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Elektromagnetische Unterbrecheranordnung mit drehbar gelagerter Schwungscheibe
Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Unterbrecheranordnung mit einer um
ihre Schwerpunktachse drehbar gelagerten, den Anker des Elektromagneten tragenden
Schwungscheibe, die bei erregtem Elektromagneten gegen eine Torsions-Federkraft
aus ihrer Ruhelage drehbar ist und die zur Kontaktbetätigung dienende Mittel bewegt,
die bei der Drehung der Schwungscheibe einen aus einer Batterie gespeisten äußeren
Stromkreis zunächst schließen und danach wieder unterbrechen.
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Eine der ältesten Unterbrecheranordnungen ist der bekannte Wagnersche
Hammer, dessen Federkontakt in seiner Ruhelage den Stromkreis der Erregerspule eines
Elektromagneten schließt und durch den Elektromagneten periodisch aus dieser Ruhelage.
herausgeführt wird. Der mit solchen Unterbrecheranordnungen gewonnene
» zerhackte « Gleichstrom wird meist der Primärwicklung eines Transformators
zugeführt, von dessen Sekundärwicklung dann eine verhältnismäßig stark verzerrte
Wechselspannung abgegriffen werden kann.
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Um Wechselströme höherer Spannung und besserer Kurvenforin zu erhalten,
sind bereits Unterbrecheranordnungen entwickelt worden, bei denen mit dem federnden
Unterbrecherkontakt besondere Umschaltkontakte verbunden sind, die bei ihrem Umschalten
die Stromrichtung in der Primärwicklung eines Transforinators umkehren. Einige Ausführungen
dieser Art arbeiten mit einfachen Federkontakten, wobei im wesentlichen die Elastizität
der Feder, die - meist geringe - Masse des schwingenden Systems und
die von der speisenden Spannung abhängige, auf den mit der Feder verbundenen Anker
wirkende magnetische Kraft die Schwingungsfrequenz des Unterbrechersystems bestimmen.
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Derartige Ausführungen haben den Nachteil, daß sie verhältnismäßig
empfindlich sind und meist keine ausreichende Frequenzkonstanz des erzeugten Wechselstromes
ergeben. Zudem ist das Arbeiten dieser Unterbrecheranordnungen von der Lage des
Systems, d. h. der jeweiligen Schwerkraftkomponente abhängig. Die Frequenz läßt
sich ferner meist nur in geringen Grenzen verändern.
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Zur Vermeidung der vorstehend genannten Nachteile der mit einfachen
Blattfedern arbeitenden Unterbrecheranordnungen ist bereits eine elektromagnet,1-sche
Unterbrecheranordnung der eingangs genannten Art bekanntgeworden, bei der eine um
ihre Schwerpunktachse drehbar gelagerte, den Anker des Elektromagneten tragende
Schwungscheibe vorgesehen ist, die bei erregtem Elektromagneten gegen die Kraft
einer Spiralbandfeder aus ihrer Ruhelage gedreht wird und die über ein Kurvenstück,
an dessen profiliertern Umfang ein Rollglied gleitet, die Unterbrecher-Schaltkontakte
steuert.
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Diese bekannte Ausführung gestattet nun zwar auch die Erzeugung von
verhältnismäßig kleinen Frequenzen (in der Größenordnung von 20 bis 25 E[z),
wie sie insbesondere für Rufströme in Fernmeldeanlagen in Frage kommen, während
dies bei den zuvor erwähnten bekannten Anordnungen nur mit außerordentlich langen
Blattfedem möglich ist.
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In fertigungstechnischer und betriebhcher Hinsicht weist jedoch die
genannte Unterbrecheranordnung wesentliche Mängel auf. Die Schwungscheibe dieser
bekannten Ausführung enthält eine Stiftlagerung, die naturgemäß eine häufige Wartung
erfordert, wenn -
wie dies gerade bei Zerhackereinrichtungen für OB-Fernsprechapparate
erwünscht ist - die Reibungsverluste im Hinblick auf den Wirkungsgrad der
Gesamtanordnung niedrig gehalten werden sollen.
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Außerordentlich ungünstig ist ferner bei der bekannten Ausführung
die Ausbildung des Kontaktmechanismus, da einerseits die die Kontakte über ein Rollglied
steuernde Kurvenscheibe sehr genau justiert sein muß, wenn ein einwandfreier Betrieb
mit den gewünschten Impulswerten gewährleistet sein soll und da anderseits auch
bei einwandfreier Justierung eine nicht unbeträchtliche Reibung und ein gewisser
Verschleiß unvermeidlich sind.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der
Mängel der bekannten Ausführungen eine elektromagnetische Unterbrecheranordnung
der eingangs genannten Art zu entwickeln, die sich durch eine besonders leichte
Herstellbarkeit und einen hohen Wirkungsgrad auszeichnet.
Diese
Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Schwungscheibe, der als
Zerhacker zur Umformung von Gleich- in Wechselstrom dienenden Unterbrecheranordnung
an einer mit einem Pol der Batterie verbundenen Torsionsbandfeder aufgehängt ist,
die leitend mit ihr verbundene - vorzugsweise aus einem Stück mit der Bandfeder
ausgebildete - Querausleger aufweist, von denen der eine einen mit zwei gefederten
ortsfesten Gegenkontakten zusammenwirkenden Pendel-Umschaltkontakt und der andere
einen mit dem gefederten Gegenkontakt zusammenwirkenden Selbstunterbrecherkontakt
trägt.
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Die Aufhängung der Schwungscheibe an einer Torsionsbandfeder hat den
Vorteil, daß praktisch keinerlei äußere Lagerreibung, sondern lediglich die verhältnismäßig
geringe innere Reibung der Bandfedem auftritt. Läßt man darüber hinaus
- wie dies erfindungsgemäß vorgesehen ist - die beweglichen Kontakte
mit gefederten ortsfesten Gegenkontakten zusammenwirken, so wird die beim Anlegen
der schwingenden Kontakte an die ortsfesten Gegenkontakte verbrauchte Schwungenergie,
beim Zurückschwingen der Schwungscheibe nahezu vollständig wieder zurückgewonnen,
so daß die auftretenden Verluste auch insoweit außerordentlich gering sind.
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Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Ausführung besteht
ferner darin, daß die Torsionsbandfeder unmittelbar mit dem als Querausleger ausgebildeten
beweglichen Schaltkontaktträger verbunden ist. Auf diese Weise entfallen nämlich
nicht nur komplizierte Zwischen- und Steuerglieder, wie sie bei der eingangs erläuterten
bekannten Ausführung vorgesehen sind, sondern es ist weiterhin möglich, die Torsionsbandfeder
und den beweglichen Kontaktträger einstückig in einem einzigen Stanzvorgang herzustellen.
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Gemäß einer besonders günstigen Ausgestaltung der Erfindung sind die
Enden der Torsionsbandfeder über an Jochplatten vorgesehene. Spannrippen gezogen
und mittels Schrauben gegen die Jochplatten regelbar verspannt. Hierdurch läßt sich
in einfacher und genauer Weise die Frequenz des Unterbrechersystems einstellen.
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Die Spannschrauben können erfindungsgemäß dabei zugleich zur Stronileitung
zu den beweglichen Kontakten dienen.
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Diese und weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der Beschreibung
eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels hervor. Es zeigt Fig.
1 eine schematische Darstellung des Zerhakkers gemäß der Erfindung in Seitenansicht,
Fig. 2 eine schematische Aufsicht auf den Zerhakker gemäß Fig. 1,
Fig.
3 eine Seitenansicht einer praktischen Ausführung des Gerätes, teilweise
geschnitten, Fig. 4 eine Vorderansicht des Gerätes gemäß Fig. 3
und Fig.
5 eine Aufsicht auf das Gerät nach Abheben der oberen Deckplatte.
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Die Fig. 1 und 2, die zur Erläuterung des Prinzips dienen sollen,
nach dem der Zerhacker gemäß der Erfindung arbeitet, zeigen zwei kräftig ausgeführte
Jochplatten 1 und l', die durch nicht dargestellte Versteifungsglieder
in festem Abstand voneinander gehalten sind. Zwischen diesen Jochplatten ist eine
Blattfeder 2 in der Weise eingespannt, daß die Enden 2 a und 2 b
der
Blattfeder 2 über je eine außen abgerundete Spannrippe 3, 3'
der Jochplatten 1, l' gezogen und durch zwei Kopfschrauben 4 und 4", deren
Gewindeschaft in entsprechende Gewindebohrungen der Jochplatten 1, l' eingreift,
mit regelbarer Spannkraft fest verspannt sind. Die Blattfeder 2 trägt in ihrer Mitte
eine Schwungscheibe 5, in die in der Nähe ihres äußeren Umfangs ein Eisenkem
6 eingesetzt ist. Ein Magnetsystem 8, das durch die Spulen
9, 9' erregt werden kann, ist gegenüber der Durchmesserebene der Schwungscheibe
5, in der der Eisenkem 6 sitzt, etwas verschoben angeordnet; bei seiner
Erregung zieht das Magnetsystem den Eisenkern 6 in einer Richtung quer zu
den Kraftlinien in seinen nur wenig breiter als der Eisenkem 6 ausgeführten
Luftspalt 7 hinein und dreht so die Schwungscheibe um einen bestimmten kleinen
Winkel, wobei die Blattfeder 2 auf Torsion beansprucht wird. Bei Abschalten der
Erregung federt die Schwungscheibe 5 über ihre ursprüngliche Ausgangslage
zurück.
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Mit der Blattfeder 2 sind zwei Querausleger 11, 11'
leitend
verbunden, die an ihren Enden 12, 12' Kontakte 13 bzw. 14 tragen. Der Kontakt
13 ist ein Einfachkontakt, der sich in der Ruhestellung des Zerhackersystems
gegen den federnden Kontakt 15 legt. Der Kontakt 14 ist ein Doppelkontakt,
der in der Ruhelage, des Systems mit Abstand zwischen zwei Federkontakten
16 und 17 liegt und beim Erregen des Magnetsystems 8 infolge
der Torsion der Blattfeder 2 sich gegen den Federkontakt 16 anlegt, während
er beini Zurückschwingen der Schwungscheibe 5 gegen den Kontakt
17 angedrückt wird.
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Wie aus der Fig. 2 hervorgeht, wird der Zerhacker von einer Batterie
B gespeist, die in der in Fig. 2 dargestellten Ruhelage des Systems einen Strom
über die Blattfeder 2, die Kontakte 13, 15 und die Erregerspulen
9, 9' des Magnetsystems schickt, wenn der Stromkreis durch einen (nicht
dargestellten) Schalter geschlossen wird. Der über den zunächst geschlossenen Kontakt
13, 15 fließende Strom erregt das Magnetsystem 8, das daraufhin den
Eisenkern 6 und mit diesem die Schwungscheibe 5 in Richtung des in
Fig. 2 eingezeichneten Pfeiles dreht. Infolge der dabei sich ergebenden Verdrehung
der Feder 2 öffnet sich der Kontakt 13, 15, so daß die Erregerspulen
9, 9' stromlos werden und die Schwungscheibe 5 unter der Wirkung
der Torsionsfederkraft der Blattfeder 2 zurückschwingt, und zwar über ihre ursprüngliche
Ruhelage hinaus. Bei diesem Zurückschwingen schließt sich erneut der Kontakt
13, 15, das Magnotsystem 8 zieht den Eisenkem 6 wieder an,
und das Spiel wiederholt sich in der vorher beschriebenen Weise.
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Bei den Schwingungen der Schwungscheibe 5 werden nun die Kontakte
14, 16 und 14, 17 periodisch abwechselnd geschlossen und geöffnet.
Die Kontakte 16 und 17 sind mit den Enden 18 und
18' der Primärwicklung 19 eines Transformators 20 verbunden. Diese
Primärwicklung 19 hat eine Mittelanzapfung 21, die mit dem positiven Pol
der Batterie B verbunden ist, während der Umschaltkontakt 14 an den negativen Pol
dieser Batterie angeschlossen ist. Beim periodischen Schwingen des Kontaktes 14
werden demzufolge, die beiden Hälften der Primärwicklung 19 des Transformators
20 abwechselnd von der Batterie ge-
speist, und zwar jeweils mit entgegengesetzter
Stromrichtung. Dadurch ergibt sich ein periodisch wechselndes Feld im Eisenkem des
Transformators20, so daß die Sekundärwicklung dieses Transformators einen Wechselstrom
abgibt.
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Es dürfte leicht einzusehen sein, daß durch das Schwungmoment der
Schwungscheibe 5 und die Torsionselastizität
der Blattfeder
2 die Schwingungsfrequenz des schwingenden Systems bedingt ist und daß man durch
entsprechende Wahl des Schwungmomentes der Schwungscheibe 5 bzw. durch Veränderung
der Spannung die Blattfeder 2 die Schwingfrequenz innerhalb eines bestimmten Bereiches
auf jeweils gewünschte Werte einstellen kann. Dadurch läßt sich die Frequenz des
von dem Transformator 20 abgegebenen Wechselstroms so abstimmen, daß dieser Wechselstrom
als Rufstrom in Fernmeldeanlagen Verwendung finden kann-Die in den Fig.
3, 4 und 5 dargestellte praktische Ausführungsform eines Gerätes,
das nach dem durch Fig. 1 und 2 veranschaulichten Prinzip arbeitet, zeigt
ebenfalls die beiden Jochplatten 1 und l', die über die festen Stützen
22 gegeneinander abgesteift sind. Die Blattfeder 2 ist über die abgerundeten Rippen
3 durch die Kopfschrauben 4 verspannt. Die Schwungscheibe 5
trägt den
Eisenkern 6, der beim Erregen der Spulen 9
und 9' in den Luftspalt
des Magnetsystems 8 hineingezogen wird. Die Kontaktvorrichtunggen sind mit
den gleichen Kennziffern bezeichnet, wie sie für die Bezeichnung der gleichen Teile
in Fig. 1 und 2 verwendet wurden. Die festen Kontakte 15, 16 und
17 sind gefedert und fest an dem durch die Jochplatten 1, l' und ihre
Versteifungsglieder (Stützen 22) gebildeten Gestell des Zerhackers befestigt. Die
Batterie B und der Transformator 20 werden getrennt angeordnet; sie sind daher in
Fig. 3 bis 5 nicht dargestellt.
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Es hat sich als zweckmäßig herausgestellt, die Torsionsbandfeder an
ihren Einspannstellen, an denen sie über die Spannrippen 3 gezogen ist, verhältnismäßig
breit auszuführen, um eine große Auflagefläche und eine steife Verspannung zu erzielen,
während sie in ihren frei zwischen den beiden Jochplatten gespannten Teilen mit
sanftem übergang auf eine geringere Breite CD
abgesetzt ist.
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Die an der Torsionsbandfeder sitzenden Querausleger 11, 11'
können zwecks Vereinfachung der Herstellung auch zusammen mit der Torsionsfeder
aus einem Stück hergestellt werden. In diesem Falle werden die Ausleger aus dem
gleichen Blech gestanzt wie die Feder, so daß die Torsionsbandfeder etwa in ihrer
Mitte einen seitlich herausragenden lappenförmigen Ansatz trägt, an dem sowohl der
Unterbrecher- als auch der Umschaltkontakt unmittelbar leitend befestigt sind und
die Stromzuführung zu diesen Kontakten Über eine gleichzeitig zur Regelung der Spannung
der Torsionsfeder dienende Schraube erfolgt.