DE233778C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 233778 KLASSE 21g. GRUPPE

SIEMENS & HALSKE. AKT-GES. in BERLIN.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 18. Mai 1909 ab.

Die Erfindung betrifft eine polarisierte Resonanzvorrichtung, die zu den verschiedensten Zwecken, namentlich zur Anzeige sehr schwacher Wechselströme oder zur Ausübung von Relaiswirkungen durch diese Wechselströme dienen soll. Es ist dabei in bekannter Weise ein mit dem einen Pol eines Dauer- oder Elektromagneten verbundener Schwingungskörper aus magnetischem Material derartig dem Einfmß des Dauermagnetismus und eines von dem Wechselstrom erzeugten Feldes ausgesetzt, daß er in Schwingungen versetzt wird, welche die beabsichtigte Wirkung veranlassen.

Gemäß der Erfindung sind dabei die Wechselstromspulsen derart an dem zweiten, nicht mit dem Schwingungskörper verbundenen Dauerpol angeordnet, daß deren magnetischer Kreis innerhalb dieses Poles bis auf einen Luftspalt geschlossen ist, in welchem sich der Schwingungskörper befindet. Die große Empfindlichkeit der neuen Vorrichtung und damit deren Verwendbarkeit auch für sehr schwache Wechselströme wird dadurch erreicht, daß einerseits selbst schwache Wechselströme in dem nahezu geschlossenen magnetischen Kreise ein verhältnismäßig starkes Wechselfeld hervorrufen, andererseits der kräftige Magnetpol, den der Schwingungskörper bildet, auch in einem schwachen Magnetfelde schon stark beeinflußt wird.

Vorzugsweise soll die Resonanzvorrichtung derart ausgebildet werden, daß der Schwingungskörper in das gabelförmig gestaltete Ende des einen Magnetpoles hineinragt, auf dessen beide Schenkel die Wechselstromwicklungen verteilt und derart geschaltet sind, daß den Schenkeln gleichzeitig verschiedene Polarität aufgedrückt wird. Unter der Einwirkung des Wechselstromes wird dann also der Magnetismus des Magneten abwechselnd in dem einen Schenkel geschwächt, im anderen verstärkt, so daß der Schwingungskörper mit verhältnismäßig großer Kraft abwechselnd nach beiden Seiten gezogen wird. Durch diese Schwingungen wird nun an und für sich das Vorliegen eines Wechselstromflusses angezeigt, was für manche Zwecke bereits genügt. Auch ist es möglich, durch die Schwingungsweite ein Maß für die Stärke des Wechselstromes zu erhalten. Schließlich kann man auch in an sich bekannter Weise durch den Schwingungskörper in dessen äußersten Lagen Kontakte schließen lassen, die dann beliebige Relaisstromkreise beeinflussen. Man kann dabei den Schwingungskörper so einrichten, daß er sich in der Ruhelage der Vorrichtung annähernd im labilen Gleichgewicht befindet und, nachdem die Schwingungen eine auch nur geringe Weite angenommen haben, plötzlich nach einer Seite umschlägt und infolge des nunmehr hergestellten guten magnetischen Kraftschlusses in dieser Stellung dauernd liegen bleibt, bis er durch äußere Kräfte wieder abgezogen wird. Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt. Fig. 1 zeigt ein Resonanzrelais, das im wesentlichen aus einem rahmenförmigen, an einer Stelle unterbrochenen Magneten M

besteht. Dieser Magnet kann, entweder permanenten Magnetismus besitzen oder, wie auf der Zeichnung dargestellt, durch eine Spule Sp, die Strom aus der Batterie B über einen regelbaren Widerstand W empfängt, derart erregt werden, daß die beiden Pole N und S dauernd magnetisiert sind. An dem letzteren Pol ist ein Schwingungskörper α aus magnetischem Material befestigt, der zwischen die beiden

ίο Schenkel s und η des gabelförmig geteilten Nordpoles des Magneten M hineinragt. Auf den beiden Schenkeln sind Wicklungen w angeordnet, welche an die Wechselstromquelle angeschlossen und derart geschaltet sind, daß die beiden Schenkelenden s und η verschieden erregt werden, so daß der Dauermagnetismus durch den Einfluß des Wechselstromes abwechselnd in dem einen geschwächt und im anderen verstärkt wird. An den beiden Schenkein s und η ist je ein fester Kontakt k angebracht, gegen den der Schwingungskörper bei Erreichung einer gewissen Schwingungsweite mit Ansätzen q sich anlegt und so einen Stromkreis der Batterie B über eine stromverbrauchende Stelle, beispielsweise eine Glühlampe L, schließt. Da der Schwingungskörper a sich bei Erreichung der Kontaktstellung gegen einen der Schenkelpole s oder η anlegt und an diesem liegen bleiben würde, ist parallel zu dem Relaisstromkreis eine zweite auf dem Magneten M angeordnete Erregerspule Sp' angeordnet, die beim Kontaktschluß in der umgekehrten Richtung Strom empfängt als die Spule Sp und dadurch deren magnetisierende Wirkung ganz oder zum Teil aufhebt, so daß die magnetische Kraft des Dauermagneten in Wegfall kommt und der Schwingungskörper a sich durch seine eigene Spannkraft von dem Magnetschenkel, ■ an welchem er gerade anliegt, loslöst und in die Ruhelage zurückkehrt, worauf bei weiterer Dauer des Wechselstromes derselbe Vorgang sich wiederholt.

Eine außerordentliche Empfindlichkeit kann, wie bereits oben gesagt wurde, bei dieser Einrichtung dadurch erzielt werden, daß die Spannkraft des Schwingungskörpers im Verhältnis zu der Stärke des magnetischen Feldes so be-' messen wird, daß sich der Schwingungskörper nahezu im labilen Gleichgewicht befindet und bereits bei ganz geringen Schwingungen um seine Ruhelage kräftig gegen einen der Polschuhe η oder s und die Kontakte k gezogen wird. Es rührt diese Erscheinung daher, daß die Federkraft des Schwingungskörpers nahezu proportional dessen Ausschlag ist, während die magnetische Anziehungskraft in nahezu quadratischem Verhältnis mit der Abnahme der Entfernung, also mit dem Ausschlag zunimmt. In Fig. 2 ist ein Kräftediagramm dargestellt, in welchem die Abscissen die Ausschläge des Schwingungskörpers aus seiner Ruhelage, die Ordinaten die auf ihn einwirkenden Kräfte bedeuten. Als solche sind als ausgezogene Kurve I die zurücktreibende Spannkraft des Schwingungskörpers und als strichpunktierte Kurve II die magnetischen Anziehungskräfte aufgetragen. Bei den Ausschlägen ß-t oder ß₂ schlägt der Schwingungskörper gegen die Polschenkel oder sonstigen Anschläge an, da die magnetische Anziehungskraft stark die zurücktreibende Federkraft überwiegt. Bis zu den Ausschlägen a_x oder a₂ ist die Federkraft des Schwingungskörpers die stärkere, so daß also innerhalb dieser Grenzen der Schwingungskörper stets wieder in seine Ruhelage zurückkehren wird. Um die Empfindlichkeit der Vorrichtung zu erhöhen, muß man also die Schnittpunkte O₁ oder c₂ der beiden Kurven möglichst nahe an den Nullpunkt heranrücken. Es kann dies entweder durch Verringerung der Federkraft des Schwingungskörpers geschehen, was einer schwächeren Neigung der Kurve I gegen die Abscissenachse entspricht, oder durch Verstärkung der magnetischen Kräfte, die eine größere Steilheit der Kurve II bedeutet.

Um aus diesem Grunde die magnetischen Kräfte verändern zu können, ist daher in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 der Stromkreis der Erregerspule Sp mit dem regelbaren Widerstand W versehen. Ferner kann man zum gleichen Zweck den magnetischen Schluß zwischen dem Magneten M und den Schenkeln s, η oder zwischen dem Magnet und dem Schwingungskörper α an dessen Befestigungsstelle veränderbar einrichten. Auch kann man vorteilhaft einen magnetischen Nebenschluß zu den Polen N, S vorsehen oder durch Veränderung der Luftzwischenräume, die beispielsweise durch eine Verschiebung der Magnetschenkel n, s längs des Schwingungskörpers α erreichbar ist, die magnetischen Verhältnisse in der gewünschten Weise abändern. Hierdurch wird übrigens auch ein bedeutender Einfluß auf die Eigenschwingung des Schwingungskörpers ausgeübt, die sich zwischen den Polen η und s gegenüber der freien Schwingung stark verändert, und zwar mit der Zunahme des Magnetfeldes verlangsamt.

In Fig. ι wurde die Zurückführung des no Schwingungskörpers in seine Ruhelage durch ' Schwächung des Magnetismus des Hauptmagneten bewirkt. Ein anderes Verfahren zur Erreichung des gleichen Zweckes besteht darin, daß durch die Spulen w ein Gleichstrom von der Richtung geschickt wird, daß der Resonanzkörper von dem Anschlag abgestoßen wird. Fig. 3 veranschaulicht das Kräftediagramm, welches für einen derartigen Vorgang maßgebend ist. Durch eine unsymmetrische An-Ordnung oder Formgabe der Polschuhe n, s oder auch des Schwingungskörpers α wird eine

unsymmetrische Verteilung der magnetischen Kraft (Kurve II) mit Bezug auf die Nullage geschaffen, so daß die Punkte Ot₁ und a₂, welche der labilen Gleichgewichtslage des Schwingüngskörpers entsprechen, sich ungleich weit von der Nullage befinden. Gerät daher der Schwingungskörper in Bewegung, so wird er bald den labilen Punkt O₁ überschreiten und bis zu dem Punkt P₁ fortschnellen, in welchem

ίο er gegen seinen Anschlag trifft. Wird nun

. ein Gleichstrom durch die Spulen w geschickt, so wird der Schwingungskörper durch die entstehende Zusatzkraft nach der anderen Seite an den Anschlag ß₂ geworfen und kehrt, wenn der Gleichstrom geschwächt oder unterbrochen wird, in die Ruhelage zurück, da der Anschlag ß₂ noch nicht im labilen Gebiet liegt, das erst bei a₂ beginnt.

Durch den Kontaktschluß des Schwingungskörpers kann ebenso wie in der bei Fig. ι für die Spule Sp' gezeigten Weise der Gleichstromfluß durch die Spulen w bewirkt werden.

Fig. 4 zeigt eine Einrichtung, bei der die Kontaktschlüsse des Schwingungskörpers a mittels loser Kontakte bewirkt werden. Es ist zu diesem Zwecke das Ende des Schwingungskörpers von einer Kammer b umgeben, die nach Art eines Körnermikrophons mit Kohlengries o. dgl. ausgefüllt ist. Die durch den Schwingungskörper α zu schließenden Ortsstromkreise werden an die Klemmen c in geeigneter Weise angeschlossen. Die Wirkungsweise der Kontaktvorrichtung entspricht der des Mikrophons, d. h. es wird der Widerstand des Stromkreises in Übereinstimmung mit der Stärke des die Spulen w durchfließenden Wechselstromes geändert. Der Ortsstromkreis enthält daher einen Wechselstrom, der von der gleichen Art wie der die Spulen w durchfließende Wechselstrom ist, nur mit verstärkter Amplitude. Die Vorrichtung kann unter Einschaltung geeigneter Instrumente in den Ortsstromkreis auf diese Weise das Vorhandensein und die Stärke des Wechselstromes anzeigen.

Auch kann die Vorrichtung zur Ausübung einfacher Relaiswirkungen benutzt werden.

Zur Vermeidung von Wirbelströmen werden zweckmäßig die Magnetschenkel η und s sowie auch der zwischen den Polen bewegliche Teil des Schwingungskörpers α aus unterteiltem Eisen oder sonstigem magnetischen Material mit geringer elektrischer Leitfähigkeit hergestellt.

Claims (4)

Patent-Ansprüche:

1. Resonanzvorrichtung zur unmittelbaren oder mittelbaren Anzeige schwacher Wechselströme oder zur Ausübung von Relaiswirkungen durch dieselben, bei weleher mit dem einen Pol eines Dauer- oder Elektromagneten ein Schwingungskörper aus magnetischem Material verbunden ist, der sich unter dem Einfluß des Dauermagnetismus und eines von dem Wechselstrom erzeugten Feldes bewegt, gekennzeichnet durch eine derartige Anordnung der Wechselstromspulen, daß deren magnetischer Kreis innerhalb des anderen Dauerpoles bis auf einen Luftspalt geschlossen ist, in welchem sich der Schwingungskörper befindet, zum Zweck, durch die verschiedenartige Einwirkung des Wechselfeldes auf den zugehörigen Dauerpol eine starke Beeinflussung des "Schwingungskörpers auch durch sehr schwache Wechselströme zu erzielen.

2. Resonanzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß · der Schwingungskörper in der Ruhelage der Vorrichtung sich nahezu im labilen Gleichgewicht befindet und bei der Wechselstromerregung des Magneten nach Erreichung einer bestimmten Schwingungsweite nach einer Seite umschlägt und in dieser Stellung verharrt.

3. .Resonanzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetismus des Dauermagneten oder die Elastizität des Schwingungskörpers oder beides go veränderlich einstellbar sind, um die Wirkungsweise der Vorrichtung, im besonderen die labile Gleichgewichtslage des Schwingungskörpers, zu ändern.

4. Resonanzvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Kontaktschlüsse des Schwingungskörpers die Zurückführung dieses Körpers in die Ruhelage bewirkende Stromänderungen her-. vorgerufen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.