DE104297C

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Publication number: DE104297C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21: Elektrische Apparate und Maschinen.

in NEW-YORK.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 30. November 1897 ab.

Die Erfindung bezieht sich auf eine selbstthätige Vorrichtung zum Regeln der Stromstärke in einem von einer Dynamomaschine gespeisten, mit einer Sammlerbatterie verbundenen elektrischen Stromkreise zur elektrischen Beleuchtung, um diese Stromstarke — bei veränderlicher Geschwindigkeit und bei veränderlicher Spannung der Dynamomaschine — stets gjeichmäfsig zu halten, und bezweckt, dieses Regeln den veränderten Verhältnissen, die eintreten, wenn die elektrischen Lampen ausgeschaltet werden, anzupassen.

Eine Ausführungsform der Erfindung ist in den beiliegenden Zeichnungen an einem Beleuchtungsnetz für Eisenbahnwagen zur Darstellung gebracht, in welchen

Fig. ι eine Seitenansicht der Dynamomaschine und der zugehörigen Theile zeigt, indem hierbei die Seitenplatte des Gehäuses der Dynamomaschine weggedacht ist und die Radachse im Querschnitt dargestellt ist.

Fig. 2 zeigt einen Theil der Fig. 1 in gröfserem Mafsstabe und

Fig. 3 ist eine Endansicht der Fig. 2.

Fig. 4 zeigt einen Bestandtheil in Vorderansicht und in senkrechtem Schnitt.

Fig. 5 und 6 sind Ansichten in grofsem Mafsstabe des Schaltmechanismus, durch welchen der Widerstand in den Spulen des magnetischen Feldes vergröfsert oder vermindert werden kann.

Fig. 7 ist eine schematische Darstellung der-Stromkreise. ■ · ■

T bezeichnet das Drehgestell eines Eisenbahnwagens, A eine Radachse desselben und W ein auf dieser Achse befestigtes Rad.

In Fig. ι ist die Dynamomaschine als Ganzes durch D bezeichnet; dieselbe ist nebst den zugehörigen Theilen in einem vor Staubeintritt schützenden Gehäuse angeordnet und ihr Gestell ist theilweise von der Radachse A getragen. Dasselbe ist mit einem Ansatz d versehen, welcher federnd in einem herabhängenden Theile t des Drehgestelles T gelagert ist. Der auf der Welle a^x befestigte Anker α der Dynamomaschine (Fig. 3) wird mittelst Zahnradgetriebes von der Achse A aus angetrieben.

Ein in den Stromkreis des magnetischen Feldes der Dynamomaschine eingeschalteter Widerstand R ist am Gestell dieser letzteren befestigt und die verschiedenen Spulen dieses Widerstandes sind so angeordnet, dafs sie mit den Wickelungen des erwähnten magnetischen Feldes in Hintereinanderschaltung gebracht werden können, um stufenweise den Widerstand in besagtem Stromkreise zu erhöhen. Die Enden dieser Widerstandsspulen sind in einem Kreise angeordnet und mit an einer Scheibe 1 (Fig. 4) befestigten Klemmen 4 verbunden. Auf einer Welle 2, die in geeigneten Lagern am Gehäuse der Dynamomaschine gelagert ist, ist radial eine Stromschlufsfeder 3 befestigt, welche so angeordnet ist, dafs sie mehr oder weniger die Widerstandsspulen —· durch die Berührung mit der einen oder der anderen Klemme 4 — ein- oder ausschalten

(2. Auflage, ausgegeben am 2. August igO2.l

kann und dadurch den Widersland in den Wickelungen des magnetischen Feldes ändert. Die Bewegung der Stromschlufsfeder 3 wird in folgender Weise erzielt. Ein Solenoid 5, dessen Wickelung in den äufseren, von der Dynamomaschine gespeisten Stromkreis eingeschaltet ist, besitzt einen beweglichen Kern 6, dessen unteres Ende an einem Hebel 7 angelenkt ist, dessen freies Ende am unteren Ende einer Schraubenfeder 8 befestigt ist. Das obere Ende dieser Feder ist mit einer Stange 9 verbunden, welche sich in einem Schlitz eines Führungsstuckes verschieben kann und mit einer Schraubenmutter g^x versehen ist. Die Feder 8 hat das Bestreben, den Kern 6 aufwärts zu schieben, und der durch die Solenoidwickelung fliefsende Strom hat das Bestreben, den Kern 6 abwärts zu ziehen, und zwar mit einer der Stromstärke proportionalen Kraft.

Auf einer drehbar am Dynamomaschinengestell gelagerten Welle 10 ist ein Schneckenrad 11 befestigt, dessen Zahnung in eine Schnecke 12 eingreift, die auf der Welle a^x des Ankers α der Dynamomaschine sitzt, so dafs letzterer die Welle 10 antreibt. Die Welle 10 ist mit einer Kurbel io^x versehen (Fig. 5), auf welche das gabelförmige Ende eines zwei Schaltklinken tragenden Hebels 13 fafst, der um die Welle 2, \velche die Stromschlufsfeder 3 trägt, schwingt. Diese an zwei verschiedenen Armen des Hebels 13 angelenkten und unter Federwirkung stehenden Schaltklinken 14 und 14* sind in verschiedenen hinter einander befindlichen Ebenen und über einander angeordnet, um zu geeigneten Zeiten mit den in umgekehrten Richtungen geneigten Zähnen der entsprechenden, auf der Welle 2 befestigten Schalträder 15 und i5^x in Eingriff zu kommen.

Am oberen Ende des Solenoidkernes 6 ist eine Verlängerung 6* vorgesehen, welche zwei Arme 16 und 16* aufweist, die an Stiften 17 und 17* der entsprechenden Klinken angreifen können, indem hierbei der Arm 16 unter den Stift der Schaltklinke 14 und der Ann i6^x über den Stift der Klinke i4^x greift.

Die Umdrehung der Kurbel io^x verursacht das Hin- und Herschwingen des Hebels 13, welcher die Welle 2 durch die eine oder die andere der beiden Klinken 14 und 14* in dem einen oder dem anderen Sinne bewegt, je nachdem die eine oder die andere der beiden Klinken mit der Zahnung des entsprechenden Schaltrades 15 bezw. i5^x in Eingriff steht, da jeweilen nur eine dieser Klinken mit der Zahnung des entsprechenden Schaltrades in Eingriff stehen kann.

Ist der durch das Solenoid fliefsende Strom so schwach, dafs die Feder 8 den Solenoidkern 6 gehoben hält, so kommt die untere Klinke 14* mit dem Schaltrad 15* in Eingriff und es wird die W^relle 2 nach links gedreht, wie aus Fig. 2 punktirt ersichtlich ist. Die daraus folgende Wirkung ist, dafs sich die Stromschlufsfeder 3 nach links dreht und der durch das Solenoid fliefsende Strom verstärkt wird; sobald aber dieser Strom stark genug ist, um die Feder 8 zu überwinden, so wird sich der Kern 6 abwärts bewegen, die untere Klinke I4^X aus der Zahnung von I5^X ausklinken und die obere Klinke 14 in die Zahnung von 15 einklinken, so dafs die Stromschlufsfeder 3 nun in der entgegengesetzten Richtung bewegt wird und Widerstände in den Stromkreis einschaltet. In einer Stellung des Kernes wird keine der beiden Klinken in das entsprechende Schaltrad eingreifen und folglich die Stromschlufsfeder ruhig stehen bleiben, bis die Stromstärke im Solenoid entweder gröfser oder kleiner wird. Es wird so eine empfindliche und wirksame Regelung im äufseren Hauptstromkreise erzielt.

An seinem oberen Ende ist der Solenoidkern mit einem Führungsarm 19 gekuppelt, dessen freies Ende in seiner Bewegung durch auf einer Schraube i9^x befindliche Muttern begrenzt ist.

Es ist leicht zu verstehen, dafs die Spannung der Feder 8 die Grenze angiebt, auf welche die Stärke des durch das Solenoid fliefsenden Stromes gekommen sein mufs, bevor ein Widerstand in den Stromkreis des magnetischen Feldes eingeschaltet wird, jedoch kann durch ein sorgfältiges Regeln dieser Spannung der Feder die gröfste Stromstärke sehr genau geregelt werden. Es ist aber wünschenswert!}, die Spannung der Feder 8 selbsttätig sehr viel vermindern zu können, wenn alle von dem mit einer Sammelbatterie verbundenen Stromkreis gespeisten Lampen gleichzeitig ausgelöscht werden und nur noch Strom zur Ladung der Batterie geliefert wird. Um dies auszuführen, wird folgender Mechanismus gebraucht, welcher den eigentlichen Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet.

Ueber einem Elektromagneten 20 ist ein Hebel 21 angeordnet, dessen einer Arm mit einem gegenüber dem Elektromagneten angeordneten Anker 22 versehen ist, während dessen anderer Arm mit dem oberen Ende der Feder 8 verbunden ist.

Wenn der Elektromagnet 20 erregt wird, wirkt er auf den Anker 22 und spannt die Feder 8. Fliefst nun ein Strom durch die Elektromagnetwickelung, so wird auf die Feder 8 ein Zug ausgeübt, welcher überwunden werden mufs durch den Strom, welcher durch die Solenoidwickelung 5 fliefst. Es wird daher ein starker Strom dazu nöthig werden, die obere Klinke 14 in das Schaltrad eingreifen und dadurch den Widerstandsregler zum Einschalten von Widerstand in Thätigkeit treten

zu lassen. Wenn aber die Lampen ausgelöscht werden, so wird der Stromkreis durch die Wickelung des Elektromagneten 20 unterbrochen und die Spannung der Feder 8 wird bedeutend vermindert. Hierbei wird bereits ein geringer Strom den Kern des Solenoids einzuziehen, also Widerstand in den Feldmagnetstromkreis einzuschalten vermögen, wodurch der kleinstmögliche Werth der Stromstärke im Hauptstromkreise auf eine vorbestimmte Gröfse herabgesetzt wird.

Fig. 7 zeigt schematisch die Schaltungsweise der Stromkreise.

5 ist eine Sammelbatterie, welche in den äufseren Stromkreis eingeschaltet ist. L ist eine Reihe Lampen, die in eine Abzweigung des Hauptstromkreises eingeschaltet ist. L S ist der Stromunterbrecher zum Ausschalten der Lampen.

Der äufsere, von der Dynamomaschine gespeiste Hauptstromkreis C ist in Fig. 7 durch eine ununterbrochene Linie dargestellt. Dieser Strom fliefst von der positiven Stromabnehmer¹ bürste ρ der Dynamomaschine D durch das Solenoid 5, dann zu einer Verbindungsklemme x, von derselben zu einem Pol des Sammlers S¹ und vom anderen Pol derselben zu einer Verbindungsklemme x¹ und schliefslic'h zurück zur negativen Stromabnehmerbürste η der Dynamomaschine. Von den Polen des Sammlers S ist eine Abzweigung, welche den Stromkreis der Lampen bildet, abgeführt und in Fig. 7 strichpunktirt (durch • sich wiederholende lange Striche, Punkte und kurze Striche) angegeben ist. Der Strom fliefst durch diesen Stromkreis vom positiven Pol des Sammlers durch eine Widerstandsspule 23 zum Stromunterbrecher LS, dann zu den Lampen L und schliefslich zum negativen Pol des Sammlers. Dieser Stromkreis ist immer über den Sammler geschlossen, wenn er nicht durch den Stromunterbrecher L S unterbrochen ist.

Angenommen, der Sammler sei geladen, die Dynamomaschine nicht in Thätigkeit; sobald der Stromkreis beim Stromunterbrecher L S geschlossen wird, werden die Lampen L vom Sammler S allein gespeist.

Wenn nun die Dynamomaschine in Betrieb gesetzt wird, so fliefst der Strom von der Dynamomaschine zum Sammler S und zu den Lampen L.

Der Elektromagnet 20 ist in einen strichpunktirt (durch je mit vier Punkten abwechselnde Striche) angegebenen Stromkreis q eingeschaltet. Der Strom, welcher durch q fliefst, verläfst den Stromkreis der Lampen bei einer Verbindungsklemme Z¹ zwischen dem Stromunterbrecher LS und den Lampen, durchfliefst dann die Wickelung des Elektromagneten 20, geht zur Verbindungsklemme x¹ und schliefslich zur negativen Stromabriehmerbürste der Dynamomaschine. Wenn die Lampen ausgelöscht sind, so ist dieser Strom unterbrochen.

F bezeichnet in Fig. 7 den Elektromagneten des magnetischen Feldes der Dynamomaschine. Der Strom fliefst durch einen strichpunktirt (durch je mit drei Punkten abwechselnde Striche) angegebenen Stromkreis r von der Klemme χ zum und durch den Rheostaten R, durch die Spulen des Feldmagneten F, die Verbindungsklemme x¹ und zurück zur negativen Stromabnehmerbürste der Dynamomaschine.

Die Widerstandsspule· 23 dient dazu, die Stärke des Stromes, welcher vom Sammler 5 zu den Lampen fliefst, zu vermindern und ihr Widerstand wird bestimmt durch den Unterschied zwischen der für den Lampenkreis gewünschten Spannung und der gröfsten Spannung, die in der Sammlerbatterie aufgespeichert werden kann.

Claims

Patent-An spruch:

Regelungsvorrichtung für mit einer Sammlerbatterie verbundene Stromkreise für elektrische Beleuchtung, bei welcher eine constante Stromstärke — bei veränderlicher Spannung und veränderlicher Geschwindigkeit der den zu regelnden Stromkreis speisenden Dynamomaschine — durch nur ein dauernd in den zu regelnden Stromkreis eingeschaltetes Solenoid erzielt wird, welches ein in geeigneter Weise wirkendes mechanisches Schaltgetriebe bei Veränderung der Stromstärke in Thätigkeit setzt, gekennzeichnet durch die Verbindung der auf den Kern (6) dieses Solenoids wirkenden Feder (8) mit dem Hebelanker (21,22) eines Elektromagneten (20), welch' letzterer in eine mit den Lampen und einem geeigneten Stromunterbrecher versehene Abzweigung des Hauptstromkreises eingeschaltet ist, so dafs, wenn der Stromkreis der genannten Abzweigung zum Auslöschen der Lampen unterbrochen wird, die Spannung der Feder (8) erheblich vermindert und dadurch die Stromstärke im Hauptstromkreise auf eine vorbestimmte Gröfse herabgesetzt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.