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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den Betrieb solcher Schlagwerkzeuge, bei denen die Schlagwirkung durch elektromagnetische Anziehung von Eisenkörpern hervorgebracht wird. Ein solches Werkzeug ist beispielsweise in Fig. 1 schematisch dargestellt. Es bedeutet 1 den Eisenkörper eines Elektromagneten, 2 die Magnetisierungsspule, 3 den schwingend angeordneten Anker. Durch die magnetische Anziehung wird der Anker 3 nach unten gezogen und schlägt auf den Kopf des durch eine Bohrung des Kernes hindurchgeführten Werkzeuges j (Meissel). Nach Vollendung des Schlages muss der Erregerstrom unterbrochen werden, worauf der Anker durch die Feder 4 wieder zurückgezogen wird.
Die periodische Stromunterbrechung kann bei Gleichstrombetrieb durch einen in bekannter Weise mit dem Apparat verbundenen Selbstunterbrecher erfolgen, doch hat die hiebei unvermeidliche Funkenbildung die praktische Anwendung derartiger Hämmer bisher verhindert.
Bei Wechselstrombetrieb ist ein Selbstunterbrecher überhaupt nicht anwendbar, da die Einund Ausschaltung in unregelmässiger Weise einmal nahe dem Nullwert und einmal nahe dem Maximum der Spannungskurve erfolgen würde, so dass ein gleichmässiges Arbeiten des Hammers unmöglich wäre.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es. die periodische Einschaltung und Unterbrechung der Stromzufuhr durch einen mit dem Wechselstrom synchron arbeitenden Unterbrecher oder durch eine besondere Bauart des Wechselstrumzeugers derart vorzunehmen, dass ein günstiges und regelmässiges Arbeiten des Hammers sowie funkenlose StromunterbrecLun erzielt wird.
Zum Verständnis der hiebei auftretenden Erscheinungen ist es erforderlich, auf die erst
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einzugehen (vgl. z. B. Linke, Elektrotechnisches Archiv, 1912, Heft I). In Fig. 2 ist der Verlauf von Spannung E und Strom i eines rein induktiven Stromkreises dargestellt, der dauernd an einer Wechselstromquelle angeschlossen ist. Die Kurve i soll gleichzeitig auch den Verlauf des magnetischen Feldes darstellen, wobei der Einfachheit halber Proportionalität zwischen Strom
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Sekunde Dauer abwechseln.
Bei Hämmern mit grossem Gewicht würde aber die Zeitdauer von 1/100 Sekunde nicht ausreichen. um den Hammer die erforderliche erhebliche Geschwindigkeit zu erteilen. Es ist deshalb
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Wie ersichtlich, hat im Zeitpunkt 20 sowohl Strom als Spannung den Wert 0 erreicht, so dass jetzt die Unterbrechung völlig. nkenfrei erfolgen kann.
Die Kurve i setzt. einen rein induktiven Stromkreis voraus, der aber praktisch unmöglich ist, da stets ein gewisser Widerstand vorhanden ist. Der wirkliche Stromverlauf unter Berücksichtigung des Widerstandes ist durch die Kurve il dargestellt ; in Wirklichkeit muss also die funkenfreie Stromunterbrechung etwa im Punkt 18 erfolgen.
Die Kurven Fig. 2 und 3 beziehen sieh zunächst auf einen Stromkreis mit unveränderlicher
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man warten, bis der Strom (und das magnetische Feld) durch die negative Spannungswelle aus dem Apparat "abgesaugt" ist und den Stromkreis dann also etwa im Zeitpunkt 17 5 unterbrechen. Eine genaue Einhaltung dieses Momentes ist jedoch nicht von besonderer Bedeutung, da die Stromstärke etwa vom Zeitpunkt 17 bis 23 so gering ist, dass ene schädliche Funkenbildung bei der Unterbrechung nicht eintreten kann. In dieser langen Dauer des annähernd stromlosen Zeitintervalles liegt ein besonderer Vorteil des Verfahrens.
Der Betrieb des Apparates kann nun aber nicht in der Weise erfolgen, dass der Stromkreis stets bei Beginn etwa der positiven Spannungswelle geschlossen und kurz vor Ablauf der negativen Welle geöffnet wird, sondern es muss dem Anker auch Zeit gelassen werden, wieder in die Anfangsstellung zurückzukeheren, was, wie in Fig. 1 dargestellt, unter dem Einfluss einer Feder erfolgen kann, oder auch durch beliebige andere Mittel, z. B. einen zweiten Elektro- magneten. Um die für die Rückbewegung des Ankers erforderliche Zeit zu gewinnen, wird der
Synchronunterbrecher so eingerichtet, dass er den Stromkreis nicht bei Beginn einer jeden positiven Spannungswelle schliesst, sondern nur bei Beginn jeder zweiten oder dritten usw. positiven SpannungsweHe. Würde z.
B. bei Frequenz 50 bei jeder dritten Periode während
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liegenden Verfahrens gut anwendbar.
Soll eine niedrigere Frequenz, z. B. 25, zum Hammerbetrieb benutzt werden, so ist es zur Erzielung einer genügend hohen Schlagzahl zweckmässiger. nicht eine volle Periode für den Schlag zu benutzen, sondern nur einen Teil. Man schliesst den Stromkreis z. B. im Zeitpunkt 5 (Fig. 2), das Feld nimmt dann bis zum Zeitpunkt 10 zu und dann wieder ab. bis es etwas vor dem Zeit- punkt 15 wieder den Nullwert erreicht. In diesem Moment ist dann funkenlose Stromunter- brechung möglich, da der Strom = 0 ist, wenn auch die Spannung noch ihren Maximalwert besitzt ; allerdings muss jetzt der gunstige Ausschaltmoment scharf innegehalten werden, da sont schnell ein starkes Feld von entgegengesetzter Richtung entstehen würde.
Bei dieser Betriebsart
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kreis etwas länger als eine Periode, also etwa 42/1000 Sekunden offen halten, so dass auch für den Rückweg wieder die gleiche Zeit zur Verfügung steht, wie bel Frequenz 50 und Ausnutzung der vollen Periode für den Schlag. Die gleiche Betriebsart kann auch bei Frequenz 50 mit Vorteil angewendet werden, wenn sehr leichte Hämmer betrieben werden sollen. bei denen nur eine geringe Leistung pro Schlag, aber sehr hohe Schlagzahl verlangt wird.
Für den Synchronunterbrecher kann eine beliebige Konstruktion mit schwingenden oder rotierenden Kontakten benutzt werden ; es ist nur erforderlich, dass die Momente des Stromschlusses und der Unterbrechung genau einstellbar sind. Ein rotierender Unterbrecher 6 ist in Fig. 1 beispielsweise schematisch dargestellt ; der Antrieb kann etweder durch einen Synchronmotor erfolgen oder durch den Wechselstromerzeuger selbst. Wird die Unterbrecherscheibe mit diesem direkt gekuppelt, so muss seine Polzahl entsprechend gewählt werden ; soll z.
B. immer während einer pannuug8periode der Stromkreis geschlossen und während zwei Perioden geöffnet sein. so muss die Polzahl 6 betragen und die Kontaktscheibe muss während ein Drittel des Umlaufes Kontakt machen. Bei abweichender Polzahl muss der Antrieb der Kontaktscheibe durch Zahnräder oder Zahnkette erfolgen. Diese Anordnung ist in Fig. 1 schematisch dargestellt : es bedeutet 6 den rotierenden Unterbrecher und den Wechselstromerzeuger.
Schliesst man den Stromkreis stets beim Beginn einer positiven (bzw. negativen) Spannungswelle, so erfolgt der Betrieb des Apparates durch Stromstösse gleicher Richtung. Man kann dann
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zelle oder einen Quecksilberdampfglen (trichter, wobei naturgemäss jede Funkenbildung unbedingt vermieden wird. Da aber die Ventilzelle den Stromkreis bei jeder positiven Spannungswelle schliessen würde, während nur jede zweite oder dritte benutzt werden soll, so muss ausserdem noch ein mechanischer Unterbrecher benutzt werden, der dann aber den Stromkreis nur in stromlosem Zustand zu öffnen braucht, so dass Funkenbildung ausgeschlossen ist.
Es hat sich gezeigt, dass die Öffnung des Stromkreises bei i # 0 (im Punkt 17-4) nicht.
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ist, der den Anker unter Umständen festhält. Aus diesem Grunde ist es zweckmässig, nicht im Punkte 17.4 zu unterbrechen, sondern etwas später, so dass noch ein negativer Stromimpuls in den
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Magneten gelangt, der die Remanenz aufhebt. Wie ersichtlich, wird man dann die Unterbrechung zweckmässig auf Punkt 22'6 verlegen, wo wiederum i'= 0 ist. Man kann aber auch im Punkt 17'4 unterbrechen (was z.
B. beim elektrolytischen Gleichrichter selbsttätig erfolgt) und den Unterbrecher durch einen verhältnismässig hohen Widerstand dauernd überbrücken, der den zur Aufhebung der Remanenz erforderlichen geringen Strom hindurchlässt,
Es besteht auch die Möglichkeit, den Hammer in der beschriebenen Weise zu betreiben, ohne Benutzung irgend welcher Unterbrechungsvorrichtung. Man braucht hiezu einen Wechselstromgenerator besonderer Art, der die in Fig. 5 dargestellte Form der Spannungskurve erzeugt.
Ein derartiger Generator ist z. B. in Fig. 6 dargestellt. Der Anker 24 ist mit Spulen 28 und 31 versehen, die an die Schleifringe 30 und 29 angeschlossen sind, von denen der Strom mittels Bürsten abgenommen werden kann. Aus der Darstellung ist zu ersehen, dass die Ankerspulen 28 und 31 sich nur über einen kleinen Teil des Ankerumfanges, ebenso wie die Feldmagnete N und 8 sich nur über einen kleinen Boden erstrecken. Wenn der Anker sich dreht, wird in den Ankerspulen eine positive und eine negative Kraftquelle erzeugt, sobald die Spulen an den Polen vorübergehen. Es findet aber solange keine Induktion statt, als die Spulen in den Zwischenräumen zwischen den Polen sich befinden.
Die relative Dauer der Stromimpulse und der Pausen kann durch veränderung der Winkelgrösse der Anke1'8pulen und der Pole geregelt werden.
Aus dem Vorhergesagten ist ohneweiters verständlich, dass bei Anschluss eines elektromagnetischen Hammers an einen solchen Wechselstromgenerator in der Hammerspule in regelmässiger Folge starke Stromimpulse (für den Arbeitshub), schwache Stromimpulse entgegengesetzter Richtung (zur Aufhebung der Remanenz) und stromlose Pausen (für den Rückweg des Hammers) entstehen.
Diese Arbeitsweise ergibt sich folgendermassen : Bei Beginn z. B. der positiven Spannung1'- welle ist der Hammer in der offenen Stellung und wird also angezogen. Der Hub erstreckt sich. wi'e beschrieben, über die Dauer der positiven und etwa die Hälfte der unmittelbar folgenden negativen Welle. Während der letzten Hälfte der negativen Welle entsteht ein schwacher Strom- stoss entgegengesetzter Richtung, der die Remanenz aufhebt, so dass der Rückweg des Hammer ?
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ermöglichen.