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Elektrische Bogenlampe Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische
Bogenlampe mit einer Antriebs- und Regelvorrichtung für die Geschwindigkeit der
Vor- oder Rückwärtsbewegung der negativen Kohle.
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Bei elektrischen Bogenlampen mit selbsttätiger Vorschubsteuerung ist
es wünschenswert, die negative Kohle mit verschiedenen Geschwindigkeiten vor- bzw.
rückwärts bervegen zu können, so daß einerseits die negative Kohle bis zur Zündung
der Lampe mit hoher Geschwindigkeit vorgeschoben und in gleicher Weise zur schnellen
Entstehung des Lichtbogens-mit hoher Geschwindigkeit zurückgezogen wird. Sollen
andererseits die Kohlen bei brennendem Bogen nür ein kleines Stück vor- oder zurückgeschoben
werden, so wird eine kleine Geschwindigkeit angewendet, und bei einer größeren erforderlichen
Abstandsänderung der beiden Kohlen kann die Steuerung mit entsprechend größerer
Geschwindigkeit erfolgen. Es sind nun bereits selbsttätige Vorschubsteuerungen bekannt,
bei denen für die Bewegung der negativen Kohle nach jeder Richtung hin zwei verschiedene
Geschwindigkeitsstufen vorgesehen sind.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Regelvorrichtung, bei der die
Vorschubgeschwindigkeit der negativen Kohle kontinuierlich und stufenlos erfolgt,
so daß die Stetigkeit und Gleichmäßigkeit des Lichtbogens tatsächlich für die gesamte
Brenndauer der Kohlen gewährleistet ist. Die Einschaltung der Bewegungsrichtung
und der Vorschubgeschwindigkeiten erfolgt dabei mit Hilfe eines Spannungs- oder
Stromrelais in an sich bekannter Weise durch in Rastenscheiben" eingreifende Sperrklinken.
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Gemäß der Erfindung wird für jede Bewegungsrichtung die Stellung zweier
Klinken gegenüber einer mit der Vorschubeinrichtung fest gekuppelten Rastenscheibe
durch in Abhängigkeit von der Lichtbogenspannung gesteuerte
Nocken
derart verändert, daß ihre Eingriffsdauer in die zugehörige Rastenscheibe verschieden
lang ist: Die Steuerung der Klinken erfolgt durch an den Klinken befestigte Führungsstäbe,
die die Oberfläche der Nocken. abkämmen. Die Nocken bestehen aus einem festen halbkreisförmigen
Teil, der an dem Traglager der motorisch angetriebenen Welle befestigt ist, und
einem zweiten beweglichen, mit dem Anker des Spannungs-oder Stromrelais verbundenen;
ebenfalls halbkreisförmigen Teil. Die festen und beweglichen Nockenteile sind so
angeordnet, daß ihre halbkreisförmigen Oberflächen im Normalzustand, d. h. bei richtigen
Lichtbogenverhältnissen, zusammen eine kreisförmige Oberfläche bilden, während,
bei nicht richtigen Bogenverhältnissen die beweglichen Nockenteile gegenüber der
Normalstellung verschoben sind. Die beiden beweglichen Nockenteile sind dabei so
zueinander angeordnet, daß die Betätigung der Vor- und Rückwärtskupplung nicht gleichzeitig
erfolgen kann und im Normalzustand beide Kupplungen ausgeschaltet sind.
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Ein Ausführungsbeispiel der Bogenlampe nach der Erfindung soll an
Hand der Ab-Bildungen näher erläutert werden.
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Abb. i zeigt eine perspektivische Ansicht der Vorschubsteuerung selbst,
und Abb.2 stellt die Seitenansicht der Bogenlampe mit Kohlehalterung und Vorschubeinrichtüng
dar: Die Abb. 3, 4 und 5 zeigen verschiedene Stellungen der Nockenscheibe 35 bzw.
41 aus Abb. i, schematisch dargestellt.
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In Abb. i bezeichnet io eine Antriebswelle, die in den Traglagern
i i und 12 läuft und ihre Bewegung auf die Wellen 13 und 14 überträgt: Die Welle
io wird von dein Motö-r i5 über ein Schneckenrad mit einer bestimmten Geschwindigkeit
angetrieben, und die Wellen 13 und 14 übertragen, wie aus Abb. 2 zu ersehen ist,
diese Bewegung über die beiden Gelenkverbindungen i9 und 22 auf :die negative und
positive Kohle der Bogenlampe. Wenn die Welle 13 in der einen Richtung gedreht wird,
schieben die Schneckenräder 18 die negative Kahle vorwärts. Bei der Drehung nach
der anderen Richtung schieben sie die Kohle rückwärts, d. h. die negative Kohle
17 wird von der positiven Kohle 20 entfernt. Durch die Welle 14 und den Gelenkarm
22 wird die positive Kohle in Drehung versetzt und auch von Zeit zu Zeit vorwärts
geschoben.
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Das Getriebe für die Antriebswellen 13 und 14 ist in einem Gehäuse
24 untergebracht, auf dem ein Ständer a3 für die Kohlehalterung und Vorschubeinrichtung
befestigt ist.
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In Abb. F wird die Triebwelle 14 über zwei Kegelräder 2 5 direkt
von Welle -io angetrieben: -Die Triebwelle 13 ist normalerweise von Welle io entkuppelt,
kann aber durch die Kupplungen 26 und 27 angetrieben werden, wobei Kupplung 26 bei
der Rückwärtsbewegung und Kupplung 27 bei der Vorwärtsbewegung der negativen Kohle
Anwendung findet.
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Da beide Kupplungen vollkommen gleichmäßig ausgebildet sind, soll
nur die eine im einzelnen beschrieben werden.
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Die Rückwärtskupplung 26 enthält den Hebel 28, der in der Mitte fest
auf der Achse io sitzt und an. beiden Enden mit je einem Stift 29 und 29' zum Halten
der Klinken 30 und 30' versehen ist: Die Rastenscheibe 31 ist mit den Kegelrädern
32 und 33 direkt verbunden und auf der Achse io drehbar. Zwei Federn 34 und 3q.'
drücken die beiden Klinken auf die Rastenscheibe 31.
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Die Kupplung 26 enthält die verstellbare Nocke 35, die aus einem festen
Teil 36 mit dem Traglager i i und einem beweglichen Teil der Halterung 38 besteht.
Beide Teile sind halbkreisförmig und so auf der Achse io angeordnet, daß sie bei
ausgeschalteter Steuervorrichtung einen Kreis bilden. Die Klinken 30 und,
30' haben an ihren Enden je einen Führungsstab, der den Umfang der Nocken, abkämmt
und jede Formänderung der Nöckenoberfläche mitmacht. Die beiden Nockenhälften bewegen
die Führungsstäbe 4o und 4o' bei ausgeschalteter Steuervorrichtung derart, daß die
Klinken 30 und 30' nicht in die Rastenscheibe 31 eingreifen können.
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Zur Erläuterung dieser Vorgänge sind in Abb.3 bis 5 verschiedene Stellungen
der Nocken in Bezug auf die Antriebswelle io und der Rastenscheibe 31 aufgezeichnet.
Der Durchmesser des beweglichen Nockenteiles 37 bAv. q:3 ist mit R bezeichnet und
der Mittelpunkt der beweglichen. Nockenhälfte 37 finit C . Der untere Halbkreis
stellt die feste und der obere mit Radius R die bewegliche Nockenhälfte dar.
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Abb.3 zeigt schematisch den Zustand bei ausgeschalteter Steuervorrichtung.
Kein Teil des beweglichen- Halbkreises der Nocke durchschneidet den Kreis, der von
der Rastenscheibe 31 gebildet wird, so daß die Klinken 30 und 3ö' nicht in
die Rastenscheibe eingreifen und diese somit stillsteht.
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In Abb.4 ist schematisch die Abwärts-Bewegung der Nockenhälfte 37
dargestellt, so daß der obere Halbkreis mit dein Radius R den Kreis der Rastenscheibe
31 von den Punkten I bis I' durchschneidet. Folglich wird der entlang der Oberfläche
der Nocke sich bewegende Führungsstift die Klinken 30 und 30' von I bis I' in die
Zähne der Kastenscheibe eingreifen lassen. 7?i dieser Stellung
der
Kupplung 26 wird durch beide Klinken die Rastenscheibe bei jeder Umdrehung zweimal
von der Antriebsmasse mitgenommen. Der Winkel I-io-I' beträgt in Abb. q. ungefähr
i2o°, d. h. bei jeder Umdrehung der Welle io wird die Rastenscheibe um 2q.oo von
der Antriebswelle io mitgenommen.
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Die Größe der Winkel I-io-I' hängt von der Stellung des oberen Halbkreises
37 der Nocke ab, und somit ist auch die Drehung der Rastenscheibe von der Nockenstellung
abhängig. Da die Antriebswelle io sich mit einer bestimmten konstanten Geschwindigkeit
dreht, wird die Drehung der Rastenscheibe auch bei einer bestimmten Nockenstellung
konstant sein. Durch Verstellung des oberen Halbkreises der Nocken kann somit die
Drehgeschwindigkeit der Rastenscheibe verändert werden.
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Abb.5 zeigt die Nockenstellung für den entgegengesetzten Fall wie
in der Abb. q.. Der obere Teil 37 der Nocke hebt durch die Führungsstäbe 40 und
40' die Klinken 30 und 30' noch weiter von der Rastenscheibe 31 ab, ohne jedoch
die Steuerung zu beeinflussen. In diesem Falle steuert der be`vegliche Teil 4.3
der Nocke 41 in der Kupplung 27, der ganz entsprechend der NOcke 35 in der Kupplung
26 aufgebaut ist, die Klinken 4.5 und ,45' derart, daß sie in die Kastenscheibe
44. eingreifen.
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Der Aufbau und die Wirkungsweise der Vorwärtskupplung 27 ist ähnlich
der der Rückwärtskupplung 26.
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Die Nocke 41 besteht aus dem beweglichen Teil 4.3 und dem festen Teil
42. Die Kastenscheibe 4.4. kann durch zwei Klinken 45 und 45' mitgenommen werden,
die durch die Führungsstäbe 46 und 0, , die die Oberfläche der Nocken abkämmen,
gesteuert werden. Die festen und beweglichen Teile der Nocke 41 liegen um i8o° verschoben
gegenüber den entsprechenden Teilen der Nocke 35, so daß nach Abb. i der feste Nockenteil
42 in der Vorwärtskupplung 27 oben liegt und der bewegliche unten, während bei der
Rückwärtskupplung 26 der feste Nockenteil 36 unten und, der bewegliche oben liegt.
Die festen Nockenteile werden durch die Traglager i i und 12 - und die beweglichen
Nockenteile durch den Hebel 38 gehalten.
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Da die beweglichen Nockenteile 37 und. 47 an entgegengesetzten Seiten
der Antriebswelle io angeordnet sind und gemeinsam durch einen Hebel 38 gesteuert
werden arbeiten die beiden Kupplungen 26 und 27 niemals gleichzeitig. Wenn beispielsweise
der Hebel 3.8 aufwärts bewegt wird, ist NOcke 41 zusammengezogen und Kupplung 27
in Betrieb, während Nocke 35 auseinandergezogen wird iund die Kupplung 26 außer
Betrieb setzt. Wenn andererseits sich der Hebel 39
abwärts bewegt, ist die
Nocke 35 zusammengezogen und Kupplung 26 in Betrieb, während NOcke 41 auseinandergezogen
wird und Kupplung 27 außer Betrieb setzt. Die wechselseitige Betätigung von Kupplung
26 oder 27 dreht die Antriebsachse 13 in entgegengesetzter Richtung, je nachdem
ob die negative Kohle vor- oder zurückgeschoben werden soll.
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Der Hebel 38 wird durch den Anker 5o gehalten, der an der elektromagnetischen
Vorrichtung 51, die durch die Spule 5:2 betätigt wird, drehbar angeordnet
ist. Die Spule 52 liegt parallel der positiven und negativen Kohle, und die Stellung
des Hebelarmes 51 wird daher von der Lichtbogenspannung beeinflußt. Die Feder 53
an dem Anker 50 wirkt der magnetischen. Kraft entgegen.
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Die Wirkungsweise ist folgende: Wenn der Strom eingeschaltet ist,
die Kohlen aber noch getrennt sind, liegt die volle Spannung an der Spule 52. Der
Elektromagnet zieht den drehbaren Anker 50 entgegen der Federkraft an und
wirft damit den Hebelarm 38 aufwärts bzw. dreht ihn entgegen dem Uhrzeigersinn um
seine Achse. Diese Bewegung überträgt sich auf die Nocken 35 und q.1. Der bewegliche
Nockenteil 37 wird aufwärts bewegt und verhindert das Eingreifen der Klinken in
die Kastenscheibe, wie in Abb. 5 dargestellt. Der bewegliche Nockenteil 43 wird
auch aufwärts bewegt, und in Kupplung 27 greifen die Klinken in die Kastenscheibe
ein, wie es Abb. q. zeigt, wobei aber der bewegliche und feste Teil der Nocke 41
in der Zeichnung zu vertauschen ist. Bei dieser Stellung der Nocke 41 schließt sich
die Vorwärtskupplung 27, so daß die Antriebswelle io ihre Bewegung auf die Welle
13 überträgt und das Schneckengetriebe 18 die negative Kohle mit großer Geschwindigkeit
auf die positive Kohle zuschiebt, um die Lampe zu zünden. Unter dieser Bedingung
wird der Nockenteil 42 durch den Anker 5o auf seine innerste Stellung gedrückt,
so daß die Klinken 45 und 45' während der ganzen Umdrehung der Welle io in die Kastenscheibe
eingreifen und die Welle 13 daher ihre größte Geschwindigkeit hat.
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Sobald die Lampe gezündet hat, sinkt die Spannung an der Spule 52
bei der Berührung der Kohlen herab. Wegen dieses Spannungsrückganges kann die Spule
52 den drehbaren Anker 5o gegen die Federkraft nicht mehr halten. Die Federkraft
dreht den Anker im Uhrzeigersinn und bewegt damit den Hebelarm 38 abwärts.
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Diese Bewegung schließt die Rückwärtskupplung und öffnet die Vorwärtskupplung.
Zuerst befindet sich der bewegliche Nockenteil
37 in seiner
innersten Stellung, so daß die Klinken während der ganzen Umdrehung eingreifen und
die Welle 13 in umgekehrter Richtung mit der größten Geschwindigkeit drehen. Diese
Geschwindigkeit wird jedoch nach und nach entsprechend dem Anwachsen der Bogenspannung
vermindert; da der Anker 5o angezogen und der Nockenteil 37 aufwärts bewegt wird.
Die Klinken 3o und 30' werden dadurch teilweise aus der Kastenscheibe gelöst.
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Der bewegliche Teil 43 der Nocke 4i wird gleichzeitig abwärts bewegt,
und die Klinken können so noch weniger in die Kastenscheibe eingreifen; wie es Abb.5
darstellt, wobei wieder die -beweglichen und festen Nockenteile vertauscht werden
müssen. Diese Stellung setzt bei der Nocke 35 nun die Rückwärtskupplung 26 in Betrieb,
die die Welle 13
so dreht, daß -die negative Kohle von der positiven entfernt
wird, damit der Lichtbogen entstehen kann. -Sobald dies geschehen ist, vergrößert
sich die Spannung an den beiden Kohlen und damit auch an der Spule 53; so daß der
Anker 50 gegen die Federkraft 53 angezogen wird, bis ein Gleichgewichtszustand
erreicht ist. In diesem Falle wird der Hebelarm 38 die Nocken 35 und 41 in die Neutralstellung
der Steuerung bringen, wie es Abb. 3 zeigt, und die beiden Kupplungen 26 und 27
sind außer Betrieb. Offenbar wird nun der drehbare Anker 5o aus seinem Gleichgewichtszustand
nach der einen oder anderen Seite gedreht werden, wenn die Verhältnisse des Lichtbogens
sich ändern, und die Nocken 35 und 41 werden so verschoben, daß ein günstiger Abstand
zwischen der positiven und negativen Kohle erhalten bleibt.
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Der Grad der Bewegung des Ankers 5o aus seinem Gleichgewichtszustand
ist also von der Lichtbogenspannung und damit von dem Betrag, um den die Kohle zur
Herstellung der günstigsten Arbeitsbedingung bewegt werden muß, abhängig.
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Wie die Abb. 3 und 5 zeigen, wird durch den Grad der Ankerbewegung
die Drehgeschwindigkeit der Welle 13, die die negative Kohle in die richtige
Stellung gegenüber der positiven Kohle bringt, bestimmt. Bei richtigen Bogenverhältnissen
wird diese Drehung unbedeutend und die Drehgeschwin-@ digkeit gering im Verhältnis
zu der Höchst-;eschwindigkeit bei der Zündung der Lampe.