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Schaltung von Kompounddynamomaschinen, die zum Betriebe von elektrischen
Hämmern o. dgl. dienen. Schaltungen von Kompounddynamomaschinen, von deren Stromwenderstegen
zwei gegenüberliegende teils mit einem vollen Schleifring und teils mit einem Halbring
eines zweiteiligen Schleifringes leitend verbunden sind und über die Schleifringbürsten
Stromstöße wechselnder Richtung in die Erregerspule eines hin- und hergehenden elektrischen
Hammers senden, sind bekannt.
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Im Gegensatz zu bekannten Einrichtungen dieser Art erfolgt beim Erfindungsgegenstande
eine Kompoundierung des Maschinenfeldes, so däß eine genaue Einstellung der Spannung
an den Hammerstromkreisen aufrecht erhalten wird. Auch liefert der Generator seinen
eigenen Erregungsstrom.
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Da innerhalb des Generatorfeldes in den Hammerstromkreis zwischen
Stromwender und Hammer eine Kompoundwicklung eingeschaltet ist, können zwei, drei
oder mehrere Hämmer nacheinander oder gleichzeitig in Tätigkeit gesetzt werden,
ohne daß die Spannung wesentlich steigt oder fällt.
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Die Abb. z bis 7 veranschaulichen den Erfindungsgegenstand
in
einem Ausführungsbeispiel.
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Abb. i ist eine Schaltanordnung einer Maschine mit dem auf der Welle
befestigten Stromwunder.
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Abb.2 ist der auf der Ankerwelle der Maschine befestigte Stromwender.
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Abb. 3 ist ein Schnitt nach der Linie 3-3
der Abb. 2, in Richtung
des Pfeiles -gesehen. Abb. 4. ist ein Längsschnitt des Stromwenders. Abb. 5 ist
ein Schnitt nach der' Linie 5-5 der Abb. .4.
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Abb. 6 ist ein Schaltungsschema und Abb.7 eine abgeänderte Ausführungsform
der Feldwicklung der '-Maschine.
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Bei Betrieb der Maschine als Generator ist jeder Schleifring des auf
der Ankerwelle befestigten Stromschalters mit diametral gegenüberliegenden Stegen
des Stromwenders verbunden und teilt somit letzteren in genaue Hälften. Die eine
Hälfte ist mit dem einen vollen Schleifring und die andere mit dem andern zweiteiligen
Schleifring verbunden, wodurch ein sich selbst erregender Einphasenwechselstromgenerator
entsteht, der den Magnetisierungsstrom für den Hammer, den Gleichstrom zur Erregung
des Generatorfeldes und für andere Zwecke liefert. Dieser Generator liefert also
gleichzeitig Einphasenwechselstrom und Gleichstrom. Der Wechselstromimpuls wird
jedesmal dann erzeugt, wenn die beiden Hälften des Ankers bei Drehung desselben
unter die Polstücke des Generators treten.
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Um nun einen Spannungsabfal bei Belastung der Maschine zu verhüten,
ist der Generator mit zwei Satz hintereinandergeschalteten Wicklun gen versehen,
durch die der Erregerstrom fließt, bevor er den Hammer erreicht. Diese Reihenwicklungen
sind so geschaltet, daß jede Wicklungsgruppe elektrisch unabhängig von der anderen
ist, so daß der Strom durch jede Wicklungsgruppe abwechselnd hindurchfließt. Dies"
Wicklungsgruppen bilden in Verbindung mit den Nebenschlußspulen das Magnetfeld.
Da der Magnetisierungsstrom für den Hammer Einphasenwechselstrom ist, sind die erzeugten
Impulse von entgegengesetzter Polarit'-t. Diu Reihenwicklungen sind daher in entgegengesetzten
Richtungen gewickelt, um das gleiche Erregerfeld in den Polen des Generators zu
erzeugen.
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Der Generator kann auf irgendeine Weise in Drehung versetzt werden.
Wo nur Wechselstrom zum Antriebe elektrischer Maschinen zur Verfügung steht, ist
es zweckmäßig, einen g,-.-wohnlichen Wechselstrommotor unmittelbar mit der Welle
des Generators zu kuppeln.
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Steht/ Gleichstrom zur Verfügung, so verwendet man einen Nebenschlußmotor.
Da die Nebenschlußwicklung des Motors parallel zu den Ankerbürsten liegt, die mit
der Speiseleitung verbunden sind, befindet sich der Stromwender je desmal, wenn
die beiden Stromwenderstege, mit welchen seine Schleifringe verbunden sind, unter
die Bürsten treten, parallel zu der Speiseleitung, so daß die volle Stromstärke
von der Speiseleitung dem Hammerstromkreis in Form eines Impulses zugeführt wird,
der steigt und fällt.
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Die Abb. 6 zeigt die Schaltung gemäß der Erfindung. Auf der Welle
des Ankers i sitzt der Stromwender 2 und unmittelbar neben ihm der Stromschalter.
Dieser besteht aus einem vollen Schleifring 3 und einem aus zwei Halbringen oder
Segmenten bestehenden Schleifring 4, 5. Bürsten 6, 7, 8, g, io schleifen auf dem
Stromwender 2 und den Schleifringen14,5-Die ; eine Hälfte .l des zweiteiligen Schleifringes
stellt ein totes Segment dar.
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Die Nebenschlußspulen ii des Generatorfeldes sind an die Bürsten 6
und 7 durch die Leitungen 12 und i2z angeschlossen, während die Reihenwicklungen
13 und 14. unmittelbar über den Nebenschlußwicklungen ii angeordnet und mit den
Bürsten g, io durch Leitungen i"z, i4.z verbunden sind.
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Der Stromschalter 3, ,f, 5 steht mit dem Stromwender 2 mittels der
Leitungen i5z und 16z in Verbindung, und zwar sind letztere an die Stromwenderstege
15 und 16 angeschlossen, die unmittelbar einander gegenüberliegen. Die Leitung 15z
ist mit dem Ring ;, und die Leitung 16z mit der einen Hälfte 5 des anderen Schleifringes
des Stromschalters verbunden.
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Der Hammer 17 wird mittels der Spulen 18, ig betätigt. Eine Leitung
2o verbindet die Spule 18 mit der Reihenwicklung 1.4, während die andere Spule an
die Wicklung i", angeschlossen ist. Die Spulen 18 und ig stehen außerdem durch eine
Leitung 22 mit der Bürste 8 des Schleifringes j, in Verbindung.
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Die Wirkungsweise ist folgende: Wenn die Maschine als Generator läuft
und der Anker i die gezeigte Lage einnimmt, d. h. wenn sich die entsprechenden Stromwenderstego
15 und 16 gerade unter den Bürsten 6 und 7 befinden, so fließt Strom durch die Leitung
16z zu dem Segznent 5 des einen Schleifringes des Stromschalters und von da durch
Bürste io, Leitung i-z durch die Wicklung 14, Leitung 2o zur Spule 18, so daß letztere
den Hammerkolben 17 in der einen Richtung bewegt. Der Strom kehrt nun von da aus
der Spule 18 durch Leitung 22, Bürste 8, Schleifring 3, Leitung 15z zum Anker zurück.
Dieser Stromverlauf erzeugt eine Stromwelle von einer Polarität, welche in diesem
Falle positiv angenommen werden kann.
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Bei halber Umdrehung des Ankers nehmen die Stromwenderstege 15 und
16 die umgekehrte Lage unter den Polstücken der Maschine ein, 15
und
ein Wechselstromimpuls entgegengesetzter Richtung wird erzeugt. Der Steg 15 befindet
sich
nun unter der Bürste 7 und der Steg 16 unter der Bürste 6. Das Segment 5 liegt unter
der Bürste g, während der mit der Bürste io verbundene Stromkreis und die Hammerspule
18 ausgeschaltet sind.
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Der Strom fließt jetzt durch die Bürste 8, Leitung 22, Spule ig, Leitung
21, die Spulen 13, Leitung i311 zur Bürste g und von hier durch Leitung 1611 zum
Anker zurück. Dadurch wird die Wicklung ig erregt und bewegt den Hammer in die andere
Richtung. Der die Spule ig erregende Stromimpuls ist jedoch in bezug auf den vorgegangenen
von entgegengesetzter Polarität, so daß der remanente, den Hammer am Werkstück festhaltende
Magnetismus aufgehoben wird.
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Die oben beschriebene Maschine zum Betriebe elektrischer Hammer muß
mit zwei Feldpolen, und einer einfachen Trommelwicklung ausgeführt sein, so daß
in die normale zweipolige Maschine der Stromschalter leicht eingebaut werden kann.
Steht Gleichstrom zur Verfügung so wird an Stelle eines Generators ein Nebenschlußmotor
zum Betrieb des Hammers verwendet (Abb. i bis 3). Dieser Motor ist von gleicher
Ausführung wie der Generator; wobei der Stromschalter auf der Motorwelle in gleicher
Weise wie beschrieben angebracht ist.
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Nach Abb. 6 sind die Speiseleitungen 24, 25 i mit den Bürsten 6 und
7 durch die Leitungen 25 und 26 verbunden. In diesen wie in dem beschriebenen Falle
werden jedesmal die gleichen Stromimpulse erzeugt, wenn die betreffenden Ankerspulen
die mit dem Stromschalter verbunden sind. unter die Bürsten 6 und 7 des Stromwenders
2 treten., Die Abb. i zeigt den Stromwender auf der Welle 27 einer normalen Maschine
28. Die Welle 27 ist ausgebohrt und dient zur Durchführung der die Schleifringe
3, 4, 5 mit dem Stromwender 2 verbindenden Leitungsdrähte I 5 a und 1611.
Nach Abb. 4 tritt der Leitungsdraht i511 isoliert durch eine Bohrung des Segments
4, welches das tote Segment darstellt. Beide Schleifringe 3 und 4, 5 sitzen auf
einer Hülse 3o, die an einem Ende mit einem Flansch 31 und am anderen Ende
mit Gewinde versehen ist (Abb.4). Die Schleifringe sind von der j Hülse 3o durch
eine zweite Isolierhülse 32 isoliert. Letztere ist mit einem Flansch 33 an dem inneren
Ende zwischen dem Ring 3 und dem Flansch 31 der Hülse 3o angeordnet. Die Ringei
und 4, 5 sind durch eine Metallzwischenscheibe 34 und Isolierscheiben 35 voneinander
getrennt. Die Scheibe 34 sitzt zwischen den Ringen, und I zwar auf der Hülse 32,
während die Isolierscheiben 35 auf beiden Enden der Scheibe 34 vorgesehen sind.
Eine weitere Scheibe 36 ist auf der äußeren Fläche des Ringes 4, 5 befestigt, gegen
die eine auf das freie Ende der Hülse 30 aufgeschraubte Mutter 37 anliegt.
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Nach der Abb. 5 sind die Segmente 4 und 5 voneinander durch Platten
38 isoliert, die auf den gegenüberliegenden Seiten der Hülse 30 angeordnet sind.
Letztere ist vermittels einer Stellschraube 39 auf der Ankerwelle 27 festgestellt.
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Der Stromschalter ist besonders für den Betrieb elektrischer Hämmer
geeignet, kann aber auch für andere Zwecke Verwendung finden.
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Zwischen den auftretenden Stromimpulsen fließt kein Strom in den Hammerstromkreis,
da jeder Impuls von dem anderen unabhängig ist.
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Der Stromschalter ist auf der Welle derart befestigt, daß das Ende
des Segments 5 in abwechselnder Aufeinanderfolge außer Kontakt mit den Bürsten g
und io in dem Augenblick kommt, wo kein Strom vorhanden ist, so daß, wenn sich das
Segment 5 von einer Bürste entfernt, dies funkenfrei erfolgt.
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Die Abb. 7 veranschaulicht eine abgeänderte Ausführungsform der Erfindung
mit zwei Satz Spulen 13, 14, die auf den Polstücken 42 sitzen, während die Nebenschlußfeldspulen
ii auf besonderen J'olenden angeordnet sind.
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Nach obiger Schaltanordnung wird bei jeder halben Ankerumdrehung abwechselnd
ein Strom von positiver und negativer Polarität erzeugt, d. h. zwei Stromimp Lise
pro Umdrehung des Ankers, so daß der Hammer bei jeder Umdrehung einen Schlag- ausübt.
Es ist somit ersichtlich, daß der Kolben des Hammers, welcher sich synchron mit
den Wechselstromimpulsen bewegt, die gleiche Anzahl Schläge ausführt. Die Anzahl
der Schläge des Hammers sind von der Anzahl der Ankerumdrehungen pro Minute abhängig.