DE2043422C3

DE2043422C3 - Durch die Trägheitskräfte eines Massekörpers betätigbarer elektrischer Schalter

Info

Publication number: DE2043422C3
Application number: DE2043422A
Authority: DE
Inventors: Walter Wilson Hugh Eversley Hampshire Clarke (Grossbritannien)
Original assignee: Cb Associates Ltd London
Current assignee: Cb Associates Ltd London
Priority date: 1970-09-02
Filing date: 1970-09-02
Publication date: 1978-12-21
Also published as: DE2043422A1; DE2043422B2; FR2105385A5

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen durch die Trägheitskräfte eines Massekörpers betätigbnren elektrischen Schalter, dessen Massekörper eine elektrisch leitende Kugel ist, die im Ruhezustand durch ihre Schwere in einem aus drei starren Stützen gebildeten Sitz gelagert ist und bei dem mindestens zwei der Stützen die Kontakte eines elektrischen Kontaktpanrcs bilden, das bei Auslenkung der Kugel «us ihrem Sit/ durch Vibration des Schalters einen Stromkreis augenblicklich unterbricht.

Durch die DE-PS 2 62 949 ist ein derartiger mit Ruhestrom arbeitender Schalter zum Anzeigen von Erschütterungen bekanntgeworden, bei dem eine stromleitende Kugel aus drei spitzen Stützen lagert, die zusammen mit der Kugel in drei Ruhestromkreisen liegen. Bei Unterbrechung des körperlichen Kontaktes zwischen der Kugel und mindestens einer der Srätzen wird der oder die betreffenden Ruhestromkreise

ίο unterbrochen, wodurch die in den Ruhestromkreisen liegenden Relais stromlos werden und eine Alarmeinrichtung in Tätigkeit gesetzt wird.

Nachteilig bei diesem bekannten Schalter ist jedoch, daß sich die Kugel in die spitzen Stützen, auf denen sie

t5 lagert, einbohrt, und zwar insbesondere dann, wenn die Oberfläche der Kugel mit einer Edelmetallschicht versehen ist, wie das für die Aufrechterhaltun? eines dauernden guten elektrischen Kontaktes zwischen Kugel und Stützen erforderlich ist. Dieses Einbohren der Stützen in die Kugeloberfläche wird dann noch unterstützt, wenn die Kugel vibriert, also gerade dann, wenn sich die Kugel aufgrund ihrer Zweckbestimmung von den Stützen abheben soll.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schalter der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, <daß die volle Beweglichkeit der Kugel zu jeder Zeit erhalten bleibt, ohne daß die starre Halterung der Kugel durch die Stützen aufgegeben wird, die für die Ansprechempfindlichkeit des Schalters wichtig ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Berührungsflächen der Stützen mit der Kugel konvex geformt sind.

Konvex geformte Auflageflächen für die Kugel eines Seschleunigungsschalters sind zwar aus der US-PS 29 21999 bekannt. Bei einem derartigen Beschleunigungsschalter kommt es aber darauf an, daß die Auflagestützen der Kugel federnd ausgebildet sind, damit die Kugel stets mit einem gewissen Druck an diesen Stützen anliegt und eine gleichzeitige Kontaktierung mit allen drei Stützen, die ein Kontaktpaar bilden, sicherstellt. Die federnden Stützen der Kugel sind bei diesem bekannten Beschleunigungsschalter aus dem gleichen Grunde relativ großflächig ausgebildet. Federnde Stützen mit großen Berührungsflächen sind aber für ein durch die Trägheitskräfte seines Massekörpers betätigbaren elektrischen Schalter ungeeignet, da ein derartiger Schalter eirte zu große Schwingungsempfindiichkcit aufweisen würde. Aus der praktischen Erfahren weiß man darüber hinaus, daß ein derartiger Schalter geneigt sein würde, den Typ der Schwingung, der auf ihn einwirkt, umzuwandeln. Dabei würde die Schwingung

■ entlang der empfindlichen Richtungen des Schalters ausgerichtet, gleichgültig, welche Achse mich immer durch die Schwingung angeregt wird. Diese Umwandlung des Schwingungstyps wird bei dem erfindungsgemäßen Schaller durch die starren Stützen verhindert, deren konvex geformte Berührungsflächen jedoch ein Einbohren in die Kugel auch bei langandaucrndcn,

f.o hochfrequenten Schwingungen nicht aufkommen lassen.

In zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung winl

vorgeschlagen, daß durch einen weiteren Kontakt, der durch die Kugel bei deren Auslenkung kontakticrt wird.

ein Stromkreis zwischen dem weiteren Kontakt und

'μ mindestens einer der Stützen geschlossen wird. Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den IJntcransprüchcn J bis 9 angegeben. Der llnicraiispruch 10 bezieht sich auf eine besonders vorteilhafte

Verwendung des ei'RndungsgemSßen Schalters,

Die Erfindung wird nachstehend anhand von drei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben und erläutert. Es zeigt

Fig. la einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schalters,

Fig. Ib einen Blick von unten auf den Schalter gemäß Fig, Ia,

Fig.2a einen Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schalters,

Fig.2b einen Längsschnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schalters,

Fig.3a eine vergrößerte Darstellung des Massekörpers und der seinen Sitz bildenden Stützen zur Veranschaulichung der geometrischen Bedingungen bei der Anordnung dieser Stützen in bezug auf die Kugel und

Fig.3b einen Blick von unten auf die Darstellung gemäß Fig.3a.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. Ia und Fig. lh enthält ein zylindrisches Gehäuse 1 aus Isolierstoff, einen elektrisch leitenden metallischen Ball 2 und Stützen 3 mit als Kontakte für den Ball 2 ausgebildeten Endstücken 4. Die Stützen 3 sind in einem nichtleitenden Gehäusestopfen 5 aus Isolierstoff gehaltert. Die Stützen 3 und/oder der Ball 2 können mit einem Überzug versehen sein, beispielsweise Gold, um einen guten elektrischen Kontakt zu gewährleisten.

Die drei Stützen 3 bilden einen Sitz für den Ball 2, wobei zwei dieser Stützen in einem elektrischen Stromkreis liegen, der beispielsweise Teil einer Alarmanlage ist. Bei Auslenkung des Balles 2 aus seinem Sitz durch Vibration des Schalters wird der Stromkreis augenblicklich unterbrochen und die Alarmanlage in Tätigkeit gesetzt. In einer anderen Ausführungsform dieses Schalters kann einer der drei Stützen 3 durch eine nichtleitende Stütze ersetzt werden.

Es kann besonders zweckmäßig sein, das zylindrische Gehäuse aus elektrisch leitendem Material herzustellen, damit es als weiterer Kontakt für den Schalter dienen kann. Wenn der Ball 2 bei seiner Auslenkung aus der Ruhelage — wie oben beschrieben — den Stromfluß zwischen zwei der drei Stützen 3 unterbricht, schließt er bei Berührung des Gehäuses I ei: en Stromkreis zwischen dem Gehäuse und einem der Stut7.cn.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2a wird dieser Kontakt durch eine zylindrische Hülse 6 gebildet, die an ihrem unteren Ende einen nach innen umgebörtelten Rand aufweist. Dieser Rand kann aber auch am oberen Ende der I lülre 6 angebracht sein, oder aber das Innere der Hülse kann von einem Ende zum anderen konisch zulaufen. In dem Alisführungsbeispiel gemäß F i g. 2b wird der weitere Koniakt durch einen Ring 7 gebildet. In den beiden letztgenannten Ausführungsbeispiclen ist das Gehäuse selbstverständlich aus Isolierstoff.

Nach einem besonders zweckmäßigen Vorschlag der Erfindung sind die Hülse 6 bzw. der Ring 7 in dem zylindrischen Gehäuse I axial verschiebbar, wodurch die Kmpfinüliehkeit des Schalters eingestellt werden ho kann. Die Empfindlichkeit des Schalters ist durch die relative Lage der zylindrischen Hülse 6 bzw. des Ringes 7 /um Hall 2 bestimmt. Alternativ zu dieser Maßnahme oder zusätzlich zu ihr kann vorgesehen sein, daß der Gehäiisestopfen 5, de· die Stützen 3 tragt, in dem h> Gehäuse I axial verschiebbar ist, um somit die Lage des Sil/es des Halles 2 verändern und cinsiellen /u können.

Wie bereits ausgeführt, wird während des Betriebes des Schalters normalerweise ein Stromkreis durch den Ball 2 und zwei der Stützen 3 geschlossen; bei Auslenkung des Balles 2 aus seiner Ruhelage wird der normalerweise geschlossene Stromkreis unterbrochen, und der Ball berührt das zylindrische Gehäuse 1 bzw, die Hülse 6 bzw. den Ring 7 und schließt dabei einen Stromkreis zwischen diesem weiteren Kontakt und einem der Stützen 3.

Wie aus der Darstellung in Fig.3a und Fig.3b hervorgeht, muß, damit der Schalter in seine Ruhelage zurückkehren kann, der Abstand zwischen dem Ball 2 und dem zylindrischen Gehäuse 1 bzw. der zylindrischen Hülse 6 bzw. dem Ring 7 bedeutend kleiner als der Radius des Kreises sein, der durch die den Sitz der Kugel bildenden Kontakte 4 beschrieben wird.

Der erfindungsgemäße Schalter ist für eine Montage vorgesehen, bei der die Längsachse des Schalters im wesentlichen· vertikal verläuft, und deshalb ist es im allgemeinen unzweckmäßig, wenn die .iiittelpunktswinkel, die jeweils zwei Kontakte 4 auf dem Bali 2 einschließen, größer als 90° sind.

In dem in den Fig.3a und Fig.3b dargestellten Fall liegen die Kontakte 4 auf einem Teilkreis auf der Oberfläche des Balles 2, der einen Kegel mit einem öffnungswinkel von 90° im Mittelpunkt des Balles darstellt. In diesem Fall ist der Winkel, der durch die jeweils zwei Kontakte 4 als Mittelpunktswinkel des Balles 2 eingeschlossen wird, ungefähr 75^C. Ee ist jedoch nicht notwendig, die Geometrie des Schalters auf irgendwelche speziellen Winkelbedingungen zu beschränken. Eine Verkleinerung des Teilkreisdurchmessers der Kontakte 4 im Verhältnis zum Balldurchmesser ruft eine Erhöhung der Empfindlichkeit des Schalters hervor. Eine der Vorteile der erfindungsgemäßen Konstruktion besteht darin, daß aufgrund der Schwerkraft halbwegs gleich große Drücke auf jeden Kontakt ausgeübt werden. Deshalb wird der normale Kontaktdruck nicht durch die Justierung des Schalters bestimmt.

In jeder Schalteranordnung (Verhältnis von Teilkreisdurchmesser zu Balldurchmesser) ist es möglich, die Empfindlichkeit des Schalters durch Kippen der Achse des Schalters aus der Vertikalen heraus zu erhöhen, und zwar bis zu einem Grenzwinkel, der durch die geometrischen Bedingungen, wie sie in den F i g. 3a und F i g. 3b dargestellt sind, bestimmt ist.

Da die hauptsächliche Anwendung der erfindungsgemäßen Schalter bei Einbruchsalarmanlagcn liegt, wo kurzzeitige Unterbrechungen des durch den Schalter (oder eine Reihe von ihnen) fließenden Gleichstromes durch eine für derartige Zwecke gebräuchliche elektronische Schaltung aufgenommen und verarbeitet werden, werden leicht mutwillige Verfälschungen auftreten. Aus diesem Grunde ist es vorzuziehen, aber von der Funktionsweise des Schalters her nicht wesentlich, den Ball 2 aus unmagnetischem Material herzustellen. Ein außerhalb des Genäuses des Schalters angebrachter Magnet kann dann nicht dazu benutzt werden, die Haltekraft zwischen dem Ball und den Kontakten zu erhöhen. Bei gewissen Anwendungen kann es jedoch wünschenswert sein, den Ball aus magnetischem Material herzustellen und einen auf den Ball einwirkenden Magneten in dem Gehäusestopfen 5 unterzubringen. Es ist dann zu eckmäßig, den Magneten axial verschiebbar anzubringen, um somit die lli'ltekraf! des Balles verändern und justieren zu können.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1, Durch die Trägheitskräfte eines Massekörpers betätigbarer elektrischer Schalter, dessen Massekörper eine elektrisch leitende Kugel ist, die im Ruhezustand durch ihre Schwere in einem aus drei starren Stützen gebildeten Sitz gelagert ist und bei dem mindestens zwei der Stützen die Kontakte eines elektrischen Kontaktpaares bilden, das bei Auslenkung der Kugel aus ihrem Sitz durch Vibration des Schalters einen Stromkreis augenblicklich unterbricht, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührungsflächen der Stützen (3) mit der Kugel (2) konvex geformt sind.

Z Schalter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen weiteren Kontakt, der durch die Kugel

(2) bei deren Auslenkung kontaktiert wird, wobei ein Stromkreis zwischen dem weiteren Kontakt und mindestens ejiwr der Stützen (3) geschlossen wird.

3. Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Kontakt aus einer Hülse

(6) besteht, deren Innendurchmesser größer als derjenige der Kugel (2) ist und die an einem ihrer beiden Enden einen nach innen gerichteten Rand aufweist.

4. Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Kontakt aus einem Ring

(7) besteht, der oberhalb der Kugel (2) angeordnet ist und dessen Durchmesser kleiner als derjenige der Kugel ist

5. Schalter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Kontakt axial innerhalb des Schalters verschiebbar angeordnet ist.

6. Schalter nach Anspruch 3 >der 4, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Stützen (3) axial innerhalb des Schalters verschiebbar angeordnet sind.

7. Schalter nach einem der Ansprüche I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Kugel (2) aus ferromagnetischem Material ist und daß ein Magnet zwischen den drei Stützen (3) angeordnet ist, so daß die magnetische Anziehungskraft zwischen der Kugel und dem Magneten mindestens einen Teil der Kraft ausmacht, mit der die Kugel in ihrem Sitz gehalten wird.

8. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel (2) und/oder ihr Sitz eine goldplatierte Kontaktoberfläche aufweisen.

9. Schalter nach einem der Ansprüche I ibs 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel (2), die den Sitz der Kugel bildenden Endstücke der drei Stützen

(3) und der weitere Kontakt in einem geschlossenen Isolierstoffgehäuse (I und 5) angeordnet sind.

10. Verwendung des Schalters nach einem der Ansprüche I bis 9 als Einbruchmeldeschalter.