DE1278592B - Durch Lageveraenderung des Gehaeuses betaetigter Mehrfachschalter, bei dem eine Quecksilbersaeule als bewegtes Schaltglied dient - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

HOIh

Deutsche Kl.: 21c-40/01

Nummer: 1278 592

Aktenzeichen: P 12 78 592.1-34 (P 30743)

Anmeldetag: 11. Dezember 1962

Auslegetag: 26. September 1968

Die Erfindung betrifft einen durch Lageveränderung des Gehäuses betätigten Mehrfachschalter, bei dem eine Quecksilbersäule als bewegtes Schaltglied in einem geschlossenen kreisringförmigen Isolierstoffrohr, vorzugsweise aus Glas untergebracht ist, aus dessen Innenwand in beliebiger Zahl metallische Kontaktspitzen zur periodischen Berührung mit der Quecksilbersäule hervortreten.

Bei den bisher bekannten Mehrfachschaltern dieser Konstruktion ist das Isolierstoffrohr zur Horizontalen geneigt angeordnet, so daß sich die eingeschlossene Quecksilbersäule, ihrer Schwerkraft folgend, immer an derjenigen Stelle des Rohres befindet, die nach unten weist. Um das Quecksilber innerhalb des Isolierstoffrohres zu bewegen und mit den dort hervortretenden Kontaktspitzen in Berührung zu bringen, wird die Neigung des Isolierstoffrohres entsprechend verändert.

Hierzu sind zwei Maßnahmen erforderlich, einmal muß die geometrische Achse des Rohres im Kreis um eine senkrechte Achse herum geschwenkt werden und zum anderen ist es natürlich notwendig, im Hinblick auf die am Rohr angeschlossenen elektrischen Zuleitungen eine Rotation des Rohres zu verhüten.

Bei den bekannten Mehrfachschaltern dieser Art erreicht also nacheinander jede Stelle des Isolierstoffrohres die tiefste Lage und die Quecksilbermasse wandert ihrer Schwerkraft folgend auf einer Umlaufbahn über die Kontakte hinweg, wobei die Stellkraft mit der Neigung des Isolierstoffrohres zunimmt. Bei den bekannten Anordnungen befindet sich der Mittelpunkt des Isolierstoffrohres im allgemeinen in der vertikalen Bewegungsachse und die Schwerkraft des Quecksilbers, die als einzige Kraft den Schaltvorgang auslöst, läßt nur verhältnismäßig geringe Umschaltgeschwindigkeiten zu. Die zur Überwindung der Reibungskräfte in der Umlaufbahn des Quecksilbers erforderliche Schwerkraft wird begrenzt durch eine nahezu waagerechte Anordnung der geometrischen Achse des Isolierstoffrohres. Außerdem ist in dieser Lage eine Abrollbewegung des Isolierstoffrohres ohne Rotation um die vertikale Achse außerordentlich schwierig und die relative Bewegung der angeschlossenen elektrischen Leitungen relativ groß und besonders hinderlich.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Mehrfachschalter zu schaffen, der nach einem ähnlichen Bewegungsprinzip arbeitet, jedoch wesentlich höhere Schaltgeschwindigkeiten erlaubt, ohne daß die Gefahr besteht, daß die Quecksilbersäule abreißt. Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von dem Gedanken aus, die Stellkraft der

Durch Lageveränderung des Gehäuses betätigter Mehrfachschalter, bei dem eine Quecksilbersäule als bewegtes Schaltglied dient

Anmelder:

Marcel Cyprien Kuczewski de Poray,

Rodez, Aveyron (Frankreich)

Vertreter:

Dr.-Ing. A. ν. Kreisler, Dr.-Ing. K. Schönwald,
Dr.-Ing. Th. Meyer

und Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. J. F. Fues,
Patentanwälte, 5000 Köln 1, Deichmannhaus

Als Erfinder benannt:

Marcel Cyprien Kuczewski de Poray,

Rodez, Aveyron (Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 12. Dezember 1961 (881759)

Quecksilbermasse durch Ausnutzung von Fliehkräften zu vergrößern und dazu den Bewegungsvorgängen des Mehrfachschalters eine Schleuderbewegung zu überlagern.

Ein Mehrfachschalter, der mit überraschend einfachen Mitteln eine sehr wirkungsvolle Schleuderbewegung ausführt, ergibt sich gemäß der Erfindung dadurch, daß das Isolierstoffrohr starr verbunden ist mit einer beweglich angeordneten Achse, an der eine Kurbelscheibe angreift, die den Mittelpunkt des Isolierstoffrohres auf eine Kreisbahn auslenkt, dieses zu Planetenbewegungen veranlaßt und die darin eingeschlossene Quecksilbersäule durch Fliehkräfte in ihre Umlaufbahn schleudert. Besonders zweckmäßig ist eine Auslenkung der geometrischen Achse des Isolierstoffrohres auf einer Bahn, die mindestens dessen halben Durchmesser umschreibt. Die erfindungsgemäß zur Wirkung gebrachten Fliehkräfte lassen eine für alle praktischen Zwecke ausreichende Steigerung der Schaltgeschwindigkeit zu, da die Stellkraft mit dem Quadrat der Kreisgeschwindigkeit ansteigt.

Grundsätzlich kann der erfindungsgemäße Meruv fachschalter so konstruiert werden, daß die vertikale

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Schalterachse und die geometrische Achse des Iso- dargestellte Antriebsorgane in Drehung um ihre Mitlierstoffrohres zueinander parallel liegen. Diese An- telachse X-X versetzt.

Ordnung war bei keinem der bisher bekannten Mehr- Zur Erhöhung der Stabilität des Ausführungsbei-

fachschalter möglich, arbeitet ausschließlich mit den spieles nach F i g. 1 ist die nicht erwünschte Rotation durch Planetenbewegungen hervorgerufenen Flieh- 5 des Isolierstoffrohres 1 um dessen geometrische kräften und erlaubt die Verwendung gelenkfreier Achse Y-Y mit Sicherheit verhindert,
mechanischer Einzelteile. Auch ist dabei die Relativ- Der Kreisring wird daran gehindert, sich um die

bewegung der angeschlossenen Zuleitungen auf hori- Achse Y-Y zu drehen, die durch den Mittelpunkt 0 zontale Verschiebungen beschränkt. In Weiterbildung des Kreisringes hindurchgeht, und zwar durch einen der Erfindung läßt sich jedoch der Fliehkraftwirkung ίο Ansatz 10, der in einer waagerechten Kreisnut 11 mit mit überraschend einfachen Mitteln auch zusätzlich der Achse Z-Z, die in einer ortsfesten Platte 12 ausnoch der Einfluß der Schwerkraft überlagern und da- gebildet ist, frei verschiebbar ist. Der Halbmesser R durch ein Schalter schaffen, der auch mit beliebig dieser Kreisnut ist gleich jenem des Armes der Kurlangsamer Schaltgeschwindigkeit eindeutig arbeitet, bei 8, d.h. denTÄbsfänd des Mittelpunktes0 von der indem man eine entsprechende Taumelbewegung der 15 Achse X-X. Wenn daher die Welle 9 eine Umdreerfindungsgemäßen Planetenbewegung des Isolier- hung ausführt, beschreibt der Mittelpunkt 0 des Kreisstoffrohres noch überlagert. Man erhält dadurch bei ringes einen Kreis C mit dem Mittelpunkt X (F i g. 2) langsamsten Schaltgeschwindigkeiten zunächst die und dem Halbmesser R, während der mit dem Kreis-Schwerkraftwirkung der bisher bekannten Konstruk- ring verbundene Ansatz 10 den Kreis 11 mit dem tionen und mit zunehmenden Schaltgeschwindigkei- 20 gleichen Halbmesser R, aber mit dem Mittelpunkt Z ten die erfindungsgemäße Schleuderwirkung bis hin- beschreibt.

aus zu extrem hohen Schaltgeschwindigkeiten. Zu Alle Punkte der Wand des Kreisringes beschreiben

diesem Zweck ist die erfindungsgemäße Schalterkon- ebenfalls Kreise mit dem Halbmesser R, die relativ struktion so zu gestalten, daß die von der Kurbel- zur Achse X-X exzentrisch sind. Mit anderen Worscheibe erfaßte Achse derart freitragend angeordnet 25 ten, der Kreisring 1 erfährt in der waagerechten und über ein biegeelastisches Zwischenstück einsei- Ebene eine Verschiebebewegung längs kreisförmiger tig mit einem feststehenden Achsstummel verbunden Bahnen mit dem Halbmesser R. Der Kreisring nimmt ist, daß die auf Kreisbahnen bewegte Achse eine daher nacheinander die Stellungen 1-1,1-Π, 1-ΙΠ und Kegelspitze umschreibt, das Isolierstoffrohr zusätzlich 1-IV ein (F i g. 2).

zu solchen Taumelbewegungen veranlaßt, daß die in 30 Die Paare der biegsamen Leiter, wie z. B. 2 a-1 und ihre Umlaufbahnen geschleuderte Quecksilbersäule 2&-1, können den Verschiebungen der Elektroden außer den Fliehkräften im gleichen Sinne auch ihrer leicht folgen. In F i g. 1 ist beispielsweise die äußerste Schwerkraft unterworfen ist. linke Stellung der Elektroden 2 a, 2 b veranschau-

In allen Fällen ist die Anzahl und die Anordnung licht.

der im Rohrinnenraum hervortretenden Kontaktspit- 35 In dem Kreisring ist eine Quecksilbermasse 13 anzen beliebig, die Schaltgeschwindigkeit in weiten geordnet, die sich unter der Wirkung der Fliehkraft Grenzen veränderlich und außerdem die Möglichkeit zu einer Masse zusammensetzt, welche über eine von gegeben, daß bei gegebenen Abmessungen des Iso- der Menge des Quecksilbers abhängige Bogenlänge lierstoffrohres eine kurze Quecksilbersäule für hohe den ganzen Querschnitt des kreisringförmigen Roh-Umschaltgeschwindigkeiten und eine entsprechend 40 res ausfüllt. Diese Masse wird in jedem Augenblick längere Quecksilbersäule für geringere Umschaltge- der Drehung in jenen Abschnitt des Kreisringes geschwindigkeiten eingeschlossen ist. schleudert, der von der Drehachse X-X am weitesten

Zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen entfernt ist. Die Masse füllt im Raum ein kreisring-Mehrfachschalters sind einschließlich ihrer charak- förmiges geometrisches Volumen 14 aus und nimmt teristischen Bewegungsvorgänge schematisch in der 45 nacheinander die Stellungen 13-1, 13-11, 13-ΙΠ und Zeichnung dargestellt. Es zeigt 13-IV ein, in denen die Elektrodenpaare 2 a-2 b bis

Fig. 1 im Längsschnitt das erste Ausführungsbei- Sa-Sb nacheinander kurzgeschlossen werden. Aus spiel und der Zeichnung ist ersichtlich, daß der Abstand des

F i g. 2 die entsprechende Draufsicht sowie Mittelpunkts 0 von der Achse X-X größer ist als die

F i g. 3 in gleicher Darstellung das zweite Ausfüh- 50 Hälfte des Halbmessers des Kreisringes. Für eine rungsbeispiel und Winkelgeschwindigkeit, die größer ist als mehrere

F i g. 4 die entsprechende Draufsicht. U/s, kann man daher eine ausreichende Fliehkraft er-

Das erste Beispiel nach den Fig. 1 und 2 hat als halten. Die Wirkung der Schwerkraft ist in diesem Schaltergehäuse ein kreisringförmiges Isolierstoff- Fall vernachlässigbar.

rohr 1 aus Glas mit dem geometrischen Mittelpunkt 55 Je nach der Länge der Quecksilbermasse, der AnNull. Aus der Innenwand des Rohres 1 treten vier zahl der Elektrodenpaare, den Abständen zwischen Kontaktpaare2a', 2b, 3a', 3b, 4a', Ab und 5a', Sb diesen Paaren und den innerhalb oder außerhalb des hervor, an denen entsprechende Zuleitungen ange- Rohres hergestellten Verbindungen kann man je nach schlossen und, soweit dargestellt, mit den gleichen den Erfordernissen des erstrebten Zweckes eine unbe-Positionsziffern und dem Zusatz — 1 bezeichnet sind. 60 grenzte Anzahl von Kombinationen aufeinanderfol-Im Hinblick auf die erforderlichen Bewegungsvor- gender oder gleichzeitiger Schließungen der Kontaktgänge sind die Zuleitungen zweckmäßig in gewendel- paare erhalten,
ter Form ausgeführt. Bei der in den F i g. 3 und 4 dargestellten Ausfüh-

Das Isolierstoffrohr 1 ist fest verbunden mit einem rungsform ist der Kreisring 1 auf einer materiellen in seiner Achse 7 längsdurchbohrten Halter 6. Dieser 65 Achse befestigt, die aus einer starren Stange 15 besitzt fest auf einem waagerechten Arm 8, welcher steht, welche längs der Symmetrieachse des Kreisrinnach Art einer Kurbelscheibe mit einer senkrechten ges angeordnet ist. Damit sich die Stange nicht um Welle 9 starr verbunden ist. Diese wird durch nicht sich selbst drehen kann, ist das untere Ende der-

selben in einem elastischen Element 16 festgeklemmt. Dieses kann unter allen Ablenkungswinkeln Biegungen unterworfen werden, weist aber einen gewissen Widerstand gegen Torsion auf. Zu diesem Zweck ist ein Rohr aus Gummi oder einem ähnlichen Material 5 mit einer genügend starken Wand geeignet, das auf die Stange 15 aufgeschoben ist. Das untere Ende des elastischen Elements 16 ist auf einen in der senkrechten Drehachse X-X angeordneten ortsfesten senkrechten Achsstummel 17 derart aufgesetzt, daß es sich auf demselben nicht drehen kann.

Dem oberen Ende der Stange 15 wird eine Drehbewegung um die senkrechte Achse X-X erteilt. Zu diesem Zweck geht das obere Ende der Stange 15 frei durch eine Ausnehmung 18 hindurch, die in einem drehbaren Element, wie z. B. einem Arm oder einer Scheibe 19, ausgespart ist, welcher eine Drehung um die senkrechte Achse X-X erteilt wird.

Der Kreisring ist wie beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel mit Elektrodenpaaren versehen, die mit Leitern verbunden sind, sowie mit einer Quecksilbermasse. Diese Teile sind in den F i g. 3 und 4 mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet, wie in den F i g. 1 und 2.

Der Mittelpunkt 0 des Kreisringes hat einen bestimmten Abstand von der Achse X-X, der größer ist als die Hälfte des Halbmessers des Kreisringes. Die Achse T-T der Stange 15 beschreibt daher um die Achse X-X eine kreisförmige konische Fläche. Da das Rohr 16 einer Biegungsbeanspruchung, aber praktisch keiner Torsionsbeanspruchung unterworfen ist, oder auf jeden Fall Torsionsbeanspruchungen, die zu gering sind, um die Torsion des Rohres 16 zu bewirken, beschreibt während dieser Bewegung jeder der Abschnitte des Kreisringes zwischen einer tiefen Stellung und einer hohen Stellung eine geschlossene Kurve, die relativ zur Drehachse X-X exzentrisch ist. Wenn beispielsweise der Kreisring gemäß F i g. 3 aus der mit vollen Linien angegebenen Stellung 1-1 in die mit unterbrochenen Linien angegebene Stellung l-II gelangt, bewegt sich der in dieser Figur ganz rechts liegende Abschnitt aus der Stellung 5-1 in die Stellung S-II. Die verschiedenen Abschnitte gehen nacheinander durch ihre tiefe Stellung hindurch, die gleichzeitig die Stellung ihrer maximalen Entfernung von der Achse X-X ist.

Daraus ergibt sich, daß die Quecksilbermasse 13 wie beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel ein theoretisches kreisringförmiges Volumen 14 ausfüllt und die verschiedenen Elektrodenpaare nacheinander kurzschließt.

Wie auch die Ausführungsform der Vorrichtung sei, sollen den Elementen vorzugsweise solche Abmessungen gegeben werden, daß die von irgendeinem Punkt der kreisringförmigen Umhüllung beschriebene geschlossene Kurve die Drehachse der Vorrichtung nicht umgibt. Die Art der Verbindung der Elektroden wird dadurch vereinfacht und die Verbindungsleiter, wie z. B. 2 a-\ und 2 b-1, können leicht derart angeordnet werden, daß die kreisförmige Verschiebebewegung der Elektroden nicht das Aufwickeln dieser Leiter um die Drehachse der Vorrichtung bewirkt.

Ohne Rücksicht auf die gewählte Ausführungsform kann dieser Schalter zahlreiche Anwendungen finden. Er kann insbesondere zur Steuerung der Beleuchtung einer Vorrichtung zur Beobachtung von Klischees mit verschieden eingestellten Rastern gemäß der französischen Patentschrift 992 254 verwendet werden. Diese Anwendung ist jedoch nur beispielsweise angegeben.

Die Erfindung ist ganz allgemein nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, die nur beispielsweise angegeben sind.

Je nach den Umschaltungswirkungen, die man zu erzielen wünscht, können die Elektroden nicht nur paarweise, sondern auch als getrennte Elektroden angeordnet werden, und es können eine oder mehrere gemeinsame Elektroden vorgesehen werden, die sich über eine verhältnismäßig große Bogenlänge erstrecken.

Das die Stange 15 tragende elastische Element kann aus einer gegen Torsion widerstandsfähigen biegsamen Feder bestehen, wie z. B. aus einer elastischen Stange oder einer Spiralfeder, vorzugsweise aus einer Spiralfeder mit aneinanderstoßenden Windungen.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Durch Lageveränderung des Gehäuses betätigter Mehrfachschalter, bei dem eine Quecksilbersäule als bewegtes Schaltglied in einem geschlossenen kreisringförmigen Isolierstoffrohr, vorzugsweise aus Glas, untergebracht ist, aus dessen Innenwand in beliebiger Zahl metallische Kontaktspitzen zur periodischen Berührung mit der Quecksilbersäule hervortreten, dadurch gekennzeichnet, daß das Isolierstoffrohr (1 bzw. 1-1) starr verbunden ist mit einer beweglich angeordneten Achse (7 bzw. 15), an der eine Kurbelscheibe (8, 9 bzw. 18,19) angreift, die den Mittelpunkt (0) des Isolierstoffrohres (1 bzw. 1-1) auf eine Kreisbahn auslenkt, dieses zu Planetenbewegungen veranlaßt und die darin eingeschlossene Quecksilbersäule (13 bzw. 13-1) durch Fliehkräfte in ihre Umlaufbahn schleudert.

2. Mehrfachschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Kurbelscheibe (18, 19) erfaßte Achse (15) derart freitragend angeordnet und über ein biegeelastisches Zwischenstück (16) einseitig mit einem feststehenden Achsstummel (17) verbunden ist, daß die auf Kreisbahnen bewegte Achse (15) eine Kegelspitze umschreibt, das Isolierstoffrohr (1-1) zusätzlich zu solchen Taumelbewegungen veranlaßt, daß die in ihre Umlaufbahnen geschleuderte Quecksilbersäule außer den Fliehkräften im gleichen Sinne auch ihrer Schwerkraft unterworfen ist.

3. Mehrfachschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei gegebenen Abmessungen des Isolierstoffrohres eine kurze Quecksilbersäule (13) für hohe Umschaltgeschwindigkeiten und eine entsprechend längere Quecksilbersäule (13-1) für geringere Umschaltgeschwindigkeiten eingeschlossen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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