Schauzeichen mit Fallflappe. Die vorliegende Erfindung betrifft Schau zeichen; .die Anwendung von Schauzeichen in Fernsprechanlagen zur Anzeige von An ruf- und Schlusszeichen ist bekannt. Die Aus lösung der Schauzeichen erfolgt gewöhnlich dadurch, dass durch den Rufstrom eine Fall klappe betätigt und so durch deren Stellung der Ruf angezeigt wird.
Als Rufstromarten werden allgemein in Fernsprechanlagen Gleichstrom oder nieder- periodiger Wechselstrom aus einer Rufstrom maschine oder aus einem handbetriebenen Induktor oder höherperiodiger Wechselstrom aus einem Summer oder einem andern Ruf stromerzeuger verwendet. Auch kurze Strom impulse werden vielfach für einen Anruf verwendet.
Das Schauzeichen nach der vorliegenden Erfindung besitzt einen permanenten Magne ten, der einen dauernden magnetischen Fluss, der im folgenden mit Permanenzfluss bezeich net ist, liefert, und .dessen Weg durch den Aufbau hauptsächlich der Eisenteile des Schauzeichens gegeben ist. Daneben besitzt das Schauzeichen einen zweiten magnetischen Kreis, der vom magnetischen Fluss durch flossen ist, der von den Spulen, durch die der Rufstrom geleitet wird, erzeugt wird, und der im folgenden, mit Arbeitsfluss bezeichnet wird. Analog wird der Rufstrom im. folgen den mit Arbeitsstrom bezeichnet, da dieser den Arbeitsfluss erzeugt.
An sich ist die Verwendung eines per manenten Magnetes zur Erhöhung der An sprechempfindlichkeit des :Schauzeichens be kannt.
Alle bisherigen Konstruktionen weisen ,jedoch den Nachteil auf, dass ihre Ansprech- empfindlichkeit für gewisse Rufstromarten zu gering ist. Im folgenden wird jedoch ein Schauzeichen beschrieben, dessen An.sprech- empfindlichkeit für alle üblichen Rufstrom arten wesentlich höher ist als bei den be kannten Ausführungen.
Dies wird im we sentlichen dadurch erreicht, dass die Ausbil dung der beiden magnetischen Kreise des Permanenz- und des Arbeitsflusses derart ist, dass beim Zusammenwirken des Permanenz- und des Arbeitsflusses der bewegliche Anker des Schauzeichens so beeinflusst wird, dass die Auslösung des Ankers. aus seiner Ruhe lage eine geringere Krafterfordert als seine Rückstellung in die Ruhelage.
Ausführungsbeispiele des Erfindungsge genstandes sind in der Zeichnung veranschau licht und im folgenden beschrieben: In den Fig. 1 und 2 ist eine erste Aus führungsform des Erfindungsgegenstandes, die den Gedanken der Erfindung klar er kennen lässt, im prinzipiellen Aufbau darge stellt.- Die Fallklappe, sowie die übrigen Teile, .die zum Verständnis .der Wirkungs weise nicht erforderlich sind, sind hierbei weggelassen worden.
Der Kern 1 des Elektromagnetes ist zweckmässigerweise aus einzelnen Kern blechen zusammengeschichtet und im vorlie genden Falle U-förmig ausgebildet. Über diesen Kern 1 sind zwei Spulen 2 geschoben; die die Magnetwicklung tragen. Über den offenen Enden des Magnetkerns 1 befindet ;ich ein Anker 3, der vermittels einer Achse 4 in zwei Lagerblechen 5 drehbar gelagert ist. An dem Anker 3 ist auf der einen Seite der Auslösehebel' 6 angebracht, .der in der Ruhestellung des Ankers 3 die hier nicht ge zeichnete Fallklappe hält und in der Arbeits stellung des Ankers in bekannter Weise die Fallklappe freigibt und dadurch die Aus lösung eines Signals veranlasst.
Auf der andern Seite des Ankers 3 ist ein Gegengewicht 7 befestigt, das zur sta tischen Ausbalancierung :des Ankers in Be zug auf die an ihm angreifenden Schwer kräfte dient.
Dadurch wird erreicht, dass die resul tierende Schwerkraft des Ankers durch seine Drehachse geht und dass er sich in Bezug auf die auf ihn einwirkenden Schwerkräfte im Gleichgewicht befindet.
Ausser der Schwerkraft wirkt jedoch noch die magnetische Kraft des permanenten Magnetes auf den Anker ein. Diese wird durch entsprechende Einstellung .der Luft spalte oder entsprechende Anordnung des Polschuhes 10 derart zur Einwirkung auf den Anker gebracht, dass ein Druck auf einen Anschlag 9 resultiert.
Ein permanenter Magnet 8 umfasst das Anker- und Kernsystem. Eine Einstell schraube 9 aus. nicht magnetisierbarem Ma terial gestattet die Einstellung des Ankers.
Der Magnet 8 ist in der Abbildung 1 als Hufeisenmagnet ausgebildet; er kann aber auch eine beliebige andere Form aufweisen und zum Beispiel als Stabmagnet mit auf gesetzten Weicheisenteilen ausgeführt sein, wie es in der Fig. 1 durch die gestrichelten Linien angedeutet ist. Der Magnet kann auch aus mehreren kleineren Magneten zusammen gesetzt sein.
Über dem Anker 3 befindet ,sich an dem permanenten Magneten '8, bezw. an den Weicheisensehenkeln ein besonderer Pol schuh 10. Von der Form und Lage dieses Polschuhes hängt die Empfindlichkeit des Schauzeichens in starkem Masse ab. Der Pol schuh 10 kann, wie in Fig. 1 angedeutet, in der Mitte über der Achse des Ankers 3 be festigt sein; er kann aber auch zur Erzielung einer besonderen Wirkung gegen das eine oder andere Ende des Ankers zu verschoben sein.
Der permanente Magnet, bezw. die aus Weicheisen bestehenden Schenkel des Mag netes können leicht in einer solchen Länge ausgeführt werden, dass sie zur Befestigung der übrigen Teile des Schauzeichens dienen können (Fig. 3).
Da der Kern 1 mit den Spulen 2 und dem Anker 3 sehr gedrängt und leicht gebaut werden kann, wird .die Grösse und das Ge wicht des: Schauzeichens hauptsächlich durch den permanenten Magneten bestimmt. Durch Verwendung geeigneten Materials für den Magneten 8 und durch geeignete Formge bung desselben lässt sich jedoch immer für die Lieferung des erforderlichen Permanenz flusses ein Magnet erzielen, der kleiner und leichter ist als Magnete aus anderem Mate rial und von anderer Form. Hierdurch wird das Schauzeichen für die Verwendung in tragbaren Geräten und in Geräten, die für den: Feldgebrauch bestimmt sind, geeignet.
Die Wirkungsweise des Magnetsystems des Schauzeichens nach den F'ig. 1 und 2 ist folgende: Der Fluss des- permanenten Magnetes 8 tritt beispielsweise aus dem einen Schenkel mit dem Polschuh 1'0 durch .die Luft in den Anker 3 über. Hier teilt er eich in zwei Teilflüsse über die beiden. Schenkel 1' und 1" des Magnetkernes 1, worauf sich die Teil flüsse in dem .Schenkel des permanenten Magnetes 8 wieder vereinigen. Für die Ar beitsweise des Magnetsystems ist .die Artdes Eintritt-es des magnetischen Flusses in den Anker und die Aufteilung in die Teilflüsse, die durch die Kernschenkel 1' und 1" gehen, massgebend.
Bei symmetrischer Anordnung des Pol schuhes 10 über .der Achse 4 des Ankers 3 und bei gleichen magnetischen Leitwerten der Wege der Teilflüsse tritt der gesamte magnetische Fluss symmetrisch zur Dreh achse 1 des Ankers ein. Auf Grund der mag netiechen Gesetze wird auf den Anker durch den eintretenden Fluss eine resultierende Kraft ausgeübt, .die durch die Achse 4 geht und die somit auf den Anker kein Dreh moment ausüben kann. Der magnetische Fluss, :der in den Anker 3 eingetreten ist, teilt sich in zwei Teilflüsse, deren Grösse von dem magnetischen Wider etand ihrer Bahnen abhängt.
Da der mag natische Widerstand der beiden Ankerhälften sowie derjenige der beiden Kernschenkel 1' und 1" in einem bestimmten Verhältnis zu einander - im allgemeinen gleich gross gewählt werden kann und für eine vorlie gende Konstruktion konstant ist, hängt seine Grösse nur noch von .der Länge der Luftwege über den Kernschenkeln 1' und 1" ab.
Unter der Annahme, dass der magnetische Wider stand der beiden Eisenwege .gleich .gross sei, ist der Anker dann im Gleichgewicht, wenn der Luftspalt auf beiden .Seiten gleich gross ist, da dann beide Teilflüsse gleich werden und damit die beiden Drehmomente, die durch die Teilflüsse auf den Anker ausgeübt werden, ebenfalls- gleich sind. Wird der An- kür in einer Richtung, zum Beispiel gegen den iSchenkel 1" bewegt, so wird .der mag- netische Teilfluss auf dieser Seite grösser.
Das Drehmoment in dieser Richtung überwiegt und! der Anker dreht sich, bis er den Magnet kern 1" berührt oder bis er .durch einen be sonderen Anschlag aufgefangen wird.
Betriebsmässig wird der Anker 3 mit .der Schraube 9 derart eingestellt, dass der Per manenzfluss beispielsweise im Schenkel 1' grösser ist als im Schenkel 1". Der Anker befindet sieh dann in der in der Fig. 1 ge zeichneten Stellung in einer stabilen Ruhe lage.
Die Differenz der beiden magnetischen Flüsse ist ein Mass für die Empfindlichkeit des Schauzeichens; je kleiner die Differenz ist, desto grösser wird die Empfindlichkeit; je grösser die Differenz ist, umso geringer wird .die elektrische Ansprechempfindlich- keit, umso unempfindlicher wird auch das System gegen mechanische Erschütterungen. Eine beliebige Veränderung der elektrischen Ansprechempfindlichkeit ist also auf ein fachste Weise durch einen Schraubenanschlag möglich, wie er durch eine aus den Fig. 1. bis 3 ersichtliche Schraube 9 erhalten wird.
Die beiden Magnetspulen 2 werden beim Einbau des, Schauzeichens in eine Fernsprech anlage untereinander und mit den Schalt- elementender Anlage derart verbunden, dass das -Schauzeichen in richtiger Weise vom elektrischen Strom einer äussern Rufstrom quelle beeinflusst werden kann, so dass durch den elektrischen Strom ein magnetischer Ar beitsfluss im Eisen von folgender Richtung erzeugt wird:
Vom Kernschenkel 1' aus gehend durch den Luftspalt über demselben, durch den Anker 3 und den Luftspalt über dem Kernschenkel 1", durch letzteren und da,s: verbindende Joch zurück in den Schen- kei 1'.
Da .die Richtung des, Arbeitsflusses von der Richtung des Arbeitsstromes abhängig ist, muss der letztere die Magnetspulen in entsprechendem Sinne durchfliessen. Diese Bedingung lä,sst sich aber mit bekannten Mit teln immer erreichen, indem beispielsweise ein Gleichrichter vor die Magnetspulen ge- schaltet wird.
Wird der Gleichrichter weg gelassen, so muss bei Gleichstrom für richti gen Anschluss der Spulen an die Stromquelle gesorgt werden, während es bei Wechsel strom nicht darauf ankommt, da nur die Wechselstromhalbwelle, die den oben be schriebenen Arbeitsfluss erzeugt, für die Auslösung in Betracht kommt. Der von den andern Halbwellen entgegengesetzter Rich tung erzeugte Arbeitsfluss hat keinen Ein fluss auf die Bewegung des Ankers.
Im Gegensatz zum Arbeitsfluss hat der Permanenzfluss in beiden Kernschenkeln 1' und 1" dieselbe Richtung, beiepielweise vom Polschuh 10 ausgehend über den:
Anker und die beiden Kernschenkel, wo sich seine Teile mit dem Arbeits.fluss zu resultierenden Flüs sen zusammensetzen. Im Kernschenkel 1" addiert sich bei der angenommenen Richtung des Arbeitsflusses der Arbeitsfluss zum Per manenzfluss, im Kernschenkel 1' subtrahiert sich --der Arbeitsfluss vom Permanenzfluss. Durch :
diese Flussverteilung entsteht ein re sultierendes Drehmoment auf den Anker, das diesen gegen den Schenkel 1" dreht. Über den. Auslösehebel 6 wird die Auslösung eines optischen oder akustischen Signales in be kannter Weise veranlasst.
Da zur Auslösung .des Ankers ein Strom impuls genügt, kann das Schauzeichen auch mit Wechselstrom, der als Folge einzelner Stromimpulse entgegengesetzter Richtung aufgefasst werden kann, betrieben werden.
Um eine möglichst grosse elektrische Emp findlichkeit -des Schauzeichens zu erhalten, muss der magnetische Widerstand für den Arbeitsfluss möglichst klein gehalten werden, was sich neben. Verwendung geeigneten Ma terials für Kern 1 und Anker 3 noch durch Verkleinerung der Luftspalte zwischen Kern und Anker erreichen lässt. EineVerkleinerung der Luftspalte verringert jedoch die Bewe gungsmöglichkeit des Ankers.
Im allgemeinen ist es: nur erforderlich, dass der Luftspalt über dem Kernschenkel 1" gross bleibt,- da dieser Luftspalt für die Aus lösebewegung des Ankers massgebend ist. Er sei im folgenden mit Arbeitsluftspalt be zeichnet.
Durch eine geeignete Verlagerung des Ankerdrehpunktes lässt sich wohl ein grosser Arbeitsluftspalt bei kleiner Gesamtsumme der Luftspalte erzielen. Aus konstruktiven Gründen beispielsweise kann jedoch die An kerlagerung so festgelegt sein, dass dieses Verfahren nicht anwendbar ist. Dann lässt sich dieselbe Wirkung durch Verschieben des Polschuhes 10 aus seiner rsymmetrischen Lage zur Ankerachse erreichen.
Vergrössert man in der Fig. 1 bei gleichbleibender La gerstelle den Arbeitsluftspalt, so werden offenbar die magnetischen Leitwerte für die Teilflüsse in den Kernschenkeln 1' und 1" derart geändert, dass der Fluss im Schenkel 1' grösser wird als im Schenkel 1". Dadurch wirkt auf .den Anker ein Drehmoment, das ihn vermehrt gegen den Anschlag 9 drückt. Um dieses Drehmoment zu kompensieren, muss man :den Polschuh derart verschieben, dass durch die aus dem Polschuh in den An ker tretenden Kraftlinien auf letzteren ein Drehmoment entgegen gesetzterRichtung aus geübt wird.
Dies lässt sich dadurch errei chen, dass der Polschuh gegen den Schenkel 1' zu verschoben wird. Dann treten in .die Ankerhälfte, die unter dem Polschuh liegt, mehr Kraftlinien ein als in .die Ankerhälfte über dem Arbeitsluftspalt. Dadurch entsteht ein Drehmoment, das den Anker von seinem Anschlag abzuheben ,sucht.
Eine Ausführung, die diesen Verhält nissen entspricht, io.t in den F'ig. 3 bis 5 dar gestellt. Der Arbeitsluftspalt ist gerade so gross gewählt, dass die Ankerbewegung- ge nügt, um die Fallklappe 13 über das Zwi schenglied 12 auszulösen. Die Formgebung sowie die Lagerung des Ankers sind so ge troffen, dass der Luftspalt über dem Schen kel 1' nahezu Null ist. Über diesem Schen kel befindet sich der Polschuh. 10.
Da der zur Verfügung stehende Dreh winkel .des Ankers bei minimaler :Summe der Luftspalte im Wege .des Arbeitsflusses maximal ausgenützt wird, iet die unsymme- trische Vormagnetisierung demnach gegen über der symmetrischen von Vorteil.
Die Energie des Rufstromes genügt zur Auslösung eines Schauzeichens, ist aber im allgemeinen zu klein, um beispielsweise durch den Anker einer Magnetspule einen Kontakt mit genügendem Kontaktdruck direkt zu be tätigen. Hierfür ist das beschriebene System mit permanentem Magnet basondersi gut ge eignet, da die Flussverteilung in der Arbeits stellung des Ankers so ist, dass dieser mit einem für eine Kontaktbetätigung genügen den Drücke auf seinem Anschlag aufliegt. Der Anschlag kann in bekannter Weise als Kontaktorgan ausgebildet sein.
Bei direkter Auslösung der Fallklappe durch den Anker werden leicht Erschütte- rungen durch die Fallklappe auf den Anker übertragen, und es können Fehlauslösungen stattfinden. Dieser Nachteil lässt eich idurch die indirekte Auslösung der Fallklappe beheben, indem in diesem Falle der Anker nicht direkt die Fallklappe zu halten braucht;
ein der artiges Ausführungsbeispiel ist aus .den Fig. 3 bis 5 ersichtlich. Der Anker .3 besitzt an Stelle des Auslösehebels 6 nur einen kur zen Fortsatz 11. Nachdem sieh der Anker 3 ein Stück bewegt hat, berührt der Fortsatz 11 erst eine Feder 12, die ihrerseits. die Aus lösung der Fallklappe 13 besorgt. Durch diese Massnahme können keine Erschütterun gen von der leicht beweglichen Fallklappe auf den Anker übertragen werden, da beide Teile in der Ruhelage des Ankers nicht mehr direkt zusammenhängen und sich nirgends berühren.
Damit lässtsich eine weitgehende Unempfindlichkeit des Ankers .gegen mecha nische Erschütterungen erreichen.
Im folgenden ist die in .den Fig. 3 bis 5 veranschaulichte beispielsweise Ausführungs form des Schauzeichens mit Fallklappe be- _,ehrieben.
Fig. 3 zeigt das Ausführungsbeispiel in der Seitenansicht, während Fig. 4 einen Schnitt durch :den Magneten zeigt, wodurch wichtige Teile von oben sichtbar werden; I"ig. 5 zeigt die Vorderansicht .des Ausfüh- rungsbeispiels, wobei die Apparatewand 23 weggelassen ist.
Über einen Kern aus U-förmig gebogenen Blechen mit den Schenkeln 1' und 1" sind die Magnetspulen 2 gesteckt, deren Enden an ein Klemmen- bezw. Lötösenbrett 14 ge führt sind. Der Kern bildet mit den Lager blechen 5 eine Einheit. In diesen Lager blechen ist der Anker B. mit der Achse 4 drehbar .gelagert. Der Anker 3 trägt zwei Fahnen 11 und 15. Das ganze Kernsystem ist in einem permanenten Magneten $ be- festigt, an dem ausserdem noch der Polschuh 10 und die Einstelle.chraube 9 angeordnet sind.
Der Magnet 8 ist an der Montageplatte 116 befestigt, die auch die übrigen Teile .des Schauzeichens trägt. Die Fallklappe 13 ist in dem Bolzen 17 drehbar gelagert. Sie wird durch die Feder 12 über den Stift 25 in ihrer Ruhelage gehalten. Wird die Feder 12 durch den Anker 3 bezw. dessen Fahne 11 herab gedrückt, so wird die Fallklappe freigegeben und sie -dreht sich um .den Bolzen 17, bis der Stift 25 auf dem Anschlag 18 anliegt, der isoliert in die Montageplatte 16 eingebaut ist und als .Signalkontakt verwendet werden kann. Die Fallklappe 13 wird dabei hinter dem Fenster 24 sichtbar.
Die Fallklappe 13 kann über eine nicht gezeichnete Feder derart mit der Montage platte 1,6 verbunden werden, dass sie nicht mehr durch ihr Eigengewicht, sondern durch die Federkraft in -die Arbeitsstellung und gegen den Kontakt 18 gedrückt wird. Da der Anker nur durch die magnetischen Kräfte und nicht durch die Schwerkraft in seiner Ruhestellung gehalten ist, ergibt sich da durch ein Schauzeichen, das in jeder beliebi gen räumlichen Lage .dieselbe elektrische An-. sprechempfindlichkeit besitzt. Die Auslösung des Ankers 3 geschieht in der oben beschrie benen Weise durch den ankommenden Ruf strom.
Die Rückstellung .des Ankers von der Arbeitsstellung in die Ruhestellung kann beispielsweise auf elektrischem Wege erfol gen, indem ein Lokalstromkreis derart an die Magnetwicklung gelegt wird, dass in ihr ein dem Auslösestrom entgegengesetzter Strom fliesst.
Die Rückstellung kann aber auch auf rein mechanischem Wege erzielt werden, in dem Fallklappe und Anker zum Beispiel durch einen gemeinsamen Hebel zurückge stellt werden.
Eine Feder 2'6 ist um eine Schraube 27 drehbar gelagert. Das untere Ende der Feder 26 ruht auf einer Blattfeder 19. Wird die Blattfeder gehoben, so dreht sich die Feder ?6 um ihre Achse 27 und drückt mit dem freien Ende ihres Schenkels 26a die Fall klappe in ihre Ruhelage. Nach Loslassen der Blattfeder 19 geht auch die Feder 26 in ihre Ruhelage zurück. Die Fallklappe wird aber durch .die Feder 12 gehalten.
Mit der Blattfeder 19 iGt die Rückstel lung des Ankers 3 kombiniert. Bewegt sich die Blattfeder 19 in die Höhe, .so drückt sie auch den Anker 3 über seine Fahne 15 durch den Rückstelistift 28, der in der Buchse 29 geführt ist, in seine Ruhelage zurück.
In einer Zentrale mit Schauzeichen zur Kennzeichnung eines Anrufes auf der zuge ordneten Leitung werden die Schauzeichen im allgemeinen mit einer Klinke kombiniert. Soll nach einem Anruf eine Verbindung mit dieser Leitung hergestellt werden, so muss gleichzeitig mit dem Stecken des Abfrage stöpäels in die Klinke das Schauzeichen, .das den Anruf angezeigt hat, zurückgestellt wer den. Damit diese Rückstellung nicht ver gessen wird, und um eine doppelte Manipu lation zu ersparen, kann die Rückstellung zweckmässig zwangsläufig mit der Bedienung der Klinke zusammen erfolgen.
Die Rückstellung von Fallklappe und Anker von Hand erfolgt beim Ausführungs beispiel nach den Fig. 3 bis 5 durch Drük- ken des Knopfes 20. Dieser hebt über die Fahne 19a die Feder 19 an. Die Fallklappe ist nun mit der ihr zugeordneten Klinke zu sammengebaut, und zwar derart, dass, wenn in .die .dem Schauzeichen zugeordnete Klinke ein Stöpsel gesteckt wird, die Federn -30 und 30a der Klinke angehoben werden. Über das Isolierstück 21 überträgt sich diese Bewe- gung ebenfalls auf die Blattfeder 19, die ihrerseits in :der oben beschriebenen Weise Fallklappe und Anker in ihre Ruhelage zu rückstellt.