DE13802C - Neuerungen an Apparaten zur Erzeugung elektrischer Ströme - Google Patents

Description

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KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21: Elektrische Apparate.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 21. Mai 1880 ab.

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf neue und verbesserte Mittel und Apparate zum Erzeugen elektrischer Ströme, welche beim Hervorbringen des elektrischen Lichtes, beim Uebertragen von motorischer Kraft, bei chemischen Zersetzungen und zu anderen Zwecken angewendet werden.

Die Erfindung besteht in Verbesserungen an der bekannten Pacinotti'schen Ringarmatur oder der Inductionsschlange. Der -aus weichem Eisen bestehende Kern der Ringarmatur, welcher durch die Einwirkung zweier oder mehrerer Elektromagnete oder permanenter Stahlmagnete magnetisirt wird, ist von U-förmigem Querschnitt.

Diese Form kann jedoch geändert werden, so lange die Rinne beibehalten wird. Der isolirte Kupferdraht, welcher um den Kern gewunden ist und in dem die Ströme erzeugt werden, liegt nur über dem Theil des Kerns, welcher direct unter dem Einflufs der inducirenden Magnete steht.

Fig. ι ist ein Querschnitt der Ringarmatur, Fig. 2 bis 8 sind Modificationen derselben.

Es ist ersichtlich, dafs bei Anwendung dieser Form des Kerns der isolirte Leitungsdraht nur auf die äufsere Fläche des Kernes, gewunden wird, während die innere Fläche des Kernes keinen Einflufs auf den isolirten Leitungsdraht ausübt. Die Vortheile dieser Form des Kernes sind mannigfach, wie durch Vergleich mit einigen der bestehenden Ringarmaturen ersichtlich ist, nämlich Armaturen, bei welchen der ringförmige Kern einen vollen Körper bildet (wie rund, viereckig, flach, breit oder oval), und der isolirte Leitungsdraht über die ganze Fläche des Kernes gelagert ist. Bei diesen Armaturen findet eine ungeheure Ansammlung von Hitze statt.

Aus den Fig. ι bis 8, welche die ver" schiedenen Durchschnitte meiner Kerne dar" stellen, ist es ersichtlich, dafs ich die innere Fläche des Ringkernes r nicht anwende, und dafs die inducirenden Magnete m m die ganze Aufsenfläche des mit Rinne versehenen Kernes umgeben. Demzufolge wird der isolirte Leitungsdraht, welcher über diesem Theil des Kernes liegt und in welchem die elektrischen Ströme kreisen, vollständig ausgenutzt, während jener Theil des Drahtes, welcher über der Rinne des Ringes liegt und dem zufolge fast nutzlos zum Erzeugen von elektrischen Strömen ist, sehr kurz ist und voUständtg frei von der Einwirkung der entgegengesetzten Polarität der inneren Fläche des Kernes bleibt. Luft kann frei in dem Kanal circuliren, so dafs die Ansammlung von Hitze durch das freie Hinzutreten der Luft nach den äufseren und inneren Flächen der Armatur verhindert wird. Es ist ersichtlich, dafs bei Erzeugern, welche nach meiner Erfindung hergestellt werden, der höchste Grad der Wirksamkeit aufrecht erhalten werden kann mit äufserst geringem Verlust an der zum Bewegen des Erzeugers erforderlichen mechanischen Kraft.

Fig. ι zeigt die Hauptform meiner Armatur, bestehend aus einem Büschel Eisendraht, welcher um das Schutzblech i' aus Eisen oder anderem passenden Material gewunden ist. Dieses Schutzblech kann man auch bei sämmtlichen ' Modificationen, Fig. 2 bis 8, anwenden, wenn der mit Rinne versehene Kern r aus einem Eisendrahtbüschel besteht. Der Kern r kann jedoch

aus massivem Eisen oder Eisenblech bestehen. w ist der isolirte Leitungsdraht, welcher um den Kern gewunden wird und in welchen die Ströme durch Drehen des Kernes innerhalb der Wirkungskreise m m der inducirenden Magnete erzeugt werden, oder der Ring kann feststehend angeordnet werden und die inducirenden Magnete um die Armatur herum rotiren, Kg- 3·

Fig. 9 und io stellen einen Apparat dar zur fortlaufenden Erzeugung elektrischer Ströme nach einer Richtung. Der isolirte Leitungsdraht wird in 30 Sectionen um den mit Rinne versehenen Kern r gewunden, man kann jedoch eine beliebige Anzahl Sectionen anwenden.

Die Sectionen werden durch eine entsprechende Anzahl isolirter, metallener Commutatorplatten c¹ bis c^ia wie üblich verbunden, nämlich das eine Ende des isolirten Leitungsdrahtes der einen Section wird mit dem ersten Ende des isolirten Leitungsdrahtes der nächstfolgenden Section durch eine Commutatorplatte verbunden oder die Sectionen können auf folgende Weise verbunden werden.

Das eine Ende des isolirten Kupferdrahtes der einen Section wird mit dem ersten Ende des isolirten Kupferdrahtes der Section an der entgegengesetzten Seite des Kernes, um Sectionspaare zu bilden, verbunden.

Die verschiedenen Paare werden sodann abwechselnd mit einander und fortlaufend durch eine entsprechende Anzahl Commutatorplatten verbunden. Ich wende vorzugsweise eine Anzahl yon 2n-Platten (wobei 11 eine ungerade Zahl ist) an, wie z. B. 10, 14, 18, 30, 42, 50, so dafs, wenn dieselben paarweise eingetheilt werden, eine ungerade Zahl Paare gebildet werden, wodurch ich in den Stand gesetzt werde, die vorerwähnten Leitungsdrahtsectionen paarweise abwechselnd mit einander zu' verbinden.

Auf der Welle s sitzen die Naben α¹ β²; auf jeder dieser Naben werden sechs radiale Arme a befestigt, oder man kann eine andere beliebige Anzahl Arme anwenden.. Diese Arme tragen den mit Rinne oder Kanal versehenen Ringkern r, wie aus dem unteren Theil der Fig. 9 zu ersehen ist. Die inducirenden Elektromagnete m¹ m^l (N) und »2² ot³ (S) umgeben die ganze äufsere Fläche des Kernes und ungefähr zwei Drittel des Umfanges, wie aus Fig. 9 und 10 ersichtlich. Wird die durch den Zapfen k und die Mutter η mit der Welle s verbundene Ringarmatur und der damit verbundene Commutator c mittelst der Riemscheibe/ in Drehung versetzt, so werden elektrische Ströme in dem isolirten Kupferdraht w erzeugt, welche, wie üblich, durch die Bürstend ¹P vom Commutator c gesammelt werden.

Diese Ströme kreisen durch die Windungen der inducirenden Elektromagnete m¹ m² (wodurch ihre magnetische Kraft erhöht wird) nach den Klemmen f^l t² und von hier aus nach der Lampe oder einer anderen Stelle, wo ein Strom erforderlich ist.

Es ist aus Fig. 9 ersichtlich, dafs die beiden Satz Arme, welche den Kern tragen, unterhalb des, Kanals oder der Rinne des Kernes offen sind, so dafs die Luft darin frei circuUren.karm.

Die geringe Gröfse und die Compactheit (wodurch die Wirkung des Erzeugers nicht beeinträchtigt wird) gestatten, dafs man zwei oder mehrere Apparate auf einer Welle anbringen kann, Fig. 11, um die Stelle der vielfachen Kreismaschinen einzunehmen.

Diese Ströme können zu den gewöhnlichen Zwecken angewendet werden; zum Erzeugen von elektrischem Licht, zur Uebertragung von motorischer Kraft, bei chemischen Zersetzungen und zu vielen anderen Zwecken. Man kann die Details der Construction nach Erfordernifs abändern, auch kann man hohle Leitungsdrähte anwenden, wie später beschrieben; man kann auch massiven, flachen, viereckigen, runden oder anders geformten Leitungsdraht, welcher auf passende Weise isolirt ist, anwenden.

Auf diese Weise wird ein Kanal gebildet zum Durchlassen von Luft, Wasser oder anderer Flüssigkeit durch die Leitungsröhren, so dafs die¹ Windungen des isolirten Leitungsdrahtes fortwährend kühl gehalten, die Isolation unterstützt und die Wirkung des Leiters erhöht wird. Die Bohrung des Drahtes kann sehr klein sein, weil die Circulation einer gröfseren Quantität Luft oder Wasser durch die Leiter nicht erforderlich ist, so lange die Circulation constant ist und ausreicht, um die Wärmeansammlung zu verhindern. Werden hohle, isolirte Leitungsdrähte für die Windungen bei sehr grofsen Elektricitätserzeugern angewendet, in welchen Wasser circulirt, so wird das Wasser, nachdem dasselbe die Windungen durchströmt und erwärmt worden ist, auf geeignete Weise nach dem Kessel der Dampfmaschine geleitet. Durch das Leiten des heifsen Wassers nach dem Dampfkessel wird ein Theil der von der Maschine ausgeübten Kraft wieder ersetzt.

Dieses System meiner Erfindung gestattet, dafs ich Apparate herstellen kann, um abwechselnde elektrische Ströme zu erzeugen, welche von dem mit Rinnen versehenen Kern bei vielfachen Strömungen mit äufserst günstigen Resultaten gesammelt werden können.

Bei diesem Apparat kann der Kern feststehend sein, so dafs die inducirenden Magnete um denselben rotiren.

Um Elektrizität in den inducirenden Magneten zu erregen, wende ich einen der vorerwähnten Apparate an oder einen Erzeuger, wo ich solche Ströme erlangen kann, um die inducirenden Magnete auf die erforderliche Weise zu erregen.

Man kann statt der Elektromagnete permanente Stahlmagnete als inducirende Magnete anwenden.

In den Fig. 12 und 13 ist ein Apparat dargestellt, bei welchem ich den Strom, welcher durch einen der vorerwähnten Apparate erzeugt wird, um die inducirenden Magnete zu erregen, anwende. Um die Anwendung der beiden Apparate zu erleichtern, wird die Ringarmatur des kleinen fortdauernden Stromerzeugers auf derselben Welle mit den inducirenden Elektromagneten der vielfachen Stromerzeuger angebracht. Der mit Kanal versehene Ringkern r² wird durch die zwölf Arme α an den zwölf Stützen k im Gestell h h befestigt. Diese Arme α können aus Eisen oder andere.m passenden Material hergestellt werden. Wie aus Fig. 12 ersichtlich, umgeben die sechs Satz inducirenden Elektromagnete in¹ m^x 711^s νι^Ά (oder eine beliebige Anzahl), welche durch die Naben o^x i>² an der Welle ί befestigt sind, die ganze äufsere Fläche des nach meiner Erfindung hergestellten, mit Kanal versehenen Ringkernes. Der isolirte Kupferdraht w, welcher über dem Ringkern r² liegt und in dem die Ströme erzeugt werden, wird in mehreren Sectionen (in diesem Falle zwölf) gewunden und die Enden der Drähte dieser Sectionen mit einer entsprechenden Anzahl Klemmen t verbunden, welche ihrerseits so mit einander in Verbindung stehen können, dafs sie einen oder mehrere Kreise bilden. Wird die Welle ί durch mechanische Kraft mittelst der Riemscheibe / in Drehung versetzt, so wird ein continuirlicher elektrischer Strom in dem kleinen Generator G (der Erreger) erzeugt, welcher Strom wie üblich durch die Metallbürsten b^x b² gesammelt wird. Diese Bürsten werden mit den Metallbürsten b^z b^A verbunden. Die Bürsten fr³ b^l stehen fortdauernd in Verbindung mit den kleinen Metallscheiben c^% i⁴, welche von der Welle isolirt sind. Von diesen Metallscheiben c^s i¹ aus wird der Strom so' durch die inducirenden Elektromagnete m^x m¹' m⁶m⁶ geleitet, dafs abwechselnd eine nördliche und eine südliche Polarität in deren Umkreis erzeugt wird. Es ist ersichtlich, dafs der in dem kleinen Generator erzeugte Strom durch die sechs Satz inducirenden Magnete nach dem grofsen Erzeuger geht, wie vorher beschrieben, so dafs beim Rotiren des Erzeugers innerhalb der Ringarmatur r² abwechselnde Ströme in dem den Kern umgebenden, isolirten Leitungsdraht erzeugt werden, und zwar unter gleich günstigen Verhältnissen, wie vorher beschrieben bei meinem Apparat zum Erzeugen continuirlicher elektrischer Ströme nach einer Richtung.

In den Fig. 14 bis 17 ist eine vereinfachte Anordnung meines Apparates dargestellt, bei welchem die Details so angeordnet sind, dafs der Erreger und der Erzeuger vielfacher Kreise im wesentlichen einen Erzeuger bilden. Beide Ringarmaturen sind feststehend und sämmtliche inducirenden Magnete rotiren vor denselben. Die Lager e e der Welle ί werden an der Grundplatte // befestigt, p ist die Scheibe, durch welche die Welle in Drehung versetzt wird. ■. ■

Die Metallplatte 0 wird an der Welle s befestigt. Auf der einen Seite dieser Platte werden die zwei Satz inducirenden Elektromagnete;«¹;»², welche die kleine Ringarmatur r^x r¹ umgeben, befestigt, Fig. 14 und 16. Auf der entgegengesetzten Seite der Platte ο ο werden die sechs oder mehr inducirenden Elektromagnete, welche die grofse, mit Kanal versehene Ringarmatur ^V² umgeben, befestigt, Fig. 14 und 15.

Beide Ringarmaturen sind an den betreffenden Seitengestellen l^x /² und durch die Arme a¹ a? an den Trägern k^x k² befestigt.

Die Seitengestelle l^x /² sind an dem starken Ringgestell h h, welches durch die Träger q ¹^² mit der Grundplatte// verbunden ist, befestigt. Der kleine, mit Kanal versehene Ringkern r^x wird in mehreren Sectionen (in diesem Falle 16) mit isolirtem Leitungsdraht umwunden. Diese Sectionen werden mit einander und fortlaufend mit den feststehenden Commutatorplatten c^x bis <r¹⁶ verbunden. Diese Platten sind durch die Isolirstücke i (4 bis 16) von einander und von der Platte l^l isolirt.

Die Metallbürsten b¹ P werden durch ihre Halter oder Griffe /z¹/?² an der Welle ί befestigt und von einander, sowie von der Welle s isolirt. Wird die Welle s durch die Riemscheibe p in Drehung versetzt, so werden die in der kleinen Ringarmatur r^x erzeugten Ströme durch die rotirenden Metallbürsten b^l b² von dem feststehenden Commutator c gesammelt und direct nach sämmtlichen inducirenden Elektromagneten geleitet, so dafs eine nördliche Polarität in dem einen Satz und eine südliche Polarität in dem anderen Satz erzeugt wird, während die sechs inducirenden Elektromagnete, welche vor der grofsen, mit Kanal versehenen Ringarmatur r² rotiren, abwechselnd eine nördliche und eine südliche Polarität erhalten. Der ■ Ringkern r² wird in mehreren Sectionen mit isclirtem Leitungsdraht umwunden und die Enden des Drahtes jeder Section mit einer entsprechenden Anzahl Klemmen verbunden, welche isolirt und an.dem Seitengestell P befestigt sind.

Es ist ersichtlich, dafs die fortgesetzten elektrischen Ströme, welche in der kleinen Ringarmatur r^x erzeugt werden, nicht allein zum Erregen der vor. derselben rotirenden Elektro-

magnete m^x »z², sondern auch zum Erregen der inducirenden Elektromagnete m^s bis m^s, welche vor der grofsen, hohlen Ringarmatur r² rotiren, angewendet werden, so dafs abwechselnd elektrische Ströme, wie vorher mit Bezug auf Fig. 12 und 13 beschrieben, erzeugt werden.

In diesem Generator oder Erzeuger habe ich den einen Satz Metallbürsten b^z b⁴, welcher den elektrischen Strom nach den inducirenden Elektromagneten des mehrfachen Stromerzeugers leitet, hinweggelassen.

Der Apparat ist auf ein Minimum verkleinert. Gröfsere magnetische Kraft wird dadurch erzielt, wenn die inducirenden Elektromagneten beider Generatoren auf einer Eisenplatte angebracht werden. Es ist ersichtlich, dafs ich sämmtliche inducirenden Magnete feststehend anordnen und die mit Rinne versehenen Ringarmaturen rotirend anbringen kann. In diesem Falle müssen die abwechselnden Ströme durch eine Anzahl Metallbürsten und Commutatorscheiben, welche der Anzahl der Kreise entsprechen, gesammelt werden.

Die so erhaltenen Ströme können zu jedem passenden Zweck angewendet werden.

In Fig. 18 und 19 ist eine verbesserte Anordnung der Bürste und des Bürstenhalters, um die elektrischen Ströme von dem Commutator c zu sammeln, dargestellt. Die Metallbürste besteht aus einem Büschel Leitungsdraht, welcher in geschmolzenes Loth oder ähnliche Composition getaucht worden ist, um einen festen Körper zu bilden, oder man kann die gewöhnlichen Bürsten anwenden. Bürstenhalter, wodurch die Bürsten tangentenartig auf den Commutator gedrückt werden, besitzen folgende Nachtheile:

1. ändern sie die Stellung der Bürste am Commutator, sobald die Bürsten etwas abgenutzt werden,

2. findet eine grofse Materialvergeudung statt. In Fig. 18 ist die verbesserte Bürste b mit

Halter h dargestellt, wie die Bürste fortwährend gegen den Commutator c, parallel mit der neutralen Linie des Generators mittelst der Einwirkung des belasteten Armes w auf den Trieb/ und die Zahnstange r gedrückt wird. Die Zahnstange r ist mit dem Bürstenhalter b verbunden, die ganze Anordnung ist auf der Platte / befestigt und kann an jedem Generator angebracht werden. Durch Heben des belasteten Armes w wird die Bürste vom Commutator zurückgezogen.

Es ist bekannt, dafs Apparate zum Erzeugen elektrischer Ströme zum Uebertragen von motorischer Kraft angewendet werden können, wenn eine elektrische Strömung von einer anderen Quelle aus durch den Apparat kreist.

In solchen Fällen wird die Stellung der Bürste zum Commutator abgeändert, indem die Bürste auf die entgegengesetzte Seite der neutralen Seite des Commutators eingestellt wird. Aus dem Grunde wende ich die in Fig. 19 gezeigte doppelte Metallbürste b¹ P an. Wenn man die Stellung des belasteten Armes w umkehrt, so wird die Bürste P in Thätigkeit gebracht und die Bürste b¹ zurückgezogen. Diese einfache Anordnung ist ohne weiteres aus der Zeichnung ersichtlich.

Claims (4)

Patent-Ansprüche:

1. Die Ringarmatur mit Kanälen oder von U-förmiger Gestalt.

2. Die beschriebene Gesammtanordnung von Apparaten, um continuirliche elektrische Ströme in einer Richtung oder abwechselnd und vielfach kreisende Ströme zu erzeugen.

3. Die beschriebene Construction der Bürstenhalter, um die elektrischen Ströme von den Commutatoren zu sammeln, Fig. 18 und 19.

4. Die Anwendung der hohlen, isolirten Leitungsdrähte.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen.