Titel: Wilde's neue magneto-elektrische Apparate.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1866, Band 182, Nr. XLIX. (S. 177–185)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj182/ar182049

XLIX. Ueber die von H. Wilde (in London) im Gebiete der Inductions-Elektricität angestellten Experimental-Untersuchungen und die von demselben construirten neuen magneto-elektrischen Apparate.

Mit Abbildungen auf Tab. III.

Es ist hinreichend bekannt, daß die mit so großem Scharfsinne innerhalb der letzten 20 Jahre namentlich in Deutschland, dann in Belgien, England und Frankreich mehrfach verbesserten, magneto-elektrischen Inductionsapparate bezüglich ihrer Wirkungen den ihrer Ausstattung und zu ihrem Betriebe nothwendigen Arbeitskräften entsprechenden Nutzeffect keineswegs liefern und in dieser Beziehung den gewöhnlichen rheomotorischen Apparaten, sowie nicht minder den elektrodynamischen Inductionsapparaten weit nachstehen.

Die in den physikalischen Cabineten aufgestellten mittleren und mittelgroßen magneto-elektrischen Inductionsapparate haben wohl jedem Physiker, dem die Wirksamkeit dieser Rheomotoren bekannt geworden ist, jene Ansicht schon längst abgedrungen; die für elektrotelegraphische Zwecke benutzten haben im Allgemeinen nur Ströme von geringer Arbeitsfähigkeit zu liefern, und von den für elektrochemische Wirkungen und zur Erzeugung des elektrischen Kohlenlichtes in Anwendung stehenden Apparaten ist unseres Wissens kaum der Anfang gemacht, eine feste und exacte Beziehung zwischen der zum Betriebe dieser Maschinen aufgewendeten Arbeitskraft und dem durch dieselben erzielten Nutzeffecte herzustellen, welche zeigen könnte, in welchem Verhältnisse die praktischen Leistungen der magneto-elektrischen Rheomotoren zu dem für ihren Betrieb nöthigen Kostenaufwands stehen, wenn auch plausible Erörterungen dieser Art vielfach und von manchen Seiten schon hierüber kundgegeben worden sind.

Die Ursache der nicht besonders erklecklichen Wirkungen der magneto-elektrischen Inductionsapparate ist sehr complicirter Natur; sie hängt zusammen mit der Natur der permanenten Magnete, mit der Anordnung und Beschaffenheit des für den Inductor benutzten Eisenkernes, mit der |178| Einrichtung der für letzteren verwendeten Spirale, mit der Anordnung und Thätigkeit der Organe, welche die gegenseitige Einwirkung von Magnet und Eisenkern abwechselnd herzustellen und aufzuheben haben, der Umdrehungsgeschwindigkeit des Inductors u.s.w. und besitzt noch außerdem Quellen secundärer Natur, welche bei den gewöhnlichen Einrichtungen kaum vermieden, hingegen als wesentliche Widerstände und Hindernisse für die Erzeugung der zur Wirksamkeit kommenden elektrischen Ströme angesehen werden müssen.

Wichtig ist es daher, daß die in Rede stehenden Inductionsapparate wieder von Neuem in Angriff genommen und unter Beibehaltung sachgemäßer Anordnungen auf wirkliche Verbesserungen hingewirkt wurde. Die Untersuchungen von Wilde haben der Quelle für die Erzeugung dieser Ströme eine neue Seite abgewonnen; sie trachten dahin, ohne daß es übrigens dabei möglich ist, die zuletzt gedachten Hindernisse zu beseitigen, gleichsam durch Vervielfachung der Wirkungen eines und desselben rheomotorischen Apparates eine Summe gleichzeitig auftretender elektromagnetischer und magneto-elektrischer Wirkungen zu erzeugen, welche die eines einfachen – in gewöhnlicher Weise benutzten – Apparates weit übertreffen, indem sie gestatten, die dabei aufgewendete Arbeitskraft auf mehrere Motoren gleichzeitig zu übertragen, welche in demselben Sinne mit erklecklichen Mitteln wirken können.

Die Versuche, welche auf die in Rede stehenden Verbesserungen führten, wurden von Wilde beiläufig in folgender Weise ausgeführt:43) Zwei Platten aus Gußeisen wurden, um ihre gegenseitige Berührung zu verhindern, mittelst einer starken Messingplatte so unter sich vereinigt, daß ein massives Metallstück erhalten wurde; letzteres wurde cylindrisch abgedreht und hierauf achsial mit einer genau cylindrischen Bohrung versehen. Die auf diese Weise erhaltene, aus Eisen und Messing zusammengesetzte starkwandige Röhre, vom Verfasser der „Magnet-Cylinder“ genannt, ist dazu bestimmt, in ihrer Höhlung den Inductor aufzunehmen, während über dieselbe entweder ein Vförmiger permanenter Stahlmagnet, dessen Weite dem Durchmesser der Röhre gleich ist, oder deren mehrere vertical so gelegt werden, daß sie unter sich nicht in unmittelbarer Berührung stehen und die Ebenen der Polflächen in eine Ebene so zu liegen kommen, daß der Inductor nahezu von den Schenkeln der Magnete eingehüllt wird. Der Inductor bestand aus einem cylindrischen Eisenkerne, |179| von welchem zwei Seitenstücke symmetrisch so ausgeschnitten wurden, daß in diese Einschnitte der mit Seide umsponnene Kupferdraht longitudinal gelegt, mit dem Körper des Kernes einen vollen Cylinder bildete; kurz gesagt: dieser Inductor ist ganz so angeordnet, wie der, welchen Siemens und Halske bei ihren schon seit dem Jahre 1857 für telegraphische Zwecke in Gebrauch stehenden magneto-elektrischen Maschinen benutzen; das innere Drahtende steht mit dem weichen Eisenkerne in Contact, während das äußere zu einem Ende der an dem Inductor angesteckten Welle führt, wo der Commutator angebracht ist, um den sämmtlichen Strömen bei dem Austritte aus der Spirale einerlei Richtung zu geben. Der Durchmesser des Inductors ist nur um so viel kleiner, als der der Höhlung des Magnet-Cylinders, daß er bei seiner Notation gegen die Wände der letzteren nicht streift; eine am anderen Ende der Welle angebrachte Leitrolle gestattet mittelst einfacher Transmissionen durch irgend eine bewegende Kraft den Inductor in Rotation zu versetzen. Der Commutator war dabei so angeordnet, daß die sämmtlichen partialen Ströme, von welchen jeder einzelne während der Dauer einer halben Umdrehung sich entwickeln kann, zu einem einzigen continuirlichen Strome vereinigt werden konnten, wenn die Umdrehungsgeschwindigkeit auf eine gewisse Größe gesteigert wurde.

Eine auf diese Weise ausgeführte Einrichtung, bei welcher der innere Durchmesser des Magnet-Cylinders 1 5/8 Zoll war und für den Inductor ein Kupferdraht von 0,03 Zoll Durchmesser und 163 Fuß Länge gewählt und permanente Magnete angewendet wurden, von welchen jeder 1 Pfd. wog und etwa 10 Pfund Tragkraft hatte44), bildete den ersten magneto-elektrischen Apparat, mit welchem Wilde seine Versuche ausführte. Die Drehung des Inductors wurde mittelst einer kleinen Dampfmaschine vollführt, und es wurde dabei eine Geschwindigkeit erreicht, bei welcher der Inductor in jeder Minute etwa 2500 Umdrehungen machte.

Die zunächst unter Einschaltung einer Tangenten-Boussole angestellten Versuchsreihen, bei welchen die Zahl der permanenten Magnete nach und nach vergrößert wurde, zeigten, daß die in dem Schließungsleiter entwickelte Elektricitätsmenge nahezu in demselben Verhältnisse zunahm, in welchem die Zahl der auf den Cylinder gesteckten permanenten Magnete vergrößert wurde.

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Bei Anwendung von 4 permanenten Magneten, deren Tragkraft in Summe höchstens den Betrag von 40 Pfd. erreichen konnte, konnten sehr bedeutende elektromagnetische Wirkungen erzielt werden. So nahm ein kleiner Elektromagnet, dessen Spirale in die Kette eingeschaltet wurde, eine Tragkraft von 178 Pfd. an; als die Spirale eines größeren (?) Elektromagnetes eingeschaltet wurde, nahm dieser eine Tragkraft an, welche 27mal größer als jene des Maximums der permanenten Magnete war, da eine Belastung von 1080 Pfd. erforderlich war, um die Armatur abzureißen. Ueberhaupt überzeugte man sich dabei, daß bei gehöriger Anordnung des Elektromagnetes mittelst einer und derselben magneto-elektrischen Maschine die Wirkungen bis zu bedeutenden Grenzen gesteigert werden können. Bei Benutzung eines sehr großen Elektromagnetes, dessen Spirale in die Kette eingeschaltet wurde, zeigte sich die Eigenthümlichkeit, daß letztere noch eine Ladung – ähnlich wie eine Leydner Flasche und ein submarines Kabel – annahm, die sich erst 25 Secunden nach der Unterbrechung der Kette durch einen starken Entladungsfunken kundgab, der bei der Vereinigung der Enden der Spirale des Elektromagneten zu Stande kam. Endlich überzeugte man sich, daß zur Entwickelung der größten Stromintensität in der Spirale eines Elektromagnetes, wenn dieser durch die magneto-elektrische Maschine angeregt wurde, die beträchtliche Dauer von 15 Secunden erforderlich sey; daß aber diese Zeit auf 4 Secunden verkürzt werden konnte, als man einen stärkeren magneto-elektrischen Apparat wie vorher in Anwendung brachte, und daß also überhaupt diese Entwickelungsdauer bedeutend herabgesetzt werden könne, wenn der magneto-elektrische Apparat in gehöriger Weise verstärkt wird.

Diese und andere ähnliche Verhältnisse brachten den Verfasser auf den Gedanken, den mittelst des magneto-elektrischen Apparates erzeugten Strom lediglich dazu zu benutzen, um einen Elektromagneten herzustellen, der seinerseits auf einen eigenen Inductor in ganz ähnlicher Weise einzuwirken hatte, wie die permanenten Magnete auf den ihrigen, und wobei beide Inductoren gleichzeitig durch einen und denselben Motor in Drehung versetzt werden konnten.

Aus den Versuchen, die man mittelst solcher Apparate, bei welchen der Magnet-Cylinder für die permanenten Magnete ein 2 1/2zölliger, der für den Elektromagneten ein 5zölliger war, und wobei 16 permanente Magnete für ersteren angewendet; ferner zweierlei Inductoren, nämlich solche für Intensität und andere für Quantität, abwechslungsweise benutzt wurden u.s.w., ergab sich im Allgemeinen, daß man bei gehöriger Umdrehungsgeschwindigkeit der Maschine mit Vergrößerung der Dimensionen |181| der letzteren ungeheure Stromeswirkungen zu erzielen vermag. Diese Versuche im Einzelnen hier zu beschreiben, bei welchen z.B. bei Anwendung der obengenannten 1 5/8zölligen Maschine, die den Elektromagneten einer 5zölligen und diese wieder ihrerseits den Elektromagneten eines 10zölligen magneto-elektrischen Apparates anzuregen hatte, ein 15 Zoll langer Eisenstab von 1/4 Zoll Durchmesser geschmolzen, Stücke von Gaskohle mit 1/2 Quadratzoll Querschnitt verbrannt wurden u.s.w., kann unsere Absicht nicht seyn; hingegen muß noch bemerkt werden, daß gerade das intensive Kohlenlicht, welches mittelst solcher zwei- oder mehrfachen magneto-elektrischen Apparate erzeugt werden konnte, von so ungeheurer Intensität ausfiel, daß man zunächst auf die Construction derartiger Apparate zur Erzeugung des elektrischen Lichtes Bedacht nahm.

Eine für die schottischen Leuchttürme (vermuthlich zum Ersatze der großen Apparate von Holmes) zur Erzeugung des elektrischen Lichtes nach den von dem Erfinder angegebenen Principien construirte neue magneto-elektrische Maschine45) ist in ihren Haupttheilen in Fig. 610 abgebildet. Hierin ist Fig. 6 eine Seitenansicht, Fig. 7 eine Endansicht und Fig. 8 die Horizontalprojection des Apparates; Fig. 9 stellt einen Querschnitt des Magnet-Cylinders mit Inductor dar, von einem der beiden Enden aus gesehen, der wie die Anordnung des Inductors selbst in Fig. 10 in vergrößertem Maaßstabe dargestellt ist. Der oberhalb Q, Q befindliche Theil des Apparates gehört der magneto-elektrischen Maschine an, bei welcher die permanenten Magnete die Stromquelle bilden; der unterhalb Q, Q befindliche Theil aber stellt die magneto-elektrische Maschine dar, welche durch einen Elektromagneten ihre elektromotorische Kraft erhält; jene wollen wir die primitive, diese die secundäre nennen. Der Magnet-Cylinder, der Inductor, der Commutator, die Organe für die Transmission u.s.w. sind bei beiden Apparaten in ganz gleicher Weise angeordnet; sie unterscheiden sich bloß dadurch, daß bei dem primitiven Apparate die Dimensionen kleiner sind, als bei dem secundären; gleiche Buchstaben bedeuten daher auch bei denselben in allen Abbildungen dieselben Theile.

Bei der primitiven magneto-elektrischen Maschine werden 16 Uförmige Stahlmagnete a, a..., die über den Magnet-Cylinder b, b gesteckt sind, angewendet; jeder dieser permanenten Magnete wiegt beiläufig 3 Pfd. und soll eine Tragkraft von 20 Pfd. haben. Der Magnet-Cylinder b, b ist (Fig. 9) aus zwei gußeisernen Segmenten c, c mittelst des messingenen |182| Zwischenstückes d, d zusammengesetzt, und die Verbindung dieser drei Stücke ist durch die Stifte e, e... hergestellt, so daß dieselben eine bei i, i mit einer Höhlung versehene Röhre bilden, an deren Seite die Ansätze g, g angebracht sind, in welche die Stäbe f, f an beiden Enden eingeschraubt sich befinden. Mit diesen Stäben liegt der Magnet-Cylinder in den festen Lagern aus Messing h, h, und letztere sind in ihrer Mitte ausgebohrt, um die Endlager für die Welle l, l des Inductors zu bilden. Die Bohrung des Magnet-Cylinders hat bei der primitiven Maschine 2 1/2, bei der secundären 7 Zoll im Durchmesser. Der Inductor i, i (Fig. 9 und 10) hat einen gußeisernen (?) Kern, um welchen in der oben beschriebenen Weise der Kupferdraht longitudinal gelegt ist; der Durchmesser des vollen cylindrischen Kernes ist bei dem primitiven Apparate um 1/20, bei dem secundären um 1/8 Zoll geringer als die Oeffnung des zugehörigen Magnet-Cylinders. Der für den Inductor des primitiven Apparates verwendete Kupferdraht hat 1/8 Zoll im Durchmesser und ist 50 Fuß lang; bei der Drahtrolle des Inductors vom secundären Apparate wurden 350 Fuß Kupferdraht von 1/4 Zoll Dicke verwendet. Der Inductor endigt an beiden Seiten mit den Fassungen k und k', an welchen die Zapfen l, l' sich befinden, mit welchen der Inductor in den Lagern bei h ruht. Ein Ende des Drahtes der Spirale ist an den Eisenkern selbst angelöthet und steht daher mit der einen Hälfte y des nicht isolirten Theils des Commutators in Contact: das andere Ende ist zu der isolirt auf den Zapfen l' angesteckten zweiten Hälfte des Commutators geführt und mit dieser in Contact gebracht. Am anderen Zapfen l ist eine Leitrolle m angesteckt, auf welche mittelst eines Riemens p die Bewegung übertragen werden kann. Gegen das Abrutschen der Drahtrolle von dem Eisenkerne des Inductors während der statthabenden Rotation ist dadurch gesorgt, daß über dieselbe die messingenen Ringe o, o... gesteckt sind. Gegen die beiden Commutatorstücke y, y' (die in den Abbildungen bloß schematisch angedeutet sind) streifen die federnden Stahllamellen q, q, welche mit ihren unteren Enden in messingenen Lagern eingeschraubt sind, von denen die Leitungsdrähte s, s bei dem primitiven Apparate zu den Schraubenhülsen r, r führen; bei dem secundären Apparate aber gehen von denselben Lagern aus, in welchen die Federn q, q eingeklemmt sich befinden, die Fortleitungsdrähte z, z, innerhalb welchen die elektromagnetischen Organe des Kohlenlichtapparates oder dergl. eingeschaltet werden.

Der über den Magnet-Cylinder der secundären magneto-elektrischen Maschine gelegte Elektromagnet t, t ist eigenthümlicher Construction. Jeder Schenkel hat nämlich als Eisenkern eine parallelepipedische Platte u, u |183| aus gewalztem Eisen von 36 Zoll Länge oder Höhe, 26 Zoll Breite und 1 Zoll Dicke (Fig. 7 und 8); beide Platten sind an ihrem unteren Ende durch Querplatten v, v vereinigt, die unter sich wieder durch die Stäbe w, w fest und so verbunden sind, daß die beiden Schenkel des Elektromagnetes den Magnet-Cylinder fest umschließen; ihre oberen Enden sind durch eine hohle Brücke x, die aus zwei zolldicken Platten derselben Eisensorte besteht, unter sich fest verbunden, und die beiden Platten dieser Brücke sind durch eiserne Querstäbe v', v' von 3/4 Zoll Dicke unter sich vereinigt, während die Seitenflächen der Brücke mit eisernen Backen versehen sind, welche eine Dicke von 2 Zoll haben. Jeder Schenkel u, u des Elektromagnetes t, t ist mit einer Spirale von Kupferdraht Nr. 10 des englischen Drahtmaaßes von doppelter isolirender Umspinnung umgeben; dieser Draht ist in sieben gut von einander isolirten Lagen um den Schenkel gewunden, und die Länge einer jeden dieser Spiralen beträgt 1650 Fuß; die beiden Spiralen, an ihren unteren Enden unter sich vereinigt, haben also eine Gesammtlänge von 3300 Fuß, und wiegen zusammen 1/2 Tonne. Die oberen Enden der beiden Spiralen des Elektromagnetes führen (Fig. 6 und 7) zu den Contacthülsen r, r und sind hier mit den Polenden des Inductors der primären Maschine in Contact gebracht.

Mittelst einer Dampfmaschine von beiläufig 3 Pferdekräften kann der Apparat, dessen Gesammtgewicht etwa 1 1/2 Tonnen beträgt, in Thätigkeit versetzt werden. Die Treibrollen m, m der beiden Maschinen sind so angeordnet, daß der Inductor der primären 2500, derjenige der secundären Maschine aber in jeder Minute 1800 Umdrehungen vollführen kann. Gegen die Abnutzung des Apparates wird dadurch gewirkt, daß jeder Zapfen mit dem zugehörigen Lager, ähnlich wie dieß bei allen großen Arbeitsmaschinen der Fall ist, mit einer eigenen Schmierbüchse (Fig. 6) versehen ist, in welcher das Oel beständig auf constantem Niveau erhalten bleiben muß.

Bezüglich der Thätigkeit des ganzen Apparates haben wir nunmehr, nachdem oben hierüber schon das Nöthige erwähnt worden ist, nur Weniges beizufügen. Werden nämlich mittelst des angewendeten Motors die Inductoren der beiden Maschinen gleichzeitig in Drehung versetzt, so wird die primitive einen zwar intermittirenden, aber nahezu continuirlichen Strom von gleichbleibender Richtung liefern, welcher in der Spirale des Elektromagnetes t, t circuliren und diesen in den magnetischen Zustand versetzen muß. Dieser Elektromagnet soll nach den Angaben unserer Quelle hierbei eine Tragkraft anzunehmen im Stande seyn, welche mehrere Hundertmale größer ist als die der sämmtlichen |184| Magnete a, a. Wird nun zwischen die Enden der Polardrähte z, z der Kohlenlicht-Regulator eingeschaltet, so wird der von der siebenzölligen, nämlich von der secundären Maschine erzeugte Strom die beabsichtigte Arbeit verrichten, also die Kohlen-Elektroden zum Glühen und Verbrennen bringen. Wenn der Apparat in seiner vollen Thätigkeit sich befindet, so kann man Elektroden von Gaskohle anwenden, deren Querschnitt mindestens 3/8 Quadratzoll betragen darf. Die Wirkungsfähigkeit des Apparates kann beliebig vermindert werden, wenn man sowohl an die permanenten Magnete, als auch an die Enden des Elektromagnetes Anker aus weichem Eisen in bekannter Weise anlegt.

In unseren Quellen wird unter Anderem erwähnt, daß das mittelst eines solchen Apparates erzeugte Licht so stark sey, daß im Freien die Schatten der etwa 1/4 engl. Meile entfernten Gasflammen auf dem Hintergrunde sichtbar waren. Ein Stück photographisches Papier, in einer Entfernung von 2 Fuß vom Reflector dem Kohlenlichte ausgesetzt, wurde innerhalb 20 Secunden geschwärzt, während bei directer Insolation und bei heiterem Himmel um die Mittagszeit eines sehr schönen Tages im Monate März das photographische Papier jene volle Wirkung erst nach 1 Minute erhielt.

Diese Wirkungen können uns jedoch noch keinen Maaßstab für die wirkliche Leistungsfähigkeit des neuen Apparates liefern, da wir, wenn auch nicht ganz so starke, doch ähnliche Wirkungen an einem intensiven Kohlenlichtbogen wahrzunehmen Gelegenheit hatten, der durch eine Bunsen'sche Batterie von 50 mittelgroßen Elementen in den ersten Phasen des Schließens der Kette erzeugt wurde. Es ist nothwendig, wenn wir von den ausgezeichneten Vortheilen des neuen Apparates die volle Ueberzeugung gewinnen sollen, daß die Resultate von Versuchsreihen bekannt gegeben werden, welche über die photometrische Leistungsfähigkeit genügenden Aufschluß zu verschaffen vermögen und welche außerdem die tadellose Thätigkeit eines solchen neuen Apparates auch während einer länger anhaltenden Arbeitsdauer exact beurkunden.

Es scheint übrigens, daß die neue magneto-elektrische Maschine den hydroelektrischen Rheomotoren gegenüber Bedeutendes zu leisten vermag; nach unseren Quellen nämlich hat der Erfinder die Absicht, auch kleine, sog. Hand-Maschinen, bei welchen die Inductoren mittelst einer Kurbel (vermuthlich unter Benutzung eines großen Schwungrades) in Drehung versetzt werden, zu construiren. Unsere Quellen erwähnen dabei mit Recht, daß ein bedeutender Fortschritt hierdurch erzielt werden könnte, wenn man derartige kleine Maschinen anzufertigen im Stande wäre, |185| welche dasselbe leisten könnten, wie eine aus 60 bis 100 Elementen zusammengesetzte Grove'sche Batterie.

C. K.

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Aus der Chemical News, Mai 1866, S. 245 und 258; ferner Practical Mechanic's Journal, Juni 1866, S. 95.

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Die hier angegebenen Maaße sind englische. – Außerdem bemerken wir schon von vornherein, daß der Verfasser die Größe der von ihm angewendeten Apparate nach dem Durchmesser der Höhlung des dabei verwendeten sogen. Magnet-Cylinders bezeichnet, so daß also z.B. dieser kleine Apparat ein „1 5/8zölliger“ zu nennen wäre.

|181|

Engineer, Juni 1866, S. 117.

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