CH243916A - Centrifugal switch for low speeds. - Google Patents

Centrifugal switch for low speeds.

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CH243916A
CH243916A CH243916DA CH243916A CH 243916 A CH243916 A CH 243916A CH 243916D A CH243916D A CH 243916DA CH 243916 A CH243916 A CH 243916A
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CH
Switzerland
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centrifugal
centrifugal switch
moment
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low speeds
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Gretener Edgar Ing Dr
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Gretener Edgar Ing Dr
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H35/00Switches operated by change of a physical condition
    • H01H35/06Switches operated by change of speed
    • H01H35/10Centrifugal switches

Description

  

      Zentrifugalschalter    für kleine Drehzahlen.    Als     Zentrifugalschalter    bezeichnet man  ganz generell Vorrichtungen, bei denen in  Abhängigkeit der Tourenzahl Kontakte be  tätigt (geöffnet oder geschlossen) werden.       Fig.    1 veranschaulicht im Prinzip einen sol  chen Schalter üblicher Bauart.

   Die wesent  lichsten .Bestandteile sind hierbei die um die  Achse     E    drehbare Masse M, die Zugfeder     Zf          und    der Kontakt     K.    Bei der Drehung des       Schalters    um die Achse A mit der Winkel  geschwindigkeit     to    wirkt auf die Masse M  eine Zentrifugalkraft Z, die in ihrem     "dyna-          mischen        Schwerpunkt"    angreift und radial  nach aussen gerichtet ist, von der Grösse    <I>Z =</I>     M.r.co2.       Diese Zentrifugalkraft wirkt der Zug  kraft     Kf    der Feder entgegen,

   so dass der       Kontaktdruck    mit zunehmender Tourenzahl  abnimmt. Bei der Solltourenzahl wird er 0,  die Momente von Z und     Kf    bezüglich     E    hal  ten sich das Gleichgewicht. Wird die Touren  zahl weiter gesteigert, so überwiegt das Zen  trifugalmoment. Die Masse dreht sich um  ihre Achse     E        und    der Kontakt öffnet sich.  Wie aus der obigen     Formel    ersichtlich, steigt    dabei Z proportional zu r an, aber auch     Kf     wächst linear mit r.

   Dabei sind zwei     Fälle     zu     unterscheiden:       a) Das Drehmoment von Z wächst stärker  als das von     Kf.    Dies bedeutet, dass mit grösser  werdenden r     eine        Gleichgewichtslage    zwi  schen den beiden Momenten nicht mehr mög  lich ist; nachdem sich die     Masse    erst einmal  in Bewegung gesetzt hat, bewegt sie     sich        biss     zum Anschlag<I>As.</I> Dieser Fall ist im allge  meinen anzustreben, da damit     eine    eindeutige  Kontaktbetätigung gewährleistet ist.  



  b) Das Moment von Z wächst weniger  stark     als    das von     gf.    In diesem Falle bewegt  sich die Masse nur so weit, bis das Gleich  gewicht der beiden Drehmomente wieder her  gestellt ist. Die     Kontaktbetätigung    erfolgt       schleichend.     



       Betrachtet    man das Anwachsen der Zen  trifugalkraft mit der Tourenzahl, das     heisst     bildet man den     Ausdruck     
EMI0001.0038     
    so sieht man, dass die Änderung der Zentri-           fugalkraft    proportional ist der Tourenzahl.  Bei grösseren Tourenzahlen (einige 1000) ist  diese Änderung so gross, dass die Forderung       unter    a) ohne weiteres erfüllt ist.  



  Anders liegen die Verhältnisse bei     niediz-          gen    Tourenzahlen (einige 100     Umdr./Min.),     wo an der Forderung unter a) festgehalten  werden muss. Dabei zeigt es sich aber, dass es im  allgemeinen bei der Anordnung entsprechend       Fig:    1, die dadurch charakterisiert ist, dass  die Federkraft     Kf    in Richtung der Bewegung  ihres     Angmiffspunktes    P wirkt, gar nicht  möglich ist, die Feder auf dem vorgeschrie  benen Raum weich genug zu dimensionieren,  namentlich auch deshalb nicht, weil gewisse  Anforderungen an die Grösse des Kontakt  druckes in der Nähe der Solltourenzahl ge  stellt werden müssen.  



  Dieser Mangel wird erfindungsgemäss da  durch behoben, dass man die Federkraft der  schwenkbar gelagerten Schwungmasse nicht  in     Richtung    der Bewegung ihres Angriffs  punktes entgegenwirken lässt, sondern schief  dazu.     Fig.    2 veranschaulicht schematisch ein  Beispiel des Schalters nach der Erfindung.  Wie ersichtlich, wirkt die Federkraft     Tf     unter dem spitzen Winkel a gegenüber der       Bewegungsrichtung        ihres        Angriffspunktes    P.  Auch hier nimmt die Federkraft bei der Be  wegung von M mit grösser werdendem     r    zu.

         Gleichzeitig    nimmt aber der wirksame Hebel  arm h bezüglich des Drehpunktes E der       Schwungmasse    ab. Durch passende Wahl der  verschiedenen Grössen ist es möglich, den An  stieg des Federmomentes beliebig klein     zii     machen. Es ergibt sich sogar die Möglichkeit,  das Federmoment mit wachsendem r ab  nehmen zu lassen.. Dies wird ohne weiteres  klar, wenn man den speziellen Fall betrach  tet, bei dem der Massendrehpunkt E auf der       Verbindungsgeraden    der beiden Einspann  stellen der Zugfeder liegt, so dass der für das  Federmoment massgebliche Hebelarm     h.    zu 0  wird.  



  Es liegt     in    der     Natur    der Sache, dass bei       Zentrifugalschaltern    für kleine Drehzahlen  das Verhältnis des Momentes der Zentri  fugalkraft zum maximalen Moment der    Schwerkraft des Exzenters     eines    in senkrech  ter Ebene sich drehenden Sehalters klein ist.  Nimmt man     beispielsweise    an, bei einer  Drehzahl von 6000     Umdr./Min.    sei das Mo  ment der Zentrifugalkraft 40mal grösser als  das Moment der Schwerkraft, so wird bei  300     Umdr./Min.    das Moment der Zentrifugal  kraft nur noch der zehnte Teil des Momentes  der Schwerkraft.

   Aus diesem Beispiel ist er  sichtlich,     da.ss    bei     Zentrifugalschaltern    für  kleine Drehzahlen das Moment der Schwer  kraft von der gleichen Grössenordnung     zvie     das Moment der Zentrifugalkraft sein kann.  Solange ein solcher     Zentrifugalschalter    für  kleine Drehzahlen in einer horizontalen Ebene  umläuft, ist dies ohne Nachteil. In Fällen,  wo aus konstruktiven Gründen eine horizon  tale Anordnung nicht möglich ist, wirkt sich  die Schwerkraft sehr störend aus, indem  die     Ansprechdrehzahl    eine Funktion der  Winkellage des     Zentrifugalschalters    wird.  



       Fig.    3 veranschaulicht eine beispielsweise  Ausführung des erfindungsgemässen Gegen  standes, bei dem der     Schwereeinfluss    durch  Anwendung von zwei Massen     M1    und     1V1    be  seitigt wird. Diese sind über die Zahnräder       Z1,        Z@    und Z<I>;,</I> so miteinander gekoppelt, dass  bezüglich der Schwerkraft eine Kompensa  tion     erreicht    wird, während sich ihre Flieh  kräfte addieren.

   Mit der Einstellschraube     Sb,     kann der Angriffspunkt der Zugfeder     Zf     innerhalb bestimmter Grenzen verlagert wer  den, womit eine Veränderung des Verlaufes  des     Federkraftmomentes    innerhalb bestimm  ter Grenzen erreicht wird. Die Einstell  schraube     SF)_    dient zur Regulierung der Fe  derspannung, wodurch die     Ansprechtouren-          zahl    des Schalters innerhalb bestimmter  Grenzen     verändert        bezw.    eingestellt werden  kann.     Sb"    dient zur Einstellung der Grösse  der Kontaktöffnung.  



  Wie aus     Fig.    3 ersichtlich, ist es ohne       weiteres    möglich, das Zahnrad     Z,;    so zu la  gern, dass in der Mitte ein Loch für eine durch  gehende Welle vorgesehen werden kann, so       da.ss    der Schalter nicht nur auf     ein    Wellen  ende, sondern irgendwo auf einer Achse auf  gesetzt werden. kann.



      Centrifugal switch for low speeds. A centrifugal switch is a general term for devices in which contacts are made (opened or closed) depending on the number of revolutions. Fig. 1 illustrates in principle a sol chen switch of conventional design.

   The essential components here are the mass M rotatable around the axis E, the tension spring Zf and the contact K. When the switch is rotated around the axis A at the angular velocity to, a centrifugal force Z acts on the mass M, which in its "dynamic center of gravity" attacks and is directed radially outwards, of the size <I> Z = </I> Mrco2. This centrifugal force counteracts the tensile force Kf of the spring,

   so that the contact pressure decreases with increasing number of revolutions. At the target number of revolutions it becomes 0, the moments of Z and Kf with respect to E keep the equilibrium. If the number of tours is increased further, the centrifugal moment prevails. The mass rotates around its axis E and the contact opens. As can be seen from the above formula, Z increases proportionally to r, but Kf also increases linearly with r.

   A distinction must be made between two cases: a) The torque of Z increases more than that of Kf. This means that as r increases, an equilibrium position between the two moments is no longer possible; once the mass has set in motion, it moves as far as the stop <I> As. </I> This case is generally to be aimed for, as this ensures that the contact is clearly actuated.



  b) The moment of Z grows less strongly than that of gf. In this case, the mass only moves until the equilibrium of the two torques is restored. The contact is activated slowly.



       If one looks at the increase in the centrifugal force with the number of revolutions, that is, one forms the expression
EMI0001.0038
    so you can see that the change in centrifugal force is proportional to the number of revolutions. In the case of larger numbers of tours (some 1000), this change is so great that the requirement under a) is easily met.



  The situation is different in the case of low numbers of revolutions (a few 100 revolutions per minute), where the requirement under a) must be adhered to. It turns out, however, that in general with the arrangement according to FIG. 1, which is characterized in that the spring force Kf acts in the direction of the movement of its point of engagement P, it is not possible at all for the spring to be soft enough in the prescribed space not to be dimensioned, in particular because certain requirements must be placed on the size of the contact pressure close to the target number of revolutions.



  According to the invention, this deficiency is remedied by not allowing the spring force of the pivotably mounted centrifugal mass to counteract in the direction of the movement of its point of attack, but rather at an angle to it. Fig. 2 schematically illustrates an example of the switch according to the invention. As can be seen, the spring force Tf acts at the acute angle a with respect to the direction of movement of its point of application P. Here, too, the spring force increases with the movement of M with increasing r.

         At the same time, however, the effective lever arm h decreases with respect to the pivot point E of the flywheel. By choosing the right size, it is possible to increase the spring torque as small as you want. There is even the possibility to let the spring moment decrease with increasing r .. This becomes immediately clear if one considers the special case in which the center of mass rotation E lies on the straight line connecting the two clamping points of the tension spring, so that the lever arm relevant for the spring moment h. becomes 0.



  It is in the nature of things that with centrifugal switches for low speeds, the ratio of the moment of the centrifugal force to the maximum moment of gravity of the eccentric of a holder rotating in the vertical plane is small. Assuming, for example, at a speed of 6000 rev / min. if the moment of centrifugal force is 40 times greater than the moment of gravity, at 300 rev./min. the moment of centrifugal force is only the tenth part of the moment of gravity.

   From this example it is clear that with centrifugal switches for low speeds the moment of gravity can be of the same order of magnitude as the moment of centrifugal force. As long as such a centrifugal switch rotates in a horizontal plane for low speeds, this is without disadvantage. In cases where a horizontal arrangement is not possible for structural reasons, the force of gravity has a very disruptive effect in that the response speed is a function of the angular position of the centrifugal switch.



       Fig. 3 illustrates an example of the embodiment of the inventive subject matter in which the influence of gravity is eliminated by using two masses M1 and 1V1. These are coupled with one another via the gears Z1, Z @ and Z <I>;, </I> in such a way that a compensation is achieved with regard to gravity, while their centrifugal forces add up.

   With the adjusting screw Sb, the point of application of the tension spring Zf can be shifted within certain limits, whereby a change in the course of the spring force torque is achieved within certain limits. The adjustment screw SF) _ is used to regulate the spring tension, whereby the response speed of the switch changes or changes within certain limits. can be adjusted. Sb "is used to set the size of the contact opening.



  As can be seen from Fig. 3, it is easily possible, the gear Z ,; In such a way that a hole can be provided in the middle for a continuous shaft, so that the switch is not only placed on one shaft end, but somewhere on an axis. can.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Zentrifugalschalter für kleine Drehzahlen, dadurch gekennzeichnet, dass der schwenk bar gelagerten Schwungmasse eine Feder kraft entgegenwirkt, deren Richtung zur Be wegungsrichtung des Angriffspunktes an der Schwungmasse schief steht. UNTERANSPRÜCHE 1. Zentrifugalschalter nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Moment der Federkraft mit Bezug auf den Drehpunkt der Schwungmasse mit zunehmen dem Ausschlag derselben abnimmt. PATENT CLAIM: Centrifugal switch for low speeds, characterized in that the pivotable flywheel counteracts a spring force, the direction of which is inclined to the direction of movement of the point of application on the flywheel. SUBClaims 1. Centrifugal switch according to patent claim, characterized in that the moment of the spring force with respect to the pivot point of the centrifugal mass decreases with increasing the deflection of the same. 2. Zentrifugalschalter nach Patentan spruch, gekennzeichnet durch Mittel, derart, da.ss der Verlauf des Momentes der Feder kraft bezüglich des Drehpunktes der Schwung- masse innerhalb gewisser Grenzen verändert werden kann. 3. Zentrifugalsehalter nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die An sprechtourenzahl des Zentrifugalschalters innerhalb gewisser Grenzen verändert werden kann. 2. Centrifugal switch according to patent claim, characterized by means such that the course of the moment of the spring force with respect to the pivot point of the flywheel can be changed within certain limits. 3. Centrifugal holder according to claim, characterized in that the number of revolutions to the centrifugal switch can be changed within certain limits. 4. Zentrifugalschalter nach Patentan spruch und Unteranspruch 3, gekennzeichnet durch Mittel, durch die die Grösse der Kon taktöffnung des Zentrifugalschalters ein gestellt werden. kann. 5. Zentrifugalschalter nach Patentan spruch und Unteransprüchen 3 und 4, ge kennzeichnet durch eine derartige Anord nung von Schwungmassen, dass der Einfluss der Schwerkraft eliminiert ist. 4. Centrifugal switch according to claim and dependent claim 3, characterized by means by which the size of the contact opening of the centrifugal switch can be made a. can. 5. Centrifugal switch according to claim and dependent claims 3 and 4, characterized by such an arrangement of centrifugal masses that the influence of gravity is eliminated. 6. Zentrifugalschalter nach Patentan spruch und Unteransprüchen 3 'bis 5, gekenn- zeichnet durch eine derartige Ausbildung, dass er in einen durchgehenden Wellenzug eingebaut werden kann. 6. Centrifugal switch according to claim and dependent claims 3 'to 5, characterized by such a design that it can be built into a continuous wave train.
CH243916D 1944-01-10 1944-01-10 Centrifugal switch for low speeds. CH243916A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1166887B (en) * 1959-10-30 1964-04-02 Licentia Gmbh Electric centrifugal switch
DE1202567B (en) * 1960-06-27 1965-10-07 Lucas Industries Ltd Overspeed cut-off controller for internal combustion engines

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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