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Vollselbsttätige elektrische Kohlebogenlampe, insbesondere Hochleistungsbogenlampe,
bei welcher in Abhängigkeit von den für die Arbeitsweise des Lichtbogens maßgeblichen
Betriebsgrößen - insbesondere Lichtbogenstromstärke, Lichtbogenspannung und Elektrodenstellung
- selbsttätig sowohl der Elektrodenv orschub nachgestellt und eine Überschreitung
der höchst zulässigen örtlichen Grenzlagen der Elektrodenenden (Brennenden) verhütet
als auch selbsttätig die Elektrodenvorschubgeschwindigkeit eingesteuert wird Die
Erfindung bezieht sich auf die bekannte vollselbsttätige elektrische Kohlebogenlampe,
insbesondere Hochleistungsbogenlampe, bei welcher in Abhängigkeit von den für die
Arbeitsweise des Lichtbogens maßgeblichen Betriebsgrößen - insbesondere Lichtbogenstärke,
Lichtbogenspannung und Elektrodenstellung - selbsttätig sowohl der Elektrodenvorschub
nachgestellt und eine Überschreitung der höchst zulässigen örtlichen Grenzlagen
der Elektrodenenden (Brennenden) verhütet als auch selbsttätig die Elektrodenv orschubgeschw
indigkeit einbesteuert wird. Die Erfindung besteht darin, daß die zur Einsteuerung
der Elektrodenvorschubgeschwindigkeit oder auch zur unmittelbaren Einsteuerung des
Lampenstromes vorgesehene Reeleinrichtung - anstatt die jeweiligen Augenblickswerte
zu anessen und diese als solche weiterzuleiten - in dauernder, schrittweiser oder
periodischer Zeitfolge selbsttätig zunächst den jeweiligen Durchschnittswert (Mittelwert)
der für die Arbeitsweise des Lichtbogens maßgeblichen Betriebsgrößen ermittelt und
dann den so festgestellten Durchschnittswert (Mittelwert) oder dessen Auswirkung
jeweilig
zur Steuerung der Vorschubgeschwindigkeit (Grundgeschwindigheit) an den elektrischen
Vorschubantrieb oder auch zur unmittelbaren Einsteuerung des Lampenstromes weitergibt.
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Als Grundlage für die Ermittlung de, Durchschnittswertes kann der
Lampenstronm, die Bogenspannung, der Strom einer entsprechend der Lage der Brennenden
gesteuerten Photozelle o. dgl. dienen. Diese Grundgrößen brauchen nicht in Form
eines kontinuierlichen Stromes und einer kontinuierlichen Spannung für die Messung
des Mittelwertes herangezogen zu werden, sondern sie können auch in Form von Impulsen
das den Durchschnittswert ermittelnde Gerät beeinflussen.
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Z. E. kann nman zur Messung des Mittelwertes der Bogenspannung an
die Bogenspannung einen Voltstundenzähler anschlie-Ben, der z. B. einen Schaltarm
aus einer bestimmten Ausgangslage entfernt. Dieser Schaltarm wird periodisch, beispielsweiss
durch ein Laufwerk, in die Ausgangslage zurückgebracht. Der Endausschlag des Schaltarm
s in den einzelnen Registrierperioden ist clean Mittelwert der Bogenspannung proportional.
Als kontinuierlicher Mittelwertsmness er können alle für diese Zwecke bekannten
Mittelwertsmesser verwendet werden. beispielsweise ein träges thermisches Meßgerät.
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Die selbsttätige Einsteuerung der Regelvorrichtung in Abhängigkeit
von dem Mittelwert wird sehr einfach, wenn man einen Regelwiderstand in der Umsteuervorrichtung
für die Vorschubgeschwindigkeit anordnet. welcher den Durchschnittswert ermittelt
und durch die jeweilige Lage seines Schaltarmes festlegt, gegebenenfalls auch gleichzeitig
sichtbar macht.
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Statt dessen kann der Mittelwert auch durch ein Drehmoment oder eine
Geschwindiglkeit festgelegt werden, indem man z. B. einen durch einen Widerstand
entsprechend dem Mittelwert eingesteuerten Strom oder eine ebenso eingesteuerte
Spannung einem Hilfslaufwerk (Motor j zuführt, der dann mit einer dem Mittelwert
entsprechenden Geschwindigkeit läuft. In diesem Fall kann die Einsteuerung der Vorschubgeschwindigkeit
des Regelwerks dadurch erfolgen, daß die Drehzahl des Hilfslaufwerks einem Vergleichswerk
als Sollwert zugeführt wird. während die Geschwindigkeit des Regelwerks selbst als
Istwert in das Regelwerk eingeht. Das Vergleichswerk braucht dann nur das Regelwerk
im Sinne einer Verminderung der Differenz zwischen Ist- und Sollgeschwindigkeit
einzusteuern. In derselben Weise kann der ermittelte Durchschnittswert durch einen
Regulierwiderstand als Stromstärke, Spannung usw. dargestellt werden.
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Die Einsteuerung der Vorschubgeschwindigkeit selbst kann. wie erwähnt.
durch Änderung der Drehzahl des den Vorschub bewirkenden Motors, durch Änderung
des Übersetzungsverhältnisses eines zwischen Motor und Elektrode eingeschalteten
Getriebes, ferner durch Änderung der Schrittzahl oder Schrittweite eines zwischen
Motor und Elektrode angeordneten Schrittschaltwerkes erfolgen.
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Unter Umständen kann man auch, wie ebenfalls schon erwähnt, statt
der Vorschubgeschwindigkeit den Lampenstrom entsprechend demn Mittelwert einsteuern,
weil dann durch Beschleunigung bzw. Verzögerung des Abbrandes indirekt die Lage
der Elektrodenbrennenden berichtigt wird.
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U m falsche Mittelwertsänderungen bei größeren Abweichungen des Elektrodenvorschubs
vom tatsächlichen Abbrand auszuschließen, empfiehlt es sich, gröbere Störungen des
Lampenbetriebes augenblicklich durch vorübergehende. vorzugsweise stoßartige Erhöhung
oder Verminderung der Vorschubgeschwindigkeit oder des Vorschubweges wenigstens
näherungsweise auszugleichen. Statt dessen kann man aber auch von vornherein dafür
sorgen, daß die an den Brennenden der Elektroden auftretenden Lagenänderungen, auf
welche die den Durchschnittswert ermittelnden Geräte ansprechen, vorzugsweise beim
Ansprechen dieser Geräte, selbsttätig durch zusätzliche Korrekturimpulse im Vorschubwerk
ausgeglichen werden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch
dargestellt. Mit i ist die Anode und mit 2 die Kathode bezeichnet, deren in den
Halterköpfen 3, q. gelagerte Vorschubtriebteile über die Wellen 5 and 6 und die
Vorgelege 7, 8 von den Regelwerksmotoren 9, io angetrieben «-erden.
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Der für den Elektrodenvorschub ausschlaggebende Mittelwert wird schrittweise
gebildet, und zwar durch algebraische Summierung positiver und negativer Schritte.
Von Gien die Arbeitsweise der Elektroden überwachenden Geräten und Schaltern werden
die positiven Schritte jeweils bei einer zu starken Verlängerung des Bogens, die
negativen Schritte hingegen bei einer zu starken Verkürzung des Bogens herbeigeführt.
Für die positive Elektrode werden als Schritterzeuger die Lage ihres Brennendes
überwachende Ger iite, ini dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Thermostaten i
r, 1z, an deren Stelle auch Photozellen o. dgl. treten können, verwendet. .Für die
negative Elektrode dienen als Schritterzeuger spannungs- und/oder stromabhängige
Geräte, im Ausführungsbeispiel
ein Differentialrelais I3. Der Teil
28 ist eine zwischen die Thermostaten II, I2 und das Brennende der positiven Elektrode
i gelegte Sammellinse. Der Thermostat Ii erzeugt die positiven Schritte für die
Mittelwv ertsbildung, und zwar mit Hilfe eines von diesem Thermostaten gesteuerten
elektromagnetischen Klinkenschaltwerks I4, das über dlas Steigrad I5 den Schaltarme
I6 eines in dem Stromkreis der Nebenschlußwicklung go des Regelwerksmotors 9 liegenden
Regelwiderstandes I7 verstellt. Die negativen Schritte für die Mittelwertshildung
werden von dem Thermostaten I2 herbeigeführt, der seinerseits ein in diesem Sinne
auf das Steigrad I5 einwinkendes Schaltwerk I8 steuert. Der Regelwiderstand I7 mit
seinem Schaltaren I6 ist also die Umsteuervorrichtung für die Vorschubgeschwindigkeit
der positiven Elektrode, und hierbei ist jeweilig der Mittelwert für die Vorschubgeschwindigkeit
durch die Lage des Schaltarms I6 festgelegt, gegebenenfalls auch gleichzeitig siehtbargemacht.
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In derselben Weise dient als Einsteuervorrichtung für die Vorschubgeschwindigkeitder
negativen Elektrode 2 ein der Nebenschlußerregerwicklung Ioo des Vorschubmotors
Io vorgeschalteter Regelwiderstand Ig9 dessen Schaltarm 2o über das Klinkenrad 2I
von den elektromagnetischen Klinkenschaltwerken 22, 23 verstellt wird. Die Klinkenschaltwerke
22, 23 werden ihrerseits von den Kontakten I3o, I3I des Differentialrelais I3 gesteuert.
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Da bei demn Ausführungsbeispiel sowohl die die Lagedes Brennendes
der positiven Elektrode I überwachenden Schalter II, I2 als auch das die Spannung
und den Strom des Bogens und damit den Mittelwert für den Vorschub der negativen
Elektrode einsteuernde Differentialrelais I3 erst ansprechen können, wenn bereits
eine Änderung der Bogenlänge bzw. eine Änderung der Lage des Brennendes der positiven
Elektrode I eingetreten ist, muß außerdem, wie erwähnt, Vorsorge dafür getroffen
sein, daß diese Änderungen der Bogenlänge bzw. Logenänderungen des Brennendes der
positiven Elektrode schorn leim Ansprechen der den Durchschnittswert ermittelnden
Geräte selbsttätig durch zusätzliche Korrekturimpulse im Vorschubwerk ausgeglichen
werden, weil ja sonst die Lampe mit ganz falschen Elektrodenstellungen weiterarbeiten
würde. Zu diesem Zweck sind in demn Stromkreis des Regelwiderstandes I7 die Schalter
24, 25 vorgesehen, von denen der eine, 24, beim Arbeiten des Klinkenmagneten I8
geschlossen und der andere, 25, beim Anziehen des Klinkenmagneten I4 geöffnet wird.
In gleicher Weise sind auf der negativen Seite die Schalter 26, 27 im Stromkreis
des Regelwiderstandes i9 angeordnet, von denen der eine, 26, beim Arbeiten des Relais
22 geschlossen und der andere, 27, beim Arbeiten des Relais 23 geöffnet wird.
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Die :beschriebene Anordnung arbeitet auf Folgende Weise: Wird -die
Lampe eingeschaltet und ist der Lichtbogen gebildet, so wird durch die Linse 28
ein Bild des Brennendes der positiven Elektrode i auf die Thermostaten 11, 12 geworfen.
Steht das Brennende der positiven Elektrode in der Normalstellung a, dann fällt
das Bild zwischen die beiden Thermostaten i i, 12, so .daß .diese nicht ansprechen
können.
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Entspricht jedoch der von der Stellung des Schaltarms 16 abhängige
Vorschub der positiven Elektrode i nicht dem tatsächlichen Abbrand der positiven
Elektrode, ist also beispielsweise dieser Vorschub zu klein, so brennt die positive
Kohle allmählich zurück. Sobald @dabei das Brennende der Elektrode die Stellung
b erreicht, wird der Thermostat 1i von den von dort ausgehenden Strahlen getroffen,
er schließt den Stromkreis des Klinkenmagneten 1q., der den Schaltarm 16 über das
Steigrad 15 um einen Schritt im Sinne einer Erhöhung der Drehzahl des Motors 9 weiterschaltet.
Beim Ansprechen des Klinkenmagneten 14 wird gleichzeitig der Schalter 25 geöffnet
und dadurch der volle Widerstand 17 der Erregerwicklung go des Motors 9 vorgeschaltet,
so daß der Motor 9 so lange mit seiner höchsten Drehzahl läuft, bis das Brennende
wieder in die Stellung a eingelaufen ist. Die von dem Brennende ausgehenden Strahlen
fallen daher zunächst wieder zwischen die Thermostaten 11, 12, so daß keiner dieser
Thermostaten von diesen Strahlen getroffen wird. Sollte trotz der vorgenommenen
Erhöhung die Vorschubgeschwindigkeit immer noch nicht :dem wirklichen Abbrand der
positiven Elektrode i entsprechen, so wiederholt sich der beschriebene Vorgang nach
einiger Zeit, und zwar so oft, bis Vorschub und Albrand genau übereinstimmen.
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Ist der Abbrand der Elektrode i kleiner als der Vorschub, dann gelangt
nach einiger Zeit das Brennende der positiven Elektrode aus der Stellung a in die
Stellung c. Dadurch kommt :der Thermostat 12 in den Bereich der vom positiven Brennende
ausgehenden Strahlen, er schaltet den Klinkenmagneten 18 ein, der über das Steigrad
15 den Schaltarm 16 um einen Schritt zurückschaltet. Mit .dem Klinkenmagneten 18
wird gleichzeitig der Schalter 2¢ geschlossen, der so den gesamten Vorwiderstand
17 kurzschließt. Dadurch wird die Drehzahl des Motors 9 und damit der Vorschub der
Elektrode 3 so lange vorübergehend auf,den kleinsten Wert geschaltet, bis
die
positive Elektrode wieder in die Stellung a zurückgebrannt ist. Dann geht der Betrieb
wieder mit dem tun einen Schritt verkleinerten Vorschule weiter, weil ja inzwischen
auch der Thermostat I2 wieder aus demn Bereich der vom Brennende der positiven Elektrode
ausgehenden Strahlen kamn und damit den Stromkreis des Klinkenmagneten I8 vieder
öffnete. Auch dieser Vorgang wiederlholt sich, falls notwendig, so oft, bis der
Abbrand mnit dem Vorschub genau übereinstinlnnt.
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lm wesentlichen in der gleichen Weise vollzieht sich auch die Einsteuerung
der Vorschubgeschwindigkeit für die negative Elektrode 2. Wird beispielsweise der
Lichtbogen zu lang, weil der Vorschub der negativen Elektrode hinter dem tatsächlichen
Abbrand zurückbleibt, dann überwiegt die Zugkraft der Spannungswicklung I3o des
Differentialmnagneten I3. Der Stromkreis des Klinkenmnagneten 25 wird über den Kontakit
I3 I des Differentialrelais geschlossen, so daß dieser Magnet den Schaltarm 2o um
einen Schritt in Sinne einer Erhöhung der Drehzahl des Motors Io weiterschaltet.
Gleichzeitig wird dabei der Kontakt 27 vorübergehend so lange geöffnet, bis die
normale Lichtbogenlänge und damit die normale Lichtbogenspannung wieder erreicht
ist. bei der sich die Zugkräfte der Wicklungen I30, I3I des Differentialrelais I3
das Gleichgewicht halten. Die Kontaktzunge I32 des Relais I3 kehrt also wieder in
die Mittellage zurück, der Magnet 23 wird abgeschaltet und der Schalter 27 wieder
geschlossen. Ist inm unigekehrten Fall der Vorschub der negativen Elektrode gegenüber
demn Abbrand zu groß, so daß der Lichtbogen zu kurz und damit der Lichtbogenstromn
zu groll wird, dann überwiegt die Zugkraft der Stromwicklung I3I des Relais I3 die
Zugkraft der Spannungswicklung I30, seine Kontaktzunge I32 legt sich gegen den Kontakt
I30, wodurch der Klinkenmagnet 22 eilngeschaltet wird, der seinerseits den Schaltarm
2o über das Klinkenrad -2I um einen Schritt im Sinne einer Verkleinerung der Drehzahl
des Motors Io zurückschaltet. Gleichzeitig wird mit demn Magneten 22 auch der Schalter
26 vorübergehend so lange geschlossen und dadurch der Vorwiderstand Ig überbrückt,
bis die normale Lichtbogenlänge und damit der normale Lichtbogenstrom wieder erreicht
ist. Auch auf der negativen Seite wiederholen sich die geschilderten Vorgänge stets
so lange, bis der Abbrand und der Vorschub genau übereinstimmen.
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Die Lamlpe nach der Erfindung unterscheirdet sich also insofern von
den bisher bekannten vollselbsttätigen Bogenlampen, als sich ihr Vorschub vollkommen
selbsttätig auf den tatsächlichen Abbrand der Kohlen einreguliert, so daß nach der
automatischen Einregulierung der Lampe die Regelkontakte nur verhältnismäßig selten
anzusprechen brauchen. Es braucht also nicht mehr, wie bei den bekannten vollselbsttätigen
Lampen, der Grundvorschub der jeweiligen Kohlensorte angepaßt zu werden.
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Darüber hinaus bietet die Lampe nach der Erfindung den Vorteil, daß
sie, falls einmal das eine oder andere Regelelement versagt. ohne Schwierigkeiten
auch mnit Handregulierung Weiterbetrieben werden kann. Man braucht zu diesem Zweck
nur die Achsen der Schaltarme I6, 2o aus dem Lampenkasten herauszuführen und je
mit einem Zeiger und einer Skala zu versehen, mittels denen dann das Regelwerk auf
die ermittelten Durchschnittswerte der Vorschubgeschwindigkeiten der jeweils verwendeten
Kohlensorten eingestellt wird.