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Vakuumschalter, insbesondere für Regler Bekannt sind Schalter mit
einem aus der Senkrechten kippbaren. Gehäuse mit gewichtsbelastetem Schaltpendel.
Solche Schalter haben ein staub- oder flüssigkeitsdichtes Gehäuse und sind zum Kippen
des Gehäuses von Hand eingerichtet, um die Schaltung mittels des Schaltpendels zu
bewirken, oder auch ortsfest auf irgendwelchen Unterbauten befestigt, um ein etwaiges
Kippen der Unterbauten oder starke Erschütterungendurch den durch das Schaltpendel
bewirkten Kontaktschluß anzuzeigen. Die Gehäuse sind dabei mit Luft oder Öl gefüllt
und müssen zur Durchführung der Schaltung ziemlich stark gekippt werden, um für
das in Öl oder Luft arbeitende Schaltpendel einen genügenden Kontaktdruck zu erzeugen.
Für langsam und mit geringem Hub arbeitende Regler zur unmittelbaren Schaltung von
Betriebsströmen sind solche Schalter nicht verwendbar. Bekannt sind ferner Pendelgleichrichter,
die in einem evakuierten Gehäuse arbeiten, wobei das Pendel-federnd mit hoher Eigenfrequenz
ausgebildet ist und kein Belastungsgewicht trägt, so daß es mit Wechselströmen in
Resonanz arbeiten kann. Auch solche Schalter sind für langsam und mit geringem Hub
arbeitende Regler zur Schaltung von Betriebsströmen nicht verwendbar,
da sie keinen ruhenden Kontaktdruck ergeben.
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Vakuumschalter, insbesondere
für Regler, und besteht darin, daß er als Kippschalter ausgebildet ist; indem sein
im Innern der kippbaren Vakuumröhre frei aufgehängtes, mit Stromzuführung und Kontaktteil
versehenes, gewichtsbelastetes Pendel mit einem festen Kontaktteil der Vakuumröhre
'zusanmmenarbeitet. Dies hat den Vorteil, daß der Schalter in ähnlicher Weise wie
ein Quecksilberkippschalten
zum Schalten verhältnismäßig großer
Betriebsströme mit geringem Kraftaufwand benutzt werden kann, daß er aber gleichzeitig
erheblich kleinere Kippbewegungen benötigt. als ein Quecksilberkippschalter oder
ein';! Luft oder Öl arbeitendes Schaltpendel,-#u#« daß Funkenbildung an den
Kontakten praktisch gar nicht auftritt. Gegenüber bekannten Vakuumschaltern, bei
denen ein Schalthebel durch eine Glas- oder Metallmembran in das Innere des Schalters
geführt ist, hat der Schalter den Vorteil unbedingter dauernder Dichtigkeit infolge
der Vermeidung gasdurchlässiger Metallmembranen bzw. zerbrechlicher Glasmembranen
und damit den Erfolg der Verhütung von Verschweißungen der Kontakte, die bei Regleranlagen
zu schweren. Betriebsunfällen führen könnten. Gegenüber Vakuumschaltern, deren Kontaktzunge
von außen durch Magnete bewegt wird, hat der neue Schalter den Vorteil des schlupflosen
Arbeitens.
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Der neue Schalter wird zum Zweck des Kippens vorteilhaft etwas unterhalb
des Pendelgelenks, vorzugsweisse annähernd in der Achse des indifferenten Gleichgewichts
des ganzen Schalters, kippbar gelagert, so daß die aufzuwendenden Kippkräfte sehr
klein bzw. auf Wunsch gleich Null werden.
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Als Gelenk für das in. sich starre Pendel ist vorteilhaft eine kurze
Blattfeder von geringster Federkraft vorgesehen, die an einem in die Röhrenwandung
(aus Glas, Quarz, keramischer Masse, Kunststoffen o. dgl.) eingeschmolzenen Stromführungsstab
befestigt ist. Die Blattfeder ist hierbei beispielsweise mit dem Stromführungsstab
und dem Pendel vernietet oder verlötet. Die im Verhältnis zum Pendel schwache Blattfeder
gewährleistet die Verhütung von Eigenschwingungen des Pendels.
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Erie vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich, indem zur Ausbildung
des Schalters als Maximal- oder Minimalschalter in der Vakuumröhre zwei einander
gegenüberliegende feste Kontaktteile vorgesehen sind, zwischen denen das beiderseits
mit Kontaktteilen versehene stromführende Pendel arbeitet.
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Mit Vorteil ist einer der beiden festen Kontakte von außen einstellbar,
indem sein Stromzuführungsstab durch eine Membran, z. B. aus Metall, der Röhrenwandung
hindurchgeführt und durch eine außen angebrachte Stellschraube kippbar oder längs
verschiebbar ist. Wird eine solche Röhre in Verbindung mit Reglern, z. B. langsam
arbeitenden Temperaturreglern o. dgl., benutzt, so läßt sich mittels dieser Einstellvorrichtung
der Regelbereich zwischen Maximal- und Minimalschaltung bequem einstellen, d. h.
der Bereich zwischen Maximal- und Minimalschaltung läßt sich nach Belieben vergrößern
oder verkleinern, ohne daß am Antriebsteil der Röhre ein einstellbarer Leerlauf
vorgesehen ist. Der 'Kegelbereich läßt sich mit dieser Vorrichtung auch viel weiter
verkleinern als bei offenen @köntakten möglich ist, weil Funkenbildung iri der Vakuumröhre
nicht zu befürchten ist. Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich,
wenn die Röhre zwischen den quer zur Bewegung der Röhre liegenden Polschuhen eines
Dauermagneten schwingbar ist und am Pendel einen Anker trägt. Der fest angebrachte
Dauermagnet hält dann das Pendel stets zwischen seinen Polschuhen magnetisch fest,
so daß unerwünschte Schwingbewegungen noch weiter verhindert werden. In Umkehrung
hierzu kann auch die Vakuumröhre festgelagert sein, und der Dauermagnet kann durch
einen Regler o. dgl. bewegbar sein, um das Pendel in die. verschiedenen Schaltlagen
zu bewegen. -Um die auf den Anker des Pendels wirkende Magnetkraft möglichst zu
vergrößern, weist der etwa dreiviertelkreisförmig ausgebildete Dauermagnet zweckmäßig
nach der Röhre gerichtete, zugespitzte Pole auf, und die Röhre hat im Bereich der
Pole des Dauermagneten einen flachen Querschnitt, um den Weg der magnetischen Kraftlinien
zwischen den Magnetpolen und dem Anker zu verringern und dem Pendel doch einen möglichst
großen Pendelweg zu ermöglichen.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich, wenn die Vakuumröhre
einen Dauermagneten mit in der Bewegungsrichtung des Pendels liegenden Polen und
das Pendel .einen damit zusammenarbeitenden Anker trägt. Kommt hierbei der Anker,
der beispielsweise durch das Pendelgewicht gebildet sein kann, beim Kippen der Röhre
aus der Mittellage in die Nähe eines der beiden Magnetpole, so wird er von diesem
angezogen und schließt den entsprechenden Kontakt momentan. In gleicher Weise wird
der Kontakt momentan geöffnet, nachdem das Pendelmoment die Magnetkraft überwunden
hat. Der Kontaktschluß ist hierbei fester als wenn er nur durch das Pendelgewicht
bewirkt wird. Diese Vorrichtung ist besonders dann brauchbar, wenn der Regelbereich
zwischen Maximal-und Minimalkontakt sehr kleiin sein und außerdem ein fester Kontaktschluß
erreicht werden soll. Die Magnetkraft dieses Dauermagneten ist im allgemeinen nur
klein zu bemessen, damit das Pendel nach Öffnung eines Kontaktes nicht sofort zum
Gegenkontakt hinüberschwingt und diesen schließt.
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Die Zeichnung zeigt Ausführungsbeispiele der Erfindung. Es zeigen
Abb. t einen Längsschnitt durch einen Vakuumschalter,
Abb. 2- -
einen dazu senkrechten Längsschnitt, - Abb. 3 einen Querschnitt III-III nach Abb.
2 dazu und .
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Abb. ¢ einen Längsschnitt, durch einen anderen Vakuumschalter.
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Nach Abb. i bis 3 ist eine Vakuumröhre i aus Glas, Quarz, keramischer
Masse, Kunststoff o. dgl. mittels eines sie umfassenden Bandes 2 an Achszapfen 3
pendelnd aufgehängt und durch irgendeinen Antrieb, beispielsweise - durch einen
Temperatur- oder Druckregler kippbar. Der Kippantrieb kann beispielsweise an einem
in das obere Ende der Röhre i eingeschmolzenen Stromzuführungsstab q. unter Zwischenlage
eines Isolierstückes angreifen. An dem Stromzuführungsstab ¢ _ ist ein blattförmiges
Pendel 5 mittels einer Blattfeder 6, die mit beiden Teilen vernietet oder vertätet
ist, aufgehängt. Das Pendel 5 ist am unteren Ende mit einem Gewicht 7 aus Blei;
Eisen o. dgl. belastet. Es kann aus Eisen, Messing o. dgl. bestehen.
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In der Nähe des unteren- Endes trägt das Pendel 5 beiderseits Kontaktstücke
8, 9, z. B. aus Wolfram oder einem sonstigen Metall. Diesen gegenüber sind feste
Kontaktstäbe io, i i in die Wandung der Röhre eingeschmolzen. Das Pendel s trägt
ferner einen Eisenanker 12, in dessen Höhe außerhalb der Röhre ein fest gelagerter
etwa hufeisenförmiger oder dreivi.ertelkreisförmiger Dauermagnet 13 angeordnet ist,
, dessen etwas zugespitzte Pole 14, i s" mit dem Ankerstück 12 des Pendels derart
zusammenarbeiten, so daß durch Erschütterungen- der Röhre bewirkte Pendelschwingungen
nach Möglichkeit gedämpft oder verhindert werden. -Die Röhre i wird zweckmäßig im
Bereich des Magneten 13 im Querschnitt etwas flach gedrückt (nicht gezeichnet),
um die Pole i q und 15 näher an das Ankerstück 12 heranzubringen und dem
Pendel doch einen = ;genügenden Ausschlagwinkel zu sichern.
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In besonderen Fällen kann die Röhre i fest gelagert und der Magnet
13 beweglich und angetrieben sein, um das Pendel 5 auf magnetischem Wege zum Schalten
anzutreiben.
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Soll eine Momentkontaktgabie und -kontaktöffnung erreicht werden,
so kann ein beispielsweise hufeisenförmiger schwacher Dauermagnet 16 derart an der
Außenseite der Röhre befestigt sein, beispielsweise durch Festklemmen mittels eines
Bandes, daß ein am Pendel befestigter Anker, z. B. ein aus Eisen bestehendes Belastungsgewicht
7, zwischen den Polen i7 und 18 des Magneten hin und her schwingt. Kommt der Anker
7 in die Nähe des Pols 18, so wird der Kontakt 8, io momentan geschlossen. Wird
die Röhre i zurückgekippt, so hält der Pol 18 den Anker 7 so- lange fest, bis die
Schwerkraft des Gewichts 7 die Magnetkraft überwindet. Dann wird der Kontakt 8,
i o momentan bis auf einen größeren Abstand, beispielsweise 1/2 mm, geöffnet. Der
Magnet 13 kann dann geg@ebenenfalls ein zu tveitss'Ansclilagen -d,6s Pendels über
die Mittellage hinaus verhindern, so daß das Eisengewicht 7 nicht gleich wieder
in den Bereich des Magnetpols 17 gerät. Zu diesem Zweck kann gegebenenfalls
der Magnet 13 auch an der Röhre i befestigt sein, so daß er mit -dieser mitschwingt
und das Pendel 5 stets in-der Mittellage festzuhalten sucht. Bei solcher Anbringung
.des Magneten 13 kann dieser auch an Stelle des Magneten 16 mit ähnlicher Wirkung
treten.
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Nach Abb. ¢ ist das Belastungsgewicht 7 des Kontaktpendels 5 oberhalb
der Kontakte 8, 9 -angebracht und das -Pendel 5 unterhalb dieses Gewichtes
nach der Seite gekröpft, um Platz für einen Kontakthebel zu schaffein. Am .unteren-
.Ende - der Vaktiumröhre-i ist eine Metallmembran i 9 aasgeschmolzen, in- die ein
Kontakthebe12o gasdicht eingelötet oder geschweißt ist. Der Kontakthebe12o trägt
eine seitliche Schraube 21, die mit dem Kontakthebel verschweißt, verlötet oder
mittels eines Gelenks verbunden ist. An der Membran i 9 ist ferner ,ein Arm 22 mit
einer Bohrung 23 befestigt, durch welche die Schraube 2 i mit Spiel hindurchgreift
und beiderseits des, Armes 22 mittels Muttern 24. und 25 festlegbar ist. Der Kontakthebel
2o kann somit in der Membran 19 -gegenüber - dem Kontakt i i , bis zu einem
gewissen Grad verschwenkt und mittels der Mutter 2¢ und 25 in der gewünschten Stellung
festgelegt werden. Hierdurch läßt sich der Regelbereich zwischen den Maximal-und
Minimalkontakten i i und 2o nach Belieben einstellen. Die Muttern 24 und 25 können
natürlich auch durch eine axial festgelegte Mutter mit großer Einstellscheibe ersetzt
werden. Die Membran i9 kann auch an der Seite der Röhre i angebracht und von einem
Kontaktstab ähnlich dem Stab io durchdrungen sein, der gleichfalls durch irgendeine
Einstellvorrichtung axial hin und her beweglich und in geeigneter Lage feststellbar
sein kann.
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Der neue Schalter eignet sich insbesondere zum Antrieb durch langsam
und mit kleinem Hub arbeitende selbsttätige Regler, z. B. Thermo- oder Druckregler,
und ist sowohl für Maximal- und Minimalschaltungen als auch für einfache Schaltungen
mit Vorteil °ver#;vend-. bar. Für einfache Schaltungen kann beispielsweise einer
der Kontakte i o oder i i fortfallen, oder er wird zweckmäßig als Anschlag für das
Pendel s benutzt, um eine Zerstörung der Röhre durch das Gewicht 7 zu verhüten..
In _ -diesem Falle wird er dann an
seinem äußeren Ende mit einem
Isolieranstrich oder - mit einer .Gummihaut o. dgl. versehen.