DE62722C - Vorrichtung zum selbstthätigen Aus- und Einschalten von Zellen elektrischer Sammelbatterieen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21: Elektrische Apparate.

Zusatz zum Patente Nr. 53870 vom 29. Juni 188g.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 27. April 1890 ab. Längste Dauer: 28. Juni 1904.

Die Ausschaltung geladener Zellen von elektrischen Sammelbatterien erfolgt bei der im Haupt-Patent Nr. 53870 beschriebenen Vorrichtung von Hand. Um nun mit der im Haupt-Patent Nr. 53870 angegebenen selbstthätigen ■ Regelung der gelieferten Elektricität auch die selbsttätige Ausschaltung geladener Zellen aus dem Ladestromkreis zu bewirken und dadurch einen unnöthigen Stromverbrauch und eine Ueberladung der Zellen zu vermeiden, sind einzelne Theile der im Haupt-Patent beschriebenen Vorrichtung vervollkommnet bezw. abgeändert worden.

Fig. i, 2, 3 und 5 der beiliegenden Zeichnungen zeigen die abgeänderte Vorrichtung nebst Schaltungsweise in Vorder- und Seitenansicht, Fig. 4 stellt eine Einzelansicht der abgeänderten Stromschlufstheile, Fig. 6 und 7 solche der Bürsten dar, Fig. 8, 9 und 10 zeigen die-Lagerung der Schaltklinken.

Die zum Aus- und Einschalten bestimmten Zellen Z₁ Z₂Z^Z₁₁ der elektrischen .Sammelbatterie A A sind einerseits mit den zwischen den Gestellwänden P (Fig. 1, 2, 3 und 5) parallel und isolirt neben einander angeordneten Stromschlufsplatten c verbunden, welche bei der Einrichtung nach dem Haupt - Patent Nr. 53870 in einem Kreisbogen stehen. Andererseits stehen die Zellen Z₁ Z_i mit den Ankern der Elektromagnete J^y₁₁ und den Quecksilbernäpfen 2, 2_1? 4, 4j, 5j, 8, 6 und J₁ bezw. mit den Umwindungen der Elektromagnete Ot₁, Ot₂, Ot₃ und Ot₄ bezw. M₁, M₂, M₃ und M₄ (Fig. i) in Verbindung.

Parallel über und unter den Stromschlufsplatten c sind in den Gestellwänden P die Stromschlufsschienen N₁ N₂ angeordnet, von denen die Schiene N₁ mit der zu speisenden Leitung W, die Schiene N₂ mit der Dynamomaschine D M verbunden ist. Eine weitere Verbindung erhalten diese Schienen -ZV₁ iV₂ mit den Stromschlufsplatten c durch die Bürsten R₁ R₂, welche an Stelle der Schleifringe (R₁ R₂, Fig. ι des Haupt-Patentes Nr. 53870) treten.

Jede Bürste R₁ R₂ ist auf einem Zapfen isolirt drehbar angebracht; der Zapfen ist ebenfalls isolirt und trägt noch einen Hebel mit der Stromschlufsbürste R_s R_r Bürste und Hebel bilden ein Kreuz (Fig. 2, 6 und 7), dessen Schenkel federnd mit einander verbunden sind und sich mittelst der Schrauben s auf die nöthige Spannung einstellen lassen. Die Zapfen sind in Bügeln O₁ b₂ gelagert, welche an den gezahnten Stangen Z\ Z'.₂ befestigt sind und durch diese in paralleler Lage zu den Stromschlufsplatten c verschoben werden.

Die Stangen Z₁ Z'.₂ lagern verschiebbar in den Gestellwänden P (Fig. 1 und 2) und werden durch die auf diesem Gestell angebrachten Elektromagnete M₁ M₄ bethätigt. Zu diesem Ende sind die Anker a_x a_i je mit einer Stange S\Si verbunden, welche je eine nach Art eines Winkelhebels ausgebildete Schaltklinke Sp trägt. Letztere ist um einen Zapfen h¹ dreh-

(2. Auflage, ausgegeben am 24. Mai IQOI.)

bar, welcher in den an der Zahnstange Z\ und Z\ verschiebbar angebrachten Gleitschuhen i k (Fig. 8, 9 und io) gelagert ist. Die verstellbaren Anschlagschrauben q_l q₄ begrenzen die Verschiebung der Gleitschuhe i k in der einen oder anderen Richtung.

Die Verschiebung der Zahnstange Z\ bezw. Ζ'η vollzieht sich in folgender Weise: In der Ruhelage nehmen die Schaltklinken Sp die aus Fig. ι ersichtliche Stellung ein, d. h. es befindet sich der Zahn der Schaltklinke unmittelbarüber einer Lücke derZahnstangenZ'₁Z'.₂.

Sobald aber einer der Anker Ci₁ ß₄, z. B. Ci₁ (Fig. 5) angezogen wird, dreht sich die Schaltklinke Sp zunächst so weit, bis sie in die Zahnlücke der Zahnstange Z\ eingreift, so dafs bei weiterer Anziehung des Ankers a_x die Klinke Sp die Zahnstange Z\ in demselben Mafse nach links mitnimmt. Eine Behinderung in der Verschiebung der Zahnstange Z\ kann nicht eintreten, da die gegenüberliegende Klinke Sp des Ankers a.₂ (Fig. 5) in Ruhe ist, somit gegen die Anschlagschraube q₂ anliegt.

Die Zahnstange Z\ überträgt ihre Bewegung auf den Bügel ^₁ mit der Bürste R₁ und dem Hebel R₃ und verschiebt diesen nach links von der einen Stromschlufsplatte c auf die andere. Umgekehrt wird, falls der Anker a.₂ angezogen wird, durch dessen Schaltklinke Sp die Zahnstange Z'j derart bethätigt, dafs dadurch der Bügel 6j nach rechts auf die benachbarte Stromschlufsplatte c. geschoben wird. In derselben Weise wird durch den Anker a₃ und die Schaltklinke Sp die Zahnstange Z'., nach links und durch den Anker a₄ und dessen Schaltklinke Sp nach rechts geschoben, und zwar um je eine volle Theilung λ^γοπ c bis c, d. i. um eine Zahnweite.

Die Verschiebung der Zahnstange Z\ dient zur Regelung der Spannung in der Leitung, diejenige der Zahnstange Z\ zur Ausschaltung der geladenen Zellen. Die zur Herbeiführung der Verschiebung dienenden mechanischen Anordnungen werden, wie aus Fig. 1 und 5 ersichtlich ist, gleichartig hergestellt, zu beiden Seiten der Stromschlufsplatten c angebracht und durch das Relais y₍ bezw. y_n , dessen Anker im Ruhezustande in der Mitte zwischen den Stromschlufsschrauben I und II bezw. III und IV schweben mufs, in Thätigkeit versetzt.

Ist z. B. die Spannung in der Leitung zu hoch, so nimmt der auf den Elektromagnety_x entfallende Zweigstrom in seiner Stärke derartig zu, dafs dessen Anker an die Stronischlufsschraube II geht (Fig. 1). Dadurch wird der Stromkreis für den Elektromagnet m.₂ des Ausschalters CZ₁ von der Zelle Z₁ über x, X₁, X₂, II,j^₃, Stromschlufsfedern m.„ M₂, ni.₁,y_i und X₇ zum zweiten Pol der Zelle Z₁ geschlossen. Der Anker des Elektromagneten m.₂ wird angezogen und taucht in die Quecksilbernäpfe I₁, 2j, 3j und 4j ein. Dadurch wird aber von X₁ aus über X₃, 2₁₅ I₁, Af₂, X₅ und X₀ nach der Zelle Z₃ der Stromkreis für den Elektromagnet M₂ geschlossen und dessen Anker a.₂ mit der Zugstange ^f₂ und Schaltklinke Sp angezogen.

Um nun den Stromweg, für den Elektromagnet m.₂ nicht zu unterbrechen und somit die Verschiebung der Zahnstange mit der Bürste von der Dauer des Stromschlusses zwischen dem Anker des Elektromagneten y_x und der Stromschlufsschrauben II unabhängig zu machen, sind die Quecksilbernäpfe I₁, i„, 3₁ und \_γ vorgesehen. Sobald nämlich der Anker des Elektromagneten m.₂ mit den Stromschlufsstiften in die Näpfe eintaucht, wird für den Stromweg x₂, II und y₃ ein Parallelstromweg X₂, Quecksilbernäpfe ^₁ und ^₁, y₃ hergestellt. Dies hat im Gefolge, dafs der Stromweg für den Elektromagnet m₂ noch geschlossen gehalten wird, wenn auch die Verbindung zwischen y_i und II getrennt ist, so dafs durch eine Unterbrechung zwischen y_x und II der Elektromagnet M₂ nicht ausgeschaltet, somit in seiner Thätigkeit nicht behindert wird.

Infolge der Erregung des Elektromagneten M₂ wird der Anker a.₂ angezogen, welcher, wie vorbeschrieben, mittelst der Stange g.₂ und Klinke Sp die Zahnstange Z\ und dadurch den Bügel b_x mit der Bürste R₁ und der Stromschlufsbürste R₃ z. B. von der letzten linken Stromschlufsplatte c (Fig. 1) auf die vorletzte linke Platte c verschiebt (Fig. 5) und dadurch die Zelle Z ausschaltet (Fig. 1). Der Stromweg für den Elektromagnet m₂ wird nun erst dann unterbrochen, wenn der Anker a.₂ mit der Zugstange g^, auf welcher der verstellbare Anschlag h befestigt ist, so weit angezogen worden ist, dafs die Schaltklinke Sp die Zahnstange Z'j um eine volle Theilung verschoben hat. Kurz vor dem Eintritt dieses Zeitpunktes gelangt der Anschlag h zu diesem Zweck an den die Stromschlufsfedern U₂ u.₂ nicht berührenden Arm des Ausschalthebels v₂ und verstellt diesen Arm derart, dafs die elektrische Verbindung zwischen dem Ausschalthebel v.> und den Stromschlufsfedern U₂U., (in Fig. 5 am Ausschalthebel V₁ und V₃ ersichtlich) und dadurch der Stromweg für den Elektromagnet m₂ unterbrochen wird, infolge dessen der Anker abfällt, die Quecksilbernäpfe I₁, 2j, 3j und 4j verläfst und den Stromweg für den Elektromagnet M₂ unterbricht. Der Anker a.₂ mit der Zugstange g.₂ und der Schaltklinke Sp wird demzufolge von der Feder f zurückgestofsen und in die Ruhestellung gebracht, wie dies auch bei der im Patent Nr. 53870 beschriebenen Einrichtung geschieht.

Ist durch die Ausschaltung der Zelle Z₁ die Spannung auf das richtige Mafs gebracht, so

bleibt der Anker des Elektromagneten y_x zwischen den Stromschlufsschrauben I und II. Wenn dagegen die Spannung noch zu hoch ist, so wiederholt sich das Wechselspiel der Elektromagnete y₁ , Wt₂ und Ai₂ und ihrer Anker so lange, bis die Spannung auf das richtige Mafs zurückgeführt worden ist.

Ist dagegen die Spannung der Leitung zu niedrig, so wird der Zweigstrom für den Elektromagnet y_x derartig geschwächt, dafs dessen Anker an die Stromschlufsschraube I sich legt. Die Zelle Z₁ wird dadurch vom ersten Pol über x, X₁, X₂, I, x₄, Stromschlufsfedern U₁ U₁ des Ausschaltehebels V₁ , Elektromagnete OT₁ und x₇ zurück zum zweiten Pol bezw. zur Zelle Z₂ geschlossen. Der Elektromagnet Ot₁ des Ausschalters U₁ wird durch diesen Strom erregt und läfst den mit den beiden Stromschlufsstiften versehenen Anker in die Quecksilbernäpfe 1,2,3 ^un<^ 4 eintauchen, wodurch der Stromlauf für den Elektromagnet M₁ vom ersten Pol der Zelle Z₁ über x, X₁, X₃, Quecksilbernäpfe 2 und 1, Elektromagnet Af₁, x₅ und x_e zum zweiten Pol der Zelle Z₃ geschlossen wird. Der Anker Ci₁ wird nun angezogen und nimmt mit seiner Stange g^l und Schaltklinke Sp die Zahnstange Z\ um eine volle Theilung mit, so dafs dieselbe wieder in die in Fig. 1 gekennzeichnete Stellung zurückgeht und dadurch das Element Z₁ wieder einschaltet.

In Fig. 5 ist für den Anker a_t und a₃ der Eingriff der Schaltklinke Sp in die Zahnstange Z\ und Z\ genau dargestellt, desgleichen die Ausschaltung durch den Ausschaltehebel V₁ und V₃.

Der Hub des Ankers Ci₁ a_t wird durch die Begrenzungsschrauben q\ q' ₄ geregelt.

Bei der elektrischen Stromlieferung mittelst Vertheilungsstellen wird in den meisten Fällen eine niedrige Spannung benutzt. Bei diesen Anlagen entsteht durch das Zu- und Abschalten einer Zelle ein Spannungssprung von 2 bis 2,5 Volt, was häufige Regelungen erforderlich macht und die Lebensdauer der Glühlampen ungünstig beinflufst. Um nun einen allma'ligen Uebergang zu schaffen, sind ■die im Haupt-Patent angegebenen, zwischen den Stromschlufsplatten c angebrachten Zwischenplatten je in mehrere isolirt angebrachte Zwischenplatten ab C₁ zerlegt, welche durch Widerstandsrollen n> unter einander und mit der Platte c verbunden sind (Fig. 1, 3 und 4). Die letzte Sfromschlufsplatte α ist verlängert, so dafs sie mit der zugehörigen Stromschlufsplatte c vor die Stromschlufslpatten b und c tritt.

Der mit der Bürste R₁ bezw. R₂ auf demselben Zapfen befindliche, mit der Stromschlufsbürste R₃ bezw. i?₄ versehene Hebel hat nun den Zweck, die Verbindung zwischen der verlängerten Stromschlufsplatte α und der benachbarten (nicht zugehörigen) Stromschlui'splatte c zu vermitteln, sobald mittelst der Zahnstange Z\ bezw. Z'.₂ die Bürste R₁ bezw. R₂ bewegt wird. Zu diesem Ende tritt während der Fortbewegung der Bürste .R₁ oder R₂ z. B. nach rechts die Bürste R₃ oder .R₄ von der Stromschlufsplatte α auf die vorletzte Platte c und wieder auf a, während die Bürste .R₁ oder R₂ erst auf C₁, dann auf b, auf α und schliefslich auf die vorletzte Platte c übergeht. Durch diese Anordnung findet an jeder der Stromschlufsplatten C₁, b und α nach rechts und links eine Stromvertheilung für die aus- bezw. einzuschaltende Zelle mit der Mafsgabe statt, dafs während der Bewegung der Bürste JR₁ oder R₂ über die Zwischenplatten c, b und α und den Widerstand w ein nahezu gleich starker Strom fliefst, wodurch ein Zucken des Lichtes vermieden wird. :

Um die Bürste R₂ selbsttätig zu verstellen und dadurch jedesmal eine geladene Zelle auszuschalten, wird der Bügel b.₂ in derselben Weise, wie dies mit dem Bügel b_x der Fall ist, mittelst der Zahnstange Z'.₂ nach rechts oder links bewegt. Zu diesem Ende ist der Bügel b₂ mit der isolirten Stromschlufsfeder .R₅ versehen, welche einerseits an der benachbarten rechten Stromschlufsplatte c Hegt, andererseits zum Elektromagneteny_u führt, der im Nebenschlufs geschaltet und derartig eingestellt ist, dafs er anspricht, wenn die zu ladende Zelle die zulässige Spannung erreicht hat. Der Anker des Elektromagneten y_u wird dadurch z. B. auf die Stromschlufsscheibe III gelegt, wodurch in derselben Weise, wie dies für die Regelung der Leitungsspannung beschrieben worden, der Stromlauf für den Elektromagnet m₃ geschlossen wird, so dafs dessen Anker mit den Stromschlufsstiften in die Quecksilberriäpfe 5, 6, 7 und 8 taucht und den Stromkreis für den Elektromagnet Af₃ schliefst,-welcher nun mittelst des Ankers a₃, der Zugstange g₃ und der Schaltklinke Sp die Stange Z'₂ mit dem Bügel b₂ , der Bürste R₂, dem Hebel R₄ und der Stromschlufsfeder R₅ von der einen Stromschlufsplatte c zur andern verschiebt. Dadurch wird die Zelle ausgeschaltet und der Elektromagnet y_u in den Stromkreis einer anderen Zelle gelegt. Hat nun auch hier der Strom die nöthige Spannung erreicht, so wiederholt sich der Vorgang von neuem.

Auf diese Weise erfolgt demnach sowohl die Regelung der Leitungsspannung, als auch die Aus- und Einschaltung der Zellen durch einander gleiche Vorrichtungen, so dafs entfernt liegende Vertheilungspunkte einer Ueberwachung nicht bedürfen.

Claims (4)

Pa tent-Ansprüche: Bei der im Haupt-Patent Nr. 53870 angegebenen Vorrichtung zum selbsttätigen Aus- und Einschalten von Zellen elektrischer Sammelbatterien :

1. der Ersatz der drehbaren Anker Ia₁ a_o im Haupt-Patent) durch geradlinig sich verschiebende Anker (α_Ύ a₂ bezw. a₃ a₄) und in Verbindung damit je eine den Bürstenhalter tragende Zahnstange (Z\ bezw. Z'%), welche beim Anziehen des Ankers (α_Ύ a₄) geradlinig verschoben wird, zum Zweck, einerseits die an den Zellen angeschlossenen Stromschlufsplatten c parallel neben einander anzuordnen, andererseits sowohl die selbstthätige Regelung der Leitungsspannung, als auch die selbstthätige Ausschaltung geladener Zellen aus dem Ladestrom zu ermöglichen;

2. die Anordnung eines elektromagnetischen Ausschalters (U₁ U_n) mit je zwei Paaren von Stromschlufsstellen für jeden Elektromagnet (¹Wi₁ m₄) derart, dafs durch das eine Paar ein Nebenschlufs entsteht, welcher die durch Stromschlufs in dem Elektromagneten (y_t bezw. y_n) eingeleitete Anziehung eines der Anker (a_x a₄) der Elektromagnete (M₁ M₄) bis zur vollendeten Verschiebung der Zahnstange (Z\ bezw. Z\) um einen Zahn sichert;

3. der Ersatz der Stromschlufsringe durch Bürsten (R₁ R₂), welche durch die Schraube (s) auf die richtige Spannung eingestellt werden, zum Zweck der Herstellung eines sicheren Stromschlusses zwischen zwei stromleitenden Schienen (N₁ N₂);

4. die Zerlegung je der zwischen den Stromschlufsplatten (c, Fig. ι des Haupt-Patentes) befindlichen Zwischenplatten in mehrere Zwischenplatten (ab C₁), welche mit den Stromschlufsplatten (c) und unter einander durch einen Widerstand zusammenhängen und in Verbindung damit eine mit dem Bürstenhebel sich verschiebende, von demselben isolirte Stromschlufsbürste (R₉ R₄), zum Zweck, einen Stromübergang in den Widerstandsrollen zu vermitteln, so dafs immer ein sanfter Uebergang von Stromschlufsplatte zu Stromschlufsplatte stattfindet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.