DE62998C - Selbsttätiger Zellenschalter für elektrische Sammelbatterien - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die selbsttätige Ein- und Ausschaltung einzelner Zellen von Sammelbatterien erfolgt bei den bisher bekannt gewordenen Zellenschaltern durch Vermittelung eines Klinkenschaltwerkes mit durch Unterbrechung des elektrischen Stromes begrenztem Hub. Hat die Klinke gewirkt, so wird sie ausgerückt und geht lose zurück. Diese Einrichtung wird verwickelt, da für beide Bewegungsrichtungen der Anschlufsbürsten besondere Elektromagnete und Klinken erforderlich sind. Aufserdem ist ihre Thä'tigkeit auch mit einem gewissen Geräusch verbunden, das in vielen Fällen nicht erwünscht ist.

Bei dem den Gegenstand vorliegender Erfindung bildenden Zellenschalter fallen diese Uebelstände fort, indem die Schaltung von einer elektrischen Treibmaschine bewirkt wird, deren Drehung durch ein elektromagnetisches Wendegetriebe auf eine Schaltwelle übertragen und selbsttätig unterbrochen wird, sobald die Schaltung beendet ist. Diese Einrichtung kann sowohl zum Aus- und Einschalten von Zellen für die Speisung einer Lichtleitung, als auch zum Ein- und Ausschalten von Zellen des Ladestromkreises benutzt werden.

Fig. ι der Zeichnung veranschaulicht schematisch die Verbindung der einzelnen Theile des Apparates zum Ein- und Ausschalten von Zellen, welche die Lichtleitung speisen. Von einzelnen Zellen der Batterie s führen Drähte nach den Stromschlufsplatten c¹ bis c⁷, welche einzeln durch eine bewegliche Bürste k^l mit der Stromschlufsschiene p¹ verbunden werden können, die an die eine Lichtleitung Z¹ angeschlossen ist, während die andere Lichtleitung P von dem einen Pol der Sammelbatterie s ausgeht. Der zu beschreibende Apparat soll nun selbsttätig die Bürste &¹ nach links oder rechts bewegen, je nachdem Zellen, ein- oder auszuschalten sind, und zwar soll die Bewegung derart sein, dafs die Bürste k¹ jedesmal mindestens von einer Stromschlufsplatte zur folgenden sich verschiebt, aber niemals zwischen zwei benachbarten Platten stehen bleibt. Diese Verschiebung erfolgt durch Vermittelung einer elektrischen Treibmaschine m, die unter Einschaltung eines Wendegetriebes W nebst Welle t, Schraube t¹ und Zahnradabschnitt i² den Bürstenhebel h^l entweder nach links oder rechts drehen, je nachdem die Welle t von dem Rad b oder d des Wendegetriebes Wmitgenommen wird. Beide Räder b und d laufen, wie aus Fig. 2 der Zeichnung näher ersichtlich ist, lose, stehen mit dem Rad α der Welle der Treibmaschine m in Eingriff und werden sich also beim Betrieb derselben in entgegengesetztem Sinne drehen. Zwischen den Rädern b und d sind die Drahtspulen b^l und d¹, Fig. 2, fest auf den Gestellhülsen h² und d² angeordnet, und je nachdem die eine oder die andere Spule vom elektrischen Strom durchflossen wird, zieht sie den als Scheibe ausgebildeten Anker f an, der sich auf der Welle t verschiebt, von dem Kranz des einen oder anderen Rades mitgenommen wird und die Drehung desselben auf die Welle t überträgt. Diese Drehung mufs mindestens so lange anhalten, bis die Verschiebung der Bürste k^l auf eine benachbarte Stromschlufsplatte beendigt ist.

Beim dem dargestellten Beispiel sind die Uebersetzungsverhä'ltnisse des Triebwerkes so gedacht, dafs zu dieser Verschiebung der

Bürste k^l eine ganze Umdrehung der Welle t erforderlich ist. Nach Beendigung dieser Umdrehung bleibt die Welle t stehen, wenn nicht die Stromverhältnisse der Lichtleitung es erforderlich machen, dafs zwei oder mehr Zellen aus- oder eingeschaltet werden müssen. Dies wird im wesentlichen durch das Relais r, den Umschalter u, den Elektromagneten i mit Anker z'¹ und die auf der Welle t sitzende Stromschlufsscheibe g vermittelt. Letztere ist im linken Theil der Fig. ι behufs Vervollständigung des die elektrischen Verbindungen darstellenden Bildes in besonderer Ansicht gezeichnet.

Im Ruhezustande liegt die Klinke des von einer Feder z'² angezogenen Ankers z¹ in einem Einschnitt g^l der Scheibe g und verhindert so eine Drehung der Welle t.

In Fig. 2 ist diese Klinke als Riegel ausgebildet, der sich geradlinig verschiebt und durch die Federn i² immer in den Einschnitt g¹ gedrückt wird.

Sobald eine Abnahme der Stromstärke in der Lichtleitung Z¹ Z² die Einschaltung von Zellen erforderlich macht, senkt sich der Anker r¹ des durch die Leitungen 20 und 21 an die Lichtleitung Z¹ Z² angeschlossenen Relais r, und es entsteht an der Schraube r² ein Stromschlufs. Infolge dessen geht von einigen Zellen der Sammelbatterie s ein Strom durch Leitung 1 nach dem Elektromagneten η des Umschalters u, Leitung 17, Ausschalter w¹, Schraube r², Anker r¹, Leitung 10 und Leitung 11 nach der Speicherbatterie s zurück. Der Elektromagnet η zieht somit seinen Ankerhebel n¹ an, und die von einander und vom Ankerhebel n¹ isolirten Bügel n² und n³ desselben tauchen in die zugehörigen Quecksilbernäpfchen. Dadurch werden zwei vom Relais r unabhängige Strom wege gebildet; von der Speicherbatterie s aus geht einmal ein Strom durch Leitung 1, Elektromagnet n, Leitung 15, Bügel η³, Leitung 13, Leitung 12, Schleifbürste oder Rolle g³, Metallring g² der Scheibe g, Schleifbürste g*, Leitung 10 und Leitung 11, das andere Mal von Leitung 1 nach der Treibmaschine WJ, Leitung 2, Elektromagneten z, Leitung 3, Leitung 4, Drahtspule fr¹, Leitung 6, Bügel M², Leitung 8, Leitung 10 und 11 nach der Sammelbatterie zurück. Es wird also nicht nur die Treibmaschine m in Umdrehung versetzt, sondern auch die Ankerscheibe/ von der Drahtspule b^l angezogen, so dafs die Welle t an der Drehung des Rades α durch Vermittelung des Rades b theilnimmt. Gleichzeitig war aber auch der Anker z¹ vom Elektromagneten i angezogen, so dafs die Klinke des Ankers z'¹ aus dem Einschnitt g¹ der Scheibe g getreten und die Drehung der Welle freigegeben ist. An der Stelle, wo die Schleifrolle g³ auf dem Umfang der Scheibe oder des Ringes g² aufliegt, ist dieser etwas abgeflacht, so dafs bei der Drehung der Scheibe g die Rolle g³ gehoben wird, was mit einer Hebung des Kolbens v, Fig. 2, im Cylinder ν¹ verbunden ist. Gegen Beendigung der Umdrehung der Scheibe g verläfst die Rolle g³ aber den Umfang des Ringes g², da der Raum oberhalb des Kolbens ν sich nicht schnell genug mit Luft füllen kann. Die Zeit, welche zur Füllung erforderlich ist, kann durch ein Ventil v² geregelt werden. Infolge dessen entsteht eine Stromunterbrechung zwischen g² und g³, die aber nur dann von Einflufs auf den Elektromagneten η ist, wenn auch inzwischen infolge Zunahme der Spannung in der Lichtleitung der Anker r¹ des Relais r sich wieder gehoben und den Stromschlufs zwischen r¹ und r² unterbrochen hatte. Andererseits ist eine Unterbrechung des Stromes zwischen. r¹ und r² vor beendeter Umdrehung der Welle t ohne Einflufs, da ein von dieser Stromschlufsstelle unabhängiger Stromweg für den Elektromagneten η besteht. War vor beendeter Umdrehung der Strom zwischen r¹ und r² unterbrochen, so läfst der Elektromagnet η seinen Anker n^l los, sobald auch zwischen g² und g³ Stromunterbrechung eintritt, und es erfolgt dann weiter eine Stromunterbrechung an den Bügeln η² und η³, und somit hört auch der Strom auf, durch die Treibmaschine m, die Spule b¹ und den Elektromagneten i zu fliefsen, die Welle ί kommt zur Ruhe, die Klinke i¹ fällt in den Einschnitt g¹ der Scheibe g und die Bürste k^l ist von der Stromschlufsplatte c⁴ nach der Stromschlufsplatte c³ verschoben. War die Spannung in der Lichtleitung jedoch noch nicht hoch genug, so dafs der Stromschlufs zwischen r¹ r² bei Vollendung einer.Umdrehung der Welle t noch bestand, so bleibt die Stromunterbrechung zwischen g² und g³ ohne Einflufs, da dann der Elektromagnet η noch durch den die Leitung 17, Schrauber², Anker r¹ und Leitung 10 durchfliefsenden Strom beeinflufst wird und den Anker n¹ angezogen hält. Es wird in diesem Falle die. Bürste k^l weiter über mehr als' eine Stromschlufsplatte gedreht, bis die nöthige Anzahl von Zellen eingeschaltet ist. Damit bei dieser Drehung jedoch die Welle t unter allen Umständen zur Ruhe kommt, wenn die Bürste k^l auf der letzten Stromschlufsplatte c¹ angelangt ist, unterbricht der Bürstenhebel /j' durch einen Anschlag w den Ausschalter n>¹ der Leitung 17, so dafs bei vollendeter Umdrehung der Welle t die ihre Berührung mit dem Ring g² verlierende Rolle g³ eine Unterbrechung des den Elektromagneten η durchfliefsenden Stromes herbeiführt.

Aehnliche Vorgänge spielen sich ab, wenn der Anker r¹ infolge Erhöhung der Spannung in der Lichtleitung einen Stromschlufs bei r³ erzeugt, nur dafs dann der Elektromagnet 0

erregt wird, indem sich ein Stromweg von ι über ο nach i8, Ausschalter^², r³, r¹, io und 11 bildet. Es tauchen dann die isolirten Bügel o² o³ in ihre Quecksilbernäpfchen ein, und es treten die Strom wege ι, ο, i6, o³, 14, 12, g³, g², g% 10, 11 und i,m, 2,1, 3, 5, tf¹, 7, o², 9, 10, 11 auf, so dafs jetzt das Rad d die Drehung auf Welle t in umgekehrtem Sinne, wie vorhin, überträgt, derart, dafs nunmehr die Bürste k¹ sich nach rechts dreht und eine Ausschaltung von Zellen bewirkt. Auch hier findet durch einen Anschlag an dem Ausschalter w² Unterbrechung der Leitung 18 statt, wenn die Stromschlufsplatte c⁷ erreicht ist.

Eine gleiche Einrichtung kann auch zum Ein- und Ausschalten von Zellen des Ladestromkreises dienen, wie dies aus Fig. 3 ersichtlich ist. Die Leitungen 1 und 11 führen wiederum genau in der vorher beschriebenen Weise nach einer Treibmaschine m nebst Zubehör. Die Welle t³ des Wendegetriebes treibt mittelst Schraube f* und Zahnradabschnittes ί^δ den Hebel h², dessen Bürste k'² auf den Stromschlufsplatten und der Schiene p² gleitet, welche an die Stromerzeugermaschine D angeschlossen ist. Das Relais χ ist durch Leitung 22 mit der Schiene p² und durch Leitung 23 mit einer zweiten Schiene p^s verbunden, über welche die Bürste k^s gleitet. Letztere ist isolirt derart mit dem Hebel /z² verbunden, dafs sie stets auf der der Bürste k² benachbarten Stromschlufsplatte. gleitet. Ist die Einschaltung einer weiteren Zelle erforderlich, so wird durch Vermittelung des Relais χ die Treibmaschine in Thätigkeit gesetzt, so dafs die Bürste A:² sich nach links verschiebt; das Umgekehrte tritt ein, wenn eine Zelle ausgeschaltet werden soll. Auch hier können wieder Ausschalter vorgesehen werden, welche ein Drehen des Hebels h² über seine beiden Endlagen hinweg verhindern. Die Treibmaschinen beider Einrichtungen können auch Vereinigt werden, so dafs also die Welle der Treibmaschine m, Fig. 1, zwei Wendegetriebe betreibt. Der Antrieb der letzteren sowie die Uebertragung der Drehung auf die Bürstenhebel h^l ft² kann selbstverständlich auch in anderer Weise, als dargestellt, erfolgen. Ferner kann durch zweckentsprechende Gestaltung der Bürsten k¹ k² k³ und der Schienen p^l p² p^z nur ein Satz Stromschlufsplatten c¹ bis c⁷, deren Anzahl auch eine andere sein kann, erforderlich sein. Auch können in bekannter Weise zwischen den Platten c¹ bis c⁷ Uebergangsplatten mit Widerständen angeordnet werden. Dies sind indessen nur Einzelheiten, welche das Wesen der Erfindung nicht berühren. Man könnte selbst die elektrische Treibmaschine m fortlassen und das Rad α beständig von einer Kraftquelle aus drehen, indessen ist die Benutzung einer solchen Treibmaschine vortheilhafter.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Ein selbsttätiger Zellenschalter für elektrische Sammelbatterien mit einem durch Vermittelung einer elektromagnetischen Kupplung auf eine Welle wirkenden und hierdurch den Schalthebel mit Anschlufsbürste verstellenden Wendegetriebe, bei welchem der die Spulen der Kupplung durchfliefsende Strom selbsttätig unterbrochen wird, sobald die Anschlufsbürste um den Abstand einer oder mehrerer Stromschlufsplatten verstellt ist.

2. Bei dem in Anspruch 1. gekennzeichneten Zellenschalter:

a) die Anordnung einer elektromagnetischen Sperrvorrichtung (H¹J, welche mit den Spulen (b¹ d^l) des Wendegetriebes in demselben Stromkreis liegt und die Drehung der im Anspruch r. angegebenen Welle so lange verhindert, als kein Strom durch die Spulen des Wendegetriebes geht;

b) die Vorrichtung zur selbsttätigen Unterbrechung des in 2 a) angegebenen Stromkreises, bestehend aus einem Ring (g²), der an einer Stelle eine Abflachung hat, welcher die Stromschlufsrolle (g^z) bei der Drehung des Ringes (g²) nicht so schnell folgen kann, um dauernd mit diesem in Berührung zu bleiben.

Hierzu I Blatt Zeichnungen.