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XIII. Ueber eine elektromagnetische Maschine mit oscillirenden Ankern; von C. A. Grüel,

Mechaniker zu Berlin.

Dass die Kraft, mit welcher die Elektromagnete ihren Anker anziehen, mit der Entfernung von den Polen sehr rasch abnimmt, ist längst bekannt, und erst neuerdings auch für verschiedene Formen der Magnete und Anker, so wie auch unter wechselnden Stromstärken mit vieler Genauigkeit bestimint worden.

Es ergiebt sich daraus für die technische Anwendung des Elektromagnetismus, bei welcher die Bewegung des Ankers zu einer mechanischen Arbeit benutzt wird, dic Nothwendigkeit, diese Bewegung zu beschränken, damit der Anker in der Wirkungssphäre der magnetischen Kraft verbleibe. Die Einrichtung unserer bewährtesten telegraphischen Apparate bezüglich jener ersten wesentlichsten Theile entspricht dieser Bedingung vollkommen.

Bei den elektromagnetischen Maschinen, welche eine Triebkraft erzeugen sollen, und ebenfalls aus einem festen und einem beweglichen System bestehen, muss es ganz besonders darauf ankommen, den grösstmöglichen Nutzeffect aus der magnetischen Anziehung zu gewinnen. Da aber die Wirkungsgrösse einer Kraft auch nach dem Raum be. messen werden muss, in welchem sie sich thätig zeigt, und nach dem oben gesagten für die elektromagnetischen Maschinen darin ein ungünstiges Verhältniss besteht, so hat man durch verschiedenartige Mittel dahin gestrebt, den Raum, in welchem die Anziehung gleichmässig wirken soll, zu vergrössern oder anders gesagt, die Hubhöhe zu vermehren.

Das Nähere über die Versuche und Constructionen, welche seit einer Reihe von Jahren zur Vervollkommpung dieser Maschinen gemacht wurden, ist aus den physikalischen und technischen Schriften bekannt; man hat es init rotatorischen und Wechselbewegungen, mit Electromagneten und Spiralen in verschiedener Form und Grösse versucht, hat sie gleichzeitig oder alternirend wirken lassen. Auch hat man die Pole durch Ansätze verbreitert, statt der Anker Stäbe benutzt, und letzteren ihre Bewegung innerhalb der Höhlung einer Reihe von Spiralen angewiesen. Alle diese Vorarbeiten lassen es dennoch unentschieden, ob mit den zu Gebot stehenden Hülfsmitteln, auch in dem bisher günstigsten Fall, der grösste Nutzeffect wirklich erreicht worden sey,

Um den Werth einer bestimmten Construction beurtheilen zu können, muss man wissen, wie viel Material dazu verwendet, welche Stromstärke benutzt und welcher Nutzeffect erzielt worden ist. Was die von Hrn. Page getroffene Einrichtung betrifft, bei welcher die Magnete durch blosse Spiralen ersetzt sind, die einen Eisenkern in ihre Höhlung hineinziehen, so habe ich die Ueberzeugung noch nicht gewinnen können, dass dieses Princip mehr leiste, als die Anwendung vollständiger Elektromagnete. Die von Hrn. Page über seine Maschine gegebene Auskunft führt nur zu dem Schlusse, dass derselbe mit einer monströsen Stromeskraft operirt haben müsse, indem gesagt worden ist, dass der bei der Bewegung und Wechselung des Commutators an letzterem auftretende Ioductionsfunken jedesmal den Knall eines Pistolenschusses erzeugt habe. Eine andere Bemerkung in seinem Bericht schildert den ganz eigenthümlichen Umstand, dass die Page’sche Maschine fast die doppelte Kraft entwickelt habe, sobald er dieselbe babe rückwärts laufen lassen.

Man könnte hierbei wohl zu der Frage berechtigt seyn, weshalb Hr. Page unter diesen Verhältnissen seine Maschine nicht immer und viel lieber habe rückwärts laufen lassen. Ferner dürfte die Richtigkeit der in jenem Bericht enthaltenen Zahlenangaben aus guten Gründen noch in Frage zu stellen seyn.

Im Jahre 1837 construirte ich zuerst ein elektromagnctisches Modell, und habe seitdem häufig Gelegenheit ge

habt, elektromagnetische Maschinen und Apparate in den verschiedensten Formen zu fertigen und zu vergleichen. Hierbei lernt man leicht erkennen, welchen Einfluss oft eine geringfügig scheinende Modification auf den Erfolg hat.

Vor längerer Zeit verfertigte ich ein Modell mit 2 alternirend wirkenden Elektromagneten, deren bufeisenförmige Eisenkerne wenige Zoll lang und kaum Zoll dick waren. Die vier aufrechtstehenden Pole bildeten ein Quadrat, in dessen Mittelpunkt sich die Unterstützung des schwingenden Theils, der an seinen Endpunkten die Anker trug, befand. Die Entfernung, aus welcher die Anker angezogen wurden, war sehr gering, und mittelst eines stabförinigen Hebels wurde die Bewegung etwa 6 mal vergrössert auf die Treibstange übertragen, welche durch den Krummzapfen auf ein Schwungrad von 11 Zoll Durchmesser wirkte.

Die ungemein rapide Bewegung dieser Vorrichtung erregte deshalb Interesse, weil die hierbei angewandte galvanische Kette die allerkleinsten Dimensionen hatte; sie bestand aus einem 2 Zoll langen Platindraht von der Dicke eines Pferdehaars, wovon auch nur die Hälfte in die Salpetersäure tauchte. Diese Säure befand sich in einer minutiösen Thonbüchse von Loth Inhalt, mit einem Zinkreif umgeben. Die kräftige Einwirkung auf die in geringer Entfernung schwingenden Anker war der Grund, dass das Rad sogar eine kleine Hemmung gern ertrug, was früher, sogar bei grösseren Modellen, nicht der Fall war. Vor Kurzem überzeugte ich mich an einer neuen ähnlichen Maschine, bei welcher ich etwas grössere Magnete und ein eisernes Rad von 15 Zoll Durchmesser verwenden wollte, dass eine Abänderung in der Oscillationsbewegung des Ankers, welche ich glaube empfehlen zu dürfen, den Kraftgewinn nicht unerheblich steigert. Ich verzichtete nämlich auf die Trennung des Ankers vom Magneten gänzlich, und benutzte nur diejenige Kraft, mit welcher der Magnet einen schief auf seine Pole aufgesetzten Anker gerade zu richten strebt, so, dass die anfängliche Kantenberührung am Ende in den vollständigen Contact der plangeschliffenen Ankerfläche mit dem Magnetpol übergeht, wobei nun jeder Querschnitt des Ankers gleichzeitig eine Winkelbewegung vollführt, die eine gute Hubhöhe mit viel grösserer Gleichunäfsigkeit der Kraft zulässt, als wenn der Anker getrennt und aus der Entfernung angezogen worden wäre. Dass die hierbei geäusserte Kraft nicht gering ist, wird man bei irgend einem elektromagnetischen Experiment mit guten Magneten wohl wahrgenommen haben. Die Maschine wirkte mit zwei Magneten, jeder Schenkel 4į Zoll lang und 1 Zoll dick. Der Kupferdraht auf den vier Rollen befindlich, 1.4 mm stark, wog insgesammt 4 Pfd. Die Maguete wirkten alternirend, die Anker waren aber so mit einander verbunden, dass die Bewegung des einen gleichzeitig die des anderen bewirkte. Zu diesem Ende sind in der Mitte der untern Fläche Eisenstäbe eingeschraubt worden, die demnach in den Zwischenraum der Schenkel der Magnete hinabreichen, und dort an ihren Enden durch einen Querstab mit einander, aber durch Cbarniere verbunden sind. Der eine Anker trug auch oberhalb einen Stab, an dessen Endpunkt, wie bei dem vorher beschriebenen Modell, die Treibstange befestigt war. Die Länge des vorher erwähnten Querstabs musste nun so seyn, dass wenn der eine der Anker vertical stand, der andere dagegen seine schiefste Stellung einnahm. Die galvanische Kette bestand aus zwei Elementen von kleiner Form, aus Zink und Eisen gebildet, welche seit einigen Jahren wegen ihrer Brauchbarkeit und Billigkeit den Platinketten fast immer vorgezogen wird. Die Eisenstücke sind ohne ihre zu den Contactschrauben bestimmten Ansätze 3 Zoll hoch, und zeigen auf ihrem Querschnitt die Form eines vierzackigen Sterns ohne scharfe Ecken. Die wirkende Oberfläche beträgt etwa 14 Quadratzoll. Die vorläufig bei der geringen Stromkraft taxirte Kraftleistung dieses kleinen Apparates =0,03 einer Pferdekraft, erscheint mir als nicht ungünstig, weshalb ich den Versuch bei vermehrter Stromstärke wiederholen will.

Ich glaubte anfänglich, es möchte die Kraftleistung der Maschine dadurch etwas geschwächt werden, dass der bis zur vollkommenen Flächenberührung gelangte und nach Unterbrechung des galvanischen Stroms vielleicht noch durch den remanenten Magnetismus des Eisens festgehaltene Anker, sich von dem Pol lostrennen soll, und das Schwungrad also die Kraft hergeben müsste, um diesen Widerstand zu überwinden. Deshalb wollte ich die Magnete noch mit einer zweiten aus wenigen Windungen bestehenden Spirale versehen, und durch diese permanent einen schwachen Strom in solcher Richtung leiten, dass dadurch eine geringe aber entgegengesetzte Magnetisirung entstände. Letztere würde sich in dem Augenblick geltend machen, wo der Commutator den Hauptstrom unterbricht; der remanente Magnetismus würde verhindert, ohne dass von dem schwachen permanenten Strom Nachtheil entstände. Diese Vorsicht war indessen unnöthig, es sind ohnehin durch die Construction des Apparats Bedingungen erfüllt, die jenes Residuum inagnetischer Kraft von selbst schwächen.

Was die hin und hergehende Bewegung an sich betrifft, die aus mechanischen Gründen einer rotirenden nachsteht, so wird sie in vorliegendem Fall um so weniger nachtheilig, weil das mechanische Moment der Anker, als Product zweier hier sehr kleinen Factoren, unbedeutend ist, die Last der Anker bei dieser Construction ohnehin unterstützt, also nur das Beharrungsvermögen seines obern oscillirenden Theils übrig bleibt.

Die Ankerbewegung ist ferner in dem Moment der Trennung verlangsamt, da sie genau im Verhältniss der Sinus der Winkel geschieht, welche der Krummzapfen während seiner Drehung mit der Treibstange bildet.

Wie die Pol- und Ankerflächen beschaffen seyn müssen, um den besten Erfolg zu liefern, diefs muss durch Versuche ermittelt werden; übrigens glaube ich, dass die Vervollkommnung der elektromagnetischen Maschinen eine Aufgabe ist, zu deren Lösung die Mechanik nur dann wesentlich beitragen wird, wenn ihre Principien mit steter Berücksichtigung der Wirkungsweise der elektromagnetischen Kraft angewandt werden. Noch ist das Aequivalent der

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