Elektromagnetische Antriebsvorrichtung. Vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektromagnetische Antriebsvorrichtung, zum Beispiel zur Betätigung elektrischer Schalter, Dampf-, Luft-, Wasser oder Gas ventilen etc. Die Vorrichtung gemäss der Erfindung besitzt einen Feldmagnet und einen mit ihm zusammenwirkenden Anker, wobei beide gegeneinander drehbar sind, An schläge zur Begrenzung der Bewegung des Drehelementes, eine Zweiwegwicklung auf einem der genannten Elemente, einen in Übereinstimmung mit dem Drehelement drehbaren Kommutator zur Beherrschung der über die Zweiwegwicklung führenden Stromkreise,
mit dem genannten Kommuta- tor zusammenwirkende Bürsten und Mittel zum .Schliessen der elektrischen, über die Bürsten und den Kommutator führenden Stromkreise.
Die Zeichnung veranschaulicht Ausfüh rungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes. Fig. 1 zeigt schematisch ein erstes und Fig. 2 ein zweites Beispiel; Fig. 3 veranschaulicht schematisch eine elektromagnetische Vorrichtung nach der Erfindung als Mittel zum Betätigen eines Ventils; Fig. 4 ist ein Aufriss einer zur Betäti gung eines elektrischen Schalters eingerich teten Vorrichtung bei abgenommenem Ge häusedeckel; Fig. 5 und 6 sind eine Rückansicht und eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 4.
In Fig. 1 bezeichnet 1 einen Elektro magneten, 2 dessen Anker mit den Polen 3 und 4, 5 und 6 die auf der Ankerwelle 2 an gebrachten und mit ihr kreisenden Kommu- tatorsegmente und 7 einen mit .den beiden Kontaktstücken 8 und 9 derselben elektri schen Polarität zusammenwirkenden Schal ter, welcher als Mittel zum Schliessen der -die beiden ortsfesten Bürsten 10 und 11, die Zweiweg-Ankerwicklung 1,2 und die Feldmag- netwicklung 13 und 14 einschliessenden Stromkreise. Der Anker 2,
welcher von rechteckiger Form oder einer andern Q,uerschnittsform sein kann, ist derart bewickelt, dass er ab wechselnd in zwei getrennten Teilen (We gen) erregt werden kann, das heisst die ein fache Ankerwicklung hat zwischen den bei den Enden eine gemeinsame Anschlussstelle 15 und die freien Enden der Ankerwicklung sind mit den beiden Segmenten 5 und 6 des Kommutators verbunden, wodurch .abwech selnde Wege für den Strom durch die An kerwicklung geschaffen werden.
Die Seg mente 5 und 6 des Kommutators sind so an geordnet, dass die mit ihnen zusammenwir kenden Bürsten 10 und 11 nicht gleichzei tig mit den genannten Segmenten in Kon takt sind, wenn der Anker stillsteht, und nur momentan gleichzeitig damit in Kon takt sind, wenn der Anker von einer Stel lung in die andere übergeht. Da jedoch gleichzeitig nur eine Bürste Strom erhält, kann kein Strom durch den abwechselnden Stromkreis fliessen. Die Feldmagnetspulen 13 und 14 sind in üblicher Weise auf den Magneten gewickelt; doch ist das freie Ende dar Wicklung 13 mit der gemeinsamen Ar! schlussstelle 15 der Ankerwicklung verbun den, während das freie Ende der Spule 14 mit der Stromquelle 16 verbunden ist.
Wenn der Stromkreis zwischen der .Stromquelle 16, dem Schalter 7, den Kon takten 8 oder 9 und der gleichzeitig mit den :Segmenten 5 oder 6 in Kontakt stehenden Bürste 10 oder 11 geschlossen ist, so fliesst der Strom durch diese Bürste und dieses Seg ment und weiter durch einen der abwechseln den Wege im Anker zur Anschlussstelle 1.5 und von da durch die Feldwicklungen zur Stromquelle zurück. Bei der Anordnung der Teile nach Fig. 1 und bei auf den Kontakt 8 eingestelltem :Schalter 7 geht der Strom durch den rechten Teil der Ankerspule 12 und die Spulen 13 und 14 des Feldmagne tes.
Durch den Stromdurchfluss durch die. sen Stromkreis wird der Magnet erregt, so dass er in diesem Augenblick zum magne tischen Feld entgegengesetzt ist mit dem Resultat, dass sich der Anker um einen Win- kel von annähernd<B>90'</B> oder um einen solch kleinen Winkel bewegt, als es der zu be- tätigende Apparat erfordert und die der Ankerwelle, dem Schalter oder Exzenter er teilte Teilbewegung wird benutzt, um eisen damit verbundenen andern Mechanismus zu betätigen.
Durch diese Bewegung ,des Kom- mutators wird der Kontakt zwischen der Bürste und dem Kommutatorsegment unter brochen, bevor der rotierende Teil des Ap parates zum Stillstand kommt, wobei die Polarität der Pole des Ankers neutralisiert wird. Gleichzeitig kommt die entgegen gesetzte Bürste mit dem betreffenden Kom- mutatorsegment in Berührung, wodurch der Apparat für die umgekehrte Bewegung in Bereitschaftsstellung zurückgestellt wird.
Dies wird bewirkt durch Umstellen des Schalters 7 auf den Kontakt 9, wodurch der Strom veranlasst wird, durch den linken Teil der ,Spule 12 und von dadurch die ge meinsame Anschlussstelle 15 und die Wick lungen 13 und 14 zu fliessen.
Wenn der Schalter 7 nun mit dem an dern Kontakt in Verbindung gebracht wird, rotiert die Dreheinheit in umgekehrter Rich tung.
Der Magnet und Kommutator sind zweckmässig so gebaut und angeordnet, dass die Magnete automatische "Ausbläser" für Funken bilden, die sich zwischen den Seg menten und Bürsten des Kommutators oder zwischen den Schalterkontakten bilden könn ten, wenn der Apparat zur Betätigung eines Schalters benutzt wird.
Anschläge sind vorgesehen, um ein Dre hen der Ankerwelle über<B>190'</B> hinaus zu ver hindern, so dass der Anker verhindert ist, eine neutrale Stellung einzunehmen.
Der oben beschriebene Apparat kann mittelst einer thermostatischen Vorrichtung oder einem andern .automatischen oder me chanischen Mittel oder von Hand betätigt werden.
Um das Anlassdrehmoment und .damit die Geschwindigkeit der Wirkung ,des Appara tes zu verstärken, kann .das Drehelement mit einem in der Mitte zwischen seinen Polen angeordneten Zwischenpol ausgerüstet wer den.
Beim dargestellten Beispiel ist der Zwi schenpol am Anker 2 dargestellt. Die Pola rität des Zwischenpols 17 hängt vom Teil .der Armaturwicklung ab, in welchen der Strom fliesst. Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung und Lage der Teile ist die Pola rität des Zwischenpols dieselbe wie jene des Pols 4 des Ankers, da der Strom vom Nou- takt 8 zu dem den entgegengesetzten Pol 3 benachbarten Teil der Wicklung 12 fliesst. Hieraus ergibt sich ein stärkeres Anlassdreli- moment und damit eine erhöhte Geschwiil- digkeit der Wirkung.
Die bevorzugte Ausführungsform des Apparates ist in Fig. 2 .dargestellt, in wel cher die Ankerwicklung auf den Zwischen pol 17 gewickelt ist. Die freien Enden der Ankerwicklung sind, Brie vorbeschrieben, mit den Segmenten 5 und 6 und das freie Ende der Feldm.agnetwicklung ist mit der Anschlussstelle 15 der Ankerwicklung ver bunden. Die relativen Stellungen der Teile in Fig. 2 vorausgesetzt, ist der Kreislauf der Vorgänge ähnlich den mit Bezug auf Fig. 1 beschriebenen und unter der Voraussetzung.
.dass der Strom der elektrischen Energie durch das Kommutatorsegment 6 und den linken Teil der Ankerwicklung 12 und von da durch die Anschlussstelle 15 zu den Feld magnetwicklungen 13 und 14 fliesst, sind die relativen magnetischen Polaritäten der so erregten Polstücke 3 und 4 und der Pole des Feldmagnetes wie mit den Buchstaben "N" und "S" bezeichnet.
Bei dieser Konstruktion kann das Anlass- moment durch eine solche Anordnung des Ankers relativ zum Feldmagnet weiter ver stärkt werden, :dass in der Endstellung sei ner Bewegung nach jeder Richtung der Luftspalt zwischen dem Ankerhorn und dem Feldmagnethorn auf ein Minimum reduziert wird, so dass die Reluktanz des Luftspaltes im Maximum überwunden wird.
Dies kann dadurch erreicht werden, dass man die Krüm mung .der Polstücke des Ankers und der Feldmagnetpole nach demselben Radius ge- staltet und die Schwingungsaxe des Ankers ausserhalb dem Zentrum der Krümmungen der Feldmagnetpole .anordnet, wie in Fig. 2 gezeigt.
Sollte es erwünscht sein, in der einen Richtung ein stärkeres Anlass drehmoment zu haben, .als in der andern, so kann .die An kerwicklung so beschaffen sein, dass ein Wi derstand in den einen Weg -durch die An kerwicklung eingeschaltet ist und dieser Widerstand kann eine ausserhalb der Anker wicklung angeordnete getrennte Einheit bil den,oder er kann mit dieser Wicklung zu einem Ganzen vereinigt sein.
So kann an Stelle eines Kupferleiters über die ganze Länge der Wicklung der eine einen Weg für den .Strom bildende Teil aus Kupfer und der übrige, :den andern Weg für den Strom bildende Teil -der Wicklung aus einem Ma terial mit höherem, spezifischen Widerstand als Kupfer bestehen.
Als bewegliches Organ kann auch ein Drehfeldmagnet benutzt werden, dessen Spule an oder nahezu an .die Mitte ange schlossen ist, in Verbindung mit einem orts festen Anker.
Der Elektromagnet kann auch durch einen permanenten Magnet ersetzt werden, wobei die Ankerwicklung nach Fig. 1 sein kann; oder der Feldmagnet kann ein Elek tromagnet sein, dessen Erregerwicklung an oder nahezu an der Mitte angeschlossen ist, und der Anker kann ein permanenter Mag net sein.
Die Anwendung einer Vorrichtung ge mäss Erfindung zum Betätigen eines Ventils ist in Fig. 3 schematisch dargestellt. 2 be zeichnet den annähernd kreisförmigen An ker, welcher an seinem Umfang mit einem Nocken 19 versehen ist, .der bestimmt ist, mit einer von einer Stange 21 mit Stell schraube 22 getragenen Rolle 20 zusammen zuwirken. Diese Stange 21 ist bestimmt, einen um Zapfen 2.4 schwingbaren, durch einen Lenker mit einem in einem Gehäuse 27 angeordneten Ventil 26 verbundenen Hebel 23 zu betätigen. Der Anker 2 ist in seiner Mittelstellung gezeigt und bewegt sich in der Richtung des Pfeils. Bei fortgesetzter Bewegung wird die Stange 21 mit dem Ventil 26 gehoben.
Wenn sich der Anker in der umgekehrten Richtung bewegt, fällt die .Stange 21 hin unter und schliesst .das Ventil 26. Die Rück wärtsbewegung der Stange 21 kann durch die Schwerkraft oder durch eine auf die Stange 21 oder den Hebel 23 wirkende Fe .der erfolgen. Der elektromagnetische Be tätigungsapparat ist in einem Gehäuse 28 eingeschlossen, welches mit einer Führung für die Stange 21 versehen ist.
Wenn die Vorrichtung zur Betätigung eines elektrischen Schalters ausgeführt ist, kann er zweckmässig mit der in Fig. 4 bis 6 dargestellten Vorrichtung vereinigt werden. Bei dieser enthält der Schalter zwei orts feste, voneinander isolierte Schleifkontakte 30 und 31 und eine auf dem kombinierten Anker und Kommutator 33 angebrachte Kontaktplatte 32, welche zwischen den Schleifkontakten 30 und 31 und den damit er lenen, dadurch betätigten elektri- v 'bunc schen Mitteln einen Stromkreis herstellt.
Die die Schwingbewegung des Ankers 33 be grenzenden Anschläge werden durch die En den eines im Gehäuse 35 des Apparates an gebrachten Schlitzes gebildet, in welchem sich ein vom Anker getragener Stift 36 be wegen kann, wobei eine leichte Feder 37 den genannten Stift am Ende des Schlitzes in jeder Endstellung zurückhält.