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Verzögerungsanordnung, insbesondere für elektrische Schalter
Die Erfindung betrifft eine Verzögerungsanordnung, insbesondere für elektrische Schalter, bestehend aus einem mit Flüssigkeit erfüllten Gehäuse, an dessen Aussenseite ein Magnetsystem angeordnet ist und innerhalb dessen ein unter Wirkung des Magnetsystems stehender, relativ zum Gehäuse beweglicher, zumindest teilweise aus ferromagnetischem Material bestehender Kolben vorgesehen ist.
Es ist oftmals erwünscht, z. B. elektrische Schalter verzögernd schalten zu lassen. Dies gilt unter anderem für Schalter, durch die eine elektrische Anlage nach einer bestimmten Zeit von Stern auf Dreieck umgeschaltet werden soll. Einrichtungen, durch welche verzögerte Schaltungen ermöglicht werden, müssen robust, betriebssicher und zugleich billig sein, wogegen an die Zeitgenauigkeit keine besonderen Anforderungen gestellt werden.
Wie z. B. aus der deutschen Patentschrift Nr. 515322 hervorgeht, sind Verzögerungsanordnungen der oben angegebenen Art bekannt. Bei diesen werden je nach der Lage des Kolbens im Gehäuse, welches selbst mit dem Magnetsystem eine feste Baueinheit bildet, Anker angezogen, die in Stromkreisen liegende Schalter betätigen. Diese Anordnungen weisen jedoch den Nachteil auf, dass die Schaltkraft, da ein Anker über einen Luftspalt angezogen wird, relativ gering ist und dass die Schaltzeit nicht beliebig gewählt werden kann. Weiters ist, da das Magnetsystem durch Elektromagneten gebildet ist, unbedingt eine Spannungsquelle erforderlich.
Diese Nachteile werden bei der Anordnung nach der Erfindung dadurch vermieden, dass das Gehäuse relativ zum Magnetsystem ebenfalls beweglich ist und bei einer Bewegung desselben, infolge der magnetischen Kopplung, der Kolben gegenüber dem Magnetsystem seine Lage im wesentlichen beibehält, dass eine Rückstellkraft vorgesehen ist sowie dass das Magnetsystem vorzugsweise durch Permanentmagneten gebildet ist.
Vorzugsweise ist im Inneren des Gehäuses, u. zw. in Bewegungsrichtung des Kolbens, zwischen dem Gehäuse und dem Kolben eine Rückstellfeder angeordnet. Das Magnetsystem kann durchscheibenförmige Magnete und ebenfalls scheibenförmige Polschuhe gebildet sein, die mit einer mittigen Durchbre- chung versehen sind, in die das Gehäuse eingeschoben ist. Die scheibenförmigen Magnetekönnen dabei mit einer grösseren Durchbrechung versehen sein als die scheibenförmigen Polschuhe und der Kolben kann über seine Länge einen sich ändernden Querschnitt aufweisen, derart, dass der Querschnitt des Kolbens in dessen Ruhestellung in den den Polschuhen gegenüberliegenden Bereichen grösser ist als in den den Magneten gegenüberliegenden Bereichen.
Vorzugsweise können in Bewegungsrichtung des Gehäuses hintereinanderliegend zwei Magnetsysteme vorgesehen sein, deren Magnetisierung entgegengesetzt ist. Weiters ist vorzugsweise der Kolben in seiner Längsrichtung durchbohrt und ist die Bohrung durch ein Ventil verschliessbar. Das Ventilkann dabei durch eine Leitung umgangen sein.
Eine Anordnung nach der Erfindung ist nachstehend an Hand eines in der Zeichnung im Axialschnitt dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
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In einem geschlossenen Zylinder --7--, der von einem Magnetsystem-4, 5, 6-- umgeben ist, ist ein Kolben -3-- angeordnet. Zwischen der oberen Stirnfläche des Kolbens --3-- und der oberen Stirnfläche des Gehäuses --7-- ist eine Schraubenfeder-l-angeordnet, die in der in vollen Linien ge-
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und einer aus amagnetischem Material gefertigten Distanzierung-6-, welche Teile in einem Ge- häuse --11- angeordnet sind.
Die Permanentmagnete-5-sind in Achsrichtung --15- der Anordnung magnetisiert. Die Pol- schuhe-4-und die Permanentmagnete-5-sind scheibenförmig ausgebildet und mit einer runden, dem Zylinder -7-- entsprechenden Bohrung versehen. Ihr äusserer Umfang kann ebenfalls rund sein oder auch andere Form aufweisen.
Der im Zylinder --7-- angeordnete Kolben --3-- weist über seine Länge verschiedeneQuerschnitte auf, wobei die in Ruhestellung der Einrichtung den Polschuhen --4-- gegenüberliegenden Bereiche - einen grösseren Querschnitt aufweisen als die dazwischen, den Magneten --5--gegenüberliegen- den Bereiche --10--. Die Durchmesserdifferenz dieser Bereiche liegt in der Grössenordnung der Stärke der Polschuhe.
Um eine optimale Funktion der Anordnung zu erreichen, darf der Abstand zwischen den Polschuhen --4-- und dem Kolben --3-- denjenigen Wert, der durch die Hälfte der Stärke der Polschuhe --4-- bestimmt ist, nicht überschreiten. Aus mechanischen Gründen, d. h. um dem Zylinder --7-- eine hinreichende Festigkeit zu erteilen, kann ein bestimmter Abstand auch nicht unterschritten werden. Eine Vergrösserung der Stärke der Polschuhe --4-- auf mehr als den20fachen Wert des Abstandes zwischen den Polschuhen --4-- und dem Kolben --3-- ist insoferne nicht zielführend, als dadurch die vom Magnetsystem auf den Kolben ausgeübte Haltekraft wieder abnimmt.
Zur Vergrösserung dieser Haltekraft sind bei dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel zwei gleichartige Magnetsysteme verwendet, die einander entgegengesetzte Magnetisierungsrichtungen aufweisen.
Die Wirkungsweise der Anordnung ist wie folgt : In der Ruhestellung befinden sich der Zylinder -= und der Kolben --3-- in den strichpunktiert gezeichneten Lagen --7'und 3'--. Soll die Anordnung ihre Funktion ausüben, wird der Zylinder --7-- durch eine auf dessen ÖSe --16-- wirkende äussere Zugkraft in die mit vollausgezogenen Linien dargestellte Lage verstellt. Da die Magnetsysteme -- 4, 5 --
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gelöst.
Die Zeitverzögerung im Schaltvorgang wird dadurch erzielt, dass der Zylinder bei dessen Freigabe durch die Feder-l-nach oben gedrückt wird und in seiner Bewegung durch die im Zylinder befindliche Flüssigkeit, vorzugsweise Silicon-Öl, behindert ist. Die Flüssigkeit kann nämlich durch den Spalt zwischen dem Kolben-3-und dem Zylinder --7-- nur allmählich nach oben strömen, wodurch sich der Zylinder relativ zum Kolben nur langsam bewegt. Es sei darauf hingewiesen, dass an Stelle der Schraubenfeder-l-im Zylinder auch eine äussere Feder oder irgendeine andere auf den Zylinder wirkende Rückstellkraft vorgesehen sein kann.
Wenn die Zeitverzögerung nur bei einer Bewegungsrichtung des Kolbens wirksam sein soll, kann im Kolben --3-- ein Ventil, z. B. ein Kugelventil --12--, eingebaut sein, welches sich bei einer Bewegungsrichtung öffnet und die Flüssigkeit durch einen Kanal --14- ungehindert auf die andere Seite strömen lässt.
Um die Zeitverzögerung bei gleichem Stellweg zu verändern, können Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Viskositäten verwendet werden oder kann der Spalt zwischen dem Kolben --3-- und dem Zylinder --7 -- verschieden gross gemacht werden. Eine weitere Möglichkeit, die Verzögerung zu beeinflussen, besteht darin, im Kolben einen Kanal --13-- vorzusehen, durch den die Flüssigkeit zurück- strömen kann.