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Elektromagnetischer Schallapparat mit zwei Erregerwicklungen. Beim
Betriebe von elektromagnetischen, mit Wechselstrom betriebenen Sendeapparaten für
Schallwellen verwendet man in der Regel einen zur Erzeugung des Magnetfeldes (Polarisation)
dienenden Gleichstrom.' Man kann diese Hilfserregung zwar entbehren und den Schallapparat
unpolarisiert betreiben, wenn er nur als Sender dienen soll. Soll er aber gleichzeitig
als Empfänger verwendet werden, so muß man für den Empfang jedenfalls diePolarisation
beibehalten. Solange man für diese Polarisaton eine Gleichstromquelle von beliebiger
geeigneter Spannung wählen kann, bestehen keinerlei Schwierigkeiten; ist man aber
gezwungen, eine vorhandene Spannungsquelle von in derRegel viel zuhoher Spannung
zu verwenden, wie etwa bei Schiffsanlagen für Unterwasserschall die vorhandene Netzspannung,
so muß man der Polarisationsspule eine hohe Windungszahl geben, um die Vorschaltung
energieverzehrender Widerstände zu vermeiden. Infolgedessen wird in dieser Spule
eine so hohe Spannung induziert, daß es kaum. möglich ist, die Zuleitungen zu dieser
Spule betriebssicher zu isolieren.
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DieErfindung bezieht sich auf mit zwei Spulen verehene elektromagnetische
Schallapparate, welche beim Senden ohne Polarisationsstrom betrieben werden, und
verfolgt den Zweck, eine Induktion in der beim Senden nicht benutzten Spule zu vermeiden.
Sie besteht darin, daß von den beiden Spulen die eine unterteilt und ihre Teile
gegeneinander geschaltet sind. Die Einrichtung kann so getroffen sein, daß die Schaltung
der Spulenteile von vornherein fest ist oder daß die Spulenteile oder Gruppen von
ihnen besondere Zuleitungen besitzen, die mit einem Schaltwerk verbunden sind, welches
gestattet, sie nach Wahl gleichsinnig oder entgegengesetzt zu schalten. Durch die
Gegeneinanderschaltung der Teile der einen Spule wird erreicht, daß beim Senden
keine oder wenigstens nur eine stark verminderte Wechselspannung in der beim Senden
nicht benutzten Spule induziert wird.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung schematisch in einigen Beispielen
veranschaulicht. Es zeigen Abb. r einen Schallapparat mit dreischenkligem Magneten
und von vornherein fest gegeneinander geschalteten Teilen der unterteilten Spule,
Abb. z einen ebensolchen Apparat, bei dem die Spulenteile gesondert herausgeführt
und nach Belieben schaltbar sind, Abb. 3 einen Schallapparat mit vierschenkligem
Magneten und fest geschalteten Spulenteilen, Abb. 4 und 5 einen aus vier Magnetsystemen
zusammengesetzten Schallapparat, ebenfalls mit fest geschalteten Spulenteilen.
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Der Schallapparat in der Abb. z wird gebildet durch eine Membran x,
welche den Anker 2 eines Elektromagneten 3 trägt. Die Membran ist an dem Ringflansch
4 einer Haube 5 befestigt und schließt diese Haube deckelartig ab. Von den drei
Schenkeln des Magneten trägt der mittelste eine Spule b, die beiden äußeren tragen
je eine Spule a; die letzteren sind so hintereinander geschaltet, daß ihr Flux im
Kern sich aufhebt. Bei einer Schaltung können an sich nach Belieben entweder die
Spule b oder die Spulen a zur Aufnahme des Senderwechselstromes dienen. Da aber
die Spule b zur Aufnahme des
Polarisationsstromes dient, also hohe
Windungszahl besitzt, werden zweckmäßig die Spulen a zum Senden benutzt. Sie sind
über die Leitungen a1, a2 und den Schalter s an die Wechselstromquelle w angeschlossen.
Die Spule b liegt über die Leitungen b1 und b2 und die Drosselspulen dl und d2 am
Gleichstromnetz n, n. Vor den Drosselspulen dl, d2 ist die Leitung durch einen Kondensator
k2 überbrückt. Die Gruppe k2, dl, d2 dient zur Vernichtung der Kollektorströme der
Netzmaschinen. Das Telephon t ist über einen Blockkondensator k1 an b1,
b2 angeschlossen und in eine der Leitungen zum Netz, hier in b1, ist vor
k2 eine Drosselspule zur Drosselung des Empfangswechselstromes gelegt.
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Im Beispiel der Abb. 2 sind beide Spulenteilea mit getrennten Zuführungen
a1, a2 und a3, a9 versehen und mit b2 so an einem Schaltwerk s angeschlossen, daß
in der (in der Abbildung dargestellten) Sendestellung die Spulenteile a gegeneinander
geschaltet sind und die Leitung b, unterbrochen ist. In der Empfangsstellung ist
b2 geschlossen, die Spule b also mit Netzstrom beschickt, während die Spulenteile
a gleichsinnig hintereinander geschaltet sind. Das Telephon ist hier über einen
Transformator an dieSpulen a angelegt; in den Leitungen b1, b2 sind hier und in
den folgenden Abbildungsbeispielen vor dem Netz die in Abb. z dargestellten Schaltungselemente
eingefügt zu denken.
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Der vierschenklige Magnet der Abb. 3 besitzt vier Spulenteile
a und eine ebenfalls in die Teile b
unterteilte zweite Spule. Die Spulen
sind so gewickelt, daß der Flux je eines zu einer'Spule b gehörigen Spulenpaares
a sich in bezug auf die zugeordnete Spule b aufhebt. Hier dient wie in Abb. z die
Spulengruppe a zum Senden, die Spulengruppe b gleichzeitig zum Polarisieren und
Empfangen. Naturgemäß kann auch hierbei eine der Abb. 2 entsprechende Schaltung
vorgenommen werden. Das Telephon ist über einen Transformator v mit der zugehörigen
Magnetspule verbunden. Diese transformatorische Verbindung wird auch bei hoher Windungszahl
der zugehörigen Spule erforderlich, wenn Telephone von sehr hohem Widerstand verwendet
werden. In eine der zum Netz führenden Leitungen h, 12 ist wiederum. eine Drosselspule
d gelegt. Der Kondensator k in der Leitung a1 dient zur elektrischen Abstimmung
des Sendestromkreises.
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Die Abb. q. und 5 zeigen schematisch in einem achsialen Längsschnitt
und einem Schnitt längs der Linie p, p der Abb. q. ein vierfach unterteiltes Magnetsystem,
dessen Teile konzentrisch um ein als elastisches Verbindungsglied wirkendes, aus
einem Stiel 6 und einem Rohr 7 bestehendes System angeordnet sind. Anker und Feldmagnete
der. Magnetsysteme werden von den Tellern 8 und 9 getragen. An 8 ist der
Stiel, an 9 das Rohr befestigt, und Anker und Felder schwingen bei der Erregung
des Systems gegeneinander, wobei Stiel und Rohr in ihrer Längsrichtung auf Dehnung
und Kompression beansprucht werden. Aus der Abb. 5 ist in vereinfachter Form besonders
die Leitungsführung der Spulen ersichtlich. Während die Spule b sich durch alle
vier Teile des Magneten erstreckt, besteht die zweite Spule aus vier je einem Teil
des Feldes zugeordneten und in ihrer Reihenfolge abwechselnd in entgegengesetztem
Sinne gewickelten Spulenteilen a.
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Die Spulen können an eine Betriebsschaltung nach Abb. x oder 2 angeschlossen
werden; im letzteren Falle müssen je zwei gegenüberliegende Spulen'zu einem Paar
hintereinander geschaltet und getrennt zu einem ähnlichen Schaltwerk herausgeführt
werden, wie es in Abb. 2 dargestellt ist. Die Anzahl der Spulen kann je nach der
mehr oder weniger zahlreichen Unterteilung des Magneten vermehrt werden. Wenn das
Magnetfeld in eine ungrade Anzahl von Teilen zerlegt ist, so kann auf einem der
Teile die Teilwicklung wiederum zweckentsprechend in gegeneinander geschaltete Teile
zerlegt werden, oder es kann je nach Bedarf eine der Spulen ausgeschaltet werden.
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Bei den angeführten Abbildungsbeispielen sind insbesondere folgende
drei Fälle von Interesse: Wenn die unterteilte Spule a nur mit ihren Endpunkten
aus dem Apparat herausgeführt, also ihre Teile nicht nach Belieben umschaltbar sind,
kommt sie nur als Senderspule in Frage, weil beim unpolarisierten Senden-die Polarität
der dem Magnetanker gegenüberstehenden Magnetschenkel gleichgültig ist. Sie erhält
daher die der Wechselstromspannung angepaßte niedrige Windungszahl. Die Spule b
führt beim Empfang sowohl den Gleichstrom als auch den induzierten Wechselstrom
und erhält die der hohen Gleichstromspannung angepaßte hohe Windungszahl.
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Wenn die beiden gegeneinandergeschalteten Gruppen der Spule a mittels
besonderer Leitungen aus dem Apparat herausgeführt, also nach Belieben gleichsinnig
und entgegengesetzt schaltbar sind, ergeben sich zwei Fälle. Soll die unterteilte
Spule a zum Senden benutzt werden, so erhält sie die niedrige Windungszahl und ihre
Teile werden beim Senden gegeneinander geschaltet, um für die andere Spule kein
Feld zu erzeugen. Beim Empfang werden ihre Teile gleichsinnig geschaltet und aus
ihr wird der Wechselstrom abgenommen, während die Spule b von hoher Windungszahl
an der Gleichstromquelle hoher Spannung liegt.
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Soll die nicht unterteilte Spule b zum Senden benutzt werden, so erhält
diese die niedrige Windungszahl. Die Gruppen - der unterteilten Spule müssen beim
Senden gegeneinandergeschaltet sein. Beim Empfang werden die Gruppen
der
unterteilten Spule gleichsinnig geschaltet und an die Gleichstromquelle hoher Spannung
angeschlossen, während der Empfangswechselstrom aus der nicht unterteilten Spule
abgenommen wird.
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Die Hervorhebung der geschilderten drei Fälle schließt die Möglichkeit
anderer Schaltungen nach der Erfindung nicht aus. Auch ist es nicht notwendig, daß
die Unterteilung der einen Spule äußerlich erkennbar sein muß, viehmehr läßt sich
derselbe Effekt durch geeignete Unterbringung der Windungen beider Art in gleichem
Wickelraum erreichen. Endlich ist auch keine vollkommene Gleichheit der Felder der
gegeneinandergeschalteten Spulenteile notwendig, viel-- mehr genügt es, wenn die
Restinduktion durch die Gegeneinanderschaltung so weit herabgedrückt wird, daß die
Isolation der herausgeführten Leitungen keine besondere Schwierigkeit mehr macht.
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Die Umschaltungen der Spulen und der übrigen Schaltungselemente werden
zweckmäßig, wie es in einem Teil der Abbildungen dargestellt ist, mittels in einem
Schaltwerk vereinigter Schaltmittel bewerkstelligt, so daß alle Schaltungen möglichst
mit einer einzigen Schaltbewegung vorgenommen werden 'können.