DE23262C - Neuerungen an elektrischen Lampen und an Apparaten für elektrisches Licht - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

Die Erfindung bezieht sich auf jene elektrischen Lichtbogenlampen, bei denen eine der Elektroden an einer Zahnstange befestigt ist, welche innerhalb eines Rahmens mit einem Räderwerk im Eingriff ist und behufs Bildung des Lichtbogens gleichzeitig mit diesem Rahmen durch einen Elektromagnet gehoben wird, sobald man den Strom durch die Lampe sendet. Wird dieser Strom infolge von Abbrennen der Elektroden oder infolge einer anderen Ursache geschwächt, so läfst der Magnet den Rahmen etwas sinken, bis eine aufserhalb des Rahmens befestigte Klinke oder Bremse, welche in der gehobenen Lage des Rahmens mit einem Rad des Räderwerkes in Eingriff war, dasselbe freiläfst und gestattet, dafs das Räderwerk unter dem Gewicht der Zahnstange in Drehung geräth und, so die damit verbundene Elektrode der anderen Elektrode genähert wird, bis durch die verminderte Länge des Lichtbogens und die damit verbundene Verstärkung des Stromes der Elektromagnet wieder stark genug angeregt wird, um den Rahmen neuerdings zu heben und das Räderwerk neuerdings mit der Klinke oder Bremse in Eingriff zu bringen.

In den bisher gebräuchlichen Lampen ist der Hub des Rahmens entweder auf mechanische Weise, wie z. B. durch Stifte begrenzt, oder er ist mechanisch nicht begrenzt, aber von der Stromstärke abhängig. Im ersteren Falle ist eine beträchtliche Schwankung in der Stromstärke nothwendig, um den Mechanismus des Räderwerkes zum Spiel zu bringen. Im letzteren Falle ist die Masse der beweglichen Theile sozusagen durch die Anziehungskraft des Elektromagneten in der Schwebe gehalten, und obschon man erwarten sollte, dafs eine kleine Schwankung der Stromstärke dieses Gleichgewicht stören und den Mechanismus zum Spiel bringen sollte, so lehrt doch die Erfahrung, dafs dieses nicht der Fall ist, indem die Trägheit der beweglichen Massen die Empfindlichkeit des Mechanismus beeinträchtigt. Demzufolge ist das Licht unstetig und die Länge des Lichtbogens ist so fortwährenden Schwankungen unterworfen. Beide Methoden haben den Nachtheil, dafs ein und derselbe Magnet zwei Dienste zu leisten hat, nämlich die Bildung des Lichtbogens und das Näherbringen der Elektroden. Es bedarf einer viel gröfseren Kraft, um die Zahnstange sammt Rahmen und Räderwerk zu heben, als die Klinke oder Bremse auszulösen, und es ist folglich ein Magnet, welcher stark genug ist, das erstere zu thun, für das letztere nicht empfindlich genug.

Der Zweck der Erfindung ist, die Lampe so einzurichten, dafs die Lichtstärke so viel als möglich constant bleibt. Die Lichtstärke ist abhängig vom Product aus Stromstärke multiplicirt mit der Potentialdifferenz zwischen den Elektroden. Beträchtliche Schwankungen in diesen Werthen sollten deshalb vermindert werden. In der oben beschriebenen Lampe ist die Potentialdififerenz am gröfsten, wenn die Stromstärke am gröfsten ist, wodurch das sogenannte »Auflodern« der Lampe hervorgebracht wird. In der hier zu beschreibenden Lampe wird bewirkt, dafs die Potentialdifferenz bei allen Stromstärken constant oder nahezu constant bleibt und auf diese Weise eine der Ursachen der Unbeständigkeit des Lichtes ver-

mieden. Dieses erreicht man dadurch, dafs man den bisher gebräuchlichen Elektromagnet, der in der Folge »Hauptmagnet« genannt werden mag, einzig und allein zur Bildung des Lichtbogens durch Heben und Emporhalten des Rahmens verwendet, und ferner dadurch, dafs man zur Auslösung der Klinke oder Bremse einen besonderen, und zwar kleineren und empfindlicheren Elektromagnet verwendet, der als »Speisemagnet« bezeichnet werden soll.

Der Hauptmagnet ist mit dickem isolirten Draht von geringem Widerstand umwickelt und in den Stromkreis eingeschaltet. Der Hub seines Kernes oder Ankers ist durch stellbare Stifte begrenzt, so dafs die Länge des Lichtbogens, mit dem die Lampe zu brennen anfängt, von der Stromstärke unabhängig ist und ein im Voraus festgesetztes Mafs nicht überschreiten kann.

Der Speisemagnet ist mit dünnem isolirten Draht von grofsem Wiederstand umwickelt und in eine Zweigleitung zwischen die beiden Elektroden eingeschaltet. Infolge dieser Einrichtung ist der den Speisemagnet anregende Strom immer der Potentialdifferenz zwischen den beiden Elektroden proportional, und sobald ' daher der Kern oder Anker des Speisemagneten so gestellt ist, dafs er bei einer bestimmten Stärke des Zweigstromes die Klinke oder Bremse auslöst, kann die entsprechende Potentialdifferenz zwischen den beiden Elektroden nicht überschritten werden. Dadurch werden grofse Schwankungen in der Lichtstärke der Lampe vermieden. Ein weiterer Vortheil dieser Einrichtung ist, dafs das Annähern der Elektroden, das sogenannte »Speisen der Lampe«, durch einen kleinen und sehr empfindlichen Magnet bewirkt wird und infolge dessen mit grofser Regelmäfsigkeit stattfindet. Diese verbesserte Anordnung ist ebenso nützlich, wenn eine einzige Lampe, als wie wenn mehrere Lampen in den gleichen Stromkreis eingeschaltet sind. In letzterem Falle ist eine Anordnung getroffen, mittelst welcher das Potential des einen. Endes des Stromkreises um so viel über dem der Erde gehalten wird, als das der Erde über dem des anderen Endes des Stromkreises gehalten wird. Auf diese Weise erreicht man, dafs die Potentialdifferenz zwischen irgend einem Punkte des Stromkreises und der Erde nie gröfser (wohl aber kleiner) sein kann, als die halbe elektromotorische Kraft im Stromkreis. Man bestimmt durch Rechnung oder Messung jenen Punkt im äufseren Stromkreis, welcher denselben in zwei Theile von nahezu gleichem Widerstand theilt, und befestigt an diesem Punkt das eine Ende eines Drahtes von äufserst hohem Widerstand (z. B. ioooo Ohm), dessen anderes Ende man zur Erde leitet. Diese Einrichtung vermindert den Verlust an Elektricität infolge zufälliger Fehler in der Isolirung der Leitung und hat auch den Vortheil, dafs sie verhindert, dafs bei vollkommener Isolirung der ganze Stromkreis nach und nach eine gefährliche statische Ladung anhäuft, eine Erscheinung, die bei elektrischen Entladungen durch' gasförmige Media manchmal bemerkt worden ist und wahrscheinlich einem Mangel an Symmetrie in der Abgabe und Aufnahme von Elektricität an beiden Elektroden zuzuschreiben ist.

In gewissen Fällen ist es vortheilhaft, den Hauptmagnet so anzuordnen, dafs er nur im Augenblick der ,Bildung des Lichtbogens von dem Strom erregt wird, aber sobald die Lampe regelmäfsig brennt, durch einen besonderen Ausschaltungsmagnet aus dem Stromkreis ganz ausgeschaltet ist. Der Zweck dieser Einrichtung ist theilweise die Vermeidung des Verlustes an mechanischer Arbeit infolge des AViderstandes im Hauptmagnet und theilweise die Vermeidung einer Unterbrechung des ganzen Stromkreises in dem Falle, dafs in einer der Lampen ein Abbrechen der Kohlenelektroden oder Stocken des Speisemechanismus stattfinden sollte.

Die Anordnung ist folgende:

So lange kein Strom durch den Hauptmagnet geht, wird der Rahmen sammt Räderwerk, Zahnstange und positiver Elektrode durch eine Feder in seiner höchsten Stellung gehalten und die beiden Elektroden sind nicht in Berührung. Sobald aber ein Strom durch den Hauptmagnet geht, zieht dieser den Rahmen herab und bringt die Elektroden in Berührung. Zwischen die positive Leitung und die Lampe ist ein besonderer Ausschaltungsmagnet eingefügt, von dem aus zwei Wege zur Lampe führen. Der eine Weg geht durch die Spirale des Ausschaltungsmagneten zur positiven Elektrode und der andere Weg geht durch einen Contactknopf zur Spirale des Hauptmagneten und von da direct zur negativen Elektrode und negativen Leitung. Im Augenblick, wo der Strom in die Lampe gesendet wird, findet er den Weg durch die Elektroden unterbrochen und fliefst daher durch den Contactknopf und die Spirale des Hauptmagneten direct in die negative Leitung. Der Hauptmagnet wird angeregt und zieht die Elektroden in Berührung, wodurch der Weg durch dieselben hergestellt wird. Ein Theil des Strohmes fliefst jetzt durch die Spirale des Ausschaltungsmagneten und regt diesen an, wodurch der Contactknopf herabgezogen und der Weg durch den Hauptmagnet unterbrochen wird. Infolge dessen fliefst nunmehr der ganze Strom durch die Spirale des Ausschaltungsmagneten und durch die Elektroden. Da der Hauptmagnet nicht mehr erregt ist, so kann die Kraft der Feder zur Wirkung kommen und schnellt den Rahmen sammt der positiven Elektrode in die gehobene Stellung, wodurch der elektrische Lichtbogen . hergestellt wird. Das Spiel des Speisemechanismus wird ganz,

wie oben beschrieben, von einem besonderen empfindlichen Speisemagnet regulirt.

Im Falle der Anordnung der Lampe für Leuchtthürme oder andere Zwecke, bei denen der Mechanismus unter dem Licht angeordnet ist, wird der Rahmen mit Räderwerk durch sein Eigengewicht, wenn nöthig mit Hülfe einer Feder in seiner untersten Stellung gehalten. Wenn der Magnet arbeitet, zieht er die Kohlen in Contact, indem er den Rahmen hebt und mit ihm die untere Kohle.

Fig. ι ist eine Seitenansicht des Mechanismus.

Fig. 2 zeigt den Bremsradmechanismus, Bremse und einen Theil seines Elektromagneten. In Fig. ι ist α α eine Zahnstange, welche durch Oeffnungen oben und unten am Rahmen A A geführt wird. Diese Zahnstange geht durch den kleineren Rahmen b b, welcher so, wie hier gezeigt, placirt ist, und wird derselbe der Eingriffsrahmen genannt. Die Zahnseite der Stange greift in das Rad c^l des Räderwerkes, dessen letztes Rad c ³ gewöhnlich als drittes ein Bremsrad mit glatter Peripherie ist, mit tangentialen Schwungfedern oder Stücken d d versehen, die so angeordnet sind, dafs jede schnelle Drehung die Schwungfedern oder Stücke nach aufsen gegen die Bremse e fliegen läfst. Diese Bremse e ist ein leichter Hebel" von Metall von passender Form und ist zwischen den Wangen des Rahmens bei F befestigt. Der Theil e besteht aus weichem Eisen und wird durch den Elektromagnet C C (Speisemagnet) angezogen, dessen Anziehungskraft durch die Regulirungsfeder/ ausbalancirt wird. Der Hauptmagnet G G ist mit dickem Draht umwunden, durch welchen der Hauptstrom zu dem Lichtbogen geht. Die Speisemagnete CC sind mit feinem Draht von grofser Länge und hohem Widerstand umwunden, dessen Enden .mit den Polen der Lampe verbunden sind. Der Hauptrahmen A A wird von den Ringen oder Haltern H H HHgetragen, und zwar zwischen den Seiteristnngen //, die unterhalb der Lampe an den Kreuzstücken und oberhalb der Lampe an einem Kreuzkopf befestigt sind. Ist die Lampe eine solche, welche nicht den Focus innehalten soll, so ist die untere Kohle einfach in dem Kreuzstück J mit einem passenden Kohlenhalter befestigt; soll indessen die Lampe den Focus innehalten, so mufs die untere Kohle h um den halben Weg in die Höhe gehen, um den die obere Kohle fällt. Dies erreicht man dadurch, dafs man eine Schnur an der Zahnstange α α nahe ihrem unteren Ende befestigt.

Diese Schnur liegt in einer Rille in der Seite der Zahnstange, und zwar in der der Zahnseite gegenüberstehenden, und läuft über die Rollen i i nach unten, durch eine der hohlen Seitenstangen hindurch und über die Führungsrollen ζ'¹ ζ'² Ρ nach oben zu einem Punkt k, wo sie festgemacht wird. Durch diese Anordnung zieht, die Zahnstange α α beim Niedergang den unteren Kohlenhalter / und mit ihm die Kohle h um den halben Weg in die Höhe, wobei diese untere Kohle an oder nahe bei ihrer Spitze durch die Porcellanbüchse K geführt wird. Die elektrische Verbindung nach dem unteren Kohlenhalter wird durch die biegsame Verbindung m hergestellt, und ist der Mechanismus des unteren Kohlenhalters durch das Rohr M geschützt. Dieses Rohr M bildet auch eine passende Führung, auf welcher die Laterne oder die Glasglocke, die das Licht schützt, auf- und niedergleiten kann, damit man zu den Kohlen ge-, langen kann.

In dem Falle, in welchem wechselnde Ströme angewendet werden, wo alsdann beide Kohlen gleichmäfsig abbrennen, kann di^e Rolle i ³ fortfallen und die Schnur ohne Weiteres an dem unteren Ende des unteren Kohlenhalters befestigt werden. Wenn kein Strom durch die Lampe geht, ruht der Rahmen b b im Hauptrahmen in seiner untersten Stellung, die Zahnstange α α kann durch ihn hindurch frei fallen, bis sie durch Auftreffen ihrer Kohle auf die untere aufgehalten wird. Die Anordnung in der Zeichnung ist die einer den Focus innehaltenden Lampe. Tritt nun der Strom in die Lampe ein, so geht er durch die Spirale des Hauptmagneten G, hebt den Rahmen b b und mit ihm die Zahnstange α α, trennt so die Kohlen, erzeugt den Lichtbogen, und die Lampe fängt an zu brennen. So gehoben, bringt der Rahmen das Ende e^l der Bremse e, das aus weichem Eisen besteht, in das Bereich der Anziehung. So lange die Potentialdifferenz auf beiden Seiten des Bogens normal bleibt, ist der Strom, welcher durch den Speisemagnet C C geht, nur genügend, um annähernd dem Widerstand der Regulirungsfeder f, welche die Bremse e an das Bremsrad c³ drückt, das Gleichgewicht zu halten; wenn aber der Bogen zu lang wird und daher die Potentialdifferenz zwischen den Elektroden zu grofs wird, dann wächst die Stromstärke im Speisemagnet, sie überwindet die Kraft der Feder/ und hebt die Bremse von Rad e und gestattet die Speisung der Kohlen. Durch Reguliren der Federkraft der Feder / kann die Lampe für einen längeren oder kürzeren Lichtbogen eingestellt werden. Fig. 3 zeigt den wesentlichsten Theil der Erfindung, wobei der Hauptmagnet G G, der den Lichtbogen erzeugt, sich an einer wechselnden oder Ausschaltungsleitung befindet. Die allgemeine Anordnung ist dieselbe, wie die vorhin beschriebene, doch mit folgenden nothwendigen Hinzufügungen. Die Hauptmagnete G G functioniren in umgekehrter Weise, d. h. sie ziehen den Rahmen b b nach unten, gegen die Hauptfeder 0.

N N ist ein besonderer Magnet, der Ausschal tungsmagnet genannt, der mit einer in

Scharnieren beweglichen Armatur p versehen ist, die, wenn angezogen, den directen Strom durch die Hauptmagnete G G unterbricht. Die Wirkung der Theile dieser Anordnung ist folgende:

Wenn kein Strom durchgeht, so verbleiben die Kohlen, die richtig in der Lampe justirt sein müssen, in kurzer Entfernung von einander; diese Entfernung ist eine solche, dafs die Spitzen der Kohlen einander berühren, wenn der Rahmen durch die Hauptmagnete niedergezogen wird. Geht der Strom aber durch, so bleibt die Armatur p des Ausschaltungsmagneten NN in Contact mit dem Contactstück η und der Strom kann direct durch die Hauptmagnete G G gehen. Dann kann er nicht durch den Ausschaltungsmagnet NN gehen, weil der Weg von diesem durch den Bogen noch offen gehalten ist; sobald aber der Strom über den Magnet G G geht, zieht dieser die Kohlen nieder und schliefst den Stromkreis durch den Magnet NN. Dann functionirt dieser letztere Magnet, und die Armatur ρ hebend, schaltet er den Hauptmagnet G G aus dem Stromkreis aus, die Feder ο hebt den Rahmen und erzeugt so den Lichtbogen, der, einmal entstanden, zu brennen fortfährt, bis die Potentialdifferenz gröfser wird als die, für welche die Lampe regulirt ist. Hierbei kommt der Speisemechanismus in gewöhnlicher Weise zur Wirkung. Sollte durch irgend einen Zufall die Lampe erlöschen, so fällt die Armatur p des Ausschaltungsmagneten, der Hauptmagnet functionirt wieder, die Kohlen werden zusammengezogen und der Bogen wieder gebildet.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Bei elektrischen Bogenlampen die Anordnung des Hauptmagneten G G zur Wiederherstellung des Lichtbogens auf einem gezweigten oder unterbrochenen Stromweg in Combination mit einem dritten Elektromagnet NN zum Zweck der Bildung des Lichtbogens, im wesentlichen wie beschrieben.

   Hierzu I Blatt Zeichnungen.