DE210353C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- ΛΙ 210353-KLASSE 21 <?. GRUPPE

Bei den üblichen Elektromotoren wird im Magnetfelde ein Stromleiter bewegt. Die Leistung eines solchen Motors ist von der Stärke des magnetischen Feldes und der Stromstärke im kreisenden Anker abhängig. Steigt die Stromstärke, so vergrößert sich auch das magnetische Feld, so daß mithin bei stärkeren Strömen selbst niedriger Spannunggrößere mechanische Arbeiten verrichtet werden können. Im Gegensatz zu diesen Elektromotoren betrifft die vorliegende Erfindung einen Motor ohne magnetisches Feld, der mit hochgespannten Strömen betrieben wird. Der Erfinder hat gefunden, daß eine dielektrische Scheibe in Drehung gerät, wenn sie der Einwirkung sich bewegender Luftionen ausgesetzt wird, wie sie in der Nähe der Elektroden von Röntgenröhren, in der Nähe der Konduktoren von Elektrisiermaschinen entstehen.

Selbst ein dünner, gerader, mit einem Strom hoher Spannung geladener Draht ist geeignet, in dem erwähnten Sinne einen Einfluß auf dielektrische Scheiben auszuüben. Die Gründe dieses Einflusses liegen darin, daß in der ionisierten Luft die Ionen mit einer Schnelligkeit in Bewegung versetzt werden, die der Spannungsdifferenz proportional ist. Die Ionen, welche sich an der Oberfläche der dielektrischen Scheibe niedergesetzt haben, stören hierbei die Gleichmäßigkeit in der Bewegung der Ionen und erzeugen somit Kräfte innerer Reibung, durch welche die Scheibe in Bewegung versetzt wird. Wenngleich es nun ohne weiteres möglich erscheint, die Entladungen dieser hochgespannten Ströme von Kugelflächen aus unter bestimmten Voraussetzungen zu bewirken, so hat es sich doch gezeigt, daß hinsichtlich der Umdrehung die beste Wirkung erreicht wird, wenn die Ionisierung der Luft durch Spitzen erfolgt, die annähernd tangential zur Peripherie der dielektrischen Scheiben lieg'en. Die Anwendung solcher Spitzenentlader hat gleichzeitig den Vorteil, daß eine leichte Regelung der auf die dielektrischen Scheiben wirkenden Stromdichte erreicht werden kann. Nun machen allerdings die praktischen Ausführungen eines solchen Motors erhebliche Schwierigkeiten, insofern als die Anordnung der dielektrischen Scheiben einerseits und der Spitzenentlader anderseits verhältnismäßig viel Raum einnimmt, so daß der Motor überaus schwer und plump werden würde. Diese Schwierigkeit ist bei der vorliegenden Erfindung dadurch vermieden worden, daß jede dielektrische Scheibe der Einwirkung einer großen Anzahl von Spitzen ausgesetzt wird, die in bestimmter Beziehung zu den zahlreichen, auf einer g'emeinsamen Achse angeordneten dielektrischen Scheiben stehen. Verstellbare Schirme oder Platten, die sich zwischen . die dielektrischen Scheiben und die Spitzen stellen, regeln die Wirkung der letzteren.

Die Erfindung ist in der Zeichnung veranschaulicht, und zwar ist:

Fig. ι eine Seitenansicht des Elektromotors für hochgespannte Ströme,

Fig. 2 ein Längsschnitt durch den Elektromotor und

Fig. 3 ein Querschnitt durch denselben.

Fig. 4 und 5 zeigen Querschnitte durch andere Ausführungsformen der Erfindung.

Das vollständig aus Isolationsmaterial bestehende, ruhende Gehäuse setzt sich aus dem Zylinder I und den Stirnscheiben 2 zusammen, die gemeinsam von den Füßen 3 getragen werden. In Lagerböcken 4 ist die Achse 5

' zentrisch zum Zylinder 1 gelagert. Sie trägt eine ganze Reihe dielektrischer Scheiben 6, die aus Isolationsmaterial bestehen und zweckmäßig auch mittels geeigneter Isoliermittel auf der Achse 5 befestigt werden. Die Achse 5 ist in üblicher Weise mit der Riemenscheibe 5^a oder mit einem sonstigen Antriebsmittel versehen. " Der Zylinder 1 besteht zweckmäßig aus zwei Hälften, die miteinander in geeigneter Weise verbunden werden, z. B. durch Flansche, welche mittels Schrauben gegeneinander befestigt sind.

Am inneren Umfang jeder Zylinderhälfte ist eine gebogene Platte 7 befestigt, welche in Ansätzen oder Kammplatten 8 die Spitzen 9 trägt, die wie die Zähne eines Kammes angeordnet sind. Die Spitzen liegen annähernd oder vollständig tangential zu den dielektrischen Scheiben 6. Die Platten 7 der Spitzenentlader sind mit Kondensatoren 10 verbunden, die in Gestalt gebogener Metallscheiben oder Drähte ebenfalls am inneren Umfang der Zylinderhälfte 1 angeordnet sind. Als drittes Arbeitsglied kommen schließlich Metallplatten 11 zur Anwendung, welche auf Isolationsscheiben 12 angeordnet sind. Die Isolationsscheiben 12 ruhen auf Ansätzen 13 der Stirnscheiben 2 des Motorgehäuses. Eine der Isolationsscheiben 12 ist mit einem aus Isolationsmaterial bestehenden Zahnkranz 14 versehen. In diesen greift ein Zahnrad 15, welches auf einer durch die Stirnscheibe 2 gehenden Achse 16 sitzt. Die Achse 16 kann von außen mittels des Handrades 17 nach Maßgabe einer auf der Stirnscheibe 2 befestigten Skala 18 und eines Zeigers 19 verstellt werden. Wie namentlich Fig. 3 erkennen läßt, liegt die Scheibe 11 zwischen den dielektrischen Scheiben 6 und dem Kondensator 10 bzw. den Spitzenentladern 9.

Durch Drehung des Handrades 17 gemäß der Skala 18 läßt sich die relative Stellung der Scheiben 11 zu dem Kondensator 10 bzw. zu den Spitzenentladern 9 derart verändern, daß ein größerer oder kleinerer Teil der Entladevorrichtung zur Wirkung kommt. Die Scheiben 11 sind somit Regulatoren für die Arbeitsleistung des Motors. An der inneren Peripherie der Platten 11 sind diese mit radial liegenden Ansätzen 20 (Fig. 2) versehen, zwischen welchen Platten 21 aus Isolationsmaterial angeordnet sind. Bei dieser Ausbildung ergibt sich, wie Fig. ι erkennen läßt, ein Motor gedrungener Gestalt, der eine verhältnismäßig große Leistungsfähigkeit besitzt: Bei Vorstehendem ist zu beachten, daß sowohl die Gestalt der dielektrischen Scheiben, die in der Zeichnung kreisrund angenommen ist, als auch die Anordnung der Spitzenentlader geändert werden kann, ohne daß dadurch das Wesen der vorliegenden Erfindung beeinflußt wird. Die Kondensatordrähte 10 haben den Zweck, die Drehkräfte zu vergrößern, indem sie einerseits die Spannungsdifferenz in der Richtung vom Mittelpunkt zum Umfang der Scheiben steigern und hierdurch die Ionen in größere Geschwindigkeit versetzen und dadurch die innere Reibung vergrößern, anderseits indem sie die Ionen fester an die Oberfläche der Scheiben drücken und dadurch ebenfalls die innere Reibung derselben erhöhen. Die Kondensatordrähte werden vorteilhaft in der gleichen Zahl wie die Scheiben 6 angeordnet. Die Länge der Metallbögen 10, welche der Breite der Platten 7 annähernd oder völlig gleich ist, richtet sich einerseits nach dem Durchmesser der Scheiben, anderseits nach der Höhe der Arbeitsspannung·. Hinsichtlich des Regulators 11 ist zu beachten, daß auch dessen radiale Ansätze 20 dieselbe Wirkung ausüben wie die Kondensatorbögen 10. Daher kann es in bestimmten Fällen, wo ein solcher Regulator 11 zur Anwendung kommt, unter Umständen zweckmäßig erscheinen, die Kondensatorbögen 10 vollkommen fortzulassen, da die oben beschriebene Wirkung auch durch die radialen Ansätze 20 des Regulators 11 erreicht werden kann. Demzufolge sind auch ebenso viele radiale Ansätze 20 vorgesehen, als Scheiben 6 auf der Achse 5 zur Anwendung kommen. Um die Wirkung des Regulators, die darin besteht, . daß letzterer die Entladung durch die Spitzen aufhebt, möglichst günstig zu gestalten, ist es notwendig, denselben mit dem Spitzenentlader in Verbindung zu bringen, damit auf jedem der einzelnen radialen Ansätze 20 des Regulators dieselbe Spannung wirksam ist wie auf den Spitzenentladern. Ist dies der Fall, so wird bei der Einstellung des Regulators 11 zwischen den Spitzenentladern 9 und den dielektrischen Scheiben 6 eine Entladung der abgedeckten Spitzen aufhören, derart, daß, wenn sämtliche Spitzen 9 durch den Regulator 11 bedeckt sind, keinerlei Entladung stattfinden kann und demzufolge der Motor zu arbeiten aufhört.

Trotzdem nun der Motor als solcher eine in der beschriebenen Ausgestaltung kompendiöse Gestalt besitzt, so wird doch bei Motoren größerer Leistungsfähigkeit ein großes Gewicht und sehr viel Raum erforderlich sein. Es liegt daher nahe, die Spitzenentlader zu vervollständigen bzw. ihre Anordnung hinsichtlich der dielektrischen Scheiben so zu verändern, daß ihre Leistungsfähigkeit erhöht wird. Dies geschieht bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dadurch, daß an den Isolations-

scheiben 21 des Regulators 11 Scheiben 22 angeordnet sind, welche zwischen die dielektrischen Scheiben 6 treten und an einer, Seite Kammplatten 23 tragen, welche ebenfalls Spitzenentlader 24 besitzen. Praktische Versuche haben erwiesen, daß es zweckmäßig ist, die Kammplatten 23 nicht in radialer Richtung, sondern in einer bestimmten Biegung anzuordnen, wobei jede Spitzenachse eine gewisse Neigung zur Scheibenoberfläche besitzt. Zweckmäßig werden auf jeder Zunge 22 Kammplatten 23 mit zwei Reihen von Spitzen 24 befestigt, welche etwas geneigt zu der zunächstliegenden Scheibe gerichtet sind. Es ist selbstverständlich, daß die Wirkung des Regulators 11 nur auf die Spitzenentladungen sei-. tens der Spitzen 9 sich erstrecken kann, während eine Beeinflussung der Wirkung der Spitzen 24 natürlich ausgeschlossen ist. Zur Regelung der Entladungen seitens der Spitzen 24 muß in diesem Falle ein besonderer Regulator angewendet werden.

Bei dem vorstehend beschriebenen Motor hängt die Umdrehungsrichtung desselben von der Stellung der Spitzenentlader 9 bzw. 23 ab, und zwar erfolgt die Drehung in der gleichen Richtung, nach welcher die Spitzen der Spitzenentlader hinzeigen. Demzufolge erfolgt in Fig. 3 und 4 die Umdrehung in Richtung des Uhrzeigers. Dieser Umstand und die Möglichkeit der Regelung des Motors mittels der Reg'ulatorscheiben 11 zeigen auch den. Weg, eine Umkehr des Motors herbeizuführen, ohne den Arbeitsstrom auszuschalten oder umzuändern. Eine solche Ausführungsform ist in Fig. 5 dargestellt, und zwar besteht sie darin, daß die Spitzenentlader 9 zum Teil nach der einen, zum Teil nach der anderen Richtung zeigen, \vobei je eine Gruppe dieser Spitzenentlader durch die Regulatorplatten 11 dadurch unwirksam gemacht wird, daß diese zwischen die entsprechenden Gruppen der Spitzenentlader und die dielektrischen Scheiben geschoben werden. Bei der in Fig. 5 gezeigten Stellung der Regulatorscheiben ist eine Umdrehung in Richtung des Uhrzeigers zu erwarten. Würden aber die Regulatorscheiben verstellt werden, so würde eine Umdrehung· in umgekehrter Richtung" erfolgen.

Wie schon eingangs erwähnt, ist der vorliegende Motor für hochgespannte Ströme von . einigen Tausenden bis vielen Hunderttausenden von A⁷OIt bestimmt. Hierin liegt ein gewaltiger Vorteil gegenüber den gewöhnlichen Elektromotoren für niedrige Stromspannung. Abgesehen davon, daß bei einer so hohen Spannung die Energieübertragung auf große Entfernungen mittels Leitungen keinerlei Schwierigkeiten macht im Vergleich zu den beträchtlichen Energieverlusten bei der Übertragung niedriggespannter Ströme, bieten bekanntlich hochgespannte Ströme gleichzeitig den Vorteil, nur einen Leitungsdraht zu erfordern, da als Rückleitung des Stromes die Erde dienen kann. Ist der Elektromotor hierbei auch nur für hochgespannten Gleichstrom verwendbar, so ist doch auch auf der anderen Seite schon heut die Möglichkeit vorhanden, auch hochgespannten Wechselstrom in Gleichstrom umzuwandeln. Nicht unerwähnt darf bleiben, daß der vorstehend beschriebene Elektromotor auch die Ausnutzung der atmosphärischen Elektrizität ermöglichen wird, wenn ein in die Atmosphäre gehobener elektrischer Kollektor vorhanden ist, der mit einem Leiter versehen wird; durch diesen wird dann, insbesondere beim -Vorhandensein von Gewitterwolken, ein elektrischer Strom erzeugt bis zu dem Zeitpunkt, wo die Spannungsdifferenz in der Nähe des Kollektors eine gewisse Größe erreicht hat.

Claims (1)

1. Patent-Ansprüche:

   1. Elektromotor für hochgespannten Gleichstrom, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Achse (5) angeordnete dielektrische Körper (6) (z. B. Scheiben) unmittelbar und allein durch den elektrischen ' Einfluß strömender Ionen in Umdrehung versetzt werden.

   2. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei ihm Spitzen (9) als Ionisatoren angewendet werden, die nach Art von Kämmen im Inneren eines aus Isoliermaterial bestehenden Gehäuses (1,2) (z. B. eines Zylinders) angeordnet sind und vollständig oder annähernd tangential zu den umlaufenden dielektrischen Körpern (6) liegen.

   3. Elektromotor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Spitzenentlader (9) tragenden Platten (7) mit Kondensatoren (10) verbunden sind, die in Form von Metallbögen oder Streifen gleichfalls im Inneren des Gehäuses (1,2) angeordnet sind, um die Drehkraft zu vergrößern.

   4. Elektromotor nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den no Spitzenentladern (9) und den dielektrischen Körpern (6) Metallplatten (11) verschiebbar sind, durch welche der Einfluß der Entladungen auf die dielektrischen Körper (6) ganz oder teilweise aufgehoben und hierdurch die Arbeitsleistung des Motors geregelt werden kann.

   ,5. Elektromotor nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach entgegengesetzten Richtungen zeigende Grup- iao pen von Spitzenentladern (9) vorgesehen sind, die nach Bedarf durch die Regulator-

   platten (ιι) unwirksam gemacht werden können, so daß je nach deren Einstellung die Drehung des Motors in der einen oder anderen Richtung erfolgt.

   6. Ausführungsform des Elektromotors nach Anspruch ι bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an den Regulatorplatten (11) annähernd radial liegende, zwischen die dielektrischen Körper (6) tretende Zungen (22) angeordnet sind, die ebenfalls Spitzenentlader (24) tragen, zum Zwecke, die Leistungsfähigkeit des Motors zu erhöhen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.