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Anordnung zum Öffnen oder Schließen von elektrischen Stromkreisen
Elektrische Stromkreise werden im allgemeinen durch das Trennen oder Schließen von
metallischen Kontakten geöffnet oder geschlossen. Unerwünscht sind bei einem solchen
geschlossenen Kontakt übergangswiderstände, die zu Störungen im elektrischen Stromkreis
führen können. Geringer übergangswiderstand eines geschlossenen metallischen Kontaktes
wird dabei durch richtige Auswahl der Kontaktwerkstoffe und genügenden Anpreßdruck
erzielt. Bei mit Strom schwach belasteten Kontakten, wie sie bei Wählern und Relais
der Fernmeldetechnik verwendet werden, kann sich außerdem durch äußere Einflüsse,
wie Staub- und Gasgehalt der Luft, der Widerstand eines metallischen Kontaktes verschlechtern.
Diese äußeren Einflüsse auf den Kontakt lassen sich durch Abkapselung des Kontaktes
von der Außenluft beseitigen. Solche abgekapselten Kontakte werden als »Schutzkontakte«
bezeichnet.
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Zum Schließen und Öffnen eines metallischen Kontaktes ist immer eine
Kraft erforderlich. Die notwendige Kraft ist dabei bei den bekannten Anordnungen
im wesentlichen von dem erforderlichen Anpreßdruck des Kontaktes abhängig. Soweit
metallische Kontakte durch irgendwelche technische Kraftquellen betätigt werden
müssen, hängt somit die von der Kraftquelle aufzubringende Leistung überwiegend
vom nötigen Anpreßdruck der Kontakte ab.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung
zum Öffnen oder Schließen eines elektrischen Stromkreises zu schaffen, bei der die
für das Betätigen des Kontaktes benötigte Leistung nicht mehr dem Anpreßdruck des
Kontaktes entsprechen muß, sondern wesentlich kleiner gehalten werden kann. Außerdem
soll diese Anordnung einen einfachen und wenig Platz beanspruchenden Aufbau besitzen
und sich zum Aufbau von Schutzkontakten eignen.
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Es ist bereits eine Anordnung vorgeschlagen worden, bei der durch
eine Trennwand hindurch mittels eines Dauermagneten eine Verstellkraft von einem
mechanisch bewegten Glied auf ein zweites mechanisches Glied übertragen wird, welches
dann einen elektrischen Kontakt üblicher Bauart betätigen kann oder den Schleifarm
eines Potentiometers bzw. die Drehachse eines Drehkondensators verstellen kann.
Um bei der Kraftübertragung zwischen den beiden mechanischen Gliedern möglichst
Reibungsverluste zu vermeiden, ist eines oder beide der mechanischen Glieder als
Wälzkörper ausgebildet, die auf der Trennwand abrollen. Die Oberfläche der Trennwand
soll dabei genügend rauh sein, um ein Abrollen des anzutreibenden Gliedes sicherzustellen.
Da bei dieser Anordnung das angetriebene Glied nur mittelbar auf Federsätze, Drehkondensatoren
od. dgl. einwirken kann, kann die zur Betätigung der Kontakte benötigte Leistung
nicht kleiner als der Kontaktdruck sein. Dadurch, daß das angetriebene Glied nur
mittelbar auf Kontakte üblicher Bauart einwirkt, ist auch nicht ein derart einfacher
und raummäßig günstiger Aufbau einer Anordnung zum Öffnen und Schließen von Kontakten
wie die erfindungsgemäße Anordnung möglich, und diese Anordnung kann auch nicht
in Schutzgehäusen derart kleiner Abmaße untergebracht werden: Das erfindungsgemäße
Ziel wird bei einer Anordnung zum Öffnen und Schließen von elektrischen Stromkreisen,
bei der auf der einen Seite einer Bodenfläche ein oder mehrere aus magnetisierbarem
und permanentmagnetischem Material bestehende Drehkörper abrollbar angeordnet sind
und auf der anderen Seite der Bodenfläche Antriebskörper aus magnetisierbarem oder
permanentmagnetischem Material angeordnet und durch ein magnetisches Feld mit den
Drehkörpern gekuppelt sind, dadurch erreicht, daß die Drehkörper elektrisch leitend
ausgebildet sind und unmittelbar zum Überbrücken oder Trennen von elektrischen Kontakten
bei ihrer durch Bewegen der Antriebskörper oder der Bodenfläche bewirkbaren Abrollbewegung
dienen und daß der Kontaktdruck durch das magnetische Feld erzeugt wird. Für die
Mitnahme des Drehkörpers ist somit von der Kraftquelle im wesentlichen nur die zur
Überwindung der Reibung des Drehkörpers auf der Fläche erforderliche Leistung aufzubringen,
während der Angriffsdruck des geschlossenen Kontaktes durch die gegenseitige Anziehung
von Dreh- und Antriebskörper durch das die beiden Körper koppelnde Magnetfeld gegeben
ist. Dadurch wird erreicht, daß die Kraft zur
Betätigung des Kontaktes,
Nesentlich kleiner sein kann als der Kontaktdruck. Dadurch, daß die Drehkörper elektrisch
leitend ausgebildet sind und unmittelbar bei ihrer Abrollbewegung Kontakte schließen
oder öffnen, ergibt sich ein einfacher Bau der Anordnung mit kleinen Abmaßen und
die Möglichkeit; diese Anordnung als Schutzkontakt aufzpbauen.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor; daß die,
Antriebskörper als Elektromagneten ausgebildet sind und die Drehkörper aus magnetisierbarem
Material bestehen, Weiterer Erfindung gemäß sind durch das magnetische Feld eines
Antriebskörpers mehrere jeweils Kontakte schließende oder öffnende Drehkörper mit
diesem gekuppelt.
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Einzelheiten der Erfindung sind aus den Fig.1 bis 7 und der Beschreibung
ersichtlich.
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In den Fig.1 a und 1 b ist das 'grundsätzliche Prinzip für eine Anordnung
mit einem Drehkörper 1 aus weichmagnetischem Material und einem Permanentmagneten
als Antriebskörper dargestellt. Dreh- und Antriebskörper sind durch eine Bodenfläche
3 voneinander getrennt. Der Antriebskörper ist in seiner Achsrichtung so magnetisiert;
daß er einen Nord- und einen Südpol besitzt. Die Kraftlinien des Antriebskörpers
2 treten am Südpol aus, durchfließen den Drehkörper 1 ebenfalls in Achsrichtung
und treten wieder in den Nordpol; des Antriebskörpers 2 ein. Wird durch eine Kraft
der Antriebskörper 2 z. B. nach links verschoben, :so verlängern sich die magnetischen
Kraftlinien an den Stirnflächen von Antriebs- und Drehkörper, weil der Drehkörper
dem Antriebskörper wegen seiner Massenträgheit nicht unmittelbar folgt.
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Es wird dann von dem Antriebskörper auf den Drehkörper, wie in Fig.1
a dargestellt, eine horizontale und vertikale Kraft ausgeübt. Durch die horizontale
Kraft wird dabei der Drehkörper nach links gezogen und folgx, um eine Achse rollend,
dem Antriebskörper. Durch die vertikale Kraft wird der Drehkörper an die Bodenfläche
angedrückt.
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Fig. 2 a und 2 b zeigen eine ändere Möglichkeit, den Drehkörper' 1
durch eine Verschiebung des Antriebskörpers 2 auf der Bodenfläche 3, um seine Achse
rotierend, nach links oder -rechts zu verschieben. Bei dieser Anordnung ist, der
Antriebskörper 2 entsprechend Fig. 2 a so manetisiert, daß die in der Achse des
Drehkörpers li liegende eine Stirnfläche den Nordpol und die gegenüberlegende andere
Stirnfläche den Südpol bildet. Die magnetischen Kraftlinien des Antriebskörpers
treten beim Südpol aus; durchfließen den Drehkörper quer zur Drehachse und treten
beim Nordpol des Anrtiebskörpers wieder ein. Wird nun der Antriebskörper durch eine
von außen auf ihn einwirkende Kraft nachAinks verschoben, so folgt der Drehkörper
dem Antriebskörper aus genau den gleichen Gründen, wie für Fig. 1 beschrieben ist.
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Man kann bei der Anordnung nach Fig. 1 auch wie in Fig. 3 dargestellt
den Drehkörper 1 aus permanentmagnetischem Material und dafür den Antriebskörper
aus magnetisch leiten£iem Material herstellen.
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In Fig. 4 a und 4 b ist eine den Fig. 1 und 3 äquivalente Anordnung,
bei der sowohl der Drehkörper 1 wie der Antriebskörper 2 aus Permanentmagneten hergestellt
sind; gezeigt.
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Die Kraftflüsse der beiden Magneten sind hierbei in Reihe geschaltet.
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In Fig.5 ist eine den Fig.:1 und 2 entsprechende Anordnung gezeigt,;
fiel der der Drehkörper 1 aus weichmagnetischem Material besteht und die äußere
Form eines Kreisbogens hat. Bei einer Verschiebung des Antriebskörpers 2 nach links
wälzt sich der Kreisbogen ebenfalls auf der Bodenfläche 2 ab.
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Für den Dreh- und Antriebskörper wie auch für die Bodenfläche sind
noch andere Formen möglich, ebenso kann die Erzeugung des magnetischen Feldes zur
Kopplung des Dreh- und Antriebskörpers durch Ausbildung vorzugsweise des Antriebskörpers
als Elektromagnet erreicht werden. Die Erfindung ist insofern nicht auf die in den
Fig. 1 bis 5 gezeigten Beispiele des Grundprinzips beschränkt.
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Das Öffnen und Schließen eines elektrischen Stromkreisen mit der angegebenen
Anordnung ist auf verschiedene Weise möglich. So kann der Drehkörper I entsprechend
Fig. 6 selbst aus elektrisch leitendem Material bestehen, wobei die Gegenkontakte
24 bis 26 als Beläge oder Federn auf der Bodenfläche angebracht sein können. Der
bei der Bewegung des Antriebskörpers mitgenommene Drehkörper kann dann selbst einen
Kontakt zwischen Federn oder Belägen aufheben oder schließen.
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In den Fig.7a bis 7c ist die Bildung von Schutzkontakten gemäß der
Erfindung dargestellt. Die Bodenfläche 3 ist aus gasdichtem Material, vorzugsweise
Glas, hergestellt und zu einem allseitig abgeschlossenen und mit Schutzgas gefüllten
Schutzgehäuse 20 erweitert. Es sind vier Drehkörper 1 aus magnetisch und elektrisch
leitendem Material auf der Bodenfläche untergebracht. Auf der Innenseite der Bodenfläche
sind als Gegenkontakte für die Drehkörper 1 die entsprechenden Beläge 21 aufgebracht
und mittels gasdichter Durchführungen 22 nach außen durchgeführt. Unter der Bodenfläche
3 ist ein flacher Permanentmagnet 2 angebracht, der alle Drehkörper beeinflußt.
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Die Anordnung basiert dabei auf der für Fig. 2 angegebenen Wirkungsweise.
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Soweit die dargestellten Anordnungen in Verbindung mit Relais angewendet
werden, können die Antriebskörper oder der Flächenboden durch den Anker des Relais
bewegt werden, um dadurch ein Öffnen oder Schließen von Kontakten durch den Drehkörper
zu bewirken. Vorteilhaft wird jedoch der Antriebskörper durch den Anker bewegt,
dabei ist die von dem Relais beim Betätigen des Ankers zur Bewegung des Antriebskörpers
zu leistende Arbeit sehr gering.