Zeitrelais, insbesondere für elektrische Aus- und Umschaltzwecke. Die Erfindung betrifft ein Zeitrelais, welches unter Benutzung eines ganz oder teilweise von Luft zu befreienden Behälters arbeitet, in den die Luft allmählich wieder einströmen kann.
Man kennt bereits Vorrichtungen dieser Art, die mit einem geschlossenen elastischen Hohlkörper arbeiten, welcher mit Luftein- und -auslassventilen versehen ist und durch ein Druckorgan bei Betätigung des Relais zusammengedrückt wird. Bei der einen der bekannten Einrichtungen dieser Art ist die Anordnung so getroffen, dass beim Nieder drücken eines Druckknopfes die Luft aus einem Gummiball herausgedrückt wird, der zu diesem Zweck eine mit Ventil versehene Öffnung besitzt.
Beim Loslassen des Druck knopfes kehrt er unter der Wirkung einer Feder unabhängig von dem Gummiball in seine Ausgangsstellung zurück, während die ser sich erst allmählich in dem Masse wieder ausdehnen soll, wie die Luft durch jenes Ven til wieder in ihn eindringt Da nun aber der Aussendruck nicht grösser ist als der im Innern des zusammengedrückten CTummi- balles herrschende, so wird der Gummiball in diesem Falle gar nicht oder nur in äusserst geringem Masse das Bestreben zur Wieder ausdehnung haben, wie an jedem hohlen Gummispielball zu erkennen ist, wenn seine Wandung an irgend einer Stelle durchlöchert ist.
Diese Einrichtung wird also überhaupt nicht praktisch arbeiten können, sofern nicht etwa besondere Federn vorgesehen werden, um den zusammengedrückten Ball wieder aufzurichten.
Bei einer zweiten bekannten Einrichtung sind getrennte Ein- und Auslassventile für getrennte Öffnungen des dort ebenfalls be nutzten Gummiballes vorgesehen; auch dabei ist der Druckknopf vom Gummiball unab hängig angeordnet und kehrt unter der Wirkung einer besonderen Feder für sich in die Ausgangsstellung zurück.
Die Wieder aufrichtung des Gummiballes soll in diesem Falle zwar angeblich auch selbsttätig erfol- gen, aus den oben angegebenen Gründen wird das aber auch bei dieser bekannten An ordnung nicht oder jedenfalls nicht unter Kraftleistung möglich sein, vielmehr wird die Wiederaufrichtung des Gummiballes und damit die Öffnung des vorgesehenen Berüh rungskontaktes im allgemeinen nur unter der Wirkung einer mit dem Gummiball und dem Kontakt in Verbindung stehenden Feder er folgen. Keinesfalls wäre es möglich, mit einer derartigen Einrichtung einen Schleif- oder Messerkontakt zu betätigen, wie er für Starkstromschalter vorgeschrieben ist.
Gemäss vorliegender Erfindung ist nun der zur Anwendung kommende zusammen- drückbare elastische Hohlkörper, der mit Luftein- und -auslassventilen in Verbindung steht, an demjenigen Ende, wo sich die Luft ein- und -austrittsöffnung befindet und die Eindriickung des Hohlkörpers beim Zusam mendrücken stattfindet, kegelförmig ver jüngt.
Wie sich gezeigt hat, gelingt es mit Hilfe eines derartig ausgebildeten und angeord neten elastischen Hohlkörpers ein Zeitrelais herzustellen, welches es ermöglicht, beispiels weise die Öffnung eines zuvor geschlossenen Kontaktes mit Sicherheit in der gewünsch ten Weise zu bewirken, und zwar auch dann, wenn es sich um Schleif- oder Messerkontakte für Starkstromschalter mit höheren Kraft ansprüchen handelt. Die bei der Wiederaus dehnung oder Wiederaufrichtung des Hohl körpers entwickelte Kraft kann aber natür lich auch zur Leistung anderer Arbeiten be nutzt werden.
Der Erfindungsgegenstand ist überall da anwendbar, wo man Ausschalt- oder LTm- schaltwirkungen mit bestimmten Verzöge rungen, insbesondere in der Elektrotechnik, herbeiführen will, und er ermöglicht es, auf die Zwischenschaltung von Uhrwerken, Elek tromagneten oder dergleichen, wie zum Bei spiel für Treppenhausbeleuchtungen, Fahr stuhlbeleuchtungen, bei magnetischen Appa raten, Reversierkupplungen an Maschinen oder dergleichen, zu verzichten und eine er- hebliche Vereinfachung im Bau von diesen Zwecken dienenden Vorrichtungen zu errei chen.
Vorzugsweise wird der elastische Hohl körper neben der kegelförmigen Verjüngung mit einem hohlzylindrischen Halsansatz ver sehen, so dass seine \V.iederausdehnung nach erfolgter Zusammendrückung durch densel ben unterstützt wird.
In der Zeichnung sind einige Ausfüh rungsformen des Zeitrelais gemäss der Er findung dargestellt.
Fig. 1 zeigt ein solches Zeitrelais in Ruhestellung bei ausgeschaltetem Stromkreis; teilweise im Schnitt, Fig. 2 dasselbe in der Arbeitsstellung kurz nach erfolgter Einschal tung, Fig. 3 eine etwas abgeänderte Ausfüh rungsform des Zeitrelais gemäss Fig. 1 in der Ruhestellung im Längsschnitt, Fig. 4 einen wagrechten Schnitt -nach der in Fig. 3 ge zeigten Schnittlinie, Fig. 5 eine andere Aus bildung des benutzten Hohlkörpers im Längs schnitt,
und Fig. 6 einen Querschnitt zu Fig. 5 nach der dort gezeigten Schnittlinie.
In einem Gehäuse 1 befindet sich ein aus einem geeigneten elastischen, luftun durchlässigen Stoff, wie insbesondere Weich gummi, hergestellter Hohlkörper 2, der am einen Ende kegelförmig verjüngt und an diesem Ende mit einem Ventilgehäuse 4 ver bunden ist. Die Innenfläche des Gehäuses 1, das durch die Kappe 3 abgeschlossen wird, ist so ozestaltet, da.ss der Hohlkörper 2 im luftgefällten Zustand sich ihr anschmiegen kann.
Unter der Kappe 3 ist am Gehäuse 1 ein Lagerbock 7, mit der Drehachse 8 für einen Schalthebel 9 und eine Kontaktfeder 12 mit Anschlussschraube 13 angeordnet. Das Ven- tilgehäuse 4 ist mit zwei Anschlägen 10. 11 versehen, zwischen denen der Schalthebel 9 spielt. Eine Feder 14 sichert die Moment unterbrechung bei der Aus- oder Umschal tung.
Gemäss der Ausführungsform nach Fig. 3 zind 4 ist der elastische Hohlkörper 2 an seinem verjüngten Ende mit einem ITalsa,n- satz 17 versehen. An der Innenwand des 3ohlkörpers 2 sind elastische Versteifung(s- -ippen 15 ausgebildet, durch welche die ZVie- lerausdehnung des Hohlkörpers nach erfolg- ;
er Zusammendrückung unterstützt wird, Vorzugsweise gehen diese Versteifungs- ippen 15 bis an den pegelförmig verjüngten Teil des elastischen Hohlkörpers. Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 5 und 6 sind Sie Versteifungsrippen am obern Ende bogen förmig ausgebildet, wodurch die Wiederauf- vichtüng des elastischen Hohlkörpers nach der Zusammendrückung weiterhin unter- 3tüt7t wird.
Da die Zusammendrückung des fIohlkörpers in senkrechter Richtung erfolgt, das heisst, von dem Halsansatz 17 her gegen den Boden des Körpers 2, so verlaufen die Versteifungen im wesentlichen in der beim Zusammendrücken des Hohlkörpers innege- haltenen Druckrichtung, was für die Wieder aufrichtung desselben zweckmässig ist. Die Versteifungsrippen bestehen zweckmässig aus dem gleichen elastischen Material wie der Ffohlkörper 2 selbst.
Durch die kombinierte Wirkung des hohl zylindrischen Halsansatzes 17 und der elasti schen Versteifungen der Wandung des Hohl körpers wird die Wiederaufrichtung nach der Zusammendrückung weiterhin gefördert und erreicht, dass die kegelförmige Verjün gung des Hohlkörpers 2 stets wieder selbst- tätig unter einer bestimmten Kraftleistung in die Ausgangsstellung zurückkehren, sucht. Die besondere Ausbildung des Hohlkörpers 2 und der an ihm angebrachten Versteifun gen hat weiter zur Folge, dass insbesondere der letzte Teil der Aufrichtungsbewegung des Hohlkörpers sich in Form einer kur en stossartigen Streckung vollzieht, bei der er hebliche Kraft entfaltet wird.
Die Ausbildung der Ein- und Auslass- ventile im einzelnen ist aus der Ausführungs form gemäss Fig. 3 ersichtlich. Diese unter scheidet sich von der Ausführungsform ge mäss Fig. 1 und 2 im wesentlichen nur da durch, da.ss hier an Stelle einer nach unten ragenden Stange 6 für die Betätigung des Luftauslassventils ein nach oben aus dem stangenförmigen Ventilgehäuse 4 heraus ragender Stift 24 vorgesehen ist, an welchem die Ventilstange 23 sitzt, die den Ventil körper 22 trägt.
Der Sitz 21 des Lufta,us- lassventils ist in das stangenförmige Gehäuse 4 eingeschraubt, durch das der Kanal 20 hin durchgeht. Das Ventil 21, 22 wird durch die Feder 25 für gewöhnlich geschlossen ge halten.
Das Lufteinlassventil ist ebenfalls in das stangenförmige Gehäuse 4 eingelassen und besteht im wesentlichen aus einer luftdurch lässigen Dichtungsplatte 26, über der sich eine Gegenmutter 27 befindet, welche von aussen angezogen oder gelockert werden kann. Die dadurch bewirkte Zusammen- drückung oder Freigabe der luftdurchläs sigen Dichtungsplatte 26 hat zur Folge, dass je nach Wunsch die Luft langsamer oder schneller durch diesen Ventilkörper hindurch und in den Hohlkörper 2 eintreten kann.
Die Verbindung zwischen dem Halsan satz 17 des Hohlkörpers 2 und dem stangen- förmigen Ventilgehäuse 4 wird bei der Aus führungsform gemäss Fig. 3 durch eine Hülse 18 hergestellt, welche mit dem Gehäuse 4 durch Verschraubung oder dergleichen ver bunden sein kann und auf das obere Ende des Hohlkörpers 2 passt. Dadurch, dass das unmittelbar mit dem elastischen Hohlkörper verbundene Druckorgan selbst das Luftein- bezw. -auslassventil bezw. beide enthält, wird eine erhebliche Vereinfachung und bequeme Handhabung der Vorrichtung bedingt.
Das obere Ende des Hohlkörpers 2 und das stangenförmige Ventilgehäuse 4 sind am obern Rand des Gehäuses 1 und in der Boh rung der Kappe 3 geführt, wodurch die Gradlinigkeit der Bewegung des Teils 4 ge sichert wird. Je nach der Form des Hohl körpers kann diese Führung auch an andern Punkten erfolgen.
Die Wirkungsweise dieses Schalters ist folgende: Durch Druck auf die Kappe 5 (Fig. 1 und 2) wird das stangenförmige Ven tilgehäuse 4 nach unten und damit der Hohl körper 2 zusammengedrückt. Sobald dabei die Stange 6 des im Ventilgehäuse 4 unter- gebrachten Auslassventils gegen den Boden des Hohlkörpers 2 stösst, wird das Auslass- ventil geöffnet, und es strömt nun die Luft mit grosser Schnelligkeit aus.
Bei der Aus führungsform gemäss Fig. 3 erfolgt die Öff nung des Auslassventils 21, 22 sofort beim Druek auf den Stift 24. Im übrigen ist Ausbildung und Wirkung der Ventile in beiden Fällen gleich. Der Hohlkörper 2 ver bleibt dann zunächst in dem zusammenge drückten Zustand (Fig. 2), wenn sich beim Freigeben des Ventilgehäuses 4 das Auslass- ventil wieder schliesst.
Beim Herunterdrük- ken des Ventilgehäuses 4 hat der Anschlag 7.0 den Schalthebel 9 soweit herunterge drückt, bis er in die Kontaktfeder 12 einge schnappt ist, und hat auf diese Weise den Stromkreis geschlossen.
Infolge des Eintrittes der Luft durch das im Gehäuse 4 angeordnete Einlassventil 26 (Fig. 3) richtet sich dann der Hohlkörper 2 genau in dem Masse, wie die Luftzufuhr ge regelt ist, allmählich wieder auf, und zwar im wesentlichen unter der Wirkung der an ihm vorgesehenen Versteifungen und Ver dickungen 1<B>5</B> bezw. 16. Dabei wird das Ven tilgehäuse 4 mitgenommen und der Anschlag 11 stösst dann gegen den Schalthebel 9 und reisst ihn bei Erreichung einer bestimmten Druckkraft aus der Schaltfeder 12 heraus, worauf er unter Wirkung der Feder 14 wieder in seine Offenstellung zurückschnellt.
Die kurze stossartige Streckung des Hohl körpers 2 am Ende seiner Wiederaufrich tung setzt ein, wenn bereits eine im Verhält nis zum Innenraum des Hohlkörpers be stimmte Luftmenge wieder eingeströmt ist, ohne dass er schon wieder die volle zulässige Luftmenge aufgenommen hat, die er ohne Überdruck zu fassen vermag.
Der letzte Teil der Rückkehrbewegung des Hohlkörpers in seine Ausgangslage unter der Wirkung seiner natürlichen Spannkraft und der an ihm aus gebildeten Versteifungen und Verdickungen erfolgt also, bevor die entsprechende Luft menge eingeströmt ist, das heisst unter Bil dung eines gewissen Unterdruckes im Innern des Hohlkörpers, und dadurch wird eine plötzliche Kraftleistung hervorgerufen, wie sie für die schnelle Betätigung von mechani schen Verbindungen, zum Beispiel für die schnelle Öffnung eines Schleifkontaktes von grosser Bedeutung ist.
Handelt es sich bei dieser Kraftwirkung um die Überwindung mechanisch grösserer Widerstände, wie Fe derdruck, Reibungswiderstand, der im Zu sammenhang mit dem Relais arbeitenden Apparate und dergleichen, so bietet eine vor zeitige zwangläufige selbsttätige Öffnung des Ein- und Auslassventils die Möglichkeit, diese Wirkung zu steigern und durch die dadurch in Bewegung gesetzten, mit dem Ventilgehäuse mittelbar oder unmittelbar verbundenen Massen deren Schleuderwirkung ebenfalls in vorteilhafter Weise unterstüt zend auszunutzen.
Je nach der Einstellung des Einlassven- tils 26 erzielt man ein sekundengenaues Ar beiten für das Ausschalten, das bei gebräuch lichen Abmessungen zwei Sekunden, aber auch eine Stunde und länger dauern kann, während bei grösseren Dimensionen sich aber auch jede beliebige andere Schaltdauer er reichen lässt.
Auf Wunseb kann das Einlassventil auch so ausgebildet sein, dass es bei der Zusam- mendrückung des Hohlkörpers geschlossen ist oder selbsttätig, zum Beispiel in Abbän- gigkeit von der Öffnung des Auslassventils geschlossen wird und sich bei dem Aufhören dieses äussern Druckes auf den Ventilkörper wieder öffnet, oder dass auch das Anslass- ventil zwangläufig nach Beginn der Bewe gung beim Zusammendrücken bezw. bei der Aufrichtung mit Teilen des zu bedienenden Apparates,
zum Beispiel auch als Einlass- ventil arbeitet; wesentlich ist immer nur, dass das Wiedereinströmen der Luft durch dieses Ventil eine vorher bestimmte kürzere oder längere Zeit beansprucht und die Schnel ligkeit dieses Vorganges nach Zeit bezw. ge wünschter Kraftwirkung begrenzt ist.
Wo es sich um Erzielung höherer Kraft leistungen handelt als die natürliche Feder kraft des Hohlkörpers zu leisten vermag, wie bei Sperrklinken an Maschinen und derglei chen, kann als zusätzliche Kraftquelle eine Schraubenfeder oder dergleichen innen oder aussen am Hohlkörper 2 angeordnet werden..
Wesentlich ist auch dabei, dass der ur sprüngliche Querschnitt des Hohlkörpers beim Eindrücken nicht in störender Weise verändert wird, weil sonst seine zwangläu- fige Streckung in den Anfangszustand er schwert oder verhindert werden würde.
Durch Änderung des Durchmessers der Druckfläche und deren Gestaltung hat man es in der Hand, die Luftentleerung im Hohl körper mehr oder weniger schnell, bezw. durch einen längeren oder kürzeren Weg des Ventilkörpers 4, zu bewirken, je nachdem es für den gewünschten Gebrauchszweck zweckmässig ist.
Durch entsprechende Ausbildung des Ge häuses hat man es ebenfalls in der Hand, die Bewegungen des Hohlkörpers in der Weise einzudämmen, wie es für dessen Arbeitsweise zweckmässig erscheint. Auf Wunsch kann man den Hohlkörper mit mehreren Druck- bezw.Ventilgehäusen versehen, ihn also auch nach mehreren Richtungen wirken und dabei nach diesen verschiedenen Richtim.gen zeit lich verschieden arbeiten lassen.
Auch kann man die aus dem Hohlkörper ausströmende Luft in einem andern Hohlkörper oder Be hälter auffangen und eine derartige Kom bination unter einer entsprechenden Gestal tung des bezw. der Ventilkörper nach dem Erfindungsgedanken arbeiten lassen.
Die je nach der Bauweise des Hohlkörpers erzielte Kraftleistung und ,Länge des Ar beitsweges lassen sich in mannigfacher Weise für Schaltzwecke und dergleichen ausnützen, wobei man unmittelbar oder mittelbar, unter Verwendung von Hebeln, Exzentern, Federn und dergleichen eine Verbindung mit belie bigen Vorrichtungen für die verschiedensten Gebrauchszwecke herstellen kann.
Die Ver meidung von Manschettendichtungen und Kolben bedingt dabei noch eine besondere Unempfindlichkeit des Relais gegen Tem peratureinflüsse, so dass innerhalb ganz er heblicher Temperaturintervalle keine Abwei- chung von Bedeutung von der einmal einge stellten Arbeitsdauer eintritt und die Ge nauigkeit der Arbeitsweise beeinträchtigt. Die Betätigung des Relais kann statt von Hand auch auf mechanischem Wege, zum Beispiel elektromagnetisch mittelst Solenoid oder dergleichen erfolgen.