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Zeitrelais, insbesondere für elektrische Aus- und Umschaltzwecke.
Die Erfindung betrifft ein Zeitrelais, welches unter Benutzung eines ganz oder teilweise von Luft zu befreienden Behälters arbeitet, in den die Luft allmählich wieder einströmen kann.
Man kennt bereits Vorrichtungen dieser Art, die mit einem geschlossenen elastischen Hohlkörper arbeiten, welcher mit Luftein-und-auslassventilen versehen ist und durch ein Druckorgan bei Betätigung des Relais zusammengedrückt wird. Bei der einen der bekannten Einrichtungen dieser Art ist die Anordnung so getroffen, dass beim Niederdrücken eines Druckknopfes die Luft aus einem Gummiball herausgedruckt wird, der zu diesem Zweck eine mit Ventil versehene Öffnung besitzt. Beim Loslassen des Druckknopfs kehrt er unter der Wirkung einer Feder unabhängig von dem Gummiball in seine Ausgangsstellung zurück, während dieser sich erst allmählich in dem Masse wieder ausdehnen soll, wie die Luft durch jenes Ventil wieder in ihn eindringt.
Da nun aber der Aussendruek nicht grosser ist als der im Innern des zusammengedrückten Gummiballs herrschende, so wird der Gummiball in diesem Falle gar nicht oder nur in äusserst geringem Masse das Bestreben zur Wiederausdehnung haben, wie an jedem hohlen Gummispielball zu erkennen ist, wenn seine Wandung an irgendeiner Stelle durchlöchert ist. Diese Einrichtung wird also überhaupt nicht praktisch arbeiten können, sofern nicht etwa besondere Federn vorgesehen werden, um den zusammengedrückten Ball wieder aufzurichten.
Bei einer zweiten bekannten Einrichtung sind getrennte Ein-und Auslassventile für getrennte Öffnungen des dort ebenfalls benutzten Gummiballs vorgesehen ; auch dabei ist der Druckknopf vom
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Ausgangsstellung zurück. Die Wiederaufrichtung des Gummiballs soll in diesem Falle zwar angeblich auch selbsttätig erfolgen, aus den oben angegebenen Gründen wird das aber auch bei dieser bekannten Anordnung nicht oder jedenfalls nicht unter Kraftleistung möglich sein, vielmehr wird die Wiederaufrichtung des Gummiballs und damit die Öffnung des vorgesehenen Berührungskontaktes im allgemeinen nur unter der Wirkung einer mit dem Gummiball und dem Kontakt in Verbindung stehenden Feder
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zu betätigen, wie er für Starkstromschalter vorgeschrieben ist, einfach weil,
wenn überhaupt durch die Wiederaufrichtung des Gummiballs in dem bekannten Fall Kraft entwickelt werden sollte, diese jedenfalls viel zu gering wäre, um einen Selileif-oder Messerkontakt zu betätigen und die dabei auftretenden erheblichen Reibungen zu überwinden.
Gemäss vorliegender Erfindung ist nun der zur Anwendung kommende besonders gestaltete elastische Hohlkörper mit einem hohlzylindrischen Ansatz bzw. Versteifungen oder Verdickungen der Wandung in solcher Weise versehen, dass dadurch seine Wiederausdehnung nach erfolgter Zusammendrückung unterstützt und verstärkt und damit gleichzeitig eine erhebliche Kraft entwickelt wird, welche es ermöglicht, die Öffnung des zuvor geschlossenen Kontaktes mit Sicherheit in der gewünschten Weise zu bewirken, u. zw. auch dann, wenn es sich um Schleif-oder Messerkontakte für Starkstromschalter mit höheren Kraftansprüehen handelt. Die so bei der Wiederausdehnung oder Wiederaufrichtung des versteiften Hohlkörpers entwickelte Kraft kann aber natürlich auch zur Leistung anderer Arbeiten benutzt werden.
Die Wiederaufrichtung oder Wiederausdehnung des zusammendrückbaren Hohlkörpers erfolgt hier also im wesentlichen unter der Wirkung seiner besonderen Gestaltung oder der an ihm angeordneten Versteifungen oder Verdickungen bzw. der beiden Mittel, und der Wiedereintritt der Luft in den Hohlkörper geschieht in dem Masse, wie die Wiederaufrichtung desselben fortschreitet. Wesentlich dabei ist bei der
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Formgebung der hohlzylindrische bzw. halsartige Ansatz am Hohlkörper, welcher zweckmässig über eine kegelförmige Verjüngung des Hohlkörpers gebildet wird und welcher vorzugsweise als Druckstelle zur
Benutzung kommt.
Die Versteifungen oder Verdickungen werden an dem elastischen Hohlkörper vorzugsweise ganz oder teilweise bogenförmig ausgebildet. Sorge muss dabei nur dafür getragen werden, dass die durch diese Verspannungen beim Loslassen des zusammengedruckten Hohlkörpers ausgeübte Kraft nicht so gross wird, dass der Hohlkörper nach Aufhören des mechanischen Drucks vor dem Wiedereinströmen der Luft schnell seine ursprüngliche Form wieder annimmt, entgegen dem auf seine Aussenfläche wirkenden Luftdruck.
Die Anordnung muss vielmehr so getroffen sein, dass die Wiederaufrichtung oder Wiederausdehnung des elastischen Hohlkörpers mit dem Eintritt der Luft in ihn Schritt hält und so eine gewisse, gegebenenfalls regelbare Zeit in Anspruch nimmt, wie sie für die Betätigung des Relais od. dgl. gewünscht wird. Der Erfindungsgegenstand ist überall da, wo man Ausschalt-oder Umschaltwirkungen mit bestimmten Verzögerungen, insbesondere in der Elektrotechnik, herbeiführen will, anwendbar, und er ermöglicht es, auf die Zwischenschaltung von Uhrwerken, Elektromagneten od. dgl., wie z.
B. für Treppenhausbeleueh- tungen, Fahrstuhlbeleuchtungen, bei magnetischen Apparaten, Reversierkupplungen an Maschinen od. dgl., zu verzichten und eine erhebliche Vereinfachung im Bau von diesen Zwecken dienenden Vorrichtungen zu erreichen.
In der Zeichnung sind als Ausführungsformen selbsttätige elektrische Zeitschalter in Verbindung mit einem Zeitrelais gemäss der Erfindung dargestellt.
Fig. 1 zeigt einen solchen Zeitschalter in Ruhestellung bei ausgeschaltetem Stromkreis, teilweise im Schnitt, Fig. 2 dieselbe Vorrichtung in der Arbeitsstellung kurz nach erfolgter Einschaltung, Fig. 3 eine etwas abgeänderte Ausführungsform des Zeitschalters gemäss Fig. 1 in der Ruhestellung, im Längsschnitt, Fig. 4 einen waagrechten Schnitt nach der in Fig. 3 gezeigten Schnittlinie, Fig. 5 eine andere Ausbildung des benutzten Hohlkörpers im Längsschnitt und Fig. 6 einen Querschnitt zu Fig. 5 nach der dort gezeigten Schnittlinie.
In einem Gehäuse 1 befindet sieh ein aus einem elastischen luftundurchlässigen Stoff, wie z. B.
Weichgummi, imprägnierten Faserstoffen, Goldschlägerhaut, imprägniertem Kunst-oder Naturleder oder sonstigen tierischen oder künstlichen geeigneten Stoffen beliebiger Art hergestellter Hohlkörper 2, der mit einem Ventilgehäuse 4 verbunden ist. Die Innenfläche des Gehäuses 1, das durch die Kappe abgeschlossen wird, ist so gestaltet, dass der Hohlkörper 2 im luftgefüllten Zustand sich ihr anschmiegen kann.
Unter der Kappe 3 ist am Gehäuse 1 ein Lagerbock 7 mit der Drehachse 8 für einen Schalthebel 9 und eine Kontaktfeder 12 mit Anschlusssehraube 13 angeordnet. Das Ventilgehäuse 4 ist mit zwei Ar- schlägen 10, 11 versehen, zwischen denen der Schalthebel 9 spielt. Eine Feder 14 sichert die Momentunterbrechung bei der Aus-oder Umsehaltung.
Die Gestaltung des Hohlkörpers 2 kann verschieden sein, z. B. auch kugelförmig, oval, zylindrisch, oder er kann aus einer Kombination solcher verschiedenen Formen gebildet oder auch harmonikaarti.. ausgebildet sein u. dgl. mehr. Wesentlich ist für die Ausgestaltung des Hohlkörpers 2 stets, dass derselbe mit einem Halsansatz und seine Wandung mit Versteifungen oder Verdiekungen in solcher Weise versehen ist, dass dadurch seine Wiederausdehnung oder Wiederaufriehtung nach erfolgter Zusammen- drüekung unterstutzt und verstärkt und hiebei Kraft entwickelt wird, welche Arbeit zu leisten vermag.
In den Fig. 1 und 2 sind diese Versteifungen oder Verdickungen nicht sichtbar. Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 3 und 4 aber sind an der Innenwand des Hohlkörpers 2 vom Boden nach oben gehende Ver- steifungsrippen ausgebildet, die erst an dem Halsansatz 17 des Hohlkörpers 2 enden. Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 5 und 6 sind die Versteifungsrippen 16 in der dargestellten Weise bogenförmig ausgebildet. Sie bestehen zweckmässig aus dem gleichen elastischen Material wie der Hohlkörper 2 selbst, vorzugsweise also aus Gummi od. dgl.
Durch diese Verdickungen oder Versteifungen wird erreicht, dass der obere, kegelförmige Ansatz des Hohlkörpers 2 stets wieder selbsttätig unter einer bestimmten Kraftleistung in diese Ausgangsstellung zurückzukehren sucht. Es muss hiebei nur durch entsprechende Ausbildung der Versteifungen oder Verdiekungen dafür Sorge getragen sein, dass die durch die Zusammendrückung aufgespeieherte Kraft dem verlangten Umfang angepasst wird. Die besondere Ausbildung des Hohlkörpers 2 und der an ihm angebrachten Versteifungen hat weiter zur Folge, dass insbesondere der letzte Teil der Aufrichtunns- bewegung des Hohlkörpers sich in Form einer kurzen stossartigen Streckung vollzieht, bei der erhebliche Kraft entfaltet wird.
Die Ausbildung der Ein-und Auslassventile im einzelnen ist aus der Ausführungsform gemäss Fig. 3 ersichtlich. Diese unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäss Fig. 1 und 2 im wesentlichen nur dadurch, dass hier an Stelle einer nach unten ragenden Stange 6 für die Betätigung des Luftauslassventils ein nach oben aus dem stangenförmigen Ventilgehäuse 4 herausragender Stift 24 vorgesehen ist, an welchem die Ventilstange 23 sitzt, die den Ventilkörper 22 trägt. Der Sitz 21 des Luftauslassventils ist in das stangenförmige Gehäuse 4 eingeschraubt, durch das der Kanal 20 hindurchgeht. Das Ventil , 22 wird durch die Feder 25 für gewöhnlieh geschlossen gehalten.
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Das Lufteinlassventil ist ebenfalls in das stangenförmige Gehäuse 4 eingelassen und besteht im wesentlichen aus einer luftdurchlässigen Dichtungsplatte 26, über der sich eine Gegenmutter 27 befindet, welche von aussen angezogen oder gelockert werden kann. Die dadurch bewirkte Zusammendrückung oder Freigabe der luftdurchlässigen Dichtungsplatte 26 hat zur Folge, dass je nach Wunsch die Luft langsamer oder schneller durch diesen Ventilkörper hindurch und in den Hohlkörper 2 eintreten kann.
Die Verbindung zwischen dem Halsansatz 17 des Hohlkörpers 2 und dem stangenförmigen Ventil-
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Gehäuse 4 durch Verschraubung od. dgl. verbunden sein kann und auf das obere Ende des Hohlkörpers 2 passt.
Das obere Ende des Hohlkörpers 2 und das stangenförmige Ventilgehäuse 4 sind am oberen Rand des Gehäuses 1 und in der Bohrung der Kappe 3 geführt, wodurch die Gradlinikeit der Bewegung des Teils 4 gesichert wird. Je nach der Form des Hohlkörpers kann diese Führung auch an ändern Punkten erfolgen.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung bei diesem Schalter ist folgende : Durch Druck auf die Kappe 5 (Fig. 1 und 2) wird das stangenförmige Ventilgehäuse 4 nach unten und damit der Hohlkörper 2 zusammengedruckt. Sobald dabei die Stange 6 des im Ventilgehäuse 4 untergebrachten Auslassventils gegen den Boden des Hohlkörpers 2 stösst, wird das Auslassventil geöffnet, und es strömt nun die Luft mit grosser
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sofort beim Druck auf den Stift 24. Im übrigen ist Ausbildung und Wirkung der Ventile in beiden Fällen gleich.
Der Hohlkörper 2 verbleibt dann zunächst in dem zusammengedrückten Zustand (Fig. 2), wenn sich beim Freigeben des Ventilgehäuses 4 das Auslassventil wieder schliesst. Beim Herunterdrücken des Ventilgehäuses 4 hat der Anschlag 10 den Schalthebel 9 so weit heruntergedrückt, bis er in die Kontaktfeder 12 eingeschnappt ist, und hat auf diese Weise den Stromkreis geschlossen.
Infolge des Eintritts der Luft durch das im Gehäuse 4 angeordnete Einlassventil 26 (Fig. 3) richtet sieh dann der Hohlkörper 2 genau in dem Masse, wie die Luftzufuhr geregelt ist, allmählich wieder auf, u. zw. im wesentlichen unter der Wirkung der an ihm vorgesehenen Versteifungen und Verdickungen 15 bzw. 16. Dabei wird das Ventilgehäuse 4 mitgenommen und der Anschlag 11 stösst dann gegen den Schalthebel 9 und reisst ihn bei Erreichung einer bestimmten Druckkraft aus der Sehaltfeder 12 heraus, worauf er unter Wirkung der Feder 14 wieder in seine Offenstellung zurückschnellt.
Die kurze stossartige Streckung des Hohlkörpers 2 am Ende seiner Wiederaufrichtung setzt ein, wenn bereits eine im Verhältnis zum Innenraum des Hohlkörpers bestimmte Luftmenge wieder eingeströmt ist, ohne dass er schon wieder die volle zulässige Luftmenge aufgenommen hat, die er ohne Überdruck zu fassen vermag.
Der letzte Teil der Rückkehrbewegung des Hohlkörpers in seine Ausgangslage unter der Wirkung seiner natürlichen Spannkraft und der an ihm ausgebildeten Versteifungen und Verdickungen erfolgt also, bevor die entsprechende Luftmenge eingeströmt ist, d. h. unter Bildung eines gewissen Unter- drucks im Innern des Hohlkörpers, und dadurch wird eine plötzliche Kraftleistung hervorgerufen, wie
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bei dieser Kraftwirkung um die Überwindung von mechanisch grösseren Leistungen, wie Ferdruek, Reibungswiderstand, der im Zusammenhang mit dem Relais arbeitenden Apparate u.
dgl., so bietet eine vorzeitige zwangläufige selbsttätige Öffnung des Ein-und Auslassventils die Möglichkeit, diese Wirkung zu steigern und durch die dadurch in Bewegung gesetzten, mit dem Ventilgehäuse mittelbar oder un-
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dauern kann, während bei grösseren Dimensionen sich aber auch jede beliebige andere Schaltdauer erreichen lässt.
Auf Wunsch kann das Einlassventil auch so ausgebildet sein, dass es bei der Zusammendrückung
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geschlossen wird und sich bei dem Aufhören dieses äusseren Drucks auf den Ventilkörper wieder öffnet oder dass auch das Auslassventil zwangläufig nach Beginn der Bewegung beim Zusammendrücken bzw. bei der Aufrichtung mit Teilen des zu bedienenden Apparates z. B. auch als Einlassventil arbeitet ; wesentlieh ist immer nur, dass das Wiedereinströmen der Luft durch dieses Ventil eine vorherbestimmte kürzere oder längere Zeit beansprucht und die Schnelligkeit dieses Vorganges nach Zeit bzw. gewünschter Kraftwirkung begrenzt ist.
Wo es sich um Erzielung höherer Kraftleistungen handelt, als die natürliche Federkraft des Hohlkörpers zu leisten vermag, wie bei Sperrklinken an Maschinen u. dgl., kann als zusätzliche Kraftquelle eine Spiralfeder od. dgl. innen oder aussen am Hohlkörper 2 angeordnet werden.
Wesentlich ist auch dabei, dass der ursprüngliche Querschnitt des Hohlkörpers beim Eindrücken nicht in störender Weise verändert wird, weil sonst seine zwangläufige Stre kuug in den Anfangsxustand erschwert oder verhindert \\erJen würde.
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Durch Änderung des Durchmessers der Druekfläche und deren Gestaltung hat man es in der Hand, die Luftentleerung im Hohlkörper mehr oder weniger schnell, bzw. durch einen längeren oder kÜrzeren
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Durch entsprechende Ausbildung des Gehäuses hat man es ebenfalls in der Hand, die Bewegungen des Hohlkörpers in der Weise einzudämmen, wie es für dessen Arbeitsweise zweckmässig erscheint. Auf Wunsch kann man den Hohlkörper mit mehreren Druck-bzw. Ventilgehäusen versehen, ihn also auch nach mehreren Richtungen wirken und dabei nach diesen verschiedenen Richtungen zeitlich verschieden arbeiten lassen.
Auch kann man die aus dem Hohlkörper ausströmende Luft in einem andern Hohlkörper oder Behälter auffangen und eine derartige Kombination unter einer entsprechenden Gestaltung des bzw. der Ventilkörper nach dem Erfindungsgedanken arbeiten lassen.
Die je nach der Bauweise des Hohlkörpers erzielte Kraftleistung und Länge des Arbeitswe :. es lassen sich in mannigfacher Weise für Schaltzwecke u. dgl. ausnutzen, wobei man unmittelbar oder mittelbar, unter Verwendung von Hebeln, Exzentern, Federn u. dgl., eine Verbindung mit beliebigen Vorrichtungen für die verschiedensten Gebrauchszweck herstellen kann.
Die Vermeidung von Manschettendichtungen und Kolben bedingt dabei noch eine besondere Unempfindlichkeit des Relais gegen Temperatureinflüsse, so dass innerhalb ganz erheblicher Temperaturintervalle keine Abweichung von Bedeutung von der einmal eingestellten Arbeitsdauer eintritt und die Genauigkeit der Arbeitsweise beein- träehtigt. Die Betätigung des Relais kann statt von Hand auch auf mechanischem Wege, z. B. ekeltro- magnetisch mittels Solenoid od. dgl. erfolgen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Zeitrelais, insbesondere für elektrische Aus-und Umschaltzweeke, mit einem geschlossenen elastischen Hohlkörper, der mit Luftein-und-auslassventilen in Verbindung steht und durch ein Druckorgan bei Betätigung des Relais zusammengedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der elastische Hohlkörper mit Versteifungen oder Verdickungen der Wandung in solcher Weise versehen ist, dass dadurch seine Wiederausdehnung nach erfolgter Zusammendrückung unterstützt und die dabei entwickelte Kraft verstärkt wird.
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