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Vorrichtung zum selbsttätigen Aufrechterhalten der höchstmöglichen
Spannung von zur Speisung von elektrischen Gasreinigungs- oder Gasprüfapparaten
dienenden Hochspannungsgleichströmen Das Patent 644 756 zeigt ein Verfahren zur
selbsttätigen Aufrechterhaltung der höchstmöglichen Spännung von zur Speisung von
elektrischen Gasreinigungs- oder Gasprüfapparaten dienenden Hochspannungsgleichströmen,
bei dein durch Einschalten eines Gebeschalters zunächst der Hochspannungserzeuger
selbsttätig in Betrieb gesetzt und dann die Spannung selbsttätig auf die geeignete
Höhe eingeregelt wird, und zwar wird die selbsttätige Regelung der Spannung hierbei
in der Weise vorgenommen, daß die Spannung durch einen geeigneten Regler zunächst
bis an die überschlagsgrenze herangeführt, dann bei 1-Einsetzen derÜberschläge durch
eine hierfür empfindliche Ansprechvorrichtung um ein geringes unter die Überschlagsgrenze
herabgesetzt und nach Ablauf einer durch den Zeitgeber abgemessenen Zeitspanne allmählich
wieder bis zum Einsetzen von neuen Überschlägen aufwärts geregelt wird. Es ist ferner
eine zur Ausübung dieses Verfahrens dieiiencle Regelvorrichtung bekanntgeü-orden,
lu#i welcher die Kontaktwelle des Regelwider-Standes von einem durchlaufenden Motor
angetrieben und über eine die Drehrichtung der ILontaktwelle nach Bedarf umkehrende,
elektromechanische SchaltVorrichtun- gesteuert wird. Im folgenden wird nun eine
für den vorliegenden Zweck besonders vorteilhafte Ausbilciucih der elektromechanischen
Schaltvorrichtun-T gezeigt.
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Erfindungsgemäß ist die elektromechanische. Vorrichtung so ausgebildet,
daß sie aus einem im Drehsinn durch die Ansprechvorrichtung umsteuerbaren, den durchlaufenden
Motor und die Kontaktwelle in beiden Drehrichtungen kraftschlüssig verbindenden
Zwischengetriebe besteht. Hierdurch wird der große Vorteil erreicht, daß zum Herauf-
und HerunterregelnclesRegel@N"iclei"stan;les nur einverhältnismäßig- kleiner -Motor
erforderlich ist, während bei den bisherigen Ausführungen die Antriebsteile nicht
kraftschlüssig sind und durch den die Heraufregelung der Spannung bewirkenden Motor
außerdem für die Rückwärtsbewe-ting der Antriebsteile eine Feder geSpallIlt \\"tl'(len
muß, so (Maß (las Aiiti'icl)3-aggregat
entsprechend stärker bemessen
werden muß.
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Besonders vorteilhaft ist es ferner, die Einrichtung so zu treffen,
daß im Zwischengetriebe zwei in der einen oder der anderen Drehrichtung wirkende,
hierbei durch Elektromagnete ein- und ausschaltbare Gesperre vorgesehen sind. Eine
solcheVorrichtung ergibt eine besonders einfache Ausführung, die verhältnismäßig
billig herzustellen ist.
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In der Fig. i ist ein Ausführungsbeispiel einer solchen Einrichtung
schematisch dargestellt.
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i ist der Widerstand, durch den die Spannungshöhe des durch einen
Elektrofilter oder Gasprüfapparat hindurchgellenden Hochspannungsstromes geregelt
wird. Zur Größenänderung des Widerstandes i dient der Kontaktarlil z, der auf der
Kontaktwelle 3 radial befestigt ist. Durch Drehung der Kontaktwelle 3 in der einen
oder anderen ltichtung wird der Widerstand grölier oder kleiner gemacht. Auf der
Kontaktwelle 3 sind null die beiden Klinkenräder 4. und 5 angeordnet, deren Lautkränze
mit entgegengesetzter Verzahnung versehen sind. Zur Bewegung der beiden Klinkenrüder
d. und 5 dienen die Klinken 6 und 7, die an den auf der Kontaktwelle 3 drehbar gelagerten
Schwinghebeln 5 und 9 angebracht sind. Diese Schwinglieber werden voll den, Elektromotor
io über die Kurbeln i i und 12 und die Stangen 13 und i.l. 1i1 ständige hin und
her gehende Schwingversetzt. Die beiden Klinken 6 und 7 sind als Winkelhebel ausgebildet
und werden durch die Wirkung der beiden Zugfedern 15 und 16 auf die zugehörigen
Klinkenräder d. und 5 Heruntergedrückt. Die Klinken 6 und 7 stellen ferner unter
der Einwirkung der beiden Elektromagnete 17 und 18, mittels deren die Klinken von
den Klinkenrädern abgehoben werden können.
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Die Einrichtung ist nun so getroffen, daß entweder der Magnet 17 oder
18 unter Strom steht. Solange der Elektromagnet 17 eingeschaltet und der.Elektromagnet
iS ausgeschaltet ist, wird das Klinkenrad 5 und damit die Kontaktwelle 3 im entgegengesetzten
Sinne des Uhrzeigers gedreht und infolgedessen 'die Größe des Widerstandes i beispielsweise
immer mehr verkleinert. Infolgedessen steigt die Spannung in der Gasstrecke an,
bis ein Überschlag erfolgt. In diesem Augenblick wird durch eine hierfür empfindliche
Anspreclivorrichtung, beispielsweise einen Spannungsmesser, dessen Anzeigebereich
durch Niedrigst- und Höchstkontakte begrenzt ist, der Elektromagnet 17 ausgeschaltet
und dafür der Elektromagnet 18 einrieschaltet. hifol-edessen kommt die Klinke 7
außer Eingriff, während die Klinke 6 sich voll (lern Elektroinagnetell17 loslöst
und mit den, Klinkenrad 4. in Eingriff kommt. Das liat zur Folge; daß nunmehr die
I.%'-ontalctwelle 3 in entgegengesetzter Richtung, also im Sinne des Uhrzeigers,
gedreht und infolgedessen leer Widerstand i vergrößert und die Spannung heruntergesetzt
wird. Bei Erreichen eines gewissen Tiefpunktes der Spannung wird durch den \iedrigstkontakt
des Spannungsmessers der Elektromagnet 17 wieder eingeschaltet und der Elektromagnet
iS ausgeschaltet, so daß wieder der Anfangszustand erreicht ist, NN-clnach die Kontaktwelle
3 wieder im entgegengesetzten Sinne des Uhrzeigers gedreht und infolgedessen der
Widerstand r verkleinert und somit die Spannung in dzr Gasstrecke erhöht %wird.
Das langsame Herauf- und schnelle Herunterregeln der Spannung kann durch eine in
der Zeichnung nicht dargestellte, an den Kurbeln ii und 1:2 angebrachte V erstellvorrichtung
erreicht werden. durch welche die Länge der Kurbeln verscliiedcn einstellbar ist.
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Eine weitere Vereinfachung der '\'orriciitung (vgl. Fig. :2) kann
ferner dadurch erzielwerden, daß die beiden Klinken der Gesperre all einer Welle
befestigt sind, die von nur einem einzigen 1?lektromagneten gegen die Wirkung einerZugfeder
inDrelischwingungen versetzt wird. Dabei ist zweckmäßig all den beiden Gesperren
eine Vorrichtung zum Abdecken einiger Gesperrezähne vorgesehen. : o daß auch hier,
wie bereits oben beschrieben, ic nach Bedarf das Herauf- und Herunterregeln der
Spannung verschieden schnell eingestellt werden kann.
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In der Fig. z bezeichnet ?1 wieder den Regelwiderstand für den durch
den Gasreinigungsapparat hindurchgehenden Hochspannungsstrom. Die Größe des Widerstande.,
wird durch die Bewegung des Kontaktarmes 2a verändert, der auf der Welle 23 radial
befestigt ist. Auf der Welle @3 sind wieder (lic beiden Klinkenräder 24 und 25 angebracht,
die voll den beiden Klinken 26 und 27 gesteuert werden. Die beiden
Ii1inken 26 ulld 2; sind ihrerseitsander@Ne11e:2S radial befestigt. die all
delle Schwinghebel 29 um ihre Achse drehbar gelagert ist. Dieser Schwinghebel -9
wird in teer gleichen Weise wie bei Fit-. 1 voll dein Elektromotor 3o über eil,
Zwischengetriebe 31 von der Kurbel 32 über die Stau;;.; 33 in ständig hin
und her gehende Schwilirbewegung versetzt. all dein oberen Ende du,
Scli"wingliebels
29 ist ein Elektromagnet 3 angebracht, der voll dein hier nicht besollderS gezeichneten
Impulsrelais gesteuert wird.
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Wenn der Eleljtrolllal;net 34 voll dein Illlpulsrelais unter Strom
gesetzt wird. zieht die Wirkung einer Zugfeder 3,5
cleli Anker 36 all, der
all der @@'elle 28, radial befestigt
ist. Solange der Elektromagnet
34 nicht unter Strom steht, zieht die Feder 35 den Anker 36 ab, und es wird infolgedessen
die Klinke 27 finit dem Klinkenrad 24 in Eingriff gebracht und dadurch die Spannung
in dem Gasreiniger erhöht. Erfolgt nun ein Überschlag in dem Gasreiniger, so wird
der Elektromagnet 34 erregt und zieht den Anker 36 an, der nun die Welle 28 so weit
dreht, claß die Klinke 27 von dem Klinkenrad 2.1. abgehoben und die Klinke 26 mit
dem Klinkenrad 25 in Eingriff gebracht wird. Dadurch wird erreicht, daß die Umlaufrichtung
des Kontakthebels 22 des Regelwiderstandes 2a umgekehrt wird. über den Gesperrerädern
24 und 25 sind Abdeckungen 37 und 38 vorgesehen, durch die mehrere Zähne und Rasten
abgedeckt werden können. Diese Vorrichtung dient dazu, j e nach Bedarf beim Auf-
oder Abwärtsregeln durch verschiedene Einstellung der Abdeckungen eine oder mehrere
Klinkenrasten für den Eingriff der Klinke zu sperren und so den Schaltweg des Kontaktliebels
für den Einzelhub zu verkleinern.
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Bei den beschriebenen Anordnungen erfolgt das Ab- und Aufwärtsregeln
der Spannung mit der gleichen Geschwindigkeit des Schwinghebels. Will inan die Klinkenrastenabdeckungen
vermeiden und trotzdem ein langsames Aufwärts- und schnelles Abwärtsregeln der Spannung
erzielen, so kann dies dadurch erreicht werden (vgl. hierzu Fig. 3), daß der Schwinghebel
wahlweise über zwei mit verschiedenen Geschwindigkeiten hin und her gehende, mit
ihm z. B. durch einen Elektromagneten abwechselnd kuppelbare Gestänge finit dein
I4lotorvorgelege verbunden ist.
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In der Fig. 3 ist 41 wieder ein Schwinghebel, der durch die an seinem
oberen Ende angebrachte Klinke 42 (las Klinkenrad 43, das den Regelwiderstand bewegt,
in der vorbeschriebenen Weise antreibt. Der Schwinghebel wird wieder von einem Motor
44 über ein Vorgelege 45 angetrieben, das eine Welle .16 in die gewünschte Drehzahl
versetzt und über eine Kurbel 47 und die Stange 48 den Hebel 41 in Schwingbewegung
bringt. Von der Welle 46 wird nun über die beiden Zahnräder 49 und 5o die Welle
51 in schnelleren Umlauf versetzt. An dieser Welle 51 sitzt ebenfalls eine
Kurbel 52, welche die Stange 53 hin und her bewegt. Die beiden Stangen 48 und j3
sind nun miteinander durch ein Quergelenk 54 verbunden, das oben in einen Magnetanker
55 übergeht, der zu dein Elektroniagneten 56 gehört. Die beiden Stangen 48 und 55
laufen ferner an ihren freien Enden in Haken aus, von denen der eine nach oben,
der andere nach unten geöffnet ist, so daß, wenn der Magnetanker 5 5 von dein Magneten
56 angezogen wird, der Haken der unteren Stange .18 mit dem am unteren Ende des
Schwingliebels 41 sitzenden Querstab 57 in Eingriff kommt, wobei der Haken der oberen
Stange 53 außer Eingriff bleibt. Wird dagegen der Elektromagnet 56, der von dem
Impulsrelais gesteuert wird, wieder stromlos, so löst sich die untere Stange 48
von dem Querstab 57 ab und dafür kommt die obere Stange 53 mit dem Querstab 57 in
Eingriff. In diesem Falle wird dann infolge der größeren Drehzahl der Antriebswelle
5 1 der Schwinghebel 41 in schnellere Schwingbewegung versetzt und dadurch
ein schnelleres Herunterregeln der Spannung in dem Gasreiniger bewirkt. Auch hier
läßt sich durch Ändern der Kurbellängen die Größe des Schwinghebelausschlages regeln.
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Eine solche Anordnung kann noch dadurch. verbessert werden (vgl. hierzu
Fig. 4.), daß die Drehbewegung der Klinkenwelle, durch welche die eine oder die
andere Klinke in Eingriff mit dem zugehörigen Gesperrerad gebracht wird, unter Fortfall
des am Schwingliebel sitzenden Elektromagneten durch eine zwischen der Klinkenwelle
und einem Teil ihres elektromagnetisch gesteuerten Gestängeantriebes eingeschaltete
Hebelvorrichtung in zwangsläufiger Abhängigkeit von der Einschaltbewegung des Antriebsgestänges
für den Antriebshebel der Klinken gesteuert wird.
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Die hierfür in Fig. 4 als Ausführungsbeispiel dargestellte Vorrichtung
stimmt im wesentlichen mit der in Fig.3 dargestellten überein. Es ist aber an Stelle
des nach Fig. 3 am Schwinghebel sitzenden Elektromagneten von der oberen Stange
53 eine Stange 58 senkrecht nach oben geführt, die an einem an der Klinkenwelle
59 sitzenden radialen Hebel 6o angelenkt ist und die Klinkenwelle in der gewünschten
Weise steuert. Die Klinkenwelle kann gegebenenfalls auch durch den Magneten 55,
56 unmittelbar gesteuert werden. In all den vorhergehenden Ausführungen können statt
der Kurbeln auch Kurvenscheiben verwendet werden.
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In manchen Fällen kann es auch vorteilhaft sein, die Vorrichtung zur
selbsttätigen Spannungsregelung in der Weise einzurichten, daß das Zwischengetriebe
zwischen der Kontaktwelle und' dem Antriebsmotor als ein in der Drehrichtung umschaltbares
Umlaufgetriebe, z. B. als Planetenrad- oder Kegelraddifferentialgetriebe, ausgebildet
ist. Das hat insbesondere den Vorteil, daß die Antriebsteile stets in Verbindung
bleiben.
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Die Fig. 5 zeigt hierfür ein Ausführungsbeispiel in schematischer
Darstellung. Hierin ist 61 ein die Regelvorrichtung antreibender Elektromotor, der
z. B. über einen Ketten-oder Seilantrieb 62 die Vorgelegewelle 63 ständig in Drehung
versetzt. Auf der Welle
6.3 sind die beiden Zahnräder 64. und 65
befestigt. Zwischen diesen beiden Zahnrädern sind auf der Welle 63 die beiden Scheiben
66 und 67 und in diesen die beiden Planetenräder 68 und 69 drehbar gelagert.
Das Planetenrad 68 steht nun mit dem Zahnrad 64 unmittelbar, das andere Planetenrad
69 dagegen über ein zwischengeschaltetes, gleichfalls auf der Scheibe 67
gelagertes Zwischenrad 70 in Eingriff, so daß infolgedessen das Planetenrad
68 die umgekehrte Drehrichtung wie das Planetenrad 69 hat. Diese beiden Planetenräder
68 und 69 stehen andererseits mit den Innenverzahnungen 71 und 72 der beiden
Zahnräder 73 und 74 in Eingriff, die auf den beiden auf der Vorgelegewelle 63 drehbar
gelagerten Hohlwellenstücken 75 bzw. 76- befestigt sind. Die beiden Hohlwellenstücke
75 und 76 sind durch die beiden Seilkettenantriebe o. dgl. 7 7 und 7 8 mit der Kontaktwelle
79 verbunden, an der der Kontakthebel So des feststehenden Regelwiderstandes
8i befestigt ist.
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Bei 82 ist nun ein Hebel 83 gelagert, dessen unteres Ende gabelförmig
ausgebildet ist und dessen oberes Ende in den Magnetanker 84 ausläuft, das von dem
Elektromagneten 85 gegen die Wirkung einer Zugfeder 86 angezogen wird. Statt der
Feder kann auch ein zweiter Elektromagnet Verwendung finden. Solange der Elektromagnet
85 nicht unter Strom steht, legt sich die eine der beiden Gabelzinken des Hebels
83 an die Scheibe 66 an und bremst diese fest. Infolgedessen steht auch das Lager
des Planetenrades 68 fest, und es wird daher das Zahnrad 73 über die Zahnräder 64
und 68 in Drehbe-,vegung versetzt und die Kontaktwelle 79 dabei langsam so gedreht,
daß der feststehende Widerstand St ausgeschaltet wird und somit die Spannung in
der Gasstrecke ansteigt. Der Elektromagnet 85 wird nun im Falle eines überschlages
von einer nicht besonders dargestellten Ansprechvorrichtung unter Strom gesetzt
und zieht infolgedessen das Ankerstück 84 an. Dadurch wird der Bremshebel 83 von
der Scheibe 66 gelöst und nunmehr die Scheibe 67 stillgesetzt. Die Folge davon ist,
daß nunmehr das Zahnrad 74 umgekehrt zur Drehrichtung des Zahnrades 73 in Umlauf
gebracht wird und daher auch die Kontaktwelle 79 in entgegengesetztem Drehsinne
umläuft. Das Übersetzungsverhältnis der Zahnräder 65, 6g, 70 und 72 zwischen
dein Hohlwellenstück 76 und der Kontaktwelle 79 kann ohne weiteres so gewählt werden,
daß die Kontaktwelle 79 sehr rasch zurückgedreht und somit der eingeschaltete Teil
des Widerstandes 8i vergrößert und damit die Spannung sehr rasch heruntergesetzt
werden. Wenn der tiefste Punkt der Spannung erreicht ist, so wird durch die Einwirkung
der Ansprechvorrichtung der Elektromagnet 85 wieder ausgeschaltet und infolgedessen
der ursprüngliche Zustand wiederhergestellt, bei dem nur die Scheibe 66 abgebremst
ist und infolgedessen der Widerstand 81 wieder allmählich fortschreitend ausgeschaltet
und damit die Spannung erhöht wird. Bei Eintritt eines überschlages wiederholt sich
dann dasselbe Spiel.
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Eine günstige Anordnung ergibt sich auch dann, wenn. wie die Fig.6
zeigt, das Zwischengetriebe zwischen der Kontaktwelle und dem Antriebsmotor als
Kegelscheibenwendekupplung mit durch Elektromagnete bewegten Schaltgliedern ausgebildet
ist.
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Der Antriebsmotor gi treibt hier über ein Vorgelege 92 eine Hohlwelle
93 an, die auf einer Welle 94 drehbar gelagert ist. Auf der Hohlwelle 93 sind zwei
Kegelscheiben 9.5 und 96 angebracht, die durch Längsverschiebung der Hohlwelle
93 in mit entsprechenden Vertiefungen versehene Kränze der beiden Scheiben
97 oder 98 eingedrückt werden können, so daß eine von ihnen mitgenommen wird. Die
Scheibe 97 ist dabei auf der Welle 9.4 starr befestigt, während die Scheibe
98 auf der Welle 94 drehbar gelagert ist und über Zwischenzahnräder 99 und
ioo die auf der Welle 94 sitzende Scheibe ioi in umgekehrte Drehrichtung wie die
Scheibe 97 versetzt. Die Längsverschiebung der Hohlwelle 93 wird durch einen
bei rot gelagerten doppelarmigen Hebel 103 bewirkt, dessen unteres Ende gabelförmig
ausläuft und an dessen oberen Ende ein Magnetanker io4 sitzt, der seinerseits von
dem Elektromagneten 105 gegen die Wirkung einer Zugfeder io6 angezogen wird.
Der Elektromagnet 105 wird in der schon oben beschriebenen Weise von dem Impuls
relais des Gasreinigers gesteuert. Je nachdem nun die Scheibe 97 oder 98 mit der
Hohlwelle gekuppelt ist, kommt die Welle 94 in der einen oder anderen Drehrichtung
in Bewegung und steuert so den mit ihr verbundenen Kontaktarm des Regelwiderstandes
io7 in der gewünschten Weise.
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Eine weitere brauchbare Ausführung ergibt sich, wenn das Zwischengetriebe
als ein mittels zweier elektromagnetischer Kupplungen umschaltbares Wechselgetriebe
ausgebildet ist. Der Aufbau einer solchen Vorrichtung ist besonders einfach.
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Ein Ausführungsbeispiel hierfür ist in der Fig.7 dargestellt. Eine
solche Vorrichtung stimmt mit der in Fig. 6 dargestellten auch in ihrer Arbeitsweise
im großen und ganzen überein. Nur wird hier die Verbindung des einen oder anderen
der beiden Hohlwellenstücke mit der Vorgelegewelle, auf der sie drehbar gelagert
sind, durch elektromagnetische Kupplungen hergestellt, wie dies aus
der
Fig. 7 ohne weiteres ersichtlich ist. Um die Drehrichtung zwischen dem einen Zwischenwellenstück
io8 und der Kontaktwelle iog umkehrbar einzurichten, ist dann noch, wie Fig.7 zeigt,
:ein besonderes Zwischenvorgelegeiio mit beliebiger Übersetzung je nach gewünschterRegelgeschwindigkeitvorgesehen.
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In manchen Fällen kann bei dieser Einrichtung die Anordnung noch dadurch
vereinfacht werden (vgl. hierzu Fig. 8), daß die eine der beiden elektromagnetischen
Kupplungen durch eine Rückdruckfeder i i i ersetzt ist. Es dürfte die Wirkungsweise
dieser Vorrichtung aus der schematischen Darstellung ohne weiteres verständlich
sein.