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Elektrischer Schalter, dessen Kontaktvorrichtung mittels eines federgetriebenen
Verzögerungswerkes steuerbar ist Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen
Schalter, dessen Kontäktvorrichtung mittels eines federgetriebenen Verzögerungswerkes
steuerbar ist. Die Zeitdauer von der Ingangsetzung des Verzögerungswerkes bis zur
Betätigung der Kontaktvorrichtung kann dabei verändert werden. Es wurden bereits
derartige Schalter vorgeschlagep, aber entweder ergab die Verwirklichung dieser
Vorschläge solche Komplikationen, daß eine Anwendung bei Massenartikeln nicht .möglich
war, oder die Getriebe- und Gestängeanordnungen des Mechanismus erwiesen sich als
ungünstig. Der Schalter gemäß der Erfindung besitzt dagegen einen einfachen Mechanismus
und zeichnet sich dadurch aus, daß ein Betätigungsarm für die Kontaktvorrichtung
durch Federkraft an ein Steuersegment gedrückt wird, das seinerseits. mit einem
Antriebssegment des Verzögerungswerkes verstellbar und einstellbar verbunden ist.
Dabei ist an einem Segment mittels eines zur Schwenkachse des Segments exzentrischen
Drehzapfens ein Zahnradritzel gelagert, das mit einer Verzahnung des anderen Segments
im Eingriff steht. Bei dieser Anordnung erfolgt bei einer Verdrehung des Drehzapfens
eine Verstellung der beiden Segmente relativ zueinander.
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Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung
dargestellt, und zwar zeigt Fig. i einen elektromagnetisch betätigbaren Schalter
mit Verzögerungswerk in Vorderansicht bei teilweise entlang der Linie I-I in Fig.
z weggeschnittenem Gehäuse,
Fig. 2 eine Seitenansicht des Schalters
bei entlang der Linie II-II in Fig. i weggeschnittenem Gehäuse, Fig. 3 die Draufsicht
auf den Schalter bei abgenommenem Gehäuse, Fig. 4 einen Querschnitt längs der Linie
IV-IV in Fig. i, Fig. 5 einen analogen Querschnitt längs der Linie V-V in Fig. i
und Fig. 6 die verschiedenen Schaltstellungen A bis D
der Kontaktvorrichtung
des Schalters.
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Zwischen zwei parallel zueinander verlaufenden Platinen i i und 12,
welche durch Bolzen 13 im Abstand voneinander gehalten sind, ist ein Zeitverzägerungswerk
angeordnet. Dasselbe besteht gemäß Fig. 5 aus einem Antriebssegment 14, einem mit
demselben in Wirkungsverbindung stehenden Zahnradgetriebe 15, einer mit einem Rad
des Getriebes .zusammenarbeitenden Schwinge 16 und einer Treibfeder 17. Sowohl die
Achsen sämtlicher Getrieberäder als auch die Schwenkachse 18 der Schwinge 16 .und
die Schwenkachse i9 des Segments 14 stehen senkrecht zu den Platinen i i und 12
und sind drehbar in den letzteren gelagert. Die Treibfeder 17 ist mit einem Ende
an einem der Bolzen 13 verankert .undgreift mit ihrem anderen Ende an einem Fortsatz
des Antriebssegments 14 an. Zweckmäßigerweise ist das mit einer Verzahnung des Segments
14 kämmende Ritzel 2o des Getriebes i5 mittels einer nicht dargestellten Freilaufkupplung
mit dem übrigen Getriebe verbunden, derart, daß das Segment 14 zum Spannen der Feder
17 geschwenkt werden kann, ohne daß das ganze Getriebe 15 und die Schwinge 16 in
Bewegung versetzt wird. Über der oberen Platine 12 ist ein um die Achse i9 schwenkbares
Steuersegment 21 angeordnet (Fig. 4). Dasselbe weist eine Ausnehmung 22 mit einer
zur Achse ig konzentrisch gekrümmten Innenverzahnung 23 auf.
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Die letztere steht mit einem Zahnradritzel 24 im Eingriff, welches
unverdrehbar auf einem Drehzapfen 25 sitzt, der drehbar und exzentrisch zur Schwenkachse
i-g am Antriebssegment 14 gelagert ist. Das obere Ende des Drehzapfens 25 trägt
einen mit einem Schraubenschlitz versehenen Kopf 26, welcher das Drehen des Zapfens
ermöglicht, wodurch die zwei Segmente 14 und 21 in bezug aufeinander verstellt werden
können. Der Drehzapfen 25 trägt oberhalb des Ritzels 24 eine .mit einer Skala versehene
Scheibe 27 (Fig. i bis 3), welche in Zeiteinheiten, z. B. Sekunden, graduiert ist.
Mit dem Antriebssegment 14 ist eine Ablesemarke 28 für die Skala der Scheibe 27
verbunden. Mit Hilfe von auf das untere Ende des Drehzapfens 25 aufgeschraubten
Muttern 29 ist die Scheibe 27 so stark gegen das Steuersegment 21 gepreßt, daß ein
selbsttätiges Drehen des Ritzels 24 nicht möglich ist und somit beim Verschwenken
des Antriebssegments 14 das Steuersegment 21 die Bewegung zwangläufig mitmacht.
Das obere Ende der Schwenkachse i9 ist gemäß Fig. 3 in einer Brücke 30 gelagert,
welche auf die Platine 12 aufgeschraubt ist.
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Mit Hilfe einer in den Platinen i i und 12 gelagerten und senkrecht
zu diesen stehenden Achse 31 ist ein Betätigungsarm 32 schwenkbar gelagert.
Er bildet einen Teil eines Winkelhebels, dessen anderer Arm 38 mit dem einen Ende
einer Zugfeder 33 verbunden ist, die mit ihrem anderen Ende an einem der Bolzen
13 angreift, wie deutlich Fig. i und 5 zeigen. Der Betätigungsarm 32 weist einen
Fortsatz 34 auf, welcher durch eine Ausnehmung der Platine 12 hindurch ragt und
zur Zusammenarbeit mit einer Steuerkante 35 des Steuersegments bestimmt ist. An
seinem freien Ende trägt der Betätigungsarm ferner einen senkrecht nach oben abstehenden
Mitnehmerfinger 36, der durch eine zugeordnete Ausnehmung 37 der Platine 12 hindurchragt.
Ein zweiarmiger Hebel 39 ist ebenfalls zwischen den Platinen i i und 12 mittels
einer rechtwinklig zu diesen stehenden, in den Platinen gelagerten Achse 40 schwenkbar
angeordnet. Der eine Arm dieses Hebels ist durch einen Lenker 41 mit dem Arm 38
gekuppelt, während der andere Arm des Hebels 39 einen nach unten vorspringenden
Fortsatz 42 aufweist, welcher durch eine Ausnehmung 43 der Platine i i hindurchragt.
Eine Druckfeder 44 ist bestrebt, den Hebel 39 so zu schwenken, daß dieser mittels
des Lenkers 41 den Betätigungsarm 32 entgegen dem Einfluß der Feder 33 bewegt.
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Auf der Unterseite der Platine i i ist ein Elektromagnet 45 lösbar
befestigt (Fig. 2). Ein demselben zugeordneter Anker 46 ist in annähernd parallel
zu den Platinen i i und 12 verlaufender Richtung beweglich. Z,# diesem Zweck ist
der Anker 46 mit einem Tragorgan 47 verbunden, welches zwischen den beiden Schenkeln
eines Bügels 48 angeordnet und mit diesen Schenkeln gelenkig verbunden ist. Der
Bügel 48 ist nahe bei seinem Steg ebenfalls mit seinen Schenkeln schwenkbar in einem
Rahmen 49 gelagert, der mit der Platine i i lösbar, aber unbeweglich verbunden ist.
Die zur Lagerung des Bügels 48 dienenden Gelenkzapfen sind in Fig. i und 2 mit 5,o
bezeichnet. Das Tragorgan 47 ist ferner mit einem Gleitstein 51 versehen, der in
einen zur Platine i i parallelen Schlitz des einen Schenkels des Rahmens 49 eingreift.
Mit Hilfe des Bügels 48 und des Gleitsteines 51 ist der Anker 46 so geführt, daß
er bei seiner Bewegung wenigstens annähernd parallel zu, sich selbst bleibt. Zwei
kräftige Zugfedern 52 (Fig. i) greifen am Tragorgan 47 des Ankers und an festen
Stützgliedern 53 an, welche mit dem Rahmen 49 und der Platine i i verbunden sind.
An diesen Stützgliedern ist der Elektromagnet 45 unter Zwischenschaltung von Distanzbolzen
54 mit Hilfe von Schrauben 55 befestigt. Ein Fortsatz 56 des Tragorgans 47 ist derart
geformt, daß er den Fortsatz 42 des Hebels 39 und den nach unten verlängerten, eine
Durchbrechung der Platine i i durchsetzenden Drehzapfen 25 auf voneinander abgekehrten
Seiten hintergreift. Bei der Bewegung des Ankers 46 in der einen Richtung kann der
Fortsatz 56 mittels des Drehzapfens 25 die Segmente 14 und 21 und in der anderen
Richturig den Hebel 39 betätigen.
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An der Pletine 12 ist unter Zwischenschaltung von Distanzrollen 57
eine Isolierplatte 58 lösbar befestigt,
die parallel zu den Platinen
verläuft. Diese Isolierplatte trägt Anschlußklemmen 59, die mit der Spule des Elektromagnets
45 verbunden sind. Ferner ist auf der Isolierplatte 58 die Kontaktvorrichtung des
Schalters- montiert. Dieselbe weist fünf Blattfedern 61 bis 65 auf, die je mit Hilfe
einer Anschlußklemme 66 derart mit der Platte 58 verbunden sind, daß die Längsrichtung
der Blattfedern parallel zur Isolierplatte verläuft und daß die Blattfedern in parallel
zur Isolierplatte verlaufender Richtung gebogen werden können.
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Die freien Enden der Blattfedern 61 bis 63 und 65 sind je mit einem
Kontaktelement 67 versehen, während am freien Ende der Blattfeder 64 zwei Kontaktelemente
67 mit voneinander abgekehrten Kontaktflächen vorhanden sind. Wenn die Blattfedern
sich in ungespanntem Zustand befinden, sind die Kontaktelemente der beiden Federn
61 und 62 sowie der beiden Federn 63 und 64 miteinander in Berührung. Der Mitnehmerfinger
36 des Betätigungsarm-es 32 besteht aus Isoliermaterial und ragt durch eine Ausnehmung
68 der Isolierplatte hindurch und greift zwischen die beiden Blattfedern 63 und
64 hinein. Bei der Schwenkung des Betätigungsarmes 32 können somit diese beiden
Blattfedern bewegt werden. Der Mitnehmerfinger 36 ist ferner mit einem aus Isoliermaterial
bestehenden Schieber 69 verbunden, der verschiebbar auf der Platte 58 geführt ist
und einen Mitnehmeranschlag 70 zum Bewegen der Blattfeder 61 aufweist. Ein
aus Isoliermaterial bestehender Gehäusedeckel 71
schließt die Kontakteinrichtung
und das Verzögerungswerk ein. Er stützt sich mit seinem Rand auf der Platine i i
ab und ist auf nicht dargestellte Weise lösbar mit derselben verbunden. Die Klemmen
59 und 66 sind durch Ausnehmungen des Deckels 71 von außen zugänglich und bedienbar,
so daß.zum Erstellen der elektrischen Anschlüsse der Deckel nicht abgenommen werden
muß.
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Die Wirkungsweise des beschriebenen Schalters ist wie folgt: Wenn
der Elektromagnet 45 entregt ist, ziehen die Federn 52 den Anker 46 in Fig. 2 nach
rechts und in Fig. 3 bis 5 nach unten. Durch den Fortsatz 56 des Ankertragorgans
47 wird dadurch der Drehzapfen 2,5 in die gleiche Richtung gedrückt. Das
Antriebssegment 14 wird hierdurch in der in Fig. 5 gezeigten Lage gehalten, bei
welcher die Treibfeder 17 gespannt ist. Der Hebel 39 ist vom Anker 46 bei entregtem
Magnet nicht beeinflußt. Unter der Wirkung der Feder 44 ist der Betätigungsarm 32
entgegen dem Einfluß der Feder 33 in Fig.- 3 bis 5 nach rechts geschwenkt. Der Mitnehmerfinger
36 drückt dadurch die Blattfeder 63 von der Blattfeder 64 weg, während der Schieber
69 mit seinem Mitnehmeranschlag 7o die Blattfeder 61 von der unbeweglichen Blattfeder
62 wegdrückt. Keines der Kontaktelemente 67 steht somit mit einem anderen in Berührung.
Dieser Zustand der Kontaktvorrichtung ist in Fig. 6 unter A deutlich dargestellt.
Der Fortsatz 34 des Betätigungsarmes 32 liegt jetzt nicht auf der Steuerkante 35
des Segments 21, sondern befindet sich in einem gewissen Abstand davon. Wird nun
der Magnet 45 erregt, so bewegt sich der Anker 46 entgegen dem Einfiuß der Federn
52 in Fig. 2 nach links und in Fig. 3 bis 5 nach oben. Die eine Zinke des gabelförmigen
Fortsatzes 56 des Ankertragorgans 47 gibt hierbei den Drehzapfen 25 frei, so daß
sich das Antriebssegment 14 unter der Wirkung der Treibfeder 17 schwenken kann.
Das Verzögerungswerk beginnt somit zu, lauen. Gleichzeitig wird durch die andere
Zinke des gabelförmigen Fortsatzes 56 der Hebel 39 entgegen dem Einfluß der'Feder
44 geschwenkt, wodurch der Hebelarm38 freigegeben wird und die Feder 33 den Betätigungsarm
32 in Fig. 3 bis 5 nach links schwenken kann. Hierbei kommt der Fortsatz 34 des
Betätigungsarmes 32 zur Anlage an der Steuerkante 35 des Segments 2i. Der Mitnehmerfinger
36 und der Mitnehmeranschlag 7o bewegen sich daher beim Erregen des Magnets zunächst
nur um eine kleine Strecke nach links in Fig. 3 bis 6. Die Blattfedern 61 und 63
werden dadurch freigegeben und legen sich mit ihren Kontaktelementen gegen die Kontaktelemente
der Blattfedern 62 und 64 an. Diese Schaltstellung der Kontaktvorrichtung ist in
Fig. 6 unter B' dargestellt.
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Das Zahnradgetriebe 15 und die Schwinge 16 bewirken, daß sich das
Antriebssegment 14 nur langsam im Sinne der Entspannung der Treibfeder 17 bewegen
kann. Mit der gleichen Drehgeschwindigkeit bewegt sich auch das Steuersegment 21.
Erst nach Ablauf einer gewissen Zeitdauer fällt der Fortsatz 34 des Betätigungsarmes
32 eine Stufe 35" der Steuerkante35 hinunter, so daß der Betätigungsarm eine weitere
Schwenkbewegung im gleichen Sinn vollführt. Der Mitnehmerfinger 36 bewegt sich daher
einen weiteren Schritt nach links in Fig. 3 bis 6, wobei er die Blattfeder 64 von
der Blattfeder 63 abhebt. Die jetzt erreichte Schaltstellung ist in'Fig. 6 unter
C veranschaulicht. Nach einem kurzen Zeitintervall von höchstens i Sekunde hat sich
die Steuerkante des Segments 2i vollständig aus dem Bereich des Fortsatzes 34 herausbewegt,
so daß nun der Betätigungsarm nochmals eine Schwenkung nach links in Fig. 3 bis
5 ausführt. Der Mitnehmerfinger 36 drückt hierbei die Blattfeder 64 gegen die Blattfeder
65, wie in Fig. 6 unter D dargestellt ist. Das Verzögerungswerk kann nachher noch
so weit auslaufen, bis der Drehzapfen 25 am Fortsatz 56 des Ankertragorgans 47 anschlägt..
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Wird der Elektromagnet 45 entregt, so ziehen die Federn 52 den Anker
46 in die dargestellte Ausgangslage zurück, wobei das Antriebssegment 14 so geschwenkt
wird, daß die Treibfeder 17 gespannt wird. Gleichzeitig gibt .die and-er-- Zinke
des gabelförmigen Fortsatzes 56 den Hebel 39 wieder frei. Die Feder 44 drückt die
beiden Hebel 39 und 32/38 entgegen der Wirkung der Feder 33 in die in Fig. 5 gezeigte
Ruhelage. Der Schalter ist dann wieder für einen neuen Ablauf der Schaltvorgänge
bereit.
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Durch Verstellen des Steuersegments 21 gegenüber dem Antriebssegment
14, was mit Hilfe des Drehzapfens 25 bewerkstelligt wird, läßt sich die Zeitdauer
verändern, welche jeweils vom Erregen des Magnets 45 bis zum Einfallen des Fortsatzes
34
in die Stufe 35, der Steuerkante 35 verstreicht. Diese
Zeitdauer kann beispielsweise zwischen o und 30 Sekunden gewählt werden und
ist auf der Skala der Scheibe 27 ablesbar.
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An Stelle des dargestellten Verzögerungswerkes mit einem Zahnradgetriebe
könnte auch ein Uhrwerk mit Unruhe vorhanden sein, insbesondere dann, wenn sehr
genaue Schaltzeiten verlangt werden oder die Schaltzeiten verhältnismäßig lang sind.
Bei einer anderen ebenfalls nicht dargestellten Ausführungsform des Schalters kann
das Verzögerungswerk einen Hohlraum mit einem beweglichen Abschluß aufweisen, wobei
die Verzögerung des Bewegungsablaufes durch die Einströmungs- oder Ausströmungsgeschwindigkeit
eines flüssigen oder gasförmigen Mediums in den beziehungsweise aus dem Hohlraum
bedingt ist.
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Der dargestellte Schalter hat den Vorteil, daß er verhältnismäßig
wenig Platz beansprucht und betriebssicher arbeitet. Er kann insbesondere zum Umschalten
von Stern auf Dreieckschaltung beim Anlassen von Drehstrommotoren mittels Schützen
verwendet werden.