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Maschinenanlasser mit als Motorläufer ausgebildetem Schwungrad Diese
Erfindung betrifft einen Anlasser für Maschinen, bei welchem ein Massenteil bis
zu einer hohen Geschwindigkeit beschleunigt wird; die auf diese Art aufgespeicherte
Energie wird dann mit verhältnismäßig niedrigen Verlusten auf die anzutreibende
Maschine übertragen. Bei solchen Anlassern wird das Schwungrad entweder durch eine
Handkurbel oder durch einen Elektromotor gedreht, und die Anordnung wird öfters
derart getroffen, daß ein und dieselbe Maschine entweder durch eines der beiden
«Mittel oder durch beide zusammen angelassen wird.
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Da es erwünscht ist, das Schwungrad mit einer außerordentlich hohen
Geschwindigkeit zu drehen, sind sehr hohe Übersetzungsverhältnisse für das Handkurbelgetriebe
notwendig, während kleine, für hohe Geschwindigkeiten gebaute Elektromotoren mit
der Schwungradgeschwindigkeit angetrieben werden können. Solche Motoren wurden bei
den bekannten Vorrichtungen mit einer selbsttätigen Kupplung versehen, welche, wenn
der Motor das Schwungrad nicht antreibt, außer Eingriff ist; diese Anordnung wurde
infolge der verhältnismäßig hohen Bürstenreibung bei den gewöhnlichen Motoren vorgenommen,
durch welche die Betätigung von Hand übermäßig erschwert wird.
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Der Zweck dieser Erfindung besteht darin, einen Maschinenanlasser
herzustellen, bei welchem das Gewicht und der beanspruchte Raum vermindert werden,
und bei welchem es nicht notwendig ist, Kupplungen außer Eingriff zu bringen. Folglich
werden erfindungsgemäß die erforderlichen Bleche und Leiter des Motorankers in solcher
Entfernung von der Achse angeordnet, daß sie das erforderliche Trägheits-Moment
des Schwungradkranzes ergeben. Die unbeweglichen, das Feld erzeugenden Teile werden
vorzugsweise innerhalb dieses Kranzes angeordnet. Wenn man annimmt, daß das Eisen-und
Kupfergewicht des Ankers dem Gewicht des Schwungradkranzes gleich ist, so wird man
durch die Schaffung eines Teiles, welcher die Funktionen des Ankers und des Kranzes
ausführt, die Hälfte des Gewichts sparen können. Es ist auch ersichtlich, daß, wenn
die Magnetfelder innerhalb des Kranzes liegen, welcher auf alle Fälle groß ausgeführt
sein muß, die Vorrichtung eine kurze Baulänge erhält.
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Die Energie wird also nach der Erfindung entweder von Hand oder elektrisch
oder auch durch diese beiden Mittel gleichzeitig in einem Anker der Anlaßvorrichtung
aufgespeichert.
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Bei diesen Anlassern ist es erwünscht, den Trägheitsmassen die höchstmögliche
Geschwindigkeit zu erteilen, damit die ganze Anlaßenergie innerhalb einer geringen
Masse aufgespeichert werden kann. Bei den bekannten Ankern ist aber die praktisch
erreichbare Betriebsgeschwindigkeit begrenzt, weil es schwer ist, die in radial
nach außen führenden Schlitzen angeordneten Leitern gegen die infolge der Zentrifugalkräfte
auftretende Ausschleuderung zu schützen. Erfindungsgemäß übernimmt ein einziger
Teil die Funktionen des Schwungrades und des Ankers und wird derart ausgeführt,
daß die oben angegebene Begrenzung der Geschwindigkeit fortfällt.
Um
bei der Verwendung der Handkurbel die Bürstenreibung zu vermeiden, werden erfindungsgemäß
die Bürstenfedern durch ein Solenoid gespannt, welches auch den Anlaßschalter bewegt.
Die Schaltung ist dabei so getroffen, daß die Bürsten vor dem Einschalten des Schalters
aufgelegt werden und der Schalter, bevor die Spannung der Federn-nachläßt, geöffnet
wird.
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In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung
dargestellt.
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Fig. i zeigt den Anlasser nach der Erfindung im Längsschnitt.
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Fig. 2 ist ein Querschnitt längs der Linie z-2 der Fig. i in der Pfeilrichtung
betrachtet.
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In den Fig. i und 2 ist i das Gehäuse des Anlassers, welches durch
Bolzen 3 mit dem Maschinengehäuse 2 verbunden ist. Die Anlasserhälfte 4 der Klauenkupplung
ist mit einem Zahnrad5 fest verbunden und wird durch eine geeignete, nicht dargestellte
Einrückvorrichtungverschoben, bis sie mit der zweiten der Maschine zugehörigen Kupplungshälfte
6 in Eingriff kommt. Das Hauptzahnrad 5 kämmt mit einem Ritzel 7, welches durch
ein mit einem Schwungradritzel 9 kämmendes erstes Übersetzungszahnrad 8 angetrieben
wird. Das Hauptzahnrad 5 trägt auch ein mit einem Kurbelkegelrad ix kämmendes Kegelrad
io. Das Rad ii kann mit der Hand durch, eine Kurbel 12 angetrieben werden.
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Die Schwungradwelle 13 ist mit dem Ritzel 9 fest verbunden und trägt
eine Scheibe 14, an welcher, z. B. durch Schrauben 17, die Bleche 15 befestigt
sind. Die Bleche 15 sind mit inneren Schlitzen versehen, in welchen die zum Kollektor
i9 führenden Leiter 18 liegen, und bilden den Anker des Anlassers. Sie sind ringförmig
ausgeführt und werden auf einem verhältnismäßig großen Radius angeordnet, damit
sie mit den dazugehörigen Leitern ein ausreichendes Trägheitsmoment besitzen und,
mit einer hohen Geschwindigkeit gedreht, eine ausreichende Menge kinetischer Energie
aufspeichern können. Diese Energie soll auch dann zum Anlassen der Maschine ausreichen,
wenn die Wirkung der elektrischen oder mechanisch erzeugten Energie, durch die die
Geschwindigkeit erreicht worden ist, aufhört.
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Mit dem Anlassergehäuse i ist ein Motorgehäuse 2o fest verbunden,
welches mit einer Endwandung 21 versehen ist. An dieser Wandung sind die das magnetische
Feld erzeugenden Pole 22 durch Schrauben 23 befestigt. Ein aus der Wandung 2i herausragender
Zylinder 25 umschließt den Kollektor und trägt ein Außenlager 26. Er ist mit Öffnungen
27 versehen, durch welche die Bürsten 28 hindurchgehen, die an außerhalb des Zylinders
25 zugänglich angeordneten Bürstenträgern 29 befestigt sind.
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Die Bürstenträger sind auf Tragzapfen 24 schwenkbar gelagert und sind
durch eine Stange 3ö durch Bürstenfedern 31 miteinander verbunden. Eine Feder 32
hält gewöhnlich die Bürsten außer Berührung mit dem Kollektor, bis der elektrische
Strom durchgeleitet wird, welcher beispielsweise durch eine mit dem Motor durch
Leitschienen 34 und 35 des Solenoidschalters 36 verbundene Batterie 33 erzeugt wird.
Die Solenoidwindungen sind mit der Batterie durch Leitungen 37, 38 und einen Schalter
39 verbunden. Der Kern 4o des Solenoids ist mit einem Kontakt 41, welcher die Kontaktstangen
34 und 35 leitend miteinander verbindet, und einer Stange 42 versehen, welche mit
einen Hebel 43 zusammenwirkt, um unmittelbar vor der Herstellung des Stromkreises
die Bürstenfedern 31 zu spannen. Während die Bürsten von dem Kollektor abgehoben
werden, hält die Feder 44
den Kontakt 41 in der unwirksamen Lage. Die Bürstenvorrichtung
und das Solenoid werden vorzugsweise durch eine schnell abnehmbare leichte Kappe
45 verdeckt.
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Die Vorrichtung arbeitet wie folgt Bei dem Handantrieb bleibt der
Schalter 39 offen, und die Handkurbel i2 wird gedreht, bis allmählich das Ankerschwungrad
12 durch die Kegelräder io und ii und das Zahnradgetriebe 5, 7, 8 und 9, welches
ein hohes Übersetzungsverhältnis aufweist, -bis zu einer hohen Geschwindigkeit beschleunigt
wird. Die ganze durch die bedienende Person entwickelte Energie ist auf diese Art
in dem Anker 15 aufgespeichert, welcher während des Handantriebes nur als Schwungrad
ohne elektrische Funktionen wirkt, da die Bürsten sich in ihrer gehobenen Lage befinden,
der Maschinenstromkreis offen ist und kein durch Reibung oder elektrische Kräfte
verursachter Widerstand der Beschleunigung des Schwungrades entgegenwirkt.
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Dann wird die gewöhnliche, nicht dargestellte Kupplungseinrückvorrichtung
benutzt und die Maschine auf die bei Schwungmassenanlassern bekannte Art gekuppelt.
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Bei elektrischem Antrieb wird der Schalter 39 eingeschaltet, wodurch
das Solenoid 36 erregt wird. Das Solenoid zieht dann den Kern 40 an, welcher zunächst
über die Stange 42 und den Hebel 43 auf die Bürsten einwirkt, die durch die Federn
31 aufgelegt werden. Dann wird durch den , Kontakt 41 zwischen den Kontaktstangen
34 und 35 eine leitende Verbindung hergestellt, durch welche die Stromquelle mit
den Feldmagneten und den Bürsten verbunden wird. Dadurch wird das Ankerschwungrad
beschleunigt, und wenn es eine ausreichende Geschwindigkeit erreicht hat, kann der
Schalter 39 geöffnet und die Maschinenkupplung auf die übliche Art eingeschaltet
werden. Die Anwurfenergie wird folglich durch das Moment des kombinierten Ankerschwungrades
15 geliefert.
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Wenn die Maschine zu arbeiten anfängt, dreht sie sich schneller als
die Klauen 4, welche selbsttätig
ausgerückt werden. Wenn der Schalter
39 geöffnet wird, kommen die Teile des Anlassers in die in Fig. 2 dargestellte Lage,
in welcher die Bürsten von dem Kollektor abgehoben sind, so daß der Anlasser leicht
mit der Hand angedreht werden kann, ohne daß dabei ein Reibungswiderstand bemerkbar
wird.
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Wenn diese Drehenergie noch durch ein durch den Motor erzeugtes Drehmoment
ergänzt werden soll, kann der Schalter 39, wenn die Klauen in Eingriff stehen, eingeschaltet
bleiben. Im allgemeinen ist aber das zusätzliche Drehmoment nur gering, weil ein
Kennzeichen dieser Art von Anlassern darin besteht, daß das elektrische Drehmoment
geringer ist als das Schwungmoment, und zwar im Verhältnis der zur Aufspeicherung
der Energie notwendigen Zeit zu der tatsächlichen Zeit des Anlassens. Dieses Verhältnis
kann 30: i betragen.
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Es ist ersichtlich, daß durch die besondere Ausführung des Ankers,
bei welcher die für den elektrischen Betrieb notwendigen Teile, z. B. Bleche und
Leiter, auf einem Radius von ausreichend großer Länge angeordnet sind, um die erforderliche
Schwungradwirkung zu erreichen, sehr viel an Gewicht und Größe gespart wird im Vergleich
mit den bekannten Konstruktionen, bei welchen ein Anker von gewöhnlichen Abmessungen
mit einem getrennt angeordneten Schwungrad durch eine selbsttätige Kupplung verbunden
wird. Die beiden letztgenannten Teile fallen bei der erfindungsgemäß ausgeführten
Vorrichtung fort. Ferner ist ersichtlich, daß infolge der Tatsache, daß bei den
bekannten Vorrichtungen die Kupplungen den Anker ausschalten müssen, wenn das Schwungrad
die Energie aufgespeichert hat, die im Anker aufgespeicherte Energie verlorengeht,
während erfindungsgemäß die ganze in den beweglichen Teilen aufgespeicherte Energie
zum Anlassen der Maschine ausgenutzt werden wird.
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Ferner ist ersichtlich, daß dadurch, daß der Anker die für den Schwungraddurchmesser
erforderliche Breite erhält, die Länge der Vorrichtung bedeutend vermindert werden
kann. Dadurch, daß die Leiter innerhalb ringförmiger Bleche angeordnet sind, wird
die Gefahr des Bruches infolge der Wirkung der durch die notwendige hohe Geschwindigkeit
entstehenden Zentrifugalkräfte vermindert. Bei der erfindungsgemäß ausgeführten
Vorrichtung werden während des elektrischen Antriebes die Bürsten vor der Herstellung
des Anlasserstromkreises aufgelegt und nur nach dem Unterbrechen dieses Stromkreises
abgehoben, so daß das Funken an den Bürsten während des Betriebes vermieden wird.
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Die vorliegende Erfindung besteht in der Anordnung eines Läufers einer
elektrischen Maschine in einer Vorrichtung beschriebener Art. In dem Ausführungsbeispiel
wurde der Läufer als ein Anker bezeichnet, so daß die Feldmagnete den Ständer bildeten.
Man kann aber die Anordnung umgekehrt ausführen und den Läufer als Träger der Magnetpole
ausbilden, während der Ständer dann als Anker wirkt, ohne dabei den Umfang der Erfindung
zu überschreiten.