DE359373C - Anordnung zum Heben oder Senken einer Last mittels zweier gleichzeitig wirkender Antriebsvorrichtungen - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 19. SEPTEMBER 1922

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

- M 359373 KLASSE 35 c GRUPPE

(K 66208 Xl\35c)

Fried. Krupp Akt-Ges. in Essen, Ruhr.

Anordnung zum Heben oder Senken einer Last mittels zweier gleichzeitig wirkender

Antriebsvorrichtungen.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 8. Mai 1918 ab.

Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung zum Heben oder Senken einer Last mittels zweier gleichzeitig wirkender, mit der Last zwangläufig verbundener Antriebs vorrichtungen, von denen die eine nur dazu dient, der Last die gewünschte Hub- oder Senkgeschwindigkeit zu erteilen, während die andere durch einen das Gewicht der Last bei allen Geschwindigkeiten annähernd ausgleichenden Elektromotor gebildet wird. MH der Anordnung w"rd bezweckt, unabhängig von

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dem Gewicht der Last Hub- oder Senkbcwegungen beliebiger Größe und Geschwindigkeit unter Vermeidung jeder Anlaßvorrichtung zu ermöglichen, wobei der Bewegungszustand der zwcckmäßig für Handantrieb eingerichteten ersten Antriebsvorrichtung, die keine Hubarbeit zu leisten, sondern nur Reibungs- und Trägheitswiderstände zu überwinden braucht, der nach den Bedürfnissen des Betriebes wechselnden, ίο der Last zu erteilenden Geschwindigkeit auf das genaueste angepaßt werden kann.

Auf der Zeichnung ist in Abb. ι als Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes eine zum Auf- und Abwinden eines Lastseiles bestammte Anordnung schematisch dargestellt, während Abb. 2 an einem Vektordiagramm den zwischen den wichtigsten elektrischen und mechanischen Größen der Anordnung bestehenden Zusammenhang veranschaulicht. ao In Abb. ι bezeichnet A eine zum Aufwinden eines Seiles B bestimmte Trommel. Das Seil B trägt an seinem freien Ende einen Haken b¹ zum Anhängen der Last. Die Welle a¹ der Trommel A kann durch eine auf das eine Ende der Welle aufgesetzte Handkurbel a² in Drehung versetzt werden. Das andere Ende der Welle abträgt ein Stirnrad a³, in welches ein auf einer Vorgelegewelle C sitzendes Stirnrad c¹ eingreift. Ein zweites auf der Welle C sitzendes Stirnrad c² kämmt mit einem Stirnrad d³, das mit der Welle d² des Läufers Z)¹ eines Wechselstrom-Kommutatormotors D D¹ gekuppelt ist. Das Übersetzungsverhältnis zwischen den Wellen a¹ und i² ist so gewählt, daß die Läuferwelle d² sich wesentlich schneller dreht als die Kurbelwelle a¹ und daß der betriebsmäßig vorkommenden höchsten Drehzahl der Läuferwelle d^z eine nicht zu große Geschwindigkeit der Kurbel a² entspricht.

Dem Läufer D¹ des Motors D D¹ wird der Strom mittels zweier auf dem Kommutator iü¹ schleifender Bürsten d⁵ d^s aus einem Wechselstromnetz F von gleichbleibender Spannung und Frequenz zugeführt. Vor den Läufer ist die Wicklung e¹ einer Drosselspule E geschaltet, deren magnetischer Widerstand in an sich bckanntei (nicht dargestellter) Weise durch Ändern des Luftzwischenraumes zwischen den Schenkeln e² und e^s ihres Eisenkernes geregelt werden kann. Die auf dem Ständer D des Motors D, D¹ untergebrachte Erregerwicklung ist über einen Regelwiderstand G ebenfalls an das Wechselstromnetz F angeschlossen.

Die im Läuferstromkreis des Motors D D¹ vorgesehene Drosselspule E dient ebenso wie der in den Erregerstromkreis eingeschaltete Regelwiderstand G nur dazu, das vom Motor D, D¹ bsi Stillstand entwickelte Drehmoment einzustellen, dessen Größe unter sonst gleichen Umständen bekanntlich nur von den dem Ständer und Läufer aufgedrückten Spannungen ab- , hängt. Man hat es daher durch Ändern des Luftzwischenraumes zwischen den Schenkeln e- und e^s der Drosselspule E einerseits und durch Einstellen des Widerstandes G anderseits in der Hand, das Drehmoment des Motors D D¹ zu dem an der Trommelwelle a¹ wirksamen Lastmoment in ein solches Verhältnis zu setzen, daß das Moment dei Last gerade ausgeglichen.ist.

Nachdem die Last an den Haken δ¹ angchängt ist und sowohl die Drosselspule E als auch der Widerstand G so eingestellt sind, daß das Lastmoment gerade ausgeglichen ist, kann die Last durch Drehen der Handkurbel α² gehoben oder gesenkt werden. Der die Kurbel a" bedienende Mann ist dabei in der Lage, der Kurbel «² und damit der Last jede gewünschte Huboder Senkgeschwindigkeit zu erteilen, wobei er nur so viel Arbeit aufzuwenden braucht, daß die Trägheitswiderstände der Last und der sonstigen bewegten Teile überwunden und die Reibungsverluste gedeckt werden. Das bei Stillstand des Motors durch dessen Drehmoment ausgeglichene Lastmoment kommt dagegen für die Arbeitsleistung des die Kurbel α² bedienenden Mannes nicht in Betracht, gleichgültig ob die Kurbel im Sinne des Hebens oder Senkens der Last gedreht wird und mit welcher Geschwindigkeit das Heben oder Senken der Last vor sich geht.

Der Nachweis hierfür soll an Hand der Abb. 2 erbracht werden.

In Abb. 2 bedeutet H J den Vektor der Netzspannung, / if den Ohmschen und K H den induktiven Spannungsabfall im Erregerstromkreis des Motors D D¹. In Phase mit dem Vektor des Ohmschen Spannungsabfalles, d. h. mit dem Erregerstrom, schwingt auch das Motorfeld / N, dessen Größe eine Funktion der Erregerstromstärke und gleich dieser unveränderlich ist. Dreht sich der Läufer D¹, so wird in diesem eine seiner Drehzahl verhältnisgleiche elektromotorische Gegenkraft induziert, die ebenfalls· dieselbe Phase wie der Erregerstrom hat. Je nach dem Drehsinn des Läufers ist derjVektor der elektromotorischen Gegenkraft gleichsinnig mit dem Feldvektor odei entgegengesetzt gerichtet. So bezeichnet z. B. der Vektor / M die beim Heben der Last mit bestimmter Geschwindigkeit auftretende elektromotorische Gegenkraft nach Größe und Richtung, JR die bei einer anderen Geschwindigkeit während des Senkens der Last bestehende elektromotorische Gegenkraft. In dem einen Fall muß daher M H, in dem andern R H den Vektor des gesamten Spannungsabfalles im Läuferstromkreis darstellen. Dieser Spannungsabfall M H bzw. R H läßt sich wieder in den Ohmschen Abfall M P bzw. R S und den induktiven Abfall P H bzw. 5 H zerlegen, we,nn man berücksichtigt, daß das Verhältnis des Ohmschen Widerstandes zum induktiven Widerstand, also auch das

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Verhältnis der entsprechenden Spannungsabfälle und demnach die Tangente des dem Vektor M P bzw. R S gegenüberliegenden Winkels sich ständig gleichbleibt. Der Vektor M P bzw. R S ist gegen den Vektor P H bzw. S H sehr klein, weil infolge der Anordnung der Drosselspule E im Läuferstromkreis der induktive Widerstand wesentlich größer als der zugehörige Ohmsche Widerstand ist. Aus demselben

ίο Grunde weicht auch'die Richtung des Vektors des Läuferstromes M P bzw. R S nur wonig von der Richtung des Fcldvektors / JV ab. Dadurch ist aber eine günstige Ausnutzung des Motors gewährleistet; denn das Drehmoment eines Wechselstrommotors ist bekanntlich {von den Motorverlusten abgesehen) der Feldstärke und der Projektion des Vektors der Läufcrstromstärke (oder des Ohmsehen Spannungsabfalles im Läuferkreis) auf den Feld vektor verhältnisgleich.

Anstatt den Vektor des Ohmschen Spannungsabfalles im Läuferkreis M P bzw. R S auf den Feldvektor J N zu projizieren, kann man der größeren Deutlichkeit wegen (wie es in Abb. 2 geschehen ist) den Vektor des induktiven Abfalles im Lauf ei kreis auf den zum Feldvektor senkrechten Vektor des induktiven Spannungsabfalles im Erregerstromkreis (H K) projizieren, um dadurch ein Maß für das vom Motor entwickelte Drehmoment zu erhalten. Es entspricht demnach die Strecke HQ dem beim Heben der Last mit der angenommenen Geschwindigkeit entwickelten Drehmoment, während H T das be'm Senken der Last mit der angenommenen Senkgeschwindigkeit. entwickelte Drehmoment darstellt. Die Strecke H K gibt, in demselben Maßstab wie H Q und H T gemessen, mit großer Annäherung das bei Stillstand des Motors wirksame, das Gewicht der Last gerade ausgleichende Drehmoment wieder. Es ergibt sich nun ohne weiteres aus einem Vergleich der drei Strecken H Q, H K und H T₁ daß alle drei Drehmomente von fast gleicher Größe sind; die an sich schon kleinen Abweichungcn werden natürlich bei Geschwindigkeiten, die zwischen den angenommenen liegen, noch geringer. Ferner ist man, wie keines Beweises bedarf, durch Verkleinern des Ohmschen

Widerstandes im Erregerkreis gegenüber dem zugehörigen induktiven Widerstand in der Lage, die erwähnten Abweichungen, wenn nötig, noch weiter zu verringern.

Natürlich könnte, ohne daß an der Erfindung etwas geändert würde, an Stelle der Handkurbel a² irgendeine andere, z. B. motorisch angetriebene Antriebsvorrichtung verwendet werden. Der Handantrieb bietet aber den besonderen Vorteil, daß die Hub- oder Senkbewegungen der Last mit einer durch kerne motorische Vorrichtung erreichbaren Feinfühligkeit vorgenommen werden können.

Claims (4)

Patent-Ansprüche:

1. Anordnung zum Heben oder Senken einer Last mittels zweier gleichzeitig wirkender Antriebsvorrichtungen, dadurch gelcenn-

• zeichnet, daß die eine (a²) der beiden mit der Last zwangläufig verbundenen Antriebsvorrichtungen lediglich dazu dient, der Last die gewünschte Hub- oder Senkgeschwindigkeit zu erteilen, während die andere Antriebsvorrichtung durch einen Elektromotor (D D¹) gebildet wird, der bei allen Geschwindigkeiten, die der Last durch die zuerst genannte Antriebsvorrichtung (α²) erteilt werden können, das Gewicht der Last annähernd auszugleichen vermag.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der das Gewicht der Last ausgleichende Motor ein von einer Wechselstromquelle (F) gleichbleibender Spannung und Frequenz gespeister Nebenschluß-Kommutatormotor (D D¹) ist, dessen Läuferstromkreis einen im Verhältnis zu seinem Ohmschen/ Widerstände hohen induktiven Widerstand besitzt.

3. Anordnung na,eh Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Läufer (D¹) des Nebenschlußkommutatormotors (D D¹) eine Drosselspule (J?) vorgeschaltet ist, deren magnetischer Widerstand regelbar ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Geschwindigkeit der Last bestimmende Antriebsvorrichtung (α²) für Handantrieb eingerichtet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.

Berlin, gedruckt in BEr rEIchsDruckerei.