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Regelwiderstand aus Kontaktdruckelementen mit federnder Pressvorrichtung.
Eine sehr einfache Form von Regulierwiderständen kann man bekanntlich durch Aufeinanderschichten von Platten aus Kohle oder anderen Materialien erhalten. Bei den bekanntgewordenen Konstruktionen dieser Art werden als Elemente an Stelle der Platten auch Stäbe, Körner oder Pulver verwendet. Die Ohmzahl eines solchen Widerstandes wird um so kleiner, je mehr der Druck zunimmt, mit welchem die Elemente zusammengedrückt werden. Die Art, wie sich die Ohmzahl r in Abhängigkeit von der Pressung p ändert, ist in der Fig. i dargestellt.
Die wirksamste Widerstandsänderung ergibt sich bei kleinen Werten des Druckes p. Wegen der allgemein wenig elastischen Beschaffenheit der verwendeten Materialien,' ? B. der Kohle, war es recht schwierig, mit starr geführten Druckflanschen sprungweise Änderungen des Widerstandes r zu vermeiden. Wegen solcher Schwierigkeiten sind Regulierwiderstände dieser Art lange Zeit nicht verwendet worden.
Erst mit der Verwendung von federnden Druckflanschen haben sich die sogenannten Kohlendruckregler in verschiedene Zweige der Elektrotechnik eingeführt. Nun besitzen Federn im allgemeinen eine Druckwegcharakteristik entsprechend Kurve a in Fig. 2, d. h. der Druck p ist dem Durchbiegungsweg s der Feder proportional. Wird ein elastisches Glied mit den durch die Kurve a in Fig. 2 dargestellten proportionalen Eigenschaften z. B. in eine Säule von Kohlenplatten mit Ohm-Druckkurve nach Fig. I eingeführt, so ergibt dies die Ohm-Wegkurve a der Fig. 3 mit deutlich ausgeprägtem Abbiegen. Bei den niederen Ohmzahlen, also grossem Druck, kann die Änderung des Widerstandes r pro Einheit des Weges s ungefähr zehn-und mehrfach geringer sein, als bei hohen Ohmzahlen (kleinem Druck).
Ein solches Verhältnis ist für viele Anwendungen unerwünscht.
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Anwendung einer progressiven Federkraft, d. h. eine Federung, deren Gegenkraft mehr als proportional mit dem Abstand der Druckflanschen zu-oder abnimmt.
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Feder nach Kurve b (Fig. 2) in die gleiche Säule von Kohlenplatten k, so ergibt sich die OhmWegkurve b der Fig. 3 mit ganz bedeutend weniger ausgesprochener Biegung. Wollte man die Wirkung noch mehr ausprägen, so wäre bloss der Federkonus stumpfer und der Windungsabstand
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Doch auch ohne die Abmessungen der Feder zu verändern, bestehen nach der Erfindung unbeschränkte Möglichkeiten für die Änderung der Arbeitslinie, indem die Federauflage nicht nur als ebener, sondern auch als hohler oder vorspringender Körper (nach Fig. 4a) verschiedenster Form gestaltet sein kann.
Wird die Form der Federunterlage einstellbar ausgebildet, so ist dadurch jede Möglichkeit zur Anpassung der Arbeitslinien an die jeweiligen Anforderungen gewährleistet.
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Es ist augenscheinlich, dass mit jeder anderen Federform, wie Blattfedern, Spiralfedern usw., bei welcher die freie, wirksame Federlänge nicht über den ganzen Weg konstant bleibt, gleiche Ergebnisse erzielt werden können. In sinngemässer Anordnung lassen sich auch mit Zugfedern gleiche Wirkungen erzielen.
Ebenso ist einleuchtend, dass die ungünstige Ohm-Wegcharakteristik von Kontakt-Druckelementen mit einer gewöhnlichen Feder und einem Pressmechanismus mit veränderlichen Hebelarmen auf einen günstigeren Verlauf gebracht werden kann. Ein Beispiel hierfür ist die in Fig. 5 skizzierte Anordnung, bei welcher die vom Hebel p und die vom beweglichen Pressflansch f zurückgelegten Wege sich verhalten wie der Winkel zu seinem Cosinus. In der Nullage (Fig. 5) bewirkt die Drehung des Hebels p um den Winkel os eine sehr geringe Druckänderung. In der Endlage (Fig. sa) dagegen bewirkt die gleiche Drehung um den Winkel oc eine viel grössere Verschiebung des Pressflansches und somit eine viel stärkere Druckänderung.
Diese Veränderung des
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Abflachung der Ohm-Wegkurve, wie für die konische Feder graphisch dargestellt wurde. Der Pressmechanismus kann zu diesem Zwecke natürlich auch eine beliebige andere Form und Zusammensetzung haben, und es mögen dabei eine oder mehrere Federn zur Verwendung kommen. Durch entsprechende Anordnung der Federn und Hebel kann die Biegung der Ohm-Wegkurve anstatt vermindert auch verstärkt werden. Der gewünschte Zweck kann endlich auch durch gleichzeitige Anwendung von unproportionalen Federn und veränderlichem Verhältnis der Hebelarme erzielt werden.
Das Anwendungsgebiet der Erfindung deckt sich mit demjenigen der Regulierwiderstände für Handbetätigung, für Fernsteuerung, für automatische Regulierung, für Signalwesen us\\.
PATENT-ANSPRÜCHE :
I. Regelwiderstand aus Kontakt-Druckelementen mit federnder Pressvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass für die Pressvorrichtung eine oder mehrere Federn mit unproportionaler Druckwegänderung verwendet werden.