DE17370C - Neuerungen an elektrischen Lichtlampen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSGHRIFT

ΛΠ7370

KLASSE 21: JHElektrische Apparate.

. Zusatz-Patent zu No. 8580 vom 7. Juni 1879.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 12. April 1881 ab. Längste Dauer: 6. Juni 1894.

Das Neue an dieser Lampe-besteht:

1. in einer*, neuen Regulirungsweise;

2. in einer solchen Anordnung der einzelnen Lampentheile, dafs dieselbe auf zweifache Art regulirt und überdies auch zur Theilung des elektrischen Lichtes verwendet werden kann, und während ihrer Function durch keinerlei, wie immer geartete Stöfse oder Schwankungen nachtheilig beeinflufst wird, daher diese Lampe neben ihrer präcisen Functionirung in der Ruhelage besonders als Lokomotiv- oder Schiffslampe verwendbar ist. "'

Die Regulirungseinrichtung beruht auf dem Princip, dafs in dem Mafse, als sich der Voltaische Bogen durch Abbrennen der Kohlen vergröfsert, der elektrische Widerstand im Schliefsungskreise wächst. Damit verringert sich die elektrische, somit auch die magnetische Kraft der dynamoelektrischen Maschine, wodurch eine Reducirung der Arbeit des Antriebsmotors bedingt ist, und infolge dessen die Rotationsgeschwindigkeit der Maschinen bei gleichbleibender Antriebskraft proportional der Entlastung wächst.

Es kommen daher im Verlauf des Abbrennens der Kohlenstäbe diverse Geschwindigkeiten der Maschine zur Geltung, und zwar bei- der kleinsten Entfernung der Kohlenspitzen die niedrigste Tourenzahl und bei der zulässig gröfsten Entfernung die höchste, welche Differenz bei einem Antriebsmotor ohne Regulator, z. B. bei einer dreicylindrigen Dampfmaschine (System Brotherhood), namhafte Höhe erreicht.

Immerwährende, gleich grofse Entfernung der Kohlenspitzen bedingt gleich hohe Tourenzahl der Maschinen, daher auch constante Lichtstärke, welche letztere unter allen Umständen anzustreben ist.

Wie dieses Princip oder näher bezeichnet »Differenz der Tourenzahl« zur Regulirung der elektrischen Lampen benutzt wird, sei nachstehend ein Beispiel angeführt. Fig. 4, 5 und 6 stellen die Lampe mit der zu beschreibenden, Regulirungseinrichtung im verticalen Längenschnitt dar:

ι und 2 sind cylindrische Gefäfse, in welchen sich die Kolben 3 und 4 luftdicht bewegen. Jeder der beiden Kolben trägt eine Elektrode. In dem Verbindungsstück der beiden Cylinder ist eine Büchse α eingesetzt und in dieser der Messingkolben b dichtschliefsend eingeführt.

Dieser Kolben ist nach unten offen und hat wie die Büchse zwei gegenüberstehende weite Bohrungen c c für die zwischen den beiden Cylindern communicirende Flüssigkeit und aufserdem noch einen engeren Schlitz d.

Die obere Fläche des Büchsenflantsches ist eigenthümlich geformt; es sind nämlich auf derselben zwei schwach ansteigende Schraubenflächen e e angearbeitet. Der Kolben b trägt in seiner Verlängerung die Flügel /, Fig. 13, welche an ihren unteren Flächen mit e e, Fig. 11 und 12, correspondirende Schraubenflächen angearbeitet haben. Diese Flügel können auch

mit kleinen Rollen zur Erzielung kleinerer Reibungen versehen sein.

Büchse und Kolben sind überdeckt durch Scheibe g, Fig. 7 und 10, welche bei ihrer Drehung den Kolben mitnimmt, und zwar vermittelst zweier Rippen h h, welche die Mitteltheile des Flügels / übergreifen. Die Scheibe g wird durch den Bügel m auf ihrer Sitzfläche niedergehalten.

Durch die Spiralfeder i, welche einerseits an die Scheibe g, andererseits auf den Kolben b drückt, wird der letztere derart niedergehalten, dafs der Flügel/ fortwährend auf dem Flantsch der Büchse α aufliegt.

Die Scheibe g trägt einen Zapfen g\ an welchem der Hebel k befestigt und an dessen Ende die Zugstange / eingehängt ist.

Diese Zugstange / ist entweder direct oder durch Einschaltung eines Hebels mit der Muffe oder Zugstange eines ßentrifugalregulators in Verbindung, welch letzterer durch die Welle des Motors oder der dynamo-elektrischen Maschine in Umdrehung versetzt wird.

Die Zeichnungen stellen die Regulirungseinrichtung im Ruhezustand dar. Die Wirkungsweise derselben ist folgende:

Sobald die, Kohlenspitzen sich berühren und die Maschine angelassen, wird durch die Regulatorstange / die Scheibe g und mit ihr der Kolben b in Drehung versetzt, und zwar in dem durch die Pfeilrichtung angedeuteten Sinne.

Hierbei geht folgendes nach einander vor sich: Vorerst wird die Oeffhung c, Fig. 9, 11 und 12, des Kolbens an der correspondirenden Oeffhung η der Büchse vorübergeführt, bis dieselbe verschlossen und demnach die Communication der beiden Cylinder gegen den positiven Pol aufgehoben ist, während jedoch die Höhlung des Kolbens fortwährend auch im weiteren Verlauf durch die gröfsere Oeffnung c mit dem negativen Cylinder communicirt.

Im noch weiteren Verlauf der Drehung wird der Kolben in die Höhe gehoben, indem der Flügel / an den correspondirenden Schraubenflächen des Büchsenflantsches emporgleitet.

Die Hebung des Kolbens bewirkt nun ein Heruntersinken der negativen Elektrode um ein entsprechendes Mafs, wodurch der Voltaische Bogen gebildet wird.

Bei weiterer Drehung des Kolbens bleibt dessen Höhenlage unverändert, weil sich derselbe auf der horizontalen Fläche χ χ, Fig. 11, 12 und 13, bewegt.

Erreicht nun die Geschwindigkeit der Maschine infolge Abbrennens der Kohlenspitzen ein solches Mafs, dafs der Schlitz d des Kolbens vor die Oeffnung η der Büchse tritt und dadurch eine neue Communication zwischen den beiden Cylindern herstellt, so nähern sich die Kohlen, indem der Kolben der positiven Elektrode durch seinen Ueberdruck sinkt und den Kolben der negativen Elektrode hebt.

Infolge dessen wird die Entfernung zwischen beiden Kohlenspitzen kleiner, demnach die Rotationsgeschwindigkeit der Maschinen so weit ermäfsigt, dafs der Schlitz d durch die Wirkung des Centrifugalregulators bezw. Zurückdrehen des Kolbens wieder hinter die Oeffnung «zurücktritt. ■■··■■■

Das Vortreten des Schlitzes d vor die Oeffnung η wiederholt sich jedesmal, sobald der Voltaische Bogen eine bestimmte Gröfse erreicht hat, und dauert dieser Vorgang bis zum gänzlichen Abbrennen der Kohlenstäbe.

Um auch für solche Ausnahmefälle zu sorgen, wo beim zufälligen Abbrechen der Kohlen oder aus einem anderen Anlafs der Strom unterbrochen wird und die Rotationsgeschwindigkeit infolge dessen über die Grenze des ■ größten Bogens wächst, kann sowohl der Kolben als auch die Büchse auf der anderen Seite der Horizontalflächen χ χ mit analog schief gebildeten Flächen versehen werden, damit der Kolben auf denselben während seines Weiterdrehens heruntergleite und seinen grofsen Schlitz c vor die Oeffnung η der Büchse führt, durch welche die grofse Communication der Lampe geöffnet und demzufolge das Zusammenkommen der beiden Kohlenspitzen beschleunigt wird.

Sind die Kohlenspitzen zusammengekommen bezw. der elektrische Schlufskreis hergestellt, so verringert sich die Rotationsgeschwindigkeit der Maschinen, der Centrifugalregulator drückt den Hebel k und mit diesem den Kolben auf der rückwärtigen schiefen Ebene nach vor- Und aufwärts, durch welche Bewegung der Bogen sich ebenso bildet wie beim Anlassen der Maschine. ■ ■· .

Es ist nicht ausgeschlossen, dafs die ansteigenden schiefen Flächen der Büchse und des Cylinders f, sowie die eben erwähnten gleichen schief absteigenden Flächen mit den Horizontalflächen χ χ zusammen einen einzigen Bogen oder eine andere entsprechende gekrümmte Fläche bilden. Auch sind nicht, wie beschrieben und in der Zeichnung ersichtlich, zwei der an- bezw. absteigenden Flächen bedingt; es können deren entweder mehrere oder nur eine einzige sein.

Der Kolben kann auch bei Hinweglassung der auf den Deckel g drückenden Spiralfeder i zwangsweise, wie in Fig. 14 angedeutet, vermittelst eines Stiftes in der Nuth α geführt, und anstatt des Hebels kann auf den Kolben ein Zahnrad β befestigt werden, in welches ein¹ Kreissector y mit seinen Zähnen eingreift und so den Kolben dreht, wie es bei der vorbeschriebenen Weise mit dem Hebel k geschah.

Letztere Einrichtung ist bei geringen Elongationen bezw. Zusammenziehungen des Centrifugalregulators vorzuziehen.

■ Die eben beschriebene Regulirungsweise hat vor allen anderen den Vortheil, dafs sie ein vollkommen gleichmäfsiges Abbrennen der Kohle gestattet, indem sie die Differenz in der Gröfse des Voltaischen Bogens · auf ein Minimum reducirt.

: Die Gleichmäfsigkeit des Voltaischen Bogens resultirt aus der Nichtbetheiligung des Anfangsbogens beim currenten Brennen des Lichtes.

; Die Regulirung mit dem neu angeordneten Elektromagnet sei in nachstehendem erklärt, und wir können unsere Lampe, auf welche wir ein Patent für Deutschland No. 8580 vom 7. Juni 1879 besitzen, ebenso gut wie mit der vorbeschriebenen Einrichtung reguliren.

Durch unsere Anordnungsweise des Elektromagneten haben wir die Nachtheile beseitigt, welche an allen uns bekannten Lampen haften, und welche darin zu suchen sind, dafs die Differenzen der magnetischen Kräfte des regulirenden Elektromgneten zur Zeit der normalen Länge des Voltaischen Bogens und zur Zeit, wo das Nachschieben der Kohlenspitzen stattfindet, zu grofs sind, welche grofsen Variationen für die Regulirung der Lampe den Nachtheil haben, dafs die Spiralfedergegenkraft nicht immer in ein richtiges Verhältnifs zu denselben gebracht werden kann.

Die grofsen Ankerelongationen sind erwünscht, weil nur bei solchen ein sicheres Eingreifen des die Lampe regulirenden Theiles, als Sperrstift, Bremse etc., ermöglicht wird.

Wir erreichen alle diese nothwendigen Anforderungen selbst bei der kleinsten Elongation des Ankers, die bei unserer Einrichtung in einer nahezu gleich starken magnetischen Sphäre stattfinden, indem wir den Hebel des Ankers kurz und jenen der Spiralfedergegenkraft verhältnifsmäfsig lang machen, sowie dem regulirenden Theil der Lampe als Kolben, Ventil etc. einen Angriffspunkt an den längeren Ankerhebel anweisen, der einen guten Eingriff sichert. _;:

Die Entfernung des Angriffspunktes der Spiralfeder vom Drehpunkt des Ankerhebels, sowie ihre Dimensionen und Elasticität wird unter Zugrundelegung, des Grundsatzes, dafs sich die magnetischen Kräfte so zu einander verhalten wie umgekehrt die Quadrate ihrer Entfernungen, ermittelt. ,· Um nun ein Beispiel anzuführen, wie vortheilhaft es für die präcise Lampenregulirung ist, diese Anordnungsweise anzuwenden, nehmen wir an, dafs, wenn die Elongation des Ankers z. B. 2 beträgt, die magnetische Anziehungskraft bei der dem Magnet näheren Stellung des Ankers die magnetische Intensität 4 betragen würde, während, wenn die Elongation 4 ist, dieselbe mit Bezug auf die entfernte Stellung des Ankers =: 16 repräsentirt, und wie schwer eine Spiralfeder für solche Kraftvariationen zu erreichen ist, wird bekannt sein.

Nachdem schon diese Berücksichtigung der angeführten Verhältnisse die gute Function der Lampe sichern, so haben wir noch den Ankerhebel derart montirt, dafs er in einer Verticalachse beweglich ist und in dieser Lage die präcise Regulirung selbst während der gröfsten Stöfse und Erschütterungen erreicht.

Der Kanal 10, Fig. 1 und 2, welcher die Räume unter den Kolben verbindet, ist wie bereits bei Beschreibung der vorigen Regulirungsweise mit einer passenden Flüssigkeit (wie Glycerin, OeI, Wasser, Quecksilber) ausgefüllt. Die Communication zwischen den beiden Cylindern kann durch den Hahn 5 bezw. den im Innern desselben befindlichen Kolben 6 hergestellt oder unterbrochen werden.

Zu diesem Zweck hat der Hahn eine durchgehende Bohrung 7, welche bei entsprechender Stellung desselben eine zwangslose Verbindung zwischen beiden Cylindern herstellt.

Bei einer anderen Stellung des Hahnes, und zwar derjenigen, welche in der Zeichnung Fig. 3 dargestellt, ist der hinter der einen Stirnfläche des Kolbens 6 befindliche Hohlraum 8 durch die Bohrung 9 mit dem Kanal 10 und dem negativen Cylinder in Verbindung. Aufserdem communiciren bei der bezeichneten Stellung des Kolbens die beiden Cylinder vermittelst der Bohrungen 11 und einer in den Kolben eingedrehten Rille 12 mit einander.

. Der Kolben 6 hängt mittelst einer Zugstange 13 an dem einen Arm eines Doppelhebels, an dessen anderem Ende am Arm der Anker 15 eines Elektromagneten 16 befestigt ist.

Der anziehenden Kraft des Elektromagneten, wirkt eine an dem Hebel angebrachte Feder 17. entgegen.

Der Hub des Kolbens wird durch die Stellschrauben 18 begrenzt.

Die Wirkungsweise der Lampe ist nun folgende : Sobald ein hinreichend starker elektrischer Strom die Umwickelung des Elektromagneten und die einander berührenden Kohlenstäbe durchläuft, wird bei entsprechender Spannung der Feder 17 der Anker 15 angezogen, wodurch der Kolben 6 vermittelst der Zugstange 13 angezogen wird und die Bohrungen 11 des Hahnes verschliefst, andererseits aber den Raum hinter seiner Stirnfläche vergröfsert, was ein Heruntersinken des negativen Kolbens zur Folge hat, wodurch der Voltaische Bogen entsteht. .

Im Laufe des Abbrennens der Kohlenstäbe verringert sich die Anziehungskraft des Elektromagneten, bis dieselbe endlich von der Feder überwunden wird, der Kolben in seine ursprüngliche Stellung zurückkehrt und die Communication zwischen beiden Cylindern vermittelst der Kolbenrille herstellt, wodurch die Elektroden sich so weit nähern, bis der Anker abermals angezogen wird, um die Communication zwi-

sehen den beiden Cylindern wieder zu versperren. Derselbe Vorgang wiederholt sich während des ganzen Betriebes.

In vorstehendem wurde die Regulirungsweise unserer Lampe vermittelst eines Elektromagneten in Combination mit der angegebenen Anker-, Hebel- und Kolbenconstruction, sowie vermittelst der Umdrehungsgeschwindigkeit der rotirenden Achsen gezeigt und wird noch beigefügt, dafs es nur von der jeweiligen Wahl der Regulirungsart abhängt, dieselbe auch unverzüglich anwenden zu können, indem die Cylinder sammtihren Elektroden, aus dem Lampenkörper herausgeschraubt, in jenen Lampenkörper eingeschraubt werden können, welcher die gewünschte Regulirimgseinrichtung enthält.

Es werden also z. B. die Cylinder ι und 2, welche in Fig. 2 und 3 bei der Lampe mit der Elektromagnetregulirung eingeführt sind, in den Lampenkörper für Rotationsregulirungsart, Fig. 4, eingeschraubt, um für diese Regulirungsart verwendet zu werden, welche beiden Regulirungsarten gleich sicher und präcise functioniren, und ihre Wahl nur von der Art des Antriebsmotors und von den örtlichen Verhältnissen abhängig ist, und zwar wird die Rotationsfegulirung dort von grofsem Vortheil sein, wo der Antriebsmotor mit ungleichmäfsigem Gang ohne oder mit unverläfslichem Tourenregulator zur Verfugung steht, oder wo der Motor trotz eines solchen Regulators doch nicht so bei jeder Gröfse des Voltaischen Bogens die gleichmäfsige Geschwindigkeit reproducirt, wie es bei den Dreicylindermaschinen (System Brotherhood), welche als die fast einzigen direct mit einer dynamo-elektrischen Maschine gekuppelt zur Anwendung kommen, der Fall ist.

Bei Anwendung unserer Rotationsregulirung wird der empfindlichste Antriebsmotor sogar bei gänzlicher Hin weglassung eines Tourenregulators continuirlich gleichmäfsig arbeiten, weil wir demselben durch den infolge der geringsten Differenzen seiner Rotationsgeschwindigkeit erzielten gleich grofsen Bogen die immer gleiche Arbeit zuweisen.

Bei dieser Regulirungsweise erzielen wir noch den Vortheil, dafs die Kohlenstäbe thatsächlich nur um jenes Mafs nachrücken, welches abgebrannt ist, während bei anderen Lampen das anfangs erzielte Auseinandertreten der Kohlenspitzen bei jedesmaligem Reguliren der Lampe sich wieder fühlbar macht.

Das vorliegende Lampensystem eignet sich, wie bereits gesagt, vermöge der grofsen Empfindlichkeit und des Wegfalles von Zahnrädern, Kupplungen, Rollen, Echappements etc. auch vorzüglich zur Theilung des elektrischen Lichtes, wo es in seiner ganzen Construction ungeändert bleiben kann, nur wird anstatt der Spiralfeder 17 die Differentialwickelung mit gröfserem Leitungswiderstand eingeschaltet, wo an Stelle des gegenwärtigen Angriffspunktes der Spiralfeder ein Anker, sei es wie jener der primären Spule, oder, wenn ein Glockenmagnet für die secundäre Spule angewendet wird, ein Stabanker, wo beide letztere nach dem Halbmesser gekrümmt werden, der dem Ankerhebel von seinem Drehpunkt bis zum Angriffspunkt des Stabankers entspricht, angewendet wird.

Will man die Spule und den Stabanker der Glockenmagnete, welche auch für beide Spulen, gewählt werden können, gerade machen, sq werden die Anker an ihrem Hebel in ein geeignetes Gelenk eingehängt.

Es wird hierbei bemerkt, dafs zum Ausgleich der magnetischen Kräfte beider Spulen an einem Punkt des Hebels eine schwache regulirbare Feder angebracht wird, die gleichzeitig die Stellung des Ankerhebels, bei welcher in der Ruhelage die Communication zwischen den beiden Cylindern 1 und 2 geöffnet ist, erzielt.

Fig. 16 zeigt eine schematische Darstellung der Einschaltungsweise der eben beschriebenen Differentiallampe. Es ist selbstverständlich, dafs dergleichen Einrichtungen sowohl für gleichgerichtete sowie für Wechselströme ihre Verwendung finden können, nur werden bei letzterwähnter Verwendungsweise, dort, wo auch der Brennpunkt an einer Stelle erhalten werden soll, beide Cylinder von gleichem Querschnitt gemacht werden müssen.

Claims (3)

Patent-Ansprüche:

1. Die in den Fig. 2 und 3 dargestellte elektro - magnetische Regulirungsvorrichtung der Lampe, bei welcher der Elektromagnet 16 durch seinen Ankerhebel 14 auf den Kolben 6 des Verbindungshahns in dessen Achsenrichtung verschiebend einwirkt.

2. Die Verbindung eines an einer rotirenden Welle der zur Elektricitätserzeugung verwendeten Maschinen angebrachten Centrifugalregulators mit dem Regulirungsmechanismus der elektrischen Lampe, zum Zweck der Regulirung des Lichtbogens.

3. Die in den Zeichnungen dargestellten Specialconstructionen, insoweit dieselben nicht schon durch unser Patent vom 7. Juni 1879, No. 8580, geschützt sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.