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Apparat zur elektromechanischen Betätigung einer oder mehrerer Schaltröhren
vorzugsweise Vakuumschaltröhren Vakuumschaltröhren Die Erfindung bezieht sich auf
einen Apparat zur elektromechanischen Betätigung einer oder mehrerer Schaltröhren,
vorzugsweise Vakuumschaltröhren.
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Schaltröhren sind elektrische Bauelemente mit einem festen und einem
beweglichen Kontakt, die in einen Stromkreis geschaltet werden. Berühren sich beide
Kontakte, so ist der Stromkreis geschlossen. Zum Abschalten des Wechselstromes wird
der bewegliche Kontakt vom festen Kontakt getrennt.
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Diese Funktion wird von einem Antriebsapparat ausgeführt.
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Bekannt geworden ist ein Antrieb mit einem Hubmagnet, der einen Hebel
aus Isolierstoff bewegt. Am Lastarm dieses Hebels ist der bewegliche Kontakt einerSchaltröhre
befestigt.
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Die bekannte Lösung hat den Nachteil, daß die Übersetzung von Kraft
und Weg konstant ist. Deshalb ist dieser Antrieb nur für eine Röhre mit einem bestimmten
Öffnungshub ausgelegt. So erfordert jeder Röhrentyp mit anderen technischen Daten
einen eigenen Antrieb. Die Herstellung und Lagerung verschiedener Antriebe ist kostspielig.
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Ferner hat der bekannte Antrieb den Nachteil, daß die Kontakte nicht
mit einem Schlag getrennt werden. Es hat sich nämlich-gezeigt, daß die Kontakte
während des Betriebes aufgeheizt werden, anschmelzen und verschweißen. Deshalb muß
beim Öffnen diese nicht erhebliche Schweißkraft überwunden werden.
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Die Hubkraft des Magneten muß den auftretenden Kräften einschließlich
Schweißkraft angepaßt werden.
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Schließlich hat die bekannte Lösung noch den Nachteil, daß ein Hubmagnet
zum Antrieb verwendet wird. Dieser besitzt gegenüber einem Drehmagnet gleicher Leistung
eine größere Stromaufnahme und verursacht damit höhere Betriebskosten. Der Magnet
muß nämlich aus Gründen der Sicherheit in Arbeitsstellung die Röhren einschalten.
Damit wird vermieden, daß durch Stromausfall, beispielsweise infolge Abschalten
einer Sicherung, der sekundäre Stromkreis eingeschaltet wird. Sonst würde plötzlich
eine angeschlossene Maschine anlaufen oder das Netz, an dem gerade Reparaturarbeiten
ausgeführt werden, unter gefährliche Spannung geraten.
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Es wurde ein4 weiterer Antrieb fUr Röhren vorgeschlagen, bei dea ein
Hubmagnet die Kraft koaxial auf den beweglichen Kontakt einer Schaltröhre überträgt,
Diese Lösung besitzt neben den genannten noch zwei weitere Nachteile: Einmal entsteht
durch das Ubersetzungsverhdltnis 1:1 die Schwierigkeit, einen geeigneten Hubmagnet
zu finden, der die geforderten Daten der Schaltröhre, wie beispielsweise Schaltweg,
Schließkraft, Schließgeschwindigkeit, erfUllt.
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Zum anderen kann beim Abschalten des Magneten kein Öffnungsschlag
auf die Kontakte übertragen werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile
zu vermeiden.
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Es wird ein Apparat vorgeschlagen, in dem eine oder mehrere Schaltröhren,
vorzugsweise Vakuumschaltröhren, mittels eines Hebels aus Isolierstoff geschaltet
werden, wobei dieser Hebel erfindungsgemäß durch eine drehbare Kurvenscheibe bewegt
wird.
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In Ausgestaltung der Erfindung ist es zweckmößig, die Kurvenscheibe
axial zu Teilen, sodaß eine fest auf der Achse sitzende und eine auf der Achse drehbar
gelagerte Scheibe entsteht. An beiden Scheiben, die
erfindungsgemäß
verschiedene Funktionskurven besitzen, ist je ein Anschlag angeordnet, die durch
eine Feder aneinandergedrückt werden. Auf diese Weise können beim Hin- und Rücklauf
verschiedene kinematischen Bewegungsabläufe auf den Hebel übertragen werden.
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Es liegt im Bereich der Erfindung, daß die Funktionskurve der drehbar
gelagerten Kurvenscheibe ein radial höheres Niveau, beispielsweise einen Kreisbogen
besitzt und daß die beiden Funktionskurven in ein gemeinsames, höchstes Niveau einmünden.
Dadurch wird erreicht, daß der durch eine Feder angedrückte Hebel beim Hinlauf stetig
angehoben und beim Rücklauf zunächst auf dem gleichen Niveau gehalten wird, um dann
auf die andere Kurvenscheibe herakzuspringen. Dieser radiale Schlag wird zum Öffnen
der Kontakte ausgenutzt, wobei sich der He6el ein Stück frei dreht. Das hat den
besonderen Vorteil, daß die kinetische Energie die wirkende Federkraft unterstützt
und daß sehr kleine Öffnungszeiten auftreten, was sich günstig auf den Schaltfunken
ausübt.
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Es liegt auch im Bereich der Erfindung, daß der Hebel mit einer Rolle
ausgestattet ist, die auf den Kurvenscheiben abrollt, um den Verschleiß klein zu
halten.
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Der Antrieb der Kurvenscheiben ist besonders einfach, wenn er erfindungsgemöß
koaxial, beispielsweise mit einem Drehmagneten, erfolgt. Als Verbindungsglied dient
eine elastische Kupplung, die die auftretenden Stöße und Schläge verhindert. So
wird eine hohe Lebensdauer erzielt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich in den gleichen
Antrieb Kurvenscheiben mit verschiedenen Funktionskurven einzubauen und auszuwechseln.
Deshalb können damit verschiedene Röhren geschaltet werden.
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Es ist besonders zweckmäßig, die Kurvenscheibe in Bruchteile des Kreisumfanges
zu teilen. Dadurch kann erfindungsgemäß auf jedem Teilbogen eine Funktionskurve
fUr eine bestimmte Röhre angeordnet werden. So lassen sich mit der gleichen Kurvenscheibe
verschiedene Röhren schalten. Durch Umstecken
auf der Achse kann
die entsprechende Funktionskurve eingedellt werden.
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Es liegt auch im Bereich der Erfindung, daß der Antrieb und die Schaltung
je in einem Kunststoffgehäuse angeordnet ist, deren Grund- und Deckenflächen, Öffnungen
besitzen. So kann die sich erwärmende Luft entweichen. Diese Kühlung erhöht die
Lebensdauer.
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Es liegt schließlich auch im Bereich der Erfindung, daß die Tragkonstruktion
fur Antrieb und Kurvenscheibe wickelförmig ausgebildet ist. Dadurch werden lange
Kriechstrecken erzielt. Außerdem ergibt sich dadurch ein besonders einfacher und
stabiler Aufbau im Hinblick auf die Wand- oder Tischbefestigung. Weitere Vorteile
ergeben sich aus den Zeichnungen.
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In der Anlage ist ein AusfUhrungsbeispiel beschrieben. Die Figuren
1 bis 8 zeigen einen Apparat zur elektromechanischen Betätigung einer Schaltröhre.
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Im einzelnen zeigen: Fig. 1 den Ldngsschnitt durch ein Antriebs- und
Schaltgehäuse aus Kunststoff Fig. 2 einen Querschnitt durch die beiden Gehäuse nach
Fig. 1 Fig. 3 die Seitenansicht einer zweiteiligen Kurvenscheibe Fig. 4 einen Schnitt
durch die zweiteilige Kurvenscheibe nach fig. 3 Die Fig. 5 bis 8 zeigen die Wirkungsweise
der geteilten Kurvenscheibe Nach Fig. 1 ist in einem Schaltergehtluse aus Kunststoff
1 eine Schaltröhre 2 mit einem festen Kontakt 2' und einem beweglichen Kontakt 2',
angeordnet.
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Der feste Kontakt 2' ist an eine Anschlußfahne 3 geklemmt. Am beweglichen
Kontakt 2" befindet sich eine Klemmeinrichtung 4 mit einer flexiblen Leitung 5,
die mit dem anderen Ende an der oberen Anschlußfahne 6 befestigt ist.
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An der Wand 1' des Schaltgehäuses 1 ist ein Hebel 7 drehbar gelagert,
dessen Lastarm 7' am beweglichen Kontakt 2" angreift und dessen Kraftarm 7" durch
ein Fenster 1" in ein Antriebsgehäuse 8 ragt und mit einer angebauten Rolle 9 auf
einer Kurvenscheibe 10 aufliegt. GegenUber der Kurvenscheibe ist eine Druckfeder
11 angeordnet.
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Der elektromechanische Antrieb besteht nach Fig. 2 im wesentlichen
aus einem Elektromagnet 12 und einer in 2 Lagern 13' und 13'' fliegend gelagerten
Kurvenscheibe 10, deren Achsen durch eine elastische Kupplung 14 verbunden sind.
Der Antrieb ist an einem winkelförmigen Tragelement 15 befestigt.
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Die Kurvenscheibe 10 setzt sich nach den Figuren 3 und 4 aus einer
fest auf der Achse montierten Scheibe 10' mit Anschlag 16' und einer drehbar gelagerten
Scheibe 10'' mit Anschlag 16" zusammen. Dazwischen ist eine Spiralfeder 17 angeordnet,
deren eines Ende 17' in die Scheibe 10' und das an der Ende 17'' in die Scheibe
10 " eingreift.
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Der Rand der Scheibe 10' ist in drei verschiedene Funktionskurven
18', 18'' und 18''' eingeteilt. Die Scheibe 10" besitzt ebenfalls drei Funktionskurven
19'; 19" und 19''' in Form von Kreisbögen mit verschiedenen Durchmessern.
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Bei der Wirkungsweise des elektromagnetischen Antriebes werden zwei
Schaltstellungen und zwei Schaltspiele unterschieden.
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Im ausgeschalteten Zustand befindet sich die Rolle 9, infolge der
Federkraft der Feder 11, an der tiefsten Stelle 20 der Funktionskurve 18', wie Fig.
5 zeigt. Dadurch wird über den Lastarm 7' des Hebels 7 der bewegliche Kontakt 2''
abgehoben. Der Kontakt in der Schaltröhre 2 ist geöffnet.
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Wird nun der Drehmagnet 12 eingeschaltet, so beginnt das Einschaltspiel.
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Beide Scheiben 10' und 10" drehen sich in Pfeilrichtung 21, bis die
Rolle 9 den Punkt 20' erreicht. Während nun die Funktionskurve 19' an der Rolle
9 angehalten wird, dreht sich die Scheibe 10' mit der Funktionskurve 18' weiter,
wie Fig. 6 zeigt, bis die höchste Stelle erreicht ist. Jetzt schlupft die kreisbogenförmige
Funktionskurve 19', infolge der Federkraft der Feder 17, unter die Rolle 9, bis
sich die Anschläge 16 wieder berühren (siehe Fig. 7). Die Kontakte 2' und 2'' der
Röhre 2 sind geschlossen.
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Beim Abschalten des Drehmagneten 12 wird durch eine nicht dargestellte
RUckholfeder die Kurvenscheibe in die Ruhelage gedreht. Zunächst bewegt sich die
Rolle 9 auf der Funktionskurve 19' und fällt dann nach Erreichen der Stufe auf die
Funktionskurve 18' ab. Der Hebel 7 wird dabei beschleunigt, da er erst nach einer
gewissen Drehung am Kontakt 2" angreift und ihn abhebt. Dieser Schlag wird zum dffnen
der Kontakte ausgenutzt. Fig. 8