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Viertaktstufenschalter für Parallel-, Einzel- und Reihenschaltung
Elektrische Stufenschalter dienen zum Ein-, Aus- und Umschalten mehrerer Stromkreise.
So ist es z. B. zur Regelung der Leistungsaufnahme von Heizgeräten für elektrische
Herde, Kochplatten, Raumheizung o. dgl. notwendig, von beispielsweise zwei vorhandenen
Heizspiralen nur die eine in den Stromkreis zu schalten oder alle Heizspiralen parallel
und dann wieder hintereinanderzuschalten. Eine ähnliche Aufgabe besteht mitunter
bei der Regelung von Motoren mit unterteilten Wicklungen. Stufenschalter können
aber auch in sonstigen Beleuchtungs- oder Kraftstromkreisen zur Anwendung kommen.
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Die Forderung, mit derartigen Stufenschaltern die verschiedensten
Schaltungen durchzuführen, führt zu Schwierigkeiten beim Aufbau des Schalters. Bekannte
Ausführungsformen besitzen mehrere Kontaktbrücken, die meist in verschiedenen Stockwerken
des Schalträdchens untergebracht werden, was zu einer Vergrößerung der Abmessungen
des Rädchens und damit auch des ganzen Schalters führt. Cberdies müssen zwecks Durchführung
der gewünschten Schaltungen die Kontaktbrücken entweder dauernd oder zeitweise in
stromleitende Verbindung miteinander gebracht werden, was entweder durch besondere
Ausbildung der Kontaktbrücken selbst oder durch Anordnung von Klemmen mit in verschiedenen
Ebenen liegenden Kontaktfedern erfolgen kann.
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Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Viertaktstufenschalter
für Parallel-, Einzel-und Reihenschaltung von beispielsweise Heizwiderständen, obwohl
der Erfindungsgegenstand für beliebige andere Aufwendungszwecke ebenfalls brauchbar
ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter möglichster Beibehaltung der
Abmessungen und Form eines Installationsschalters den Aufbau zu vereinfachen und
auch noch weitere Forderungen zu erfüllen. Der Schalter besitzt in bekannter Weise
fünf Anschlußklemmen, von
denen die beiden Polanschlußklemmen zum
Befest'gen der ankommenden Leitungen dienen, während die drei anderen Klemmen zum
Anschließen der zum Stromverbraucher führenden Leitung Verwendung finden. Man 1.L1@
bei bekannten Stufenschaltern mit fünf A schlußklemmen die beiden Polanschlußklerii=~
men im Abstand von go° voneinander und die drei anderen Klemmen den erstgenannten
gegenüber im Abstand von 4.5° voneinander angeordnet. Die Polanschlußklemmen werden
bei Heizregelschaltern in der Regel mit P1 und P., die mit den Enden des Heizwiderstandes
verbundenen Stufenkontaktklemmen mit i bzw. -2 und die mit der Mitte des Heizwiderstandes
verbundenen mit L bezeichnet. An sich ist, in der Umfangsrichtung des Schalträdchens
bzw. Schaltersockels gesehen, die Reihenfolge dieser Pol- und ebenso der Widerstandsanschlußklemmen
beliebig, doch ist es zweckmäßig, die Anordnung derart zu wählen, daß die von den
Stufenanschlußkleminen zu dem Stromverbraucher führenden Leitungen ohne Überkreuzung
verlegt werden können. Es wird nun nach der Erfindung vorgeschlagen, die mittlere
der drei Stufenanschlufyklcmmen, also Klemme i, in den drei Betriebsstellungen in
Richtung der zweiten Stufenanschlußklemme, also der Klemme 2, mit der dieser zunächst
liegenden Polanschluß,-klemme über eine ortsfeste Stromschiene mittels eines an
dieser angeordneten nocken gesteuerten Schaltkontaktes und bei Parallelschaltung
über einen weiteren Schaltkontakt an der Stromschiene mit der Stufenanschlußkleinme
2 mittels eines am Schalträdchen angebrachten Hilfskontaktbelages in stromleitende
Verbindung zu bringen. Es ist z. B. bei Wechselschaltern bekannt, zwei der bei diesen
Schaltern vorhandenen vier Klemmen durch eine auf der Oberseite oder Unterseite
des Sockels angebrachte Schiene zu verbinden. Beim Gegenstande der Erfindung handelt
es sich aber nicht nur um die Schaffung von zwei kontaktgebenden Stellen für die
Stromleitung, vielmehr darum, die gewünschten Parallel- und Reihenschaltungen in
besonders einfacher Weise durchzuführen. Die Stromschiene ist daher nicht eine reine
Stromverbindungsschiene, sondern dient außerdem auch noch zum An- bzw. Abschalten
eines besonderen Stromzweiges. Das hat den besonderen Vorteil zur Folge, daß der
Stufenschalter nach der Erfindung im wesentlichen nur eine einzige Kontaktbrücke
aufweist und das Rädchen und damit der ganze Schalter in seinem Aufbau nicht vergrößert
zu werden braucht.
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Man kann die Kontaktbrücke in an sich bekannter Weise auf der Unterseite
des Schalträdchens, also zwischen diesem und dem Schah,i-sockel unterbringen und
hat dann die Möglichkeit, den ililfskontaktbelag, der nur zeitweise zur Herstellung
einer stromleitende,n Verbindung dient, auf des Idchens unterzubringen.
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f'= Auch die Aufgabe, in der Nullstellung des Schalters allpolig abzuschalten,
läßt sich beim Erfindungsgegenstand in einfacher Weise dadurch lösen, daß die stromleitende
Verbindung zwischen der Stromschiene und der zugehörigen Polanschlußklemme abschaltbar
ausgebildet wird. Dies läßt sich z. B. dadurch sehr einfach herbeiführen, daii das
Schalträdchen mit einer Ausnehmung versehen wird, in die das zweckmäßig mittels
einer Rolle auf der Rädchenseitenwandung geführte freie Ende der Stromschiene, sich
von der Polanschlußklemme abhebend, in der Nullstellung einfallen kann.
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Die Zeichnung läßt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
erkennen unter Annahme der Anwendung bei einem Heizgerät mit zwei zu schaltenden
Heizwiderständen. Abb. i zeigt, unter Fortlassung nebensächlicher Einzelheiten,
den Schalter im Schnitt, und zwar nach Linie A-B der Abb. 2. Diese läßt eine Draufsicht
auf den Schalter erkennen. Abb.3 zeigt einen Schnitt nach Linie C-D der Abb. 2.
Abb. -. veranschaulicht in Seitenansicht, und zwar Draufsicht, die Form der Stromschiene.
In Abb. 5 ist in vier Schaltungen ein Schaltschema veranschaulicht, zu dessen Erläuterung
Abb. 6 dient.
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Auf dem Schaltersockel i i sind auf einem Kreisbogen fünf Anschlußkleinmen
vorgesehen, und zwar im Uhrzeigersinne aufgezählt in der Reihenfolge Polanschlußklemine
P, Stufenanschlußklemme 2, 1, L und Polanschlußklemme P1. Die beiden Polanschlußklemmen
P1, P., haben einen Abstand von go° voneinander. Ihnen liegen die drei Stufenanschlußklemmen
L, 1, 2, die voneinander einen Abstand von 4.5° aufweisen, gegenüber. Die Polanschlußklemme
P1 sowie die Stufenanschlußklemme I_ besitzen nach der Unterseite des Schalträdchens
12 ragende Kontaktfedern 13 bzw. 14. An der Stufenanschlußklemme i ist an Stelle
einer Kontaktfeder eine Stromschiene 15 befestigt, die rund um das Rädchen 12 führt
und an ihrem freien Ende eine Rolle 16 trägt, die durch eine Feder 17 an die Seitenwandung
des Rädchens 12 gedrückt wird. Die Feder 17 steht somit in stromschlüssiger Berührung
mit der Stromschiene 15 und ist an die Polanschlußklemme P, angeschlossen. Die Stufenanschlußklemme
2 besitzt eine Kontaktfeder 18, die durch eine Druckfeder ig gegen die Seitenwandung
des Rädchens 12 gedrückt wird.
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Das Rädchen 12 trägt auf seiner Unterseite die Kontaktbrücke 2o, die,
wie insbesondere
aus Abb. 5 ersichtlich ist, mit drei im rechten
Winkel zueinander versetzten Kontaktbelägen versehen ist. An der Seitenwandung des
Rädchens ist ein Hilfskontaktbelag 2i befestigt, der in einer bestimmten Schaltstellung
(SchaltÜng 3, Abb. 5) in stromschlüssige Berührung mit der Kontaktfeder 18 der Stufenanschlußklemme
2 .gelangt. Der Hilfskontaktbelag 2 1 besitzt außerdem eine Kontaktfläche 2 2, die
mit einem entsprechenden Kontaktbelag 23 der Stromschiene 15 in Verbindung kommen
kann (vgl. Abb. i, 3 und 5). Gegenüber dem Hilfskontaktbelag 21 besitzt die Kontaktbrücke
2o einen bis auf die Seitenwandung des Schalträdchens 12 reichenden Kontaktbelag
24..
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Kurz oberhalb des Hilfskontaktbelages 21 besitzt das Schalträdchen
12 eine Ausnehmung 25, in welche die Rolle 16 der Stromschiene 15 einfällt.
Hierbei hebt sich die Stromschiene 15 von dem freien Ende der Feder 17d, i7b, die
sich dann gegen eine Stützfeder 26 legt.
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Das Sprungwerk des Schalters ist zweckmäßig auf der Oberseite des
Schalträdchens 12 zwischen diesem und der Kontaktbrücke 2o angeordnet und -kann
beispielsweise in einem Exzentergesperre bestehen.
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Der Schalter besitztViertaktschaltung, d.h. bei jedem Schalten nach
rechts oder nach links wird das Schalträdchen um einen Winkel von 9o° gedreht. Die
Wirkungsweise ist folgende: Die Netzleitungen -werden an die Polanschlußklemmen
P,, P2 angeschlossen. An die Stufenanschlußklemme L wird diejenige Leitung angeschlossen,
die zu den zusammengefaßten Enden der als Beispiel angenommenen beiden Heizwiderstände
28, 29 führt. Das freie Ende des Heizwiderstandes 28 ist an die Stufenanschlußklemme
2, das freie Ende des Heizwiderstandes 29 an die Stufenanschliißklemme i geführt.
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In der Nullstellung (Abb. 5, Schaltung o) sind sämtliche Teile des
Schalters mit Ausnahnie der Polanschlußklemmen, jedoch einschließlich aller zum
Stromverbraucher führenden Leitungen, spannungslos. Die Kontaktbrücke 2o mit ihren
drei im rechten Winkel zueinander angeordneten Kontaktbelägen hat keine Berührung
mit der Polanschlußklemme P,. Die Rolle 16 am freien Ende der Stromschiene i5 ist
in die Ausnehmung 25 eingefallen; dadurch ist die Stromverbindung zwischen der Stromschiene
15 und der Kontaktfeder 17 unterbrochen, Bei dem ersten Schalten im Sinne
des Uhrzeigers (Schaltung 3 in Abb. 5) ist zufolge des Aufliegens der Rolle 16 auf
der kreisförmigen Seitenwandung des Rädchens 12 Stromschluß zwischen der Polanschlußklemme
P2 und der Stromschiene 15 hergestellt. 7tigleich ist die Polanschlußklemme P, über
die Kontaktbrücke 2o mit der Stufenanschlußklemme L in Verbindung gebracht; ,außerdem
liegt der Hilfskontaktbelag 2i, wie A_bb. i veranschaulicht, so, daß er über die
Kontaktflächen 22, 23 eine stromleitende Verbindung zwischen der Stromschiene
15 und der Kontaktfeder 18 der Stufenanschlußklemme 2 herstellt. Der Strom
gelangt demnach aus der Polanschlußklemrne P, über die Stufenanschlußklemme L, durch
beide Heizwiderstände 28, 29, über die Stromschiene i 5 bzw. über den Hilfskontaktbelag
21 zur Polanschlußklemme P2. Die beiden Heizwiderstände 28, 29 sind also parallel
geschaltet. Beim Weiterschalten um eine Teilung erfolgt Schaltung 2. Die Polanschlußklemme
P, steht dann über die Kontaktbrücke 2o mit der StufenanschlußklemmeL, über den
Heizwiderstand 29 mit der Stufenanschlußkleinme i und über die Stromschiene 15
mit der Polansclilußklemme P2 in Verbindung. Die Verbindung zwischen der Stromschiene
15 und der Kontaktfeder 18 der Stufenanschlußklemme 2 ist unterbrochen. Es ist also
nunmehr lediglich der Heizwiderstand 29 eingeschaltet. Bei nochmaligem Weiterschalten
um eine Teilung ergibt sich die Schaltung i nach Abb. 5. Die Polanschlußklemme P,
ist nunmehr unter Vermittlung der Kontaktbrücke 20, und zwar des nach der Seitenwandung
des Rädchens. 12 geführten Kontaktbelages 24 mit der Kontaktfeder i8 der Stufenanschlußklemme
2 in Verbindung gebracht. Der, Strom verläuft weiter durch den Heizwiderstand 28,
anschließend den Heizwiderstand 29 zur Stufenanschlußklemme i und über die Stromschiene
15 zur Polanschlußklemme P2. Die Heizwiderstände sind nunmehr hintereinandergeschaltet.
Die Kontaktverbindungen bei der Parallel-, Einzel-und Reihenschaltung in den verschiedenen
Schaltstellungen sind aus Abb.6 ersichtlich.
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Das besondere Kennzeichen des Erfindungsgegenstandes besteht demnach
in der Anordnung, Ausbildung und Ausnutzung der Stromschiene 15, die nicht nur eine
Stromverbindung herstellt, sondern gleichzeitig auch als Schaltmittel Anwendung
findet. Dadurch gelingt es, mit Hilfe einer einzigen Kontaktbrücke sowie des sehr
leichten Hilfskontaktbelages 21 alle erwünschten Schaltungen durchzuführen, ohne
eine Vergrößerung im Aufbau des Rädchens und damit des Schalters in Kauf nehmen
zu müssen. .