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Elektromagnetischer Zeitfernschalter mit einem strombeheizten Zweimetall-Zeitelement
Gegenstand der Erfindung ist ein elektromagnetisch einschaltbarer Zeitfernschalter
mit strombeheiztem Zweimetall-Zeitelement, der eine wesentliche Vervollkommnung
der bisher bekannten zweckgleichen Geräte darstellt, die vornehmlich für kurzdauernde
Schaltungen, beispielsweise in großem Umfang ,als sog. Dr eiminutenschalter für
Beleuchtungen von Treppenhäusern u. dgl., verwendet werden.
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Nach Voraussetzung steuert das strombeheizte Zweimetall-Zeitelement
einen seine Ruhelage unter der Wirkung einer Feder anstrebenden Schalthebel mittels
zweier Rastenh.ebel. Nach der Erfindung wird die Anordnung so getroffen, daß der
Schalthebel, der in an sich bekannter Weise frühestens unmittelbar vor Erreichung
seiner Endstellung die fernerregte Einschaltspule wieder @entregt, den Arbeitskontakt
schließt sowie die Heizwicklung des Zweimetall-Zeitelements einschaltet, seine Ruhelage
durch drei plötzliche Stellungswechsel erreicht, deren erster nur die Abschaltung
des Heizstroms, deren zweiter nur die Vorbereitung des . Einschaltspulenkreises
für dessen erneute Strombeschickung und deren dritter die Öffnung des Arbeitskontakts
bewirkt.
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Auf diese Weise wird erstens ein sicheres Einschalten gewährleistet
und zugleich das Einschaltgeräusch merklich verringert, da am Ende des Einschaltvorgangs
nicht die Schwungkraft des Schalthebels und des an ihm angelenkten Magnetankers
allein wirksam ist. Zweitens ermöglichen die stets augenblicklich erfolgenden Schließungen
und Öffnungen von Kontakten das Schalten erheblicher Leistungen auch bei Gleichstrom
wegen der großen Schaltwege, die beim Erfindungsgegenstand vorhanden sind.
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Eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes kennzeichnet sich
dadurch, daß der Schalthebel mit einem Ansatz aus Isolierstoff auf eine an einen
der Netzleiter angeschlossene Umschaltzunge wirkt, deren freier Endteil sich zwischen
einem der Einschaltspule -und einem der Heizwzcklun_g des Zweimetall-Zeitelements
zugeordneten Kontakt bewegt. Diese Umschaltzunge kann mit Vorteil
eine
einerends am spanuungführenden Teil des Arbeitskontakts befestigte Blattfeder mit
einer sanften Kröpfung im Bewegungsbereich des Endteils des Isolieransatzes am Schalthebel
sein. Soll der Schalthebel erst nach Erreichung seiner Endstellung die Einschaltspule
entregen, dann trifft man die Anordnung so, daß der Endteil der Umschaltzunge mit
dem der.Einschaltspule zugeordneten Kontakt verklinkt ist, bis der Schalthebel seine
Endstellung erreicht hat.
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Besteht das Zeitelement im. an sich bekannter Weise aus einem drahtumwickelten
Zw.eirnetall-Flachstab, dann wird nach der Erfindung der Zweimetall-Flachstab am
einen Ende an .einem Träger aus Isolierstoff befestigt und der Mittelpunkt der H:eizdrahtwicklung
stromleitend mit dem Zweimetall-Flachstab verbunden. Auf diese Weise ist höchstens
die Hälfte der Betriebsspannung zwischen der Heizwicklung rund dem Zweimetall-Flachstab
wirksam. Deshalb erfordert die Isolierung der Heizwicklung vom Zweiinetall-Flachstab
einen außerordentlich verringerten Aufwand. Es genügt vollauf, einen Heizdraht mit
Isolierbedeckung unmittelbar auf den nackten Zweimetall-Flachstab zu wickeln. Auf
diese Weise wird ein guter Wärmeübergang von der Heizwicklung auf den Zweimetall-Flachstab
verläßlich gewährleistet und ermöglicht mit sehr viel geringeren Heizstromstärken
auszukommen, als sie unbedingt erforderlich sind, wenn eine besondere Isolierung
den Zweimetall-Flachstab von seiner Heizwicklung trennt. Außerdem ist noch der sich
in bezug auf die Konstanz der Eichung ,auswirkende Vorteil. vorhanden, daß der Zweimetall-Flachstab
sogleich nach dem Abschalten des Heizstroms seine Streckung beginnt.
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Weiterhin ist nach der Erfindung ,der freie Endteil des Zweimetall-Flachstabs
erstens einstellbar mit dem den Schalthebel in seiner Endstellung haltenden Rastenhehel
und zweitens fest mit dem durch seine Lagen die drei Wegstrecken des Schalthebels
bei entregter Einschaltspule bestimmenden Rastenhebel durch je ein Gestänge verbunden.
Dabei kann mit Vorteil die Anordnung so getroffen werden, daß ein Leerweg des zum
Rastenbiehel für das Halten des Schalthebels in dessen Endstellung gehörigen Gestänges
durch ein am anderen Gestänge angeordnetes Exzenter einstellbar ist. Auf diese Weise
wird die Eichung und das Einstellen des Zeitfern-" schalters auf die jeweilige Wirkdauer
unter Aufwand einfachster Mittel beträchtlich vereinfacht.
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Eine temperatürkompensiei`te Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
entsteht dadurch, daß jedes der beiden Gestänge zwischen dem Zweim@etall-Flachstab
und den Rastenhebeln einen dem Zweimetall-Flachstab im wesentlichen parallelen und
stoffgleichen. Teil enthält. Diese Anordnung gewährleistet eine vorzügliche Konstanz
der Eichung, selbst bei äußerst schroffen Temperaturwechseln.
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Für viele Anwendungszwecke des Erfindungsgegenstandes ist es zweckmäßig,
ihn mit einem von Hand wahlweise in drei Stellungen zu drehenden. Knebel auszurüsten,
der in der ersten Stellung durch Abheben der Umschaltzunge von ihrem der Einschaltspule
zugeordneten Gegenkontakt den Zeitfernschalter gegen Benutzung sperrt, in der zweiten
Stellung ohne Wirkung ist und in der dritten Stellung durch Zusammenwirken mit einer
Nase des Schalthebels diesen in einer den Arbeitskontakt schließenden Stellung hält.
Um in einer Anlage eine Vielzahl von Zeitfernschaltern zugleich von einer Stelle
aus von Hand oder durch einen Zeitumschalter zu Zwecken einer Dauerbeleuchtung und
einer Kurzzeitbeleuchtung bei Beachtung seiner durch Stromlosigkeit gekennzeichneten
Zeitspanne bedienen zu können, wird der Erfindungsgegenstand mit einem - in der
Ruhelage des Schalthebels geschlossenen Zusatzkontakt ausgerüstet.
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Die Zeichnung veranschaulicht in Ah. i bis q. ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung in den vier verschiedenen Stellungen des Schalthebels, schaubildlich
in Abb.5 das Wesentliche des heizdrahtumwickelten Zweimetall-Flachstabs des Zeitfernschalters
nach Abb. i bis q. und in Abb. 6 in einem Schaltschema die Anordnung zweien solcher
Zeitfernsc'ha.lter in einer Anlage mit einem Zeitumschalter.
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Im Ruhezustand (Abb. i) bewirkt ein Kontaktschluß am Druckknopf i
i die Erregung der Einschaltspule 12, wobei der Strom vom NetzleiterA über den Druckknopf
i i, durch die Einschaltspule 12, über den festen Kontakt 13 und über die am spannungführenden
Teil des Arbeitskontakts I( befestigte Umschaltzunge 1q. zum NetzleiterB fließt.
Die erregte Einschaltspule 12 zieht den Tauchanker 15 an. Dadurch wird der mit diesem
verbundene Schalthebel 16 um den Zapfen 17 entgegen der wachsenden Spannkraft der
Rückzugsfeder 18 in seine aus Abb. 2 ersichtliche Endstellung geschwenkt, in der
ein Stift i9 unter eine Nase des Rastenhebels 20 -elangt, der zunächst den Schalthebel
16 in -dieser Stellung hält. In ihr ist erstens der Arbeitskontakt I( geschlossen
und zweitens die Umschaltzunge -14 durch einen Isolieransatz 21 des Schalthebels
16 an den festen Kontakt 22 gelegt. Infolgedessen fließt Strom durch den Verbraucher
L rund außerdem durch die Heizwicklung 23 eines von einem festen Träger 2q.
aus
Isolierstoff gehaltenen Zweimetall-Flachstabs 25.
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Die in der Heizwicklung 23 erzeugte Stromwärme bewirkt eine Formänderung
des Zweimetall-Flachstabs 25, dessen Endteil sich in Richtung des in Abb. i a#usgezogenen
Pfeils bewegt. je nach Einstellung des Exzenters 26 wird der Rastenhebel2o früher
oder später mitgenommen, bis @er den Stift i9 des Schalthebels 16 freigibt.
Die Rückzugsfeder 18 führt dann den Schalthebel augenblicklich in die aus Abb.3
ersichtliche Stellung, in der sein Stift 27 auf die Unterkante des Rastenhebels
28 trifft, der mit dem Zweimetall-Flachstab 25 durch ein Gestänge fest verbunden
ist. In dieser Stellung ist der Heizstrom abgeschaltet, weil das Ende der Umschaltzunge
1q. frei zwischen ihren festen Gegenkontakten 13 und 22 liegt.
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Der Zweimetall-Flachstab 25 streckt sich im Verlauf seiner Abkühlung;
sein Endteil bewegt sich in Richtung des in Abb. i gestrichelten Pfeils und verschwenkt
dabei den Rastenh eb!el 28, so daß dessen Unterkante den Stift 27 freigibt, worauf
die Rückzugsfeder 18
unverzüglich den Schalthebel in die aus Abb. q. ersichtliche
Stellung rückt, in der eine Nase 29 des RastenhebeIs 28 den Stift 27 abfängt. In
dieser Stellung liegt das Ende der Umschaltzunge 1q. genau wie im Ruhezustand (Abt.
i) wieder dem festen Kontakt 13 an, so daß jetzt durch Druck ,auf den Schaltknopf
i i wieder die Endstellung (Abt. 2) des Schalthebels 16 herbeigeführt werden kann.
Diese durch Nacherregung erfolgte Verlängerung der Einschaltdauer des Stromverbrauchers
L bei der Schalthebelstellung nach Abb. ¢ tritt im Gegensatz zu den bisher bekannten
Zeitfernschaltern jederzeit zuverlässig ein, weil die Kontaktzunge 14 rasch auf
den festen Kontakt i3: trifft, es aIso belanglos ist, wenn im Zeitpunkt dieses A@uftreffens
gerade auf den Schaltknopf i i gedrückt wird.
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Wird eine solche Nacherregung nicht bewirkt, dann streckt sich der
Zweimetall-Flachstab 25 weiter, so daß die Nase 29 des Rastenhebels 28 schließlich
den Stift 27 des Schalthebels 16 freigibt und dieser in seine Ruhestellung (Abt.
i) schnellt, wobei er den Arbeitskontakt I( öffnet.
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Die Temperatur des Zweimetall-Flachstabes 25 wird an jedem der beiden
Gestänge, welche zur Steuerung der Rastenhebel 2o und 28 dienen, durch einen dem
Zweimetall-Flachstab parallelen, aus gleichem Stoff hergestellten Teil 3o bzw. 3
i .aus,geg1ichen.
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Ausweislich der Abb. i ist der Zeitfernschalter mit einem Knebel 33
ausgerüstet. ,Dieser kann von Hand um den Zapfen 32 wahlweise in drei Stellungen
gedreht werden und macht einen gesonderten Schalter in .der den Zeitfernschalterenthaltenden
Anlage entbehrlich. Soll der Zeitfernschalter auf die erläuterte Art arbeiten können,
dann muß der Knebel 33 die aus Abb. i ersichtliche Stellung einnehmen, in der er
keinen Teil des Zeitfernschalters beeinflußt. In einer anderen Stellung hält der
Knebel 33 nur die Umschaltzunge 1q. in der aus Abb. 3 ersichtlichen Zwischenlage,
während er in der :dritten seiner möglichen Stellungen auch den Schalthebel 16
durch Zusammenwirken mit dessen Nase 34 in der .aus Abb. 3 ersichtlichen Stellung
hält. In beiden letztgenannten Fällen ist der Zeitfernschalter gegen Benutzung gesperrt.
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Abb. 5 läßt erkennen, daß der Mittelpunkt der auf den nackten Zweimetall-Flachstab
25 gebrachten Heizdrahtwicklung 23 mit ihm bei 3 5 verlötet oder punktverschweißt
ist, so daß der höchste Spannungsunterschied zwischen Wicklung 23 rund Flachstab
25 die halbe Spannung zwischen den Netzleitern A (und B
nicht übersteigt.
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Im Schaltschema nach Abb.6 bedeutet S einen irgendwie, z. $. durch
:eine Schaltuhr, zeitgesteuerten Umschalter; zwischen ihm -und zwei Zeitfernsc_haltürn
nach Abb. i bis ¢ ist der Netzleiter S in zwei Parallelzweige B1 und B2 aufge"spalten.
Ist B durch S mit B1 verbunden, dann vermag jeder der beiden Zeitfernschalter in
der beschriebenen Weise zu arbeiten. Solange B durch S mit B2 verbunden ist, fließt
über die Zusatzkontakte 1(l der beiden Zeitfernschalter Strom durch alle ,an diese
angeschlossenen Verbraucher L. In dieser Stellung des Umschalters S ist ein Einschalten
der Zeitfernschalter ebenso unmöglich wie in der Zwischenstellung des Umschalters
S, _ weil die Erregerstromkreise offen bleiben.