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Beleuchtung [* 2] praktisch verwerten, so sind die Kohlenspitzen stets in der richtigen Entfernung voneinander zu erhalten. Hierzu dienen die elektrischen Lampen, [* 3] von denen die ältesten mit der Hand [* 4] gestellt werden mußten. Derartige Lampen findet man noch jetzt in Theatern, bei öffentlichen Festlichkeiten u. dgl., überhaupt da, wo man das e. L. nur auf kürzere Zeit erstrahlen lassen will. Für dauernde Beleuchtungseinrichtungen benutzt man Lampen mit mechanischer Regulierung der Kohlenstellung, die sogen. Kohlenlichtregulatoren, von Foucault-Dubosq, Serrin und Hefner-Alteneck (Siemens).
Bei der elektrischen Lampe [* 5] von Dubosq [* 1] (Fig. 1) wird die positive (untere) Kohle von dem Metallstab O, die negative (obere) von dem Stab [* 6] D, welcher in dem Metallrohr B mit sanfter Reibung [* 7] verschiebbar ist, getragen. Beide Stäbe laufen nach unten in Zahnstangen aus, deren erstere J beiderseits, die letztere F nur auf der einwärts gekehrten Seite Zähne [* 8] trägt. Eine in einem Gehäuse eingeschlossene Uhrfeder sucht die auf der nämlichen Achse befestigten Räder G und H, von denen das erstere in die Zahnstange F, das letztere von doppelt so großem Durchmesser in die Zahnstange J eingreift, in der Richtung des Pfeils zudrehen.
Dadurch werden die beiden Kohlenspitzen gegeneinander geschoben, und zwar wird die untere (positive) nach Maßgabe ihrer stärkern Abnutzung doppelt so rasch gehoben, als die obere (negative) gesenkt wird. Mit ihrer andern Seite greift die Zahnstang J in einen Trieb des Rades K ein, welches seinerseits mittels eines Triebes das Rad L in Bewegung setzt. Dieses versetzt durch Vermittelung der endlosen Schraube M eine vertikale Achse in Umdrehung, auf welcher ein Windflügel und das horizontale Rad N sitzen.
Dieses Rad N kann von außen her durch einen Stift arretiert und somit die Bewegung der Zahnstangen gehemmt werden. Wenn aber das Rad nicht von außen arretiert ist, so bewirkt der Elektromagnet P die Hemmung, indem er den ringförmigen eisernen Anker [* 9] Q anzieht, der an dem einen Ende eines um R drehbaren Winkelhebels QRST sitzt, dessen andres Ende beim Niedergehen des Ankers einen Hebel [* 10] U in die Zähne des Rades N schiebt. Der positive Strom tritt bei der Klemmschraube V ein, umkreist den Elektromagnet P, geht durch J und O zur untern, von da zur obern Kohlenspitze und kehrt durch die Klemme C wieder zum negativen Pol der Batterie zurück.
Solange die Kohlenspitzen die richtige Entfernung haben, um bei hinreichender Stromstärke starkes Licht [* 11] zu geben, ist auch der Elektromagnet stark genug, um seinen Anker anzuziehen und das Gangwerk zu hemmen; sobald aber die Stromstärke infolge der Abnutzung der Kohlen abnimmt, wird der Anker losgelassen, das Rad N wird frei, und die Kohlenspitzen nähern sich einander, bis der Strom wieder stark genug ist, worauf der Elektromagnet, ebenfalls wieder erstarkt, von neuem die Hemmung vollzieht.
Die elektrische Lampe von v. Hefner-Alteneck (Siemens u. Halske), [* 1] Fig. 2, ist ausgezeichnet durch einfachere Konstruktion und hohe Präzision der Regulierung. Die Kohlenspitzen, welche sich unter dem Einfluß des Übergewichts des obern (positiven) Kohlenhalters einander nähern, werden durch die Thätigkeit eines kleinen elektromagnetischen Motors wieder voneinander entfernt. Derselbe besteht aus einem Elektromagnet E, dessen Anker A, welcher von dem um a drehbaren Hebel H getragen wird, eine mittels der Schraube r regulierbare Feder f von dem Elektromagnet weg und gegen den Ruheanschlag b zu ziehen bestrebt ist. Wird aber der Anker vom Elektromagnet angezogen, so wird durch den Hebel der Kontakt bei c geschlossen, welcher dem elektrischen Strom einen Weg von geringerm Widerstand an den Windungen des Elektromagnets gestattet. Infolgedessen fällt der Anker wieder ab, der Kontakt c wird geöffnet, der Anker wieder angezogen etc. Der Ankerhebel
[* 1] ^[Abb.: Fig. 1. Elektrische Lampe [* 12] von Dubosq.]
[* 1] ^[Abb.: Fig. 2. Elektrische Lampe von Hefner-Alteneck.] ¶
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H gerät demnach, sobald die Stromstärke so groß geworden ist, daß der Elektromagnet die Spannung der Feder zu überwinden vermag, in oszillierende Bewegung, welche so lange anhält, bis die Stromstärke unter die angegebene Grenze gesunken ist. Indem der Ankerhebel H hin- und hergeht, greift die an seinem Ende angebrachte Sperrklinke s in die schräg gestellten Zähne des Sperrrades t, welches, indem es sich umdreht, durch Vermittelung einer Reihe von Zahnrädern und Zahnstangen die beiden Kohlenhalter langsam voneinander entfernt, bis der Strom so schwach geworden ist, daß der Anker zu oszillieren aufhört und an seinem Ruheanschlag b liegen bleibt. In dieser Stellung wird die Sperrklinke durch einen Stift u gänzlich aus den Zähnen des Sperrrades gehoben, das Übergewicht des obern Kohlenhalters kommt wieder zur Geltung und nähert unter Rückwärtsdrehung des Räderwerks die Kohlenspitzen einander wieder, bis infolge des damit verbundenen Anwachsens der Stromstärke die Schwingungen des Ankers wieder beginnen, etc. Bei Anwendung von Wechselströmen, wie sie unter Umständen von magnetelektrischen und dynamoelektrischen Maschinen hervorgebracht werden, werden beide Kohlen gleichmäßig abgenutzt und müssen daher durch die elektrische Lampe auch mit gleicher Geschwindigkeit geschoben werden.
Die Siemenssche Lampe ist sowohl für gleichgerichtete als für Wechselströme anwendbar; sie besitzt nämlich die Einrichtung, daß durch Drehen eines nach außen vorragenden Knopfes die beiden Zahnstangen entweder zum Eingriff in einen und denselben Trieb (bei Wechselstrom) oder in zwei verschiedene, auf gleicher Achse sitzende Triebe (bei gleichgerichtetem Strom), deren Durchmesser sich wie 1:2 verhalten, gebracht werden können. Alle diese Lampen stellen nicht sowohl eine bestimmte Bogenlänge als vielmehr unter Veränderung des Widerstandes im Lichtbogen eine bestimmte Stromstärke her.
Eine sich gleichbleibende Länge des Lichtbogens, wie sie zur Erzeugung eines brauchbaren elektrischen Lichts nötig ist, wird dabei nur insoweit erzielt, als die betreffende Stromstärke immer bei dem gleichen Widerstand des Lichtbogens eintritt, d. h. wenn die elektromotorische Kraft und der Widerstand im ganzen Stromkreis unveränderlich sind. Aus diesem Grund können solche Lampen nur als Einzellichter Verwendung finden, die Einschaltung mehrerer derselben in einen gemeinsamen Stromkreis ist nicht möglich, weil jede einzelne Lampe Veränderungen in den Widerstandsverhältnissen hervorruft, welche eine selbstthätige Regulierung der übrigen Lampen verhindern. Mit andern Worten: die Teilbarkeit des elektrischen Lichts läßt sich unter Anwendung der bis jetzt beschriebenen Lampen nicht erreichen.
Die erste Lampe, welche eine Teilung des elektrischen Lichts in dem angedeuteten Sinn zuließ, war die von v. Hefner-Alteneck (Siemens u. Halske) angegebene Differentiallampe (1879). Das Prinzip dieser Lampe ist aus der schematischen Darstellung [* 13] (Fig. 3) ersichtlich. An dem einen Arm a eines um c drehbaren Hebels ist die obere Kohle K, an dem andern Arm b ein lotrechter Eisenstab S befestigt, dessen unteres Ende in eine aus dickem Draht [* 14] gewundene Spule, das obere Ende dagegen in eine Spule aus sehr feinem Draht hineinragt; letztere Rolle ist bei d und e als Nebenschließung von großem Widerstand dem Hauptschließungskreis L1dR1caK1K2L2 angefügt.
Findet nun z. B. der eintretende Strom die Kohlenstäbe weit getrennt, so geht er ganz durch die dünndrähtige Spule R2, da die Leitung durch die dickdrähtige Spule an der Trennungsstelle der Kohlenstäbe unterbrochen ist. Die Spule R1 zieht daher den Stab S in sich hinein, der Arm b des Hebels steigt, der Arm a läßt die obere Kohle herabsinken, bis die Kohlenspitzen sich treffen. In diesem Augenblick wird die Nebenschließung, in welcher sich die Spule R2 befindet, wegen ihres großen Widerstandes fast stromlos, während in der Spule R2 jetzt ein kräftiger Strom fließt; diese zieht den Eisenstab wieder herab, hebt dadurch die obere Kohle, und der Lichtbogen stellt sich her.
Infolge des Widerstandes des Lichtbogens wird der Strom in R1 wieder schwächer und wächst dafür wieder in R2, bis bei einem bestimmten Widerstand, d. h. bei einer bestimmten Länge des Bogens, die von R1 und R2 auf den Stab S ausgeübten Anziehungen sich das Gleichgewicht [* 15] halten. Es brennen darauf die Kohlenstäbe langsam ab, aber stets erhält sich die gleiche Bogenlänge, indem die Gleichgewichtslage bei einer entsprechend immer höhern Stellung des Eisenstabes eintritt.
[* 13] Fig. 4 stellt einen Durchschnitt der v. Hefner-Alteneckschen Differentiallampe dar. Der den obern Kohlenstab k1 tragende Halter a ist an einer Zahnstange Z befestigt. Letztere findet ihre Führung in einem Teil A, welcher, an dem in der [* 13] Figur nach rechts hin liegenden Ende c1 des Hebels c1c2 angehängt, durch
[* 13] ^[Abb.: Fig. 3. Schematische Darstellung der elektrischen Differentiallampe von Hefner-Alteneck.]
[* 13] ^[Abb.: Fig. 4 Differentiallampe von Hefner-Alteneck. Durchschnitt.] ¶