DE98103C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21: Elektrische Apparate und Maschinen.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 22. Dezember 1896 ab.

Die gleichzeitige Wiedergabe der von zwei Gebern ausgesandten Schriftzeichen in zwei getrennten Empfangsapparaten durch Vermittelung einer einzigen Drahtleitung — das Doppelsprechen — wird erreicht durch Anwendung einer Linienbatterie [LB in Fig. 1), deren Strom bei Bethätigung des ersten Gebers in der einen, bei Bethätigung des zweiten Gebers in der anderen Richtung in die Leitung fliefst, und eines Transformators (Tr in Fig. 1), dSssen secundärer Wechselstrom so lange unter Ausschlufs des Batteriestromes in die Leitung fliefst, als beide Geber derselben Station gleichzeitig Zeichen geben. Der Transformator kann an ein Hochspannungsnetz angeschlossen sein; seine secundä're Spannung ist gleich derjenigen der Linienbatterie so zu bemessen, dafs in den Empfangsapparaten des fernen Amtes ein Strom von 10 bis 20 Milliampere erzeugt wird.

Das Gebersystem.

Die Schaltung und Wirkungsweise der beiden völlig gleichen und symmetrisch geschalteten Geber eines Amtes ist in Fig. 1 schematisch dargestellt. GI und GII sind die beiden Geber (Tasten oder Sender-Relais), von denen jeder im Ruhezustande die S.tromschlufsfeder d berührt. Bei Tastendruck berührt der Geberhebel die sonst getrennten Federn c und e und verlä'fst d, hebt aber gleichzeitig den Stromschlufs der Theile α und b auf, ohne dafs der Körpertheil des Gebers metallische Berührung mit α oder b hat. Der Theil α von GI ist mit der Feder c von GII, ebenso α von GII mit c von GI dauernd verbunden. Die Federn b beider Geber sind durch je einen Widerstand von 500 Ohm minus dem Widerstand der Linienbatterie (500—B) hindurch mit dem negativen Pol der Linienbatterie verbunden, deren positiver Pol ebenso durch je einen Widerstand von 500 Ohm mit dem Ruhecontact beider Geber verbunden ist. Die Federn e - beider Geber sind endlich mit den beiden Enden der Niederspannungswickelung des Transformators Tr verbunden, welcher ein Widerstand (1000—■ Tr) vorgeschaltet ist, der den Ohm'schen inneren Widerstand der Stromquelle auf 1000 Ohm ergänzt. Der bewegliche Theil des Gebers GI ist· mit der Erde, derjenige von GIl durch das Empfängersystem hindurch mit der Leitung verbunden. Der Stromweg von Leitung nach Erde ist niemals unterbrochen, da die Federn d der, Bewegung der" Geber bis zur Berührung mit c und e folgen und erst dann zurückbleiben. Der Stromweg durch das Gebersystem hindurch > bietet dem ankommenden (natürlich auch dem abgehenden) Strom bei allen Geberstellungen stets genau denselben willkürlich bestimmten Widerstand, im angenommenen Falle stets 1000 Ohm.

Bei ruhenden beiden Gebern verläuft der Stromweg von der Leitung L zum Hebel von GII, über den Ruhecontact von GII zur Feder d desselben Gebers, durch die beiden Widerstände 500 + 500 zur Feder d von GI

und dessen Hebel zur Erde E\ alle anderen Wege sind unterbrochen.

Die Leitung ist also, so lange beide Geber ruhen, durch das Gebersystem hindurch mit Erde verbunden, wobei keine Stromquelle Strom giebt. Dem vom fernen Amte ankommenden Strom bietet das Gebersystem einen Widerstand von 1000 Ohm.

Giebt GI allein ein Zeichen, so ist der Stromweg (punktirte Linie) folgender: von L zum Hebel von GII, über d desselben Gebers durch den Widerstand 500 (rechts) zum positiven Pol der Linienbatterie, vom negativen Pol derselben über den Widerstend 500 —.ß (rechts) zur Feder b und zum Stromschlufsstück α des Gebers GII, zur Feder c von GI, über den Hebel von GI zur Erde. Der Stromschlufs ab des Hebels GI ist getrennt. Der positive Pol der Linienbatterie liegt also durch 500 Ohm hindurch an Leitung, der negative Pol durch (500 — -B) Ohm an Erde. Es fliefst also ein positiver Strom in die Leitung, und der Widerstand des Gebersystems für den vom fernen Amt ankommenden Strom beträgt wieder 1000 Ohm. ·

Giebt GII allein ein Zeichen, so ist der Stromweg (gestrichelte Linie) folgender: von L zum Hebel von GII, zur Feder c desselben Gebers, über ab des Gebers GI und den Widerstand 500 — B (links) zum negativen Pol der Linienbatterie; vom positiven Pol derselben über den Widerstand 500 (links) zur Feder d von GI, über den Hebel von GI zur Erde. Der Stromschlufs ab des sprechenden Gebers GH ist getrennt. Der negative Pol der Linienbatterie liegt jetzt durch (500 — B) Ohm an Leitung, der positive Pol durch 500 Ohm an Erde; ein negativer Strom fliefst in die Leitung. Der Gesammtwiderstand des Gebersystems ist wieder 1000 Ohm.

Geben aber GI und GII gleichzeitig ein Zeichen, so sind die Contacte a b beider Geber unterbrochen, ebenso die Berührung beider Geberhebel mit den Federn d d. Der Strom findet mithin nur den einen Weg (strichpunktirte Linie) von L über GII zur Feder e von GII, durch den Transformator Tr und dessen Zuschaltwiderstand 1000 — Tr 'zur Feder e des Gebers GI, über dessen Hebel zur Erde. Der secundäre Wechselstrom des Transformators fliefst nunmehr unter Ausschlufs des Batteriestromes' einerseits in die Leitung, andererseits in die'Erde; dabei ist wieder der (Ohm'sche) Gesammtwiderstand des Gebersystems == 1000 Ohm.

Das Gebersystem bringt also vier Stromzustande in der Leitung hervor, nämlich wenn GI giebt: Gleichstrom der einen Richtung, G//giebt: Gleichstrom der anderen Richtung,

G/und GII geben: sinusförmigen Wechselstrom,

GI und GII ruhen: Stromlosigkeit.

Alle Zuschaltwiderstände des Gebersystems (500, 500, 500 — B, 500 — B, 1000— Tr) dienen gleichzeitig als - Sicherheitswiderstände und können in Form von Glühlampen angebracht werden, da mäfsige Abweichungen vom Nennwerth belanglos sind. Ein grofses Amt kann durch eine einzige eigene Wechselstrommaschine alle benöthigten Transformatoren für ganz verschiedene Spannungen betreiben.

Zwei Ausführungsformen des Gebers, die Taste (Fig. 4 und 5) und das Sender-Relais (Fig. 6), welches bei Amts- oder Linienabzweigungen an die Stelle der Taste tritt, sind bezüglich aller Stromzuführungen übereinstimmend mit der schematischen Darstellung (Fig. 1) gezeichnet; die Einrichtung der Taste ist dadurch ohne Weiteres verständlich. Das Sender-Relais ist als Topfmagnet T (Fig. 6) mit hohlem Innenpol / gebaut. In die Wickelung W, weiche den Raum zwischen dem eisernen Innenpol I und dem eisernen Mantel M ausfüllt, wird ein von demselben Amt oder von einem Zweigamt stammender Geber-Ortsstrom durch eine einfache Taste gesendet. Der bewegliche Theil des Relais besteht aus einer in Lagern in ihrer Längsrichtung verschiebbaren Achse V, auf welcher das den Anker bildende Scheibchen S aus magnetischem Material, sowie die platinirten Stromschlufsscheibchen X und Y und das Plättchen Z aus Isolirmaterial festsitzen. Der Rand des Mantels M —· der Aufsenpol — ist dem Innenpol so weit genähert, dafs der Anker S so gut, als überhaupt erreichbar, den magnetischen Kreis schliefst. Geht ein Strom durch die Windungen W, so wird der Anker S in den Topf hineingezogen, wobei erst das Plättchen X e und c berührt, sodann Y d verläfst und gleichzeitig b von a weggedrückt wird. Die Achse V wird nach dem Aufhören des Stromstofses durch die regulirbare Feder P in die Ruhelage zurückgezogen, welch letztere in der Figur dargestellt ist. Aufserdem ist die Stellung der sämmtlichen Stromschlufsfedern gegenüber den Plättchen der Achse einzeln regulirbar.

Das Empfängersystem.
Die Aufgäbe der als Empfangsapparate dienenden Relais ist es nun, die ankommenden Stromstöfse je nach den oben unterschiedenen Stromzuständen wieder in getrennten Zeichen auf zwei gewöhnlichen Telegraphenapparaten [AI und All, Fig. 2) — Morse-, Klopfer-, Recorder- oder Hughes - Apparaten etc. — wiederzugeben, so dafs die von G/ ausgesendeten Zeichen auf AI, die von GII ausgesendeten Zeichen auf AII ankommen. Diese

Aufgabe wird hier gelöst durch ein neutrales Relais N (Fig. 2) und ein polarisirtes Relais P (Fig. 2), welche hinter einander vom ankommenden Strom durchflossen werden. Das neutrale Relais schliefst, sobald es von irgend einem Strome durchflossen wird, den Stromweg von der Ortsbatterie B (Fig. 2) nach dem polarisirten Relais P, welcher seinerseits je nach der Beschaffenheit des ankommenden Stromes den Ortsstrom über den ersten oder den zweiten Empfangsapparat oder über beide gleichzeitig leitet.

Das benutzte neutrale Relais, an dessen Stelle übrigens jedes empfindliche nichtpolarisirte Relais verwendet werden kann, ist in Fig. 7 im Horizontalschnitt in der Höhe der beweglichen Achse dargestellt. Der magnetische Theil ist als Topfmagnet mit dem eisernen Mantel η η und dem röhrenförmigen, ebenfalls eisernen Innenpol m gebaut, zwischen welchen die erregenden Wickelungen 0 gelagert sind. Der scheibenförmige Anker / aus magnetischem Material sitzt fest auf der in Lagern in ihrer Längsrichtung verschiebbaren Achse ρ und geht mit geringem Spielraum durch die kreisförmige Oeffnung des Topfes. Der Anker bildet somit einen Theil des Aufsenpols und wird von dem gegenüberstehenden Innenpol sehr kräftig angezogen, sobald irgend ein Strom die Windungen der Magnetwickelung durchfliefst, wobei Gleichstrom beider Richtungen und sinusförmiger Wechselstrom in ganz gleicher Weise wirken, da der Elektromagnet keine dauernde Polarität besitzt. Ist der Anker angezogen, so berührt das auf der Achse ρ festsitzende Stromschlufsplättchen i die einstellbare Feder k und stellt damit die in der Ruhelage unterbrochene Verbindung von einem Pol der Ortsbatterie nach dem polarisirten Relais her. In die Ruheläge wird die Achse durch eine regulirbare Spiralfeder zurückgezogen. Der Theil h (Fig. 7), welcher zur genauen Einstellung der Stromschlufsfeder dient und in ganz gleicher Bauart auch beim polarisirten Relais Verwendung findet, ist in Fig. 8 noch besonders im Aufrifs, von g aus (Fig. 7) gesehen, dargestellt.

Fig. 9 enthält das polarisirte Relais, ebenfalls im Horizontalschnitt in der Höhe der beweglichen Achse ■{. Die letztere ist in zwei Lagern in der Längsrichtung verschiebbar und geht concentrisch durch die cylindrische Höhlung der Spule tt, welche die erregenden Wickelungen trägt. An den Stirnflächen dieser Spule liegt je der eine, und zwar der gleichnamige Pol xx von zwei flachen Hufeisen - Stahlmagneten an. Dieser Pol χ χ hat bei beiden Magneten einen kreisförmigen Ausschnitt, in welchen concentrisch mit Zwischenraum der röhrenförmige Ansatz y vom anderen Pol desselben Magneten hineinragt. Durch diese Innenpoleyy geht die Achse \ ebenfalls concentrisch, ohne zu berühren, durch. Dieselbe trägt innerhalb des Hohlraumes der Spule zwei scheibenförmige Anker ν ν aus magnetischem Material, welche je einem der vorbeschriebenen Doppelringpole χy χ gegenüberstehen. Diese Scheiben bilden die elektromagnetischen Pole der Spule tt und vertauschen ihre Polarität bei der Umkehrung des Stromes in tt. Geht mithin ein Gleichstrom der einen Richtung durch die Spule, so wird die Achse \ nach der einen Seite, bei Gleichstrom von entgegengesetzter Richtung nach der anderen Seite verschoben. Ein sinusförmiger Wechselstrom von mindestens 80 bis 100 Wechseln in der Secunde, bei welchem weder der positive, noch der negative Stromtheil überwiegt, bringt keinerlei Verschiebung der Achse hervor, da das bewegende Moment jedes einzelnen Stromimpulses schon nach so kurzer Zeit durch den nachfolgenden entgegengesetzten Impuls aufgehoben wird, dafs keine Bewegung nach der einen. oder anderen Seite — höchstens ein schwaches Hin- und Herschwingen — eintreten kann. In diesem Falle und ebenso bei Stromlosigkeit bleibt die Achse in der durch Spiralfedern regulirten Mittellage stehen, in welche sie auch nach dem Aufhören jedes Gleichstromimpulses zurückkehrt. Auf der Achse \ sitzt aufserhalb des magnetischen Systems noch der Isolirkörper u fest, an welchen sich die Enden der Stromschlufsfedern r und s anlegen. Diese beiden Federn berühren, so lange die Achse ^ in der Mittellage verharrt, das gemeinsame Stromschlufsstück q, von welchem mithin bei ankommendem Gleichstrom der einen Richtung r, bei Gleichstrom der entgegengesetzten Richtung ί durch den Isolirkörper u weggedrückt wird. Das polarisirte Relais besorgt somit die Vertheilung des Ortsstromes, welcher durch das neutrale Relais bis q geschlossen wird, von q aus auf die beiden .Empfangsapparate AI und All (Fig. 2), welche mit den Federn r und 5 verbunden sind.

Die Anordnung des gesammten Empfängersystems geht aus der schematischen Darstellung in Fig. 2 hervor. P ist das polarisirte, N das neutrale Relais, G die Verbindung durch das Gebersystem zur Erde, L die Linie, B die Ortsbatterie, welche den Strom zur Erzeugung der Schriftzeichen in den Empfangsapparaten. AI und All liefert. Ruhen beim fernen .Amt beide Geber, so kommt kein Strom aus L; der Stromschlufs i k ist offen und A/und All ruhen. Giebt beim fernen Amt der Geber GI ein Zeichen, so kommt Gleichstrom aus der Leitung, durch dessen Wirkung der Stromschlufs i k geschlossen und die Achse P₁ des polarisirten Relais beispielsweise nach rechts geschoben wird. Der von B über ki kommende

Ortsstrom hat von q aus nur den Weg über r AI, weil qs getrennt ist: also giebt AI das Zeichen von GI wieder. Giebt beim fernen Amt GII ein Zeichen, während GI ruht, so kommt ein Gleichstrom der entgegengesetzten Richtung aus L, ik wird geschlossen und P₁ nach links geschoben, so dafs der Ortsstrom, von B über kiqsAII nach B geht, während qr getrennt ist. Diesmal giebt All das Zeichen von GII wieder. Geben schliefslich beim fernen Amt beide Geber, GI und GII, gleichzeitig ein Zeichen, so fliefst ein neutraler Wechselstrom durch L, welcher N in Bewegung setzt, dagegen P in der Mittelstellung läfst; der Ortsstrom fliefst von B über ki nach q und von q aus über beide Wege qr AI und qs All zu B zurück: beide Empfangsapparate geben die von GI und GII ausgesendeten Zeichen gleichzeitig wieder.

Die Aufgabe des Doppelsprechens ist damit gelöst. Im Gegensatz zu. den bestehenden Vierfach-Systemen wird aber hier nicht der Unterschied verschiedener Stromstärken mit oder ohne Polwechsel, sondern das Zusammenwirken der Gleichströme mit einem neutralen Wechselstrom zur getrennten Zeichengebung beim fernen Amt benutzt. Schwankungen des Fernstromes infolge von Leitungsstörungen beeinträchtigen daher das Doppelsprechen nicht in höherem Mafse, als sie einen gewöhnlichen Einfachbetrieb beeinträchtigen würden.

Das Doppelgegensprechen.
Der Uebergang vom Doppelsprechen zum Doppelgegensprechen, wobei die beiden durch einen Draht verbundenen Aemter gleichzeitig, ohne sich zu stören, apf derselben Leitung doppelt nehmen und doppelt geben können, wird in bekannter Weise durch die Differentialschaltung des Empfängersystems bewirkt. Bei jeder Station wird der vom Gebersystem ausgesendete Strom in zwei Zweige getheilt, von welchen der eine (in Fig. 2 ausgezogene) die wirkliche Linie ist, der andere (gestrichelt) als künstliche Linie bezeichnet wird. Das neutrale und das polarisirte Relais sind, wie in Fig. 7 und 9· angedeutet, mit bifilarer Wickelung versehen, und die Anordnung ist, wie aus dem Schema Fig. 2 ersichtlich, so getroffen , dafs der durch die künstliche Linie zur-Erde gehende Theil und der in die wirkliche Linie fliefsende Theil des abgehenden Stromes die ■ Differentialwickelungen beider Relais in entgegengesetzter Richtung durchlaufen, sich also bei guter Ausgleichung der künstlichen Linie in ihrer Wirkung aufheben. Der vom fernen Amt ankommende Strom dagegen durchläuft von der Leitung L (Fig. 2) in seiner vollen Stärke das ganze Empfängersystem bis zu dem Theilpunkt T; von T aus geht ein Theil des Stromes durch das Gebersystem zur Erde, der andere Theil durch den gestrichelt gezeichneten Stromweg (künstliche Linie) ebenfalls zur Erde. Der ankommende Strom durchläuft also die Differentialwickelungen hinter einander in demselben Sinne; die beiden Wickelungen verstärken gegenseitig ihre elektromagnetische Wirkung.

Die vollständige Aufhebung des Einflusses der abgehenden Ströme auf die Relais desselben Amtes ist abhängig von der möglichst genauen Ausgleichung der künstlichen Linie gegen die wirkliche Linie in Bezug auf Ohmschen Widerstand, Capacität und Selbstinduction. Der als »künstliche Linie« bezeichnete Apparativ (Fig. 2) besteht aus einem Stöpsel-Rheostaten W, verbunden mit abgetheiltem Condensator c, welcher gestattet, den gewünschten Condensatorwerth an jeden beliebigen Punkt der künstlichen Linie zu legen. Einer bestimmten, nicht ausschaltbaren Widerstandsgröfse des Rheostaten wird ein Selbstinductionswerth gegeben , welcher etwas gröfser ist als derjenige je einer Wickelung des neutralen und polarisirten Relais zusammen. Alle übrigen Widerstandswerthe des Rheostaten, ebenso wie die sämmtlichen Zuschaltwiderstände des Gebersystems, sind selbstinductionsfrei.

Die Ausgleichung der künstlichen Linie gegen die wirkliche braucht bei diesem System gar nicht besonders genau zu sein. Gleicht sich z. B. der abgehende Strom in den Relais desselben Amtes nur zu ⁹/₁₀ anstatt ganz aus, so kann das übrige Zehntel durch genügende Anspannung derjenigen. Federn in den Relais, welche die Anker in ihrer Ruhelage festhalten, verhindert werden, die letzteren in Bewegung zu setzen. Der fremde Strom tritt dann mit

in Wirkung und ist auch im Falle der

10 ;x ι

10

Schwächung mit ⁹/₁₀ seiner normalen Stärke noch immer stark genug, die Relais fehlerfrei zu bewegen. Dieser Vortheil ist dadurch möglich, dafs die Federspannung der Relais von keiner anderen wesentlichen Ursache bedingt wird, also in weiten Grenzen ganz diesem einen Zweck dienstbar gemacht werden kann. Bei mäfsigen Abweichungen vom normalen elektrischen Zustand der Linie wird somit eine Aenderung der auf der künstlichen Linie gestöpselten Werthe meistens nicht erforderlich sein. Die künstliche Linie braucht nur gröfsere, runde Werthe von Widerstand und Capacität zu enthalten.

In Fig. 3 ist die gesammte Schaltung zweier, durch eine Leitung verbundener, Stationen —■ einschliefslich der Empfänger-Ortsstromkreise —■ schematisch dargestellt, wobei jede Station ein Gebersystem und ein Empfängersystem enthält. Die einzelnen Theile dieses Gesammtsystems

stimmen überein mit den Theilzeichnungen Fig. ι und 2, nur dafs in den Gebersystemen die Unterscheidung der verschiedenen Stromwege nicht durchgeführt wurde.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Einrichtung zum Poppelsprechen unter Verwendung zweier gleichartigen Geber auf jeder Station, dadurch gekennzeichnet, dafs die beiden Geber GIGII beim Arbeiten in der Weise mit einer Gleichstromquelle L B bezw. Wechselstromquelle Tr zusammenwirken, dafs beim nicht gleichzeitigen Drücken der Geber GI und GII positive bezw. negative Stromstöfse der Gleichstromquelle L B in die Leitung gesendet werden, während beim gleichzeitigen Geben durch die Stromschlufsfedern e (Fig. 1) die Zeichengabe durch Wechselströme erfolgt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.