DE820912C - Induktionsspule mit veraenderlichem Abgriff - Google Patents

Description

• Induktionsspule mit veränderlichem Abgriff Die Erfindung bezieht sich auf eine Induktionsspule mit veränderlichem Abgrii£, welche besonders für Hochfrequenzströme großer Stärke geeignet ist. Es ist bekannt, die Stromabnahme mittels eines auf den blanken Windungen der Spule federnd schleifenden Kontaktstückes zu bewirken. Derartige Konstruktionen haben sich aber für große Stromstärken nicht bewährt, weil infolge der Stromverdrängung, besonders bei hohen Betriebsfrequenzen, die Stromdichte an derartigen Flächenkontakten sehr ungleichmäßig über die Berührungsfläche verteilt ist. Man hat daher die Kontaktfläche zu verkleinern versucht; bei den für diese Konstruktionen erforderlichen hohen Kontaktdrücken wird jedoch die Reibung zu groß und ein entsprechend hoher Verschleiß ist die Folge.
• Es sind auch Stromabnehmer in Rollenform bekannt. Die damit ausgerüsteten Konstruktionen weisen aber verschiedene Nachteile auf. Besonders fällt die Zahl der hintereinander geschalteten Kontaktflächen bei den Rollenabnehmern ins Gewicht. Es sind nämlich die Übergangswiderstände zwischen der Windung und der Rolle, zwischen der Rolle und ihrem Führungsarm und zwischen dem Führungsarm und seiner Achse als feststehendem Teil zu berücksichtigen. Dabei konnte an den Übergangsflächen von der Rolle über den Führungsarm zur fest stehenden Achse die für die Herabsetzung des Übergangswiderstandes erforderliche Flächenpressung nicht aufgenommen werden wegen der dann zu erwartenden hohen Abnutzung. Es waren daher stets erhebliche Widerstände vorhanden, so daß bei Konstruktionen für 'höhere Stromstärken Einrichtungen zur Wasserkühlung der Rollenachsen vorgeschlagen worden sind.
• Die Erfindung erzielt eine befriedigende Wirkungsweise ohne derartige Schwierigkeiten mittels einer sehr einfachen Konstruktion. Erfindungsgemäß soll bei einer Spule mit im Innern des Spulenzylinders atrf den Windungen laufender Rolle diese auf ihrer einen Seite federnd gegen die Spulenwindung und auf ihrer anderen, diametral gegenüberliegenden Seite federnd gegen eine drehbare, kreiszylindrische Mittelachse anliegen. Wenn die Mittelachse durch das mit ihr verbundene Antriebsmittel, beispielsweise ein Handrad, in Drehung versetzt wird, tritt ein beiderseitiges Abrollen der Rolle auf der Mittelachse einerseits und auf der Spulenwindung andererseits ein. Ist D der innere Durchmesser der Spulenwindung und d der Durchmesser der Mittelachse, so ist n = D die Zahl der Achsend drehungen für einen Rollenumlauf um 36o°. Es 'ergibt sich also eine fein regelbare Einstellung. Da ferner auf den Spulenwindungen reines Abrollen erfolgt, ist die Abnutzung an dieser Stelle selbst bei höchsten Flächendrücken sehr gering. Da die Antriebskraft an der Rolle am längsten gebotenen Hebelarm angreift, nämlich an der diametral gegenüberliegenden Stelle, so ist auch kein Ecken oder Klemmen der Rolle möglich wie bei anderen Konstruktionen mit durch Führungsarme bewegten Rollen. Der Bewegungsvorgang zwischen der Mittelachse und der Rolle ist kein reines Abrollen, da die freie Rollrichtung durch den Anstieg der Windungen in einem spitzen Winkel zur Umlaufsrichtung eines Oberflächenpunktes der Mittelachse liegt. Es tritt also ein Radieren der Rolle auf der 20ittelachse auf, was in erwünschter Weise zum Sauberhalten der Oberfläche beiträgt. Der Anteil des Gleitens im Verhältnis zur Rollenbewegung ist aber so gering und wird über derartig große Flächen (Rollenrand, Achsenoberfläche) verteilt, daß die Abnutzung vernachlässigbar klein bleibt Lind eben nur eine ständige Säuberung der Oberflächen zur Folge 'hat. Dabei sind von der Windung zur Achse nur zwei Kontaktflächen hintereinandergeschaltet, die beide unter hohemAuflagedruck stehen undweit voneinander entfernt liegen, so daß für eine gute Wärmeabfuhr gesorgt ist. Daher bleiben die Verluste und die Erwärmung klein.
• Das Anpressen der Rolle gleichzeitig an die Spulenwindung und an die Mittelachse bedingt die Anwendung eines federnden Organs. Dies könnte beispielsweise die Spulenwindung selber sein, indem sich diese unter dem Rollendruck leicht nach außen durchbiegt, wie etwa eine Eisenbahnschiene sich unter der Radlast durchbiegt. Dabei ist es jedoch nicht ganz einfach, eine gleichmäßige Federung über alle Windungen und ihre Unterstützungspunkte hinweg zu erzielen: Es ist daher vorteilhafter, die Rolle selbst als federndes Organ auszubilden, indem diese aus zwei federnd zusammengedrückten Scheiben aufgebaut wird. Es besteht aber auch die Möglichkeit, das dritte der zusammen arbeitenden Teile, nämlich die Achse, federnd gegen die Rolle zu pressen,etwa durch eine federndeLagerung derselben in mit der Rolle umlaufenden exzentrisch gebohrten Lagerkörpern.
• Aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen des Erfindungsgedankens an Hand von Zeichnungen wird die vorteilhafte Wirkungsweise im Vergleich zu den bekannten Konstruktionen noch deutlicher werden.
• Abb. r zeigt in zwei Schnittzeichnungen die einfachste Verwirklichung des Erfindungsgedankens in einer Spule mit den Windungen r aus Kupferrohr. Zwischen diesen Windungen und der Achse 2, die in den Platten 3 drehbar gelagert ist, läuft die Rolle 4 um, wenn die Achse in Drehung versetzt wird. Die Rolle ,4 ist aus zwei Scheiben aufgebaut, die in Richtung .der seitlich von den Scheiben gezeichneten Pfeile federnd zusammengedrückt werden. Durch das Abgleiten der Scheiben an den Flanken der Windung legt sich die Rolle von selbst federnd gegen diese und die Achse. Um zu zeigen, daß sich die Rolle dabei gegenüber der durch ihre Mitte gehenden Parallelen zur Mittelachse unter einem bestimmten Winkel schräg einstellt, welcher dem Steigungswinkel der Spulenwindungen entspricht, ist diese Steigung in Abb. r übertrieben groß dargestellt. plan erkennt aus dem rechten Teil der Abbildung, wie durch Drehen der Achse 2 in Richtung des Pfeiles die Rolle ebenfalls tun sich selbst und um die Achse in Richtung der beiden anderen Pfeile in Bewegung kommt. Die Schrägstellung der Rolle aegeniiber der Mittelachse führt dabei zu dem erwähnten Reiben zwecks Blankltaltung der Oberfläche.
• Abb. 2 zeigt eine Konstruktion der Rolle, welche das federnde Zusammendrücken der Scheiben 4a und 41' bewirkt. Auf der mit einem Bund versehenen Achse 5 gleitet die Hülse 6. die darin liegende Schraubenfeder drückt die Achse 5 nach links und die Hülse 6 nach rechts. Von der Hülse 6 wird diese Kraft unmittelbar auf die Scheibe 4a und von der Achse 5 über die Glocke 7 auf die Scheibe 4b übertragen. Die Achse hat auf beiden Seiten Ansätze, um sie in einer Gabel halten zti können. Die Scheiben 4a, 4b haben einen wulstartigen Rand, der sich sowohl an die \Vindung als auch an die Mittelachse gut anlegt.
• Abb. 3 zeigt einige weitere Möglichkeiten der Gestaltung der Profile von @@'iiidungen und Rolle, durch welche ein Abgleiten der Scheiben von den Flanken der Windung und ein festes Anlegen an die Achse erreicht werden kann.
• Abb. 4 ist die Schnittzeichnung eines sog. Gegentaktv ariometers mit Spulen nach der Erfindung. Das Variometer weist zwei gegensinnig gewundene Spulenteile mit den Windungen r auf. je eineRolle4 läuft auf den beiden Spulenteilen, und zwar so, daß beide Rollen sich in Gleichlauf befinden. Um dies zu gewährleisten, werden die Rollen mit den Achsen 5 in Gabelstücken 8 gehalten, jedoch so, daß die Achse 5 in radialer Richtung innerhalb des Gabelstückes genügend Spiel hat, um sich gleichmäßig gegen Windung und Mittelachse legen zu können. Die Gabelstucke 8 können auf der Mittelachse frei umlaufen und sind auch auf dieser längs verschiebbar. Sie werden jedoch auf ihrer von den Rollen abgewendeten Seite durch die Koppelstange 9 in Gleichlauf gehalten, auf der sie in Längsrichtung ebenfalls leicht verschiebbar sind. An den Enden ist die Koppelstange 9 in frei um die Mittelachse umlaufenden Scheiben io gelagert, von denen die links befindliche als Zahnrad ausgebildet ist, welches mit dem Zahnrad i i der Welle 12 im Eingriff steht. Das auf dieser Welle sitzende Kettenrad 13 bewirkt über eine Kette die Anzeige der jeweiligen Einstellung der Rollen, wobei die zwischengeschaltete Erbersetzung so zu wählen ist, daß die ganze Weglänge der Rollen über sämtliche Windungen auf eine Zeigerumdrehung gebracht wird. Der Antrieb der Mittelachse erfolgt ebenfalls durch Kettentrieb auf das Rad 14. In der Zeichnung wurde darauf verzichtet, die Schrägstellung der Rollen innerhalb der Gabelstücke anzudeuten. Die Gabelstücke 8 verhindern auch mit Sicherheit ein Entgleisen der Rollen, d. h. ein seitliches Herausgleiten aus der Führung zwischen der Windung und der Mittelachse. Die Rollenachse 5 ist in dem Gabelstück 8 gegenüber der durch die Rollenmitte gehenden Parallelen zur 1litt;laclise 2 unter einem Winkel gelagert, welcher dein Steigungswinkel der Spulenwindungen entspricht.
• l3ei einem Einfachvariometer nach Abb. i wird die eine Stromzuführung mit der Mittelachse verbunden, was z. B. durch eine Schleifringkonstruktion bekannter Art geschehen kann. Bei dem Gegentaktvarioineter nach Abb. 4 werden die Stromzufiihrungen mit den Enden der Spulenteile verbunden, während über die Rollen 4 und die Achse 2 ver-:inderbare Teile dieser Spulen kurzgeschlossen werden. Die Älittelachse'kann zweckmäßigerweise aus einem Isolierstoff von niedrigem Verlustfaktor mit einem darübergezogenen Kupferzylinder bestehen.

Claims (18)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Induktionsspule, besonders für HochfrecIuenzströme, mit veränderlichem Abgriff durch mindestens eine im Innern des Spulenzylinders auf den Windungen laufende Rolle, dadurch gekennzeichnet, da ß die Rolle (4) auf ihrer einen Seite federnd gegen die Spulenwindung (i) und auf ihrer anderen, diametral gegenüberliegenden Seite federnd gegen eine drehbare, kreiszylindrische Mittelachse (2) anliegt.
2. 2. Spule nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle aus zwei federnd zusammengedrückten Scheiben (4°, 4b) besteht.
3. 3, Spule nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulenwindungen (i) einen derartigen, insbesondere kreisförmigen Querschnitt haben, daß an ihren von den Scheiben berührten Flanken schräg zur Fläche der Scheiben (_°, 4b) stehende Abgleitflächen vorhanden sind.
4. 4. Spule nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (4°, 4b) mit einem wulstförmigen, die Windungen (i) berührenden Rand versehen sind.
5. 5. Spule nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (4°, 4b) mit einem im wesentlichen konischen, die Windungen (i) berührenden Rand versehen sind.
6. 6. Spule nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelachse (2) mit dem Antriebsmittel (14) zur Verstellung des Albgriffs, z. B. mit einem Handrad, in Verbindung steht.
7. 7. Spule nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stromzuführung an die Mittelachse (2) angeschlossen ist. B.
8. Spule nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollenachse (5) in einem Gabelstück (8) gehalten wird, welches auf der Mittelachse (2) frei umlaufend und längs verschiebbar gelagert ist.
9. 9. Spule nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollenachse (5) in dem GabelstUck (8) in radialer Richtung Spiel hat. io.
10. Spule nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollenachse (5) in dem Gabelstück (8) gegenüber der durch die Rollenmitte gehenden Parallelen zur Mittelachse (2) unter einem Winkel gelagert ist, welcher dem Steigungswinikel der Spulenwindungen (i) entspricht.
11. 11.Gegentaktvariometer mit zwei gegensinnig gewundenen Spulenteilen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß auf jedem Spulenteil eine sich gegen die gemeinsame Mittelachse (2) stützende Rolle (4) läuft.
12. 12. Variometer nach Anspruch i i mit in Gabelstücken geführten Rollen, dadurch gekennzeichnet, daß die Gabelstücke (8) durch eine mechanische Kopplung in Gleichlauf gehalten werden, beispielsweise eine parallel zur Mittelachse (2) hindurchgeführte Koppelstange (9), auf welcher die Gabelstücke längs verschiebbar sind.
13. 13. Variometer nach den Ansprüchen i i und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelstange (9) mindestens an ihrem einen Ende in einer um die Mittelachse sonst frei umlaufenden Scheibe (io) gehalten ist.
14. 14.. Variometer nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß von der Scheibe (io) die Stellungsanzeige für die Rollen (4) abgeleitet ist, vorzugsweise derart, daß die Seheibe als Zahnrad oder Kettenrad ausgebildet ist und gegebenenfalls über einen Zahnradtrieb das Zeigerwerk bewegt.
15. 15. Variometer nach den Ansprüchen i i bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelachse (2) auf einem nicht leitenden Werkstoff von vorzugsweise niedrigem Verlustfaktor mit einem darüber angebrachten gut leitenden Zylinder, vorzugsweise aus Kupfer, besteht.
16. 16. Variometer nach den Ansprüchen i i bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromzuführungen an denbeidenSpulenteilenangeschlossen sind, von denen über die Rollen (4) und die Mittelachse (2) veränderbare Teile kurzgeschlossen werden.
17. 17. Rolle für eine Spule nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Achse (5) und eine auf ihr gleitende Hülse (6), die durch eine Schraubenfeder auseinander gedrückt werden, und durch Befestigung der einen Scheibe (4°) an der Hülse (6) und der anderen Scheibe (4 b) an der Achse (5) in solcher Lage, daB,die beiden Scheiben durch die Schraubenfeder gegeneinandergedrückt werden (Abb.2).
18. 18. Rolle nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daB die Hülse (6) über einen Bund der Achse (5) gleitet und die eine Scheibe (4b) mittels einer die Hülse (6) umgreifenden Glocke (7) mit der Achse (5) starr verbunden ist.