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Viertakt-Regelschalter für Parallel-, Einzel- und Reihenschaltung
von Heizwiderständen Elektrische Heizgeräte werden im allgemeinen mit zwei Heizwiderständen
versehen, die zur Erzielung verschiedener Heizstufen durch Regelschalter parallel,
einzeln oder in Reihe'geschaltet werden können. Diesen verschiedenen Schaltstellungen
und der Forderung doppelter Abschaltung entsprechend muß der Regelschalter mit mindestens
fünf Anschlußklemmen und ebensoviel festen Kontakten ausgestattet sein, nämlich
mit zwei Polkontakten der Zu- bzw. Ableitung, mit zwei Kontakten für die freien
Enden und einem Kontakt für den Verbindungspunkt der beiden Einzelheizleiter. Die
verschiedenen Schaltmöglichkeiten in bestimmter Reihenfolge werden durch entsprechenden
Stromschluß zwischen den einzelnen festen Kontakten über bewegte Kontakte erzielt,
die in Form von mehreren Kontaktbelägen auf einer Schaltwalze angebracht sind, die
beispielsweise durch ein Momentsprungwerk im Viertakt geschaltet wird. Während die
Anschlußklemmen eines kegelschalters sich in einer Ebene befinden, wobei den im
Winkelabstand von 9o° angeordneten Polklemmen die Regelkontaktklemmen mit einem
Winkelabstand von q.5° gegenüberstehen, liegen die Kontakte selbst in verschiedenen
Höhen, beispielsweise in zwei verschiedenen Höhenlagen. Ein derartiger Regelschalter
besitzt also zwei Schaltebenen, in denen alle festen und bewegten Kontakte untergebracht
werden müssen. Es ergeben sich hierdurch kleine Winkelabstände zwischen den einzelnen
Kontakten, z. B. ein Viertakt-Regelschalt-er vorausgesetzt q.5°, so daß eine verh:ältnis'mäßig
große radiale Ausdehnung des Regelschalters notwendig ist, um genügend große SpannungsabständeundKriechwege
zuerhalten.
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Diese Nachteile werden auch durch die bekannten Regelschalter mit
drei Schaltebenen nicht ganz vermieden. Auch bei diesen lassen sich die erforderlichen
Spannungsabstände und Kriechwege zwischen den in engem Winkelabstand
liegenden
Kontakten nur durch entsprechende Abmessung des Schalters erreichen. Ferner ist
es meist unerläßlich, die Zahl der festen Kontakte zu erhöhen, beispielsweise um
einen weiteren Kontakt, der über eine Brücke mit einem anderen Kontakt verbunden
ist. Nur so lassen sich die sonst sehr schwierigen Gestaltungen der Kontaktbeläge
auf der Schaltwalze umgehen.
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Es ist auch ein Viertakt-Regelschalter mit drei Schaltebenen und fünf
festen Kontakten, also ohne Zusatzkontakt, bekannt, bei dem die beiden Polklemmen
im Abstand von 9o' im Sockel liegen und ihnen gegenüber in gleicher Höhe im Abstand
von je 4.5° die drei Regelkontaktklemmen. jedoch auch bei diesem Schalter wird beim
Schalten größerer Leistungen die Gefahr von Überschlägen zwischen den verschiedenen
Kontakten bestehen, da die erwähnten Mängel sich auch an diesem Schalter zeigen.
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Der naheliegende Weg, in dem Regelschalter ebensoviel Schaltebenen
anzuordnen als Anschlüsse vorzunehmen sind, hat zu dem Vorschlag eines fünfstöckigen
Regelschalters geführt. Diese Anordnung erzielt wohl größere Spannungsabstände,
jedoch wird durch die Erfordernis von drei Kontaktbelägen auf der Schaltwalze und
durch die Anordnung eines festen Kontaktes am Boden des Sockels die Ausführung umständlich
und teuer.
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Viertakt-Regelschalter mit normaler
Klemmenanordnung und einem oberen und unteren, für je einen Polkontakt stirnseitig
an der einteilig ausgeführten Schaltwalze angeordneten Kontaktbelag, von denen verschieden
lange Kontaktzungen über dem Mantel der Schaltwalze abgebogen sind. Diese legen
sich in Ausnehmungen der Schaltwalze ein und haben in vier Schaltebenen liegende
Schaltkontakte, von denen je ein Polkontakt der Klemmen P1 und P. in der ersten
bzw. dritten Schaltebene, je ein an die Klemmen 2 und i angeschlossener Kontakt
in der zweiten bzw. vierten und der an die Klemme L angeschlossene Kontakt in der
ersten Schaltebene liegt. Um durch geschickte Anordnung der Kontaktbeläge bei festgelegter
äußerer Schalterabmessung und durch genügend große Spannungsabstände und Kriechwege
eine hohe Schaltleistung zu erzielen, sind erfindungsgemäß für die über ihren Klemmen
Pi, P" 2 und L liegenden Schaltkontakte und den zu seiner Klemme i versetzt liegenden
Schaltkontakt von beiden scheibenförmigen Kontaktbelägen je vier um 9o° gegeneinander
versetzte, die Polkontakte nur in der Betriebsstellung berührende Kontaktzungen
abg , Winkelt, und stellen zwei einänder gegene überliegende Kontaktzungen
in der zweiten Schaltebene abwechselnd den Stromschluß zwischen einem Schaltkontakt
der Regelklemme i und den Polkontakten ohne Kontaktgabe in der ersten Schaltebene
her.
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L'm ein Steckenbleiben der festen Kontakte der ersten Schaltebene
in der Durchführungsausnehmung für. die nur in derzweiten Schaltebene kontaktgebendeKontaktzunge
des untei'en Belages zu vermeiden, ist die Durchführungsausnehmung in der ersten
Schaltebene am Umfang der Schaltwalze für die nur in der zweiten Schaltebene kontaktgebende
Kontaktzunge des unteren Kontaktbelages durch ein Isolierstück verschlossen, das
bei verlängerter Schaltwalze durch einen Fortsatz die Kontaktzunge noch etwas über
die erste Schaltebene hinaus abdeckt.
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Durch die Verwendung von vier Schaltebenen lassen sich drei feste
Kontakte in drei verschiedenen Schaltebenen anordnen, und nur in einer Schaltebene
befinden sich zwei Kontakte, nämlich ein Polkontakt und der mit dem Mittelpunkt
der beiden Heizleiter verbundene Regelkontakt. Da derWinkelabstand stets 9o- beträgt,
ist zwischen den verschiedenen Kontakten weder ein Überschlag noch ein Kriechstrom
zu befürchten. Diese Sicherheit wird noch durch den vergrößerten Abstand der zweiten
Schaltebene von der ersten erhöht. Der Regelschalter ist zum Schalter hoherLeistung
geeignet, trotzdem sein Durchmesser verhältnismäßig klein ist. Die einem zwei- oder
dreistöckigen Regelschalter gegenüber größere Höhe fällt weniger ins Gewicht, da
bei der Befestigung der Regelschalter an Heizgeräten im allgemeinen in axialer Richtung
mehr Raum zur Verfügung steht als in radialer Richtung.
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Die Abbildungen dienen zur Erläuterung der Erfindung. Abb. i zeigt
den Regelschalter in einem vertikalen Schnitt, Abb.2 eine Draufsicht, Abb.3 nochmals
einen Schnitt durch die Schaltwalze allein in anderer Schnittebene und Abb. q. die
Kontaktbeläge der Schaltwalze in perspektivischer Ansicht. Aus dem Schaltschema
der Abb. 5 a bis d sind die verschiedenen Schaltstellungen des Regelschalters zu
ersehen.
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Am Sockel 32 des Viertakt-Regelschalters sind in einer Ebene fünf
Anschlußklemmen angeordnet (Abb.2), und zwar die Polklemmen P1 und P2 im Abstand
von 9o° und ihnen gegenüber die kegelkontaktklemmen L, i. 2 in Abständen von je
4.50. Der den einzelnen Heizstufen entsprechende Stromschluß erfolgt in vier Schaltebenen,
wie sie in der Abb.3 angedeutet sind und wie aus dein Schaltschema der Abb.5 hervorgeht.
Der Abstand der zweiten Schaltebene von der ersten ist hierbei annähernd doppelt
so groß als der Abstand zwischen den übrigen Schaltebenen.
In den
vier Schaltebenen liegen die fünf festen Kontakte, die mit den entsprechenden Anschlußklemmen
durch gerade, parallel zur Achse 34 stehende -Kontaktfedern verbunden sind. Die
festen Kontakte sind entsprechend den Anschlüssen mit PI', P2 bzw.
L',
i', ä bezeichnet. Es liegen die festen Kontakte Pi , P2 in der ersten
bzw. dritten Schaltebene, i' und 2' in der zweiten bzw. vierten Schaltebene und
L' in der ersten Schaltebene. Um zwischen allen diesen Kontakten einen Winkelabstand
von 9o° zu erhalten, wird die Anschlußklemme i mit einer nicht federnden Strombrücke
3 i versehen, die zunächst von der Klemme nach oben und dann am Umfang des Schaltersockels
32 oberhalb zur Winkelstellung der Klemme L geführt ist. Nunmehr erfolgt die Verbindung
mit dem Kontakt i' ebenfalls über eine gerade Kontaktfeder. Diese Kontaktfedern
sind also alle in der gleichen Weise ausgebildet, nur von verschiedener Länge. Es
lassen sich jedoch verschiedene gleich lang machen, wie beispielsweise die Kontaktfedern
der Kontakte Pi und L'. Es besteht daher der Vorteil, daß derartige Kontaktfedern
ausgewechselt werden können, auch wenn sie von der Klemmenanschlußebene entweder
nach oben oder nach unten verlaufen.
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Die Ausbildung der Schaltwalze als Träger der beweglichen und den
Stromschluß zwischen den festen Kontakten vermittelnden Strombrücken geht insbesondere
aus den Abb. 3 und 4 hervor. Der zylindrischeSchaltkörper 33 aus Isolierwerkstoff
ist einteilig ausgeführt und stirnseitig mitje einem oberen und unteren Kontaktbelag
io bzw. 2o versehen. Der Schaltkörper 33 ist entsprechend dem annähernd verdoppelten
Abstand zwischen der ersten und zweiten Schaltebene verbreitert. Die Kontaktbeläge
1o und 2o sind als flache Ringscheiben mit radialen Lappen verschiedener Länge ausgestanzt.
Diese radialen Lappen werden als Kontaktzungen rechtwinklig abgebogen und legen
sich in Nuten der Schaltwalze 33 ein, wodurch die Kontaktbeläge 1o und 2o in einfacher
Weise gegen Verdrehen gesichert"sind.
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Jeder der beiden -Kontaktbeläge i o und 2o ist mit je vier Kontaktzungen
versehen, deren Winkelabstand durchweg 9o° beträgt. Die verschiedene Länge der jeweils
vier Kontaktzungen ist aus dem Schnitt, der perspektivischen Ansicht und dem Schaltschema
klar zu erkennen. Die vier Kontaktzungen i i bis 14 des oberen Kontaktbelages 1o,
der an der oberen Stirnseite der Schaltwalze 33 aufgelegt ist, weisen insgesamt
drei verschiedene Längen auf. Diese Längen sind so abgestuft, daß die Kontaktzunge
1i in die zweite- bis vierte Schaltebene, die Kontaktzungen 12 und 13 in, die dritte
und vierte und die Kontaktzunge 14 nur in die vierte Schaltebene übergreifen. Der
untere Kontaktbelag 2o mit den vier Kontaktzungen 2i bis 24 ist um etwa einen Schaltebenenabstand
in die Schaltwalze 33 in eine entsprechende Ausnehmung eingelassen. Dieser Versenkung
entsprechend sind die verschieden langen Kontaktzungen zum Teil nach oben, zum Teil
nach unten abgewinkelt. Die nach unten abgewinkelten Kontaktzungen 21, 22 und 24
haben gleiche Länge und vermitteln den Stromschluß in der ersten Schaltebene. Die
vierte nach oben abgewinkelteKontaktzunge23 ist in die zweiteSchaltebene geführt.
Wenn an und für sich schon durch die Versenkung des Kontaktbelages 20 und eine Abwinklung
der - Kontaktzunge 23 nach oben eine Kontaktgabe in der ersten Schaltebene durch
diese Zunge vermieden wird, so ist durch die Verkürzung des radialen Teiles und
durch die unten schräge Abwinklung die Sicherheit gegen einen Überschlag erhöht.
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Die Ausnehmung für die Kontaktzunge 23 in der Schaltwalze 33 über
die erste Schaltebene hinweg wird durch ein Isolierstück 35 verschlossen, um ein
Steckenbleiben der festen Kontakte Pi und L' zu verhindern. Das. Isolierstück 35
ist wie der Kontaktbelag 2o als ein flacher Ring mit vier radialen Ansätzen ausgebildet,
verschließt also nach Einlage des Kontaktbelages 2o alle in dem Walzenkörper 33
stirnseitig offenen Ausnehmungen. Der radiale Ansatz, der die Ausnehmung für die
Kontaktzunge 23 verschließt, ist mit dem nasenförmigen Fortsatz 36 versehen, um
die Kontaktzunge 23 über die erste Schaltebene hinaus abzudecken.
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Die einzelnen Schaltstellungen des Viertakt-Regelschalters werden
durch Schaltschema der Abb. 5a bis 5d veranschaulicht. In der Nullstellung sind
die beiden Zuleitungen (Polkontakte PI und P2) doppelpolig abgeschaltet. In der
Heizstufe 3 (Schaltbild b, Parallelschaltung der Einzelleiter) wird der Pol P, über
die Kontaktzungen 21 und 22 des unteren Kontaktbelages 2o mit dem Verbindungspunkt
I_ der Heizleiter und der Pol P2 über die Kontaktzungen, 13 und i i bzw. 14 mit
den Heizleiterenden i und 2 verbunden. Die Einzelschaltung in Heizstufe 2 (Schaltbild
c) wird durch die Kontaktzungen 21 und 24 durch Kontaktgabe zwischen P1 und L bzw.
durch die Kontaktzungen 12 und 13 durch Kontaktgabe zwischen P, und 2 bewerkstelligt.
Bei der Reihenschaltung der Heizstufe i (Schaltbild d) liegen vom unteren Kontaktbelag
2o die Kontaktzungen 2,4 bzw. 23 an den festen Kontakten Pi bzw. i', vom oberen
Kontaktbelag 1o die Kontaktzungen. i i bzw. 12 an den festen Kontakten P.' bzw.
2' an.