DE613613C - Vorrichtung zur elektrischen Fernsteuerung mit einem elektromagnetischen Resonanzantrieb - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 22. MAI 1935

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21c GRUPPE 45 oe

in Montrouge, Seine, und L'Action ä Distance in Paris

Patentiert im Deutschen Reiche vom 27. Juli 1927 ab

ist in Anspruch genommen.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Durchführung einer Lageänderung eines beweglichen Organs, und zwar in bestimmten Grenzen nach der einen oder anderen Seite, und dient insbesondere zur Bewerkstelligung der Ein- und Ausschaltbewegungen von Quecksilberunterbrechern, Hebelaus- und -Umschaltern, Ausrücksystemen, Gangänderungshebeln o. dgl.

Man hat dazu schon elektrische Fernsteuervorrichtungen mit elektrischen oder mechanischen Resonanzantriebssystemen benutzt, die von schwingenden, mittels Stoßklinken auf Zahnräder einwirkenden Lamellen betätigt werden.

Bei diesen Vorrichtungen benutzt man im allgemeinen so viel auf verschiedene Frequenzen abgestimmte Lamellen, wie man Schalthandlungen o. dgl. vornehmen will. Ein Apparat, der zum Schließen und Öffnen von Stromkreisen dient, ist also im allgemeinen mit zwei auf verschiedene Frequenzen abgestimmten Schwinglämellen ausgerüstet. Um ein fehlerfreies Arbeiten einer solchen Vor-

s5 richtung sicherzustellen, muß verhindert werden, daß die beiden Lamellen gleichzeitig ansprechen, wenn dem Apparat zur Ausführung einer bestimmten Schalthandlung ein Strom von solcher Frequenz zugeführt wird, daß nur eine der abgestimmten Lamellen betätigt werden soll.

Wenn z. B. ein Apparat zwei schwingende Lamellen enthält, die auf verschiedene Schwingungszahlen abgestimmt sind, so darf, wenn der Apparat fehlerfrei arbeiten soll, bei der Einwirkung des Stromes der einen Periodenzahl nur die eine Lamelle ansprechen, während die zweite auf die andere Periodenzahl abgestimmte in Ruhe bleiben muß, und umgekehrt. Diese Bedingung erfordert offenbar einmal eine scharfe Abstimmung der Lamellen und außerdem eine genügend große Differenz zwischen den beiden Eigenschwingungszahlen der Lamellen überhaupt. Man ist z. B. genötigt, die Frequenzen der Lamellen um mindestens 10 bis 15 <y₀ auseinanderzulegen, besonders im Hinblick darauf, daß die Steuerströme nicht immer mit konstanter Spannung über die ganze Länge der Leitungen verteilt werden, weil die Impedanz go

der Leitungen für Ströme mit Frequenzen der üblichen Größenordnung ■erheblich ist.

Daraus ergeben sich mehrere Schwierigkeiten, besonders für die Erzeugung des Steuerstromes und seine Überlagerung auf das Netz. Man ist zur Verwendung mehrerer Steuerstromerzeugermaschinen oder einer einzigen Maschine mit einer verhältnismäßig großen Änderungsmöglichkeit ίο ihrer Geschwindigkeit gezwungen. Ferner werden im allgemeinen zur Überlagerung der üblichen tonfrequenten Ströme auf die Netze elektrische Stromkreise verwendet, die auf die Frequenzen der ausgesandten Ströme abgestimmt sind. Wenn nun diese Frequenzen genügend nahe aneinandergelegt werden können, z. B. auf 2 bis 3 o/_Oj so kann man einen einzigen Überlagerungsstromkreis verwenden, der etwa auf eine zwischen den beiden Frequenzen liegende mittlere Frequenz abgestimmt ist. Wenn dagegen die Frequenzen sehr weit auseinander liegen, z.B. um 15%, so braucht man zwei Stromkreise, die auf die Frequenzen der beiden Überlagerungsstromkreise abgestimmt sind.

Es ist auch noch aus einem anderen Grunde wünschenswert, die Frequenzen der in ein und demselben Apparat benutzten Lamellen möglichst nahe aneinander zu legen. Bekäimt-Hch schaltet man bei der Verwendung von Apparaten, die durch den Verteilungsnetzen überlagerte tonfrequente Ströme betätigt werden, im allgemeinen einen Kondensator mit den Erregungswicklungen dieser Apparate in Reihe mit dem doppelten Zweck, einmal den Netzstrom in den Wicklungen der Apparate niedrig zu halten und auf der anderen Seite den überlagerten Strom in diesen Wicklungen zu verstärken, und zwar wählt man die Kapazität des Kondensators so, daß sie mit der Selbstinduktion der Wicklungen in Resonanz steht, und zwar mit einer Frequenz, die zwischen den Frequenzen der Überlagerungsströme liegt.

Es ist also erwünscht, daß die Steuerfrequenzen in einem Maße, wie es für das sichere Arbeiten des Apparates noch möglich ist, nahe beieinander liegen, so daß die elektrische Resonanz auch bei einer möglichst weitgehenden Annäherung der Frequenzen der überlagerten Ströme aneinander ein fehlerfreies Arbeiten des Apparates herbeiführt. Diese erwünschte nahe Zusammenlegung der Frequenzen wird durch die erfindungsgemäße Ausrüstung ernes durch zwei schwingungserregte, abgestimmte Lamellen betätigten elektromagnetischen Antriebes mit einem Differentialgetriebe, wie es im folgenden näher beschrieben ist, ermöglicht.
So In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt, und zwar soll mit der Vorrichtung ein Quecksilberunterbrecher betätigt werden.

Die Abb. 1 und 2 zeigen schematisch die elektrischen und magnetischen Stromkreise des Gerätes. Die Abb. 3 gibt schematisch den mechanischen Teil der Vorrichtung wieder. Die Abb. 4 zeigt die zur Begrenzung der Bewegung des Quecksilberunterbrechers vorgesehenen Teile. ■

In den Abb. 1 und 2 bezeichnet 1 einen Magneten; 2 und 3 sind geschichtete Polstücke, die voneinander durch einen Luftspalt 6 getrennt sind. Auf jedem der Polstücke 2 und 3 befinden sich Wicklungen 4 und 5. 7 und 8 stellen zwei Kapazitäten dar, die mit den Wicklungen 4 und 5 in Reihe geschaltet sind. Die Stromkreise 7, 4 und 8, 5 liegen parallel und sind derart abgestimmt, daß sie je bei Strom von der Frequenz f_t und /₂ in Resonanz treten. 9 und 10 sind zwei schwingende magnetische Metallamellen von einer Anordnung und Ausbildung, daß ihre Eigenschwingungsfrequenzen ebenfalls Z₁ und /₂ betragen. Das eine Ende 11 der Lamelle 9 ist festgeklemmt; das andere Ende dagegen kanu sich frei bewegen. Die Lamelle 10 ist ebenfalls an ihrem Ende 12 befestigt; das andere Ende der Lamelle ist frei beweglich. Die Lamelle 9 ist mit einem federnden, lamellenartigen Teil 13 und die Lamelle 10 mit einem weiteren ebensolchen Teil 14 verbunden.

In der Abb. 3 sind die Teile 13 und 14 ebenfalls erkennbar, und zwar wirken sie, etwa Schubdaumen vergleichbar, auf die Zahnräder 15 und 16 ein. Die Zahnräder 15 und 16 sind je mit den Sonnenrädern 1.7 und 18 eines Differentialgetriebes fest verbunden, wobei 19 das Planetenrad darstellt, 20 ist die mit dem Planetenrad zusammenarbeitende Welle, während 21, 22, 23 und 24 ein Rädervorgelege kennzeichnet, das zur Herabsetzung der Geschwindigkeit zwischen die Wellen 20 und 25 eingeschaltet ist. Auf der Welle 25 ist der Quecksilberunterbrecher 26 angeordnet. Nach Abb. 4 sitzt auf der Welle 25 fest mit ihr ein hebelartiger Teil 27, der in seinem unteren Teil zwei Schneiden 28 und 29 trägt, die die Bewegung der Welle 25 begrenzen, indem sie je nach der Drehrichtung dieser Welle gegen die eine oder andere Lamelle 13 und 14 anlaufen.

Die Wirkungsweise der "Einrichtung ist folgende: Wenn Strom von der Frequenz Z₁ in die Stromkreise 7, 4 und 8, 5 gesandt wird, so kommt nur der Stromkreis 7, 4 in Resonanz, und die federnde Lamelle 9, die durch den Magneten 1 angezogen wird, beginnt Schwingungen mit der Frequenz^ auszuführen, die gleichzeitig die Frequenz ihrer Eigenschwingung darstellt. Die Lamelle ι ο da-

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gegen schwingt nicht merklich. Der mit 9 verbundene Teil 13 schaltet das Rad 15 wie einen Schubdaumen ratschenartig vorwärts. Das Rad 15 kommt also in Bewegung und treibt dabei das Sonnenrad 17 und demzufolge auch das Planetenrad 19, die Welle 2a, die Vorgelegeräder 21, 22, 23, 24 und schließlich die Welle 25 an. Die Welle 25 dreht sich, und zwar so lange, bis die Schneide 28 gegen

to die Lamelle 13 anschlägt, sie seitwärts drückt und damit verhindert, daß dem Rad 15 noch weitere Antriebsimpulse erteilt werden. Die Drehung der Welle 25 hat auch den Unterbrecher 26 eine schwingende Bewegung ausführen lassen.

Wenn nun Strom von der Frequenz /₂ in die Stromkreise 7, 4, 8, 5 geschickt wird, so spricht der Stromkreis 8₃ 5 an, indem, er in Resonanz gerät und die Lamellen ι ο schwingen läßt. Die Welle 25 wird durch die gleichen Hilfsmittel, jedoch im entgegengesetzten Sinne angetrieben und nach Zurücklegung eines bestimmten Weges stillgesetzt.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, den Winkelausschlag der angetriebenen Welle 25 (Abb. 3) noch durch besondere Mittel zu begrenzen. Zu diesem Zweck wird auf der Welle 25 ein zwischen zwei ortsfesten Anschlägen beweglicher Begrenzungsdaumen angeordnet. Wie bereits dargelegt, führt die Welle 25 Bewegungen im einen oder im anderen Drehsinne aus, und zwar je nachdem die Stromkreise 7, 4 und 8, 5 von einem Strom von der Frequenz /_x oder /₂ durchflossen werden. Die Welle 25 kann sich bei dieser Anordnung nur so weit drehen, bis der mit ihr verbundene, nicht besonders dargestellte Daumen gegen einen der beiden festen Anschläge anstößt. In diesem Augenblick ist die Welle 25 ebenso wie die Welle 20 des Planetenrades 19 blockiert; das "Rad 19 dreht sich dann um seine eigene Welle und beeinflußt das nicht angetriebene Sonnenrad im umgekehrten Sinne wie das getriebene Sonnenrad. Die Sonnenräder und das Planetenrad drehen sich weiter bis zu dem Augenblick, wo das Stromgeben aufhört, und die Treiblamellen 13 und 14 legen die entsprechenden Räder 15 und 16 fest.

Wenn nun die Frequenzen f_± und /₂ nicht zu weit auseinander liegen, so können in vorteilhafter Weise die Wicklungen 4 und 5 auch in Reihe geschaltet und mit einer einzigen mit ihnen in Reihe liegenden Kapazität auf Resonanz für einen Frequenzwert zwischen den Werten Z₁ und /₂ abgestimmt werden. " Bei einer anderen Ausführungsform kann man die Schneiden 28 und 29 auch unmittelbar auf die Lamellen 9 und 10 einwirken lassen, so daß letztere am Ende der Arbeitsbewegungen nicht mehr weiterschwiiigen kön nen^, statt wie bei der dargestellten Ausführungsform, wo lediglich verhindert wird, daß die Lamellen 13 und 14 am Ende der Arbeitsbewegung den Rädern 15 und 16 noch einen Impuls erteilen. Für den Antrieb des Planetengetriebes lassen sich auch andere bekannte Anordnungen verwenden, beispielsweise ein Gesperre oder ein Reibungsantrieb.

Weiterhin kann der Magnet zur Polarisation der schwingenden Lamellen auch in Fortfall kommen; in diesem Falle müssen, wie bekannt, die Lamellen Eigenschwingungen der doppelten Zahl gegenüber der des Erregerstromes in den Elektromagneten ausführen.

Die besonderen Vorzüge des Gerätes liegen in seiner Einfachheit, seiner großen Empfindlichkeit und seinem geringen Stromverbrauch. Zu dem zuletzt genannten Punkt ist darauf hinzuweisen, daß einerseits die magnetischen Stromkreise der Erregungsspulen kurz sind, und daß es andererseits zur Bewirkung einer Arbeitsleistung möglich ist, während einer beliebig langen Zeit eine Kraft aufzuspeichern, die dann in einfachster Weise zu einem beliebigen Zeitpunkt freigemacht werden kann.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur elektrischen Fernsteuerung mit einem elektromagnetischen Resonanzantrieb, bei dem zwei auf verschiedene Frequenzen abgestimmte, elektromagnetisch schwingungserregte, je ein Triebrad drehende Lamellen auf ein Differentialgetriebe wirken, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonnenräder (17, 18) des Differentialgetriebes von zwei durch einen Dauermagneten polarisierten elastischen Schwinglamellen (13, 14) über die als Sperräder ausgebildeten, unmittelbar von den freien Enden der schwingenden Lamellen angestoßenen Triebräder (15, 16) derart angetrieben werden, daß das Planetenrad (19) ein zwischen zwei Anschlägen bewegliches Schaltorgan, z. B. einen Quecksilberunterbrecher, mittels einer Schaltwelle (25) in der dem rascher gedrehten Sonnenrad entsprechenden Richtung dreht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der das Schaltorgan tragenden Welle (25) ein hebelartiger Teil (27) mit zwei Schneiden (28, 29) fest verbunden ist, die am Ende ihres Winkelausschlages jeweils die Treibbewegungen der Lamelle (13 oder 14) unterbrechen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehbewegung der Schaltwelle (25) auf einen bestimmten Winkelausschlag dadurch be-

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grenzt wird, daß auf der Welle ein besonderer, zwischen zwei ortsfesten Anschlägen beweglicher Daumen angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Polstücken des Elektromagneten (2, 3) vorgesehenen Wicklungen (4, 5) mit einer Kapazität in Reihe geschaltet sind, die auf Resonanz für eine zwischen den Werten der Eigenfrequenz der schwingenden Treiblamellen liegende Frequenz abgestimmt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen