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Schaltvorrichtung zum stufenweisen Zu- oder Abschalten einzelner Windungen
einer Hochfrequenzspule Die Schwingkreisspulen insbesondere von Hochfrequenzsendern
und -empfängern müssen zur Veränderung der Resonanzfrequenz der Schwingkreise in
ihrer Induktivität veränderbar sein. Zur stetigen Änderung der Induktivität werden
hierzu Schleifervariometer verwendet, bei denen ein Kontaktstift längs der Spule
verschiebbar ist. In vielen Fällen ist es jedoch ausreichend, wenn die Veränderung
der Induktivität der Spule nicht stetig, sondern in Stufen vorgenommen wird, wodurch
der Aufbau der Kontaktvorrichtung vereinfacht werden kann.
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Die in den inaktiven Windungen einer Hochfrequenzspule auftretenden
Nebenschwingungen, die sich besonders bei Senderspulen mit hohen Leistungen störend
bemerkbar machen, müssen durch ausretichende, über den ganzen Bereich der inaktiven
Windungen verteilte Kurzschlüsse unterdrückt werden.
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Es ist eine aus drei über den Umfang einer Hochfrequenzspule verteilten
und außerhalb der Spule angebrachten Wellen bestehende Schaltvorrichtung bekannt,
bei der an jeder ii7elle im Abstand jeweils einer Windung Schaltkontakte mit nur
einem Kontaktstift angebracht sind. Für die drei Wellen ist ein gemeinsamer Antrieb
vorgesehen, wobei die Schaltkontakte aller drei Wellen an die zugehörigen Windungen
gleichzeitig angelegt werden. Die Kontaktstifte an den Schaltkontakten sind längs
der Spule jeweils um einen derartigen Winkel gegeneinander versetzt, daß sie beim
Drehen der Welle nacheinander mit den Spulenwindungen in Eingriff kommen und dadurch
die entsprechenden Teile der Spule zu- oder abschalten. Ein Kurzschluß der inaktiven
Windungen ist bei der bekannten Anordnung nicht vorgesehen und mit den dort angegebenen
Mitteln auch nicht möglich.
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Durch die Erfindung wird eine Schaltvorrichtung zum stufenweisen Zu-
oder Abschalten einzelner Windungen einer Hochfrequenzspule mit an einer parallel
zur Mittelachse der Spule verlaufenden Welle im Abstand einer oder mehrerer Windungen
angeordneten Schaltkontakten angegeben, deren Anzahl der Zahl der erforderlichen
Schaltstellungen entspricht. Die für das Zu- bzw. Abschalten der einzelnen Windungen
dienenden Schaltmittel ermöglichen in einfacher Weise zugleich auch den Kurzschluß
der inaktiven Windungen untereinander. Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht,
daß die Schaltkontakte .in Form von schwimmend .gelagerten und unter Federwirkungen
stehenden Schaltsternen ausgebildet sind und daß der eine Kontaktgabe zwischen Spule
und Schaltkontakt ermöglichende Bereich an den Schaltsternen in der Richtung von
den aktiven auf die inaktiven Windungen von einem Schaltstern zum andern derart
größer wind, daß die abgeschalteten Windungen bei einer weiteren Verstellung der
Welle kurzgeschlossen bleiben. Durch die schwimmende Lagerung der Schaltsterne läßt
sich eine gute Kontaktgabe zwischen den Schaltsternen und den Windungen der Hochfrequenzspule
erreichen, ohne daß bei der Spule oder der Schaltvorrichtung allzu enge Toleranzwerte
eingehalten werden müssen. Die schwimmende Lagerung der Kontaktsterne ermöglicht
auch eine strom- und :spannungsgerechte konstruktive Formgebung, so daß Blattfedern
und Bänder in der Nähe der Hochspannung führenden Windungen vermieden werden können.
Dadurch, daß der eine Kontaktgabe zwischen Spule und Schaltkontakten ermöglichende
Bereich an den Schaltsternen in Richtung von den aktiven auf die inaktiven Windungen
größer wird, bleiben die abgeschalteten Windungen weiterhin über die Schaltsterne
mit der Welle verbunden und sind damit auch untereinander kurzgeschlossen. Der Kurzschluß
wird dabei durch die Einstellbewegungen von selbst hergestellt und muß nicht eigens
eingestellt bzw. aufgehoben werden. Zur mechanischen Verbindung der Schaltsterne
mit der Welle wird in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung eine Kreuzschieberkupplung
verwendet.
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Ferner ist es zweckmäßig, in an sich bekannter Weise die Schaltvorrichtung
außerhalb der vom hochfrequenten Wechselfeld durchsetzten Spule anzuordnen. Die
Schaltsterne bestehen in vorteilhafter Weise aus an einem Ring angeordneten, radial
verlaufenden Kontaktstiften, wobei die Zahl der Kontaktstifte in Richtung von den
aktiven auf die inaktiven Windungen der Hochfrequenzspule zunimmt. Durch den
schleifenden
Kontakt beim Drehen der Schaltsterne wird stets eine erneute Selbstreinigung der
Kontaktstellen erreicht.
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Wenn an den Kontaktstellen zu hohe Stromstärken auftreten, können
mehrere Schaltsterne derart nebeneinander angeordnet werden, daß sie an der gleichen
Windung anliegen und damit bezüglich des Stromes parallel geschaltet sind. In solchen
Fällen ist es zweckmäßig, für die Windungen der Spule Flachprofilmaterial zu verwenden.
Soll die Veränderung der Induktivität der Spule in sehr kleinen Stufen erfolgen,
so können, über den Umfang der Spule verteilt, mehrere Schaltvorrichtungen vorgesehen
sein, die dann entsprechende Teile einer Windung zu- bzw. abschalten.
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Die Schaltsterne sind an der Welle derart justiert, <laß sich,
in Längsrichtung der Welle gesehen, die Kontaktstifte der einzelnen Schaltsterne
gegenseitig decken.
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An Stelle einzelner Kontaktstifte können auch Kontaktsegmente verwendet
werden, wobei der dem Kontaktsegment entsprechende Winkel mit wachsendem Abstand
von der Anschlußstelle der Spule zunimmt. Bei Verwendung von Kontaktsegmenten ist
das für den Schaltvorgang notwendige Drehmoment geringer. Der Kontaktdruck ergibt
sich durch an den Schaltsternen anliegende Blattfedern, wobei die Blattfedern zusammengeschaltet
und so die einzelnen Schaltsterne untereinander kurzgeschlossen sind.
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Die Erfindung ist an Hand von Zeichnungen beispielsweise näher erläutert.
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Fig.l zeigt in perspektivischer Darstellung eine Schaltvorrichtung
für eine Hochfrequenzspule mit acht möglichen Schaltstellungen; Fig. 2 zeigt einen
einzelnen Kontaktstern in Seitenansicht, während in Fig. 3 ein Schaltstern im Schnitt
dargestellt ist; Fig. 4 zeigt in Seitenansicht einen Schaltstern, dessen Kontaktstifte
durch ein Kontaktsegment ersetzt sind.
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In Fig.l sind die einzelnen Windungen einer Hochfrequenzspule 1 mittels
einer Schaltvorrichtung 2 in Stufen zu- bzw. abschaltbar. Hierzu sind an einer Welle
3 Schaltsterne 4 bis 10 angebracht, die derart ausgebildet sind, daß die abgeschalteten
Windungen auch bei einer weiteren Verstellung der Welle kurzgeschlossen bleiben,
was zur Unterdrückung unerwünschter Nebenschwingungen notwendig ist. Der Kurzschluß
der inaktiven Windungen erfolgt über an den Schaltsternen 4 bis 10 schleifende Kontaktfedern
11 bis 17, die untereinander durch eine Schiene 18 verbunden sind. Die Schiene 18
ist in der Regel leitend mit einer hier nicht dargestellten Abschirmung für die
Spule 1 verbunden. Der zwischen den Anschlußstellen .q, B der Spule liegende,
aktive Teil der Windungen ist durch eine gestrichelte Linie angedeutet. Die Schaltsterne
4 bis 10 bestehen aus einem Ring mit angesetzten, radial verlaufenden Kontaktstiften,
wobei die Zahl der Kontaktstifte mit wachsendem Abstand von der Anschlußstelle zunimmt.
Der Winkel zwischen den einzelnen Kontaktstiften der Schaltsterne beträgt bei n
möglichen Schaltstellungen
sofern für die Einstellung aller möglichen Schaltstellungen eine volle Umdrehung
vorgesehen ist, was nicht unbedingt der Fall sein muß. Die Kontaktstifte der einzelnen
Schaltsterne sind, in Längsrichtung der Welle 3 gesehen, derart justiert,' daß sich
die Kontaktstifte der einzelnen Schaltsterne decken. Der Winkel zwischen den einzelnen
Kontaktstiften beträgt im vorliegenden Falle bei acht möglichen Schaltstellungen
45°, und die Zahl der Kontaktstifte steigt von eins (am Schaltstern 4) auf sieben
(am Schaltstern 10). Bei einer Drehung der Kontaktvorrichtung um 45° in der durch
den Pfeil angegebenen Richtung liegt der zweite Kontaktstift des Schaltsternes 5
an der Hochfrequenzspule 1 an, während für den Schaltstern 4 keine Verbindung zur
Spule mehr möglich ist. Durch diese Drehung der Schaltvorrichtung sind aber auch
die Schaltsterne 6 bis 10 um 45° verstellt worden, wodurch sie jetzt mit ihren nächstfolgenden
Kontaktstiften an der Spule 1 anliegen. Die freien Windungen der Spule, die jetzt
zwischen dem Schaltstern 5 und dem Schaltstern 10 liegen, bleiben weiterhin kurzgeschlossen.
Ähnlich verhält es sich mit allen weiteren Schaltstellungen. Bei der achten Schaltstellung
(Drehwinkel 315°) liegt keiner der Kontaktstifte an der Spule an, so daß in diesem
Falle der größtmögliche Induktivitätswert der Spule eingestellt ist. Die Schaltvorrichtung
mit den Kontaktsternen ist außerhalb des felderfüllten Raumes der Hochfrequenzspule
angeordnet, so daß die durch Wirbelströme verursachten Verluste gering bleiben.
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In Fig. 2 ist ein Schaltstern 20 mit vier Kontaktstiften 21 bis 24
ausgerüstet, von denen der Kontaktstift 23 an einer mit einer Kontaktfläche 25 versehenen
Windung 26 anliegt. Entsprechend der Zahl der an dem Schaltstern angeordneten Kontaktstifte
würde der Schaltstern 20 dem Schaltstern 7 aus Fig. 1 entsprechen. Am Schaltstern
20 liegt die Blattfeder 27 an, durch die zugleich ein ausreichenderKontaktdruck
zwischen dem Kontaktstift 23 und der Kontaktfläche 25 erzielt wird. Die schwimmende
Lagerung des Schaltsternes 20 an der Welle 34 und die Mitnahme des Schaltsternes
in Drehrichtung wird durch eine Kreuzschieberkupplung erzielt, deren in Nuten 35
bis 38 geführte Bolzen 28 bis 31 gestrichelt dargestellt sind.
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Die Wirkungsweise der Kreuzschieberkupplung ist an Hand der Schnittdarstellung
von Fig. 3 erläutert. Der Schaltstern besteht aus einem Ring 20a, an dem die Blattfeder
27 anliegt. Die Bolzen 29 und 31 sind im Ring 20a eingelassen und ragen in die radial
verlaufenden Nuten 36 und 38 der Kupplungsscheibe 32 hinein. Die Bolzen 28 und 30
aus Fig. 2 sind in einer Scheibe 33 angeordnet und ragen ebenfalls in radial verlaufendeNuten
35 und 37 in derKupplungsscheibe 32 hinein. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, stehen
die zu den Bolzen 28 und 30 bzw. 29 und 31 gehörenden Nuten aufeinander senkrecht.
Eine derartig ausgebildete Kupplung ermöglicht sowohl eine Bewegung des Schaltsternes
in Richtung der Verbindungslinie der Bolzen 28 und 30 als auch in Richtung der Verbindungslinie
der Bolzen 29 und 31. Dadurch ist stets auch bei größeren Toleranzwerten
zwischen den Spulenwindungen und der Welle der Schaltvorrichtung eine gute Kontaktgabe
zwischen den Schaltsternen und den Windungen der Hochfrequenzspule gewährleistet.
Durch die Scheiben 39 und 33 .ist der Ring 20a mit den Kontaktstiften in seiner
Lage bezüglich der Welle 34 in axialer Richtung begrenzt. Die Mitnahme der einzelnen
Schaltsterne durch die Kreuzschieberkupplung erfolgt winkelgetreu und behindert
nicht dieKontaktgabe. Bänder undBlattfedern zur hochfrequenzmäßigen Überbrückung
der einzelnen beweglichen Teile sind hierbei nicht notwendig.
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Bei dem in Fig. 4 dargestellten Schaltstern ist an Stelle einzelner
Kontaktstifte ein Kontaktsegment 40
auf einem Führungsring 41 angeordnet.
Der übrige Aufbau des Schaltsternes entspricht der in Fig.2
dargestellten
Anordnung. Der den Kontaktsegmenten entsprechendeWinkel nimmt mit wachsendemAbstand
von der Anschlußstelle der Hochfrequenzspule aus zu, ähnlich wie bei Schaltsternen
mit Kontaktstiften die Zahl der Kontaktstifte längs der Spule zunimmt.