AT105901B - Antriebsvorrichtung mittels auf die Frequenz des erregenden Wechselstromes abgestimmter Federn. - Google Patents

Description

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  Antriebsvorrichtung mittels auf die Frequenz des erregenden Wechselstromes abge- stimmter Federn. 



   Die Erfindung behandelt Vorrichtungen, um elektrische Schwingungsenergie in mechanische umzusetzen, u. zw. mittels Federn, welche auf die Frequenz des erregenden Wechselstromes abgestimmt sind, so dass sie in Resonanzschwingungen geraten. 



   Für viele Zwecke, z. B., wenn es sich um Federantriebe handelt, welche mit niederfrequentem Strome betrieben werden, ist eine allzugrosse Resonanzschärfe wegen der Frequenzschwankungen des Netzes nicht erwünscht. Für solche und ähnliche Fälle benutzt man erfindungsgemäss Federantriebe mit entsprechend abgestimmter mechanischer Dämpfung, wodurch die beliebige Verbreiterung der Resonanzzone erreicht wird. Solche   Federantriebe   reagieren auf einen Frequenzbereich von   eLwa + 250/0   (bezogen auf die ungedämpfte Eigenschwingung) noch fast gleichmässig stark, ausserhalb dieses Bereiches entsprechend schwächer.

   Die Dämpfung des Resonanzeffektes erreicht man, indem man beispielsweise die auf der schwingenden Feder a (Fig. 1) aufgesetzte, zartere Triebfeder b dauernd gegen das Triebrad c mit einer der   gewünschten   Dämpfungsgrösse entsprechenden Reibung aufliegen lässt, wodurch sie zugleich sperrklinkenartig wirkt ; durch Verstellen des Rades gegen die Feder kann die Dämpfung leicht variiert werden. Eine zeitweise Dämpfung (Fig. 2) erzielt man durch einen, eventuell auch mit einer Triebfeder versehenen Hammer, der von der Schwingungsfeder gegen das Triebrad geworfen wird ; dieses wird in Drehung versetzt und schleudert den Hammer nach Aufzehrung der in ihm angesammelten Bewegungsenergie zurück, worauf der Vorgang von neuem beginnt. 



  Ein solcher Federantrieb arbeitet in den Zeitpunkten, wo der Hammer aufliegt, mit Dämpfung, also mehr oder weniger mit erzwungenen Schwingungen, die sich jedoch in der Zwischenzeit zu Resonanzschwingungen aufschaukeln, so dass der rückfallende Hammer mit erhöhter Wucht gegen das Triebrad geschleudert wird ; die stärkste Dämpfung wird durch Aufliegen des Hammers auf der Schwingungsfeder und gleichzeitiges Anliegen der Triebfeder unter entsprechender Reibung am Triebrad erzielt. An Stelle der Triebfeder kann man ebenso eine gefederte Klinke einsetzen und den Radmantel entsprechend rillen (Fig. 3). Durch eine Einstellvorrichtung lässt sich die Resonanzschärfe des Antriebes variieren. 



   Eine variable   Dämpfungsgrösse   ist deswegen von Wert, weil dadurch der Anwendungsbereich erweitert und zugleich jeweils ein Optimum an Wirkung erzielt werden kann ; so sind stark gedämpfte Antriebe besonders für Niederfrequenz-Resonanzmotoren, schwach gedämpfte für Vorrichtungen mit ausgesprochener Selektionswirkung geeignet. Vorstehendes gilt ebenso für mechanisch wirksame Summerantriebe. 



   Während die vorstehenden Vorschläge auf die Verwendung von Blattfedern beschränkt sind, werden   erfindungsgemäss   auch zylindrische oder konische Spiralfedern, gegebenenfalls mit entsprechend bemessener zusätzlicher Masse, als Schwingungskörper benutzt. Diese An-   ordnungen haben vor den bisherigen den Vorteil, dass leicht grössere Amplituden erreicht werden können, was auch bei geringeren erregenden Kräften die Einstellung erleichtert.   
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   Die mit dem gefederten Anker bzw. beweglichen Eisenkern   K   fest verbundene, in der Federachse gelegene und durch   die Einwirkung des Resonanzstroms   in   kräftige Oszillationen ver-   setzte Stange   S   kann hiebei entweder direkt nach Art einer Stossklinke auf ein Sperrad   R   einwirken, wobei zur Verbesserung der Wirkung an das Ende der Stange eine gefederte Klinke oder als Ersatz dafür eine nicht zu dünne Blattfeder (Fig. 4) gesetzt werden kann. Man kann jedoch auch die Stange S auf einen Triebhammer   H   einwirken lassen, der durch sie abgeschleudert wird ; auch dieser   Triebhammer kann   mit Blattfeder oder Klinke K (Fig. 5) ausgerüstet werden, um die Antriebswirkung auf das Triebrad R zu verbessern.

   Wenn die Eigenschwingung nicht zu hoch ist, überträgt man die oszillierende Bewegung der Stange S direkt über ein Kurbelgetriebe K auf eine Welle   TV   (Fig. 6). Will man hiebei eine selektive Wirkung erzielen, so   bemisst   man den Kurbelradius derart, dass erst von einer bestimmten Minimalamplitude angefangen das Triebrad in drehende Bewegung versetzt werden kann. Auf diese, Weise lässt sich die Frequenzempfindlichkeit auch dieses Antriebes   genügend   regeln. Soll der Antrieb für Maschinen mit Kolbenbewegung verwendet werden (Pumpen, Staubsauger, Nietmaschinen u. dgl.), so kann man gegebenenfalls die Stange direkt als Kolben ausbilden. 



   Wenn die umzusetzende Wechselstromenergie nicht allzu hoch ist, empfiehlt es sich, die verwendeten Elektromagnete durch einen permanenten Magneten, nach Art der Telephonmagnete, zu polarisieren. Um die zugeführte Wechselstromenergie möglichst auszunutzen, benutzt man speziell bei Antrieben mit geringerer Energie und solchen, welche auf Starkstromnetzen installiert sind, Abstimmung auf   Strom-oder Spannungsresonanz durch   einen entsprechend bemessenen Kondensator bzw. eine elektrische Siebkette. 



   Die Achse des Triebrades   kaim   naturgemäss auch als Schaltachse benutzt werden. Die geschilderten Vorrichtungen lassen sich zudem auch als Hammerumschalter ausbilden, indem man beispielsweise diese Resonanzschwingungen durch die Stange S auf einen Hammer   ET   überträgt, welcher um seine Gleichgewichtslage gekippt wird und dadurch einen von der
Schwingungszahl und der Impulsdauer unabhängigen (periodischen) Kontakt   J   verursacht. 



  Die Rückführung kann nach Fig. 7 entweder durch eine Rückstellfeder F oder durch fine der Einschaltevorrichtungen analoge Rückstellvorrichtung betätigt werden. 



   Neben den bereits erwähnten Vorteilen der leichteren Einstellbarkeit ergeben diese An- ordnungen sehr gedrängte Konstruktionen, lassen grössere Energien umsetzen und besitzen besseren Wirkungsgrad. 



   Nach den vorstehenden Prinzipien können Umschalter entwickelt werden, bei welchen die Umschaltung dadurch erfolgt, dass die Resonanzschwingungen einer Feder einen Kipphebel um seine Gleichgewichtslage kippen. Ordnet man nun zwei Federn A, B derart an, dass sie in ent- gegengesetztem Sinne auf den Kipphebel H einwirken, so kann man auf diese Weise bei alternativer Betätigung derselben den Kipphebel nach Belieben von dem einen Kontakt Kauf den andern L umlegen. 



   Man kommt hiebei zu besonders gedrängten und einfachen Konstruktionen, wenn man   erfindungsgemäss   die Achse des Kipphebels in der Federnrichtung anordnet (Fig. 8,9). Die
Federn A und B stehen dann nebeneinander und parallel über dem gemeinsamen Polschuh P und sind auch in einem gemeinsamen Blocke eingespannt. Die Achse liegt über der Symmetrie- linie, so dass der Kipphebel   H   entweder auf der linken oder auf der rechten Feder bzw. dem entsprechenden Kontakte   K bzw. L   aufliegt. Die Stromzuführung zu ihm erfolgt beispiels- weise durch eine zarte Spiralfeder. Dieser Resonanzumschalter zeichnet sich durch grosse
Resonanzschärfe (einstellbar durch die Kontaktschrauben), sehr geringen Energiebedarf sowie absolut periodisches Arbeiten aus. 



   Es empfiehlt sich den Vorschaltkondensator der Frequenz entsprechend zu wählen. 



   Für die bisherigen technischen Verwendungsformen von Resonanzblattfedern ist es üblich, das eine Federnende in den Einspannblock einzulöten und die Abstimmung der Federn nach dem Einbau in das Instrument vorzunehmen. Dieses Verfahren ist für Resonanzgetriebe und
Resonanzrelais nicht brauchbar, deren Federn nach dem Einbau schwerer zugänglich sind. Die
Abstimmung muss dann vorher vorgenommen werden, so dass bloss fertige Federn eingebaut zu werden brauchen.

   Hiebei tritt die Erscheinung auf, dass die Eigenschwingungszahl der
Federn, welche bekanntlich reziprok dem Quadrate der freien Länge ist, schon durch die beim
Einbau der abgestimmten Federn in den Einspannblock unvermeidbaren kleinen Abweichungen- etwa in der Grössenordnung von wenigen   Zehnteln eines Millimeters - so verändert wird,   dass bei der notwendigen scharfen Abstimmung eine neuerliche Feinabstimmung erforderlich würde. 



   Um nun zu ermöglichen, dass die Federn vor dem Einbau abgestimmt und nachher dennoch ohne Änderung ihrer   Eigeaschwicgungszahlen   eingebaut werden können, wird er-   Sndungsgemäss   die Feder   ( { (Fig.   10) an einem Ende zwischen zwei gut bearbeitete, ent- sprechend kräftige Backen   , unter Pressung eingelotet, eingeschweisst,   eingenietet oder ein- 
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 die Feder fertig bearbeitet und abgestimmt, und mit den festverbundenen Backen in dem Einspannbloek befestigt. Unabhängig von der Genauigkeit dieser   Backeneinspannung   im Ein- 
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 kante, so dass die Eigenschwingungszahl von der Einspannung in den Block unabhängig bleibt. 



   Die technische Bedeutung dieses Verfahrens liegt in der Möglichkeit, die serienmässig hergestellten und geprüften Federn derart einbauen zu können, dass die sonst unvermeidliche Nachkorrektur nach erfolgtem Einbau erspart wird. 



    PATENT-ANSPRÜCHE :     l.   Antriebsvorrichtung mittels auf die Frequenz des erregenden Wechselstromes abgestimmter Federn, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungen der Federn mechanisch gedämpft sind. um eine beliebige Verbreiterung der Resonanzzone zu erzielen.

Claims (1)

1. 2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfung durch dauerndes Anliegen einer auf der Schwingungsfeder aufgesetzten Triebfeder am Triebrade erzielt wird, wobei gegebenenfalls die Dämpfungsgrösse durch Verstellen des Rades gegen die Feder beliebig geregelt werden kann.

   3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder durch einen gegebenenfalls mit einer Triebfeder oder einer gefederten Klinke versehenen, von ihr in Bewegung gesetzten Hammer intermittierend gedämpft wird, wobei die Däml) fungsgrösse durch Regeln sowohl des Abstandes zwischen Hammer und Schwingungsfeder, als auch zwischen Triebrad und Triebfeder bzw. Klinke, beliebig variiert werden kann (Fig. 2, 3). EMI3.2 stimmter Federn, dadurch gekennzeichnet, dass als Federn zylindrische odpr konische Spiral- federn dienen.

   3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine durch die Resonanzschwingungen der Spiralfedern in oszillierende-Bewegung versetzte Stange nach EMI3.3

   6. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die oszillierende Stange auf einen Triebhammer einwirkt, welcher seinerseits das Triebrad in Drehung versetzt und gegebenenfalls mit Klinke oder Blattfeder ausgerüstet wird.

   7. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichuet, dass die Stange mittels Kurbelgetriebe auf das Triebrad einwirkt, wobei durch entsprechende Bemessung des Kurbelradius die Breite des einwirkenden Frequenzbandes geregelt werden kann (Fig. 6, 7).

   8. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stange mit dem beweglichen Kolben der angetriebenen Maschine (Pumpe, Staubsauger. Nietmaschine u. dgl.) direkt gekuppelt ist bzw. als solcher ausgebildet wird.

   9. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Ausbildung der Vorrichtung als Umschalter, indem ein durch die Schwingungen beeinflusster Triebhammer einen periodischen Kontakt verursacht (Fig. 8,9).

   10. Umschalter nach Anspruch 9 mit zwei alternativ und in entgegengesetzter Richtung auf den Kipphebel arbeitenden Schwingungsfedern, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse des Kipphebels in der Federnrichtung angeordnet ist.

   11. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwecks Erzielung einer von der Einspannung unabhängigen Eigenschwingungszahl die Federn an kräftigen Backen befestigt sind, durch die an den Backenkanten Schwingungsknoten hervorgerufen werden, welche von der Einspannung der mit den Backen versehenen Federn unabhängig sind (Fig. 10).

   12. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 11. dadurch gekennzeichnet, dass die Backen (b, b) an einem Federende unter Pressung aufgelötet, aufgeschweisst, aufgenietet, aufgeschraubt, aufgespritzt oder aufgegossen sind.