DE642190C - Kompass mit Entlastung des Magnetsystems - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kompaß mit Entlastung des Magnetsystems.

Die Verwendung starker Magnete mit entsprechend starkem Richtmoment stößt auf Schwierigkeiten infolge der durch das vermehrte Gewicht vergrößerten Lagerreibung.

Das Fehlen geeigneter Lager hat bisher auch die praktische Ausführung von Vorschlägen verhindert, welche darauf ausgehen, auf dem

to Magnetsystem noch einen Kreisel aufzubauen, um die bekannten Schwingungen des Magnetsystems auf ein geringstes Maß herabzusetzen.
Man hat zur Verringerung der Lagerreibung von Magnetsystemen, vorgeschlagen, die Pinne an einer Membran zu befestigen, welche durch die mittels eines Tonerzeugers hervorgerufenen Luftschwingungen in schnelle Schwingungen versetzt wird. Hierbei wird die Verminderung der Lagerreibung dadurch erzielt, daß die Magnetnadel infolge der senkrechten Schwingungen, in die die Pinne durch die Membran versetzt wird, gewissermaßen über der Spitze der Pinne schwebt. Derartige Einrichtungen lassen sich jedoch nur für leichtere Magnetnadeln verwenden. Für schwere Magnetsysteme, insbesondere solche, die durch einen angebauten Kreisel stabilisiert werden, sind diese Einrichtungen ungeeignet.

Es sind andererseits selbttätig sich einstellende Lager bekanntgeworden, bei denen ein die Lagerkraft aufnehmender Kolben, der sich in einem Zylinder bewegt, einen durch den Zylinder fließenden Druckmittelstrom steuert.

Diese Lager dienen zur Aufnahme insbesondere der in Achsrichtung wirkenden Schubkräfte.

Solche Lager sind wohl geeignet, Kräfte der Welle aufzunehmen und auf das Fundament zu übertragen, jedoch ließ sich eine reibungsfreie Lagerung mit ihnen nicht erzielen, da der Kolben in dem den Druckzylinder bildenden Lagergehäuse möglichst dicht eingepaßt war, wodurch eine gewisse Reibung bedingt war.

Durch die Erfindung werden Lager der genannten Art für Kompasse geeignet gemacht, +5 dadurch, daß erfindungsgemäß der Kolben mit weitem, eine gleichmäßig dicke Luftschicht zwischen Kolben und Zylinderwand ermöglichendem Spiel in den Zylinder eingepaßt und durch besondere Zentrierlager zentrisch geführt ist.

Durch das reichliche Spiel wird eine metallische Berührung der Lagerteile vermieden, während andererseits durch zentrische Führung dafür gesorgt ist, daß ein gleichmäßiges Spiel um den Kolben herum erhalten bleibt und ein Kippen und damit eine Berührung nicht eintritt.

Druckmittelsteuervorrichtungen zur Lagerung für Tragachsen, z. B. bei Eisenbahnwagen; sind bereits bekannt. Bekannte Einrichtungen dieser Art sind in der Weise'ausgeführt, daß das Gestell, auf welchem der Eisenbahnwagen aufgebaut ist, von zwei Kolben getragen wird, die in Druckzylindern arbeiten, welche an dem Traggestell befestigt sind. Die Druckzylinder werden aus einem Preßluftzylinder unterhalb des Kolbens mit Preßluft versorgt, und es ist ein weiterer Zylinder vorgesehen, welcher den

Druckmitteleinlaß oder -auslaß zu den bzw. aus den Zylindern steuert, je nachdem sich be steigender Last das Gestell auf das Traglager senkt oder bei abnehmender Last gegenüber dem Lagergestell gehoben wird. Diese Em-. richtungen waren zur besseren Abfederung des Wagens bestimmt und sorgten selbsttätig dafür den Wagen stets in normaler Höhe gegenüber dem Traggestell zu halten. Zur Entlastung der to Magnetsysteme von Kompassen hat man jedoch bisher Einrichtungen dieser Art nicht verwendet. Die Druckmittelzufuhr erfolgt vorzugsweise symmetrisch durch mehrere öffnungen in den Zylinderwänden, so daß der Kolben von einem Druckmittelpolster umgeben ist und gleichzeitig zentriert wird. Da gelegentlich Neigungen vorkommen können, welche trotz des Druckluftpolsters ein Anliegen des Kolbens an die innere Zylinderwand und damit störende ao Reibung verursachen können, ist es zweckmäßig, besondere Zentrierlager vorzusehen. Diese können, da sie keine nennenswerte· Kraft aufzunehmen haben, als ganz feine Steinlager nach Art der Achsenlager in Uhrwerken ausgebildet werden, die fast keine Reibung aufweisen. Weitere Vorteile des Erfindungsgegenstandes .bestehen darin, daß die Druckluft, welche zum Tragen des Magnetsystems dient, für andere Zwecke, z. B. zum Antrieb eines Kreisels, zum Betrieb von Fernsteuerungen u. dgl., verwandt werden kann. Auch die Bewegung, die der Steuerkolben beim Inbetriebsetzen ausführt, kann in vorteilhafter Weise ausgenutzt werden, z. B. zum Lösen der Arretierung eines Kreisels.

In den Zeichnungen ist eine zweckmäßige

Ausführungsform der Erfindung dargestellt,

und zwar der Übersichtlichkeit halber unter Fortlassung aller für das Verständnis nicht erforderlichen Teile.

Abb. ι zeigt einen Längsschnitt durch den Kompaß, Abb. 2 einen hierzu senkrechten Längsschnitt. Abb.3 und 4 zeigen Querschnitte durch besondere Teile des Steuerzylinders, und zwar nach den Linien A-B bzw. C-D von Abb. i.

Das Magnetsystem des Kompasses besteht aus den schweren, sehr kräftigen Magneten 1 und 2, welche an einer waagerechten Tragfläche 3 befestigt sind, die die nicht dargestellte Rose tragen kann, sofern der Kompaß auch zur unmittelbaren Ablesung aus der Nähe eingerichtet sein soll. Die U-förmige Tragfläche 3 ist auf dem Steuerkolben 4 befestigt, welcher S5 in dem Zylinder 5 arbeitet. Wie aus Abb. 2 zu ersehen ist, erhält die Zylinderwand einen Hohlraum 7, dem durch den Anschluß stutzen 6 Druckluft . zugeführt wird. Aus der Ringkammer 7 führen Bohrungen 8, die wenigstens in der Anzahl von drei in gleichen Winkelabständen auf den Umfang verteilt sind, in ] den inneren Zylinderraum 9, in welchem der Kolben 4 spielt. Der Kolben 4 ist am äußeren Umfang mit einer Ringnut 10 versehen. Diese ■■,Ringnut steht mit der Innenbohrung4_a des /„Kolbens und dadurch mit dem Innenraum 9 Otigs Zylinders durch seitliche Bohrungen 11, iiilie ebenfalls —· wenigstens in der Anzahl von drei — in gleichen Winkelabständen auf den Umfang der Nut verteilt sind, in Verbindung. Zweckmäßig sind in der Zylinderwand zwei Bohrungen 13, 14 vorgesehen, deren Achsen in einer Durchmesserebene des Zylinders liegen. Diese Bohrungen stehen mit dem Innenraum 9 des Zylinders durch Schlitze 15, 16 in Verbindung, durch welche die Druckluft, die sich in dem Innenraum 9 sammelt, abströmen kann. Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende:

Durch die Schwerkraft sinkt der Kolben 4 mit dem Magnetsystem nach unten, so daß die Bohrungen 8 voll vor der Ringnut 10 liegen und daher voll.geöffnet sind. Wird durch den Anschlußstutzen 6 Luft eingeblasen, so wird diese über die Bohrungen 8, Ringnut 10, Bohrung 11 dem Innenraum 9 des Zylinders zugeführt. Der Öffnungsquerschnitt der Schlitze 15, 16 ist kleiner gehalten als die Summe der wirksamen Öffnungsquerschnitte der Bohrung 8, so daß der Druck in dem Innenraum 9 des Zylinders ansteigt, bis er den Kolben 4 mit dem Magnetsystem hebt. Dadurch gelangt aber die untere steuernde Kante der Ringnut 10 vor die Bohrung 8 und drosselt diese, so daß sich die Menge der im Innern des Zylinders zuströmenden Luft verringert; infolgedessen stellt sich ein Gleichgewichtszustand ein, bei welchem der Kolben 4 samt dem Magnetsystem durch den Luftdruck in dem Raum 9 gerade in der Schwebe gehalten wird. Da die Druckluft der Ringnut 10 durch mehr als 2 gleichmäßig über den Umfang verteilte Bohrungen zugeführt wird und durch ebenfalls in gleichen Abständen auf den Umfang verteilte Bohrungen 11 abgeführt wird, so bildet sich zwischen Kolben und Zylinderwand ein symmetrisches Luftpolster, welches Berührung zwischen Kolben und Zylinderwand verhindert, so daß eine vollkommen reibungsfreie Lagerung erreicht ist.

Durch die großen Massen könnte das Magnetsystem in vertikale Schwingungen geraten, welche die Arbeitsweise sehr erschweren würden, da hierbei die Einstellung der Steueröffnung dauernd gestört ist. Um Störungen solcher Art ,u verhindern, ist zweckmäßig eine Dämpfung vorgesehen, welche z. B. aus einem in der oberen Deckplatte 17 befestigten Zylinder 18 bestehen kann, in welchem ein Dämpfungskolben bekannter Art 19 arbeitet, der z. B. über eine Spindel 20 mit dem Kolben 4 verbunden sein cann. Eine solche Dämpfung arbeitet in üblicher Weise.

Das Druckluftpolster, welches sich zwischen Kolben und Zylinderwand ausbildet, wird eine Zentrierung nur bei nahezu senkrechter Lage gewährleisten. Es ist daher zweckmäßig, die notwendigen Zentrierlager in an sich bekannter Weise durch zwei Steinlager 21, 22 zu bilden, in denen eine elastische, dünne Stahlnadel 23 geführt ist. Durch die Elastizität der Nadel 23 wird erreicht, daß die Steinlager keine seitlichen Stöße aufzunehmen brauchen, welche vielmehr durch das Druckluftpolster und den Steuerkolben 4 aufgefangen werden. Die Zentrierlager können daher ganz leicht ausgeführt werden, so daß sie praktisch reibungsfrei arbeiten.

Ein Kompaß, besonders ein Trockenkompaß, wird häufig als Steuerzeiger ausgebildet oder als Impulsgeber für selbsttätige Steuerungen verwandt, und zwar dadurch, daß der Kompaß bei einer Abweichung der relativen Lage vom Magnetsystem und Gehäuse-- Kräfte schaltet, welche einen Zeiger oder ein Relais für eine selbsttätige Steuerung zum Ansprechen bringen. Beim Verwendungsgegenstand läßt sich die abströmende Druckluft leicht in besonders vorteilhafter Weise hierzu benutzen. Dies kann z. B. dadurch geschehen, daß der Steuerkolben am äußeren unteren Umfang halbringförmig abgefräst ist, so daß .zwei Steuerkanten 27, 28 entstehen, welche vor den senkrechten Schlitzen 15, 16 spielen. Bei einer Drehbewegung im Uhrzeigersinn wird, wie Abb. 4 zeigt, die öffnung 16 mehr geöffnet, während die Öffnung 15 mehr geschlossen wird. Dadurch wird das Druckverhältnis in den Abströmbohrungen 13, 14 entsprechend geändert und kann in bekannter Weise zur Schaltung des Selbststeuerrelais oder zur Betätigung eines Steuerzeigers benutzt werden. Um den Steuerzeiger oder die Selbststeuereinrichtung auf einen bestimmten Kurs einstellen zu können, ist der Zylinder 5 in dem Gehäuse 17, 17^ drehbar gelagert und kann durch eine Schnecke 29, welche in ein entsprechendes Schneckenrad 30 eingreift, in bekannter Weise eingestellt werden.

Claims (8)

1. Patentansprüche:

   i. Kompaß mit Entlastung des Magnetsystems unter Benutzung eines selbsttätig sich einstellenden Lagers, bei dem ein die Lagerkraft aufnehmender Kolben, der sich in einem Zylinder bewegt, einen durch den Zylinder fließenden Druckmittelstrom steuert, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben mit weitem, eine gleichmäßig dicke Luftschicht zwischen Kolben und Zylinderwand ermöglichendem Spiel in den Zylinder eingepaßt und durch besondere Zentrierlager zentrisch geführt ist.
2. 2. Kompaß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierlager in an sich bekannter Weise durch eine sehr dünne, elastische Nadel, z. B. eine Stahlnadel 23, gebildet werden, welche mit ihren hochglanzpolierten Enden in Steinlagern geführt wird.
3. 3. Kompaß nach Anspruch 1 oder 2 mit zwei Zentrierlagern, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwerpunkt des gesamten Magnetsystems (1, 2, 3, 4) zwischen die Zentrierlager (21, 22), vorzugsweise in Höhe des Steuerkolbens (4), gelegt ist.
4. 4. Kompaß nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Dämpfungseinrichtung an sich bekannter Art (18, 19), welche die Steuerbewegungen des gesamten Magnetsystems (1, 2,3,4) in axialer Richtung dämpft.
5. 5. Kompaß nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmittel durch mehr als zwei im Zylindermantel in gleichen Winkelabständen vorgesehene Bohrungen (8) zugeführt wird, vor denen die steuernde Kante des Steuerkolbens (4), vorzugsweise die .Kante einer Ringnut 10, spielt, wobei auf dem Umfang der Ringnut (10) mehr als zwei Bohrungen (11) ip. gleichem Winkelabstand verteilt sind, durch die das Druckmittel in das Innere (9) des Zylinders (5) gelangt.
6. 6. Kompaß nach einem der Ansprüche 1 bis 5 in Verbindung mit zusätzlichen Geräten, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Bewegung, die das Magnetsystem (1, 2, 3, 4) zur Einstellung des Steuer'kolbens .(4) in bezug auf den Zylinder (5) in die Steuer- «5 stellung bei Einschalten des Druckmittels ausführt, zum Schalten der zusätzlichen Geräte dient.
7. 7. Kompaß nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit Druckmittelübertragung auf Steuerzeiger, selbsttätige Steuerungen oder Tochterrosen, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung der Druckmittelsteuerung, daß das Verhältnis der Drosselquerschnitte (15, 16) für das abströmende Druckmittel durch die drehenden Bewegungen des Magnetsystems (i, 2/ 3, 4) in bezug auf den Zylinder (5) geändert wird.
8. 8. Kompaß nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichskolben (4) no am unteren äußeren Umfang halbringförmig abgefräst ist, wobei die den Mantellinien parallelen Kanten (27, 28) zur Steuerung des Verhältnisses des Drosselquerschnittes der zweckmäßig schlitzförmigen Auslaßöffnungen (15, 16) dienen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen