DE23598C - Elektrische Lampe mit vereinfachter Regulirvorrichtung - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21: Elektrische Apparate.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 18. August 1882 ab.

Die bisherigen elektrischen Lampen, bei denen die Th eilung des elektrischen Stromes in Zweigströme in Verbindung mit der Gegeneinanderwirkung und ganzen oder theilweisen Aufhebung der von den einzelnen Zweigströmen ausgehenden Kraftäufserungen in Anwendung ist, insbesondere also diejenigen Lampen, als deren erste Ausführungsform die bereits 1855 von Lacassagne & Thiers. angegebene Construction zu betrachten ist, und welche durch die Arbeiten von Siemens & Halske, Serrin-Löntin, Crompton, Krizik - Piette, Brush u. A. eine allgemeinere Verwendbarkeit erlangt haben, leiden sämmtlich an dem gemeinsamen Grundfehler, dafs die von den Solenoiden oder Elektromagneten herbeigeführten Bewegungen durch das Medium eines mehr oder weniger complicirten Mechanismus auf den nachzustellenden Kohlenhalter übertragen werden. Bei der Lampe von Siemens & Halske beispielsweise erfolgt die Nachstellung erst, nachdem ein Hebel, ein Parallelogramm und ein Echappement in Bewegung gerathen sind. Auf diesem Wege geht natürlich, zumal wenn die Scharniere und Lager durch verbrauchtes, geronnenes Schmiermaterial verunreinigt sind, viel Zeit verloren. Der elektrische Strom, dessen Wirkung doch an und für sich momentan und äufserst präcise eintritt, beeinflufst somit den Kohlenhalter nicht direct; er hat ihn nicht in jedem Augenblick völlig und unmittelbar in seiner Gewalt, und hierin liegt es begründet, dafs die Regulirung des Lichtbogens nicht so vollkommen von statten geht, wie man zu fordern berechtigt ist.

Zur Beseitigung besagten Fehlers giebt es nur ein Mittel, aber dieses ist ein radicales, nämlich die Vermeidung jeglicher complicirter Hebelmechanismen, der Parallelogramme, Räderwerke, überhaupt aller Theile, welche der Schmierung bedürfen.

Eine Lampe mi.t von diesem Gesichtspunkt' aus vereinfachtem Regulirmechanismus bildet den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, zu deren Verständnifs die auf beiliegender Zeichnung in theilweise schematischer Ausführung gegebenen Illustrationen und die nachfolgende Beschreibung dienen mögen.

a, Fig. i, bezeichnet ein aus einer Anzahl Windungen dicken Drahtes gebildetes Solenoid und b ein Solenoid aus sehr vielen Windungen dünnen Drahtes und von hohem Widerstand. Das erstere Solenoid liegt in dem durch den Lichtbogen gehenden Hauptstromkreis, das letztere dagegen in einem an den Kohlenspitzen vorbeigeführten Nebenschlufs. Beide wirken in entgegengesetzter Richtung auf einen gemeinsamen Kern c, welcher aus den eisernen Hohlcylindern d und e, sowie einem die beiden in der Mitte zu einem Ganzen vereinigenden Ringe/ aus nicht magnetisch werdendem Material besteht, g ist der obere und h der untere Kohlenhalter. Der letztere ist fest, der erstere dagegen, dessen Fall durch eine Luftpumpeneinrichtung oder durch Behälter mit Glycerin in der bekannten Weise abgeschwächt werden kann, ist beweglich und geht lose durch den Solenoidkern, wird aber, sobald ein in einer schrägen Nuth des Ringes/ liegender Klemmanker i mit ihm, wie weiter unten beschrieben,

in Berührung tritt, mit dem Kern gekuppelt und am Herabgleiten in dessen Innerem durch Reibung oder Klemmung verhindert.

Der durch die positive Klemme k eintretende Strom findet die einzelnen Theile der Lampe in der aus Fig. ι ersichtlichen Position, d. h. die Kohlenspitzen mit einander in Contact. Er wählt daher den leichtesten und kürzesten Weg und geht, um nach der negativen Klemme k^l zu gelangen, durch das dickdrahtige Solenoid a, den oberen Kohlenhalter g, die beiden Kohlenstäbe, den unteren Kohlenhalter h und den rechtsseitigen (der andere ist isolirt) Hängearm /. Der Durchgang des Stromes durch das Solenoid α hat aber zur Wirkung, dafs der obere Theil des Kernes, der eiserne Hohlcylinder d, magnetisch wird und für sich den kleinen Klemmanker i anzieht. Letzterer seinerseits legt sich infolge der Schräge der Nuth, in welcher er sich bewegt, fest gegen den Kohlenhalter g und kuppelt ihn, so dafs er, sobald die Kraft im Solenoid a stark genug geworden ist, um den ganzen Kern c hochzuziehen, mit diesem in die Höhe geht. Mit dem Aufwärtsgehen des Kohlenhalters aber trennen sich die Kohlenspitzen, und der Lichtbogen beginnt sich zu entfalten. Bis dahin ist das dünndrahtige Solenoid b fast stromlos geblieben. Durch die Trennung der Kohlenspitzen tritt aber im Hauptstromkreis ein Widerstand hinzu. Es fängt daher ein Theil des Stromes an, durch das Solenoid b zu gehen. Die Stärke dieses Zweig-"stromes wächst mit der Zunahme der Entfernung der Kohlenspitzen. Sie wirkt der Kraft in der oberen Spule entgegen. Infolge dessen wird der Kern c mit der aus der Differenz beider Zweigströme resultirenden Kraft hochgehoben und hält den Kohlenhalter g gekuppelt, so lange der Lichtbogen die dieser Differenz entsprechende Gröfse hat. Da aber die Kohlenspitzen abbrennen, so nimmt die Entfernung derselben zu. Hiermit wächst der Strom im dünnen Draht. Der Magnetismus von e wirkt so kräftig auf den Klemmanker, und schwächt den Magnet d derartig, dafs der Kohlenhalter frei wird und im Innern des Kernes c herabgleitet. Er kommt jedoch nicht weiter, als bis der Lichtbogen seine normale Länge wiedergewonnen hat, denn mit der Annäherung der Kohlenspitzen erlangt auch der Magnetismus des Cylinders d von neuem die erforderliche Stärke und zieht das Stückchen i wieder so kräftig an, dafs der Kohlenhalter am weiteren Herabgleiten verhindert ist. Dieses Spiel wiederholt sich, da die Kohlenspitzen ununterbrochen abbrennen, fortwährend. In einer gut regulirten Lampe wird deshalb der Klemmanker i unausgesetzt abwechselnd stärker oder schwächer nach oben- gezogen, um den Kohlenhalter g bald loszulassen, bald wieder zu bremsen und so (werden nun Wechsel- oder gleichgerichtete Ströme benutzt) eine sehr empfindliche und sehr exacte Regulirung des Lichtbogens zu vermitteln.

Das Charakteristische der neuen Lampe ist aus Vorstehendem leicht ersichtlich. Es besteht darin, dafs entgegen dem bisherigen Gebrauch sozusagen nicht die mechanischen Eigenschaften, die Bewegungen des Solenoidkernes, sondern die physikalischen, die ihm innewohnenden magnetischen Kräfte zur Kupplung des Kohlenhalters nutzbar gemacht sind. Der hierdurch geschaffene Vortheil liegt auf der Hand. Die von den Zweigströmen herbeigeführten Kraftäufserungen haben nichts anderes zu bewegen, als den Klemmanker i. Dieser gehorcht, da er sich nur innerhalb minimalster Grenzen bewegt und ein verschwindend kleines Trägheitsmoment besitzt, jedem noch so leisen Wink sofort, und damit ist dem elektrischen Strom der nachzustellende Kohlenhalter völlig und möglichst direct in die Gewalt gegeben, wie es zur Vermeidung oben bezeichneten Grundfehlers der bisherigen Lampen unbedingtes Erfordernifs ist. Dabei ist die beschriebene Construction von grofser Einfachheit und infolge dessen billig herzustellen, ganz abgesehen davon, däfs sie kaum je in Unordnung gerathen kann und der Schmierung durchaus nicht bedarf. Sie steht überhaupt der Construction von Brush nicht nach, während sie doch die Leistungen derselben weit übertrifft.

Natürlich mufs bei der Anfertigung der Lampe das Verhältnifs zwischen Kohlenhalter und Solenoidkern c so gewählt werden, dafs der Magnetismus von d noch vor dem seitens des Solenoids α herbeigeführten Hochheben so stark anwächst, dafs er den Kohlenhalter wirklich festklemmt. Ein solches Verhältnifs ist z. B. durch geeignete Calculation der Gewichte des Kernes und des Kohlenhalters oder durch eine der Saugwirkung von α bis zu einer gewissen Grenze entgegenwirkenden Feder leicht zu erreichen. Ganz besonders aber empfiehlt sich die Benutzung eines permanenten Magnetes, welcher etwa im unteren Ende des Solenoids b placirt wird und durch seine Anziehung den Kern c verhindert, vor der Zeit hochzugehen.

Fig. 2 zeigt, dafs anstatt eines Klemmankers i auch zwei, überhaupt mehrere, angeordnet werden können. Diese Anker sind beispielsweise je aus einem Stückchen Kernleder gefertigt, welches an seinen, den Magneten d und e zugekehrten Enden mit einem Plättchen aus weichem Eisen belegt ist. Hierdurch wird einestheils das Eigengewicht der Klemmanker reducirt und anderentheils die Wirkung gesichert, dafs die Eisenplättchen schnell ihren Magnetismus verlieren. Die dem Magnet d zugekehrten Eisenflächen der Anker i sind möglichst grofs zu wählen, gröfser im Verhältnifs, wie in Fig. ι und 2 angegeben.

In Fig. 3 bildet ein kleiner Excenterhebel mit eisernem Schwanz den Klemmanker z, und der Kohlenhalter führt nicht central durch den Kern c.

In Fig. 4 geht der Kohlenhalter an den Solenoiden vorbei und wird durch einen horizontal beweglichen Klemmanker i in Form einer eisernen Platte mit länglichem Loch durch die abwechselnden Kraftäufserungen der mit einander durch unmagnetisches Material / verbundenen Solenoidkerne d und e festgeklemmt oder losgelassen.

In Fig. s ist -der untere Kohlenhalter h am Kerne eines kleinen Solenoids m befestigt, und die Solenoide α und b sind durch ihnen gleichwerthige gewöhnliche Elektromagnete ersetzt, deren Kerne die Klemmanker i aber in ganz derselben Weise beeinflussen, wie die beweglichen Kerne d und e in den früheren Figuren. Die zur Hervorrufung des Lichtbogens erforderliche Trennung der Kohlenspitzen erfolgt hier dadurch, dafs bei Ankunft des Stromes der obere Elektromagnet die Anker i anzieht und die obere Kohle festhält, während das Solenoid m die untere Kohle herabzieht. Die Nachstellung der Kohlenspitzen jedoch findet dann jedesmal statt, wenn der obere Elektromagnet infolge des Anwachsens der Kraft des unteren zu schwach wird.

Fig. 6 zeigt den Klemmanker i an einer Feder aufgehängt, welche ihn in normaler Position gegen den Kohlenhalter drückt und so viel Kraft ausübt, dafs nur eine geringe Anziehung von Seiten des oberen Kernes nöthig ist, um die Kupplung des Kohlenhalters zu bewirken.

Die in Vorstehendem beschriebenen Ausführungsformen dürften zum Verständnifs der Erfindung genügen. Indessen bedarf es kaum des Hinweises, dafs sich dieselben in mannigfachster Weise modificiren lassen. So könnte man z. B. dem Klemmanker die Form und Anordnung Fig. 7 geben oder der Construction die abstofsende Kraft der Magnete zu Grunde legen und einen polarisirten Klemmanker oder anstatt desselben ein Stückchen diamagnetisches Material benutzen. Oder man könnte den Ringy mit dem dann in einer mit Boden versehenen Nuth liegenden Anker i am unteren Ende des Kernes eines Differentialsolenoids befestigen. Dies wieder läfst sich wie in Fig. 8 modificiren. Hier ist c der Kern einer Differentialspule, an welchem der kleine Anker i so aufgehängt ist, dafs er oder die in ihm steckende Schraube s durch den Differentialmagnetismus gegen den Kohlenhalter g geprefst wird. Die Schraube ί dient gleichzeitig zur Regulirimg des Abstandes des Ankers i von dem Kern c und folglich auch zur Bestimmung der normalen Länge des Lichtbogens.

Um bei dieser Construction das zu frühe Hochheben des Kernes c zu verhindern, kann man das untere Ende desselben auf einem festgelagerten Hufeisen oder einem anderen Magnet aufruhen lassen, von welchem er erst dann durch die Saugwirkung des Solenoids getrennt wird, wenn der ihm innewohnende Magnetismus bereits durch Anziehung des Ankers i die Festklemmung des Kohlenhalters bewirkt hat. Eine äquivalente Einrichtung wäre selbstverständlich eine nach unten ziehende oder drückende Feder oder ein zu demselben Zweck vorgesehenes Gewicht oder aber ein einen festen Anker bildendes Stückchen Eisen, an welchem sich der Kern zuerst gleichsam festsaugt, um sodann, wenn das Solenoid kräftig genug geworden ist, davon losgerissen zu werden. Ebenso könnte man in Fig. i, 2, 3, 4, 6, 7 und 8 am oberen Ende des Solenoidkernes einen festen Magnet oder Anker anbringen, an welchem er während der ganzen Dauer des Functionirens der Lampe haften und somit bei der Regulirung des Lichtbogens selbst unbeweglich bleiben würde.

Es ist nicht nöthig, den ganzen Kern c beweglich zu machen. Man könnte vielmehr z. B. in Fig. 1 die in den Spulen steckenden Enden befestigen und das Mittelstück losschneiden und mit kleinem verticalen Spielraum zwischen den Polenden spielen lassen. Bei Fig. 8 wäre zu demselben Zweck das untere, den Anker i tragende Ende abzuschneiden und so zu unterstützen, dafs es von dem dann festen Kern c angezogen werden könnte.

Den unteren Magnet durch eine Feder oder deren Aequivalent zu ersetzen, bietet keine Schwierigkeit, ebenso wenig wie die Benutzung eines Krizik'schen Stabes anstatt des auf den Klemmanker i wirkenden gewöhnlichen Solenoidkernes. Eine Modification der Erfindung wäre es auch, wenn man den dünnen Draht fest auf den unteren Kerntheil e wickelte, oder wenn man die Wirkungen der beiden Solenoide auf den gemeinschaftlichen Kern sich addiren liefse. Um letzteres zu erreichen, hat man nur nöthig, den unteren Theil des Kernes c so in der unteren Spule anzuordnen, dafs er von ihr in die Höhe gezogen, oder aber, dafs bei der Bildung des Lichtbogens der Kern c gerade so weit gehoben wird, dafs die Mittellinie des unteren Theiles e desselben mit der Mittellinie des unteren Solenoids zusammenfällt und also, wenn der Zweigstrom im dünnen Draht in Wirkung tritt, der Kern c weder abwärts noch aufwärts gezogen wird, während doch der Klemmanker den Kohlenhalter losläfst.

Claims (1)

1. P ATENT-AN SPRÜCHE:

   i. Bei elektrischen Lampen die Combination eines oder mehrerer Anker mit einem Solenoidkern in der Weise, dafs dieselben die Bewegungen dieses Kernes zwar mitmachen müssen, aufserdem aber so viel eigene, von

   jenen Bewegungen an und für sich unabhängige Beweglichkeit besitzen, dafs sie den magnetischen Einflüssen Folge leisten und entweder selbst (direct) oder durch Vermittelung von Hebeln, Schrauben oder anderen Zwischengliedern (indirect) die Entfaltung bezw. Regulirung des Lichtbogens bewerkstelligen können.

   Bei elektrischen Lampen die Einrichtung, dafs die Trennung der Kohlenspitzen durch die combinirte Bewegung eines von einem Solenoid in die Höhe gezogenen Kernes und eines oder mehrerer von diesem Kern angezogener Klemmanker i herbeigeführt wird, die Nachstellung derselben aber durch die auf den oder die Klemmanker in entgegengesetzter Richtung ausgeübte Kraft eines zweiten Solenoidkernes oder eines gewöhnlichen Elektromagneten oder einer Feder erfolgt.

   Die durch Fig. 5 veranschaulichte Modification der Erfindung, welche sich dadurch charakterisirt, dafs die den Kohlenhalter direct berührenden Klemmanker i der entgegengesetzten Anziehung zweier in ihren Spulen fixirter Kerne unterliegen.

   4. Die Combination eines oder mehrerer Klemmanker 2 mit dem Kern eines Differentialsolenoids mit oder ohne Anwendung einer Schraube ί zur Bestimmung der normalen Länge des Lichtbogens.

   5. Die Anwendung eines festgelagerten Magneten oder eines festen Ankers in Combination mit dem Solenoidkern c zum Zweck der Verhütung des zu frühen Hochgehens des letzteren.

   6. Die Verhütung von Bewegungen des Solenoidkernes c während des Brennens der Lampe durch Combination desselben mit einem festen Magnet oder Anker, wie dargethan.

   7. Die Modification der Erfindung, bei welcher der Kern c selbst in seiner Spule fest, jedoch das mittlere Stück desselben oder (wie beim Differentialsolenoid) das untere Ende losgeschnitten ist und die Anziehung des Klemmankers, sowie die Hebung des Kohlenhalters vermittelt.

   Hierzu I Blatt Zeichnungen.