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Elektromagnetische Reguliervorrichtung.
Die Erfindung betrifft Reguliervorrichtungen für elektrische Ströme derjenigen Art. bei welcher ein aus einer leitenden Körnermasse bestehender Widerstand in den Stromkreis eingeschaltet ist, der dadurch verändert wird. dass der Anker eines Elektromagneten je nach dessen Erregung einen geringeren oder grösseren Druck auf die Kömermasse ausübt (österr. Patent Nr. 64936).
Da sich bekanntlich für Regulierwiderstände dieser Art Kohlekörner am besten eignen und die spezifische Leitfähigkeit der Kohle ziemlich klein ist. besonders, wenn ihr noch feine Teile nicht leitenden Materials, wie Glimmer, Asbestfasern und dgl., beigemischt sind, so muss man der Körnermasse einen verhältnismässig grossen Querschnitt geben, sobald es sich um die Regulierung nicht ganz schwacher Ströme handelt.
Alsdann ergibt sich die Schwierigkeit, die Körnerma. sse über den ganzen wirksamen Querschnitt so gleichmässig verteilt zu halten, dass sie
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wird einerseits dieser anfängliche Federdruck an den aufgehäuften Stfi en erhoht und damit der Anfangswiderhtand der Körnermasse an diesen Stellen herabgesetzt und an den niedrigeren Stellen erhöht, andererfits wird die Abhängigkeit der Ankerbewegungen von der Erregung gestört, so dass der ganze Rcguliervorgang nicht mehr den Betriebsforderungen entspricht.
Die Erfindung bezweckt nun, die ungleichmässige Schichtung der Kornermasse zu verhindern.
Die dafür aufgewendeten und in folgendem beschriebenen Mittel können darauf gerichtet sein. die äusseren Ursachen der Schichtenbildung auszuschalten oder ihre Wirkungen aufzuheben.
Als Ursache der ungleichmässigen Schichtung kommen nun, wie Beobachtungen gezeigt haben, nicht allein mechanische Erschütterungen in Frage, sondern auch der Umstand, dass bei der Bewegung des plattenartigen Ankers beim Abheben von der Körnermasse zwischen dieser und
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die Oberfäche der Körnerschicht hervorruft und dadurch die Umlagerung der Körner in der oberen Schicht und Unebenheiten in derselben zu verursachen strebt, und zwar besonders bei raschen Bewegungen des Ankers.
Wo Erschütterungen keinen oder nur geringen Einfluss haben, wird der Übelstand verschwinden, wenn man diese seitlichen Luftströmungen beseitigt oder nur so schwach werden lässt, dass die Körneroberfläche nicht mehr gestört wird. Dazu ist nur nötig, die Oberfläche der Körnermasse an möglichat vielen Stellen mit der äusseren Luft in Verbindung zu bringen, man kann beispielsweise die Druckplatte des Ankers mit einer grösseren Zahl Löcher versehen. Einen gleichen Effekt würden von der Oberfläche der Körnermasse durch diese hindurch in die äussere Luft führende Röhren hervorrufen.
Unter anderen Umständen kann das Wandern von Teilen der Körnermasse zwangsweise verhindert werden, indem die Seitenbewegung der Körner durch feste Zwischenwände verhindert, d. h. die Körnermasse in kleine parallele Säulen unterteilt wird, die einen so kleinen Querschnitt haben, dass wesentliche Unterschiede an ihrer Oberfläche nicht mehr auftreten können. Die Zwischenwände smd aus Isoliermateriaj und bis auf den Boden des Körnergehäuses
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Einrichtung werden nämlich die Zwischenwände selbst durchgebogen und hiedurch Spannungen in der Körnermasse erzeugt. Die Pressungen der Körnermasse folgen daher nicht mehr den Änderungen der Anziehungskraft des Elektromagneten, was sie tun müssen, um eine gute Regelung zu ermöglichen.
Dadurch, dass man die Zwischenwände gemäss der Erfindung aus starrem, isolierendem Material macht und zwischen sie und die bewegliche Elektrode eine verhältnismässig dicke Körnerschicht einlegt, werden diese Mängel der bekannten Anordnung vermieden.
Dem gleichen Zweck der Verhütung des Seitwärtawandems der Kohlekörner dient auch eine andere Ausbildung der Reguliervorrichtung, die darin besteht, dass die Ankerplatte sehr sorgfältig und zwangläufig parallel geführt wird ; dadurch, dass dann die Berührungsfläche des Ankers mit der obersten Schicht der Körnermasse an Winkeländerungen gehindert ist, wird es auch der Körnermasse unmöglich gemacht, ungleichmässige Schichtung anzunehmen.
Die Parallelführung des Ankers wird in einfacher Weise dadurch erreicht. dass er praktisch reibungsfrei zwischen einer gleichzeitig zum Abschluss dienenden Membran und einer zweiten Membran aufgehängt wird, wobei beide Aufhängungspunkte möglichst weit voneinander entfernt sind. Anstatt der zum Abschluss dienenden Membran kann auch zur Parallelführung eine für diesen Zweck besonders angeordnete Membran benutzt werden.
Es steht naturgemäss nichts im Wege, die Luftdurchlässigkeit des Körnergehäuses, die Unterteilung der Körnermasse und die Parallelführung des Ankers sowohl gleichzeitig an einer Reguliervorrichtung als auch einzeln je nach den besonderen Anforderungen anzuwenden.
In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsformen, durch welche der Erfindungsgedanke verkörpert wird, dargestellt.
Fig. 1 zeigt in schematischer Weise die bisher bekannte Anordnung von Widerständen der geschilderten Art ; Fig. 2 zeigt mit dieser Ausführungsform verbundene Nachteile ; Fig. 3 bis 5 stellen schematisch die Ausbildung des Körnergehäuses dar, um der Oberfläche der wirksamen Körnermasse die Luftzufuhr zu ermöglichen. Fig. 6 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform, wobei die Luftkanäle durch Verwendung von grobkörniger Kohle gebildet werden.
Fig. 7 bis 11 zeigen weitere Ausführungsformen derselben Art ; Fig. 12 ist ein schematischer Längsschnitt einer Reguliervorrichtung mit unterteilter Körnermasse ; die Fig. 13 bis 15 sind
Grundrisse einiger Ausführungsbeispiele von Körnergehäusen der in Fig. 12 dargestellten Vor- richtung, nachdem der Elektromagnet und sein Anker entfernt worden sind ; Fig. 16 und 17 sind Längsschnitte zweier Ausführungsformen der Erfindung, die die Parallelführung des
Ankers zeigen.
Die Luftdurchlässigkeit des Körnergehäuses sei an Hand der Fig. 6 bis 11 erläutert.
Ein den Gehäusedeckel bildender Elektromagnetanker a ist durch einen Gewebering b
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gaze f von kleinster Maschenweite bespannt ist. Mit Hilfe eines Ringes 9 ist das Drahtgeflecht mit der Scheibe e durch Lötung verbunden. Die Scheibe e ist radförmig ausgebildet, so dass an ihren Speichen die Drahtgaze festgelötet werden kann, um ihre Durchbiegung zu verhüten.
Die Fig. 8 zeigt die Scheibe e, die Fig. 9 das Drahtnetz f und den Ring 9 im Grundriss. Die Fig. 10 und 11 zeigen eine zweite Ausführungsform, bei welcher der Elektromagnetanker durchlöchert ist und die Drahtgaze unmittelbar auf die Druckfläche des Magnetankers gespannt ist.
Bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform ist von einer Durchbrechung des Deckels abzusehen und statt dessen oberhalb der wirksamen KörnersÅaule h eine Schicht l von grösseren unvermischten Kohlekörnern in Kugelform angebracht, auf die sich alsdann der in gebräuchlicher Weise angeordnete undurchbrochene Deckel legt, der zum Beispiel aus einer Kohleplatte k und dem Elektromagnetanker a bestehen kann.
Die Ausbildung des Körnergehäuses mit unterteilter Körnermasse ist aus den Fig. 12 bis 15 zu sehen. Auf einem aus mehreren nebeneinander angeordneten Spulen oder auch in Form eines Topfmagneten ausgeführten Elektromagnet m ist an einer isoliert befestigten Feder n der Elektro- magnetanker 0 angehängt, dessen unteres Ende als Platte a ausgebildet ist, die den beweglichen Deckel eines Körnergehäuses c bildet, und um mit der Oberfläche der Körnermasse besser Kontakt zu machen, mit einer Kohleplatte bekleidet sein kann.
Im Gehäuse C sind nun Zwischenwände p, ebenfalls aus isolierendem Material, so angebracht, dass sie die Körnermasse in eine Anzahl parallel geschalteter, schmaler Kammern q teilen. Durch Umschütteln können die schmalen Körnersäulen in diesen Kammern nur ver-
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schwindend kleine Verlagerungen erleiden, welche nicht genügen, um den Regelungsvorgang m der oben gekennzeichneten Weise zu stören. Die Anordnung der Zwischenwände p kann sehr erschiedengemachtwerden :, Die Fig. 13 bis 16 veranschaulichen mehrere Ausführungsformen.
Dem Wesen der Erfindung ist genügt, wenn die Anordnung so getroffen ist, dass durch die Zwischenwände p das Gehäuse c in Kammern q eingeteilt ist, die so schmal sind, dass innerhalb der einzelnen Kammer erhebliche Verlagerungen der Kömermasse nicht vorkommen können und dass die Kornermasse nicht aus einer Kammer in die benachbarte hinüber wandern kann.
In der Fig. 16 ist der Anker a des Elektromagneten m zum Zweck seiner Parallelführung an einer Membran b aufgehängt, welche vorzugsweise aus einem biegsamen Gewebe, z. B. Baumwolltuch, Seidentafet oder dgl., besteht. Dieser Ring b ist im Körnergehäuse c festgeklemmt.
Der Elektromagnet m ist als Topfmagnet ausgebildet. Durch seine zentrale Bohrung r ist unter
Beibehaltung eines grossen isolierenden Luftraums der Schaft o des Ankers a hindurchgeführt.
Sein oberes Ende ist an einer Stahlmembran s aufgehängt, deren Umfang durch den Deckel t im Topfmagnet m festgeklemmt ist. Der Strom, dessen Stärke durch die Widerstandsänderung beeinflusst werden soll, beispielsweise der die Erregerwicklung einer Dynamomaschine durch-
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ersetzt. Die Feder u besteht aus einer in die Mitte der Reguliervorrichtung hineinragenden Zunge n1, die durch Ausschneiden aus einer Scheibe gebildet ist. Die Feder u ist ähnlich wie die Membran s der Fig. 16 an ihrem ringförmigen Rand festgeklemmt.
Das freie Ende der Zunge ul ist in einem Ring 1 (1 gefasst, der leichtspielend auf einem Zapfen x am oberen Ende des Schaftes o aufgesetzt ist. Die geschlossene Bügelfeder v, auf welche eine Justiervorrichtung wirkt, ist gleichfalls in den Ring ? eingedrückt. Das die zentrierende Eigenschaft des Taffetringes unterstützende Führungsorgan ist also hier eine einseitig eingespannte Blattfeder (1 deren Arm so lang gewählt ist, dass die Pfeilhöhen, die sich aus der Kreisbewegung ihres freien Endes ergeben, in Anbetracht der geringen Bewegungsgrössen des Ankers praktisch verschwinden.
Anstatt einer einseitig eingespannten Feder könnte man auch eine doppelseitig eingespannte Bügelfeder verwenden,
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dabei eine reibungsfreie Beweglichkeit des Ankers gewährleistet.
Die Vorrichtung wirkt wie folgt : Der Taffetring b ist nicht allzu straff gespannt, da er eine Auf- und Abbewegung des Ankers zulassen muss. Diese Wege sind allerdings sehr klein und verhalten sich wie Schwingungen. Wird der Anker durch den ringförmigen Elektromagnetpol ungleichmässig angezogen, so könnte er sich ohne die Aufhängung des Schaftes o bis zu einem gewissen Grade schiefstellen, indem er sich etwa um den Mittelpunkt der Ankerplatte drehen würde. Die Grösse dieser Schiefstellung hängt von der Spannung und Elastizität des Tuchringes ab. Die Aufhängung des Ankerschaftes an s und't r verlundert eine solche Schiefstellung, indem sie den Anker festhält.
Daber behindert diese Haltevorrichtung aber nicht die reibungsfreie Beweglichkeit des Ankers und hat noch den weiteren Vorzug, dass sie gleichzeitig als Feder dient. welche der Ankeranziehung entgegenwirkt. Je länger der Schaft o gewählt wird. desto geringer werden die Schieflagen des Ankers, da der Anker als ein ungefähr um den Mittelpunkt der Ankerplatte schwingender Doppelhebel aufgefasst werden kann. dessen kleiner Arm (Ankerplatte) um so kleinere Winkel beschreibt, je weiter der Endpunkt des grossen Armes, der nicht ganz starr gehalten werden kann, vom Drehpunkt entfernt liegt.
PATENT A NSPR ÜCHE :
1. Elektromagnetische Reguliervorrichtung, bei welcher der Anker eines Elektromagneten auf eine in ein Gehäuse eingeschlossene. in den regulierten Stromkreis eingeschaltete leitende Körnermasse je nach der Erregung des Elektromagneten einen grösseren oder geringeren Druck ausübt, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der wirksamen Körnermasse (h) und dem Deckel des Körnergehäuaes (a) eine Schichte (I) aus grobkörnigen Stückchen von Kohle oder einem ähnlichen leitenden Material, vorzugsweise in Kugelform, eingeschaltet ist, um durch Bildungen von Kanälen zwischen den Körnern die Körnerschicht luftdurchlässig zu machen und dadurch
Schichtenbildung in der Körnermasse zu verhüten.
2. Elektromagnetische Reguliervorrichtung, bei welcher der Anker eines Elektromagneten auf eine in ein Gehäuse eingeschlossene, in den regulierten Stromkreis eingeschaltete leitende
Körnermasse je nach der Erregung des Elektromagneten einen grösseren oder geringeren Druck ausübt, dadurch gekennzeichnet, dass der als Druckplatte wirkende Magnetanker (a) mit Durchbrechungen versehen ist, die beispielsweise mit feinem Drahtgaze oder feingelochtem
Blech (f) überspannt sind, um die Körnermasse an möglichst vielen Stellen mit der äusseren
Luft in Berührung zu bringen.
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