DE281378C

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Publication number: DE281378C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- Ja 281378 KLASSE 2\g. GRUPPE

BENJAMIN GRAEMIGER in ZÜRICH. Elektromagnetische Aufhängevorrichtung.

Zusatz zum Patent 261085.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 4. Juli 1912 ab. Längste Dauer: 27.Oktober 1926.

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromagnetische Aufhängevorrichtung gemäß Patent 261085, bei welcher zwischen dem Elektromagneten und dem Aufhängegestell ein innerhalb vorgeschriebener Grenzen veränderlicher Luftspalt durch Regelung der magnetischen Wirkung des Erregerstromes aufrechterhalten wird, und zwar in derartiger Abhängigkeit vom Luftspalt, daß bei der Regulierung die Magnetisierung des Eisenkernes mit zunehmendem Luftspalt wächst, und umgekehrt. Den Gegenstand der Erfindung bilden verschiedene Ausführungsformen der Vorrichtung nach dem Hauptpatent sowie die Verbindung eines Tragmagneten mit anderen Aufhängemitteln.

Die regelnde Beeinflussung der Tragkraft des Magneten kann geschehen:

1. durch Veränderung der Amperewindungszahl im Erregerstromkreis., d. h. durch Veränderung des Produktes: Stromstärke mal Zahl der wirksamen Windungen;

2. durch Beeinflussung des magnetischen Widerstandes mittels eines Zusatzluftspaltes, dessen Widerstand bestimmt ist¹ durch . die Größe des Spaltes und des Übergangsquerschnittes.

Wird die Last durch Vermittlung einer Feder oder eines ähnlichen Organes (Puffer USAV.) auf den Magneten übertragen, so bietet dies den Vorteil, daß selbst bei plötzlicher Änderung der Größe der Last die Veränderung der Reaktion auf den Magneten sich in endlichen, relativ langen Zeiten vollzieht. Die an die Regelung zu stellenden Forderungen, betreffend Empfindlichkeit und Reaktionsgeschwindigkeit, werden dadurch ' bedeutend gemildert. Die Formveränderung eines solchen Zwischengliedes kann leicht dazu benutzt werden, die Regelung in Tätigkeit zu setzen. Dadurch beeinflußt die Reaktion der Last auf den Magneten die Regelung unmittelbar, d. h. bevor eine Veränderung des Luftspaltes eintritt.

Überträgt der Magnet in Verbindung mit anderen Mitteln (Rollen, Gleitschuhen u. dgl.) die Last auf die Tragplatte oder -schiene, so kann die Erhaltung des Luftspaltes und des Gleichgewichtes ohne besondere Vorrichtung durch einen Ausgleich' der Wirkungen der verschiedenen an der Übertragung der Last beteiligten Mittel erreicht werden. Es kann sich jedoch für notwendig oder vorteilhaft erweisen, auch in diesem Falle die Tragkraft des Magneten besonders zu regeln. Die Vereinigung des Magneten mit anderen Elementen kann derart sein, daß der Magnet nur einen Teil der Last aufnimmt oder aber einen Überschuß über diese liefert.

In den im folgenden beschriebenen Figuren bedeutet durchwegs T die Tragschiene oder Tragplatte, M den Magneten, s den Spalt zwischen der Polfläche des Magneten und der Tragplatte, E die Erregerwicklung, B die Stromquelle.

Fig. ι zeigt schematisch die Regelung der Tragkraft des Magneten durch Veränderung der Amperewindungszahl im Erregerstrom-

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kreis. Der zweiarmige Hebel i, welcher um den mit dem Magneten verbundenen Punkt 2 drehbar ist, stützt sich infolge der Wirkung der Feder 3 mit seinem linken Ende stets gegen die Tragplatte T. Sein - anderes Ende j führt daher bei Änderung des Spaltes .? den | Kontakt 5 längs des Widerstandes W₃ welcher in den Erregerstromkreis E eingeschaltet ist. Es wird dadurch mit wachsendem Spalt .9 der Erregerstrom erhöht und umgekehrt.

Fig. 2 veranschaulicht die Anwendung eines Zusatzluftspaltes. Die die Magrietkerne ver_: bindende Eisenplatte P ist durch eine konische Fuge F unterbrochen, während natürlich mechanisch die beiden Hälften durch immagnetisierbare Verbindungen starr zusammengehalten sind. In jener Fuge läßt sich ein entsprechender Eisenkeil K in senkrechter Richtung verschieben. Zwischen diesem und der Eisenplatte P besteht rechts und links ein Luftspalt, dessen Größe durch die senkrechte Verschiebung des Keiles verändert wird, wobei sich gleichzeitig auch die Größe des Übergangsquerschnittes ändert. Beides zusammen bewirkt eine Veränderung des magnetischen Übergangswiderstandes, also trotz gleichbleibender Erregerstromstärke eine Beeinflussung · des magnetischen Kraftflusses, in letzter Linie also der Tragkraft.

Die Bewegung des Eisenkeiles wird von dem Servomotorkolben 6' besorgt, der unter dem Einfluß einer Druckflüssigkeit steht, .. deren Zu- und'Abfluß vom Steuerventil V geregelt wird. Die Einstellung dieses letzteren geschieht durch den zweiarmigen Tasthebel 6. der um den Punkt 7 drehbar ist und an seinem linken Ende den Taster 8 trägt, welcher durch die Wirkung der Feder 9 stets gegen die Tragplatte T gedrückt wird. Um die senkrechte Stellung des Tasters stets zu erhalten, ist der Teil des Hebels 6 links vom Drehpunkt 7 als Parallelogrammführung ausgebildet.

Vergrößert sich z. B. der Luftspalt s infolge Zunahme der Last, so dreht sich der Hebel 6 um seinen Drehpunkt 7 im Sinne des Uhrzeigers, drückt das Steuerventil nach unten und bewirkt dadurch Zufluß von Druckflüssigkeit . über dem Servomotorkolben 5" und Abfluß unter demselben. Der Eisenkeil K wird somit mehr in die Fuge hineingezogen, der magnetische Übergangswiderstand in dem Hilfsluftspalt verkleinert, der magnetische Kraftfluß und damit die Tragkraft vergrößert.
Der Drehpunkt 7 des Tasthebels 6 ist nicht absolut fest bezüglich des Magneten, sondern seine Lage steht vermittels des Gestänges 10, 11, 12, 13, 14, 15 in Abhängigkeit von der Stellung des Eisenkeiles. Bei der eben geschilderten Abwärtsbewegung des Servomotorkolbens würde z. B. Punkt 7 gehoben, das Steuerventil somit wieder gegen seine Mittellage zurückgeführt. Diese Rückführung hat zur Folge, daß einer bestimmten Größe des Luftspaltes s eine ganz bestimmte Lage des Eisenkeiles K, also in letzter Linie eine ganz bestimmte Tragkraft des Magneten zugeordnet ist.

. ' In Fig. 3 ist eine Vereinigung der Regelung durch Veränderung des Zusatzluftspaltes und eines elektrischen Widerstandes dargestellt. Die Buchstaben und Zahlen haben dieselbe Bedeutung wie in Fig. 2. Der Servomotorkolben ί bewegt hier außer dem Eisenkeil K auch den Kontakt 16 des Regelungswiderstandes W. Die durch die Pfeile L angedeutete Last wird durch Vermittlung der Platte 17 und der'Federn 23 auf den'Magneten übertragen. Selbst eine plötzliche Vergrößerung der Last 11 wird sich infolge der Wirkung dieser Federn erst allmählich auf den Magneten übertragen und der Regelung Zeit lassen, in Wirksamkeit zu kommen. In der Figur ist aber zudem noch angedeutet, wie die Formänderung" der Federn sehr vorteilhaft dazu benutzt werden kann, um gleichzeitig mit der Veränderung der Reaktion der Last auf den Tragmagneten die Regelung in Tätigkeit zu setzen. Dies wird dadurch erreicht, daß die Platte 17 starr mit dem Zylinder Z des Servomotors verbunden ist. Eine Vergrößerung der Last 11 wird also infolge der Nachgiebigkeit der Federn 23 ganz unabhängig von der übrigen Regelungsvorrichtung und ohne daß die natürliche Wirkung der Vergrößerung der Last, d. i. die Zunahme des Spaltest, erst einzutreten braucht, eine Abwärtsbewegung des ganzen Servomotors mit darin relativ ruhendem Kolben verursachen und dadurch eine Vergrößerung der Tragkraft bewirken. Dieser Regelungsvorgang würde aber durch die Rückführung 10, ti, 12, 13, 14, 15 der übrigen Regelung (s. Beschreibung Fig. 2) aufgehoben. Dies wird ganz oder zum,Teil dadurch vermieden, daß hier Punkt 14 nicht fest mit dem Tragmagneten verbunden ist, sondern auf dem Hebel 19-20 sitzt, seine Lage als.o.in Abhängigkeit von der Stellung des Servomotorzylinders gebracht wird. In welchem Maße die Rückführung bei einer Bewegung des Servomotorzylinders bei relativ ruhendem no Kolben aufgehoben wird, hängt ab von der Wahl der Hebellängen 19-14 und 14-20 im Vergleich zu den Hebellängen 12-13, ¹S^-1S-(In dieser Figur sind fest mit dem Tragmagneten die Punkte 10, 18, 21 und 22). Eine Regelung durch Vermittlung der Federn allein kann niemals die erforderliche bestimmte Abhängigkeit der Tragkraft von der Größe des Luftspaltes ί zustande bringen. Die Verwen dung der Feder und die Benutzung ihrer Formänderung zur Betätigung der Regelung nimmt aber der übrigen Regelung einen gro-

ßen Teil ihrer Aufgabe ab und überläßt ihr sozusagen nur noch die feinere Einstellung.

In Fig. 4 ist die Verbindung des Magneten M mit einem an sich bekannten, durch Preßflüssigkeit gespeisten Gleitschuh G eines Fahrzeuges dargestellt, und zwar ist hier angenommen, daß der Magnet einen Überschuß an Anziehungskraft über die Last liefere. Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist folgende: Nimmt die !Last ab, so will sich der Magnet ansaugen, die Verkleinerung des Spaltes j aber bewirkt eine Verkleinerung- des Durchflußquerschnittes zwischen Tragschiene und Gleitschuh. Annähernd konstante Fördermenge der den Schuh speisenden Pumpe vorausgesetzt, muß dies eine Erhöhung der Pressung zur Folge haben. Die der Anziehung des Magneten entgegenwirkende Abpreßkraft des Gleitschuhes wird also wachsen, so lange, bis die Differenz zwischen magnetischer Anziehung und diesem Abpreßdruck der neuen Last entspricht. Zwischen Gleitschuh und Magnet kann auch eine Feder eingeschaltet sein.

Man kann sich irgendeine der oben beschriebenen Regelungsvorrichtungen für den Magneten damit verbunden denken. Eine besondere Lösung bietet die Möglichkeit, die Preßflüssigkeit des Gleitschuhes für die Bewegung der Regelungsorgane des Magneten zu benutzen, im Fall, daß sich der spezifische Druck derselben mit der Größe des Spaltes j ändert.

Die in Fig. 4 beispielsweise dargestellte Verbindung des Magneten mit dem hydraulischen Gleitschuh wird sich besonders für ein Fahrzeug gut eignen. Man wird dabei den in . Hinsicht auf die Sicherheit und die baulichen Verhältnisse größtmöglichen Teil der Last mittels des Magneten übertragen, indem seine Wirkungsweise ökonomischer ist als die des Gleitschuhes; je größer andererseits der vom Gleitschuh übernommene Teil der Last ist, desto geringere Anforderungen sind an die Regelung des Magneten zu stellen. Sie kann sogar ganz entbehrt werden. Die seitliche Führung des Fahrzeuges kann durch Rollen oder Gleitschuhe oder aber ebenfalls durch Magnete erfolgen, die wie die Tragmagnete unter Aufrechterhaltung eines Luftspaltes wirken. Die für die Fortbewegung des Fahrzeuges erforderlichen Kräfte, welche bei den Adhäsionsbahnen der Widerstand zwischen Rad und Schiene liefert, können ohne Berührung zwischen treibendem Teil und Schiene durch rein magnetische Mittel oder auch durch die Wechselwirkung zwischen elektrischen Strömen und magnetischen Feldern erzeugt werden. Bei Anwendung von mehr als einem Tragmagneten kann es genügen, auch nur einen Teil derselben regelbar auszubilden.

Claims

Patent-Ansprüche:

ι . Elektromagnetische Aufhängevorrichtung nach Patent 261085, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung der Tragkraft des Magneten durch Veränderung der Amperewindungszahl in der Erregerwicklung geschieht.
2. Elektromagnetische Aufhängevorrich-. tung nach Patent 261085, dadurch gekennzeichnet, daß in den Weg der magnetischen Kraftlinien ein veränderlicher Zusatzluftspalt eingeschaltet ist.
3. Elektromagnetische Aufhängevorrichtung nach Patent 261085, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung durch Veränderung der Amperewindungszahl im Erregerstromkreis und zugleich durch Veränderung des magnetischen Widerstandes eines Zusatzluftspaltes geschieht.
4. Elektromagnetische Aufhängevorrichtung nach Patent 261085, dadurch gekennzeichnet, daß die Last durch Vermittlung einer Feder oder eines einer solchen entsprechenden Organes auf den Magneten übertragen wird, und daß die Formänderung dieses Zwischengliedes unabhängig von der Veränderung des Luftspaltes nebst der von der Größe des Luftspaltes g₀ abhängigen Vorrichtung zur Bewegung der Regelungsorgane benutzt wird.
5. Elektromagnetische Aufhängevorrichtung nach Patent 261085 und Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet allein die volle Last trägt.
6. Elektromagnetische Aufhängevorrichtung nach Patent 261085 und Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem Ausgleich der Wirkungen des Magneten : und der anderen verwendeten Mittel eine regelnde Beeinflussung der Tragkraft des Magneten nach Anspruch 1,2,3 oder 4 stattfindet.
7. Elektromagnetische Aufhängevorrichtung nach Patent 261085 und Anspruch 1, 2, 3, 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines an sich bekannten, mit Preßflüssigkeit gespeisten Tragschuhes, bei dem eine unmittelbare Beruhrung mit der Tragplatte oder -schiene ebenfalls vermieden ist, der von der Größe des Spaltes abhängige, spezifische Druck jener Preßflüssigkeit zur Bewegung der Regelungsorgane des Magneten benutzt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.