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Elektrischer Schalter mit ausgeprägter Achse
Die Erfindung, bezieht sich auf einen elektrischen Schalter mit ausgeprägter Achse, bestehend aus in Richtung dieser Achse durch Zuganker zusammengepressten Bauteilen, z. B. mehreren längs dieser Achse aufgereihten Schaltfluchten, die ausschliesslich von achsparallel verlaufenden Zugankern zusammengehalten werden, welche den Schalter durchsetzen. Ein Beispiel für einen solchen Schalter zeigen die schematischen Fig. l und 2 der Zeichnung. Fig. l ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines aus vier gleichen Baueinheiten zusammengesetzten Schalters und Fig. 2 die Draufsicht auf ein Schalterelement. An Hand dieser Figur sei vorerst die Aufgabe auseinandergesetzt, mit welcher sich die Erfindung befasst.
Der aus den Fig. l und 2 ersichtliche Schalter, der in Fig. l im linken Teil einen Schnitt nach Linie I-I und im rechten Teil einen solchen nach Linie la-la der Fig. 2 darstellt, wogegen letztere ein Schnitt nach Linie II-II der Fig. l ist, besitzt eine Triebachse 1 mit Nocken 2, die mit Rollen 3 zusammenwirken, welche über Gabeln 4 auf Stössel 5 arbeiten, mit denen die Kontaktbrücken 6 verbunden sind, die entgegen der Wirkung der Schliessfedern 7 von den Gegenkontakten 8 mit Anschlussklemmen 9 abgehoben werden können. Die Achse l durchsetzt die Böden von Gehäuseteilen 10, lOa, lOb, lOc sowie einen Deckel 11, und sei auf eine bekannte Weise gelagert.
Die Achsen 12 der Rollen 3 durchsetzen die Schenkel der Gabeln 4 und sind in Schlitzen 13 des Gehäuseteiles 10-lOc bzw. des Deckels 11 geführt. Die Gehäuseteile 10-lOc. und der Deckel 11 werden durch vier Zugsohrauben 15 zusammengehalten. Ein solcher Schalter ist bekannter Bauweise. Die Zahl der Gehäuse 10 kann in weiten Grenzen schwanken.
Die Erfindung befasst sich nun insbesondere mit einer besonderen Ausführung der Zuganker grö- sserer Länge, wofür Schrauben 15 Beispiele sind.
Diese Zuganker bestehen in der Praxis durchwegs aus Metall und sind, ihrer beträchtlichen Länge wegen, nicht als Kopfschrauben ausge- Führt, sondern stellen Bolzen vor, die an jedem Ende mit Gewinde versehen sind, auf welches entweder je eine Mutter mit Sprengring oder je eine Doppelmutter aufgeschraubt wird ; ein solcher Bolzen ist aus Fig. 3 ersichtlich.
Hinsichtlich der Ausführung und Anordnung solcher metallischer Zuganker bestehen im Bau elektrischer Geräte mehrere Forderungen, die für den Fall eines Paketschalters der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Art folgende sind :
Der Zuganker besteht aus Preisgründen meist aus Eisen, muss dann aber einen Oberflächenschutz erhalten, was meist durch eine galvanische Cadminisiemmg, Verzinkung, Vernickelung od. dgl. geschieht ; dies ist erforderlich, weil der Schalter, der auch als Schütz ausgeführt sein könnte, oft in aggressiven Atmosphären oder in feuchten Räumen Verwendung findet. Das Gewinde wird entweder durch einen spanabhebenden Arbeitsgang oder in einer Gewinderollmaschine erzeugt ; im ersten Fall sind dem Verschleiss besonders unterliegende Werkzeuge, im zweiten Fall ist ausserdem eine teure Maschine erforderlich.
Gleiche Forderungen bestehen hinsichtlich der Schraubenmuttern, deren Gewinde jedenfalls geschnitten werden muss. Der Zeitaufwand zur Herstellung solcher Bolzen ist demgemäss beträchtlich.
Hinsichtlich der Anordnung dieser Bolzen im Schalter besteht die Forderung, dass erstere, um elektrische Kriechweg ausreichend gross zu halten, in genügendem Abstand von stromführenden Teilen, beispielsweise den Anschlussklemmen 9 oder den Strombrücken 6, verlaufen müssen ; oft ist es, weil die Gefahr der Bildung von Kriechwegen nie gänzlich ausgeschlossen werden kann, erforderlich, die Bolzen so anzuordnen, dass ihre Erdung möglich ist. Es erweist sich häufig, dass das elektri- sche Gerät ausschliesslich wegen der Einhaltung dieser Vorschriften grösser ausgeführt werden muss, als dies aus Gründen mechanischer Art oder im Hinblick auf die zu bewältigende elektrische Leistung erforderlich wäre.
Man kann zwar eine gewisse Erleichterung dadurch schaffen, dass man die Bolzen mit einem Isolierschlauch umgibt, allein auch diese Massnahme kompliziert den Aufbau des Gerätes.
Um nun diese Übelstände zu vermeiden, wird erfindungsgemäss bei einem Schalter der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass diese Zuganker, deren Länge ein Vielfaches ihres Durohmessers beträgt, ausschliesslich aus einem thermo-
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plastisch verformbaren, Ihochzugfesten, elektrisch isolierenden und bei Normaltemperaturen mässig
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Polyamidgrundlage. Superpolyamide haben sich in diesem Zusammenhang besonders bewährt.
Superpolyamide besitzen einen Schmelzpunkt von ungefähr 200 C und sind in einem Temperaturbereich von-20 bis mindestens +130'C für die vorliegenden Zwecke genügend fest. Ihre Zug- festigkeit beträgt in diesem Temperaturbereich 500-600 : kg/cm2 ; sie ist somit geringer als jene des Eisens, was aber dadurch leicht ausgeglichen werden kann, dass man nunmehr, der vorzüglichen Isoliereigenschaften dieser Kunststoffe wegen, auf Kriechweg überhaupt nicht mehr Bedacht zu nehmen braucht, wodurch es möglich ist, den Durchmesser der Kunststoffzugbolzen zu vergrö- ssern und trotzdem noch mit den Bolzen näher an die stromführenden Teile heranrücken kann ;
auch ist in Betracht zu ziehen, dass eiserne Zugelemen- te im allgemeinen ungebührlich überdimensioniert werden.
Dadurch, dass solche Kunststoffe thermo- plastisch sind, können sie in Mehrfachformen im Spritzgussweg hergestellt werden, und zwar mit Kopf und Gewinde, so dass die gesonderte Gewindeherstellung ebenso entfällt wie jegliche Oberflächenveredlung. Der elastischen Eigenschaften dieser Kunststoffe wegen entfallen ferner Sprengringe u. dg1., wie es auch leicht möglich ist, besonders wenn auch die Mutter aus thermoplastischem Material besteht, nach Beendigung der Montage Mutter und Bolzen mittels eines Lötkolbens od. dgl. örtlich zu verschweissen und dadurch gegen ungewolltes öffnen dauernd und vollständig zu sichern.
Es ist demnach ersichtlich, dass der Ersatz der gebräuchlichen Metallzuganker durch solche aus thermoplastisch verformtem geeigneten Kunststoff wichtige Vorteile gewährleistet, welche nicht nur fabrikatorischer sondern auch konstruktiver Natur sind.
Es sind bereits elektrisch nichtleitende Schrauben vorgeschlagen worden, die aus einem Metallkern mit einem das Schraubengewinde und den Schraubenkopf bildenden Kunststoffüberzug bestehen, wobei der Metallkern zwecks sichererd. h. verdrehungsfreier und zugfester Verbindung mit dem Kunststoff eine gerippte Oberfläche aufweist. mit welcher er in den Kunststoff eingebettet ist.
Gemäss dem älteren Vorschlag handelt es sich um eine Senkschraube, nicht aber. um einen Zug- anker ; wahrend eine Senkschraube in der Regel über einen Bereich mit dem Muttergewinde zu- sammenwirkt, welcher ein Mehrfaches des Bol- zendurchmessers ist, ist dies für Zugbolzen, die nach Art einer Schraube oder eines Nietes wirken, nicht der Fall. Man hat nicht erkannt, dass man zugbeanspruchte sowie, der auftretenden Schalt- schläge wegen auch dynamisch beanspruchte.
Kon- struktionselemente der vorliegenden Art zur Gänze aus thermoplastischem Kunststoff herstellen, d. h. auf die Verwendung metallischer Kerne überhaupt verzichten kann-obgleich Kunststoffschrauben mässiger Länge aus Superpolyamid bestehend an sich ebenfalls bekannt sind-und dal') es auch möglich ist, bei Vorhandensein von auf Abscheren beanspruchenden Kräften Zugelemente zu schaffen, welche nicht grösser oder nur unwesentlich grösser sind, als die entsprechenden Metallbolzen. Ferner ist es nicht neu, Nieten aus thermoplastischem Kunststoff zu verwenden, was auch für elektrische Apparate zutrifft.
Immer handelte es sich dabei aber um relativ kurze Niet-oder Schraubenbolzen, deren Länge nur ein geringes Mehrfaches ihres Durchmessers betrug, so dass beim Erwärmen des Nietbolzens zwecks Herstellung des zweiten Nietkopfes eine gute Durchwärmung des ganzen Nietschaftes und damit eine gute Ausfül- lung des Niedoches erzielt wurde. Hochbau sprudhte Zuganker grosser Länge (d. h. einer Länge, die ein durchgehendes Anliegen der An kerwandung an der Lochwandung völlig ausschliesst und die praktisch unbegrenzt ist), die aus Kunststoff bestehen, sind im Bau elektrisch-ci Schalter ein völlig neuartiges Bauelement.
Weitere dem Ziele der Erfindung dienende Vorschläge werden im Folgenden an Hand der Zeichnungen erläutert, in welchen die Fig. 4 und 5 einen erfindungsgemässen Bolzen mit aus Kunststoff bestehender Mutter, und Fig. 6 eine Spritz- gussform zur vereinfachten Herstellung einer sol. chen Mutter dargestellt. Fig. 7 zeigt eine vorteil. hafte Art der Fixierung der Mutter, Fig. 8 ein : anders beschaffene Mutter innerhalb einer Spritz.
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nach Linie IX-IX der Fig. 8 dargestellt ist. Fig.
K zeigt das Abnehmen einer Mutter nach Fig. vom Gewindedorn der Spritzgussform, Fig. 11 er läutert eine besonders einfache Sicherungsart de Mutter, Fig. 12 eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemässen Zugbolzen mit eine Draufsicht in Fig. 13 und Fig. 14 eine besonder : Verwendungsmöglichkeit der vorliegenden Kunst stoffanker.
Wie Fig. 4 darstellt, kann die Form des vorlie genden Zugankers 20 im wesendichen die eine Kopfschraube aus Metall sein. Der Kopf 21 kann im Gegensatz zu metallischen Zugankern, nun mehr vorhanden sein, da seine Herstellung in eine Spritzgussform keine Schwierigkeiten verursach und die Form durch Zwischenstücke leicht für dz Herstellung von Ankern verschiedener Länge hegerichtet werden kann. Das Gewinde 22 wir, ebenfalls in der Form erzeugt und ohne jede wei tere Nacharbeit verwendet. Der (übertrieben g ; zeichnete) Formengrat 23 wird aus noch zu bc schreibenden Gründen nicht entfernt.
Die Mutter 24, Fig. 5, ist aus erzeugungstecn nischen Gründen bei 25 geschlitzt, so dass zw Hälften entstehen, die bei 26 durch einen Ste miteinander verbunden sind. Bekanntlich ist e wohl-ohne weiteres möglich, innerhalb eine KunststoSpressform ein Muttergewinde herzustei
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len, doch besteht dann der Übelstand, dass der fertige Press-bzw. Spritzgussteil, von dem das
Muttergewinde formenden Dorn abgeschraubt werden muss, was zeitraubend ist. Diesem übel- stand wird erfindungsgemäss dadurch begegnet, dass man sich einer Form nach Fig. 6 bedient.
Innerhalb dieser Form werden die Mutterhälften
24a, 24b, die bei 26 zusammenhängen, längs je eines Gewindedomes 27 geformt. Nach Auseinan- demehmen der Formenhälften 28a, 28b, die durch einen Kanal 29 gefüllt wurden, kann man die beiden Mutterhälften zur fertigen Mutter zusam- menklappen, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist, so- ferne ein im kalten Zustande biegsamer Kunst- stoss (Superpolyamid) verwendet wurde. Dieses
Zusammenklappen kann auf dem Zuganker selbst erfolgen, wodurch die für das Aufschrauben der
Mutter erforderliche Arbeitszeit abgekürzt werden kann. Damit die beiden Mutterhälften 24a, 24b in eine Lage geraten, in der sich die in ihnen vorhandenen Gewindehälften richtig ergänzen, kann man an den Mutterhälften noch Orientierungsvor- sprünge, z.
B. nach Art von Dübeln 30 und Dübellöchern 31 ausformen.
Es sind zweiteilige Muttern nach Fig. 5 in Ausführung aus Metall bekannt, aber der Steg 26 bestand bisher aus einem separaten nachträglich zu montierenden Band ; diese Montagearbeiten entfallen nunmehr.
Die Mutternherstellung nach Fig. 6 erlaubt noch eine Zahl von Variationen. So könnten die beiden Mutternhälften auch in anderer Weise gegeneinander gedreht werden ; sie können statt des längsseitigen Venbindungssteges 26 einen kopfseitigen Verbindungssteg tragen, der eventuell auch das Gewindeloch freigibt. Bei einem zweigängigen Gewinde könnten sogar die beiden Muttemhälf- ten völlig gleich beschaffen sein.
Eine so beschaffene Mutter trachtet sich wieder zu erweitern, wenn man ihre Hälften nicht ge- genseitig sichert, was durch Verkleben oder Verschweissen geschehen könnte. Einfacher ist es, die Mutter im elektrischen Apparat in eine Vertiefung 33 einzusetzen, vgl. Fig. 4 und l. Ebenso kann der Kopf 21 der Schraube in eine solche Vertiefung (vgl. 34, Fig. I) eingesetzt werden. Die Kopfvertiefung ist nicht sechskantig oder dem sonstigen Umriss des Kopfes angepasst, sondern genügend weit, um den Kopf mit einem Schraubenschlüssel (Steckschlüssel) drehen zu können.
Um die Muttern in ihrem'Sitz zu 1ìxieren, kann es auch zweckmässig sein, sie nach unten konisch oder pyramidenförmig zu verjüngen, wie dies aus Fig. 7 ersichtlich ist. Das die Mutter aufnehmende Loch 33 des Apparateteiles (es könnte dies beispielsweise Teil 100 der Fig. 1 sein) ist konisch oder pyramidenförmig ausgeführt (übertrieben dargestellt), so dass die Mutter 34, die entsprechende Aussenflächen aufweisen könnte, sich unter mässiger Deformation fest in diesem Hohlraum verkeilt.
Die Fig. 8 und 9 zeigen die Herstellung einer Überwurfmutter 40 aus in kaltem Zustande mässig deformierbarem Kunststoff in einer Form, derer
Hälften mit 41a, 41b und deren Einspritzkana mit 42 bezeichnet ist. Der das Gewinde ausbilden de Dorn 43 trägt auch Trennwände 44, welche jedoch nicht bis in den oberen Teil der Motte : reichen. Es entsteht eine geschlitzte Mutter, wel che, wie Fig. 10 zeigt, dadurch vom Dorn unter VermeidungeinerSchraubbewegungabgenommer wird, dass man die Mutter erweitert, wie dies durch
Wegbiegen der durch die Schlitze getrennten Teile 40a, 40b, 40c möglich ist.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Kunst- stoffs. zuganker besteht darin, dass sie, als Gewindebolzen ausgeführt, in einfacher Weise selbsthemmend gestaltet werden können. Lässt man, wie die Fig. 4 und 11 erkennen lassen, am Bolzen 20 bzw. 50 den an sich von selbst entstehenden Grat 23 bzw. 51, der eine Folge der geteilten Spritzgussform ist, stehen, so wird dieser beim folgenden Aufsetzen der Mutter von dieser defor- miert, was, wie sich gezeigt hat, eine vorzügliche Sicherung der Mutter ergibt, auch wenn diese nicht aus Kunststoff besteht (denn die Erfindung ist nicht auf die Verwendung von Kunststoffmuttern beschränkt). Dieser Grat braucht nicht dicker zu sein, als er bei Verwendung'guter For-
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auch innerhalb der Mutter selbst vorgesehen werden.
Im Beispiel nach Fig. 12 ragt der Bolzen 52 um das Mass 52a aus dem Paket 53, das er zusammenhalten soll, vor und wird durch Anwendung eines Quersplints 52b fixiert. Damit man einen unter Spannung stehenden Zugbolzen 52 erhält, wird dieser mit einer nach dem Prinzip der schiefen Ebene wirkenden verstellbaren Keileinrichtung 53, 54 kombiniert. Diese Einrichtung besteht aus zwei Drehgliedes, die sich längs einer Schraubenfläche 55 berühren. Durch gegenseitiges Verdrehen der Teile 53,54 kann der Kopf 52c des Bolzens 52 angehoben und dieser dadurch gespannt werden. Um die Teile 52c und 54 in der Endlage gegeneinander zu fixieren, kann man durch Einsetzen eines heissen Domes im Bereich 55 eine örtliche Deformation des Teiles 54 in der Weise bewirken, dass ein Teil des Muttermaterials in eine Ausnehmung 56 des Kopfes 52c eingreift.
Auch könnte, die Trennfläche 55 eine Sperrzahnung erhalten, die ein selbsttätiges Lösen des Teiles 54 ausschliesst.
Ein weiterer Vorteil des vorliegenden Konstruktionselementes besteht darin, dass dieses in kaltem Zustand mässig biegsam ist. Dadurch ist es möglich, mit einem geraden Bolzen mässig. gekrümmte Bohrungen zu durchsetzen, indem ein solcher Bolzen 60, Fig. 14, unter Abbiegung in diese Bohrungen eingeführt werden kann. Dies eröffnet . gänzlich neuartige konstruktive Möglichkeiten.
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