DE201513C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 7Ac. GRUPPE

zu versetzen.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 27. September 1907 ab.

Den Gegenstand vorliegender Erfindung bildet das Verfahren, elastische Körper mittels schwacher oder nur kurz andauernder Kräfte, deren Frequenz mit der Eigenschwingungszahl der abstimmbaren Körper übereinstimmt, ins Schwingen zu bringen.

Es ist eine gesetzmäßige Erscheinung, daß ein Resonanzkörper, z. B. eine Zungenfeder, die für eine periodische Erregung vorgesehene

ίο - maximale Resonanzschwingung nur bei hinreichend scharf erreichter Konsonanz mit der Frequenz der erregenden Kraft erreicht, und daß selbst dann noch eine gewisse Dauer erforderlich ist, welche der Resonanzkörper braucht, um in seine großen Schwingungen hineinzuwachsen. ■

Annähernd so verhält sich eine sogenannte Resonanzglocke, das ist eine der gewöhnlichen elektrischen Klingel ähnliche Glocke, bei der die Schwingungszahl des Klöppels auf die Frequenz der erregenden Kräfte abgestimmt ist, z. B. auf die Impulse des vom Wechselstrom gespeisten Elektromagneten. Solche Glocken sind in dieser Weise bereits zum . wahlweisen Anruf in Fernsprechleitungen vorgeschlagen worden. Indessen stellt der praktische Betrieb scharfe Bedingungen, wie aus nachfolgender Beschreibung hervorgehen wird. Fast alle Anwendungen. der bekannten Resonanzrelais setzen, bestimmte -günstige Verhältnisse voraus. Es handle sich beispielsweise, um ,die, Aufgabe einer Resonanzglocke, bei der Überschreitung einer unzulässigen Umdrehungszahl zu läuten, etwa dann, wenn der von der Achse eines Fahrzeuges angetriebene Magnetinduktor 50 Wechsel in der Sekunde erzeugt. Nur wenn die. Frequenz ganz allmählich erreicht wird, kann die Resonanzglocke ihren Zweck erfüllen; wenn das Fahrzeug aber stoßweise oder sehr hastig über die erlaubte Geschwindigkeit hinausfährt, so wird die Glocke kaum oder nur kurz ansprechen.

In einem anderen Falle soll ein Zeichen mittels Frequenzgebers und Resonanzempfängers übermittelt werden, und zwar sei man hinsichtlich der Stärke der Ströme sowohl als auch der Mittel zur genauen Einhaltung der Konsonanz beschränkt. Dann treten den geschilderten Unzuträglichkeiten ähnliche Übelstände auf, wodurch das Zeichen völlig übersehen werden kann. Wie ungünstig aber auch die Resonanzerscheinung hinsichtlich ihres praktischen Zweckes verlaufen mag, so tritt sie doch jedesmal in einer gewissen ■Stärke auf. Diese an sich unzureichende Resonanzstärke trotzdem nutzbar zu machen, ist die Aufgabe der Erfindung, und ein einfaches und sicheres Mittel zur Erreichung dieses Zweckes wird in einer eigenartigen Vereinigung von Resonanzschwingungen mit selbsterregten Schwingungen gefunden.

Zwar ist es bekannt, die Auslösung von elektrischen Signalvorrichtungen durch Vereinigung von Fremderregung und Selbster-

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regung zu bewirken. Als Mittel zu diesem Zweck dienen jedoch besondere magnetische Relais, die nach Art der Siemens sehen polarisierten Relais in einer labilen Gleichgewichtsstellung gehalten werden, aus der sie herausfallen, wenn- sie durch Ströme von umgekehrter Richtung geschwächt werden, oder wenn das Abreißen durch das Zittern des von oszillierenden Strömen beliebiger Frequenz

ίο erregten Ankers erfolgt. Der losgelassene Anker schließt eine Ortsbatterie und setzt eine langsam schlagende Glocke in Tätigkeit.

Durch Ausbildung solcher Zwischenrelais

für beliebige Frequenzen, zu Resonanzrelais für bestimmte Frequenzen läßt sich der angestrebte Zweck nicht erreichen, da auch diese Resonanzkörper unter den anfangs genannten Unzuträglichkeiten und unter neu hinzutretenden Schwierigkeiten zu leiden hatten.

Ferner sind Einrichtungen zum wahlweisen Anruf bekannt geworden, die ebenfalls mit Hilfe einer Ortsbatterie arbeiten, bei welchen jedoch Gleichstrom von bestimmter Stärke zum Anruf verwendet wird. Es wirken hierbei zwei Wicklungen auf einen Anker, derart, daß der Anker bei einer bestimmten Stärke des die Signalleitung durchfließenden Stromes angezogen wird; hierbei schaltet der Anker einen Ortsstrom ein, der die Wirkung des Anrufstromes wieder vernichtet, so daß ein Rasselgeräusch entsteht. Ein entsprechend stärkerer Strom hält den Anker dauernd fest, ein zu schwacher vermag ihn überhaupt nicht anzuziehen. Außerdem dauert dieses Signal nur so lange, als der Anruf strom wirkt.

Im Gegensatz zu den bekannten Einrichtungen werden gemäß der Erfindung die elastischen Systeme (Zungen, Klöppel, Stimmgabeln, Saiten usw.) auf periodische Kräfte von bestimmter Frequenz abgestimmt, so daß sie in bekannter Weise auf diese Frequenz ansprechen und in Resonanzschwingungen geraten, z. B. bei 50 Stromstößen, bei 80 Wechseln oder bei 30 Erschütterungen eines Maschinengestelles in der Sekunde. Außer dieser periodischen Kraft wird eine zweite, einer besonderen Quelle, z. B. einer Ortsbatterie, entnehmbare Kraft zur verstärkenden Wirkung auf dieses abgestimmte System gebracht, derart, daß die zusätzliche Kraft in der Ruhestellung des Systems nicht angreifen kann, sondern erst wenn dieses infolge der Erregung durch die ursprüngliche periodische Kraft hinreichend große Resonanzschwingungen ausführt. Am besten bildet man die Systeme nach Art der elektrischen Klingeln aus, deren Kontaktfeder aber in der Ruhelage nicht, wie üblich, stromleitend anliegt, sondern erst bei Ankerschwingungen von hinreichend großer Amplitude eine Selbsterregung herbeiführt. Es wirkt alsdann der Hilfsstrom verstärkend auf die Resonanzschwingungen, da der durch ihn erzeugte magnetische Zug im gleichen Sinne angreift wie die Stöße aus der periodischen Kraftquelle.

Je nach dem Stärkeverhältnis zwischen Fremderregung und Selbsterregung kann man die Empfindlichkeit des Systems regeln.

Das Verfahren läßt sich in mannigfacher Weise anwenden. Fig. 1 stellt eine Glocke dar mit einem elastischen, beispielsweise auf 50 Eigenschwingungen abgestimmten Klöppel. Sie unterscheidet sich von einer gewöhnlichen Glocke dadurch, daß sie beim Einschalten des Gleichstromes nicht in Schwingungen gerät, weil — wie hier angenommen — das Kontaktfederchen f zu weit vom Kontakt c absteht. Erst wenn ein Wechselstrom bei einer Frequenz von annähernd 50 Stromstößen den Klöppel in so große Resonanzschwingungen versetzt, daß der Gleichstrom geschlossen wird, kann eine Selbstunterbrechung und Selbsterregung eintreten, deren Energie von der Stärke des Stromes und von der sonstigen mechanischen Ausbildung des Glockensystems. abhängt.

Die Verhältnisse können derart gewählt werden, daß die Glocke gänzlich ohne weitere Unterstützung durch Fremderregung fortklingt, oder auch nur bei weiterhin anhaltender gemeinsamer Mitwirkung des Magneten m₂; auch kann man es dahin bringen, daß durch kleine Dissonanzen zwischen Eigenerregung und Fremderregung Schwebungen eintreten, zum Zwecke, durch ein zeitweiliges Anwachsen der Schwingungen besondere Vorgänge einzuleiten oder zu verrichten oder eigentümliche Zeichen zu geben. Vorausgesetzt ist einstweilen, daß die Eigenerregung sehr stark im Verhältnis zu der Fremderregung ist, so daß die zur Herbeiführung der Selbstunterbrechung notwendige »kritische« Amplitude bei den Schwebungen nicht unterschritten wird.

Auf die Bedürfnisse der Praxis angewandt, könnte eine derartige Glocke z. B. als Signal für die Überschreitungen von Frequenzen oder Umdrehungsgeschwindigkeiten benutzt werden, wozu bisher besondere Zwischenrelais erforderlich waren, die entweder weniger zuverlässig wirken oder schwieriger herzustellen sind.

Die Schwingungen können ebenfalls auf elektrischem Wege wieder abgestellt werden, z. B. durch besondere Sperrvorrichtungen oder durch Unterbrechen der Gleichstromleitungen. Ein einfaches Mittel besteht in der Erregung des Wechselstrommagneten m_t durch starken Gleichstrom, dessen kräftiges Feld die Eigenerregung des Glockenankers bremst.

Zuweilen ist die Verwendung besonderer Leitungen oder Stromarten zu Bremsvorrichtungen nicht angängig; z. B. bei einem Zei-

chengeber für Kommandoübertragungen u. dgl. Fig. 2 stellt einen Geber g dar, der gar keine Gleichstromquelle besitzt. Er besteht aus mehreren einzeln bzw. nacheinander vor den Polen eines permanenten Magneten verschiebbaren elastischen Ankerstücken a_x bis Ci₁, die beim Anreißen einen periodischen Strom in den Spulen s hervorrufen. Der Strom dauert nur kurz an, weil die Anker schnell abschwingen; immerhin genügt die Erregung, um die Zungen des Empfängers e über die kritische Amplitude hinaus zum Ansprechen zu bringen. In Fig. 2 ist die Erregung einer federnd aufgesetzten Kammleiste k durch die vom Magneten W₁ ausgehenden Erschütterungen angedeutet.

Eine durch Anreißen der Geberzunge angeregte Empfängerzunge schwingt nun gemäß der beschriebenen Einrichtung so lange weiter, bis sie durch ein besonderes Mittel auf Schwingungen unterhalb der kritischen Amplitude * zurückgebracht wird. Dies kann durch starke Schwebungen geschehen; denn . sobald . das Schwebungsminimum unter die kritische Amplitude fällt und die Dissonanz so groß ist, daß die Resonanzamplitude allein ebenfalls unterhalb dieser kritischen Amplitude bleibt, versagt die Selbsterregung. Es ist nur notwendig, eine dissonierende Frequenz von geeigneter Stärke zur Fremderregung zu verwenden, um die Fortdauer, der Selbsterregung zu zerstören. Im angezogenen Falle würde es geboten sein, entweder gesonderte Geberzungen von benachbarter Frequenz zum Auslöschen des angerufenen Zeichens zu benutzen, oder die Verhältnisse derart abzupassen, daß jede neue Geberfrequenz Dissonanzschwebungen mit der bestehenden Selbsterregung hervorruft und gleichzeitig das neue Signal in Dauererregung versetzt. Dem ersteren Vorschlage entspricht Fig. 3. Der Empfänger besitzt sechs Zeichen, die mit den gegebenen Frequenzen 40, 42, 44, 46, 48 und 50 in Konsonanz stehen und durch diese in Dauer schwingungen versetzt, dagegen durch die dissonierenden Frequenzen 41, 43, 45, 47 und 49 ausgeschaltet werden. Dabei kann man durch geeignete mechanische Ausbildung des Gebers bewirken, daß jeweils vor Einschaltung der konsonierenden Geberzunge die dissonierende selbsttätig ausgelöst und in starke, rasch abnehmende Schwingungen gebracht wird, um das vorherige Signal erst zu zerstören.

Es ist als besonderer Vorzug des beschriebenen Verfahrens zur. Erregung von Dauerschwingungen zu betrachten, daß der Geber keine Stromunterbrechungen benötigt; der Empfänger ist weniger den Einflüssen des Wetters oder roher Behandlung ausgesetzt und darf unbedenklich mit Kontakten versehen werden.

Ebenso wie sich zur Fremderregung jede bekannte Art der Übertragung pulsierender Stöße auf abgestimmte Systeme eignet, lassen sich auch die Einrichtungen zur Selbsterregung auf mannigfache Weise schaffen; hierbei mag Ruhestrom unterbrochen oder der Stromschluß erst gebildet oder irgendeine andere Kraft, wie z. B. Luftströme, die auf Harmoniumzungen wirken, benutzt werden.

Es wird sich nach den Anwendungsgebieten zu richten haben, ob die Erregung der Re-' sonanzkörper an sich als Endzweck zu. betrachten ist, oder ob diese wiederum nur als relaisartige Zwischenglieder auszubilden sind.

Claims (4)

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren, um Resonanzkörper durch periodische Kräfte trotz deren unzureichender Stärke, Dauer oder Konsonanz in Schwingungen von regelbarer Dauer und Stärke zu versetzen, dadurch gekennzeichnet, daß durch die kleine Wirkung der periodischen Kraft eine zweite, unterhalb kleiner Schwingungen unwirksam bleibende Kraft ausgelöst wird, welche in Konsonanz mit der Eigenschwingung des abgestimmten Systems ist und dazu dient, die ungenügenden Schwingungen zu verstärken und deren Dauer zu verlängern.

2. Eine Ausbildung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die abgestimmten elastischen Systeme nach Art eines elektrischen Selbstunterbrechers gebaut sind, derart, daß sie die Resonanzschwingungen der ursprünglichen erregenden Kraft verstärken.

3. Ausbildung des Verfahrens nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Resohanzkörper nach erfolgter Selbsterregung durch dissonierende Fremderregung in Schwebungen versetzt wird, zum Zweck, die Selbsterregung aufzuheben.

4. Geber zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß den auf Konsonanz abgestimmten Federn für die Fremderregung besondere dissonierende Federn beigeordnet sind, welche nach Wahl oder selbsttätig vor Abgabe einer neuen konsonierenden Fremderregung in Tätigkeit versetzt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.