Elektromagnetische Anzeige- oder Schaltvorrichtung. Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektromagnetische Anzeige- oder Schalt vorrichtung.
Die Vorrichtung gemäss der Erfindung weist einen bewegbaren, primären, mit einer Magnetspule versehenen Eisenkern auf und eine feststehend angeordnete, ein magneti sches Feld erzeugende, elektrische Vorrich tung, die beim Stromdurchfluss den primärer Eisenkern anzieht. Der primäre Eisenkern beeinflusst magnetisch einen mit einem Zei ger oder einem Schaltelement versehenen Anker, so dass der primäre Eisenkern und der Anker bei Stromdurchtritt sich be wegen.
Zweckmässigerweise geht bei Unterbre- ehung des Stromes, etwa infolge der Wi.r- hung von Spiralfedern. welche an den pri- rnär bewegten Eisenkern angreifen, dieser in seine Ausgangsstellung zurück, wobei aber der Magnotismus-des primären Eisenkernes selbst im Augenblick der Stromunterbrechung auch aufhört, so dass der Anker nicht mit zurück geht, sondern in seiner ursprünglichen Lage verbleibt.
Die magnetische Wirkung zwischen Eisenkern und Anker kann dadurch beson ders günstig gestaltet werden, dass beide mit Zahnkränzen gleicher Teilung ausgebildet werden, welche sich gegenüber liegen, und zwar so nahe wie möglich, ohne sich zu be rühren.
Als besonders zweckmässig hat es sich herausgestellt, den primär zu bewegenden Eisenkern ringförmig auszubilden und den Anker, als Zahnrad ausgebildet, in das Innere dieses Ringes zu legen. Der ringförmige Eisenkern kann dann auf einem Teil des Umfanges; derInnenkante mitZähnen versehen sein. Hierbei werden vorteilhafterweise die Zähne an zwei Stellen angeordnet, welche sich diametral gegenüberliegen. Hierdurch wird er zielt, dass sich- die auf die Eisenkerne wir kenden mechanischen Kräfte vollkommen aufheben, weil sie gleich gross und entgegen gesetzt gerichtet sind, so dass die Reibung an den Lagerstellen und,damit die Betriebs unsicherheit usw. vermindert wird.
Bei der ringförmigen Ausbildung des primären Eisenkernes empfiehlt es sich, die sen mit einem Zwischenraum zu versehen und die ein magnetisches Feld erzeugende elektrische Vorrichtung am Ende des Eisen kernes anzuordnen. Hierbei können dann auch zwei Vorrichtungen, je eine an jedem Ende des Ringes, angeordnet und die Schal tung so getroffen werden, dass, je nachdem, welche Vorrichtung erregt wird, die Eisen kerne und somit auch der Zeiger oder das Schaltelement der Vorrichtung in dem einen oder andern Sinne umlaufen.
Der Erfindungsgegenstand wird durch die Zeichnungen in einer beispielsweisen Aus führungsform erläutert.
Fig. 1 zeigt eine Vorderansicht der Vor richtung im Schnitt, und Fig. 2 eine Ansicht von oben, teilweise im Schnitt.
14 und 19 sind die beiden Gehäusebleche des Apparates aus Messingblech oder an derem nicht magnetischen Metall. An den Gehäuseblechen sind die beiden Bronzelager 16 und 17 befestigt. Sie tragen die Welle 8, auf welcher fest das Zahnrad 9 sitzt. Auf dem einen Ende dieser Welle befindet sich der Zeiger 18, auf dem andern Ende die Bremsscheibe 15, die ebenfalls mit der Welle fest verbunden ist, ferner ein Zylinder 21, der zum Ein- und Ausschalten eines elek- trischen Stromkreises dient. Das Zahnrad ist aus weichem Eisen -hergestellt. Auf einem angedrehten Rand der Lagerbüchse 16 und 17 sitzen die beiden drehbaren Messingbügel 5.
Sie tragen den oben einen Zwischenraum aufweisenden Weicheisenring 6, der innen an zwei gegenüberliegenden Stellen einige Zähne hat. Vier Befestigungsschrauben hal ten den Messingbügel mit dem Weicheisen ring zusammen, so dass derselbe um das Zahnrad drehbar ist. 3 und 12 sind zwei Stehbolzen aus Isoliermaterial, die in das Gehäuseblech 14 eingeschraubt sind. Jeder dieser Stehbolzen trägt eine Stellschraube, welche zum Spannen je einer Feder 27, 27a dient.
Diese Federn greifen mit ihren au dern Enden an je einen isolierten Anschlag stift 4, 11 an, der an dem drehbaren Eisen ring befestigt ist. 1, 7 und 10 sind Messing bolzen, die die beiden Gehäusebleche 14 uni 1_9 auf bestimmtem Abstand fest zusammen halten. Die untern beiden Stehbolzen 7 uni 10 tragen je eine Stellschraube 30, 31; durcl diese und die Stifte 4, 11 wird die Bewegun, des Eisenringes begrenzt.
Fest auf dem Eisenring 6 befindet sie) die -Spule 26. Anfang und Ende dieser Spul sind mit je einer der Spiralfedern 27, 27 verlötet. Als ein magnetisches Feld erzen gerade elektrische Vorrichtung sind die bei den Solenoide 2 und 13 vorhanden, die an Gehäuseblech 14 befestigt sind; der Ring kann sich gegen sie verschieben, während di Spule 26 von ihm mitgenommen wird. Di Enden des Eisenringes ragen in die Spule hinein. 22 ist ein Umschalter, 23 eine Strom quelle (Batterie oder dergleichen), 24 und 2: sind Erdanschlüsse.
Die Wirkungsweise des Apparates ist nu, die folgende: Legt man den Umschalter 22 auf dei linken Kontakt, so fliesst der Strom von de Batterie über den Umschalter nach Spule von da über die Stellschraube am Bolzen 1' über die Feder 27 durch die Spule 26, voi dort-Über Feder 27a und Stellschraube an Bolzen 3 zum Erdanschluss 25 und durc die Erde über Erdanschluss 24 zur Batteri zurück.
Durch den Stromdurehfluss zieht di Spule 2 den ringförmigen Eisenkern ins In nere hinein, bis der Stift 11 an die Stell schraube 30 anstösst.
Zugleich bildet sich aber infolge des durc. die Spule 26 gehenden Stromes ein zweite magnetisches Kraftfeld, welches die beide Teile des Eisenringes, an welchen die Zähn sitzen, magnetisch macht. und zwar beid in ungleichmässigem Sinne. Die Zähne de Eisenringes stehen den Zähnen des Zahn rüdes gegenüber und halten durch de Magnetismus das Zahnrad fest. Wird nun wie oben beschrieben, der Eisenring durc den Magnetismus der Spule 2 gedreht, so muss das Zahnrad sich mitdrehen, also der Zeiger 18 bei jedem Stromimpuls ein Stück weiterrücken.
Unterbricht man den Stromkreis etwa durch den Umschalter 22, so hört der Mag- netismus der Spulen auf und die Federn 26, 27 ziehen den Eisenring in die Anfangs stellung zuriick. Weil aber auch der Strom in der Spule 26 unterbrochen ist, der Eisen ring selbst also auch an den Zahnteilen nicht mehr magnetisch ist, nimmt der Eisen ring das Zahnrad nicht wieder mit zurück.
Der Abstand zwischen den Zähnen des Zahnrades und den Zähnen des Eisen ringes ist so klein wie möglich, ohne dass sich die Zähne jedoch berühren, ge wählt, um nicht zu grosse Übergangs verluste der magnetischen Kraftlinien zu haben. Die Abstände zwischen dem iso lierten Anschlagstift 11 bezw. 4 und der Stellschraube 30 bezw. 31 sind gleich der Zahnteilung.
Der Eisenring dreht also bei einem Schaltvorgang das Zahnrad um einen Zahn weiter, und nach Unterbrechung des Stromkreises geht nur der Eisenring wieder um einen Zahn in seine Ausgangsstellung zurück, so dass sich dann wieder die Zähne des Eisenringes den Zähnen des Zahnrades genau gegenüberstehen. Um diesen Zweck zu erreichen, müssen die beiden Federn des Eisenringes genau gleiche Spannungen haben.
Beim Umlegen des Umschalters 22 auf den rechten Kontakt ist der Weg des Stro mes folgender: Der Strom kommt von Batterie 23, geht über den Umschalter 22 nach Spule 13, ver lässt diese und fliesst über Schraube und Feder 97 zur Spule 26, von dort über Schraube und Feder 27a zum Erdanschluss 25 und dann durch die Erde und Erdanschluss 24 zur Batterie zurück. Hierbei wird Spule 13 den Eisen ring einziehen, bis der Stift 4 an die Stell schraube 7 anschlägt. Zu gleicher Zeit wird aber der durch die Spule 26 erzeugte Mag netismus die Zähne des Zahnrades, welche den Zähnen des Eisenringes gegenüber- stehen, festhalten und somit das Zahnrad um einen Zahn im Sinne des Uhrzeigers weiter drehen.
Nach Unterbrechen des Strom kreises hört die magnetische Wirkung der beiden Spulen wieder auf und der Eisen ring 6 geht durch die Federkraft 3 wieder in seine Ausgangsstellung zurück, ohne das Zahnrad mitzunehmen. Jetzt hat sich also das Zahnrad in entgegengesetztem Sinne wie im ersten Fall um einen Zahn weitergedreht.
Der remanente Magnetismus, der im Augenblick des Unterbrechens des Strom kreises im Eisen vorhanden ist, könnte even tuell das Zahnrad ein kleines Stück des zu rückgelegten Weges wieder zurücknehmen. Um dieses zu verhindern, sitzt auf der Welle 8, die das Zahnrad 9 trägt, die Bremsscheibe 15. In der in diese Bremsscheibe eingedreh ten Rille liegt der Bremsfaden, welcher mit- telst Feder und Stellschraube auf die er forderliche Spannung eingestellt ist, wobei die Stellschraube in den am Gehäuseblech 14 befestigten Bolzen 20 eingeschraubt ist. Diese Bremseinrichtung kann natürlich durch eine andere ersetzt werden.
Man könnte etwa einen permanenten Magneten über die eiserne Bremsscheibe greifen lassen, der nach Art der Elektrizitätszähler die Bremswirkung ausübt.
Der beschriebene Apparat ist so aus geführt, dass er in jeder Stellung (horizon tal oder vertikal) einwandfrei arbeitet; er ist unempfindlich gegen Erschütterungen.
Die Wicklungen aller drei Spulen sind so geschaltet, dass die Kraftlinien, die durch die Spule 26 erzeugt werden, den Kraftlinien- fluss der Solenoid'e ergänzen.
In besonderen Fällen kann es praktischer sein, für die ein magnetisches Feld erzeu gende elektrische Vorrichtung an Stelle der beiden Solenoide 2 und -13 Elektromagnete zu verwenden. In diesem Falle müsste der Eisenring 5 so ausgebildet sein, dass sein Abstand von Elektromagneten ungefähr der Zahnteilung entsprechen würde. Beim Strom durchgang würde dann der Elektromagnet den Eisenkern anziehen und ihn jedesmal um. die -Zahnteilung bewegen.
Die besonderen, mit der erfindungsgemäss ausgebildeten Vorrichtung zu erzielenden Vorteile werden ersichtlich, wenn man ihre verschiedenen Verwendungsmöglichkeiten in Betracht zieht.
Bei der Ausbildung als elektrische Neben uhr ergibt sich zunächst gegenüber den bis herigen elektrischen Nebenuhren der Fort fall des permanenten Magnetes, welcher durch Nachlassen des Magnetismus den Gang der Uhr beeinflusst. Der Magnetismus des Mag netes muss bei ihnen durch den Elektro magnetismus, der durch den zugeführten Strom erzeugt wird, beim Schaltvorgang überwunden werden.
Die Anziehungskräfte zwischen den Zäh nen des Zahnrades und denen des Eisen ringes sind, wie bereits angedeutet, gleich gross. wirken aber im entgegengesetzten Sinne und heben sich somit auf. Aus diesem Grunde ist die Reibung zwischen den La gerstellen der Welle des Zahnrades und den Lagerstellen der Messingbügel 5 nur sehr gering. Wenn die Vorrichtung aufrecht ge stellt ist, heben die Spannfedern, deren Kräfte gleich gross sind, das Gewicht des Eisenkernes 6 teilweise auf.. Hat das Zahn rad der Uhr 60 Zähne. so kann die Uhr mittelst eines entsprechenden Zahnradvor- geleges in an sich bekannter Ausführung Sekunden oder Minuten anzeigen.
Bei dieser Uhr erübrigen sich jegliche Schaltklinken und dergleichen, und somit jegliche dem Verschleiss unterliegende Teile, so dass ihre Lebensdauer -unbegrenzt ist. Der Gang ist praktisch geräuschlos. Die Stromrichtung braucht nicht geändert zu werden, kann aber geändert werden, ohne den ('rang dadurch zu beeinflussen. Der Apparat ist zum Anschluss an jede Stromart, und Spannung geeignet.
Bei Verwendung des Apparates als elek trische Nebenuhr kann natürlich das Sole noid 2 wegfallen, da der Zeiger einer Uhr nur in einem Drebsinne umläuft.
Die Uhr lässt sich in jeder beliebigen Grösse herstellen, so dass sie sich besonders zum Einbau in jeden Tisch- oder 'Wand- telefonapparat eignet. Auf Grund des ge ringen Stromverbrauches ist es möglich, bei entsprechend gewählter Spannung die Nor malzeit auch bis in die entlegenste Ortschaft über vorhandene Telefonleitungen zu über tragen.
Wegen der einfachen Bauart kann die Uhr als Massenartikel hergestellt werden. Ausser als Uhr kann die Vorrichtung gleichzeitig als Relais wirken. Durch ein Schaltelement, zum Beispiel den Zylinder 21. kann ein Stromkreis für ein elektrisches Zeichen oder einen Schalter eingeschaltet werden und dadurch die Bewegung der Uhr auf andere Uhren übertragen werden.
Die Vorrichtung kann ferner noch für verschiedene weitere Zwecke, die hier nicht angeführt sind, verwendet werden. Als An zeigevorrichtung ist sie dabei mit einem Zeiger versehen, während sie als Schaltvor richtung ein Schaltelement aufweist, da: einen Stromkreis für ein elektrisches Zeicher oder einen Schalter ein- oder ausschaltet.
Bei besonders wichtigen TUbertragunger kann der Apparat, doppelt oder vierfach aus. geführt, in einem Gehäuse untergebrach' werden. Jeder dieser Apparate hat dann seine eigene Leitung und seinen eigener Zeiger, welche zusammengebaut sind. Sini alle Leitungen in Ordnung, so laufen aucl a a lle Zeiger im Synchronismus;
ist dagegen eine Leitung gestört. so wird der eine Zei gen nicht arbeiten, und kann man durch ent sprechende Bezeichnungen sofort die gestört Leitung erkennen.
Electromagnetic display or switching device. The present invention relates to an electromagnetic display or switching device.
The device according to the invention has a movable, primary iron core provided with a magnetic coil and a stationary electrical device which generates a magnetic field and which attracts the primary iron core when current flows through it. The primary iron core magnetically influences an armature provided with a pointer or a switching element, so that the primary iron core and the armature move when current passes through.
Appropriately, it works when the current is interrupted, for example due to the warming of spiral springs. which attack the primarily moving iron core, it returns to its original position, but the magnotism of the primary iron core even ceases at the moment of the current interruption, so that the armature does not go back with it, but remains in its original position.
The magnetic effect between the iron core and armature can be designed particularly favorably in that both are formed with gear rims of the same pitch, which are opposite one another, and as close as possible without touching one another.
It has been found to be particularly expedient to design the iron core, which is primarily to be moved, in the shape of a ring and to place the armature, designed as a gear, in the interior of this ring. The annular iron core can then on part of the circumference; the inner edge should be provided with teeth. In this case, the teeth are advantageously arranged at two points which are diametrically opposite one another. The aim of this is that the mechanical forces acting on the iron cores cancel each other out completely, because they are of the same size and directed in opposite directions, so that the friction at the bearing points and thus the operational uncertainty, etc., is reduced.
In the annular design of the primary iron core, it is advisable to provide the sen with a space and to arrange the magnetic field generating electrical device at the end of the iron core. In this case, two devices, one at each end of the ring, can be arranged and the circuit can be made so that, depending on which device is excited, the iron cores and thus also the pointer or the switching element of the device in one or other senses.
The subject of the invention is explained by the drawings in an exemplary embodiment.
Fig. 1 shows a front view of the device in section, and Fig. 2 is a view from above, partly in section.
14 and 19 are the two housing sheets of the apparatus made of brass sheet or other non-magnetic metal. The two bronze bearings 16 and 17 are attached to the metal housing. They carry the shaft 8 on which the gear 9 is firmly seated. On one end of this shaft there is the pointer 18, on the other end the brake disc 15, which is also firmly connected to the shaft, and also a cylinder 21 which is used to switch an electrical circuit on and off. The gear is made of soft iron. The two rotatable brass brackets 5 sit on a turned edge of the bearing bushes 16 and 17.
They wear the soft iron ring 6 which has a space in between and which has some teeth on the inside at two opposite points. Four fastening screws hold the brass bracket with the soft iron ring together so that it can be rotated around the gear. 3 and 12 are two stud bolts made of insulating material which are screwed into the housing plate 14. Each of these stud bolts has an adjusting screw which is used to tension a spring 27, 27a.
These springs attack with their au other ends on each an isolated stop pin 4, 11 which is attached to the rotatable iron ring. 1, 7 and 10 are brass bolts that hold the two housing sheets 14 uni 1_9 firmly together at a certain distance. The lower two stud bolts 7 uni 10 each carry an adjusting screw 30, 31; through this and the pins 4, 11 the movement of the iron ring is limited.
The coil 26 is firmly located on the iron ring 6. The beginning and end of this coil are each soldered to one of the spiral springs 27, 27. As a magnetic field, electrical devices are present at the solenoids 2 and 13, which are attached to the housing plate 14; the ring can move against it while the coil 26 is taken along by it. The ends of the iron ring protrude into the coil. 22 is a changeover switch, 23 is a power source (battery or the like), 24 and 2: are earth connections.
The mode of operation of the apparatus is as follows: If the switch 22 is set to the left contact, the current flows from the battery via the switch to the coil from there via the adjusting screw on the bolt 1 'via the spring 27 through the coil 26, Voi there-Via spring 27a and adjusting screw on bolt 3 to earth connection 25 and through the earth via earth connection 24 back to the battery.
As a result of the current flow, the coil 2 pulls the ring-shaped iron core into the interior until the pin 11 hits the adjusting screw 30.
At the same time, however, as a result of the durc. The current passing through the coil 26 generates a second magnetic force field which makes the two parts of the iron ring on which the teeth sit, magnetic. both in an uneven sense. The teeth of the iron ring are opposite the teeth of the tooth rudes and hold the gear by de magnetism. If now, as described above, the iron ring is rotated by the magnetism of the coil 2, the gearwheel must rotate with it, that is, the pointer 18 must move a little further with each current pulse.
If the circuit is interrupted, for example, by the changeover switch 22, the magnetism of the coils ceases and the springs 26, 27 pull the iron ring back into the initial position. But because the current in the coil 26 is interrupted, so the iron ring itself is no longer magnetic on the tooth parts, the iron ring does not take the gear back with it.
The distance between the teeth of the gear and the teeth of the iron ring is as small as possible, but without the teeth touching, ge selected so as not to have too great transition losses of the magnetic lines of force. The distances between the iso profiled stop pin 11 BEZW. 4 and the adjusting screw 30 respectively. 31 are equal to the tooth pitch.
The iron ring rotates the gear by one tooth during a switching process, and after the circuit is interrupted, only the iron ring goes back one tooth to its starting position, so that the teeth of the iron ring are then exactly opposite the teeth of the gear. To achieve this purpose, the two springs of the iron ring must have exactly the same tension.
When switching the switch 22 to the right contact, the path of the current is as follows: The current comes from the battery 23, goes through the switch 22 to the coil 13, ver leaves this and flows through the screw and spring 97 to the coil 26, from there over Screw and spring 27a to earth terminal 25 and then back through earth and earth terminal 24 to the battery. Here, coil 13 will pull the iron ring until the pin 4 hits the adjusting screw 7. At the same time, however, the mag netism generated by the coil 26 will hold the teeth of the gear, which are opposite the teeth of the iron ring, and thus continue to rotate the gear by one tooth in the clockwise direction.
After interrupting the circuit, the magnetic effect of the two coils ceases and the iron ring 6 goes back to its original position by the spring force 3 without taking the gear. So now the gear has turned one tooth in the opposite sense as in the first case.
The remanent magnetism that is present in the iron at the moment the electrical circuit is interrupted could possibly take the gear back a little of the distance it has traveled. In order to prevent this, the brake disc 15 sits on the shaft 8, which carries the gearwheel 9. In the groove screwed into this brake disc is the brake thread, which is set to the required tension by means of a spring and adjusting screw Adjusting screw is screwed into the bolt 20 attached to the housing plate 14. This braking device can of course be replaced by another.
For example, a permanent magnet could be placed over the iron brake disc, which acts like an electricity meter to brake.
The apparatus described is designed so that it works properly in every position (horizontal or vertical); it is insensitive to vibrations.
The windings of all three coils are connected in such a way that the lines of force that are generated by the coil 26 complement the flow of lines of force in the solenoids.
In special cases it may be more practical to use electromagnets instead of the two solenoids 2 and 13 for the electrical device generating a magnetic field. In this case, the iron ring 5 would have to be designed in such a way that its distance from the electromagnets would approximately correspond to the tooth pitch. When the current passed through, the electromagnet would attract the iron core and turn it over each time. move the pitch.
The particular advantages to be achieved with the device designed according to the invention become apparent when one takes into account its various possible uses.
In the case of training as an electrical slave clock, there is initially, compared to the previous electrical slave clocks, the fort fall of the permanent magnet, which influences the rate of the clock by decreasing the magnetism. The magnetism of the Mag netes must be overcome during the switching process by the electro magnetism generated by the supplied current.
The attractive forces between the teeth of the gear and those of the iron ring are, as already indicated, equal. but act in the opposite sense and thus cancel each other out. For this reason, the friction between the La gerstellen the shaft of the gear and the bearing points of the brass bracket 5 is very low. When the device is upright, raise the tension springs, whose forces are equal, the weight of the iron core 6 partially .. Has the gear wheel of the clock 60 teeth. so the clock can display seconds or minutes by means of a corresponding gear wheel in a known design.
With this watch there is no need for any ratchets or the like, and thus any parts subject to wear, so that its service life is unlimited. The corridor is practically noiseless. The direction of the current does not need to be changed, but can be changed without affecting the rank. The device is suitable for connection to any type of current and voltage.
If the device is used as an electrical slave clock, the sole noid 2 can of course be omitted, as the pointer of a clock only rotates in one direction.
The clock can be produced in any size, so that it is particularly suitable for installation in any desk or wall telephone. Due to the low power consumption, it is possible, if the voltage is selected accordingly, to transmit the normal time to the most remote villages via existing telephone lines.
Because of the simple design, the clock can be mass-produced. In addition to being a clock, the device can also act as a relay. A circuit for an electrical symbol or a switch can be switched on by means of a switching element, for example the cylinder 21, and the movement of the watch can thereby be transferred to other watches.
The device can also be used for various other purposes which are not listed here. As a display device, it is provided with a pointer, while it has a switching element as a Schaltvor direction because: a circuit for an electrical pointer or a switch turns on or off.
In the case of particularly important transmissions, the device can switch off twice or four times. guided, housed in a housing '. Each of these devices then has its own line and its own pointer, which are assembled. If all lines are in order, all pointers also run in synchronism;
however, a line is disturbed. one of the signs will not work and you can immediately identify the disrupted line by means of appropriate designations.