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Selbsttätige Anlaßvorrichtung zur Ein- und Ausschaltung eines zum
Aufladen einer Sammlerbatterie dienenden, aus Brennkraftmaschine und Dynamomaschine
bestehenden Maschinensatzes Im Patent 6¢7 976 ist u. a. in Fig. 2 eine Schaltung
dargestellt, die unter Verwendung der in dem Patent beschriebenen Vorrichtung das
selbsttätige Anlassen einer Brennkraftmaschine bewirkt.
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Dias Anlassen einer Brennkraftmaschine erfordert eine, .nicht unerhebliche
Kraft, @che bei der im genannten Patent beschriebenen Vorrichtung durch einen Anlaßmotor,
wie er aus der Automobiltechnik bekannt ist, entnommen wird. Eine Anlaßhilfsbatterie
und für diese ein besonderer, mit der Brennkraftm:aschine gekuppelter Ladegenerator
oder eine andere irgendwie mit der Brennkraftmaschime in Verbindung stehende Stromquelle
sind in diesem Falle ebenfalls für die Anlaßvorrichtung erforderlich.
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In vielen Fällen wird durch eine Anlage, bestehend aus einer Sammlerbatterie
und einem Ladegenerator, bei dem eine Bremkraftm.aschine als Antrieb dient, die
Stromversorgung von Verbrauchern vorgenommen, und es liegt. nahe, ,die Überwachung
der Sammlerhatterie bezüglich ihres im Interesseeiner langen Lebensdauer wichtigen
o.rdnungsgemäßigen Ladezustandes und ihrer Auf -ladung durch eine selbsttätige Vorrichtung
durchzuführen, und zwar wird man dieses in der Weise tun, daß in Abhängigkeit von
dem Spannungszustand der Sammlerbatterie durch eine derartige Vorrichtung selbsttätig
der Lademaschinensatz in Betrieb genommen bzw. in Ruhe gesetzt wird.
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Es liegt. nun weiter nahe, in dem betzach. teten Fall die Kraft zum
Anwerfen der Breninkraftmasrhine dadurch zu gewinnen, daß der mit ihr gekuppelte
Ladegenerator während des Anlaufens als` Motor arbeitet, der aus
der
Sammlerbatterie gespeist wird, so daß eine besondere Anlaßvorrichtung, bestehend
aus Anlaßmotor, Anlaßhilfsbatterie und Hilfsladestromquelle, nicht erforderlich
ist.
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Für diesen Sonderzweck ist eine beson Schaltung erforderlich, die
von .der in @ig;@z= der Patentschrift 647 976 dargestellten Schaltung ganz erheblich
abweichen muß. Es ist ohne weiteres verständlich, daß in dem hier betrachteten Falle
an die selbsttätige Schaltvorrichtung teilweise ganz andere Ansprüche gestellt werden
müssen, als; bei der im Patent 647 976 wiedergegebenen Schaltung, da es sich bei
dieser ausschließlich um die Beherrschung niedriger Stromstärken und: Spannungen
handelt, während bei der Benutzung des Ladegenerators zum Anlassen der Brennkraftmaschine
ganz erhebliche Stromstärken auftreten, welche besonders zusätzliche Maßnahmen notwendig
machen. Bei einem Lademaschinensatz von zkW und 32 Volt treten beispielsweise
Anlaßströme von -etwa 6o Ampere auf, die bei einem Versagen des Lademaschinensatzes
kurzzeitig sogar auf iooAmpere ansteigen können.
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Auf eine für diesen Sonderzweck sowohl bei Dieselmotoren als auch
bei Explosionsmotoren anwendbare Vorrichtung ist nun der Gegenstand der Erfindung
gerichtet, deren Schaltung in Fig. i für einen aus Dieselmotor und Dynamomaschine
bestehenden Maschinensatz und in Fig. z für einen Maschinensatz mit Benzinmotor
und Dynamomaschine dargestellt ist.
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Da im Gegensatz zum Hauptpatent bei der Erfindung nicht riur Schwachstromkreise,
sondern auch Stromkreise mit hohen Stfomstärken durch Fingerkontakte geschaltet
werden müssen und Zwischenrelais oder Quecksilberkontakte unter allen Umständen
vermieden werden sollen, müssen besondere Vorkehrungen getroffen werden, um mit
Hilfe,der nockengesteuerten Fingerkontakte diese Schaltvorgänge nicht schleichend,
sondern momentan durchzuführen. Dabei werden die Kontaktfinger durch Nocken gesteuert,
welche auf einer gemeinsamen Schaltelle mit den Nocken zur Schaltung der erforderlichen
Steuer-, Signal- und sonstigen Schwachstromkreise sitzen. Es ist leicht, mit einem
No.ckenschalter, wie er in der Vorrichtung nach Patent 647 976 Anwendung findet
und in Fig.3 dargestellt ist, entweder das Öffnen oder, wie in Fig.4, das Schließen
einest Kontaktes momentan vorzunehmen, jedoch ist es schwierig und verursacht einen
unverhältni.smäßig technischen Aufwand, beide Kontaktbewegungen nicht schleichend,
sondern momentan zu gestalten.
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Bei einer anderen bekannten Anlage erfolgen sämtliche Schaltvorgänge
an der mittels Hilfsmotor angetriebenen Schaltwalze schleichend, auch die der Starkstromkreise.
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_" Die selbsttätige Anlaßvorrichtung zur Ein-Ausschaltung eines zum
Aufladen einer nmlerbatterie dienenden, aus Brennkraft--iüäschine und Dynamomaschine
bestehenden Maschinensatzes, bei dem das Anwerfen der Brennkraftmaschine (D2-eselmotor
oder Explosionsmotor) durch die hierbei als von der Batterie gespeister Motor laufende
Dynamomaschine erfolgt, und bei dem die Steuerung aller beim Anlaßvorgang in Wirkung
tretenden Stromkreise einschließlich der Starkstromkreise des Andrehstromes .durch
eine in Abhängigkeit von einem Kontaktvoltmeter oder spannungsabhängigen Relais
arbeitende, mittels elektrischen Hilfsmotors in gleichbleibender Drehrichtung angetriebene
Schaltwalze mit Steuerwelle nach Patent 647 976 erfolgt, wird erfindungsgemäß dadurch
verbessert, daß jeder Starkstromkreis zwecks momentanen Ein- und Ausschaltens -,über
je zwei durch Kontaktfinger gebildete Kontaktsätze geleitet wird, die in Reihe geschaltet
sind, ä .n. der Weise, daß beim Einschalten vor dem momentanen Schließen des Stromkreises
zuerst ein mit dem für das momentane Schließen ,angeordneten Kontaktsatz in Reihe
liegender weiterer Kontaktsatz schleichend geschlossen wird, während das Ausschalten
des Starkstromes durch momentanes Öffnen des letzteren Kontaktsatzes erfolgt, wonach
sich dann erst der mit ihm in Reihe liegende erstere Kogtaktsatz schleichend öffnet.
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Durch in Reihe liegende Kontakte nach Fig. 5 ist es möglich, beide
Schaltungen in einem Stromkreis momentan zu gestalten, indem zuerst ein Vorkontakt
v schleichend geschlossen wird und .darauf der zweite in. Reihe liegende Kontakt
u, nun erst den Stromkreis momentan schließt. Beim Unterbrechen öffnet sich dann
zuerst der Vorkontakt v momentan und unterbricht damit schon den Stromkreis, der
zweite Kontakt tv kann sich also nun ungefährdet schleichend öffnen.
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Der Anlaßvorgang wird durch ein Kontaktvoltmeter handelsüblicher Bauart
oder eine ihm ähnliche Vorrichtung eingeleitet, welche in der Weise arbeitet, daß
sie jedesmal bei. einem oberen und unteren .einstellbaren Wert der angelegten Spannung
(hier der Batteriespannung) einen Umschalter betätigt, welcher also bei ansteigender
Spannung von einem Minimum bis zu einem Maximum eine bestimmte Stellung einnimmt
und bei sinkender Spannung vom Maximum bis zum Erreichen des Minimums die aridere
Stellung. Dier Anlaßvorgang läuft im übrigen nach der den Gegenstand der Erfindung
erläuternden und in Fig. i und z wiedergegebenen Schaltung für einen Dieselmaschinensatz
bzw.
für einen Maschinensatz mit Explosionsmotor ab.
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Es sei beispielsweise eine Batterie von 16 Zellen zu laden,
wobei als Antriebsmotor für den Ladegenerator .ein Dmeselmotor dient. Die entsprechende
Schaltung .ist in Fi;g. i dargestellt, und zwar ;gibt die dargestellte Stellung
der einzelnen Nocken und Kontakte die Bereitschaftsstellung wieder, in welcher sich
die Vorrichtung nach dem, völligen Aufladen der Batterie befindet. Sobald nun die
Spannung dieser Batterie ,auf 32 Volt gesunken ist, soll eine Neuladung vorgenommen
werden, bis wieder eine Spannung von beispielsweisQ 44 Volt bei ladendem Generator
erreicht ist. Das Kontaktvoltmeter 1( hat bereits in der in Fig. i wiedergegebenen
Darstellung die Lage eingenommen, die durch das Absinken der Batteriespannung auf
32 Volt bewirkt wird. Dabei liegen die an i und 2 ansetzenden Kontakthebel in einer
Stellung, in der eine leitende Verbindung mit den Kontakten 3 und q. hergestellt
wird, infolgedesisen fließt ein Strom bei einer Anzapfung der Batterie bei + 6 Volt
über die Klenune 1o, den Kontakt a, die Klemme 3 und i zum Hilfsmotor M und von
dort zqr Masse bzw. dem an Masse liegenden negativen P'ol der Batterie. Der Hilfsmotor
M beginnt zu laufen und 'bewegt die Schaltnocken A, B, C, D', E,
F
und J und die Kurbel H in einem der Uhrzeigerbewegung entgegengesetzten
Sinne. Nach einer gewissen Zeit schließt die NoickenscheibeDi den zugehörigen Kontaktid
und schaltet damit den Batterieabzweig + 6 Volt über den Kontakt -d an die Glühkerze
Z- des Antriebsdieselmotors. Bei "weiterer Umdrehung wird zunächst der Kontakt f
geschlossen, so daß nunmehr der Pluspol der Gesiamtbatterie an den offenen Kontakten
e und i liegt, ohne daß ein Strom hießen kann, so @daß das Schließen des Kontaktes
f schleichend erfolgen darf.
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Inzwischen hat die Kurbel H sich um etwa 9o0 gedreht und ,gibt nun
bei weiterem Umlauf während der nächsten 9o0 der Umdrehung die Brennstoffzufuhr
zum Dä.egelmotor frei und stellt seine Kompression wieder her. Dieses kann auf verschiedene
Weisie geschehen, vorzugsweise durch Übertragung der mechanischen. Kraft der Kurbelumdrehung
über den - Schieber S und e111 Zwischenglied (Gestänge o: ä.) auf die entsprechenden
Betätigungsorgane des Dieselmotors. Dabei hat man durch die Wahl der Kurvenform
im Schieber S die Möglichkeit, die Bewegung des Schiebers vollkommen den bei verschiedenen
Brennkraftmaschinen verschiedenen Anforderungen anzupassen. Kurze Zeit nachdem der
Kontakt f geschlossen ist, schließt sich nun momentan der Kontakt e, und die über
f ane liegende Spannung läßt nun einen Strom vom Pluspol der Batterie über den Widerstand
W, über die Kompoundwicklung und den Anker des Generator G nach dem Minuspol der
Batterie fließen. Diabei .setzt sich der Generator G in Bewegung und dreht, da er
mit dem Dieselmotor gekuppelt ist, diesen an. Die Kompression des Dieselmotors wird
durch die Kurbel H beim Anlassen zwecks erleichterten Anlassens und Schonung der
Batterie .aufgehoben. Bei weiterer Umdrehung der Nockenwelle wird jetzt langsam
die Kompression des. Motors wieder hergestellt und die volle Brennstoffzufuhr eingeleitet,
so daß nach 18o0 Nockenwellenum:-drehung seit Beginn .des Auslaßvorganges ,der Dieselmotor
betriebsbereit ist und durch die Glühkerze Z, welche dann auch ihre volle Glühtemperatur
erreicht hat, zum Anspringen kommt. Von diesem Zeitpunkt an sinkt die Entladestromstärke,
die zum Drehen des Generators gebraucht wurde, rasch auf 0, und sobald eine gewisse
Umdrehungszahl .erreicht ist, kehrt sich die Richtung ödes Stromes um, und die Ladung
beginnt. Inzwischen dreht sich die Nockenwelle weiter, und als nächster Kontakt
wird c geschlossen. Dia. jedoch immer noch (bis zum Erreichen einer Betriebsspannung
von 44 Volt) keine Verbindung zwischen 5 und i besteht, ist der über den Kontakt
c führende Stromkreis nach wie vor offen.
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Während der nächsten 9o0 der Umdrehung der Steuerwelle bleibt nun
die Brennstoffzufuhr zum Dieselmotor bei voller Kompression desselben erhalten.
Während dieser 9o0 Nockenwellenumdrehung spielen sich Wieder verschiedene Schaltvorgänge
,ab. Bald mach -dem Einschalten des Kontaktes c wird der Kontakt d wieder geöffnet
und der nunmehr nicht mehrerforderliche Glühstrom unterbrochen. Etwa gleichzeitig
schließt sich der Kontakt i, und bald darauf öffnet sich e, infolgedessen fließt
jetzt der von ,dem Generator G gelieferte Strom über die Kontaktei und f sowie über
den Rückstromschalter N nach dem Pluspol der Batterie. Die Kon zpoundwicklung erhält
keinen Strom mehr über den Widerstand W, sondern liegt lediglich in Reihe mit der
Nebenschlußwicklung des; Generators, welcher nun als gewöhnliche Nebenschluß@mas.chine
;arbeitet.
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Der Rückstromschalter N, der an sich bekannt ist der aber hier einen
besonderen neuartigen Zweck im Rahmen der Gesamtvorrichtung erfüllt, und der 'hier
deshaab von ausschlaggebgnder Bedeutung ist; ist so angeschlossen, daß sich beim
Ladestrom ,die Wirkung der Strom- und Spannungsspule aufhebt, so daß sich der mit
dem Anker verbundene Kontakt n öffnet und der über den
Kontakt e
bestehende Stromweg von -f- 6 Volt über it und Klemme i zmn Hilfsmotor M führende
Stromkreis unterbrochen wird, sobald der Generator die Batterie lädt. Da als nächster
Schaltvorgang =ein Öffnen des Kontaktes a durch die Nockenschezbe A erfolgt, kommt
der Hilfsmotor und damit die ganze Nockenschaltvorrichtung zum Stillstand, während
der Generator weiter die Batterie lädt.
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Wenn zu diesem Zeitpunkt entweder ,der Dieselmotor nicht angesprungen
ist oder der Generator G infolge irgendeiner anderen Störung keine Spannung .abgibt,
so öffnet sich -der durch den Rückstromschalter N gesteuerte. Kontakt n nicht, infolgedessen
besteht ein geschlossener Stromkreis von -E- 6 Volt der Batterie über den Kontakt
C, den Kontakt n die Klemme i zum Hilfsmotor M, so däß im Falle einer Störung der
Hilfsmotor, und :damit die ganze Schaltvorrichtung, weiterläuft. Hierdurch wird
bald darauf durch die Nockenscheibe B der Kontakt b geschlossen, und @es fließt
ein Strom von + 6 Volt der Batterie über den Kontakt b- und ,die Klemme 4 und 2
zu einem optischen oder akustischen Notsignal. Beim Weiterlaufen der Schaltwelle
öffnet sich zunächst momentan der Kontakt/ und trennt damit .den Generator G von
der Batterie, bald darauf wird auch i geöffnet, was nun schleichend geschieht. Zu
diesem Zeitpunkt beginnt die Kurbel I7 den Schieber S wieder in seine Anfäpgsstellung
' zu bewegen, dadurch wird die Kompression des Dieselmotors wieder aufgehoben und
die Brennstoffzufuhr abgestellt.
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Kurz vor dem Erreichen der Ausgangsstellung der Vorrichtung öffnet
sich dann nochmals der Kontakt a, und bei weiterarbeitendem Notsignal L bleibt nun
der Hilfsmotor M und mit ihm die ganze Vorrichtung stehen, bis ein Wärter die Steuerwelle
von Hand in ihre Ausgangsstellung bewegt, nachdem die vorliegende Störung beseitigt
ist. Bis zu dem Augenblick, wo auf .diese Weise die Bereitschaftsstellung wiederhergestellt
wird, ist als! einziger Stromverbraucher das Notsignal L eingeschaltet, während
alle anderen Stromkreise unterbrochen sind.
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Wenn aber der Dieselmotor einwandfrei :anspringt und der Generator
ordnungsgemäßen Ladestrom ,an die Batterie abgibt; während der Kontakt a durch Einschnappen
in die Raste p, geöffnet ist, so bleibt der Hilfsmotor M stehen, da durch den über
den Rückströmschalter N fließenden Ladestrom der Kontakt n geöffnet wird und damit
den über Kontakte, tz und Klemme i zum Hilfsmotor führenden Stromfuß unterbricht.
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In diesem Zustand läuft der. Dieselmotor weiter, und der Generator
ladet die Batterie auf. Erst wenn die Endspannung der Batterie erreicht ist und
das Kontaktvoltmeter I( sich umlegt, erhält der Hilfsmotor !,ü wieder Spannung,
und zwar über den Kontakt c und die Klemmen 5 und r. Das bedeutet, daß nach beendeter
Ladung die Schaltvorrichtung sich wieder in Bewegung setzt und nun, wie vorher bei
eintretender Störung geschildert, die Batterie vorn Generator trennt: Dabei kommt
aber das Notsignal L dann trotz Schließens des Kontaktes b- nicht zum Ansprechen,
weil der Strom durch Umlegen des Kontaktvoltmeters I@ nunmehr zwischen den Klemmen
2 und q. unterbrochen ist, außerdem: kommt beim Einfallen des Kontakthebels in die
Raste r2 der Nockenscheibe A der Hilfsmotor trotz Unterbrechung des über den Kontakt
a führendem Stromweges nicht zum Stillstand, weil jetzt ein zweiter Stromkreis über
den Kontakt c und die Klemmen 5 und i geschlossen .ist, der erst dann unterbrochen
wird, wenn der Kontakta wieder geschlossen ist.
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Dann ,aber öffnet sich bald darauf wieder der Kontakte, und die Vorrichtung
bleibt nun in 'der in Fig. i gezeichneten Bereitschaftsstellung wieder stehen, weil
der Hilfsmotor M über keinen Weg .Spannung erhält. Diese Bereitschaftsstellung 'bleibt
- so lange bestehen, bis sich infolge Absinkens der Batteriespannung :auf 32 Volt
bzw. ihren unteren Grenzwert die Kontakthebel des Kontaktvoltmeters I( wieder in
die in der Figur angegebene Stellung bewegen, worauf sich der ganze Vorgang wiederholt,
da nun der Hilfsmotor M wieder zu laufen beginnt.
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Ganz .ähnlich: läßt sich eine entsprechende Vorrichtung für Explosionsmotoren
aufbauen, und die hierfür erforderliche Schaltung ist in Fig. 2 angegeben. Dabei
ist nur der Glühstrom durch den Zündstrom zu ersetzen; welcher zu gleicher Zeit
wie der Kontakt ein- und wieder ausgeschaltet wird und später als der Glühstrom
beim Dieselmotor unterbrochen wird, nämlich dann, wenn .der Kontakt :a nach Verlassen.
der Raster, sich wieder schließt. Außerdem wird durch die Steuernockenwelle eine
Startklappe beim Anlasseen betätigt, wobei beispielsweise durch entsprechende Formgebung
des Ausschnittes im Schieber S die Betätigung der Startklappe beliebig eingestellt
werden kann. Die Brennstoffzufuhr braucht weder abgestellt noch angestellt zu werden,
da beim Explosionsmotor die Stillsetzung durch Unterbrechung des Zündstromes erfolgen
kann. Wird zum Betrieb Fallbenzin benutzt, so ist natürlich eine Abstellung der
Benzinzufuhr erwünscht und leicht durch die Nockenwelle zu betätigen.
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Bei dieser und der im Hauptpatent 6,47 976 beschriebenen Vorrichtung
läßt sich ein so gedrängter Aufbau erreichen, daß infolge de'' geringen Platzbedarfs
und der erschütterungsunempfindlichen
Bauart ein in sich geschlossenes
Gerät entsteht, das unmittelbar an der Brennkraftmaschine und Zusatzmaschine oder
dem aus Brennkraftmaschine und Zusatzmaschine bestehenden Maschinensatz ,angebaut
werden und zu einem einheitlichen Ganzen vereinigt werden kann.
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Es ist also ,jetzt möglich, einen serienmäßigen Brennkraftmotor durch
nachträgliches Anbringen des selbsttätigen Schaltgeräts zu einem vollautomatischen
Motor auszubilden, um ihn dadurch für automatische Batterieladezentralen, Notbeleuchtungszentralen,
Pumpwerke o. dgl. brauchbar zu machen. Unter Verwendung der bisher bekannten Bauarten
ist es stets erforderlich gewesen, mehrere Zusatzgeräte am Motor bzw. am Aggregat
anzubringen und die eigentliche Automatik als selbständiges Gerät getrennt vom Motor
bzw. Aggregat und möglichst erschütterungssicher aufzustellen. Der in weiterer Ausbildung
der Erfindung vorgesehene direkte Anbau gestaltet sich so einfach wie der nachträgliche
Anbau eines Starters, einer Lichtmaschine oder einer Glüihkerzeneinrichtung.