DE30701C - Anwendung von Kurvenscheiben mit stetig sich ändernden Monientenarmen zur Erzielung eines konstanten Drehungsmomentes bei veränderlicher elektro-motorischer Kraft - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21: Elektrische Apparate.

WOHLFARTH & KROENIG in CHEMNITZ.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 3. Juli 1884 ab.

Gegenstand dieser Erfindung bildet die Anwendung eines Verfahrens, welches ermöglicht, die von einem Solenoid auf einen Eisen- oder Stahlstab (welcher in dessen Höhlung eintaucht und von beliebiger, aber auf der ganzen Länge gleicher Querschnittsform sein kann) ausgeübte ungleichmäfsige magnetische Anziehung derart zu compensiren, dafs bei sich gleichbleibender Stromstärke innerhalb gewisser Grenzen der Stab sich in jeder Lage im Gleichgewicht befindet.

Man hat schon seit Langem bei Uhren und . anderen Werken, bei denen die Elasticität einer Bandfeder die treibende Kraft bildet, eine Vorrichtung, Schnecke genannt, angewendet, um den ungleichmäfsigen Zug, welchen die Feder während des Abwickeins ausübt, zu einem gleichmäfsigen zu machen. Hier wird dieses Princip zu dem oben erwähnten Zweck benutzt, und hat Erfinder dessen Anwendung, obgleich dieselbe eine so vielfältige sein kann wie die der Solenoide, zunächst bei elektrischen Bogenlampen im Auge.

Die Zeichnung stellt schematisch dar, wie das Verfahren bei einer sogenannten Differentiallampe zur Durchführung gelangen kann.

Zwei cylindrische Eisenkerne K und K¹ hängen an Schnüren, die über lose Rollen f und f¹ führen, und sind durch Gegengewichte h und h¹ entlastet. Ihre unteren Enden tauchen in die Solenoide S und S¹ verschieden tief ein. Jeder Stab trägt noch einen Kohlenhalter und ist durch Rollen, die hier nicht gezeichnet sind, gerade geführt, so dafs er sich nur im Sinne seiner Längsachse verschieben kann, die gleichzeitig die Achse der Solenoide bildet. Die Gewichte sind etwas kleiner gewählt als das Gesammtgewicht von Eisenstab und Kohlenhalter. Zwischen den Stäben ist die Doppelschnecke C C¹ auf einer Achse i drehbar befestigt. Sie besteht aus zwei Scheiben von eigenthümlicher, empirisch gewonnener Gestalt, deren Umfang von der Achse aus bis d und d¹ eine Curve bildet, deren einzelne Punkte sich immer weiter und weiter von der geometrischen Achse entfernen. Die beiden Schneckenscheiben C und C¹ sind entgegengesetzt aufgesteckt und mit Schnurrinnen versehen.

Von der Ecke d¹ der Schnecke C¹ . führt eine Schnur oder ein Stahlband über die lose Rolle g¹ zum oberen Ende des Stabes K¹. Vom Ende d der Schnecke C führt eine zweite Schnur über die Schnecke selbst und die lose Rolle g nach dem oberen Ende des Stabes K. Die Scheibe g und die Schnecke C liegen in derselben verticalen Ebene, ebenso Scheibe g^l und Schnecke C ¹.

Betrachten wir zuerst den rein mechanischen Vorgang, wenn z. B-. Stab K¹ nur von Hand nach abwärts gezogen wird. Die bei d¹ angehängte Schnur dreht die Schneckenachse i in der Richtung des Uhrzeigers und wirkt bei fortgesetztem Zug, da d¹ weiter von i entfernt ist, als der Punkt, an welchem die Schnur anfänglich anlag, an einem stetig wachsenden Hebelarm.

Das Entgegengesetzte findet für die Schnur q statt. Bei der Drehung der Schneckenachse in erwähntem Sinne legt sich q in die Rinne der

'Schnecke C und rücken ihre Angriffspunkte der Achse i immer näher und näher. Während also sich unter dem Zug der Hand der Stab K¹ und der daran befestigte Kohlenhalter herabsinken, wird Stab K mit seinem Kohlenhalter gehoben. Die Kraft aber, welche erforderlich ist, diese Arbeit zu verrichten, steht in umgekehrtem Verhältnifs zur Länge der jeweiligen Hebelarme, dargestellt durch die Linien, welche man sich von i aus durch die Punkte des Schneckenumfanges gezogen denken kann, welche von den Schnüren t und q gerade berührt werden.

Die hier dargestellte Schaltung ist dieselbe wie bei den meisten Differentiallampen. Bei der + Polklemme b eintretend, findet der Strom zwei Wege vor, den einen durch das feindrähtige Solenoid S zur — Polklemme b\ den anderen von der -f- Polklemme b durch den Schleifcontact α zum Stab K über die Kohlen bezw. Lichtbogen durch den Stab K¹ und Schleifcontact a¹ durch das starkdrähtige Solenoid S¹ zur Polklemme b\

Es ist dafür gesorgt, dafs der Stab K schwerer ist. als der Stab K\ welcher auch bei stromloser Lampe nach abwärts zieht und für eine sichere Berührung der beiden Kohlenstäbe sorgt.

Nach dem Gesetz der Wirkung von Solenoiden auf frei bewegliche Eisenstäbe werden die Stäbe K und K¹ so weit in die Solenoide hereingezogen, bis ihre Mitte sich in der Mitte der Solenoide befindet.

Die stärkste Anziehung erfahren die Stäbe, wenn ihr unteres Ende bis auf die Hälfte der Solenoide eintaucht, mithin wird in der in der Figur dargestellten Lage der Stäbe K mit dem Maximum der Kraft angezogen, K¹ aber mit einer weit geringeren Kraft, weil die Mitte dieses Stabes sich der Solenoidmitte sehr nahe befindet. Immerhin, da das oben aus dem Solenoid S hervorragende Ende des Stabes K¹ länger ist als das unten heraustretende Ende, oder, was dasselbe besagt, da die Stabmitte oberhalb der Solenoidmitte liegt, so findet noch ein Zug nach unten statt.

Tritt ein Strom von entsprechender Stärke in die Lampe bei b ein, so wird, da im Ruhezustande die Kohlenstäbe sich berühren, in S nur eine äufserst schwache magnetische Wirkung sich zeigen, dagegen wird der Stab K¹ von S¹ so energisch angezogen, als es bei dieser Stellung desselben überhaupt möglich ist. Es bildet sich sofort der Lichtbogen und empfängt nun das Solenoid S eine der Widerstandsvermehrung im Hauptkreis entsprechende gröfsere Strommenge, so dafs nun auch der Stab K kräftig in S hineingezogen wird. Gleichgewicht zwischen den beiden in entgegengesetztem Sinne auf die Kohlenhalter wirkenden Kräfte tritt dann ein, wenn die Producte aus Hebellänge an der Schnecke und Solenoidanziehung gleich sind. Die Form der Schneckencurven wird empirisch bestimmt und so gewählt, dafs diese Producte gleich werden in allen Lagen, welche die Stäbe auf ihrem Nutzweg einnehmen können bei einem Strom von vorgeschriebener Stärke und einem Lichtbogen von bestimmter Länge.

So oft der Lichtbogen infolge Abbrennens der Kohlen dieses Mais überschreitet, wächst in dem Solenoid S die Stromintensität und nimmt in S¹ ab. Als Folge mufs Stab K nach abwärts gezogen werden so lange, bis aufs neue obige Rechnung Hebellänge mal'magnetischen Effect gleiche Producte ergiebt.

Je tiefer Stab K i.n S einsinkt, um so schwächer wird bei gleicher Stromstärke der magnetische Effect, aber um so gröfser der Hebelarm, an welchen derselbe auf Stab K¹ einwirkt. Je weiter Stab K¹ aus S¹ herausgezogen wird, um so gröfser wird der magnetische Effect, aber um so kleiner der Hebelarm an der Schnecke.

Die Lampe hört auf zu functioniren, wenn die beiden Stäbe eine Lage einnehmen, welche der in der Figur dargestellten entgegengesetzt ist. Die Länge des Nutzweges hängt von der Länge der Stäbe ab, und können, um Raum zu ersparen, die Solenoide auch kreisbogenförmige Gestalt erhalten, ebenso die Stäbe; auch brauchen die Kohlenhalter nicht, wie hier dargestellt ist, fest mit den Stäben verbunden zu sein, ferner können auch die losen Rollen g und g¹ sich um eine gemeinschaftliche Achse drehen. Um mehr Weg zu gewinnen, kann man den Zug der Stäbe flaschenzugartig wirken lassen.

Ganz gleich gut läfst sich dieses Regulirungsprindp für elektrische Lampen ohne Differentialschaltung anwenden, und lassen· sich eine Anzahl Solenoide, deren Kerne verschiedenartige Stellungen einnehmen, zu einer gleichmäfsigen Arbeitsleistung combiniren.

Bei Elektromotoren, wo man wünscht, dafs der Angriffspunkt der Kraft einen langen Weg beschreibe, sowie bei galvanischen Mefsinstrumenten und Arbeitsmaschinen empfiehlt sich die Anwendung des vorbeschriebenen Regulirungsmechanismus, d. h. läfst sich derselbe erfolgreich anwenden.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Die Anwendung von Curvenscheiben C C¹ mit stetig sich ändernden Momentenarmen zur Erzielung eines constanten Drehungsmomentes bei veränderlicher elektromotorischer Kraft,

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.