DE205782C - - Google Patents

Description

Sigenfown. öet, bei

f't'vz

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVe 205782 KLASSE 21 c. GRUPPE

GOTTLIEB LÜTHI in SIGNAU. BERN, Schweiz.

Elektrischer Zeitschalter mit selbsttätiger Veränderung des Zeitpunktes der Ein- und Ausschaltung eines Stromkreises für jeden Tag des Jahres.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 17. Dezember 1907 ab.

auf Grund der Anmeldung in der Schweiz vom 20. Dezember 1906 anerkannt.

Es sind Zeitschalter mit Uhrwerksantrieb bekannt, durch die ein Stromkreis zu beliebigen, für jeden Tag des Jahres im vorhinein bestimmbaren Zeiten geschlossen und geöffnet wird. Die Verschiebung des Zeitpunktes der täglichen Ein- und Ausschaltung erfolgt dabei selbsttätig kontinuierlich. Als Stromschlußstücke können dabei eine umlaufende Kontaktwalze und ein Schleifkontakt dienen, die sich gegenseitig in Richtung der Walzenachse verschieben. Gemäß der Erfindung wird an einem derartigen Schalter eine Vorrichtung angebracht, durch welche die Bewegungsrichtung des Schleifkontaktes, wenn dieser an einem Ende der Kontaktwalze angelangt ist, umgekehrt wird, und zwar in zeitlichen Abständen von einem halben Jahr.

Auf der beiliegenden Zeichnung ist ein Aüsführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes zur Darstellung gebracht, wobei das zugehörige Uhrwerk weggelassen ist.

Fig. ι zeigt eine Seitenansicht des elektrischen Zeitschalters; Fig. 2 ist eine Draufsicht und Fig. 3 eine Rückansicht desselben; Fig. 4 zeigt die Draufsicht eines Teiles des Zeitschalters im Schnitt nach Linie A-B der Fig. 1; Fig. 5 zeigt einen teilweisen Längsschnitt des ' Zeitschalters nach Linie C-D der Fig. 2; Fig. 6, 7, 8 und 9 zeigen Einzelheiten.

In den Platinen 1,2 ist ein walzenförmiger Kontaktträger 3 drehbar gelagert, dessen Mantelfläche teilweise aus Metall (Teil 6) und teilweise aus Isoliermaterial (Teil 5) besteht. Die Trennungslinien zwischen dem isolierenden und metallischen Teil der Walzenoberfläche verlaufen nicht parallel zueinander, sondern sind unter einem spitzen Winkel gegeneinander,, geneigt, so daß diese Teile 5 und 6 in ihrer Abwicklung die Form eines Trapezes besitzen. An den gegen die Achse 4 isolierten metallischen Teil 6 der Kontaktträgerumfläche ist am einen Ende ein Schleifring 7 angeschlossen, welcher von mehreren bügelartig gebogenen, an einem gemeinsamen Halter 8 befestigten Schleiffedern 9 umfaßt wird (Fig. 2). Der Träger des Halters 8 ist mit der einen Anschlußklemme 10 in Verbindung. Parallel zu den im· Winkel zueinander stehenden Längskanten 6' und 6" des metallischen Teiles 6 und von diesem isoliert sind zwei an die Längskanten der Isolierschicht 5 sich anschließende Metallstreifen 11, 12 auf dem Kontaktträger angeordnet, von denen der Streifen 11 über den metallischen Teil 6 vorsteht, während der Streifen 12 mit dem äußeren Teil seiner Oberfläche eine Fortsetzung des metallischen Teiles 6 bildet bzw. in der Verlängerung des letzteren liegt (Fig. 7

und 8). Der Metallstreifen 12 trägt an seinem einen abgebogenen Ende einen Schuh 13, welcher gegen den Umfang eines gegen den Teil 6 und die Achse 4 isolierten Schleifringes 14 anliegt. Auf diesem ruht ein Kontaktarm 15 (Fig. 2), an dessen Träger 15' eine über Elektromagnete 16, 17 nach der Anschlußklemme 10 geführte Stromleitung 18 angeschlossen ist. Auf der Achse 4 sitzt außerhalb der Platine 1 eine als Schaltrad ausgebildete Mitnehmerscheibe 19, deren Mitnehmerstift 19' derart von einem nicht gezeichneten Uhrwerk angetrieben wird, daß die Welle 4 innerhalb 24 Stunden eine ganze Umdrehung macht. In ständigem Eingriff mit der Scheibe 19 steht eine Schaltklinke 20 (Fig. 1), die drehbar an einem Arm 23 angebracht ist, der auf einer die Schwingungsachse eines über den Kernen der Elektromagnete 16, 17 angeordneten, mit Gegengewicht 21' versehenen Ankers 2.1 bildenden Welle 22 befestigt ist und dessen Schwingungsweite durch Schrauben 24, 25 veränderbar ist.

Der Kontaktträger 3 steht am Umfang mit einem durch Gewicht 26' beschwerten, mit der zweiten Anschlußklemme 60 des Zeitschalters in leitender Verbindung stehenden Schleifkontakt 26 in ständiger Berührung, dessen als Mutter ausgebildeter Teil 26" auf einer in den Platinen 1, 2 drehbar gelagerten Gewinde-. spindel 27 sitzt (Fig. 3). In den Platinen 1, 2 sind ferner zwei unverschiebbare Zwischenwelien 28,29 und eine längsverschiebbare Zwischenwelle 30 drehbar gelagert (Fig. 4).

Die letztere besitzt ein breites Zahnrad 31, welches mit einem Zahnrad 32 der Gewindespindel 27 ständig" in Eingriff steht. Die Wellen 29 und 28 stehen in ständiger Verbindung miteinander durch Zahnräder 33', 34' (Fig. 4) und werden von einem auf der Achse 4 des Kontaktträgers sitzenden Zahnrad 35 (Fig. 2) aus, das in· das Rad 34' eingreift, in Drehung versetzt. Ferner sitzen auf den Zwischenwellen 28 und 29 Zahnräder 34, 33 in solchem Abstand voneinander und- von einem auf der verschiebbaren Welle 30 sitzenden Zahnrad 36, daß das letztere sowohl mit dem einen als auch mit dem andern der Zahnräder 33, 34 in Eingriff gebracht werden kann, je nachdem die Welle 30 in die eine oder die andere ihrer beiden Endstellungen übergeführt wird. Hieraus geht hervor, daß durch entsprechende Verschiebimg der Welle 30, die durch eine weiter unten beschriebene Um-Schaltevorrichtung im geeigneten Zeitpunkt selbsttätig erfolgt, der Welle 30 und somit der Gewindespindel 27 eine Rechts- oder Linksdrehung mitgeteilt werden kann.

Die Umschaltevorrichtung für die verschiebbare Zwischenwelle 30 ist folgendermaßen eingerichtet: Auf einer in den Platinen i, 2 drehbar gelagerten Welle 37 (Fig. 2 und 5)', die von der Gewindespindel 27 aus angetrieben wird, sitzt eine Schnecke 38, die in ein Schneckenrad 39 eingreift, das mit seiner Nabe 39'lose auf einer Welle 40 sitzt. Auf letzterer ist ein Gewichtshebel 41 und ein mit zwei im Winkel zueinander stehenden Armen 42 und 43 versehener Umschalter 44 befestigt (Fig. 4), zwischen, dessen Arme eine auf der Welle 30 festsitzende Scheibe 45 hineinragt j (Fig. 2 und 4). Ferner ist auf der Welle 40 ] ein ähnlich wie der Umschalter 44 ausgebildetes, ebenfalls mit zwei im Winkel zueinander stehenden Armen 46, 47 versehenes Entriegelungsorgan 48 befestigt und auf einer drehbaren Welle 49 zu beiden Seiten des letzteren je ein die Form eines Winkelhebels besitzender Riegel 50 bzw. 51, von denen jeweils einer in eine an der W^Telle 30 angebrachte Ringnut 52 bzw. 53 mittels seines inneren, durch ein Gewicht beschwerten Hebelarmes eingreift, während die mit Nasen 54 bzw. 55 versehenen äußeren Hebelarme dieser Riegel in die Sclrwingungsebene der Arme 46, 47 hineinragen. Aus dem über das Schneckenrad 39 hinausstehenden einen Ende der Nabe 39' ist die Hälfte ausgeschnitten (Fig. 5 und 9), und innerhalb dieses Ausschnittes kann sich bei Drehung der Welle 40 eine radial an dieser befestigte Schraube 56 bewegen. Die Übersetzung zwischen der Gewindespindel 27 und der Schneckenwelle 37 ist nun derart gewählt, daß bei einer Bewegung des Stromabnehmers 26 von der einen Endstellung in die andere das Schneckenrad 39 um den Winkel a, b, c (Fig. 9) gedreht wird.

Nimmt man mit Bezug auf Fig. 9 an, daß der Gewichtshebel 41 in seiner linken Anfangsstellung I sich befindet, dementsprechend auch der Stromabnehmer 26 am, linken Ende der Spindel 27 (Fig. 3), so wird, wenn der Stromabnehmer in seine rechte Endstellung gelangt ist, infolge der hierbei stattgefundenen Drehung des Schneckenrades 39 um den Winkel a, h, c der Hebel 41 aus der Stellung I in die Stellung II (Fig. 9) gelangt sein, und da er die senkrechte Mittelachse m. bereits überschritten hat, durch das an ihm befestigte Gewicht selbsttätig bis in die Stellung III übergeführt, zu welchem Zeitpunkt die Schraube 56 in der in Fig. 9 punktierten Stellung sich befindet. Durch diesen eben beschriebenen Vorgang ist auch die Welle 30 durch den auf der Achse 40 sitzenden Umschalterarm 42, der sich gegen die Scheibe 45 anlegte, so weit verschoben worden, daß die Nabe des Rades 36 nunmehr an der Platine 1 anliegt bzw. das Rad 36 außer Eingriff mit dem Zahnrad 33 und in Fingriff mit dem Zahnrad 34 gebracht ist. Die Drehung der Welle 30 erfolgt also nunmehr im umgekehrten Sinne wie vorher, und

das Schneckenrad 39 wird allmählich um den Winkel a, b, c zurückgedreht, so daß die Welle 30 und Hebel 41 nebst den übrigen auf der Achse 40 sitzenden Teilen in die oben angenommene Ausgangslage zurückgelangen. Aus obigem geht hervor, daß die Endlagen I und III des Hebels 41 bestimmt sind durch das Maß der Verschiebung der Welle 30. Das Entriegelungsorgan 48 ist hierbei so ausgebildet, daß kurz vor der Verschiebung der Welle 30 einer der Arme 46 oder 47 dieses Organes gegen die Nase 54 bzw. 55 desjenigen Riegels 50 bzw. 51 trifft, welcher jeweils in seine an der AVelle 30 vorgesehene Ringnut 52 bzw. 53 eingreift, um die Verriegelung der Welle 30 kurz vor ihrer Verschiebung aufzuheben.

Die Übersetzung zwischen der Gewinde-. spindel 27 und der Kontaktträgerachse 4 bzw. dem diese antreibenden Uhrwerk ist derart zu denken, daß während 365 Umdrehungen des Kontaktträgers dem Schleifkontakt 26 eine einmalige Hin- und Herbewegung längs des Kontaktträgers mitgeteilt wird.

Die Arbeitsweise des Schalters ist folgende: Der Strom tritt, von der Stromquelle kommend, in den Schalter bei Kontakt 10 ein, fließt von da durch die Schleiffedern oder Bürsten 9 nach Schleifring 7, nach Kontaktstück 6 der Kontaktwalze 3, von hier durch den Schleifkontakt 26 durch die Gewindespindel und; Platinen zur Klemme 60, von da zu den Verbrauchskörpern (Motoren, Lampen usw.) und durch diese zu der Stromquelle zurück. Selbstverständlich kann die Stromrichtung auch umgekehrt sein, und der Schleifkontakt 26 kann mit beweglicher Leitung ohne Benutzung der Gewindespindel unmittelbar an die Klemme 60 angeschlossen werden. Der Schalter ist demnach mit den Verbrauchskörpern in Reihe geschaltet.

Infolge Umdrehung der Kontaktwalze 3 (einmal in 24 Stunden) berührt der Schleifkontakt 26 abwechselnd das Kontaktstück 6 und den isolierten Teil 5 der Walze 3. Im ersteren Falle ist der Stromkreis geschlossen und in- letzterem unterbrochen.

Der Schleifkontakt 26 bewegt sich während eines halben Jahres von einem Ende der Walze 3 zum andern und in der gleichen Zeit mittels der beschriebenen Umschaltvorrichtung wieder zurück. Infolge der ungleichen Breite des Kontaktstückes 6 längs der Walze 3 nimmt die Dauer der Berührung der Kontakte 6 und 26 zu oder ab. Z. B. wird (je nachdem bei Tag oder Nacht eingeschaltet bleiben soll) am 21. Dezember (hier Tagesbe^J nutzung) die Einschaltung von kürzerer, am 21. Juni von längerer Dauer sein. Die durch Schraubenspindel 27 bewirkte tägliche Verschiebung des Kontaktes 26 würde einer Veränderung der Stromschlußzeit um ungefähr 146 Sekunden entsprechen.

Die von dem metallischen Teil 6 der Walze 3 isolierten Metallstreifen 11 und 12 (Fig. 7 und 8) haben den Zweck, ein Abbrennen der beiden Längskanten 6' und 6" zu verhüten, wenn der Schleifkontakt 26 vom Teil 6 auf den Teil 5 oder umgekehrt übergeht.

Der Streifen 11 bildet nur eine Fortsetzung des isolierten Teiles 5 der Walze 3; er hat also keine leitende Verbindung und nur den Zweck, eine über den Belag 6 vorspringende scharfe Kante zu bilden, vermöge welcher der Schleifkontakt 26 nach Verlassen dieser Kante sofort mit seiner ganzen Kontaktfläche auf Kontaktstück 6 herunterfallen und so eine Augenblicksschaltung herstellen kann.

Der Streifen 12 hat folgende Bestimmung: Infolge der langsamen Drehung der Walze 3 würde eine Stellung eintreten, in welcher der Schleifkontakt 26 eine Zeitlang nur eine ganz geringe Berührung mit der Kante 6' des Kontaktstückes 6 (Fig. 8) haben würde. Infolgedessen würde bis zum Herabfallen des Kontaktes 26 auf den isolierten Teil 5 der Walze 3 (Fig. 7) ein großer Widerstand gebildet, der eine schädliche Erwärmung oder Abbrennen der Kante 6' herbeiführen könnte. Um dies zu verhindern, ist längs des Kontaktstückes 6 der Streifen 12 angeordnet. Derselbe ist von der Walze 3 selbst sowie von Kontaktstück 6 isoliert und steht durch Schleifring 14 sowie Schleifkontakt 15 mit der Magnetbewicklung der Magnete 16 und 17 und Klemme 10 in leitender Verbindung. Im dargestellten Beispiel liegen die Magnete 16, 17 parallel zur Kontaktstelle 26. Beim Abgleiten des Schleifkontaktes 26 vom Rand 6' des Kontaktstückes 6 gelangt der Schleifkontakt 26 auf Streifen 12. Infolgedessen fließt Strom durch die Magnetwicklungen 16 und 17. Der Elektromagnet wird.erregt und der Anker 21 angezogen. Dadurch erhält die Walze 3 mittels Schaltklinke 20 und Arm 23 durch Stoß auf die als Schaltrad ausgebildete Mitnehmerscheibe 19 eine kurzdauernde Vorwärtsbewegung, während welcher der Schleifkontakt 26 augenblicklich auf den isolierten Teil 5 der Walze 3 hinunterfällt. Die Walze 3 bleibt nun stehen, bis die Antriebsuhr bei fortschreitender Zeit die Walze 3 mittels Mitnehmerscheibe 19 und Stift 19' wieder mitnimmt, so daß in 24 Stunden genau eine Umdrehung von Walze 3 bewirkt wird. Die Magnete 16 und 17 können auch parallel zu den Stromverbrauchern, anstatt in Reihe mit ihnen geschaltet werden, so daß sie unter der vollen Spannung stehen.

In der Zeichnung steht die zweite Anschlußklemme 60 des Zeitschalters durch eine Sieherung 61 mit der Platine 2 in Verbindung. Es könnte selbstverständlich diese zweite An-

Claims (3)

schlußklemme auch direkt am Schleifkontakt 26 angebracht sein. Oberhalb der Gewindespindel 27 ist eine an den Platinen 1,2 befestigte Skala 63 ange- 5· bracht, über welcher bei Drehung der Spindel ein am Schleifkontakt 26 befestigter Zeiger sich bewegt. Die römischen Ziffern I bis XII (Fig. 2) bedeuten jedesmal den Anfang des betreffenden Monats eines Jahres, deren jeder in drei Abteilungen zu je zehn Tagen eingeteilt ist. Hierdurch ist jeder Zeit eine Kontrolle des Standes des Schleifkontaktes 26 möglich. j. Patent-Ansprüche:

1. Elektrischer Zeitschalter mit selbsttätiger Veränderung des Zeitpunktes der Ein- und Auschalturtg eines Stromkreises für jeden Tag des Jahres, bei dem ein Schleifkontakt sich längs einer umlaufenden Schaltwalze bewegt, deren Mantelfläche einen Metallbelag mit konvergierenden Begrenzungslinien trägt, dadurch gekennzeichnet, daß die umlaufende Schaltwalze eine Umschaltvorrichtung antreibt, durch welche die Bewegungsrichtung des Schleifkontaktes, sobald er an einem der Walzenenden angelangt ist, selbsttätig umgekehrt wird, damit die Länge der Schaltwalze auf den in einem halben Jahr vom Schleifkontakt zurückgelegten Weg beschränkt bleibt.

2. Zeitschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der auf der Schaltwalze (3) aufruhende Schleifkontakt (26) mit einem als Mutter ausgebildeten Teil (26") auf einer Gewindespindel (27) sitzt, die unter Vermittlung zweier unverschiebbarer Wellen (28, 29) und einer längsverschiebbaren Zwischenwelle (30) ihre Bewegung von der Schaltwalzenachse aus erhält und bei ihrer Drehung ein Schneckenradgetriebe (38, 39) in Bewegung setzt, auf dessen Schneckenradachse ein Gewichtshebel (41) sowie ein zur Umstellung der verschiebbaren Zwischenwelle (30) dienender Umschalter (44) befestigt ist, wobei auf den unverschiebbaren Zwischenwellen Zahnräder (33, 34) derart angeordnet sind, daß ein auf der verschiebbaren Zwischenwelle sitzendes Zahnrad (36) bei Umstellung dieser Welle mit einem Zahnrad der einen bzw. der andern unverschiebbaren Zwischenwelle in Eingriff kommt, zum Zweck, hierdurch die Drehrichtung der Gewindespindel des Schleifkontaktes (26) selbsttätig zu ändern.

3. Zeitschalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß längs der einen Begrenzungslinde des Metallbelages (6) der Schaltwalze isoliert von diesem ein Metallstreifen (12) angebracht ist, der mittels eines Schleifringes (14) über einen Elektromagneten (16, 17) mit der einen Klemme des Zeitschalters verbunden ist Und bei Berührung mit dem Schleifkontakt (26) mit der andern Klemme des Schalters in Verbindung kömmt, so daß der Elektromagnet erregt wird und die. Schaltwalze um ein kurzes Stück rückweise fortbewegt, zum Zweck, eine Funkenbildung beim Abgleiten des Schleifkontaktes von dem Metallbelag (6) der Walze zu verhindern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.