DE1172758B - Von Hand betaetigter elektrischer Schalter - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. KL: H 02 c

Deutsche Kl.: 21c -40/01

Nummer: 1 172 758

Aktenzeichen: O 6557 VIII d / 21 c

Anmeldetag: 16. Januar 1959

Auslegetag: 25. Juni 1964

Von Hand betätigte elektrische Schalter mit einem Steuerorgan und einem von diesem durch eine starre, aus nichtmagnetischem Material bestehende Wand getrennten gesteuerten Organ und einem Permanentmagneten, welcher einen ein Teil der Wand und beide Organe durchsetzenden magnetischen Fluß hervorruft, so daß das gesteuerte Organ des Schalters jeder Bewegung des Steuerorgans folgt, sind an sich bekannt. An diesen Schaltern verändert die aus nichtmagnetischem Material bestehende Trennwand die Gesamtpermeabilität des magnetischen Kreises. Eine solche Trennwand muß aus praktischen Gründen stets eine gewisse Mindestdicke aufweisen, wodurch dem magnetischen Kreis ein erheblicher, nichtmagnetischer Spalt aufgezwungen wird.

Die bereits vorgeschlagene Maßnahme, die Wand zu durchbrechen und die Pole eines Magneten durch diesen hindurchzuführen, ist jedenfalls in den häufigsten Fällen nicht durchführbar, in denen die Wand mechanisch nicht durch derartige Durchbrüche geschwächt werden darf.

Ein weiterer Gedanke, nach dem ein Anker aus magnetisierbaren und nichtmagnetisierbaren Rohrstücken aufgebaut wird, um nach entsprechender Bewegung des Ankers jeweils einen geschlossenen Magnetkreis mit einem Kern zu bilden, setzt die Verwendung von elektromagnetischen Kreisen voraus, die bei Handschaltern unpraktisch sind.

Obwohl man allein durch Verwendung der neuerdings entwickelten Dauermagnetstoffe, deren Energiewerte um etwa eine Zehnerpotenz höher liegen, als sie zur Entwicklungszeit der eingangs erläuterten Handschalter der Technik zur Verfügung standen, besser funktionierende Handschalter bauen könnte, deren Trennwand dicker als die bis dahin möglichen Abmessungen wählbar wäre, würde dadurch nicht das. grundsätzliche Problem der Verminderung der Permeabilität eines in derartigen Schaltern verwendeten magnetischen Kreises infolge dicker Trennwände beseitigt sein.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, anzugeben, wie eine Trennwand aus nichtmagnetischem Material, ohne sie perforiert belassen zu müssen und ohne hochwertige Dauermagnetwerkstoffe anzuwenden, mit praktisch beliebiger, jedenfalls aber ausreichender Stärke ausgebildet werden kann, ohne die Funktion des Schalters durch Verminderung der Permeabilität des Magnetkreises zu beeinträchtigen.

Gemäß dem Grundgedanken der Erfindung geschieht dies dadurch, daß die Trennwand eine Mehrzahl ferromagnetischer Einsätze aufweist, welche die Wand, ausgehend von der dem Steuerorgan zugeord-Von Hand betätigter elektrischer Schalter

Anmelder:

Oak Manufacturing Co.,

Wilmington, Del. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. R. H. Bahr

und Dipl.-Phys. E. Betzier, Patentanwälte,

Herne, Freiligrathstr. 19

Als Erfinder benannt:
Hugh Alfonse Howell,
Berwyn, JU. (V. St. A.)

;

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 17. Januar 1958

(709 585)

neten Wandseite, bis zur gegenüberliegenden, dem gesteuerten Organ zugekehrten Seite durchdringen

und als magnetische Leiter für den die Wand durchsetzenden Magnetfluß wirken. Unter dem Ausdruck »ferromagnetischer Einsätze« versteht die Erfindung im übrigen grundsätzlich ferromagnetische Glieder, unabhängig davon, ob derartige Einsätze gegebenenfalls eine Fläche mit einer relativ dünnen Schicht aus nichtmagnetischem Material besitzen, die beispielsweise Teil der Trennwand sein kann. Bei derartigen Einsätzen für eine sehr dünne Trennwand, die z. B. in dünnen Aluminium-, Messing-, Kunststoff- oder anderen Platten erforderlich sein können, kann deshalb das ferromagnetische Glied auf der einen Seite der Trennwand auch aufzementiert, aufgelötet oder in anderer Weise befestigt sein.
Die Erfindung ist im übrigen praktisch auf ver-

schiedene Weise zu verwirklichen. Zweckmäßig ist es insbesondere, dies mit Einsätzen vorzunehmen, deren Stirnseite mit wenigstens einer der Seiten der Trennwand fluchten und deren Querschnitt über ihre Länge konstant ist. Auch die Anordnung des Per-

manentmagneten ist grundsätzlich ohne Einfluß auf die Verwirklichung des Erfindungsgedankens. Der Permanentmagnet ist jedoch zweckmäßig gemäß einer

409 627/341

F ϊ g. 7 eine Ansicht längs der Linie 7-7 der F i g. 6,

F i g. 8 eine Teilansicht einer wiederum abgeänderten Ausführungsform und

F i g. 9 eine Teilansicht einer noch anderen Ausführungsform.

Bei den in den Figuren dargestellten elektrischen Schaltern ist insbesondere nach den F i g. 1 bis 3 eine Trennwand 10 aus nichtmagnetischem Material vorhanden. Die Wand 10 kann aus Metall, Kunststoff oder

weiteren Ausführungsform der Erfindung im Steuerorgan untergebracht.

Obwohl hiernach die verschiedensten Schalter, insbesondere Mehrfachschalter, aufgebaut werden können, die die Erfindung verwirklichen, ist ein besonders
zweckmäßiger Schalter nach der Erfindung ein
Schnappschalter. Seine Schnappwirkung erfolgt in
zwei möglichen Schnapplagen seines Steuerorgans, in
dem ein einen Unförmigen Polschuh aufweisender
Permanentmagnet untergebracht ist und der in den io einem anderen, jedoch im wesentlichen nichtmagne-Schwenklagen die Kontaktstellen des gesteuerten Or- tischem Werkstoff bestehen. Die allgemeinen Eigengans bestimmt. Zweckmäßig weist bei diesem Schal- schäften der Wand 10 bestimmen sich nach den an ter das gesteuerte Organ einen ferromagnetischen sie zu stellenden Anforderungen, wie Festigkeit, hohe Anker auf, der zwei abgeschrägte Endflächen besitzt. Temperaturbeständigkeit, Korrosionsfestigkeit gegen-Diese gelangen zur Auflage auf den ferromagne- 15 über Flüssigkeiten oder bestimmten Gasen, oder tischen Einsätzen der Trennwand, während die rück- nach anderen Bedingungen. Ein Steuerorgan liegt an wärtige Stirnfläche abgerundet ist und die ihr züge- der Seite 10 a der Trennwand 10, und ein gesteuertes ordneten Kontakte entsprechend der jeweiligen Organ, z. B. in Form einer Mehrzahl von elektrischen Schwenklage öffnet und schließt. Schaltern, sitzt auf der gegenüberliegenden Seite 10 b

Andere Schalterausführungen ermöglicht die Erfin- 20 der Wand 10.

dung durch Anwendung von wenigstens drei ferro- Die Trennwand 10 trägt eine Isolierscheibe 12, auf

magnetischen Einsätzen in der Trennwand, wobei das als Unförmiger Permanentmagnet ausgestaltete Steuerorgan zwei benachbarte Einsätze überbrückt und der-

der eine Anzahl von beweglichen Federarmen 13 befestigt sind. Jeder Arm 13 ist bei 14 beispielsweise mit Schrauben auf der Scheibe 12 befestigt. Nach

art die wechselseitige Betätigung des aus einer 25 F i g. 2 reicht jede Schraube 14 durch die Isolier-

Schwenkhebelanordnung gebildeten gesteuerten Organs hervorruft.

Es sind also sowohl das Steuerorgan wie das gesteuerte Organ erfindungsgemäß zu verschwenken

scheibe 12 bis an die Wand 10. Bei metallischer Trennwand 10 und aus Metall bestehenden Federarmen 13 können diese gegenüber ihrer Befestigung isoliert sein. Die Federarme 13 können aus Weich

oder in anderer Weise zu betätigen, um derart den 30 eisen oder weichem Stahl, aber auch aus Federstahl

oder aus nichtmagnetischem Metall wie Phosphorbronze oder Gummi bestehen. Der Arm 13 braucht nicht aus magnetischem Material zu bestehen, obwohl der Arm auch als Kombination aus Feder und Anker arbeiten kann.

Der Arm 13 trägt an seinem freien Ende einen beweglichen Kontakt 16, der mit einem festen Kontakt 17 auf dem von der Trennwand 10 getragenen Isolierstreifen 18 zusammenwirkt.

Jeder Arm 13 trägt einen Anker 20 beispielsweise aus Weicheisen. Der Anker 20 wirkt in diesem Falle mit einem Paar von ferromagnetischen Einsätzen 21, 22 in der Trennwand 10 zusammen. Die Einsätze 21, 22 sind so groß und so geformt und angeordnet, daß

Schalter zu bedienen. Gemäß einer noch anderen Ausführungsform der Erfindung wird die Trennwand mit ihren ferromagnetischen Einsätzen gegenüber dem unbeweglich ausgeführten Steuerorgan verschieblich ausgebildet.

Die durch die Erfindung erzielbaren technischen Vorteile bestehen zunächst darin, daß die jeweilige Dicke der Trennwand praktisch keine Rolle hinsichtlich einer durch sie bisher verursachten verringerten Permeabilität des magnetischen Kreises spielt. Dadurch werden nicht nur besser als bisher arbeitende Schalter, sondern auch neuartige Schalterkonstruktionen möglich. Demgegenüber würde die an sich denkbare Maßnahme, Dauermagnetwerkstoffe mit

hohen Energiewerten für den gleichen Zweck einze- ₄₅ der Anker 20 die Einsatzflächen überbrücken und setzen, nicht nur immer stärkere Dauermagneten für kurzschließen kann.

zunehmende Trennwandstärken, sondern auch werk- 0j_e ferromagnetischen Einsätze 21, 22 können

stoffmäßig vergleichsweise höhere Aufwände bedingen. gleichmäßig in der Trennwand 10 in solcher Weise Die Einzelheiten und weiteren Merkmale der Er- befestigt werden, daß eine druckdichte Anordnung findung ergeben sich aus der Beschreibung mehrerer _5o entsteht.

Ausführungsbeispiele, auf die die Erfindung jedoch _D;_e Einsätze 21, 22 können z. B. aus Weicheisen

nicht beschränkt ist, an Hand der Figuren in den bestehen, während die Wand 10 aus nichtmagne-Zeichnungen; es zeigt tischem rostfreiem Stahl, aus einer nichtmagnetischen

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Seite eines erfin- Manganeisenlegierung oder anderem Material aufgedungsgemäßen von Hand zu betätigenden elektrischen ₅₅ baut sein kann. Beispielsweise kann die Trennwand Schalters, auf der gesteuerte Organe angebracht sind, 10 auch aus Kunststoff oder Glas, aus Kupfer, Messing oder Aluminium hergestellt sein. Wenn die Trennwand 10 aus Metall besteht, kann es zweckmäßig sein, die ferromagnetischen Einsätze 21 und 60 22 durch Einwalzen einzubringen. Die Einsätze können auch eingelötet und eingeschweißt werden. Wenn

F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 der Fig. 1,

F i g. 2 a eine ausemandergezogene Ansicht der Steuerseite des Schalters nach Fig. 1,

F i g. 3 eine Draufsicht auf die Fläche, die der in der Darstellung der Konstruktion nach F i g. 1 gegenüberliegt,

F i g. 4 eine andere Ausführungsform der Erfindung, teilweise im Schnitt,

F i g. 5 eine Ansicht längs der Linie 5-5 der F i g. 4,

F i g. 6 eine weitere Ausführungsform der Erfindpng, teilweise im Schnitt,

große Temperaturunterschiede auftreten, kann es notwendig sein, Materialien zu verwenden, deren Ausdehnungskoeffizienten sich nicht zu erheblich voneinander unterscheiden.

Auf der Seite 10 a der Wandung 10 befindet sich eine Permanentmagnetanordnung 26. Nach F i g. 2 ist ein vorzugsweise aus nichtmagnetischem Material

bestehender Schaft 27 in oder auf der Wand 10 befestigt. Auf dem Schaft 27 ist eine aus einem Permanentmagneten und Polstücken 29, 30 bestehende Anordnung angebracht (F i g. 2 a). Der Permanentmagnet 28 ist ringförmig, und die Polstücke 29,30 haben Arme 31 und 32 mit entsprechenden Polflächen 33 und 34.

Der Permanentmagnet 28 ist polarisiert, so daß die gegenüberliegenden Ringflächen α und b die Polflächen des Magneten bilden. Die Anordnung ist mit Hilfe eines auf dem Polstück 30 sitzenden Befestigungsstiftes 36 auf dem Schaft 27 befestigt, wobei der Befestigungsstift in einen geeigneten Schlitz des Schaftes 27 eingreift. Die Polstücke29 und 30 sind so ausgebildet, daß die Polflächen 33 und 34 mit den entsprechenden ferromagnetischen Einsätzen 21 und 22 zusammenwirken.

Gemäß dem Ausbildungsbeispiel verläuft der magnetische Kreis von einer Magnetfläche entlang eines Polstückarmes zu einem ferromagnetischen Einsatz in der Wand 10, dann durch den Anker 20 zu dem benachbarten Einsatz und zurück über den anderen Polstückarm zu der anderen Magnetfläche.

Bei der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform wird eine flache Trennwand verwendet. Bei den Ausführungsformen nach den F i g. 4 und 5 wird eine im wesentlichen zylindrische Trennwand verwendet. Nach diesen Figuren weist ein Träger 40 eine Trennwand 41 von grundsätzlich zylindrischer Form auf. Der Träger 40 besitzt eine flache Stützwand 42, welche die Trennwand 41 und den Tragflansch 43 trägt. Der Tragflansch 43 trägt eine Mehrzahl von Schalteinheiten, welche fest angeordnete Kontakte 41 und bewegliche Kontaktarme 46 besitzen. Diese können an dem Flansch 42 beliebig befestigt sein.

Der bewegliche Kontaktarm 46 trägt an seinem Ende einen Anker 50 aus Weicheisen. Der Anker 50 überlappt normalerweise einen Teil der Trennwand 41. Die Wand 41 ist gegenüber dem Anker 50 mit ferromagnetischen Einsätzen 51 und 52 versehen, die in geeigneten Öffnungen der Wand so angeordnet sind, daß die Einsätze zu beiden Seiten der Zylinderwandung 41 zugänglich sind. Die verschiedenen Schalteinheiten sind mit Abständen auf dem Flansch 43 angeordnet.

An der Wand 42 sitzt ein Stift 55, der drehbar oder fest mit der Wand verbunden sein kann. Der Stift 55 trägt eine Permanentmagnetanordnung aus dem Permanentmagneten 55 und den Polstücken 57 und 58, die an ihren Enden Polflächen tragen.

Auf dem Stift 55 sitzt ein Kopf 60 zum Drehen der gesamten Magnetanordnung. Steht der Stift 55 fest, dann ist der Kopf direkt mit der Permanentmagnetanordnung so gekoppelt, daß er auf dem Stift in jeder gewünschten Weise gedreht werden kann.

Offenbar kann bei der Permanentmagnetanordnung jedes. Polstück mit einer Anzahl von radialen Armen versehen sein, so daß jedes Polstück die Form einer Spinne aufweist, oder es kann jedes Polstück lediglich einen Teil aufweisen, der in einer Polfläche endet, wie es in den F i g. 1 bis 3 gezeigt ist.

Den ringförmigen Bereich um die Schaltanordnungen umgibt ein Mantel 62.

Eine Anzahl von zylindrischen Einheiten, wie sie in den F i g. 4 und 5 dargestellt sind, kann in Zwillingsanordnung nach F i g. 6 und 7 verwendet werden. Hierbei ist der Stift 55 lang genug, um jede gewünschte Zahl von getrennten Anordnungen zu betätigen.

Bei der Anordnung nach den F i g. 4 und 6 können

die Permanentmagneten 56 nicht kurzgeschlossen werden, weil der Stift 55 und die Hülse, auf der die Magnetanordnung befestigt ist, aus nichtmagnetischem Material bestehen.

Nach F i g. 8 weist die Trennwand 70 ferromagnetische Einsätze 71 und 72 auf. Zusätzlich sind ein

ίο kombinierter ferromagnetischer Einsatz und ein Schwenklager 73 vorgesehen. Das Lager 73 hat einen abgerundeten Kopf 74 auf einer Seite der Wand 70 und einen Teil 75 auf der anderen Seite der Wand 70. Auf dem gerundeten Kopf 74 ruht ein Polstück 77, Dieser weist einen U-förmigen Polschuh 80 mit Schenkeln 81 und 82 auf. Ein Handgriff 83 dient zum Verschwenken der Magnet- und Polkonstruktion. Die Endpolflächen der Arme 81 und 82 sind so bearbeitet, daß sie gegen die Einsätze anliegen.

Falls erforderlieh, werden die Einsatzflächen abgeschrägt.

Auf dem Teil 75 ist ein ferromagnetischer Anker 85 mit Enden 86 und 87 gelagert, deren Flächen mit den Einsätzen 71 und 72 zusammenwirken. Ein Drehstift 88 dient zur Befestigung des Ankers 85 an dem Drehteil 75. Die Stellung des Ankers 85 wird durch die Magnetanordnung gesteuert. Der Anker 85 kann elektrische Steuerschalter oder andere Vorrichtungen betätigen. Die Anordnung hat Schnappwirkung.

Die Trennwand 70 weist Seitenwandungen 89 und eine Abschlußwand 90 auf. Der Handgriff 83 bewegt sich in einem Schlitz in der Abschlußwandung. Auf diese Weise entsteht ein geschlossener Schnappschalter. Die Trennwand 70 kann den Teil einer ausgedehnten Wandung darstellen, welche die Bereiche zu beiden Seiten der Wandung trennt.

Nach F i g. 9 weist die Wandung 92 drei ferromagnetische Einsätze 93, 94, 95 auf. Ein U-förmiger Permanentmagnet 96 kann zwei benachbarte Einsätze 92, 93 bzw. 94, 95 überbrücken. Der Magnet oder die Trennwand lassen sich geradlinig bewegen, so daß sie von einem Paar von Einsätzen zu dem anderen wechseln. Mit den Einsätzen arbeitet eine Schwenkhebelanordnung zusammen, welche aus den durch die Feder 98 verbundenen Hebeln 97 und 97« besteht.

Die Hebel 97 und 97 a bestehen aus ferromagnetischem Material und liegen mit einem Ende auf dem mittleren Einsatz 94 auf. Die freien Enden der Hebel arbeiten mit einem oder mit mehreren Schaltern zusammen. Die Hebel können durch Ändern der Relativstellung des Magneten 96 zu den Einsätzen von einer Stellung in die andere verschwenkt werden. Es läßt sich auch jede andere Hebelanordnung wählen.

So kann z.B. die Schwenkanordnung nach Fig. 8 benutzt werden. Die Hebel97 und 97a nach Fig. 9 können durch die Schwenkmagnatanordung nach F i g. 8 ersetzt werden mit der Ausnahme, daß der Permanentmagnet 78 entsprechend Fig. 8 dann durch einen einfachen Weicheisenteil ersetzt wird. Jedoch kann die Magnetanordnung nach Fig. 8 auch ohne Änderung übernommen werden. Der Magnet 96 kann in diesem Falle durch ein einfaches Weicheisenstück ersetzt werden, oder aber man benutzt den Magneten 96. Dann kann man entweder mit Anziehung oder Abstoßung arbeiten.

In den Figuren der Zeichnungen ist eine weitere Möglichkeit, die Trennwand selbst gegenüber einem

unbeweglich angebrachten Steuerorgan zu bewegen, nicht dargestellt.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Von Hand betätigter elektrischer Schalter mit einem Steuerorgan und einem von diesem durch eine starre, aus nichtmagnetischem Material bestehende Wand getrennten gesteuerten Organ und einem Permanentmagneten, welcher einen einen Teil der Wand und beide Organe durchsetzenden magnetischen Fluß hervorruft, so daß das gesteuerte Organ des Schalters jeder Bewegung des Steuerorgans folgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (10) eine Mehrzahl ferromagnetischer Einsätze (21, 22) aufweist, welche die Wand, ausgehend von der dem Steuerorgan zugeordneten Wandseite, bis zur gegenüberliegenden, dem gesteuerten Organ zugekehrten Seite durchdringen und als magnetische Leiter für den die Wand durchsetzenden Magnetfluß wirken.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseiten der Einsätze mit wenigstens einer der Seiten der Trennwand fluchten und ihr Querschnitt über ihre Länge konstant ist.

3. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet in dem Steuerorgan untergebracht ist.

4. Schalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der in dem Steuerorgan untergebrachte Permanentmagnet einen U-förmigen Polschuh aufweist und mit Schnappwirkung in zwei Schwenklagen verbringbar ist, in denen er die Kontaktstellen des gesteuerten Organs bestimmt.

5. Schalter nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das gesteuerte Organ ein ferromagnetischer Anker mit zwei abgeschrägten Endflächen, die zur Auflage auf den ferromagnetischen Einsätzen der Trennwand gelangen, seine rückwärtige Stirnfläche abgerundet ist und die ihr zugeordneten Kontakte entsprechend der jeweiligen Schwenklage öffnet bzw. schließt.

6. Schalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß unter Anwendung von wenigstens drei ferromagnetischen Einsätzen in der Trennwand das als U-förmiger Permanentmagnet ausgestaltete Steuerorgan zwei benachbarte Einsätze überbrückt und derart die wechselseitige Betätigung des aus einer Schwenkhebelanordnung gebildeten gesteuerten Organs hervorruft.

7. Schalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand mit ihren ferromagnetischen Einsätzen gegenüber dem unbeweglich ausgeführten Steuerorgan verschieblich ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 699 682, 623 654,
540;

deutsche Auslegeschrift Nr. 1009278;

schweizerische Patentschrift Nr. 237 269;

USA.-Patentschriften Nr. 2 481147, 2 040 103;

»Werkstattechnik und Maschinenbau«, 46. Jahrgang (1956), S. 514.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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