DE660271C

DE660271C - Geschwindigkeitsreguliervorrichtung fuer Laufwerke

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Publication number: DE660271C
Application number: DEL85733D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1934-04-18
Filing date: 1934-04-18
Publication date: 1938-05-20

Description

DKUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 20. MAI 1938

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 di GRUPPE

. Heinrich List in Berlin-Lieh terfelde Geschwindigkeitsreguliervorrichtung für Laufwerke Patentiert im Deutschen Reiche vom iS. April 1934 ab

Die Erfindung löst die Aufgabe, eine Geschwindigkeitsreguliervorrichtung für Laufwerke zu schaffen, die bei großer Genauigkeit einen verhältnismäßig weiten Verstellbereich besitzt. Bei den vorerwähnten Laufwerken kann es sich hierbei um elektromotorische Laufwerke oder um Feder- oder Gewichtslaufwerke handeln, wie man sie benutzt, um innerhalb gegebener bzw. einstellbarer Zeiten nach erfolgter Auslösung bestimmte Vorrichtungen zu bedienen. Ein solcher Fall ist z. B. gegeben, wenn es sich darum handelt, innerhalb bestimmter Zeiten nach erfolgter Auslösung des Laufwerkes einen Schalter oder eine sonstige Schaltvorrichtung zu öffnen oder zu schließen. Hier und in sonstigen Fällen wird häufig eine Reguliervorrichtung benötigt, die gestattet, die Ablaufgeschwindigkeit des Laufwerkes einzustellen.

Diese Aufgabe ist in dem vorliegenden Falle, bei dem die Geschwindigkeitsreguliervorrichtung aus einer Wirbelstrombremse, deren Wirbelstrombahn relativ zum Magneten zur Erzielung verschiedener Geschwindigkeiten verstellbar ist, besteht, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein betriebsmäßig in axialer Richtung relativ verstellbarer Hohlzylinder die Wirbelstrombahn bildet und in einem elektromagnetisch erregten Feld drehbar ist, das von dem Innenraum des Hohlzylinders aus diesen sternförmig durchdringt bei solcher Stärke der Erregung, daß sein Eisenkreis auf mindestens einem Teil gesättigt ist.

Es hat sich nämlich gezeigt, daß sich eine sehr große Genauigkeit ergibt, wenn im Sättigungsgebiet des hier zweckmäßig als Elektromagnet ausgebildeten Magneten gearbeitet wird. Der Grund dafür, daß in diesem Fall die Genauigkeit außerordentlich groß ist, liegt j offenbar darin, daß Rückwirkungen der Wirbeiströme und sonstige Einflüsse, wie Änderungen, in der Erregerstromstärke usw., auf das Feld wegen dessen Sättigung ohne Einfluß ' bleiben.

Die Zeichnung veranschaulicht zwei Ausführungsbeispiele, und zwar zeigt bezüglich der ersten Ausführungsform Fig. 1 einen Längsschnitt, Fig. 2 eine Draufsicht auf die Stirnfläche des Magneten und Fig. 3 eine Einzeldarstellung der Wirbelstrombahn. Der Eisenweg des Magneten besteht bei der ersten Ausführung aus den beiden Schenkeln 1, dem sie zu einer hufeisenförmigen Gestalt ergänzenden Teil 2 und einem bezüglich der beiden Schenkel 1 axialen Kern 3. An den Kopf des Kernes 3 und an die freien Enden der Schenkel ι sind in an sich bekannter Weise Polschuhe i" bzw. 3" angesetzt, die zwischen sich einen ringförmigen Spalt 4 frei lassen. Dieser Spalt ist an den Stellen 4" in der aus Fig. 2 ersichtlichen Weise erweitert. Dadurch werden in der Verteilung des Feldes innerhalb des Spaltes 4, 4" Unsymmetrien geschaffen, die zur Erzielung der gewünschten Wirkungsweise notwendig sind. Der Spalt 4° dient zur Aufnahme der in Fig. 3 in Einzeldarstellung

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veranschaulichten, an sich bekannten hohlz\'Kndcrförmigcn Wirbelstrombahn 5. Der Wirbelstromzylindcr kann üblicherweise aus Kupfer oder, sofern Wert darauf gelegt wird, die Temperaturkonstante sehr klein zu halten, aus Konstanten oder einem sonstigen geeigneten Widerstandsmaterial bestehen. In der Regel wird es sich jedoch mit Rücksicht auf die erforderliche Bremskraft empfehlen, den Zylinder 5 aus Kupfer oder einem ähnlichen Widerstandsmaterial zu bilden und die Kompensation des Temperaturfehlers in anderer, z. B. in der noch unten angegebenen Weise zu bewirken. Die Achse 5" des Zylinders ist in einem am Kern 3 vorgesehenen Halslager geführt. Ihr zweites Lager besitzt die Achse 5^:! ;·.η der vonStützeno" getragenen Lagerplattet). Die Darstellung läßt erkennen, daß der Wirbelstromzylinders in an sich zur Drehzahlregelung bekannter Weise .in Richtung seiner Achse längs verschiebbar gelagert ist. Diese Verschiebung kann betriebsmäßig über den im Kern 3 geführten Stößel 7 mittels des Bedienungshebels S entgegen der Wirkung der an dem Stößel angreifenden Feder 7" herbeigeführt werden. Mit der Verschiebung des Wirbelstromzylinders in Richtung seiner Achse ändert sich die Eintauchtiefe des Zylinders 5 bezüglich des Spaltes 4 und damit die auf den Wirbelstromzylinder ausgeübte Bremskraft. Die Achse 5 wird über das auf ihr befindliche Ritzel 9 mit dem hinsichtlich seiner Laufgeschwindigkeit zu regulierenden Laufwerk gekuppelt. 10 ist die Erregerwicklung des aus den Teilen 1 bis 3 bestehenden Magneten.

Wie oben erwähnt, arbeitet die Vorrichtung vorzugsweise im übersättigten, insbesondere im stark übersättigten Gebiet. Es wird dadurch, wie schon erwähnt, eine sehr hohe Genauigkeit erreicht in dem Sinne, daß einer bestimmten Einstellung des Wirbelstromzylinders 5 in Richtung seiner Achse 5" eine bestimmte Geschwindigkeit des mit der Reguliervorrichtung über das Ritzel 9 gekuppelten 4-5 Laufwerkes entspricht; dies gilt unter der Voraussetzung, daß die Antriebskraft konstant ist. Der Drehzahlverstellbereich ist sehr groß. Praktische Ausführungen im Maßstabe der Darstellung ergaben ohne weiteres einen Ver-Stellbereich von 1 bis 40. Versuche zeigten, daß sich sogar ein Verstellbereich von 1 bis 100 bei hinreichender Genauigkeit leicht erzielen läßt. Es wurde oben bereits der Temperaturfehler erwähnt und darauf hingewiesen, daß dieser Fehler durch Bildung der Wirbelstrombahn 5 aus Konstanten oder einem ähnlichen Widerstandsmaterial beseitigt werden kann. Indes würde man hier den Nächteil eines großen Widerstandswertes und damit einer geringen Bremskraft in Kauf nehmen müssen. J Ks empfiehlt sich daher, den Temperaturfehler, j sofern überhaupt dafür ein Bedarf besteht, in anderer Weise zu beseitigen, z. B. dadurch, daß zwischen Hebel 8 und Stößel 3 ein temperaturempfindlicher Teil, z. B. ein Bimetallstreifen, eingeschaltet wird. Gegebenenfalls kann man auch den Hebel 8 selbst als Bimetallstreifen ausbilden. Durch geeignete Bemessung läßt sich leicht erzielen, daß der Bimetallstreifen sich unter dem Einfluß der Temperatur so verbiegt und infolgedessen den Wirbelstromzylinder so verstellt, daß die ausgeübte Bremskraft von der Temperatur unabhängig ist.

Statt der Wirbelstrombahn kann auch der Magnet bei feststehender Anordnung der Wirbelstrombahn relativ zu dieser verschieblich gelagert werden. Wenn daher oben und in den Ansprüchen davon die Rede ist, daß die Wirbelstrombahn relativ zum Magneten verschiebbar ist, so sind darunter auch die vorerwähnten Fälle zu verstehen. Aus der Abbildung entnimmt man leicht, daß sich eine sehr zweckmäßige Form des Magneten auch dadurch ergibt, daß man den Kern 3 an Stelle der Sehenkel ι mit einem diese ersetzenden Z3^rlinder umgibt, so daß der Magnetfluß sich am Fuße des Kernes 3 strahlenförmig ausbreitet und über den Zylinder zu den Polschuhen i^a wandert. Es empfiehlt sich, die Breite des Spaltes 4 möglichst klein zu halten. Bei einer im Maßstabe der Darstellung hergestellten Vorrichtung kam man mit einer Spaltbreite von 0,8 mm gut aus, ohne daß die Anforderungen an die Passung des Wirbelstromzylinders 5. zu groß geworden wären.

Das zweite Ausführungsbeispiel ist in Fig.4 in Vorderansicht, teilweise im Schnitt, inFig.5 in Draufsicht unter Fortlassung des Wirbelstromzylinders und in Fig. 6 in einer Abänderung veranschaulicht. Zur Erregung der Wirbelströme in der hier wieder als Zylinder ausgebildeten Wirbelstrombahn 20 dient ein Polrad, das gemäß der Darstellung nach Fig. 5 vier Pole 2i^ß der einen Polarität und vier Pole 22° der anderen Polarität besitzt. Der magnetische Rückschluß, dieser Pole besteht aus einem Eisenkern 22 und vier diesen symmetrisch umgebenden Schenkeln 21. Die vorgenannten Pole 21" bilden die in eine Scheibe aus nicht magnetischem Material 23 hineingeführten freien Enden dieser Schenkel 21. Die Pole 22" bestehen aus Stiften, die in Bohrungen der Scheibe aus nicht magnetischem Material 23 eingebracht sind und in eine Ver- n₅ Senkung des Kernes 22 in der aus Fig. 4 ersichtlichen Weise eingreifen. 24 ist die auf dem Kern 22 befindliche Erregerwicklung. Wie schon oben augedeutet, besitzen also jeweils die Pole 22° gleiche Polarität und die Pole 2i" ebenfalls gleiche, aber der erstgenannten entgegengesetzte Polarität. L^Tm die erfor-

Claims

derliche Amperewindungszahl der Erreger- ι wicklung herabzusetzen, ist in an sich be- ! kannter Weise ein Anker in Gestalt eines j Ringes 25 vorgesehen. Dieser kann gemäß der Darstellung nach Fig. 4 und 5 feststehend angeordnet und z.B. mit Hilfe eines magnetisch nicht leitenden Teiles mit den Schenkeln 21 oder einem anderen feststehenden Teil des Magneten verbunden sein. Statt dessen besteht aber auch gemäß der Einzeldarstellung nach Fig. ό die Möglichkeit, den Anker 25 in ebenfalls bekannter Weise unmittelbar mit dem Wirbelzylindcr 20 zu verbinden. Diese Ausführung hat den wesentlichen Vorteil, daß die Breite des Luftspaltes \*crkleincrt wird.

Der Wirbelstromzylinder 20 ist ebenso wie der entsprechende WirbelstromzyHnder der ersten Ausführung in Richtung seiner Drehachse längs verschieblich. Diese Einstellung kann mit Hilfe einer Exzenterscheibe 2(1 erfolgen, die mit ihrem L'mfang gegen die Drehachse 20" des Wirbelstromzylinders 20 anliegt. Letzterer kann unter dem Einfluß einer Feder oder bei entsprechender Anordnung auch mit Hilfe der Schwerkraft in dauernder Anlage gegen den Umfang der Scheibe 26 gehalten werden. Der Drehwinkel, um den die Scheibe 26 aus einer bestimmten Nullstellung verstellt wird, bestimmt dann die Ein-

3« stellung des Zylinders 20 bezüglich des Polrades und damit die jeweilige Bremskraft, (.'her den Zahnradtrieb 27 erfolgt die Kupplung des Wirbelstromzylinders mit dem hinsichtlich der Geschwindigkeit zu regulierenden Laufwerk.

Bezüglich der Sättigung des Magneten und der sonstigen Momente gilt im übrigen das gleiche, was oben mit Bezug auf das erste. Ausführungsbeispiel ausgeführt ist. Des weileren kann die Verstellung des Wirbelstromzylinders 20 in gleicher Weise erfolgen wie bei der Ausführung nach Fig. 1 bi-; 3. also mit Hilfe eines Stößels usw.

Ρλ ϊ ιϊ χ τ λ κ s ι> κ ν c 11 ε :

ι. Geschwindigkeitsrcguliervorrichuing für Laufwerke, bestehend aus einer Wirbelstrombremse, deren Wirbelstrombahn relativ zum -Magneten zur Erzielung verschiedener Geschwindigkeiten verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein betriebsmäßig in axialer Richtung relativ verstellbarer Hohlzylinder die Wirbelstrombahn bildet und in einem elektromagnetisch erregten Feld drehbar ist, das von dem .Innenraum des Hohlzylinders aus diesen sternförmig durchdringt bei solcher Stärke der Erregung, daß sein Eisenkreis auf mindestens einem Teil ge- >;ittiirt ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Feldes ein Elektromagnet dient, der einen den Gesamtfluß führenden und mit dem die Wirbelstrombahn bildenden Hohlzylinder gleichachsigcn Kern und einen diesen Kern mit Abstand umgebenden Zylinder oder mehrere Schenkel als Rückschluß enthält.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der die Wirbelstrombahn bildende Hohlzylinder in einen Ringspalt des Magneten, dessen lichte Weite nur wenig größer als Ίκ· Stärke der Zylinderwandung ist, eintaucht.
4. Einrichtung nach Anspruch 2 und 3. dadurch gekennzeichnet, daß an den freien Enden des mit dem Hohlzylinder gleichachsigen Kernes und des diesen umgebenden zylindrischen Teiles oder der ihn umgebenden Schenkel der zur Aufnahme des Wirbelstromzylinders dienende Ringspalt, ' gegebenenfalls mit Hilfe von angesetzten Polschuhen, gebildet ist.
5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pole des !Magneten ein Polrad bilden, in dessen Wirkungsbereich die Wirbelstrombahn drehbar ist (Fig. 4 bis O).
(). Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Pole in eine Scheibe aus nicht magnetischem Material eingesetzt sind und ihr Rückschluß durch einen senkrecht zu dieser Scheibe aus nicht magnetischem Material verlaufenden zentralen Kern (22) und mehrere diesen umgebende Schenkel (21) gebildet ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder (>. dadurch gekennzeichnet, daß die eine Polserie (22") durch in die Scheibe aus nicht magnetischem Material (23) eingesetzte und von dem Ende des zentralen Kernes (22) ausgehende Stifte und die andere Polserie (21") durch die am Umfang der Scheibe endenden Schenkel (21) gebildet ist.
<S. Einrichtung nach einem der Ansprüche i, 2, 3, 5, 6 oder 7. dadurch gekennzeichnet, daß der die Wirbelstrom- uo bahn bildende Zylinder von einem vorzugsweise mit ihm unmittelbar verbundenen ringförmigen magnetischen Rückschluß (25) umgeben ist (Fig. 4 bis 6).
9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der die Wirbelstrombahn bildende Hohlzylinder mit seiner Achse in einer Bohrung des Kernes (3) längs verschiebbar gelagert ist.
10. Einrichtung nach Ansprüche;, gekennzeichnet durch einen im Kern (3)

entgegen der Wirkung einer Feder (7") . durch Mittel zur selbsttätigen Beseitigung verschiebbaren Stößel(7) zur Einstellung j des Temperaturfehlers, z.B. durch einen des Wirbelstromzylinders (5) in axialer die Einstellung der Wirbelstrombahn reRichtung. I lativ zum Magneten in Abhängigkeit von
11. Einrichtung nach einem der vor- ■ der Temperatur beeinflußenden Bimetallhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet i streifen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

BERUK. GEDRUCKT IH DER HEICIISDRUCKEREI