DE179463C - - Google Patents

Description

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KAISERLICHES

PATENTAMT

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum selbsttätigen Regeln von elektrischen Strömen oder Spannungen für Generatoren und Motoren.

Es ist bekannt, solche Vorrichtungen als Quecksilber-Fliehkraftregler auszuführen, die im wesentlichen aus einem auf der Achse des Motors befestigten metallenen Hohlkörper bestehen, der teilweise mit leitender Flüssigkeit

ίο gefüllt ist und die zu verbindenden Kontakt-Stücke isoliert und in solcher Anordnung enthält, daß sie nach Erreichen der vorgeschriebenen Geschwindigkeit durch die Flüssigkeit leitend miteinander verbunden werden. Die vorliegende Erfindung benutzt nun zur stufenförmigen Ein- oder Ausschaltung von Widerständen die bekannte Trichterbildung. der Flüssigkeit, welche durch Drehung des mit dem Generator oder Motor verbundenen, die leitende Flüssigkeit enthaltenden Behälters um eine senkrechte Achse hervorgerufen wird. Auf diese Weise wird eine feinstufige, auf geringe Geschwindigkeitsänderungen ansprechende Regelung erzielt. Zu diesem Zwecke sind in verschiedener Tiefe unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche Kontakte angebracht und stufenförmig so angeordnet, daß sie, je weiter sie von der Mittelachse des Gefäßes entfernt sind, um so tiefer, unter der Flüssigkeitsoberfläche liegen. Diese Kontakte sind mit entsprechenden Stufen eines Regelungswiderstandes verbunden. Wird durch die Dynamomaschine oder den Motor dieses zwangläufig damit verbundene Gefäß in Drehung versetzt, so entfernt sich die Flüssigkeit mehr und mehr von dem ersten in der Drehungsachse gelegenen Kontakte und verläßt nach und nach die folgenden, um den ersten Kontakt konzentrisch angeordneten Kontakte. . Das Ende des mittleren Kontaktes liegt, wie oben schon angegeben ist, dem Flüssigkeitsspiegel am nächsten, während die Enden der folgenden Kontakte dem Boden stufenweise näher rücken. Es liegen also die Enden, der Kontakte auf einem Kegelmantel, dessen Spitze dem Flüssigkeitsspiegel am nächsten ist. In dem Maße, wie die Flüssigkeit' nach und nach die inneren Kontakte verläßt, werden vorher, im Ruhezustande der Flüssigkeit, kurzgeschlossene Teile des Rheostat en in den Stromkreis eingeschaltet, so daß durch eine Steigerung der Umlaufgeschwindigkeit eine Erhöhung des Widerstandes im elektrischen Stromkreise und dadurch eine Herabsetzung des Stromes oder der Spannung des Generators bezw. der Umlauf szahl des Motors hervorgerufen wird. Durch gemeinsame Verschiebung der Kontakte in der Richtung der Achse des Behälters ist eine beliebige Einstellung der zu regelnden Größe möglich.

Die Zeichnungen stellen zwei Ausführungen der Erfindung dar:

Fig. ι zeigt den Regler mit Kontaktteilen, die in fester Verbindung mit dem Behälter durch den Boden desselben geführt sind; in

Fig. 2 und 3 sind die Kontakte verschiebbar angeordnet und von oben durch einen Deckel in den Flüssigkeitsbehälter geführt.

Bei der Ausführung nach Fig. 1 ist der metallische Behälter 1 mit den konzentrisch angeordneten Kontakten zusammen an der

senkrecht stehenden Achse 2 angeordnet. In dem Behälter 1 befindet sich eine bestimmte Menge leitender Flüssigkeit 18, deren Oberfläche im Ruhezustande durch die punktierte Linie angedeutet ist. Zweckmäßig wird als Flüssigkeit Quecksilber verwendet. Der Behälter ι steht in leitender Verbindung mit dem Rohre 7 und ist durch einen Gleitkontakt 7¹ mit einem Pole 8 der elektrischen Stromquelle (nicht dargestellt) verbunden. Innerhalb des Rohres 7 sind die Metallrohre 3, 4, 5 und 6 konzentrisch zueinander um die Achse 2 und durch Isolierungen i voneinander getrennt angeordnet. Die Achse 2, die durch einen Gleitkontakt 2¹ in Verbindung mit dem zweiten Pole 13 der Stromquelle ist, ragt am weitesten in den Behälter 1 hinein. Die Abstände der oberen Ränder der Rohre 3, 4, 5 und 6 von dem Spiegel der Flüssigkeit 18 sind verschieden. Sie nehmen mit der Entfernung der Rohrwandungen von der Mittelachse des Behälters zu. Die an den unteren Enden der Rohre 3, 4, 5, 6 angebrachten Gleitkontakte 3¹, 4¹, 5¹, 6¹ sind durch Drahtleitungen mit den Abteilungen 12, 11, 10 und 9 des Rheostaten verbunden, wodurch 12 mit 3, 11 mit 4, 10 mit 5 und 9 mit 6 in Verbindung kommt. Der durch einen Deckel 15 abgeschlossene Behälter 1 steht in starrer Verbindung mit den Rohrstücken 3, 4,. 5, 6 und 7 und mit der Achse 2 und befindet sich in zwangläufiger Bewegungsverbindung mit derjenigen Maschine deren Strom oder Spannung geregelt werden soll. Im Ruhezustande der Maschine ist auch der Apparat in Ruhe, und die Flüssigkeit steht etwas über dem. oberen Ende der- Achse 2 (punktiert angedeutet). Bei Schließung des Stromkreises geht der Strom von 8 durch 7¹ und 7 nach 1, durch die Flüssigkeit nach 2, und von 2 durch den Gleitkontakt 2¹ zurück nach 13.

Beginnt nun die Achse 2 in zwangläufiger Abhängigkeit vom Generator oder Motor sich zu drehen, so tritt infolge der Zentrifugalkraft eine Änderung in der Gestaltung der Oberfläche der Flüssigkeit 18 ein, und es stellt sich der Spiegel der Flüssigkeit 18 nach einer gewölbten Fläche mit der Kurve 14 als Erzeugende ein. Bei der dargestellten Form der Kurve geht der Strom dann von 8-7¹^-I durch die Flüssigkeit 18 nach 5 und von hier durch den Gleitkontakt 5¹ und die Abteilungen 10, 11, 12 des Rheostaten zurück nach 13. Bei Steigerung der Drehgeschwindigkeit des Behälters 1 werden die oberen Ränder weiterer Rohre freigelegt, und es wird infolgedessen allmählich ein größerer Widerstand in den elektrischen Stromkreis eingeschaltet, bis schließlich die. Verbindung des letzten Kontaktrohres 6 mit der Flüssigkeit und dadurch auch der Regelungsstrom unterbrochen ist.

Bei der Ausführung nach Fig. 2 sitzt der sich drehende Behälter 1 direkt auf der Achse 2, die durch einen Gleitkontakt 2¹ mit einem Pole 8 der Stromquelle in Verbindung ist. Die Kontaktteile 3, 4, 5, 6, 7 sind zylindrische, voneinander isolierte Metalldrahtnetze, die oben in einer mit kreisförmigen konzentrischen Einschnitten versehenen isolierenden Scheibe 19 von Holz, Ebonit 0. dgl. sitzen. Die Länge der Kontaktzylinder 3, 4, 5, 6 und 7 wächst mit dem Durchmesser, so daß 3 der kürzeste und 7 der längste ist. Durch Drähte, die durch das Rohr 16 und das Kabel 17 geführt sind, sind die Zylinder mit den Abteilungen 9, 10, 11, 12 und 13 so verbunden, daß 3 mit 13, 4 mit 12, 5 mit 11, 6 mit 10 und 7 mit 9 verbunden ist. Das Rohr 16 geht frei durch eine Bohrung 20 des Deckels 15 und trägt die isolierende Scheibe, in der die Kontaktnetze konzentrisch befestigt sind. Wenn der Apparat in Ruhe ist, ist die Flüssigkeit mit allen Drahtnetzen in Kontakt, und der Strom kann von 8 nach 2-1 und durch die Flüssigkeit nach 3 und von hier durch den Leitungsdraht zurück nach 13 gehen. Wird der Behälter in rotierende Bewegung versetzt, so wird die Flüssigkeit in der Mitte des Behälters sinken, und die Kontakte 3, 4, 5, 6 und 7 werden mit steigender Umdrehungsgeschwindigkeit außer Kontakt mit der Flüssigkeit gesetzt, so daß der Strom durch allmählich größere Widerstände des Rheostaten geschickt wird. Kommt 7 außer Berührung mit der Flüssigkeit, so wird der Strom unterbrochen.

Bei der Ausführung nach Fig. 2 kommen für die in die Flüssigkeit 18 tauchenden Drahtnetze die Gleitkontakte in Wegfall. Ferner ist es bei dieser Ausführung wesentlich, daß der Kontaktkörper 3, 4, 5, 6, 7 mit dem Rohre 16 verschiebbar ist und in beliebige Entfernung vom Boden des Behälters 1 bezw. von dem Flüssigkeitsspiegel gebracht werden kann. Das Rohr 16 kann an einer senkrechten Führung verschiebbar so angebracht werden, daß die Höhenlage der Drahtzylinder 3, 4, 5, 6, 7 beliebig eingestellt werden kann. Auf diese Weise läßt sich derselbe Apparat innerhalb gewisser Grenzen für die Regelung no von verschiedenen Strömen Spannungen oder Umdrehungsgeschwindigkeiten benutzen, ohne den Rheostaten ändern zu müssen.

Der beschriebene Apparat läßt sich zum Regeln bei Generatoren und Motoren, und zwar im Erreger- oder Ankerstromkreise je nach den Verhältnissen benutzen. Wenn der Regler zum Regeln eines Motors verwendet werden soll, so kann er entweder auf die Achse des Motors selbst oder auf eine von dieser getriebene senkrechte Achse gesetzt werden. Bei diesem wird auf diese Weise die

Umdrehungsgeschwindigkeit, falls sich entweder die Spannung oder die Belastung des Motors verändert, geregelt.

Die beschriebenen Regler können naturgemäß in ihren Einzelheiten abgeändert werden. Die Gleitkontakte können z. B. als Bürstenkontakte oder als kreisförmige Quecksilberkontakte ausgeführt werden. Die in Fig. ι dargestellten rohrförmigen Kontakte

ίο können, wenn die Berührungsflächen mit dem Quecksilber zu klein werden, mit Verlängerungen aus konzentrischen Drahtnetzzylindern versehen werden. Die Isolierschichten zwischen den Kontaktrohren, die in Fig. ι rechtwinklig abgeschnitten sind, können zusammen mit den Rohrköpfen auch schräg abgeschnitten werden, so daß der Kegelmantel eben wird, und das Quecksilber leichter abfließen kann. In diesem Falle müssen die

so Rohrenden genügend dick gemacht werden, um eine genügend große Berührungsfläche mit dem Quecksilber zu erhalten. Die Anzahl der Kontakte ist beliebig; sie ist von der Genauigkeit der Regelung abhängig, ebenso die Anzahl der einschaltbaren Widerstände. Der zur Verwendung gelangende Rheostat kann beliebiger Bauart sein. Als Flüssigkeit kann neben Quecksilber jede andere leitende Flüssig-keit verwendet werden. Die Kontaktstücke und der Flüssigkeitsbehälter können aus beliebig leitendem Materiale bestehen; die Gestalt des Flüssigkeitsbehälters kann gleichfalls beliebig gewählt werden. Zur Isolation der Kontaktstücke kann jedes beliebige Isolationsmaterial verwendet werden. Das Wesentliche der Erfindung ist, daß die infolge Fliehkraft bewirkte Änderung in der Gestaltung der Oberfläche einer leitenden Flüssigkeit in einem Behälter, der mit einem Generator oder Motor zwangläufig umläuft, zur stufenförmigen Ein- oder Ausschaltung von Widerständen verwendet wird.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführung kann zum luftdichten Verschließen des Behälters 1 ein Flüssigkeitsverschluß zur Anwendung kommen. Ein solcher Verschluß ist in Fig. 3 veranschaulicht, α ist eine Glocke, die an dem Rohre b der Stromleitung befestigt ist, und mit ihrem offenen Rande in ein mit einer Flüssigkeit gefülltes ringförmiges Gefäß c eintaucht, das auf dem Deckel d des Flüssigkeitsbehälters 1 angebracht ist. Dieser Verschluß kann gleichzeitig zur Stromzuführung verwendet werden, indem die metallische Glocke α gegen die Stromableitung b isoliert, und der Behälter c und der Deckel d aus Metall hergestellt und in leitende Verbindung mit dem Behälter 1 gebracht werden, wobei die Glocke α und das ringförmige Gefäß c genügend hoch sein müssen', um ein senkrechtes Verschieben des Rohres b zu erlauben. Als leitende Flüssigkeit ist am besten Quecksilber zu verwenden und die Glocke α an die Stromzuführung anzuschließen.¹ '65

Claims (5)

Pate nt-Ansprüche:

1. Strome und Spannungsregler für elektrische Generatoren und Motoren, dadurch gekennzeichnet, daß die bei Drehung eines mit dem Generator oder Motor verbundenen und leitende Flüssigkeit enthaltenden Behälters um eine senkrechte Achse auftretende Oberflächenänderung der Flüssigkeit zur stufenförmigen Ein- oder Ausschaltung von Widerständen benutzt

. wird.

2. Strom- und Spannungsregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Kontakte in verschiedenen Abständen von dem in Ruhe befindlichen Flüssigkeitsspiegel angeordnet sind, wobei diese Abstände von dem Umfange nach der Mitte des die Flüssigkeit enthaltenden Behälters zu stufenförmig abnehmen.

3. Strom- und Spannungsregler nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte aus isolierten, konzentrisch um die Achse (2) des Behälters (1) angeordneten Rohrstücken (3, 4, 5, 6) bestehen, die durch den Boden des Behälters hindurchgeführt sind, mit ihren oberen Rändern in verschiedenen Abständen von dem sie bedeckenden Flüssigkeitsspiegel liegen und zwecks Ein- oder Ausschaltung von Widerstand mit den einzelnen Stufen (9, 10, 11, 12) eines Regulierwiderstandes verbunden sind.

4. Strom- und Spannungsregler nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in verschiedener Entfernung von dem Flüssigkeitsspiegel angeordneten Kontakte unter Innehaltung ihrer gegenseitigen Lage gemeinsam parallel zur Achse des Behälters verschoben werden können, zwecks Einstellung auf verschiedene Stromstärken, Spannungen oder Geschwindigkeiten.

5. Strom- und Spannungsregler nach Anspruch 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die im Deckel (15) des Behälters (1) verschiebbar gelagerten Kontakte aus konzentrisch angeordneten, zylindrischen Drahtnetzen bestehen Und von oben in die Flüssigkeit eintauchen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.