DE223334C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

■- JV* 223334 KLASSE 21 e. GRUPPE

ARTHUR HEIMANN und WALTER SCHÄFFER

in BERLIN.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 1. November 1908 ab.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf selbsttätige Schalter, bei welchen entweder die eine Schaltbewegung (z. B. Einschaltung oder Umschaltung) von Hand erfolgen soll, während die andere Schaltbewegung (z. B. Ausschaltung) selbsttätig geschieht, aber so, daß der von Hand aus bewirkte Schaltvorgang nur möglich ist, wenn bestimmte elektrische Zustände herrschen, oder bei welchen beide

ίο Schaltvorgänge bei bestimmten elektrischen Zuständen selbsttätig einsetzen.

In beiliegender Zeichnung ist in Fig. r ein Schalter der ersten Art dargestellt. Um einen gemeinsamen Drehpunkt ι sind die Hebel 2 und 3 beweglich angeordnet. Hebel 2 ist mit einem Solenoid 4 und einem Druckknopf 5 versehen. An Hebel 3 ist der Eisenkern 6 befestigt und außerdem ein Röhrenquecksilberschalter 7. An einer über den Drehpunkt 1

ao hinausragenden Verlängerung des Hebels 3 ist ein verstellbares Gegengewicht 8 vorgesehen. Ein Anschlag 9 begrenzt den Weg des Hebels 3, ein Anschlag 10 begrenzt den Weg des Hebels 2, den eine Feder 11 nach oben zu ziehen bestrebt ist. Die Spule 4 wird mittels beweglicher Zuleitungen zu den Klemmen 12 und 13 in Reihe oder in Nebenschluß mit der zu schaltenden Leitung verbunden. Der Quecksilberschalter 7 hat beispielsweise drei Kontaktstellen 14, 15, 16, so daß je nach der Hebelstellung entweder zwischen 14 und 15 oder zwischen 15 und 16 Stromschluß oder Unterbrechung hergestellt ist. Die Kontakte 14, 15, 16 sind durch bewegliche Leitungen mit den Klemmen 17, 18, 19 verbunden. Die Wirkung des Schalters ist nun wie folgt:

Im gezeichneten Zustande besteht Verbindung zwischen den Quecksilberkontakten 14-15, während 15-16 unterbrochen ist. Wird der Hebel 2 durch Druck auf seinen Knopf 5 heruntergedrückt, so hat die Spule 4 beim Zurückgehen des Hebels auf Grund des Zuges der Feder 11 das Bestreben, den Eisenkern 6 und mit ihm den Hebel 3 und die Quecksilberröhre 7 drehend um den Drehpunkt 1 anzuheben. Das Quecksilber fließt hierbei nach Kontakt 16 hin, und es wird 15-16 verbunden und 14-15 unterbrochen. Das ' Anheben des Hebels 3 kann aber nur erfolgen, wenn die Spule 4 entsprechend stark erregt war. Sinkt die Erregung, so wird das Eigengewicht des Hebels 3 die magnetische Kraft der Spule 4 übersteigen, und Hebel 3 fällt in seine Anfangslage zurück, bis er am Anschlag 9 anstößt. Das Quecksilber fließt dann wieder nach dem Kontakt 14 zu und verbindet 14-15, während 15-16 unterbrochen wird. Das Gegengewicht 8 dient zur Einregulierung der Anordnungen. Anstatt einer Umschaltung könnte natürlich auch nur eine Ein- oder Ausschaltung bewirkt werden, ebenso können auch anstatt eines Quecksilberrohres mehrere verwendet

werden, um gleichzeitig oder in entsprechender Reihenfolge mehrere Schaltungen vorzunehmen. Schließlich kann auch noch ein Quecksilberrohr mit beliebig vielen Kontakten benutzt werden, so daß ζ. B. die Ein- oder Ausschaltung der einzelnen Kontakte nacheinander erfolgt.

Anstatt eines Quecksilberröhrenschalters können natürlich auch Quecksilbernäpfe vörgesehen sein, in die bei Bewegung des Hebels 3 Kontakte eintauchen bzw. herausgezogen werden.

Diese Anordnung hat außer der offensichtlichen Einfachheit auch noch den Vorteil, daß die zu überwindende Reibung viel geringer ist . als bei Verwendung" von Schleifkontakten.

Deshalb ist bei sehr genauer Wirkung nur ein verhältnismäßig geringer Wattverbrauch in der Schaltspule erforderlich. Selbstverständlieh könnte auch die Spule mit dem Eisenkern vertauscht werden, d. h. es könnte Spule 4 an Hebel 3, Eisenkern 6 an Hebel 2 befestigt sein. Es könnten auah sonstige unwesentliche Änderungen vorgenommen werden, so etwa, daß das Quecksilberrohr bzw. Kontakt an dem oberen und der Druckknopf an dem unteren Hebel angeordnet ist, natürlich müßte aber dann die Anordnung entsprechend eingerichtet werden. Auch die Erregung des Solenoids kann durch verschiedene Schaltungen bewirkt werden. Ferner könnte auch anstatt des benutzten Solenoids und Eisenkernes eine Magnetspule mit Anker verwendet werden, und schließlich könnte auch z. B. die magnetische Kupplung im Drehpunkt derart angeordnet sein, daß etwa ein Doppel-T-Anker und entsprechendes Magnetgehäuse vorgesehen wird. Sollen beide Schaltvorgänge selbsttätig erfolgen, so kann die Anordnung so getroffen werden, wie sie in Fig. 2 schematisch dargestellt ist. Mit 2 und 3 sind wieder Hebel bezeichnet, die sich unabhängig voneinander in gewissen Grenzen um den Drehpunkt 1 bewegen können. An Hebel 3 ist ein Quecksilberröhrenschalter 7 mit den Kontakten 14, 15, 16 befestigt, von denen bewegliche Zuleitungen zu den Klemmen 17, 18, 19 führen. Ferner ist am Hebel 3 der Eisenkern 6 befestigt, und ein Anschlag 9 begrenzt die Hebelbewegung. Die Spule 4 sitzt an Hebel 2, ebenso der Kern 22. Der Anschlag" 20 begrenzt den Weg des Hebels 2. .Spule 21 ist fest angeordnet. Die Spulenerregung ist in Fig. 2 beispielsweise als Nebenschlußerregung in der Art dargestellt, daß von den Klemmen 12 und 13 bewegliche Leitungen zur Spule 4 führen. An derselben Spannung liegt die Spule 21, jedoch geht die Zuleitung über den Kontakt 23. Im stromlosen oder schwach erregten Zustande der Spule befinden sich die Hebel in der gezeichneten Stellung, und der Kontakt 23 ist unterbrochen. Erreicht die Erregung der Spule 4 ein bestimmtes Maß, so wird der Eisenkern 6 und mit ihm der Hebel 3 um einen sehr kleinen Weg' angehoben, und hierdurch wird der Kontakt 23 geschlossen. Als Folge hiervon wird Spule 21 erregt, diese zieht den Eisenkern 22 an und bewegt somit, den Hebel 2 nach oben. Da infolge der genügend starken Erregung der Spule 4 diese durch den Eisenkern 6 mit dem Hebel 3 magnetisch gekuppelt ist, wird letzterer und mit ihm der Quecksilberröhrenschalter 7 drehend um den Drehpunkt 1 angehoben. Hierdurch wird eine bestimmte Schaltung vorgenommen. Sinkt aus irgendwelchem Grunde die Erregung der Spule 4, so wird der Eisenkern 6 infolge seines Eigenge\vichtes und des mit ihm verbundenen Hebels 3 entkuppelt. Der Röhrenschalter be\vegt sich nach unten und nimmt die dementsprechende Schaltung vor. Gleichzeitig wird aber auch der Kontakt 23 unterbrochen. Spule 21 wird deshalb stromlos, und Hebel'2 mit Spule 4 bewegt sich ebenfalls wieder in die gezeichnete Stellung.

In den Fig. 1 und 2 könnte der Hebel 2 auch mit irgendeiner Dämpfungsvorrichtung (z.B. Luftpumpe) in der Art verbunden werden, daß die Aufwärtsbewegung langsam vor sich geht. Es ließe sich hierdurch erreichen, daß die der Aufwärtsbewegung der Hebel entsprecliende Schaltung nicht vorgenommen wird, wenn die genügende magnetische Erregung etwa nur sehr kurze Zeit besteht. Hierbei ist vorausgesetzt, daß der zur Herstellung dieser Schaltung zurückzulegende Weg von der Ruhelage aus verhältnismäßig groß ist. Der andere Schaltvorgang hingegen würde auch bei einer sehr kurz dauernden entsprechenden Verminderung der magnetischen Erregung erfolgen, da die diesbezügliche Bewegung des Hebels 3 nicht von der Dämpfungseinrichtung beeinflußt wird.

Auch die Anordnung nach Fig. 2 läßt sich in den verschiedensten Arten ausführen, z. B. kann die Spule 21 jenseits des Drehpunktes angeordnet sein, der Kontakt 23 könnte durch ein besonderes Relais überwacht werden; ferner können noch Gegengewichte benutzt werden u. dgl. m. .

Wesentlich bei all den Ausführungen ist jedoch, daß bei Bewirkung einer selbsttätig vorzunehmenden Schaltung oder der Handschaltung (Fig. 1) die Spule 4 auf Grund ihrer magnetischen Anzugskraft die Zurücklegung eines nur sehr kleinen Weges des Eisenkernes 6 zu verursachen hat, oder daß sie (wie bei der Handschaltung) überhaupt keinen Weg zu veranlassen braucht. Dadurch läßt es sich ermöglichen, daß beide selbsttätigen Schaltungen oder die Handschaltung und die selbsttätige Schaltung bei fast genau derselben magnetischen Erregung erfolgen.

Claims (4)

Solche Schalter können den verschiedensten Zwecken dienen. Als einfachstes Beispiel sei das folgende angeführt: Bei Benutzung eines Amperemeters mit verschiedenen Empfindlichkeiten, die durch Anwendung eines .Nebenschlußwiderstandes. erzielt werden, kann der selbsttätige Schaltei dazu benutzt werden, bei Überschreitung des ersten Meßbereiches dem Instrument den ίο Nebenschlußwiderstand parallel zu schalten, um so das Instrument für einen größeren Meßbereich geeignet zu machen und auch wieder selbsttätig den Nebenschlußwiderstand wegzuschalten und das Instrument für höhere Empfindlichkeit einzustellen, wenn die Stromstärke entsprechend gesunken ist. Die Schaltung der Spulenwicklungen und der Kontakte müßte natürlich in geeigneter Weise vorgenommen werden. Übersteigt die Stromstärke ein bestimmtes Maß, so würde der selbsttätige Schalter die Umschaltung derart bewirken, daß der Nebenschluß zum Meßinstrument parallel gelegt würde. Diese. Parallelleitung würde selbsttätig wieder unterbrochen werden, wenn der Strom unter eine gewisse Grenze gesunken ist. In ganz ähnlicher Weise könnte die Anordnung bei Spannungsmessungen in Anwendung gebracht werden und dazu dienen, einen Vorschaltwiderstand kurzzuschließen bzw. zu unterbrechen. Ebenso ist es auch möglich, für die gleichen Zwecke den in Fig. 1 dargestellten Schalter zu benutzen in der Art, daß die Einstellung des Instrumentes auf einen niedrigeren Meßbereich nur möglich ist, wenn Spannung oder Stromstärke entsprechend niedrig sind. Dann ist allerdings die Spule 4 der Fig. 1 mit einer Differentialwicklung o. dgl. zu versehen; gegebenenfalls könnte die Differentialwicklung natürlich auch durch Anwendung eines permanenten Elektromagneten und nur einer dem Magnetismus entgegenwirkenden Wicklung hervorgerufen werden. , Schließlich soll noch ein anderes Anwendungsgebiet kurz angedeutet werden. Wenn man den Bogenlampenvorschaltwiderstand durch Glühlampen ersetzen will, wobei es hier gleichgültig sein mag, wie man für die Glühlampen konstante Spannung und Stromstärke erzielt, während Bogenlampenspannung und Strom aus bekannten Gründen veränderlich sein muß, so ergibt es sich als zweckmäßig, das Anlassen der Bogenlampen durch einen gewohnlichen Vorschaltwiderstand zu bewirken. Die Umschaltung auf die Glühlampen (das ist der Ersatz des Bogenlampenvorschaltwiderstandes) ist zweckmäßig durch einen Schalter laut Fig. ι vorzunehmen. Die Spule 4 ist mit der Bogenlampenspannung zu erregen. Dann wird die Umschaltung erst möglich, wenn die Bogenlampenspannung genügend hoch geworden ist. Andererseits wird die Zurückschaltung mit Hilfe des Schalters nach Fig. 1 ohne weiteres selbsttätig erfolgen, wenn die Bogenlampenspannung zu klein wird. Durch den Schalter der Fig. 2 würde für den vorliegenden Fall erreicht werden, daß nicht nur die Zurückschaltung auf den gewöhnlichen Vorschaltwiderstand bei zu geringer Bogenlampenspannung selbsttätig erfolgt, sondern daß auch die Einschaltung der Glühlampen an Stelle des Bogenlampenvorschaltwiderstandes selbsttätig bewirkt wird, wenn die Bogenlampenspannung hoch genug ist. Patent-Ansprüche: „

1. Elektromagnetischer Schalter, bei welchem zur Bewirkung des ersten Schaltvorganges (Ein- oder Umschaltung) ein Hebel von Hand bewegt wird, der mit dem eigentlichen Schalthebel durch eine magne- ■ tische Kupplung verbunden ist, bei welchem der zweite Schaltvorgang durch Feder oder Eigengewicht erfolgt, wenn sich die magnetische Kupplung löst, dadurch, gekennzeichnet, daß der Schalthebel (3) die erste Schaltung durch die an sich bekannten, nur geringen Widerstand bietenden Quecksilberschalter (7) bewirkt, so daß das Lösen der Kupplung (4-6) und damit die zweite Schaltung bei einer nur um wenig schwächeren Erregung der Kupplungsspule (4) erfolgt, als derjenigen, die erforderlich ist, um bei der ersten Schal-

■ tung Antriebshebel (2) und Schalthebel (3) zusammenzuhalten.

2. Schalter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine derartige Anordnung des Handhebels (2), des Schalthebels (3) und der magnetischen Kupplung (4 - 6), daß der Handhebel (2, Fig. 1) durch Feder- oder Eigengewicht in der Ruhelage gehalten wird und zur Erzielung einer Schaltung von Hand dem Schalthebel (3) so weit genähert wird, daß die magnetische Kupplung (4-6) geschlossen wird (Stellung der größten magnetischen Anziehungskraft bzw. des geringsten magnetischen Widerstandes), worauf der Handhebel (2), nachdem er losgelassen worden ist, auf Grund der Gegengewichts- oder Federkraft in seine Anfangslage zurückkehrt und den Schalthebel (3) mitnimmt, wodurch die gewollte Schaltung (Ein- oder Umschaltung) ausgeführt wird.

3. Abänderung des Schalters nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur ■ selbsttätigen Bewegung des Antriebshebels (2, Fig. 2) auf diesen eine zweite magnetische Vorrichtung (21,22) wirkt, die

durch einen besonderen Kontakt (23) nur dann eingeschaltet wird, wenn die den Antriebshebel (2) mit dem Schalthebel (3) verbindende Kupplung (4-6) wirksam ist, und daß der erste Schaltvorgang durch die den Antriebshebel (2) bewegende Spule (21), der zweite Schaltvorgang durch das Eigengewicht des Schalthebels (3) oder auf diesen wirkende Federkraft erfolgt, \venn die Kupplung (4-6) die beiden Hebel (2, 3) nicht mehr zusammenhält.

4. Schalter nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dämpfungseinrichtung· (z. B. eine Luftpumpe) nur auf den Antriebshebel (2), nicht auf den Schalthebel (3) wirkt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.