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Schalter.
Die Erfindung bezieht sich auf Schalter und bezweckt, einen Schalter von kleinen Abmessungen zu schaffen, der zur Unterbrechung verhältnismässig starker Ströme geeignet ist.
Alle bekannten Schalter für verhältnismässig hohe Stromstärken sind so ausgebildet, dass sie den
Strom dadurch unterbrechen, dass der Lichtbogen so weit auseinandergezogen wird, bis er den zwischen den Kontakten vorgesehenen Abstand nicht mehr überbrücken kann und abreisst. Dadurch brennen. die
Kontakte beträchtlich ab, und je grösser die Strecke ist, über die der Lichtbogen gezogen wird, um so grösser ist der Spannungsabfall und der Leistungsverbrauch am Lichtbogen.
Es wurde festgestellt, dass auch die
Zeit beim Abbrand der Kontakte eine Rolle spielt, und demzufolge-hat man hohe Geschwindigkeiten für das Öffnen der Kontakte sowie auch das bekannte Prinzip der magnetischen Funkenlöschung angewendet, wodurch erreicht wird, dass die erforderliche Verlängerung des Lichtbogens in einer sehr kurzen Zeit- spanne erfolgt, um den Abbrand der Kontakte herabzusetzen.
Es wurde ferner vorgeschlagen, den Lichtbogen durch besondere Formen der Kontakte mit oder ohne Zuhilfenahme einer magnetischen Kraft zu bewegen, so dass der Lichtbogen in Berührung mit kälterem Material gebracht und dadurch rascher ausgelöscht wird.
Die vorliegende Erfindung sieht ein sehr einfaches Mittel vor, um auch den kleinsten Lichtbogen bei Wechselstromschaltern zu vermeiden, zum Zwecke, das Abbrennen von Kontakten zu verhüten, die dauernd verhältnismässig hohe Wechselströme zu unterbrechen haben.
Wenn nämlich Kontakte aus einem Material von grosser Masse und hoher Wärmeleitfähigkeit hergestellt sind und entsprechende Vorkehrung für eine genaue Begrenzung ihrer Auseinanderbewegung getroffen ist, so ergibt sich, dass auch bei einem starken Strom ein Lichtbogen nicht über einige wenige Perioden des Stromes aufrechterhalten wird.
Es ist erwünscht, dass der bewegte Kontakt seinen Weg in einer Zeit zurücklegt, die kürzer ist als die zwischen zwei aufeinanderfolgenden Nullwerten des Wechselstromes verstreichende Zeit. Mittels des Oszillographen kann gezeigt werden, dass der Strom in einer Zeitspanne vollkommen unterbrochen wird, die kürzer ist als die eben angegebene Zeit zwischen zwei Durchgängen des Stromes durch den Nullwert.
Dieses Ergebnis wird zufolge des Umstandes erhalten, dass die sehr geringe, im Lichtbogen vorhandene Wärmeenergie annähernd synchron mit dem Stromwechsel an die Massen der Kontakte abgeleitet wird, wodurch die geschmolzenen Stellen der Kontakte genügend kühl werden, um bei Erreichung des Nullwertes zu erstarren, so dass der Lichtbogen abreisst.
Die Offnungsstreeke der Kontakte ist wichtig, um das günstigste Ergebnis zu erzielen, sie kann aber nicht kleiner sein als jener Abstand, bei welchem die Kontakte unter normalen Umständen bei geöffnetem Stromkreis befriedigend von einander isoliert sind, und dieser Mindestabstand ist natürlich von dem
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Kontaktpaar nicht über eine grössere Distanz als 0'634 MM und nicht über weniger als 0'127 min öffncn, Mit dem kleineren dieser beiden angegebenen Abstände wird eine wesentlich längere Lebensdauer der Kontakte erzielt, doch sind solche kleine Abstände praktisch schwer zu erhalten ;
es kann aber auch mit
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der oben angegebenen grösseren Distanz eine sehr bedeutende Verlängerung der Lebensdauer der Kon- takte-verglichen mit der Lebensdauer bekannter Schalter-erhalten werden.
Masse und Leitfähigkeit spielen bei dieser Erfindung eine bedeutende Rolle, und sie sind notwendig, um das angegebene Ergebnis zu erzielen. Doch sind diese Eigenschaften in genügendem Masse bei allen bekannten Typen von Schaltern vorhanden, und es ist daher möglich, die vorliegende Erfindung bei be- kannten Schalterausführungen dadurch anzuwenden, dass man Einrichtungen zur genauen Begrenzung der Bewegung vorsieht.
Es ist vorgeschlagen worden, die Geschwindigkeit der Bewegung von Schalterplementen am Anfang ihrer Bahn zu verkleinern, doch führt diese Verzögerung dazu, dass sich eine beträchtliche Anzahl von
Stromwechseln (Perioden) vollzieht, ehe die Unterbrechung vollständig ist. Gemäss vorliegender Erfindung soll die Unterbrechung in einer Zeitspanne vollständig durchgeführt werden, die annähernd einem einzigen Stromwechsel entspricht, und hiedurch das Abbrennen der Kontakte noch weiter vermieden werden, indem sowohl die Zeitdauer als auch die Energie niedrig gehalten werden.
Eine beispielsweise Ausführung der Erfindung in Form eines kleinen Druckknopfschalters von einfacher Form ist in den Fig. 1 und 2 der Zeichnung veranschaulicht, wobei Fig. 1 eine Vorderansicht des Schalters bei abgenommenem Deckel und Fig. 2 einen Schnitt in Seitenansicht darstellt. Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist in den Fig. 3 und 4 dargestellt, die einen durch Druckänderungen, beispielsweise Änderungen eines Luft- oder Flüssigkeitsdruckes od. dgl., selbsttätig betätigbaren Schalter zeigen. Fig. 3 ist eine Ansicht bei abgenommenem Deckel und Fig. 4 eine teilweise geschnittene Seitenansicht.
Eine Anwendung der Erfindung bei einem elektromagnetischen Schalter ist in den Fig. 5 und 6 dargestellt, von denen Fig. 5 eine Vorderansicht bei abgenommenen Deckeln und Fig. 6 eine Seitenansicht mit geschnittenen Deckeln zeigt.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 bezeichnet 1 einen Sockel aus Isoliermaterial, der die verschiedenen Schalterteile trägt. Von diesen ist mit 2 ein permanenter Magnet von H-Form bezeichnet, der die Pole 3, 3, 3, 3 besitzt und durch Sehrauben festgehalten ist. An den Polen. 3, 3, 3, 3 sind
Querstücke 5, 6 aus nichtmagnetischem Material befestigt, deren eines (, 5) einen isolierten Anschlag 7 und deren anderes (6) einen festen Kontakt 8 trägt. Das Querstüek 6 trägt überdies eine Klemme 9.
Eine Platte 10 ist an einem vom Sockel 1 getragenen biegsamen Streifen 11 befestigt, der durch Schrauben 12, 12 festgehalten und mit einer Klemme 13 ausgestattet ist. An einem Ende der Platte 10 ist ein Weicheisenanker 14 befestigt, während das andere Ende einen zweiten Anker 15 und einen Kon- takt 16 trägt. Mit ,,Ein" und ,,Aus" bezeichnete Druckknöpfe 17, 18 aus Isoliermaterial sind an der Platte 10 befestigt und ragen durch den Schalterdeckel 79 hindurch, der zweckmässig aus Isoliermaterial hergestellt und mittels Schrauben 20,20 befestigt ist. Der Schalter ist in Fig. 2 in der"Aus"-Stellung dargestellt und wird in dieser Stellung durch die anziehende Wirkung der Pole 3, 3 auf den Anker 14 festgehalten.
Wenn nun der mit "Ein" bezeichnete Knopf 17 niedergedrückt wird, so wird der Anker 14 von den Magnetpolen wegbewegt und der Anker 15 wird durch das andere Magnetpolpaar angezogen, wodurch die Kontakte 8 und 16 zur Anlage gebracht und in dieser Stellung festgehalten werden, bis der Knopf 18 niedergedrückt wird, um den Schalter in die"Aus"-Stellung zu bringen. Der Anschlag 7 ist so befestigt, dass sich die Kontakte 8 und 16 nur ein kurzes Stück voneinander entfernen können. wie dies vorhin beschrieben wurde. Der Anschlag 7 kann gewünschtenfalls statt als Isolieranschlag als Kontakt ausgebildet sein, so dass der Schalter als Zweiwegwechselschalter verwendet werden kann.
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mass begrenzt.
Eine in eine Büehse 18 eingeschraubte Einstellschraube 17 ist an dem Schaltglied 12 befestigt und so angeordnet, dass mittels derselben bequem der Druck geändert werden kann, bei welchem der Schalter ansprechen soll, indem je nach der Einstellung die auf den Schalter wirkende Kraft früher oder später zur Wirkung gelangt.
An die Platten 7 und 8 sind bei 19 und 20 Verbindungsleitungen angeschlossen, welche durch die Isolierbüchse 21 im Deckel 22 hindurchgeführt sind.
Die Wirkungsweise ist derart, dass bei einem Druck hinter der Membran J. der niedriger ist als jener, für den das Instrument eingestellt ist, die Kontakte 14 und 15 durch die anziehende Wirkung des Magneten auf den Anker 13 in Anlage gehalten werden, so dass der Stromkreis geschlossen ist. Wenn der Druck auf das erforderliche Mass ansteigt, so übt der Klotz 4 eine Kraft auf die Einstellschraube 17 aus und biegt dadurch das Schaltglied 12 durch, bis der Anker 13 von dem Magneten abgezogen ist. Auf diese Weise werden die Kontakte 14 und 15 auf die durch den Anschlag 16 bestimmte Entfernung geöffnet und damit wird in der in Zusammenhang mit dem Schalter gemäss Fig. 1 und 2 bereits beschriebenen Weise eine Stromunterbrechung herbeigeführt.
Die Unterbrechung des Stromkreises unterbricht das Arbeiten des den Druck erzeugenden Apparates und infolgedessen sinkt der Druck so lange, bis die Rückbewegung der Membran genügt, dass der Anker von dem Magneten angezogen werden kann, wodurch der Stromkreis durch die Kontakte 14 und 15 geschlossen wird.
Um die vollständige Bewegung des Schaltghedes Ix mit dem Kontakt 14 in der erforderlichen Zeitspanne zu erhalten, hat man das Schaltglied 12 9 unter Berücksichtigung des mit zunehmender Entfernung des Ankers vom Magneten abnehmenden magnetischen Zuges entsprechend zu bemessen.
Bei der in den Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsform trägt ein vorteilhaft aus Isoliermaterial hergestellter Sockel 1 die verschiedenen Teile, von denen mit 2 eine aus Weicheisen bestehende Magnethülse bezeichnet ist, in der die auf dem Weicheisenkern 4 angebrachte Erregerspule 8 untergebracht ist.
Der Kern 4 ist an einer Weicheisenplatte 5 befestigt, die ihrerseits an einem Flansch der Magnethülse 2 befestigt ist. Dieser Flansch dient auch zur Befestigung des Schaltmechanismus am Sockel 1 mittels der Schrauben 6,6, 6. Ein Weicheisenteil 7 ist an der Magnethülse 2 mittels Nieten 8, 8 befestigt und bildet den einen Pol des Magnetsystems. während der andere Pol durch den Weicheisenkern 4 gebildet ist. Diese Pole werden durch den Anker 9 überbrückt, der von einem federnden Streifen 10 aus gut leitendem Material,
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ben 11, 11 befestigt, die in Langlöcher des Streifens eingreifen, um die Lage des Ankers einstellen zu können. An seinem anderen Ende trägt der Streifen 10 einen Kontakt 12.
Ein fixer Kontakt 18 wird von einem Arm 14 getragen, der an der Magnethülse 2 mittels der Schrauben. M, U befestigt, jedoch von ihr
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Arm 17 trägt einen Anschlag 19, der in früher beschriebener Weise die Bewegung des Kontaktes 12 auf ein geringes Mass zu begrenzen hat und der so ausgebildet ist, dass auf einfache Weise eine genaue Einstellung mittels seines feinen Gewindes durchgeführt werden kann. Die Anschlussklemmen für den Hauptstromkreis sind bei 20, 20 vorgesehen und werden zweckmässig von dem Sockel 1 aus Isoliermaterial getragen.
Eine dieser Klemmen ist mit dem isolierten Teil 14 und die andere mit der in leitender Verbindung mit dem federnden Schaltglied 10 stehenden Magnethülse 2 verbunden.
Das eine Wicklungsende der Erregerspule. 3 ist mit der Magnethülse und das andere Ende mit einer dritten Klemme 21 verbunden, von der ein Hilfsstromkreis zu irgendeiner Einrichtung abgezweigt ist, die das Ein-und Ausschalten der Spule in der üblichen bekannten Weise regelt.
Der Schalter ist in der Ein"-Stellung dargestellt, d. h. die Spule. 3 ist erregt und der Anker 9 an die
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Problem, wogegen bei dem beschriebenen Schalter, bei dem die Strecken, über die das Schaitslied bewegt wird, so klein sind, kein loser Drehzapfen und keine Scharniere nötig sind und infolgedessen die erforderliche magnetische Kraft klein ist und Vibrationen leichter unterdrückt werden können.
Es wurde gefunden, dass die Lebensdauer der Kontakte eines solchen Schalters ganz ausserordentlich lang im Vergleich zu Schaltern bekannter Art mit weiter Öffnungsstrecke ist.
Es ist allgemein anerkannt, dass je geringer die Anzahl der bewegten Teile und je kleiner ihre Bewegung ist, um so länger die Lebensdauer solcher Teile ist. Bei der dargestellten Ausführungsforlll ist die Anzahl der Teile und die Grösse ihrer Bewegung auf ein Mindestmass reduziert.
Der gewünschte Effekt wird bei diesem elektromagnetischen Schalter durch entsprechende Bemessung des federnden Gliedes 10 erzielt, so dass es sich in dem nötigen kurzen Zeitintervall von seiner genauen"Ein"-Stellung in seine genaue"Aus"-Stellung bewegt, wenn es beim Öffnen des Stromkreises der Erregerspule freigegeben wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Luftschalter für niedergespannten Wechselstrom, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalter-
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gross ist, dass mit Sicherheit verhindert wird, dass die Luftstrecke bei der zwischen den geöffneten Kontakten bestehenden Potentialdifferenz elektrisch überbrückt wird.
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