DE16120C - Methode zur Herstellung synchronisier Bewegung durch elektrische Uebertragung - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die Uebertragung geschieht durch die Abgabe elektrischer Ströme mit gewissen, in bestimmter Reihenfolge periodisch wiederkehrenden Verschiedenheiten, deren beliebig viele, jedoch wenigstens drei, in Anwendung kommen müssen. Diese Verschiedenheiten können bestehen:

1. in Abgabe von Strömen in verschiedene Leitungen, .

2. in der Richtung der einzelnen Ströme in einer Leitung, wobei eine Stromunterbrechung als dritte Verschiedenheit mitgezählt wird,

3. in beiden zugleich.

Es können beispielsweise die Ströme nach einander in mehrere, mindestens drei, Leitungen gegeben werden, der Reihe nach in die Leitung i, 2, 3. ...i, 2, 3..., welche Reihenfolge umgekehrt wird, wenn die Bewegungen in umgekehrtem Sinne stattzufinden haben; oder die Verschiedenheiten können bestehen in der Richtung der Ströme, verbunden mit einer Stromunterbrechung, derart, dafs in eine Leitung ein positiver Strom, dann in unmittelbarem Anschlüsse ein negativer Strom und hierauf eine Stromunterbrechung folgt, und so fort, gegeben werden (...-) ο -| ο ...),. welche Reihenfolge umgekehrt wird (. . . ο 1- ο - + ο . . .),

wenn die Bewegungen in umgekehrtem Sinne stattzufinden haben; endlich lassen sich die periodisch wiederkehrenden Verschiedenheiten in der Stromabgabe darstellen durch Abgabe von Strömen in zwei oder mehrere Leitungen und zugleich in verschiedenen Richtungen mit oder ohne Strompäuse, also z. B. ein positiver Strom in Leitung 1, dann ein negativer Strom in Leitung 1, dann ein Strom in Leitung 2 und so fort.

Da jede beliebige Zusammenstellung von Verschiedenheiten der oben bezeichneten Art anwendbar ist und sich schliefslich zu jeder eine entsprechende Apparatconstruction wird finden lassen, so lassen sich nach der allgemeinen Aufstellung dieser Methode und den nachfolgend dargestellten Ausführungen derselben von jedem Fachmanne unendlich viele Apparate construiren, welche in den Bereich unserer Erfindung fallen werden, und liegt es demnach auf der Hand, dafs hier nicht alle Constructionen, auf welche sich unsere Erfindung bezieht, aufgeführt werden können, und dafs die nachstehend beschriebenen Apparate nur als Beispiele der Ausführung zu betrachten sind.

Eine Anordnung, bei welcher die Abgabe von Strömen in verschiedene Leitungen bei bestimmter Reihenfolge der letzteren die Bewegung überträgt, ist in Fig. 1 und 2 schematisch dargestellt, und zwar beispielsweise mit vier Leitungen 1, 2, 3,4 (welche Zahl jedoch von 3 aufwärts auch eine andere beliebige sein kann). Der gebende Apparat ist ein Umschalter, welcher, wenn er beispielsweise durch eine Kurbel gedreht wird, der Reibe nach einen elektrischen Strom in die Leitungen 1,2,3,4 schickt und dies in umgekehrter Reihenfolge thut, wenn er in der anderen Richtung gedreht wird.

Der empfangende Apparat ist eine elektromagnetische sogenannte Tellermaschine. Vier Elektrömagnete I, II, III, IV stehen im Kreise herum. Concentrisch zu diesem' Kreise in einem mäfsigen Abstande über den. Polen der Elektrömagnete liegt eine in ihrer Mitte durch eine Spitze gestützte eiserne Scheibe S, Fig. 2,

welche auf dieser Spitze nach allen Richtungen hin beweglich ist, soweit es die Auflage auf die Magnetpole gestattet. Die der Reihe nach im Kreise herum auftretende Anziehung der Elektromagnete auf den Rand der Scheibe ertheilt dieser eine Bewegung, welche der eines tanzenden Tellers ähnlich ist. Die Spitze eines von der Mitte der Scheibe senkrecht zu dieser stehenden Armes α beschreibt dabei einen Kreis und dreht mittelst einer kleinen Kurbel eine Axe, und zwar in der einen oder der anderen Richtung, je nachdem die erwähnte Reihenfolge in dem einen oder dem umgekehrten Sinne erfolgt, d. h. je nach der Richtung, in der die Commutatorscbeibe gedreht wird.

Die Axe des Commutators und die Axe a des Empfängers können durch Zahnradübersetzung, Schraube ohne Ende, Kettenräder oder dergl. ihre Bewegung bezüglich empfangen oder weitergeben.

' Statt der flachen Scheibe kann auch ein Konus oder ein Cylinder, wie in Fig. 3, bei passend geänderter Lage der Elektromagnetpole benutzt werden, z. B. ein Cylinder, welcher innerhalb der ihm zngekehrten Elektromagnetpole, die in einem etwas gröfseren Kreise liegen, als der Umfang des Cylinders beträgt, herumrollt oder sich excentrisch um den Mittelpunkt des durch die Pole gebildeten Kreises dreht. Im letzteren Falle kann statt des Cylinders eine andere excentrische Figur gewählt werden.

Es kann auch eine Anordnung getroffen werden, wie in Fig. 4, bei welcher durch den aus je einer Leitung kommenden Strom sich gegenüberliegende Pole gleichzeitig mit verschiedener Polarität erregt werden, welche dann ein um seine Mitte drehbares weiches Eisenstück jedesmal in ihre Verbindungslinie stellen, kurz, jede beliebige Anordnung von Elektromagneten (Drahtspulen oder sonstigen elektrische oder magnetische Anziehung ausübenden Theilen), bei welcher ein Körper in der einen Richtung bewegt wird, wenn die Elektromagnete oder dergleichen in einer bestimmten Reihenfolge zur Thätigkeit erregt werden, und in der anderen Richtung, wenn diese Reihenfolge umgekehrt wird.

Als ein Beispiel der Anwendung dieser Methode wollen wir den von uns in Ausführung gebrachten Schiffscommando - Telegraphen beschreiben, von welchem in den Fig. 5 und 6 der eine Hauptapparat im Querschnitt und im Grundrifs dargestellt ist.

Die Anordnung der Elektromagnete ist sternförmig, ähnlich wie in Fig. 3 und 4. Statt des in Fig. 3 skizzirten eisernen Cylinders ist ein kleiner eiserner Konus k vorhanden, welcher zwischen den acht Magnetpolen EE..., die in die Mantelfläche eines etwas weiteren Konus im Kreise herum endigen, sich befindet und welcher an der Innenwand dieses durch die Magnetpole gebildeten Konus unter dem Einflüsse der nach einander erfolgenden Anziehung der einzelnen Elektromagnete herumrollt. Er wird dabei durch eine in der imaginären Spitze der beiden Konen liegende, kugelförmig abgerundete Stütze t getragen, die ihm die nöthige Beweglichkeit nach allen Seiten gestattet. Diese Anordnung ist doppelt vorhanden, so zwar,.dafs eine gleiche Zahl von Elektromagneten E₁E₁ ... unter den erst erwähnten liegt, deren Polenden in dem Gegenkonus zu dem durch die oberen Magnetpole gebildeten hohlen Konus zu liegen kommen.

Auch der bewegliche kleine eiserne Konus setzt sich unterhalb seines Stützpunktes in seinen Gegenkonus Jc₁ fort, und wird dadurch der gemeinsame Schwerpunkt der beiden Konen in ihren Stützpunkt verlegt, so dafs bei einer Schwankung des Schiffes oder anders geneigten Anbringung sein Eigengewicht keine bewegende Kraft auf ihn ausübt.

Die Drahtverbindungen sind derart geführt, dafs der jeweilig aus einer Leitung kommende Strom zwei sich gegenüberliegende Elektromagnete, von denen jeder aus zwei neben einander liegenden Schenkeln besteht und von denen der eine in der oberen Reihe, der andere in der unteren Reihe liegt, magnetism, so dafs sich beide in ihrer Wirkung unterstützen. Der eiserne Doppelkonus setzt sich nach oben in einen Stab fort, dessen Spitze einen kleinen Zapfen trägt, welcher bei der Bewegung des Doppelkonus einen kleinen Kreis beschreibt und dabei durch einen sogenannten Mitnehmer einen kleinen Trieb dreht. Durch Zahnradübersetzung wird die Drehung, passend verlangsamt, auf den Zeiger Z übertragen.

Neben dem Zeigerapparate liegt ein Stromvertheiler, Fig. 7, bei welchem die Schleiffedem statt wie in der Skizze, Fig. 1, im Kreise herum neben bezüglich über einander liegend auf einer Walze A schleifen, die aus isolirendem Material hergestellt ist und in entsprechender Versetzung Metallstücke trägt, welche nach einander bei der Drehung der Walze unter den Schleiffedem weggehen. Die Metallstücke stehen durch die fünfte, auf einem Metallringe schleifende Feder dauernd mit dem einen Pole einer Batterie, die vier anderen Schleiffedem durch vier am zweckmäfsigsten zu einem Kabel vereinigte Leitungen LL . . . mit dem Elektromagnetsystem des entfernten Apparates in leitender Verbindung.

Dieser zweite Apparat ist am Steuer oder im Maschinenräume aufgestellt und dem in den Fig. 5 bis 7 abgebildeten gleich oder nur insoweit verändert, als es die locale Anbringungsweise erfordert. Bei beiden Apparaten wird die Drehung der Contactwalze durch eine Kurbel K mit Zahnradübersetzung bewerkstelligt und dabei gleichzeitig, ebenfalls durch Zahnradübersetzung, ein zweiter Zeiger Z₁ concentrisch mit

dem von dem entfernten Apparat aus elektrisch und über dem nämlichen Zifferblatte bewegten Zeiger gedreht. Die Zifferblätter tragen die den Steuercommandos entsprechenden Theilungen oder die den Maschinencommandos entsprechenden Aufschriften. Die Handhabung der Apparate ist genau den bisher für die Apparate mit mechanischer Uebertragung bestehenden Regeln entsprechend, derart, dafs der Commandant durch Einstellen seines von ihm mechanisch bewegten Zeigers auf die betreffende Commandobezeichnung das Commando ertheilt, indem dabei der betreffende, durch elektrische Uebertragung bewegte Zeiger Z des entfernten Apparates die gleiche Stellung einnimmt. Der am letzteren Apparat Dienstthuende stellt dann zum Zeichen, dafs das Commando verstanden ist, durch Drehen seiner Kurbel den dadurch für ihn bewegten Zeiger Z_x über den anderen, wobei durch elektrische Uebertragung der zweite Zeiger Z des entfernten Apparates bis unter den anderen Zeiger Z_x gebracht wird und der Commandant aus dem Uebereinanderstehen seiner beiden Zeiger erkennen kann, dafs das Commando verstanden ist.

Die Zifferblätter sind aus Glas angefertigt und so eingerichtet, dafs sie mittelst zweier durch zwei seitliche Oeffnungen in das Gehäuse eingeschobener Lichter des Nachts von innen erleuchtet werden können.

Bei der in den Fig. 5 bis 7 gezeichneten Ausführung wird als Stromquelle eine elektrische Batterie benutzt, welche in die gemeinsame Erdleitung zwischen der auf dem vollen Ringe schleifenden Feder und dem Elektromagnetsystem des entfernten Apparates eingeschaltet ist.

Wir führen die Apparate auch aus mit Magnetinductoren als Stromquelle an Stelle der Batterie, deren Inductionscylinder dann gleichzeitig mit Drehung der Kurbel K durch passende Zahnradübersetzung derart gedreht werden, dafs sie jedesmal einen Stromimpuls in die gerade an der Reihe befindliche Leitung entsenden, wenn unter einer der Schleiffedern das betreffende Segment der Walze hinweggeht.

Als Beispiel einer Ausführung der unter 2. angeführten Modification der neuen Methode beschreiben wir in folgendem einen elektrischen Wasserstandszeiger.

Durch die ' Auf- und Abbewegung des Schwimmers wird mittelst Kette eine Walze W, Fig. 10, gedreht, welche einen Contactapparat derartig in Thätigkeit setzt, dafs während eines Dritttheiles eines Umlaufes der Walze ein positiver Strom, während des zweiten Dritttheiles in unmittelbarem Anschlüsse daran ein negativer Strom in die Leitung gelangt und der Strom während des dritten Dritttheiles unterbrochen ist. Diese Reihenfolge soll beispielsweise bei der Linksdrehung der Walze auftreten und kehrt sich selbstredend bei Rechtsdrehung um.

Der mit diesem »Stromgeber« durch eine Leitung verbundene Zeigerapparat ist durch Fig. 8 in der Vorderansicht und durch Fig. 9 in der Seitenansicht skizzirt. Er hat einen kleinen Elektromagneten, dessen Pole um ungefähr ein Dritttheil des Umfanges eines Kreises von einander entfernt liegen. Um die Mitte und in der Ebene dieses imaginären Kreises dreht sich eine kleine magnetische Zunge N oder ein sonstwie excentrisch geformter Theil, welcher das Polende eines kleinen Stahlmagneten bildet. Sich selbst überlassen, d. h. während der Stromunterbrechung, nimmt diese Zunge durch ihr Eigengewicht, welches durch zwei kleine Schwungkugeln theilweise ausbalancirt ist, in etwas verlangsamtem Falle ihre unterste Stellung ein, in welcher sie gleich weit von beiden Elektromagnetpolen entfernt ist.

Angenommen nun, diese Zunge sei ein Nordpol und es käme z. B. ein positiver Strom aus der Leitung, welcher in dem Elektromagneten rechts einen Nord- und links einen Südpol erzeugt, so wird die Zunge, von dem Südpole angezogen, sich um ein Drittel eines Umlaufes nach diesem hin, also links herum bewegen. Folgt darauf in unmittelbarem Anschlüsse ein negativer Strom in die Leitung, so tritt der Südpol im linken Elektromagneten auf; die Zunge wird sich zu diesem hin weiter bewegen und bei einer darauf folgenden Stromunterbrechung durch ihr Eigengewicht wieder in die Nullstellung zurückfallen. Bei der angegebenen Reihenfolge von positivem Strom, negativem Strom, Unterbrechung dreht sich also die Zunge links herum, während sie sich rechts herum drehen wird, sobald sich diese Reihenfolge umkehrt.

Die angenommene Stromgebung wird aber durch die Walze W bei gleich rascher Drehung im gleichen Sinne erzeugt, so dafs also die Zunge sich synchronisch mit der Walze W rückwärts und vorwärts dreht. Durch passende Zahnrad- oder sonstige Uebersetzung wird die Drehung der Zunge N auf einen Zeiger übertragen, welcher die jeweiligen Veränderungen des Wasserstandes auf einem entsprechend getheilten Zifferblatte anzeigt.

Als Beispiel einer Ausführung der dritten Art der Stromgebung, bei welcher verschiedene Leitungen und Ströme verschiedener Richtung in periodisch sich wiederholender Reihenfolge abgegeben werden, sei der in Fig. 11 dargestellte Apparat angeführt. Er unterscheidet sich von dem vorigen, in den Fig. 8 bis 10 gezeichneten, dadurch, dafs noch ein dritter unterhalb der drehbaren Zunge N liegender Elektromagnetschenkel vorhanden ist, dessen Umwindungen mit einer zweiten Leitung L₂ in Verbindung stehen. Die magnetische Zunge N ist ausbalancirt und nimmt unter der Anziehung je eines der drei Magnetschenkel drei ver-

schiedene, in einem Kreise herumliegende Stellungen ein. Ist die Zunge also z. B. ein Nordpol, und wird durch entsprechende, aus einer der beiden Leitungen oder aus beiden Leitungen zugleich kommende Stromimpulse von passender Richtung ein Südpol in einem der Magnetschenkel nach dem anderen der Reihe nach im Kreise herum erzeugt, während gleichzeitig in den beiden anderen Schenkeln ein Nord- oder kein Magnetismus erregt wird, so wird sich auch die magnetische Zunge, dem Südpole folgend, in bestimmtem Sinne herumdrehen, und in dem anderen Sinne, wenn die Reihenfolge der Stromabgabe umgekehrt wird. Die Stromabgabe wird, ähnlich wie im vorigen Falle, durch einen Contactapparat, welcher durch eine rotirende Axe in Tbätigkeit gesetzt wird, in verschiedener Weise, übrigens mittelst bekannter Mittel bewerkstelligt.
: In allen Fällen können zur Erzeugung der elektrischen Ströme stau der Batterien auch Magnetinductoren verwendet werden, deren'Inductionscylinder durch passende Zahnrad- oder sonst welche. Uebersetzung derartig bewegt werden, dafs sie jedesmal einen Strom von passender Richtung entsenden, wenn der betreffende Contact des Contactapparates geschlossen ist. Da jedoch Magnetinductoren nur dann kräftige Stromimpulse liefern, wenn sie rasch gedreht werden, so sind in den Fällen, wo die ursprüngliche Bewegung nur langsam vor sich geht, besondere Anordnungen zu treffen. Dies ist Z-. B. der Fall bei elektrischen Wasserstandszeigern, bei welchen der langsam auf- und abgehende Schwimmer den Contactapparat bewegt. Es findet auch statt bei Schiffssteuertelegraphen, wenn die langsame Drehung der Steuerwelle selbst an dem entfernten Apparat reproducirt werden soll. In diesem Falle schalten wir zwischen dem Inductionscylinder des Magnetinductors und dem ihn treibenden Rade eine Feder ein, welche durch die langsame Bewegung des Schwimmers, des Steuerruders oder dergl. erst jedesmal aufgezogen wird, wobei der Inductionscylinder unbewegt bleibt und dann nach einem gewissen Hube des Schwimmers oder des Steuers etc. freigelassen wird, so dafs sie den Inductionscylinder rasch eine ganze Umdrehung oder einen passenden Theil derselben herumbewegt. Die specielle Anordnung eines solchen Federmechanismus ist bei unseren alten Wasserstandszeigern schon lange im praktischen Betriebe und unter Anderem in der Zeitschrift des deutsch-österreichischen Telegraphen-Vereins, Jahrgang 1866, Seite 83, und von Dr. Loewenherz in dem »Bericht über wissenschaftliche Instrumente auf der Berliner Gewerbe-Ausstellung 1879, Seite 510« veröffentlicht, und kann darum von deren näherer Beschreibung hier Abstand genommen werden. ■

Wir verwenden die vorbeschriebene Methode auch für unsere elektrischen Distanzmesser zur Erzeugung der synchronischen Uebertragung der Drehbewegung bezüglich des Fernrohres oder des Visirs an dem einen Endapparate und des elektrisch bewegten Zeigers des anderen Apparates.

Claims (5)

Patent-Ansprüche:

1. Die Uebertragung einer Bewegung durch Abgabe von elektrischen Strömen in angegebener Weise nach einander in eine beliebige Zahl, aber wenigstens drei, Leitungen in bestimmter und sich wiederholender Reihenfolge der Leitungen, welche Reihen¹ folge umgekehrt wird, wenn die Bewegung in anderer Richtung vor sich gehen soll.

2. Die Uebertragung einer Bewegung durch Entsendung eines positiven Stromes, eines unmittelbar darauf folgenden negativen Stromes und einer Unterbrechung in fortlaufender und - sich wiederholender Reihenfolge, unter Benutzung einer Leitung, welche Reihenfolge in dem Momente umgekehrt wird, wenn die Drehung in anderem Sinne stattfinden soll.

3. Die Anwendung der durch Patent-Anspruch 1. und 2. bezeichneten Arten der elektrischen Bewegungsübertragung für elektrische Zeigeroder Typendrucktelegraphen, Schiffscommandotelegraphen, elektrische Wasserstandszeiger und elektrische Distanzmesser.

4. Die Uebertragung einer Bewegung durch Entsendung von Strömen mit verschiedenen Vorzeichen und unter Benutzung verschiedener Leitungen, derartig, dafs beliebige Combinationen von Stromrichtungen und Leitungen, in welche die Ströme gleichzeitig entsendet werden, sich periodisch in bestimmter Reihenfolge wiederholen, welche Reihenfolge umgekehrt wird, wenn die Richtung der Drehung umgekehrt werden soll, in Anwendung auf elektrische Schiffscommandotelegraphen, elektrische Wasserstandszeiger und elektrische Distanzmesser.

5. Die Benutzung von Magnetinductoren zu den in Patent-Anspruch ΐ.,·2. und 4. bezeichneten Arten der elektrischen Bewegungsübertragung in Verbindung mit der bei unseren alten magnetelektrischen Wasserstandszeigern angewendeten Einrichtung, durch welche die zu übertragende langsame Bewegung für den Inductionscylinder in eine sprungsweise umgewandelt wird.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.