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Geschwindigkeitsregelung elektrischer Motoren mittels Stimmgabel Die
Erfindung betrifft eine Geschwindigkeitsregelung elektrischer Motoren mittels einer
Stimmgabel, die durch Luft angetrieben wird. Insbesondere bezieht sie sich auf die
Verwendung einer Stimmgabel aus Quarz von verhältnismäßig geringer Schwingungsfrequenz,
zweckmäßig unterhalb des Hörbarkeitsbereiches.
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Die Betätigung solcher Quarzgabeln war bisher mit Schwierigkeiten
verbunden, da man die Gabeln mit Stahlgewichten belasten mußte, wodurch eine mehr
oder weniger schädliche Wirkung auf die Genauigkeit der Gabeln erzielt wurde.
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Bei der Steuerung gemäß der Erfindung wird die Luft einerseits zur
Bewegung der Stimmgabel, andererseits zur Steuerung des Motors durch eine Bremse
benutzt. Die ganze Steuerung erfolgt erfindungsgemäß ohne elektrische Teile, so
daß alle Störungen vermieden werden, die solche Teile sowohl auf die hochfrequenten
als auch auf die niederfrequenten Kreise ausüben können.
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Die Erfindung ist auf der Zeichnung in drei Abbildungen dargestellt.
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Abb. i zeigt die Gesamtanordnung; Abb. 2 zeigt den Steuernocken für
das Ventil mit der Bremsanordnung; Abb. 3 zeigt die Stimmgabel reit der Lufterschütterungseinrichtung.
Aus einem (nicht gezeichneten) Luftdruckbehälter wird die Luft durch eine Leitung
i dem Luftgefäß 2 zugeführt, zu welchem Zweck das Luftgefäß mit einer Öffnung 3
(Abb. 3) versehen ist. An dem Gefäß 2 befinden sich rechtwinklig zu 3 zwei größere
Öffnungen q. und 5, die nach der Stimmgabel 6 ausmünden oder durch an der Stimmgabel
sitzende Zapfen 7 mit abgeflachten Enden 8 verdeckt sind. In der vierten Seitenwandung
des Luftgefäßes 2 befindet sich eine vierte Öffnung g, die zu einem Rohr =o führt,
das später als Resonanzsäule bezeichnet werden soll.
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Der Griff 13 der Stimmgabel ist durch einen Bügel i2 auf einer Grundplatte
=i befestigt, derart, daß die Zinken sich nach dem Luftgefäß 2 hin erstrecken und
mit ihrem Zapfen sich gegen das Luftgefäß legen, derart, daß die Gabel durch die
austretende Luft auf die später zu beschreibende Weise angetrieben wird. An verschiedenen
Punkten zwischen dem Bügel 12 und den Enden der Zinken sind Führungen 15 vorgesehen,
in denen die Zinken ruhen und sich bewegen können.
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Die7Betätigung der Gabel durch die Luft geschieht auf folgende Weise:
In dem Maße, als die Luft das Luftgefäß anfüllt, bewegt sie die Zapfen 7 und damit
die Zinken nach außen. Dadurch wird die entsprechende Öffnung freigegeben,
so
daß der Luftdruck etwas sinkt. Am Ende des Auswärtshubes schwingt der Zinken wieder
in seine Anfangslage zurück, wodurch der daran befindliche Zapfen die Auslaßöffnung
wieder verschließt und die Kammer sich wieder mit Druckluft füllen kann. Es findet
also ein abwechselndes Laden und Entladen des Luftgefäßes statt, und zwar im Rhythmus
der Schwingungen der Stimmgabel. Auf diese Weise erzielt man eine reine Schwingung
der Gabel von sehr geringer Intensität, wobei naturgemäß die Perioden der Stimmgabel
um so konstanter werden, j e geringer die Schwingungsintensität ist. In der Tat
kann bei dieser Betätigung die Gabel mittels Luft mit einer viel geringeren Schwingungsintensität
arbeiten als bei einer elektrisch angetriebenen Stimmgabel.
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Die obenerwähnten Lager 15, zu beiden Seiten etwa in der Mitte der
Gabel, sind miteinander durch ein Metallband x6 verbunden, das in der Mitte einen
Arm 17 trägt, an dem sich ein Luftventil 18 befindet. Die Ventilspindel ist an einer
Stelle abgesetzt, so daß eine Bewegung der Ventilspindel über dem Ventilsitz zu
der Stelle kleineren Durchmessers ein Durchtreten des Luftstromes gestattet. Das
Ventil 18 ist durch-eine Leitung =g mit der Luftresonanzsäule =o verbunden und trägt
ferner einen Stutzen 2o, an den eine zweite Luftleitung 21 angeschlossen ist.
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Diese Luftleitung 21 führt zu einem Balgen 32, der bei jeder Eröffnung
des Ventils 18 mit Luft gefüllt wird und der noch später beschrieben werden soll.
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Des weiteren ist auf der Grundplatte =i ein Elektromotor 22 angeordnet,
auf dessen Achse23 das Schwungrad 4 und ein Nocken 25 sitzen. Gegen diesen
Nocken legt sich eine Rolle 27, die an einem Hebel 28 sitzt, der bei 28a
an der Grundplatte angelenkt ist. An das freie Ende des Hebels 28 greift eine Stange
7,9 an, die mit der Spindel des Ventils 18 verbunden und über eine Rolle 30 geführt
ist. Eine Feder 31 zieht die Rolle gegen den Nocken.
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Man erkennt, daß bei jeder Drehung der Motorwelle die Ventilstange
durch Vermittlung des Nockens einmal hin und her bewegt wird. Hierdurch wird das
Ventil jeweils geöffnet, wobei der Luftübertritt in die Leitung 21 und damit in
den Balgen 32 ermöglicht wird. Letzterer ist in seiner Konstruktion ähnlich den
bei Klavierspielapparaten bekannten Balgen.
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Am äußeren Ende des Balgens sitzt eine Stange 33 (Abb. 2), die sich
mit dem Balgen mitbewegt und an. einem Hebel 34 angreift, der bei 35 an dem Ständer
39 gelagert ist, der auch die Führungsrolle 30 trägt. Das andere Ende
des Hebels 34 ist mit dem Bremsband 37 verbunden, das sich um das Schwungrad 24
legt und mit seinem anderen Ende an dem Ende 38 des Ständers 39 befestigt
ist. Auf dem Balgen befindet sich ein kleines Luftventil 4o, das ein Ablassen des
Luftdruckes gestattet.
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Die Wirkungsweise ist folgende.
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Die in den Behälter 2 eintretende Druckluft betätigt in der oben beschriebenen
Weise die Stimmgabel, wobei die Luft durch die Öffnung g in die Resonanzsäule bzw.
das Luftventil 18 eintreten kann. Dieses Luftventil wird bei jeder Drehung der Motorwelle
geöffnet und geschlossen, so daß demgemäß die Luft zu dem Balgen 32 strömen kann.
Das Maß dieses Überströmens hängt von dem Druck in dem gegebenen Augenblick ab.
Es ist daher eine Frage der Relativphase der Ventilöffnung gegenüber dem Luftdruck.
In dem Maße, wie sich der Luftdruck unter der Wirkung der Stimmgabel ändert, wird
dann die Luftmenge durch die Stimmgabel bestimmt. Ist der Motor angelassen und tritt
dann die Regelvorrichtung in Tätigkeit, so soll das Ventil in einem solchen Phasenwinkel
gegenüber der Gabelschwingung geöffnet werden, daß genügend Luft in den Balgen eintreten
kann, um die Geschwindigkeit noch hinter derjenigen der Gabel zu halten, wo die
_ meiste Luft übergehen würde. Auf diese Weise wird bei der automatischen Phaseneinstellung
genügend Spielraum geschaffen, um eine Anpassung an beträchtliche Belastungsänderungen
und umgekehrt an Änderungen des Drehmomentes des Motors, die mit den Spannungsänderungen
der Leitung zusammenhängen, zu erreichen.
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Das kleine Ventil4o ermöglicht einen gleichmäßigen Bremsdruck und
ein Entweichen der Luft entsprechend den Änderungen. Die durch den Druck in dem
Balgen verursachte Bewegung der Stange 33 steuert die Bewegung des Hebels 34, d.
h. den Bremsdruck und damit den Motor. Wenn der Motor und die Stimmgabel die richtige
und vorher bestimmte Phasenbeziehung erreicht haben, wird der Druck im Balgen stabil
und der Bremsdruck so, daß der Motor gerade auf der richtigen Geschwindigkeit gehalten
wird. Man erkennt, daß die Motorsteuerung ausschließlich durch die Luft erfolgt;
so daß wegen des Fehlens aller elektrischer Kontakte die hierauf zurückzuführenden
elektrischen Störungen vollkommen beseitigt sind.