useful in the middle of the section. This attachment can inextricably, z. B. by welding or ben by a material deformation, such as rolling or notches, or also releasably by screws. The latter has the advantage that the contact bars are exchangeable, but usually the permanent connection, which is permanent and does not require maintenance. The attachment in one place, e.g. B. in the middle, ensures a good electrical connection between the power line rail and contact rail, which is not affected by thermal stresses or thermal movements, because all war-

mebewegungen an den Enden der einzelnen Kontaktschienen ausgleichen können, so daß an der Befestigungsstelle keine Verschiebung erfolgt. Dabei können zur Befestigung auch mehrere nahe nebeneinanderliegende Schrauben oder Nieten oder Kerbungen verwendet werden, weil bei geringem Abstand dieser Befestigung zwischen diesen noch keine merklichen Wärmebewegun?en stattfinden.mebewegungen at the ends of the individual contact bars can compensate so that there is no shift at the attachment point. Here you can several screws or rivets or notches located close to one another are also used for fastening because there is still no noticeable heat movement between them if the distance between this fastening is small take place.

Handelt es sich um Verbraucher mit zwei oder mehreren Schleifschuhen für eine Stromzuführungsschiene, so wird zweckmäßig die Länge jedes Teilstückes der Kontaktschiene gleich oder kleiner bemessen als der Abstand von Mitte zu Mitte, vorteilhaft kleiner als der lichte Abstand, zwischen zwei benachbarten Schleifschuhen des Stromabnehmers. Dadurch wird der weitere Vorteil erzielt, daß niemals zwei Schleifschuhe gleichzeitig auf nur einem Teilstück der Kontaktschiene aufliegen, sondern immer auf benachbarten Teilstükken, so daß der vom Stromabnehmer entnommene Strom sich auf die zwei bzw. drei Befestigungsstellen einander benachbarter Teilstücke verteilt. Dasselbe gilt sinngemäß auch bei drei Schleifschuhen, in welchem Fall sich der entnommene Strom dann auf drei bzw. vier Teilstücke und drei bzw. vier Befestigungsstellen verteilt.In the case of consumers with two or more grinding shoes for a power supply rail, the length of each section of the contact rail is expediently dimensioned to be equal to or smaller than that Distance from center to center, advantageously smaller than the clear distance, between two neighboring sanding shoes of the pantograph. This has the further advantage that never two sanding shoes rest on only one section of the contact rail at the same time, but always on adjacent sections, so that the current drawn from the pantograph is applied to the two or three fastening points adjacent parts distributed. The same applies mutatis mutandis to three sanding shoes in which If the current drawn is then divided into three or four sections and three or four fastening points distributed.

Ein Ausführungsbeispiel einer Stromzuführungsschiene nach der Erfindung ist in den Figuren dargestellt. An embodiment of a power supply rail according to the invention is shown in the figures.

F i g. 1 zeigt die Stromzuführungsschiene gesehen von der Seite, an der sich die Kontaktbahn befindet;F i g. 1 shows the power supply rail seen from the side on which the contact track is located;

F i g. 2 zeigt einen Querschnitt durch die Schiene nach F i g. 1 nach der Linie H-Il in F i g. 1.F i g. 2 shows a cross section through the rail according to FIG. 1 according to the line H-II in F i g. 1.

Die Stromschiene besteht aus der Stromleilungsschiene 1, die aus gut leitendem Material, insbesondere »us Aluminium, besteht und einen großen Querschnitt hat, der einerseits eine gute Leitfähigkeit der Schiene gewährleistet, andererseits aber auch mechanisch fest genug ist, so daß die Befestigungsstellen der Stromschiene nicht zu nahe nebeneinander angeordnet werden müssen. An dieser Stromleitungsschiene 1 ist eine Kontaktschiene 2 mit Kontakibahn 3 befestigt Wie aus F; g. 1 ersichtlich, besteht die Kontaktschiene 2 aus Einzeistücken 2a, 26 usw., die jeweils in der Mitte durch die Schrauben 4 mit Muttern 5 oder auf andere Weise mit der Stromleitungsschiene 1 verbunden sind. Zwischen den Teilstücken la, Ib usw. befinden sich die Wärmeausdehnungsfugen 6, die bei der Herstellung derThe power rail consists of the power supply rail 1, which is made of a highly conductive material, in particular aluminum, and has a large cross-section, which on the one hand ensures good conductivity of the rail, but on the other hand is also mechanically strong enough so that the fastening points of the power rail are not need to be placed too close to each other. A contact rail 2 with contact track 3 is attached to this power line rail 1. As shown in F; G. 1, the contact rail 2 consists of individual pieces 2a, 26, etc., which are each connected in the middle by the screws 4 with nuts 5 or in some other way to the power line rail 1. Between the sections la, Ib , etc. are the thermal expansion joints 6, which are used in the manufacture of

ίο Stromzuführungsschiene so bemessen werden, daß auch bei den größten praktisch vorkommenden Wärmebewegungen sich die Enden der Teilstücke der Kontaktschiene nicht gegeneinanderpressen, so daß Wärmespannungen mit Sicherheit vermieden sind.ίο Power supply rails are dimensioned so that even with the largest practically occurring heat movements, the ends of the sections of the contact bar do not press against each other, so that thermal stresses are definitely avoided.

In Fig. 1 ist gestrichelt auch ein Stromabnehmer 7 mit zwei Schleifschuhen 8 neben der Schiene eingezeichnet. In einem solchen Fall soll die Länge 1 eines Teilstückes der Kontaktschiene kleiner sein als der Abstand a der beiden Schleifschuhe, womit gewährleistet ist, daß niemals sich zwei Schleifschuhe eines solchen Stromabnehmers auf dem gleichen Teilstück der Kontaktschine befinden. Ist der Abstand der beiden Schleifschuhe von Mitte zu Mitte gleich der Länge 1 eines Teilstückes, so verteilt sich der Strom während des Überganges der Schleifschuhe über die Fugen 6 auf drei Befestigungsstellen.In Fig. 1, a current collector 7 with two grinding shoes 8 is shown in dashed lines next to the rail. In such a case, the length 1 of a section of the contact rail should be smaller than the distance a between the two sliding shoes, which ensures that two sliding shoes of such a current collector are never located on the same section of the contact rail. If the distance between the two grinding shoes from center to center is equal to the length 1 of a section, the current is distributed over the joints 6 to three fastening points during the transition of the grinding shoes.

Die einzelnen Teillängen der Stromzuführungsschiene können in jeder beliebigen bekannten Weise miteinander verbunden werden. Dabei hat der Gegenstand der Erfindung noch den weiteren Vorteil, daß nur die Stromleitungsschienen miteinander mechanisch und elektrisch leitend verbunden werden müssen, während auch an den Stoßstellen der Stromleitungsschienen zwischen den Kontaktschienen Ausdehnungsfugen belassen werden. Die schmalen Ausdehnungsfugen beeinträchtigen in keiner Weise die Gleitbewegung der Schleifschuhe an der Kontaktbahn 3, da die Länge der Schleifschuhe ein Vielfaches der Breite der Fugen ist.The individual partial lengths of the power supply rail can be connected to one another in any known manner get connected. The subject matter of the invention has the further advantage that only the Power line rails must be connected to one another mechanically and electrically conductively, while Leave expansion joints between the contact rails at the joints between the power lines will. The narrow expansion joints in no way affect the sliding movement of the Sanding shoes on the contact track 3, since the length of the sanding shoes is a multiple of the width of the joints.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

ί. Power supply rail for electric railways, cranes and other portable consumers, which consists of a power supply rail umi a contact rail arranged thereon, characterized in that the contact rail (2) is divided into sections (2a, 26, 2c, 2d) which are shorter than the partial lengths of the power line ι c rail (1), and these sections are attached to the power line rail leaving expansion joints (6).

2. Power supply rail according to claim 1, characterized in that each section (2a, 2b isw.) Of the contact rail on the power supply rail (1) is attached only at one point

3. Power supply rail according to claim 2, characterized in that the attachment in on It is known that it consists of several screws, rivets or notches lying close together consists.

4. Power supply rail according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the sections (2a, 2b , etc.) of the contact rail on the power supply rail (1) are releasably attached in a manner known per se.

5. Power supply rail according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the sections (2a, 2b , etc.) of the contact rail on the power supply rail (1) are inextricably attached in a manner known per se.

6. Power supply rail according to one of claims 2 to 5, characterized in that the fastening point is in the middle of the part (2a, 26, etc.) of the contact rail.

7. Power supply rail according to one of claims 1 to 6, characterized in that at Consumers with two or more sanding shoes (8) the length (1) of each section (2a, 26, etc.) of the Contact bar equal to or smaller than the distance from center to center, advantageously smaller than the clear Distance (a) between two adjacent grinding shoes (8) is

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