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Gepolter Schutzrohrwechselkontakt
In der Zeitschrift "The Bell System Technical Journal" November 1953, Seiten 1393 ff. ist ein Schutzrohrwechselkontakt beschrieben, dessen drei Kontaktfedern parallel zueinander in der Längsrichtung des Schutzrohres liegen und der durch die äussere Anbringung zweier Magnete in bestimmter Weise polarisiert ist. Bei dieser Konstruktion sind an die aus dem Schutzrohr herausragenden Enden der äusseren Kontaktfedern zwei permanente Magnete angesetzt, deren magnetischer Kreis über je ein Flussfühiungs- blech zum magnetisch entgegengesetzten Ende des Kontaktes geschlossen ist,
Einen nach dem gleichen magnetischen Prinzip aufgebauten Wechselkontakt zeigt die Fig. 3 der brit. Patentschrift Nr. 631, 713.
Bei der hier dargestellten Anordnung schwingt eine Mittelkontaktfeder zwischen zwei senkrecht zu dieser angeordneten äusseren Kontaktstücken, von denen jeweils ein magnetischer Rückschluss zu der Einspannstelle der Mittelkontaktfeder führt. In diese magnetischen Rückschlüs- se sind permanente Magnete eingesetzt, welche die Polung des Kentaktes herbeiführen.
Ein anderes magnetisches Prinzip eines gepolten Wechselkontaktes zeigt die Fig. 2 der USA-Patentschrift Nr. 2,277, 215. Auch bei diesem Kontakt liegen die äusseren Kontaktstücke senkrecht zur Mittelkontaktfeder. Die Polung wird hier dadurch herbeigeführt, dass zwei permanente Magnete vorgesehen sind, welche die der Kontaktstelle abgewandten Enden der äusseren Kontaktstücke so verbinden, dass sich ein die beiden äusseren Kontaktstücke in magnetischer Reihenschaltung durchsetzender Dauerfluss ergibt.
Die vorliegende Erfindung zeigt eine demgegenüber wesentlich vereinfachte Konstruktion eines gepolten Schutzrohrwechselkontaktes, dessen drei Kontaktfedern parallel zueinander in der Längsrichtung des Schutzrohres liegen. Dieser Schutzrohrwechselkontakt ist durch einen einzigen, die Pol ung bewirken- den Dauermagneten gekennzeichnet, welcher die äusseren Kontaktfedern im Bereich des Arbeitsluftspaltes umfasst und dessen Feld im wesentlichen quer zu den Kontaktfedern (also nicht in deren Längsrichtung) in der durch die Bewegung der Umschaltekontaktfeder definierten Ebene verläuft.
Der erfindungsgemässe gepolte Schutzrohrwechselkontakt besitzt gegenüber den bekannten Konstruktionen einerseits den Vorteil, dass er mit einem einzigen Dauermagneten auskommt, um die Polung herbeizuführen. Darüber hinaus bietet die besondere Anbringung des Dauermagneten den Vorteil, dass man mit seiner Hilfe normale Schutzrohrwechselkontakte in gepolte Schutzrohrwechselkontakte umwandeln kann. Dies ist aus Gründen der Typenbeschränkung von wesentlicher Bedeutung. Die Art der Anbringung des Dauermagneten ist dabei denkbar einfach.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in beispielsweisen Ausführungsformen dargestellt. Die Fig. 1 und 2 zeigen eine erste Ausführungsform in zwei senkrecht zueinander geführten Schnitten. Der Querschnitt ist an der Stelle desArbeitsluftspaltes geführt. Fig. 3 zeigt eine besondere Stellung des Dauermagneten. Die Fig. 4 und 5 zeigen gleichfalls in zwei senkrecht zueinander geführten Schnitten eine zweite Ausführungsform. Fig. 6 zeigt einen Dauermagneten im Schaubild und Fig. 7 einen Längsschnitt durch eine dritte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes.
Den Dauermagneten kann man gemäss den Fig. 1 und 2 als U-förmigen Bügel ausbilden, dessen Schenkel an der Stelle des Arbeitsluftspaltes das Schutzrohr umfassen. Das Schutzrohr 1 enthält die beiden äusseren Kontaktfedern 2 und 3 sowie die Umschaltekontaktfeder 4. An der Stelle des Arbeitsluftspaltes der drei Kontaktfedern ist der U-förmig gebogene Dauermagnet 5 vorgesehen, dessen Polung durch die Buchstaben N/S angedeutet ist. Das Schutzrohr wird weiterhin von den beiden Erregerspulen 6 und 7
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umschlossen, welche die notwendige Erregung zur Betätigung des Kontaktes liefern.
Diese Anordnung beruht auf folgendem Prinzip : Der Dauermagnet 5 erzeugt im Arbeitsluftspalt ein Feld, dessen Kräfte zwischen der Umschaltekontaktfeder 4 und einerseits der Kontaktfeder 2 sowie anderseits der Kontaktfeder 3 bei entsprechender Justierung jer Anordnung gleich sind. Infolgedessen verbleibt die Umschaltekontaktfeder 4 in der Ruhelage. Wird nun der Anordnung mittels der Erregerspulen 6 und 7 ein weiteres Feld aufgedrückt, so bewirkt dieses Feld je nach seiner Richtung eine Verstärkung der Kräfte zwischen der Umschaltekontaktfeder und der einen äusseren Kontaktfeder und eine Schwächung der Kräfte zwischen der Umschaltekontaktfeder und der andern äusseren Kontaktfeder.
Bei ausreichender Stärke des mittels der beiden Erregerspulen 6 und 7 erzeugten Feldes wird dann die Umschaltekontaktfeder zu der betreffenden äusseren Kontaktfeder hingezogen und gibt mit dieser Kontakt.
Diese Anordnung bietet noch die Möglichkeit, auf einfache Weise eine Justierung bzw. eine Beeinflussung der jeweiligen Umschlagzeit voinehmen zu können. Zu diesem Zweck wird der Dauermagnet um eine Achse drehbar angeordnet, die senkrecht zu der durch die Bewegung der Umschaltekontaktfeder definierten Ebene durch den Arbeitsluftspalc verläuft. In der Fig. 2 ist diese Achse durch die strichpunktierte Linie angedeutet. Fig. 3 zeigt den erfindungsgemässen Schutzrohrwechselhonta. kt mit gedrehtem Dauermagnet 5. Hier ist nur eine einzige Erregerspule 8 vorgesehen, die ausreicht, wenn genügend Erregerleistung zur Verfügung steht.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Lage des Dauermagneten 5 besteht zwischen den Kontaktfedern 4 und 2 ein stärkeres Feld als zwischen den Kontaktfedern 4 und 3, da der eine Pol des Dauermagneten, hier N, der Kontaktfeder 2 wesentlich näher liegt als der andere Pol (S) der Kontaktfeder 3. Der Dauerfluss wird also in diesem Falle im wesentlichen vom Pol N zum Ende der Kontaktfeder 2 und über den betreffenden Teil des Arbeitsluftspaltes zur Kontaktfeder 4 verlaufen, von wo aus er sich zumindest teilweise als starker Streufluss direkt, also unter Umgehung der Kontaktfeder 3, zum Pol S schliesst. Mit Hilfe dieser einseitigen Verstärkung der Kräfte im Arbeitsluftspalt lassen sich einerseits Ungenauigkeiten im Kcntaktaufbau ausgleichen und darüber hinaus unterschiedliche Umschlagszeiten erzielen.
Gemäss der dargestellten Lage des Dauermagneten 5 würde sich zur Betätigung der Umschaltekontaktfeder 4 in Richtung zur Kontaktfeder 2 eine kürzere Umschlagszeit ergeben als in Richtung zur Kontaktfeder 3.
Eine entgegengesetzte Drehung des Dauermagneten 5 würde entsprechend entgegengesetzte Wirkungen hervorrufen.
Eei dem in Fig. 1 - 3 dargestellten Schutzrohrwechselkontakt nimmt die Umschaltekontaktfeder 4 die Mittellage zwischen den beiden äusseren Kontaktfedern 2 und 3 ein. Diese Ausführungsform setzt eine entsprechende Steifigkeit der Umschaltekontaktfeder 4 und Stärke des vom Dauermagneten 5 gelieferten Magnetfeldes voraus. Verstärkt man demgegenüber das Magnetfeld bzw. verringert die Steifigkeit der Umschaltekontaktfeder 4, so nimmt schliesslich die Umschaltekontaktfeder 4 eine als Kipplage bezeichnete, einseitige Ruhelage ein, in welcher sie mit einer der beiden äusseren Kontaktfedern 2 bzw. 3 Kontakt gibt. Dies ist darauf zurückzuführen, dass der Verlauf des vom Dauermagneten gelieferten Feldes durch die Kontaktfedern beeinflusst wird.
Ist nämlich der Abstand zwischen der Umschaltekontaktfeder und der einen äusseren Kontaktfeder kleiner als zur andern äusseren Kontaktfeder, so tritt automatisch eine Feldverdichtung in Richtung zur ersteren äusseren Kontaktfeder ein, was zu einer Stärkung der Anziehungskräfte führt. Bei symmetrischem Aufbau des Kontaktes sind dabei beide Kipplagen gleichberechtigt.
Gemäss dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 4 und 5 kann man den Dauermagneten als diametral magnetisierten Zylinder aufbauen. Der Querschnitt nach Fig. 5 ist an der Stelle des Arbeitsluftspaltes geführt. Über das Schutzrohr 1 ist hier der zylindrisch ausgebildete Dauermagnet 9 geschoben, dessen Polung durch die Buchstaben N/S bezeichnet ist. Über den Dauermagneten 9 ist die Erregerspule 10 gewickelt bzw., wenn es sich um eine in sich stabile Wicklung handelt, geschoben. Die Umschaltekontaktfeder 4 ist in einer Kipplage gezeichnet, in welcher sie mit der äusseren Kontaktfeder 2 Kontakt gibt.
Dies ist die zuletzt eingenommene Ruhelage des Kontaktes, aus der er jederzeit durch entsprechende Erregung mittels der Erregerspule 10 in die entgegengesetzte Kipplage gebracht werden könnte, in welcher er ebenfalls liegen bleiben würde.
Aus fertigungstechnischen Gründen kann es zweckmässig sein, den zylindrisch ausgebildeten Dauermagneten aus einem Blechstreifen zu biegen, wobei ein mehr oder minder grosser, axialer Schlitz stehen bleibt (Fig. 6). Die Breite dieses Schlitzes ist dabei so zu wählen, dass sich mit einem solchen Dauermagneten ein diametral verlaufendes Magnetfeld erzielen lässt.
Es ist auch möglich, dem erfindungsgemässen, gepolten Schutzrohrkontakt eine bevorzugte Kipplage zu geben. Zu diesem Zweck wird gemäss der weiteren Erfindung die Umschaltekontaktfeder vorma-
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gnetisiert. Diese Vormagnetisierung wirkt so, als ob die Erregerspule eine bestimmte Dauererregungliefern würde. Es werden dadurch also die Kräfte in Richtung zur einen äusseren Kontaktfeder gestärkt und zur andern äusseren Kontaktfeder geschwächt.
Ein zweckmässiges Ausführungsbeispiel fUr die Erzeugung der Vormagnetisierung der Umschaltekontaktfeder zeigt die Fig. 7. Bei dieser Ausführungsform ist, wie beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 4, ein zylindrischer, diametral magnetisierter Dauermagnet 11 vorgesehen, dessen Feld den Arbeitsluftspalt quer zu den Kontaktfedern in der durch die Bewegung der Umschaltekontaktfeder definierten Ebene durch- setzt. Auf das Schutzrohr 1 ist noch ein weiterer axial magnetisierter Zylinder 12 aufgeschoben, welcher die Umschaltekontaktfeder 4 umgibt.
Gemäss der durch die Buchstaben N/S angegebenen Polung der beidenDauermagnete ergibt sich zwischen der Umschaltekontaktfeder 4 und der äusseren Kontaktfeder 2 eine Feldverstärkung und in Richtung zur Umschaltekontaktfeder 3 eine Feldschwächung, so dass die Umschaltekontaktfeder 4 eine bevorzugte Kipplage besitzt, in welcher sie mit der äusseren Kontaktfeder 2 Kontakt gibt. Über beide Magnete 11 und 12 ist die Erregerspule 13 geschoben. Liefert diese ein der Magnetisierung durch den Dauermagneten 12 entgegenwirkendes Feld, so kann bei entsprechender Stärke dieses Feldes die Flussrichtung in der Umschaltekontaktfeder 4 umgekehrt werden, so dass letztere zur äusseren Kontaktfeder 3 gezogen wird und mit dieser schliesslich Kontakt gibt.
Es ist selbstverständlich auch möglich, an Stelle des zylindrisch ausgebildeten Dauermagneten 12 eine andere Form zu wählen, beispielsweise die Umschaltekontaktfeder 4 selbst aus Dauermagnetwerkstoff auszubilden.
Es sei noch darauf hingewiesen, dass die Möglichkeit besteht, den Dauermagneten, dessen Feld im wesentlichen quer zu den Kontaktfedern verläuft, um die Längsachse des Schutzrohres zu verdrehen. Es tritt hiedurch eine Feldverschiebung im Arbeitsluftspalt auf, mit der sich Unsymmetrien im Kontaktaufbau nachträglich ausgleichen lassen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Gepolter Schutzrohrwechselkontakt, dessen drei Kontaktfedern parallel zueinander in der Längsrichtung des Schutzrohres liegen, gekennzeichnet durch einen einzigen, die Polung bewirkenden Dauermagneten (5 ; 9 ; 11), welcher die äusseren Kontaktfedern (2,3) im Bereich des Arbeitsluftspaltes umfasst und dessen Feld im wesentlichen quer zu den Kontaktfedern (also nicht in deren Längsrichtung) in der durch die Bewegung der Umschaltekoniaktfeder definierten Ebene verläuft.