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Zeitschaltwerk mit elektromagnetischem Antrieb Die vorliegende Erfindung
hat Verbesserungen des im Patent 712 29S beschriebenen Zeitschaltwerkes zum Gegenstand.
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Bei der praktischen Durchbildung der im Hauptpatent beschriebenen
Zeitschalteinrichtung zeigte es sich, daß es darauf ankommt, den Magnetstromkreis
während des ganzen, zwar kurzen, aber immerhin endliche Ausdehnung besitzenden Antriebsweges
sicher geschlossen zu halten und nicht schon kurz nach Beginn der Bewegung der Schwungachse
zu öffnen. Als Behelfslösung wurde daher u. a. ein Kippschalter vorgesehen, der
beim Anzug des Magneten geschlossen wurde und geschlossen blieb, bis die zurückkehrende
Schwungmasse ihn wieder öffnete. Bei dieser Lösung mußte der Magnet unnötig lange
unter Strom stehen und daher verhältnismäßig groß gebaut werden, um zu hohe Betriebstemperaturen
zu vermeiden. Außerdem wurde dadurch der Gesamtstromverbrauch unnötig hoch, was
häufig ebenfalls als besonderer Nachteil empfunden wird, besonders dann, wenn der
Betriebsstrom aus Trockenbatterien oder Kleinakkumulatoren entnommen werden soll.
Es sind nun bereits periodisch arbeitende Zeitschaltwerke bekanntgeworden, bei denen
der Magnetanker mit einem Kontakte im Unterbrecher- und Nutzstromkreis schaltenden
Hebelarm und einer die Schwungmasse antreibenden Feder verbunden ist. Bei diesem
Antrieb ist nicht nur ein großer Ankerhub erforderlich, um die Schwungmasse in Bewegung
zu setzen, sondern auch ein wesentlich größerer Elektromagnet, um infolge des großen
Hubs zu hohe Betriebstemperaturen zu vermeiden.
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Ein weiterer Nachteil besteht noch darin, daß durch den langen Hub,
der bei dem bekannten Schaltwerk infolge des Federhebels unbedingt erforderlich
ist, um die Schwungmasse anzutreiben; die zeitliche Kopplung zwischen Antrieb und
Schwungmasse derart lang ist, daß die für einen auf einige Tausendstel Sekunden
Genauigkeit gewünschten einstellbaren Ablauf unbedingt erforderliche ungestörte
Eigenfrequenz der Schwungmasse nicht mehr vorhanden ist. Es wird also durch die
Beeinflussung der Eigenfrequenz der Schwungmasse der zeitgenaue Ablauf des
Werkes
derart gestört, daß die verlangte Feinregelung nicht einmal annähernd eingehalten
werden kann.
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Da: wesentliche Kennzeichen der Erfindung besteht nun darin, daß bei
einem elektrisch angetriebenen Zeitschaltwerk, bei dein Schaltvorgänge unmittelbar
durch je eine Schwingung einer durch einen Antriebsimpuls mechanisch angetriebenen,
ortsfest gelagerten und unter der Einwirkung einer Rückstellkraft stehenden Schwungmasse
ausgelöst werden und der Stromkreis für den gleichzeitig den Arbeitskontakt betätigenden
Antriebsmagneten über einen Kontakt verläuft, der zwischen dein treibenden Teil
des Magneten und der getriebenen Schwungmasse angeordnet ist, der eine Kontaktteil
an einem die Schwungmasse bildenden oder damit in Antriebsverbindung stehenden starren
Schwinghebel befestigt ist, während der Gegenkontakt auf einem Untersetzungshebel
zwischen einem Magnetstößel und der Schwungmasse angeordnet ist, so daß die Kontaktteile
bei l:urzetn Stromstoß einen schlagartigen Arbeitshub des Magnetstößels auf die
Schwungmasse übertragen.
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Der Stromkreis des Magneten wird demnach über einen Kontakt geführt,
der zwischen dem treibenden Teil des Magneten und dein die Scll"wungmasse bildenden
oder damit in Antriebsverbindung stehenden Schwinghebel so angeordnet ist, da?)
er zwangsläufig den -Magnetstromkreis während der Zurüclclegung des ganzen Antriebsweges
geschlossen hält und ihn sofort öffnet, wenn der Antrieb beendet -ist, also sobald
keine Arbeitsleistung des -Magneten mehr gebraucht wird. Sobald die Schwungmasse
in die Ruhelage zurück-Icehrt, schließt sie den Stromkreis für den Magneten erneut,
so daß dieser ihr einen neuen Antriebsimpuls erteilen kann, Da die Kontaktplatten
gleichzeitig zur Kraftübertragung zwischen -Magnetanker und Schwungmasse dienen,
wird ein besonders einfacher Aufbau und eine große Betriebssicherheit erreicht.
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Der zum Antrieb benutzte Elektromagnet kann ferner zweckmäßig nicht
nur das Hauptzeitschaltwerk antreiben, sondern gleichzeitig einen Impulskontakt,
der die elektrischen Impulse in die Stromstoläleitung sendet, mittelbar oder unmittelbar
betätigen, Zur Bestimmung der Impulsdauer jedes einzelnen Impulses kann zweckmäßig
ein besonderes, einfaches, im wesentlichen aus einer unter der Wirkung einer Rückstellkraft
stehenden Schwungmasse bestehendes Schaltwerk dienen, welches vom Hauptantriebsmagneten
angestoßen wird und den Impulskontakt über ein nockenartiges Zwischenglied betätigt.
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Im folgenden soll an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausfiihrtingsbeispiels
die Erfindung näher erläutert werden.
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Fig. 1 zeigt die Hauptteile des Zeitscltaltwerkes in Ansicht, Fig.
2 einige davon im Schnitt. Angetrieben wird das Zeitschaltwerk durch einen Kolbenzugmagneten
r, dessen -Anker den Stößel 2 betätigt. Der Stromkreis des Schaltmagneten verläuft
über die Kontakte -und 5. Der Kontakt .4 ist angeordnet auf dein um die Achse i
1 zwischen den Stiften 12 und 13 beweglichen Hebel 3.
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Der Kontakt 5 ist auf einer Isolierplatte 6 befestigt, die mit dem
um die Achse 8 schwingenden Hebel 7 verschraubt ist. Der Hebel ; steht durch sein
Zahnsegment und das Zahnrad to in Antriebsverbindung mit der Sch«ungmasse 9.
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Eine in Fig. 2 deutlich sichtbare, aus mehreren verschieden langen
Platten 14, 15, 16 aufgebaute Dreiecksfeder dient als Rückstellkraft. Sie ist im
Innern des hastenförini;, ausgebildeten Hebels 7 angeordnet und an dem schwingenden
Ende desselben befestigt, während ihr freies Ende sich mit der Ach:e8. um die der
Hebel 7 schwingt, deckt.
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Die Schwingungsdauer des 7_eit:chaltwerkes ist mit Hilfe des Gleitstückes
17 einstellbar, welches bei seiner Verschiebung gleichzeitig die wirksame Federlänge
und umgekehrt proportional dazu den Abstand des Angriffspunktes der Federkraft vom
Drehpunkt des Hebels ; verändert. Der mit dein Teil 17 @-erbundene Kolben 22 gleitet
bei der Verschiebung in dem Hohlzvlinder 21. Die Rückzugfeder 2o drückt die auf
dem Hebel 17 befestigte Rolle 18 gegen die Kurvenscheibe t9, mit deren Hilfe die
wirksame Federlänge und damit die Schwingungsdauer des Zeitschaltwerks in sehr weiten
Grenzen und sehr genau einstellbar ist. Der als Stößel dienende Teile des Zugmagneten
1 ragt nicht nur oben, sondern auch unten aus demselben heraus und trägt an seinem
unteren Ende einen zylinderförmigen Fortsatz 23 mit der Ringfläche 2.1. Eine am
unteren Ende befestigte Rückholfeder 25 zieht den Anker in die Ruhelage zurück.
Die Ringfläche :24 dient zum Antrieb der Schwungmasse 26, die mit einer Nase 2;
auf der Ringfläche 24 aufliegt und durch eine Feder 8 und ein damit verbundenes
dünnes Stahlseil 29 in der Ruhelage gehalten bzw. dahin zurückgeführt wird. Auf
der Achse 3d., um die sich die Schwungmasse 26 dreht, ist ein Nocken 30 angeordnet,
mit dessen Hilfe unter Zwischenschaltung der Rolle 31 die Kontaktfedern 32 und 33
geschlossen werden können.
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Wird z. $. durch Schließen eines außerhalb des Gerätes befindlichen
Einschaltkontaktes der Hubmagnet r erregt, so zieht sein
Anker den
Stößel .2 nach oben. Hierbei wird zunächst die Schwungmasse 26 durch die Nase 27
und die Ringfläche 24 angestoßen und beginnt sie sich im Uhrzei.gersinne zu drehen,
wobei die Feder 28 gespannt wird. Nach einem gewissen Drehwinkel läuft die Rolle
31 auf den Nocken 3o auf und drückt sie die Kontaktfedern 32 und 33 gegeneinander,
wodurch der Strom in einer angeschlossenen Stromstoßleitung geschlossen wird. Nach
einem gewissen kurzen Vorhub berührt der Stößel 2 den Hebel 3 und beginnt er, diesen
anzuheben. Die Kontaktplatten q. und 5 bewirken gleichzeitig die Übertragung der
Kraft vom Stößel 2 auf den Schwinghebel 7, so daß dieser entgegen der durch die
Feder 1q., 15, 16 ausgeübten Rückstellkraft bewegt wird und dabei mit Hilfe seines
Zahntriebes und des Zahnrades io die Schwungmasse 9 in Bewegung .setzt. Der Hubweg
des Hebels 3 und damit des Magnetstößels 2 wird begrenzt durch den Stift 13. Sobald
der Hebel 3 in die durch diesen Stift bestimmte Endlage gelangt ist, öffnet sich
der Kontakt q., 5, da der Hebel 7 infolge der Schwungkraft der Schwungmasse 9 seine
Bewegung fortsetzt. Durch die öffnung des Kontaktes 4., 5 wird der Stromkreis für
den Hubmagneten sofort unterbrochen, so daß dieser in seine Ruhestellung zurückfällt
und keinen unnötigen Strom verbraucht. Gleichzeitig kehrt auch der Hebel 3 in seine
durch den Stift 12 bestimmte Ruhelage zurück.
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Nach kurzer Zeit kehrt die Schwungmasse 26 unter dem Einfluß der Rückstellfeder
28 in die Ruhelage zurück und öffnet sie dabei wieder den Stromstoßkontakt 32, 33.
Noch etwas später, und zwar je nach der Einstelhing des Gleitstückes 17 mehr oder
weniger verzögert, kehrt auch der Hebel ? in seine Anfangslage- zurück und schließt
er hierbei den Kontakt q., 5. Ist nun der äußere Betätigungskontakt noch geschlossen,
so erhält der Arbeitsmagnet i einen neuen Stromstoß, und das Spiel beginnt erneut.
Durch die besondere Anordnung der Kontakte q., 5 zwischen Magnetstößel 2 und Schwinghebel
? wird erreicht, daß der Magnetstromkreis genau in dem Augenblick geschlossen wird,
in dem der Schwinghebel eine Halbschwingung ausgeführt hat und der Magnet nun den
Impuls für die neue, genau gleiche Halbschwingung gibt. Mit dieser Anordnung wird
also mit denkbar einfachen Mitteln eine sehr genaue Impulsfolge erreicht. Die Rückstellfeder
1q., 15, 16 ist hauptsächlich nicht deswegen aus einzelnen Platten aufgebaut,
weil eine möglichst gleichmäßige Belastung der einzelnen Federquerschnitte erreicht
werden soll, sondern um den schon an sich infolge der besonderen Anordnung der Feder
verhältnismäßig großen Einstellbereich noch stärker zu erweitern und damit die Möglichkeit
zu schaffen, einen außerordentlich großen Bereich, z. B. von 50 ms bis zu
mehreren Sekunden, mit einer einzigen Schwungmasse 9 ohne jede Umschaltung zu überdecken.
Das vereinfacht sowohl die Konstruktion des Gerätes als auch die Bedienung ganz
erheblich.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist zwischen dem Stößel 2 und
der Schwungmasse 7 der um die Achse i i drehbare Übersetzungshebel3 vorgesehen.
Er ist keineswegs unbedingt notwendig und dient dazu, um die volle Anzugskraft des
Magneten auf einem Antriebswege einzusetzen, der wesentlich kleiner ist als sein
Hub. Liegt also der Hub des Magneten und der vorzusehende Antriebsweg in der gleichen
Größenordnung, so kann ohne weiteres der Hebel 3 fortfallen und der Kontakt .4 direkt
auf dem Stößel 2 angeordnet werden.