Hochstrom-Umpolschalter Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hochstrom- Umpolschalter für Niedergleichspannung, wie er z. B. in der galvanischen Industrie Verwendung finden kann.
Solche Schalter, mit welchen Ströme von 1000 bis zu mehreren tausend Ampere geschaltet werden, sind ausserordentlich sperrig und enthalten erhebliche Men gen an Kupfer, da ja der Leiterquerschnitt und somit auch der Querschnitt der Schalterteile der Stromstärke entsprechend gross sein muss. Nachdem nun bisher so genannte Messerschalter bzw. Segmentschalter Verwen dung fanden, ist der Materialaufwand besonders gross. Dies wirkt sich auch dann sehr nachteilig aus, wenn Schalterteile wegen Verschleiss ausgewechselt werden müssen, da diese Teile gross und schwer sind und bei den Segment- bzw. Scherenschaltern je nach Schaltertyp ganz verschiedene Abmessungen haben, je nachdem für welche Stromstärke der Schalter bestimmt ist.
Somit muss man entweder ein umfangreiches Lager an Schal terersatzbestandteilen halten, was wegen der grossen Kupfermengen teuer und sperrig ist, oder aber man muss mit erheblichen Lieferfristen rechnen. Teuer bleibt das Ganze in jedem Falle.
Aufgabestellung der Erfindung war, einen Umpol schalter für hohe Stromstärken zu schaffen, welcher in seinen Abmessungen über alles kleiner ist als die bis herigen Schalter, welcher dadurch einen geringeren Materialaufwand erfordert und der es gestattet, mit ge normten auswechselbaren Schalterteilen relativ kleiner Abmessung und entsprechend kleinem Gewichte zu ope rieren, so dass es möglich ist, bei Schaltern verschiede ner Stromstärke die gleichen auswechselbaren Norm teile zu verwenden. Dadurch würden die Nachteile der bislang bekannten Schalter weitestgehend eliminiert.
Dieses Ziel verwirklicht der erfindungsgemässe Hochstrom-Umpolschalter für Niedergleichspannung, welcher dadurch gekennzeichnet, ist, dass er auf einem Rahmen angeordnet einen entlang einer Geraden ver schiebbaren Träger mit daran quer zur genannten Ge- raden stehend voneinander isoliert angebrachten vier Kontaktbrücken und beidseitig dieses Trägers zwischen Enden der Kontaktbrücken hineinragenden Gegen kontakten aufweist,
wobei die Kontaktbrücken entlang des Trägers bezüglich einer zur besagten Geraden verti kalen Ebene in zwei zueinander symmetrischen Paaren angeordnet sind und je ein Gegenkontakt der einen Sei te zwischen je ein solches Kontaktbrückenpaar greift, während auf der anderen Seite je zwei Gegenkontakte zwischen jedes solche Kontaktbrückenpaar greifen, und wobei zwei innere und zwei äussere Gegenkontakte die ser anderen Seite miteinander zu zwei ineinanderliegen- den und voneinander isolierten U-förmigen Leitern ver bunden sind, wobei bei einer mittleren Stellung des Trä gers die Brückenkontakte keine Gegenkontakte berüh ren,
bei der einen Endlage des Trägers der eine (erste) Gegenkontakt mit dem äusseren und der andere (zwei te) Gegenkontakt mit dem inneren U-förmigen Leiter verbunden ist, während in der anderen Endlage des Trägers der erste Gegenkontakt mit dem inneren und der zweite Gegenkontakt mit dem äusseren U-förmigen Leiter verbunden ist.
Durch entsprechend lange Ausbildung der Gegen kontakte und durch die Aneinanderreihung einer ent sprechend grossen Anzahl von Kontaktelementen für je de Kontaktbrücke kann die Kapazität des Schalters den jeweiligen Bedürfnissen entsprechend gestaltet werden, wobei der Schalter, lediglich in einer einzigen Dimen sion (wie später gezeigt werden wird) grösser wird und durch Verwendung genormter Kontaktelemente und in diesen genormter Kontaktpaare eine ausserordentliche Vereinfachung und beste Auswechselbarkeit der der Abnützung unterliegenden Teile sichergestellt ist.
Werden Kontaktbrücken verwendet, welche aus mehreren Kontaktelementen bestehen, welche ihrerseits mehrere Kontaktpaare aufweisen, so muss man naturge- mäss dafür Sorge tragen, dass jeder einzelne Kontakt jedes Kontaktpaares und somit jedes Kontaktelementes der Brücke sauber schliesst, oder mit anderen Worten, dass die einzelnen Kontaktpaare voneinander unab hängig innerhalb gewisser Grenzen beweglich sind, wo bei zur Erzielung des erforderlichen Anpressdrucks die einzelnen Kontaktpaare unabhängig gefedert sein soll ten.
Sollte unter Umständen ein Kontaktpaar aus irgend einem Grund ausfallen, so würde dergestalt die Schlies- sung der anderen Kontakte nicht beeinflusst.
Würde ein Kontaktelement oder innerhalb diesem ein Kontaktpaar schadhaft, so genügt es, wenn dieses Element oder Paar ausgewechselt wird, während man bislang ein ganzes Segment des Schalters auswechseln musste.
Wie gezeigt werden wird, lässt sich die Bauweise des erfindungsgemässen Schalters so einfach gestalten, dass ein besagtes Auswechseln von Kontaktteilen ausser- ordentlich einfach möglich ist, wobei bei nur teilweise beschädigten Kontaktelementen auf der Basis des Aus tauschreparatursystems, wie es z. B. bei Automobilen üblich ist, vorgegangen werden kann, was rasche Be dienung der Kunden und eine rationelle Lagerhaltung erleichtert.
Die Erfindung soll nun beispielsweise anhand der beiden Zeichnungsfiguren näher erläutert werden: Fig. 1 zeigt eine rein schematische Darstellung eines erfindungsgemässen Schalters, und in Fig. 2 ist halbschematisch ein mit fünf Kontaktpaa ren ausgestattetes Kontaktbrückenelement dargestellt, welches einzeln oder in Kombination mit mehreren glei chen Elementen als Kontaktbrücke verwendet werden kann.
Nicht dargestellt in der Fig. 1 ist der Rahmen des Schalters, an welchem alle anderen Schalterbestandteile befestigt bzw. gelagert sind. Es sei hier angenommen, was meist der Fall sein wird, dass die einfachen Gegen kontakte 5 und 6 der Stromzufuhr dienen, während die beiden U-förmigen Leiter, deren Schenkel 7, 7' und 8, 8' die Gegenkontakte der anderen Seite bilden, der Stromabfuhr dienen.
Man erkennt in Fig. 1 ausserdem einen Träger T, welcher hier als ein Rundstab ausgebildet ist und in nicht dargestellten Gleitlagern auf einem ebenfalls nicht dargestellten Rahmen so gelagert ist, dass er entlang seiner Längsachse verschiebbar ist. Zum Verschieben des Trägers T dient ein bei 10 am nicht gezeigten Rah men gelenkig gelagerter Hebel H, welcher mit dem einen Ende des Trägers T über eine Hülse 11 verbunden ist.
Auf dem Träger T sind vier Schaltbrücken 1, 2, 3 4 einstellbar befestigt, wobei hier angenommen werden soll, dass die Schaltbrücken selbst aus elastischem lei tendem Material bestehen, so dass sie beim Auftreffen der auf ihnen befindlichen Kontakte 1', 2', 3' und 4' auf die Gegenkontakte durchbiegen können. Dies wäre dann erforderlich, wenn, was in der Praxis oft der Fall sein wird, nicht alle Kontaktpaare einer Schaltbrücke gleichzeitig auf die Gegenkontakte auftreffen, so dass bei einem starren System in der Praxis immer nur ein Kon taktpaar zum Schluss käme. Können aber die Kontakt paare durch entsprechende Federung nachgeben, so kann der Hebel H und somit der Träger T soweit in die eine oder andere Endlage verschoben werden, bis alle Kontakte sicher anliegen.
Um dies in der Praxis besser durchzuführen, kann man sich z. B. des in Fig. 2 dargestellten Kontaktbrük- kenelementes bedienen. Dieses hat einen Rahmen 20, in welchem Widerlager 21 für Federn 22 vorgesehen sind, welche Federn andererseits im Balken 23 des Kon taktpaares 24 abstützen. Analog sind für die Kontakt- balken 25, 26, 27, 28 ebensolche, nicht gezeigte Federn vorhanden.
Um sicherzustellen, dass die Kontaktbalken 23 und 25 bis 28 bei ihren Bewegungen gegen die Federn, wenn sie auf die Gegenkontakte auftreffen, nicht verkanten, wird man irgendeine zweckmässige Führung für diese vorsehen, welche gestattet, dass jeder Balken auf seinen Federn unabhängig von den anderen Balken federt.
Wird dieser Federungsweg genügend gross bemessen, so ist es überflüssig, auch den Rahmen 20 des Kontaktbrückenelementes am Träger T gefedert anzubringen. Würde aber der Federweg der einzelnen Kontaktbalken klein gehalten, so ist es zweckmässig, auch den Rahmen des Kontaktbrückenelementes am Träger T abzufedern.
Je nach der Kapazität des Schalters der Erfindung wird man mehr oder weniger Kontaktbalken, und je nach der Zahl der Kontaktbalken pro Kontaktbrücken element somit Kontaktbrückenelemente zu einer Kon taktbrücke zusammenfassen. Es ist dabei klar, dass alle Kontaktbrücken gleich viele Elemente umfassen sollen.
Die einfachste Form des Schalters der Erfindung, wie sie in Fig. 1 schematisch dargestellt ist, arbeitet wie folgt: In der gezeichneten Nullstellung, also in der Mit telstellung des Trägers ist der Strom unterbrochen. Legt man den Hebel H nach links um, so verschiebt man dadurch den Träger T solange nach links bis die Kon takte 4' der Brücke 4 am Gegenkontakt 6 und 7' und die Kontakte 2' der Brücke 2 an den Gegenkontakten 5 und 8 anliegen. Dadurch wird über die Brücke 2 der innere U-förmige Leiter mit dem positiv angeschlossenen Gegenkontakt 5 und der äussere U-förmige Leiter über Brücke 4 mit dem negativ angeschlossenen Gegenkon takt 6 verbunden.
Wünscht man, umzupolen, als den inneren U-förmigen Leiter negativ und den äusseren U-förmigen Leiter positiv anzuschliessen, so wird man den Hebel H nach rechts umlegen, wodurch die Kon takte 1' der Brücke den Gegenkontakt 5 (positiv) mit dem äusseren U-förmigen Leiter am Schenkel 7 und die Kontakte 3' der Brücke 3 den Gegenkontakt 6 (negativ) mit dem Schenkel 8' des inneren U-förmigen Leiters verbinden.
Selbstverständlich ist es eine Frage des Ermessens, ob man die Kontakte 5 und 6 positiv oder negativ an- schliesst und ob man diese Kontakte 5, 6 als stromzu führende oder stromabführende Kontakte bestimmt, wo bei bei der Umkehrung der Reihenfolge dann jeweilen den U-förmigen Leitern 7, 7', 8, 8', die entsprechende andere Rolle zufällt.
High-current pole reversal switch The present invention relates to a high-current pole reversal switch for low DC voltage, as it is e.g. B. can be used in the electroplating industry.
Such switches, with which currents from 1000 to several thousand amperes are switched, are extremely bulky and contain considerable amounts of copper, since the conductor cross-section and thus also the cross-section of the switch parts must be correspondingly large to the current strength. Now that so-called knife switches or segment switches have been used so far, the cost of materials is particularly high. This also has a very disadvantageous effect if switch parts have to be replaced due to wear, since these parts are large and heavy and, depending on the type of switch, have very different dimensions for the segment or scissor switches, depending on the current intensity of the switch.
So you either have to keep an extensive stock of switch replacement components, which is expensive and bulky due to the large quantities of copper, or you have to expect considerable delivery times. The whole thing remains expensive in any case.
The task of the invention was to create a polarity reversal switch for high currents, which is smaller in its dimensions than the previous switch, which thus requires less material and allows relatively small dimensions and correspondingly small with ge standardized replaceable switch parts Weights to operate so that it is possible to use the same exchangeable standard parts for switches with different amperage. This would largely eliminate the disadvantages of the previously known switches.
This goal is achieved by the high-current pole reversal switch according to the invention for low DC voltage, which is characterized in that it is arranged on a frame with a carrier that can be displaced along a straight line with four contact bridges that are insulated from one another and that are mounted on both sides of this carrier between ends the contact bridges has counter contacts protruding,
wherein the contact bridges are arranged along the carrier with respect to a vertical plane to said straight line in two mutually symmetrical pairs and a mating contact of one side engages between each such contact bridge pair, while on the other side two mating contacts each engage between each such contact bridge pair, and two inner and two outer mating contacts on the other side are connected to one another to form two nested and mutually insulated U-shaped conductors, with the bridge contacts not touching any mating contacts when the carrier is in the middle,
in one end position of the carrier the one (first) mating contact is connected to the outer and the other (two te) mating contact is connected to the inner U-shaped conductor, while in the other end position of the carrier the first mating contact is connected to the inner and the second mating contact is connected to the outer U-shaped conductor.
By making the counter contacts long enough and by stringing together a correspondingly large number of contact elements for each de contact bridge, the capacity of the switch can be designed according to the respective needs, the switch only in a single dimension (as will be shown later ) becomes larger and through the use of standardized contact elements and standardized contact pairs in these, an extraordinary simplification and best exchangeability of the parts subject to wear is ensured.
If contact bridges are used which consist of several contact elements, which in turn have several contact pairs, care must naturally be taken that every single contact of every contact pair and thus every contact element of the bridge closes properly, or in other words that the individual contact pairs are independently movable within certain limits, where in order to achieve the required contact pressure, the individual contact pairs should be independently sprung.
If one pair of contacts should fail for any reason, the closing of the other contacts would not be affected.
If a contact element or a pair of contacts within it were to be damaged, it is sufficient if this element or pair is replaced, whereas previously an entire segment of the switch had to be replaced.
As will be shown, the construction of the switch according to the invention can be made so simple that said replacement of contact parts is extremely easy, with only partially damaged contact elements on the basis of the exchange repair system, as is e.g. B. is common in automobiles, action can be taken, which facilitates rapid service Be the customers and rational storage.
The invention will now be explained in more detail, for example, using the two drawing figures: Fig. 1 shows a purely schematic representation of a switch according to the invention, and in Fig. 2 a contact bridge element equipped with five Kontaktpaa Ren is shown semi-schematically, which individually or in combination with several same surfaces Elements can be used as a contact bridge.
Not shown in FIG. 1 is the frame of the switch on which all other switch components are attached or mounted. It is assumed here, which will mostly be the case, that the simple counter-contacts 5 and 6 are used to supply power, while the two U-shaped conductors, whose legs 7, 7 'and 8, 8' form the counter-contacts on the other side, serve to conduct electricity.
1 also shows a carrier T, which is designed here as a round bar and is mounted in plain bearings, not shown, on a frame, also not shown, so that it can be displaced along its longitudinal axis. To move the carrier T is an articulated lever H at 10 on the frame, not shown, which is connected to one end of the carrier T via a sleeve 11.
Four switching bridges 1, 2, 3 4 are adjustably attached to the carrier T, whereby it should be assumed here that the switching bridges themselves consist of elastic conductive material, so that when the contacts 1 ', 2', 3 'and 4' can bend on the mating contacts. This would be necessary if, which will often be the case in practice, not all contact pairs of a switching bridge hit the mating contacts at the same time, so that with a rigid system in practice only one contact pair would come to the end. However, if the contact pairs can give way due to the appropriate suspension, the lever H and thus the carrier T can be moved into one or the other end position until all contacts are securely attached.
To do this better in practice, you can z. B. operate the contact bridge element shown in FIG. This has a frame 20 in which abutments 21 are provided for springs 22, which springs on the other hand in the beam 23 of the con tact pair 24 support. Similarly, springs, not shown, are provided for the contact bars 25, 26, 27, 28.
In order to ensure that the contact bars 23 and 25 to 28 do not tilt during their movements against the springs when they strike the counter-contacts, some suitable guide will be provided for them, which allows each bar on its springs to be independent of the others Beam springs.
If this suspension travel is dimensioned sufficiently large, it is unnecessary to attach the frame 20 of the contact bridge element to the carrier T in a sprung manner. However, if the spring travel of the individual contact bars were to be kept small, it is expedient to cushion the frame of the contact bridge element on the carrier T as well.
Depending on the capacity of the switch of the invention, there will be more or less contact bars, and depending on the number of contact bars per contact bridge element, contact bridge elements will thus combine to form a con tact bridge. It is clear that all contact bridges should include the same number of elements.
The simplest form of the switch of the invention, as shown schematically in Fig. 1, works as follows: In the drawn zero position, ie in the middle position of the carrier, the current is interrupted. If you move the lever H to the left, the carrier T is shifted to the left until the contacts 4 'of the bridge 4 on the mating contacts 6 and 7' and the contacts 2 'of the bridge 2 on the mating contacts 5 and 8. As a result, the inner U-shaped conductor is connected to the positively connected countercontact 5 via the bridge 2 and the outer U-shaped conductor is connected to the negatively connected countercontact 6 via bridge 4.
If you want to reverse the polarity than to connect the inner U-shaped conductor negatively and the outer U-shaped conductor positively, you will flip the lever H to the right, whereby the contacts 1 'of the bridge the mating contact 5 (positive) with the outer one U-shaped conductor on the leg 7 and the contacts 3 'of the bridge 3 connect the mating contact 6 (negative) to the leg 8' of the inner U-shaped conductor.
Of course, it is a matter of judgment whether you connect the contacts 5 and 6 positively or negatively and whether you designate these contacts 5, 6 as current-carrying or current-carrying contacts, where the U-shaped when reversing the order Ladders 7, 7 ', 8, 8', the corresponding other role falls.