DE8654C - Neuerungen an elektrischen lampen mit mechanismus zur regulirung - Google Patents

Description

1879.

Klasse 21.

SIEMENS & HALSKE in BERLIN. Neuerungen an elektrischen Lampen mit Mechanismus zur Regulirung.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 16. April 1879 ab.

Bei den bisher gebräuchlichen elektrischen Lampen wird die Regulirung des Lichtbogens dadurch bewirkt, dafs der elektrische Strom zu einer Kraftäufserung unter Ueberwindung einer Feder oder eines Gewichtes, in Verbindung mit entsprechenden Mechanismen, verwendet wird, wobei für die zu erzielende Länge des elektrischen Lichtbogens der Moment mafsgebend ist, in welchem die Kraftäufserung des elektrischen Stromes der constant entgegenwirkenden Kraft der Feder oder des Gewichtes das Gleichgewicht hält, welcher Moment bei einer bestimmten Stromstärke eintritt. Die erwähnte Kraftäufserung des elektrischen Stromes besteht bekanntlich in der Anziehung eines vom Strom umflossenen Elektromagneten auf einen vorliegenden Anker oder in der anziehenden Kraft, welche eine vom Strom umkreiste Drahtspule auf einen in sie hineinragenden Eisenkern ausübt etc.

Bei der vorliegenden Erfindung wird an die Stelle der erwähnten, der Kraftäufserung des elektrischen Stromes entgegenwirkenden Federoder Gewichtskraft die Anziehung einer zweiten Spule oder eines Elektromagneten etc., welcher von einem Zweigstrom durchlaufen wird, substituirt. Aufser der erwähnten Gegeneinanderwirkung der beiden Spulen etc. ist keine andere Kraft auf das durch den Einflufs des Stromes bewegliche System thätig, welches an und für sich ganz oder annähernd equilibrirt ist.

In der Fig. 1 der beiliegenden Zeichnung ist das Regulirungsprincip der uns unter No. 5031 patentirten Lampe nochmals schematisch dargestellt:

α und b sind die beiden Kohlenhalter, g und h die Kohlenstäbe, c cⁱ ist ein um den Punkt d drehbarer Hebel. Bei c' ist der Kohlenhalter α mit dem Theil c' des Hebels verkuppelt. Diese Verkuppelung ist aber derart, dafs der Halter α in der untersten Stellung der Seite c^l des Hebels aus der Verkuppelung gelöst wird, wodurch der Halter α gegen die untere Kohle hinfallen kann, wie solches in der Beschreibung zu P. R. No. 5031 näher angegeben ist. Diese unterste Stellung der rechten Seite c^x des Hebels tritt aber jedesmal in der Ruhelage ein infolge des Uebergewichtes des Hebels auf dieser Seite, welche in der Zeichnung, Fig. i, durch das verschiebbare Laufgewicht P angedeutet ist. (In der wirklichen Ausführung kommt dieses Laufgewicht auf die andere Seite des Hebels, zum Ausgleiche des ohnehin schon zu grofsen Uebergewichtes des Halters a.)

Tritt nun ein elektrischer Strom ein, so zieht dieser den Eisenstab s in die Spule hinein, das rechte Ende des Hebels <r' verläfst seine unterste Stellung, wobei sich der Halter α (wie früher beschrieben) sofort wieder mit ihm verkuppelt und mit in die Höhe gehoben wird. Dadurch entsteht der elektrische Lichtbogen bis zu der Länge, in welcher er den elektrischen Strom durch den mit seiner Länge zunehmenden Leitungswiderstand so weit schwächt, dafs die Anziehung der Spule R dem entgegenwirkenden Gewicht P das Gleichgewicht hält. Durch die Thätigkeit der Lampe wird also im allgemeinen zunächst nicht eine bestimmte Bogenlänge, sondern nur unter Veränderung des Widerstandes des Bogens eine bestimmte Stromstärke hergestellt. Eine sich gleich bleibende Bogenlänge, wie sie zur Erzielung eines brauchbaren elektrischen Lichtes nöthig ist, wird dabei nur dann erzielt, wenn die betreffende Stromstärke auch immer bei dem gleichen Widerstand des Lichtbogens eintritt, d. h. wenn die elektromotorische Kraft der Stromquelle und die übrigen Widerstände und sonstigen Vorgänge im Stromkreise constant sind. Aus diesem Grunde können auch nicht mehrere solcher elektrischen Lampen in einen Stromkreis oder parallel zu einander eingeschaltet werden.

Bei dem vorliegenden neuen System der Regulirung für elektrische Lampen wird der Lichtbogen unmittelbar auf einen bestimmten Widerstand gebracht, unbekümmert um die daraus entstehende Veränderung der Stromstärke oder um äufsere Vorgänge im Stromkreise.

Die Anwendung des neuen Systems auf unsere oben kurz beschriebene Lampe gestaltet sich beispielsweise folgendermafsen:

Es ist das Gewicht P, wie bereits erwähnt, durch eine zweite Spule T ersetzt, Fig. 2, welche auf einen, mit dem Stab s in Fig. 1 fest verbundenen Eisenstab s¹ in entgegengesetztem Sinne wirkt, so dafs die Regulirung

des Lichtbogens nunmehr durch die alleinige Wirkung des elektrischen Stromes erfolgt.

Dig- "Anordnung der regulirenden Theile der neuen Erfindung ist in Fig. 2 schematisch dargestellt.

Die Theile R, cc¹, α, b, g, h und s sind die gleichen, wie bei der vorher beschriebenen Lampe.

Der Stab s ist nach oben verlängert, oder besser mittelst eines nicht aus Eisen bestehenden Zwischenstücks mit einem in seiner Verlängerung nach oben liegenden Eisenstabe s¹ verbunden, welcher in die erwähnte zweite Spule T hineinragt. Diese Spule T ist aus vielen Windungen dünneren Drahtes umwickelt, dessen Enden an den beiden nach aufsen führenden Klemmen der Lampe verbunden sind. Es bildet sonach diese, dünndrahtige Spule T eine Nebenschliefsung von hohem Widerstand für den elektrischen Strom, zu dem im übrigen nicht geänderten Stromweg der elektrischen Lampe und speciell auch zu dem Lichtbogen. Die Stromstärke in den beiden Stromzweigen ist nach einem bekannten Gesetz umgekehrt proportional den jeweiligen. Widerständen in den beiden Zweigen.

Unter der bereits hervorgehobenen Voraussetzung, dafs auch das durch das Abbrennen der Kohlen bedingte Nachschieben der Kohlenhalter in der gleichen Weise erfolgt,, wie bei der früher patentirten Lampe,, stellt sich die Wirkungsweise des neuen Regulirungssystems, wie folgt dar:_:

Der eintretende elektrische Strom findet die Kohlenstäbe in beliebiger Stellung zu einander vor,, z. B. weit getrennt. In. diesem. Falle hat,, wie die Zeichnung, Fig. 2, ergiebt, nur die dünndrahtige Spule T Strom, da der andere, durch die dickdrahtige Spule R gehende Zweig an der Trennungsstelle unterbrochen ist. Die Spule T zieht also den Stab s', in sich hinein und bringt die Seite c^l des Hebels cc¹ in ihre unterste Stellung. In dieser Lage löst sich der Kohjenhalter in der Weise, welche unter anderem Gegenstand des vorerwähnten früheren, Patentes war und die. darum in der Zeichnung nicht wieder angedeutet ist, von dem Hebel c c' los und fällt langsam herunter, bis sich; die Kohlen treffen. In. diesem Moment wird der Zweig, in welchem sich die dünndrahtige Spule T befindet, fast stromlos, während; der Strom in den starken: Windungen von R kräftig auftritt.

Durch die Wirkung des Stromes in den Windungen von R wird der Stab. s· nach unten gezogen. Hierdurch hebt sich der Th eil. <■' des Hebels c c\ Im ersten. Moment dieser: Hebung stellt sich die vorher gelöste Verbindung zwischen dem Hebel c¹ und dem Kohlenhalter a wieder her, die Kohlenstäbe gehen aus einander und der Lichtbogen wird entzündet.

Infolge des in dem Stromkreise derν Spule R hinzutretenden Widerstandes des Lichtbogens wächst der Strom wieder in der dünndrahtigen Spule T, während er in R schwächer wird. Bei einem bestimmten Widerstände des Bogens (unbekümmert um die dadurch eintretende Stromstärke im äufseren Theile des Stromkreises) halten sich die von R und T auf den Stab s s' ausgeübten Anziehungen das Gleichgewicht. Durch äufsere Einflüsse bedingte Veränderungen der Stromstärke verändern diese beiden Anziehungen gleichmäfsig, ihr Verhältnifs bleibt das gleiche und ist daher ohne Einwirkung auf die gewonnene Gleichgewichtslage.

Für die Gröfse des Widerstandes im Lichtbogen selbst ist das Verhältnifs der Wirkungen von R und T auf den Stab s s' bei einer Stromstärke mafsgebend. Sie wird also vorbestimmt durch geeignete Auswahl des Widerstandes und der Zahl der Umwindungen auf den beiden Spulen, oder durch gröfsere oder geringere Eintauchung der Enden des Stabes s s' in das Innere der beiden Spulen, welche Gröfsen man, falls es wünschenswerth ist, verstellbar machen kann.

Während also bei den früheren elektrischen Lampen die Regulirung nicht unabhängig von den Vorgängen im Stromkreis aufserhalb der Lampe war, sondern von solchen beeinflufst wurde, die gleichzeitige Einschaltung mehrerer Lampen in ein Stromnetz also nicht angängig war, weil jede durch den Lichtbogen einer Lampe hervorgerufene Stromschwankung auch die Mechanismen der anderen Lampen zu unz.eitiger Thätigkeit veranlafste,, wird bei der neuen Erfindung, diese Einschaltung von. mehreren Lampen in einen Stromkreis ermöglicht, weil jede Lampe, unabhängig von der anderen, ihren Lichtbogen auf einen ganz genau gegebenen Widerstand und dadurch bestimmte Länge und Helligkeit einstellt. Es ist somit das Problem der sogenannten Theilung des elektrischen Lichtes unter Anwendung elektrischer Lampen mit Mechanismen zum Reguliren praktisch gelöst.

Ebenso, wie man demnach bei entsprechender Spannung der verwendeten Stromquelle (einerlei, ob sie gleichgerichtete oder Wechselströme liefert) mehrere Lampen in einen Kreis schalten kann, ist auch die Einschaltung von mehreren Lampen in verschiedene, von derselben Stromquelle ausgehende Zweigleitungen oder parallel neben einander, ermöglicht. Man kann sogar beide Methoden des Einschaltens gleichzeitig für die nämliche Stromquelle in Verwendung bringen und gewinnt dadurch die Möglichkeit, entsprechend den verschiedenen Stromstärken, in den verschiedenen Theilen des Netzes Lichter von verschiedener Stärke durch elektrische Lampen der vorbeschriebenen Art zu erzeugen. Es ist dies in Fig. 3 beispielsweise verdeutlicht, wobei die durch die Kreise i, 2, 3, 4, 5 bezeichneten Lampen bei sonst passender Beschaffenheit der Stromquelle etc. in entsprechender Abstufung schwächeres Licht geben,. als die mit a, b, c bezeichneten.

In Fig. 4 ist eine praktische Ausführung nach dem in Fig! 2 gezeichneten Schema genau dargestellt, und bedarf nach dem Vorhergesagten keiner weiteren Erläuterung.

Das beschriebene System der Ausgleichung von aufsen kommender Stromschwankungen unter Anwendung von Stromverzweigungen läfst sich, wie bereits erwähnt, auch auf andere Lampensysteme anwenden und, wie alle derartigen Principien, in seiner Ausführung mannigfach variiren.

Zunächst kann die mechanische Verbindung der von den Spulen ausgehenden, einander entgegenwirkenden Kräfte verändert werden; so ist es z. B. nicht erforderlich, dafs die beiden Spulen auf einen einzigen Eisenstab wirken; dieselben können auch, wie in Fig. 5 schematisch gezeichnet ist, nebeneinanderstehend angeordnet werden, wobei die beiden Eisenkerne durch einen doppelarmigen Hebel verbunden sind etc.

Fig. 6 zeigt eine solche Ausführung, angewendet auf unsere ältere bekannte elektrische Lampe.

Statt der Spulen mit darin steckendem Eisenstab können, wie bereits erwähnt, auch Elektromagnete, wie in Fig. 7 angedeutet, oder jede Combination, durch welche der elektrische Strom zu einer Kraftäufserung veranlafst wird, genommen werden.

Man kann auch die Windungen der beiden Spulen R und T auf eine einzige Spule bringen, dieselbe also mit dickem und dünnem Draht zugleich umwickeln und die Einschaltung der beiden Drahtlagen so bewerkstelligen, dafs die dieselben durchlaufenden Zweigströme die Spule In entgegengesetzter Richtung umkreisen. Statt des Eisenstabes mufs dann ein Magnetstab eingesteckt werden, auf welchen die überwiegende Wirkung des einen Stromzweiges eine anziehende, die des anderen eine abstofsende Wirkung ausübt (s. Fig. 8).

Dasselbe gilt bei Anwendung von Elektromagneten, wie Fig. 9 zeigt, (wobei man aufserdem bei Anwendung der Hufeisenform die beiden Zweige auf beide Schenkel vertheilen kann), wo dann, entsprechend dem oben erwähnten Magnetstab, der Anker polarisirt sein mufs etc.

Ganz allgemein kann der Hebel c c¹ der betreffende, bisher durch einfache Wirkung des elektrischen Stromes bewegte Theil eines jeden bekannten Systemes einer elektrischen Lampe Man kann auch die Stromverzweigung mit höherem Widerstand erst hinter der Hauptspule etc. in allen vorbenannten Anordnungen abzweigen (s. Fig. 10), doch findet dann die Regulirung auf gleichen Widerstand des Lichtbogens in nicht so vollkommener Weise statt.

Endlich sei noch ein Fall erwähnt, bei welchem sich das Princip des Regulirens des Lichtbogens unter einer Vereinfachung der vorbeschriebenen Vorrichtungen annähernd erreichen läfst. In dem Falle nämlich, wenn eine gröfsere Zahl von Lampen in demselben Stromkreise hinter einander geschaltet ist, werden die Ursachen zu Stromschwankungen, welche durch die Thätigkeit der einzelnen Lampen entstehen, sich in Summa annähernd ausgleichen und die Stromstärke in der Leitung und den Zweigen mit wenig Widerstand annähernd constant bleiben, während die zur Regulirung erforderliche Bewegung durch die nach wie vor bleibenden Stromschwankungen in den Spulen mit dünnerem Draht auftreten. Man kann also für den erwähnten speciellen Fall und bei sonst noch entsprechender Anordnung die bei den älteren Regulatoren gebräuchliche, im Hauptstromwege liegende Spule möglicher Weise weglassen und ihre hierbei ohnedies ungefähr constante Wirkung durch ein Gewicht oder eine Feder ersetzen.

Claims (3)

Patent-Ansprüche:

1. Die durch Beschreibung und Zeichnung erläuterte selbstthätige Regulirung des elektrischen Lichtbogens mittelst elektrischer Lampen auf einen bestimmten Widerstand, welche Regulirung ganz oder nahezu unabhängig von Veränderungen der Stromstärke, deren Ursachen aufserhalb der elektrischen Lampe liegen, vor sich geht.

2. Die Theilung des elektrischen Stromes in Zweigströme, in Verbindung mit der Gegeneinanderwirküng und ganzen oder theilweisen Aufhebung der von den einzelnen Zweigströmen ausgehenden Kraftäufserungen in Anwendung auf elektrische Lampen, wie beschrieben.

3. Die beschriebene Hintereinanderschaltung, Parallelschaltung oder gemischte Schaltung von elektrischen Lampen der oben beschriebenen Art in jeder dem praktischen Bedürf· nisse entsprechenden Weise.

Hierzu I Blatt Zeichnungen.