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Elektrischer Stufendrehschalter Die Erfindung bezieht sich auf einen
elektrischen Stufendrehschalter, bestehend entweder aus zwei feststehenden, in einem
Isolierstoffgehäuse angebrachten Kontaktflächen und einem zwischen diesen Flächen
drehbar gelagerten, federnde SchleiSkontakte tragenden Rotorkörzers wobei jede Kontaktfläche
aus einer lamellenartig unterteilten, Kontaktsegmente mit Außenanschlüssen ergebenden
Kontaktscheibe, die in einem einen Gehoiuseandabschnitt bildenden Isolierstoffring
eingebettet ist, besteht, oder aus einer feststehenden, auf einer Isolierstoffschelbe
angebrachten Kontaktfläehe und einem darauf kontaktierenden, drehbar gelagerten,
federnde Schleifkontakte tragenden Rotorkörper, wobei die Kontaktfläche aus einer
Anzahl voreinander isolierter, geeignet geformter Kontaktsegmente mit Außenaiischlüssen
besteht.
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Bei bekannten Drehschaltern ist die Größe der die Enden einer Kontaktbrücke
bildenden Schleifkontakte so bemessen, daß ein derartiger Kontakt, wenn er eine
Kontaktfläche überstreicht, beim Übergang von einem Kontaktseginent zum nächsten
die beiden Kontaktsegmente leitend miteinander verbindet (nicht unterbrochenes Schalten).
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In bekannter Weise wird bei elektrischen Stufendrehschaltern, bestehend
aus zwei feststehenden, in einem Isolierstoffgehäuse angebrachten Kontaktflächen
und einem zwischen diesen Flächen drehbar gelagerten, federnde Schleifkontakte tragenden
Rotorkörper, wobei jede Kontaktfläche aus einer lamellenartig unterteilten,ontaktsegmente
mit Außenanschlüssen ergebenden Kontaktscheibe, die in einem einen Gehäusewandabsohnitt
bildenden
Isolierstoffring eingebettet ist, besteht, ein sogenanntes unterbrechendes Schalten
durch Einlegen von zusätzlichen, einfachen Kunststoffscheiben erreicht, die radial
gerichtete, in die zwischen den Kontaktsegmenten verlaufenden Trennfugen der Kontaktflächen
passende Rippen aufweisen.
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Fixiert man eine solche mit einer Bohrung für die Rotorschaltachse
versehene Scheibe von der dem Rotorkörper abgewandten Seite her an einer Kontaktfläche,
so stehen die Rippen rotorseitig hervor und heben die Kontakte von einem Kontaktsegment
zum nächsten von der Kontaktfläche ab. Hierbei nutzen sich die Kunststoffrippen
anders ab als Kontaktsegmente und es treten gegenseitige Materialverschleppungen
auf, die zur Beeinträchtigung der elektrischen Eigenschaften führen.
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Eine andere bekannte Bauweise eines Drehschalters für unterbrechendes
Schalten wird durch Auslassen oder Nichtbeschalten eines Kontaktsegments zwischen
zwei beschalteten Kontaktsegmenten erreicht. Dabei tritt jedoch der Nachteil auf,
daß nur die halbe Anzahl der vorhandenen oder möglichen Kontaktsegmente benutzt
werden kann.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Drehschalter mit unterbrechender
Schaltweise zu schaffen, bei dem die Kontaktflächenebene mit der gleichen Anzahl
von Schaltsegmenten bestückt ist, wie bei einer Drehschalterkonstruktion in nicht
unterbrechender Schaitweise, ohne daß durch Materialverschleppungen die elektrischen
Eigenschaften beeinträchtigt werden. Gemäß der Erfindung, die sich auf einen elektrischen
Stufendrehschalter der eingangs genannten Arten bezieht, wird dies dadurch erreicht,
daß zwischen den Kontaktsegmenten in der Kontaktflächenebene Zwischensegmente, die
aus dem gleichen oder einem anderen geeigneten Material bestehen wie die Kontaktsegmenge
und dieselbe bzw. eine stabilere Oberfläche aufweisen, jeweils mit Abstand elektrisch
isoliert zu den benachbarten Kontaktsegmenten angeordnet sind, und daß der Abstand
zwischen
zwei Kontaktsegmenten in demjenigen Bereich, in welchem
die Schleifkontakte des Rotorkörpers angreifen, größer als die Breite der Schleifkontakte
ist. Die zwischen den Kontaktsegmenten angeordneten Zwischensegmente, die aus einem
Material mit einer Oberfläche bestehen, das der gleichen oder einer geringeren Abnutzung
wie das Material und die Oberfläche der Kontaktsegmente unterworfen sind, sind gerade
so breit, daß eine elektrische Verbindung zweier benachbarter Kontakt segmente durch
den Schleifkontakt während des Schaltens vermieden wird. Der Abstand zwischen den
Kontaktsegmenten und den Zwischensegmenten ist zweckmäßig möglichst groß, weil durch
ihn beispielsweise die Größe der Betriebsspannung und Prüfspannung wesentlich bestimmt
werden. Je nach vorgesehenem Verwendungsbereich eines Schalters wird sich aus elektrischen
und mechanischen Erfordernissen ein optimaler Abstand zwischen den Kontakt- und
Zwischensegmenten ergeben.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch dadurch gelöst,
daß zwischen den Kontaktsegmenten in einer Ebene wenig über der Kontaktsegmentebene
schmale Zwischensegmente angeordnet sind, die aus dem gleichen oder einem anderen
geeigneten Material bestehen wie die Kontaktsegmente und dieselbe bzw. eine stabilere
Oberfläche aufweisen und daß die federnden Schleifkontakte des Rotorkörpers bei
dessen Drehung sowohl auf einer Kontaktsegmentebene und der zugehörigen Zwischensegmentebene
gefuhrt sind. Die zwischen den Kontaktsegmenten angeordneten Zwischensegmente, die
aus einem Material mit einer Oberfläche bestehen, das der gleichen oder einer geringeren
Abnutzung wie das Material und die Oberfläche der Kontaktsegmente unterworfen sind,
sind so schmal ausgebildet, daß der Schleifkontakt zwischen zwei solchen Zwischensegmenten
auf einem Kontaktsegment ohne weiteres aufliegen kann. Zwischen zwei Kontaktsegmenten
hebt der Schleifkontakt beim Durchschalten kurzzeitig über den Zwischensegment ab.
Die Zwischensegmente lassen sich in der gleichen Weise wie die Kontaktsegmente als
Ring herstellen.
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Zweckmäßig ist zwischen der Ebene mit den Kontaktsegmenten und der
Ebene mit den Zwischensegmenten in letzterem Fall ein schmaler Isolierstoffring
eingelegt, so daß sich der Abstand zwischen diesen beiden Ebenen ohne Schwierigkeiten
einstellen läßt.
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Materialverschleppungen von den Zwischen- auf die Kontaktsegmente
und/oder umgekehrt beeinträchtigen bei Verwendung geeigneten Materials und geeigneter
Oberflächen für die Zwischensegmente, z.B. gleichen Materials und gleicher Oberflächen
wie für die Kontaktsegmente, nicht mehr die elektrischen Eigenschaften, beispielsweise
den Kontaktübergangswiderstand, den Isolationsaziderstand, die Spannungsfestigkeit
und die Kriech-Wege.
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Mehrfachstufendrehschalter lassen sich zweckmäßig durch eine schichtweise
Anordnung von mehreren einzelnen Stufendrehschaltern aufbauen.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand zweier in sechs Figuren
dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt eine Ansicht auf die halbe Kontaktflächenebene eines
Drehschalters nach der Erfindung, Fig. 2 eine Schnittdarstellung dieser Kontaktflächenebene
bei A-A, Fig. 3 die schematische Darstellung einer Schalterebene mit zwei Kontaktflächenebenen
des Schalters nach Fig.1 und 2, Fig. 4 zeigt eine Ansicht auf die halbe Kontaktflächenebene
eines anderen Ausführungsbeispiels eines Drehschalters nach der Erfindung, Fig.
5 eine Schnittdarstellung dieser Kontaktflächenebene bei B-B und Fig. 6 die schematische
Darstellung einer Schalterebene mit zwei Kontaktflächenebenen des Schalters nach
Fig.4 und 5.
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Fig. 1 und 2 werden im folgenden gemeinsam erläutert.
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Zwischen zwei Isolierstoffringen 1 und 2, welche einen zylinderförmigen
Gehäusewandabschnitt des Drehschalters bilden, oder auch nur in einen Isolierstoffring,
ist eine Kontaktebene 3 mit voneinander isolierten Kontaktsegmenten, von denen lediglich
drei Segmente 4,5 und 6 gezeigt sind, in radialer Anordnung eingefügt. Die Kontaktsegmente
4,5 und 6 weisen an ihren äußeren Enden Lötfahnen 14,15 und 16 zum Anschließen von
Drähten auf. Sie können auch untereinander verbunden werden, sofern dies zur Einstellung
eines gewünschten Schaltprogrammes erforderlich ist. In der Kontaktebene 3 sind
zwischen die Kontaktsegmente 4,5 und 6 schmale Zwischensegmente ohne Lötanschlüsse
eingesetzt, von denen nur die Zwischensegmente 7 und 8 dargestellt sind. Die Zwischensegmente
7 und 8 bestehen aus einem Material mit einer Oberfläche, die sich in gleichem Maße
oder geringer als diejenige der Kontaktsegmente 4,5 und 6 abnutzt.
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Die Zwischensegmente 7 und 8 sind gerade so breit, daß eine elektrische
Verbindung zweier benachbarter Kontaktsegr.enFe, z.B. der Kontaktsegmente 4 und
5 oder 5 und 6 durch den in der im anschließenden in Fig. 3 beschriebenen Schleifkontakt
während des mithin unterbrechenden Schaltvorgangs vermieden wird.
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In Fig. 3 ist eine aus zwei Kontaktflächenebenen 9 und 10 bestehende
Schalterebene schematisch dargestellt. In den Kontaktflächenebenen 9 und 10 befinden
sich die Kontaktsegmente 4,5 und 6 und die Zwischensegmente 7 und 8, welche im einzelnen
im Zusammenhang mit den Fig. 1 und 2 beschrieben sind. Jede oder nur eine der Kontaktflächenebenen
9 und 10 entspricht der in Fig. 1 und 2 dargestellten Kontaktflächenebene. Auf einem
Rotorkörper 11 befinden sich zwei bügelförmig ausgebildete SchleS-kontakte 12 und
13, welche die jeweils übereinanderliegenden Kontaktsegmente der beiden Kontaktflächenebene
miteinander verbinden.
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Die ein anderes Ausführungsbeispiel des Stufendrehschalters nach der
Erfindung betreffenden Fig. 4 und 5 werden im folgenden gemeinsam erläutert.
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Eine Kontaktflächenebene setzt sich aus der Schichtung mehrerer einzelner
Ringe zusammen, nämlich aus einem Isolierstoflring 21, einer Kontaktebene 22 mit
radial angeordneten Kontaktsegmenten, von denen lediglich die Segmente 23,24 und
25 gezeigt sind, einem zweiten, jedoch schmalen Isolierstoffring 26, einer Ebene
27 mit hochgesetzten, radial angeordneten Zwischensegmenten, von denen nur die Segmente
28 und 29 dargestellt sind, und einem Isolierstoffring 30. Durch die Ringe wird
ein zylinderförmiger Gehäusewandabschnitt des Drehschalters gebildet. Die Kontaktsegmente
23,24 und 25 weisen an ihren äußeren Enden Lötfahnen 31,32 und 33 zum Anschließen-von
Drähten auf. Sie können auch untereinander verbunden werden, sofern dies zur Einstellung
eines gewünschten Schaltprogrammes erforderlich ist. Die Zwischensegmente 28 und
29 bestehen aus einem Material mit einer Oberfläche, die sich in gleichem Maße oder
weniger als diejenige der Kontaktsegmente 23,24 und 25 abnutzt. Die schmalen, sich
jeweils zwischen zwei Kontaktelementen 23 und 24 bzw. 24 und 25 befindenden Zwischensegmente
28 und 29 sind demnach in einer Ebene über den Kontaktsegmenten 23, 24 und 25 angeordnet,
wobei sie in der gleichen Weise als Ring hergestellt werden können wie die Kontaktsegmente
23,24 und 25. Ein noch im Zusammenhang mit Fig. 6 später beschriebener Schleifkontakt
wird während des Schaltvorganges von den Kontaktsegmenten 23,24 oder 25 abgehoben,
indem er sich auf eines der von den Kontaktsegmenten 23,24 und 25 isolierten Zwischensegmente
28 und 29 legt und damit eine Verbindung zwischen zwei Kontaktsegmenten 23 und 24
oder 25 und 26 unterbindet. Ein unterbrechendes Schalten ist mithin gewährleistet.
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In Fig. 6 ist eine aus zwei Kontaktflächenebenen 34 und 35 bestehende
Schalterebene schematiseh dargestellt. In den Kontaktflächenebenen
34
und 35 befinden sich die Kontaktsegmente 23, 24 und 25 sowie in einer geringfügig
davon abgesetzten, anderen Ebene die Zwischensegmente 28 und 29, welche im einzelnen
im Zusammenhang mit den Fig 4 und 5 beschrieben sind. Jede der Kontaktflächenebenen
34 und 35 bzw. der zugehörigen Zwischensegmentebenen stimmt mit den in Fig. 4 und
5 dargestellten entsprechenden Ebenen überein. Auf einem Rotorkörper 36 befinden
sich zwei bügelförmig ausgebildete Schleifkontakte 37 und 38, welche die Jeweils
übereinanderliegenden Kontaktsegmente der beiden Kontaktflächenebenen 34 und 35
miteinander verbinden.
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4 Patentansprüche 6 Figuren