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Walzenschalter
Elektrische Schaltgeräte, die eine grössere Zahl von Schaltstellungen aufweisen und meistens für Steuer-und Regelzwecke verwendet werden, pflegt man fast stets als Drehschalter auszubilden.
Die gewünschten Schaltverbindungen werden hiebei durch sogenannte Schaltbrücken hergestellt, die auf einer Walze befestigt sind und die festen
Schaltstücke (Schaltfinger) fallweise miteinander verbinden. Je nach Anordnung der Schaltbrücken kann man drei grundsätzlich verschiedene Bauarten unterscheiden. Bei den Walzenschaltern erstrecken sich die Brücken parallel zur Schalterachse, bei den Segment-oder Reihenschaltem bilden sie Teile von Kreisringen und stellen somit tangentiale Verbindungen dar ; die Drehhebel-oder Paketschalter haben Brücken, die aus radialen Schaltarmen bestehen. Welche Bauart zweckmässiger ist, richtet sich im wesentlichen nach der Art des Schaltprogrammes, das dem Gerät zugrunde liegt. Auch konstruktive Beschränkungen sind vorhanden.
Will man beispielsweise mit einer einzigen Fingerleiste, d. h. mit einer einzigen Reihe von Schaltfinger auskommen, so sind überhaupt nur achsiale Brücken möglich ; diese können allenfalls noch durch tangentiale Segmente miteinander verbunden werden, doch sind diese zusätzlichen Verbindungen elektrisch ohne Bedeutung. Achsiale und tangentiale Brücken benützen nur die Oberfläche der Schaltwalze. Bei zwei oder mehr Fingerreihen ist es daher auch möglich, Schaltwalzen zu bauen, die sowohl achsiale wie tangentiale Brücken enthalten, wodurch man sich dem vorgegebenen Schaltprogramm besser anpassen kann. Ebenso ist es bekannt, benachbarte Kontaktbahnen von Paketschaltern miteinander achsial zu verbinden, wobei sich jedoch stets nur je eine solche Verbindung zwischen zwei Bahnen herstellen lässt.
Will man noch weitere Möglichkeiten zur Verminderung der Schaltergrösse ausnützen, so muss man zu Walzenschaltern greifen, deren Brücken durch isolierte Leitungen miteinander verbunden sind. Solche zusätzliche Verbindungen verteuern jedoch die Herstellung des Schaltgerätes wesentlich. Ein Nachteil der Walzenschalter besteht übrigens auch darin, dass die Befestigung der Schaltbrücken auf der Walze nur durch Verschraubung möglich ist ; die Paketschalter, bei denen die Schalthebel auf eine Vierkantwelle aufgeschoben werden können, sind demgegenüber im Vorteil, verlangen aber in der Regel mehr Kontaktbahnen für das vorgegebene Schaltprogramm, als es bei Walzen- schaltern mit kombinierten achsialen und tangentialen Brücken der Fall ist.
Die Erfindung betrifft einen Walzenschalter, der die Vorteile aller bisher bekannten Bauformen miteinander vereinigt. Die Walze dieses Gerätes enthält alle drei möglichen Formen von Schaltbrücken, nämlich solche mit achsialer, tangentialer und radialer Erstreckung. Der Aufbau entspricht im allgemeinen demjenigen eines Paketschalters, in dem die Schaltbrücken zwischen scheibenförmigen Isolierkörpern eingelegt und von diesen ohne weitere Hilfsmittel gehalten werden. Fig. 1 zeigt den grundsätzlichen Aufbau des Gerätes.
Ein Isolierkörper 1 besteht aus einer Scheibe 2 und mehreren Butzen 3. Über zwei oder mehrere Butzen kann ein Kupferstreifen mit abgebogenen Enden gelegt werden, der eine tangentiale Schaltbrücke 4 bildet.
Legt man den Streifen über zwei Butzen, die nicht benachbart sind, so entsteht eine aus zwei radialen Armen zusammengesetzte Winkelbrücke 5. Achsiale Schaltbrücken 6 lassen sich dadurch herstellen, dass ein U-förmig gebogener Metallstreifen über zwei oder mehrere aufdeckende Butzen, die zu den benachbarten Isolierkörpern gehören, gelegt wird. Alle diese Formen von Schaltbrücken umschlingen die tragenden Butzen so, dass sie in ihrer Lage festgehalten werden und keiner weiteren Befestigungsmittel bedürfen.
Ist das Schaltgerät für kleinere Stromstärken bestimmt, so lassen sich die Brücken aus Blechstreifen herstellen ; grössere Geräte enthalten statt dessen Brücken aus entsprechend gebogenem Flachkupfer.
Die schaltungstechnischen Vorteile dieser Bauart seien an einem ganz einfachen Beispiel gezeigt.
Es handle sich um einen zweipoligen Umschalter, wie er beispielsweise als Stromwender Verwendung findet. Das Schaltprogramm dieses Gerätes zeigt Fig. 2. Bei Anordnung der Schaltfinger in einer Reihe ergibt sich ein Walzenschalter, der vier Schaltbahnen und somit eine ziemlich grosse Baulänge verlangt. Die Bauart mit zwei Fingerreihen verlangt bei einem Walzenschalter üblicher Bauweise zusätzlich isolierte Brücken-
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verbindungen. Die Bauart als Drehhebelschalter oder Paketschalter ermöglicht die Verringerung der Baulänge um zwei Schaltbahnen, doch sind dann mindestens drei Fingerreihen nötig, wobei einzelne Finger doppelt vorhanden sein müssen.
Gemäss der vorliegenden Erfindung lässt sich das gleiche Gerät jedoch mit nur zwei Schaltbahnen und vier in zwei Reihen angeordneten Fingern ausführen. Fig. 3 zeigt die Abwicklung des
Schaltbelages, der aus zwei Achsialbrücken und zwei radialen Winkelbrücken besteht.
Die beschriebene Bauart hat gegenüber den Walzenschaltern, bei denen die Brücken auf einer Isoliertrommel befestigt sind, auch den Vorteil einer grösseren Betriebssicherheit. Zwischen den einzelnen Schaltbelägen, die von den Fingern der Reihe nach überlaufen werden, liegt keine Kriechstrecke, sondern ein Luftabstand. Es besteht daher keine Gefahr, dass die von den Brücken abgeriebenen Metallteilchen mit der Zeit zu einer Verschlechterung des Isolationswertes führen. Der Vorteil, im Isolierkörper Schmiemuten für die Schaltfinger anzubringen, geht dadurch nicht verloren. Die zur Herstellung der Brücken benützten Profilstangen werden vor dem Biegen mit schrägen Nuten versehen und nachher mit konsistentem Fett ausgefüllt, so dass sich die Schaltstücke selbst schmieren.
Um auch Achsialverbindungen herstellen zu können, die einzelne Schaltbahnen überspringen, sind die Isolierkörper mit Ausnehmungen 7 versehen, in welche Flachschienen 8 parallel zur Achse eingeschoben werden können ; Fig. 4 zeigt diese Ausführung. Die Schienen sind mit Gewindelöchern versehen und werden mit den gelochten Schaltbrücken verschraubt.
Von den Paketschaltern, die ebenfalls aus Isolierkörpern und eingelegten Schaltbrücken bestehen, unterscheidet sich die Erfindung dadurch, dass die Isolierkörper nicht zu den feststehenden Kontaktfingern, sondern zu den drehbaren Schaltbrücken gehören. Die Isolierkörper können daher auch zur Übertragung der Drehbewegung herangezogen werden. Zu diesem Zwecke werden sie mit Löchern 9 für die Durchführung von Spannbolzen versehen, wie es Fig. 1 zeigt. Eine durchlaufende Schalterwelle ist dann nicht mehr erforderlich, so dass sich der Durchmesser der Walze kleiner halten lässt, als bei den bekannten Konstruktionen.
Die verschiedenen Schaltprogramme, die den Steuer-und Regelgeräten zugrunde liegen, unterscheiden sich nicht nur durch die Art der Fingerverbindungen, sondern vor allem auch durch die vorgeschriebene Zahl von Schaltzuständen. Da jedem Zustand mindestens eine eigene Schalterstellung zugeordnet werden muss, ergeben sich für verschiedene Programme auch verschiedene Durchmesser der Schaltwalze. Um trotzdem mit möglichst wenigen und einheitlichen Bauteilen auszukommen, können die Isolierkörper aus einfachen Isolierscheiben 10 und getrennten Isolierbutzen 3 zusammengesetzt werden. Diese erhalten dann Passleisten 11, die an den Scheiben aufliegen und die Butzen gegen Verdrehung sichern ; Fig. 5 zeigt diese Ausführung. Die Mitnahme der Butzen in der Drehrichtung erfolgt durch die Spannbolzen der Walze.
Ist das Schaltgerät zur Unterbrechung grösserer
Stromstärken und Spannungen bestimmt, so ist es erwünscht, die-einzelnen Schaltbahnen durch scheibenförmige Isolierwände grösseren Durchmessers voneinander elektrisch zu trennen. Die beschriebene Bauart der Schaltgeräte gestattet es ohne weiteres, solche Trennwände 12 bei Bedarf anzubringen. Die Wände bestehen hiebei aus Ringen, die zwischen die Butzen der Isolierkörper eingelegt werden. Die achsialen Verbindungen lassen sich in diesem Falle durch Stromschienen 8 entsprechend Fig. 6 herstellen.
Da im allgemeinen nur eine Achsialverbindung zwischen zwei benachbarten Schaltbahnen vorhanden ist, lassen sich auch Isolierringe verwenden, die an einer Stelle in der Breite einer Achsialbrücke unterbrochen sind. Durch solche Ringsegmente kann die achsiale Schraubverbindung erspart und durch eine blanke U-Profilbrücke 6 entsprechend Fig. 1 ersetzt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Walzenschalter, bei dem der Schaltbelag der Walze durch blanke, aus je einem Stück bestehende Schaltbrücken gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltwalze sowohl je aus einem Stück bestehende achsiale und je aus einem Stück bestehende tangentiale als auch je aus einem Stück bestehende radiale Schaltbrücken aufweist.
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Roller switch
Electrical switching devices which have a large number of switching positions and are mostly used for control and regulating purposes are almost always designed as rotary switches.
The desired switching connections are made by so-called switching bridges, which are attached to a roller and the fixed ones
Connect switching pieces (switching fingers) with each other as required. Depending on the arrangement of the jumpers, one can distinguish between three fundamentally different types. In the case of the roller switches, the bridges extend parallel to the switch axis; in the case of the segment or series switches, they form parts of circular rings and thus represent tangential connections; The rotary lever or package switches have bridges that consist of radial switching arms. Which design is more appropriate depends essentially on the type of switching program on which the device is based. There are also design restrictions.
For example, if you want to use a single finger strip, i. H. get by with a single row of shift fingers, only axial bridges are possible; these can at best be connected to one another by tangential segments, but these additional connections are electrically insignificant. Axial and tangential bridges only use the surface of the shift drum. With two or more rows of fingers, it is therefore also possible to build shift drums that contain both axial and tangential bridges, so that you can better adapt to the specified shift program. It is also known to axially connect adjacent contact tracks of package switches to one another, although only one such connection can be established between two tracks.
If you want to take advantage of other options for reducing the size of the switch, you have to use roller switches whose bridges are connected to one another by insulated cables. However, such additional connections make the production of the switching device much more expensive. Incidentally, a disadvantage of the roller switch is that the switching bridges can only be attached to the roller by screwing; The package switches, in which the switching lever can be pushed onto a square shaft, have an advantage over this, but usually require more contact paths for the specified switching program than is the case with roller switches with combined axial and tangential bridges.
The invention relates to a roller switch which combines the advantages of all previously known designs. The roller of this device contains all three possible forms of switching bridges, namely those with an axial, tangential and radial extension. The structure generally corresponds to that of a package switch in which the switching bridges are inserted between disk-shaped insulating bodies and are held by them without any further aids. Fig. 1 shows the basic structure of the device.
An insulating body 1 consists of a disk 2 and several slugs 3. A copper strip with bent ends can be placed over two or more slugs, forming a tangential switching bridge 4.
If the strip is placed over two slugs that are not adjacent, the result is an angular bridge composed of two radial arms Insulating bodies belong, is placed. All these forms of switching bridges wrap around the load-bearing slugs in such a way that they are held in place and do not require any further fasteners.
If the switching device is intended for smaller currents, the bridges can be made from sheet metal strips; Instead, larger devices contain bridges made of appropriately bent flat copper.
The circuit advantages of this type of construction are shown using a very simple example.
It is a two-pole changeover switch, such as that used as a commutator. The switching program of this device is shown in Fig. 2. When the switching fingers are arranged in a row, a roller switch results which requires four switching tracks and thus a fairly large overall length. The design with two rows of fingers requires an additional insulated bridge for a roller switch of the usual design.
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links. The design as a rotary lever switch or package switch enables the overall length to be reduced by two switching tracks, but then at least three rows of fingers are required, with individual fingers having to be duplicated.
According to the present invention, however, the same device can be implemented with only two switching tracks and four fingers arranged in two rows. Fig. 3 shows the development of the
Shift lining consisting of two axial bridges and two radial angular bridges.
Compared to the roller switches, in which the bridges are attached to an insulating drum, the type of construction described also has the advantage of greater operational reliability. There is no creeping distance between the individual shift linings, which are run over one after the other by the fingers, but an air gap. There is therefore no risk of the metal particles rubbed off by the bridges leading to a deterioration in the insulation value over time. The advantage of making lubricant grooves for the shift fingers in the insulating body is not lost. The profile bars used to make the bridges are provided with inclined grooves before bending and then filled with consistent grease so that the contact pieces lubricate themselves.
In order to also be able to produce axial connections that skip individual switching paths, the insulating bodies are provided with recesses 7 into which flat rails 8 can be inserted parallel to the axis; Fig. 4 shows this embodiment. The rails have threaded holes and are screwed to the perforated switching bridges.
The invention differs from the package switches, which also consist of insulating bodies and inserted switching bridges, in that the insulating bodies do not belong to the fixed contact fingers, but to the rotating switching bridges. The insulating bodies can therefore also be used to transmit the rotary movement. For this purpose, they are provided with holes 9 for the implementation of clamping bolts, as shown in FIG. A continuous switch shaft is then no longer necessary, so that the diameter of the roller can be kept smaller than with the known designs.
The various switching programs on which the control and regulating devices are based differ not only in the type of finger connections, but above all in the prescribed number of switching states. Since at least one switch position of its own must be assigned to each state, there are also different diameters of the switching drum for different programs. In order to get by with as few and uniform components as possible, the insulating bodies can be composed of simple insulating washers 10 and separate insulating slugs 3. These then receive fitting strips 11, which rest on the panes and secure the slugs against rotation; Fig. 5 shows this embodiment. The slugs are taken along in the direction of rotation by the clamping bolts of the roller.
Is the switching device larger for interruption
Determines current strengths and voltages, so it is desirable to electrically separate the individual switching tracks from one another by means of disk-shaped insulating walls of larger diameter. The described design of the switching devices allows such partition walls 12 to be attached if necessary. The walls consist of rings that are inserted between the slugs of the insulating body. The axial connections can be established in this case by busbars 8 according to FIG.
Since there is generally only one axial connection between two adjacent switching tracks, insulating rings can also be used which are interrupted at one point in the width of an axial bridge. Such ring segments can save the axial screw connection and replace it with a bare U-profile bridge 6 as shown in FIG.
PATENT CLAIMS:
1. Roller switch, in which the switching surface of the roller is formed by bare, one-piece switching bridges, characterized in that the switching roller both axially and one-piece tangential and one-piece radial Has jumpers.