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Elektrischer Schnellregler mit Wälzkontakt. Die Erfindung ist hauptsächlich
für die Regelung von Dynamos zur Beleuchtung von Personen- und Nutzlastkraftwagen
bestimmt. Da während der Fahrt unter Umständen heftige Erschütterungen auftreten,
dürfen diese den arbeitenden Kontakt des Schnellreglers nicht beeinflussen.
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Um den Kontaktdruck soweit als möglich vor den Erschütterungen, die
das Fahrzeug während der Fahrt erleidet, unabhängig zu machen, muß die Masse des
Walzstückes im Vergleich zum Kontaktdruck klein sein.
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Bei vorliegender Erfindung wirken auf das Wälzstück unmittelbar zwei
Hauptkräfte ein, und zwar einerseits die elektromagnetische Kraft eines Zugmagneten
oder die elektrodynamische Kraft einer Drehspule und anderseits die Kraft einer
Spannfeder, welche Kräfte gemeinschaftlich den Kontaktdruck ergeben, mit dem das
Wälzstück gegen den jeweiligen Stützpunkt gepreßt wird. Das Wälzstück bildet somit
infolge seines wandernden Stützpunktes bzw. seiner Auflagestelle einen doppelarmigen
Hebel mit veränderlicher Länge seiner Hebelarme, wobei der Angriffspunkt jeder Kraft
am Ende des Armes liegt.
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Bei kreisbogenförmiger Durchbildung der Auflagefläche des Wälzstückes
legen die Hebelendpunkte, an welchen die Kräfte angreifen, den Weg senkrecht zur
Kontaktbahn: y = R (r - cos T) zurück, wobei R den Radius des Kreisbogens und T
den Mittelpunktwinkel vom Hebelendpunkt, Mittelpunkt des Wälzkreises und Hebelstützpunkt
bedeuten. Das bewegliche System des Reglers ist im Gleichgewicht und der Regler
im Beharrungszustande, wenn das Produkt »Kraft und Hebelarm« auf beiden Seiten des
Stützpunktes einander gleich ist, d. h. wenn beide statischen Momente einander gleich
sind. Bei entsprechender Wahl der in Betracht kommenden Größen erhält man aus obigen
Bedingungen einen annähernd quadratischen Verlauf der elektromagnetischen Zugkraft
bzw. der elektrodynamischen Zugkraft in Abhängigkeit des Weges, den der Anker zurückgelegt
hat. .
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Regler mit einarmigemWälzhebel sindbekannt . (vgl. z. B. Patentschrift
q.8186). Da der Kontaktdruck durch das Gewicht des Wälzhebels zustande kommt, ist
der Kontakt ein um so schlechterer, je kräftiger die Erschütterungen sind, die das
Fahrzeug während der Fahrt erleidet; deshalb sind solche Regler für den vorliegenden
Zweck unbrauchbar.
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In den Abb. 1 und 2 sind beispielsweise zwei Ausführungsarten schematisch
dargestellt. In Abb. i bezeichnet i das Wälzstück, dessen Querschnitt U-förmig und
dessen Wälzbogen kreisförmig sein kann. Auf der einen Seite des Wälzstückes verbindet
die Zugstange 2 über die Achse 3 das Wälzstück 1 mit dem Anker q. des Topfelektromagneten,
der aus dem durchbohrten
Eisenkern 5, dem als Rückschluß dienenden
Eisenrohr 6 und dem Polring 7 nebst Feldspule 8 besteht. g bezeichnet den mit dem
Anker verbundenen Bremskolben, der als Bremsmittel zur Dämpfung der Reglerbewegung
dient. Es braucht nicht erst erwähnt zu werden, daß bei der in Abb. i gezeichneten
Anordnung das Eigengewicht von Solenoidanker, Bremskolben und Zugstange durch eine
Feder kompensiert werden kann. Auf der anderen Seite des Wälzstückes greift am Drehpunkt
io die Spannfeder ii an, deren Spannung durch eine Spannvorrichtung 12 eingestellt
werden kann. Zwischen zwei Befestigungswinkeln 13 sind die erforderlichen Stufenkontaktbleche
1q., unter sich und gegen die Befestigungswinkel isoliert, gehalten. Die Kontaktbahn,
auf der sich das Wälzstück i abwickelt, ist eine ebene Fläche; sie kann aber auch
entsprechend gebogen sein. Die Stufenkontaktbleche sind durch Verbindungsleitungen
15 mit dem Reguherwiderstande 16 verbunden; durch das biegsame Litzenkabel 17 ist
das Wälzstück i mit dem einen Ende des Regulierwiderstandes und mit der Anschlußklemme
18 verbunden; das andere Ende des Regulierwiderstandes führt zur Klemme ig.
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Je nach dem Zweck, den der Regler zu erfüllen hat, kann der Regulierwiderstand
16 entweder im Magnetstromzweig der Dynamo liegen oder im Hauptstromkreis oder in
irgendeinem Stromzweige, der gesteuert werden muß, Desgleichen kann die Wicklung
des Solenoids 6 eine Nebenschlußwicklung oder eine Hauptstromwicklung oder eine
Vereinigung beider Wicklungen sein, deren Ampcrewindungen einander unterstützen
oder entgegenwirken, gemäß dei Größe als Spannung, Strom, Leistung usw., welche
geregelt werden muß.
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Wenn z. B. der Regler die Klemmenspannung einer Nebenschlußdynamo
zu regeln hat, ist die Nebenschiußwicklung 8 in Hintereinanderschaltung mit einem
Einstelüviderstand an die Bürsten der Dynamo angeschlossen, während der Regulierwiderstand
16 in den Magnetstromkreis der Dynamo geschaltet ist ; die gezeichnete Stellung
des Wälzstückes i in Abb. 1 entspricht dann dem Leerlauf der Dynamo. Bei Belastung
der Dynamo wandert der Stützpunkt bzw. der Kontakt nach links und erreicht bei Vollbelastung
oder bei einer gewissen Überlastung die letzte Stufe der Kontaktbahn, in welcher
Kontaktstellung der ganze Regulierwiderstand kurzgeschlossen ist.
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Im Beharrungszustande des Reglers ist für jede Kontaktstellung (abgesehen
von der Schwerkraft der beweglichen Masse), die magnetische Zugkraft gleich dem
statischen Moment, das von der Gegenkraft der Feder ii ausgeübt wird, geteilt durch
die Länge des Hebelarmes auf der magnetischen Zugkraftseite; die Größe der magnetischen
Zugkraft kann somit aus den gegebenen Dimensionen des Reglers rechnerisch bestimmt
werden.
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Bei einer gegebenen Statik des Reglers (Abhängigkeit der Spannung
von der Kontaktstellung) hat dann für jede Kontakts ellung die tatsächlich am Zugmagneten
herrschende Kraft mit der rechnerisch ermittelten übereinzustimmen.
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Durch geeignete Formgebung des Elektromagneten bei entsprechender
Stärke der Amperewindungen der Spule 8 ist man imstande, die der Kontaktstellung
gemäß erforderliche magnetische Zugkraft zu erhalten, allenfalls im Verein mit einer
Kompensationsvorrichtung, die z. B. in bekannter Weise aus dem am Wälzkontakt befestigten
Ankereisen 2i und dem einstellbaren Stahlmagneten 22 besteht.
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In Abb. 2 ist eine andere beispielsweise Ausführungsart des Reglers
schematisch dargestellt. Hier ist die Kontaktbahn der Stufenbleche 14 gewölbt angeordnet,
während das Wälzstück 2.4 eine ebene Fläche hat oder eine zweckentsprechend gebogene
Form haben kann. Die mittels der Schraube 12 einstellbar gemachte Spannfeder ii
wirkt der magnetischen Zugkraft entgegen, welche vom Elektromagneten 25 auf den
in der Drehachse 26 gelagerten doppelarmigen Anker 27 ausg#-übt und mittels der
Kuppelstange 28 über die Gelenke 2g und 30 auf das Wälzstück 2q, übertragen wird.
Zur Dämpfung des Verlaufes der Reglerbewegung dient eine eigene Luftbremse, die
aus dem Zylinder 31 und dem bei 33 drehbar gelagerten Kolben 32 besteht. Die Luftbremse
kann durch eine Ölbremse ersetzt werden.
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Der Regler kann sowohl als Gleichstrom, wie als Wechselstromregler
verwendet werden.