-
Durch Stromstoß betätigter Wechselschalter Wechselschalter, die durch
Stromstoß betätigt werden, sind in der Technik allgemein, insbesondere als Fernschalter,
bekannt. Der Schaltvorgang wird bei ihnen dadurch ausgelöst, daß der Stromkreis
bei einem Stromstoß geschlossen und bei einem neuen Stromstoß wieder geöffnet wird.
Es sind derartige Schalter als mechanische Kippschalter ausgeführt worden, die entweder
mit festem Kontakt oder mit O_uecksil'berschaltröhren arbeiten. Bei diesen Kippschaltern
erfolgt die Umsteuerung der Kontakte entweder durch eine Kurvenscheibe oder durch
ein Schleudergewicht. Auch sind Vorrichtungen bekannt, bei denen das Umlegen des
Kippankers durch die Umpolung eines Magnetfeldes vorgenommen wurde.
-
Die Arbeitsweise aller dieser Vorrichtungen befriedigt jedoch bis
heute noch nicht. Bei den mit Kurvenscheiben - gesteuerten Schaltsystemen erfolgt
leicht ein Überspringen des Schaltkontaktes, während die Kippsysteme den Nachteil
einer unzuverlässigen Festhaltung der Kontaktstellungen besitzen. Bei
den
Kurvenführungen tritt ferner häufig ein Hängenbleiben auf, wodurch die Betriebssicherheit
naturgemäß in Frage gestellt ist. Die mit Schleudergewichten arbeitenden Fernschalter
sind von der Dauer der Kontaktgabe abhängig, so daß bei ihnen sehr häufig Störungen
eintreten.
-
Bei einer anderen bekannten Schaltvorrichtung wird ein in der Schaltröhre
befindliches Schaltglied durch einen Hubmagneten angehoben und mittels Führungskurven
gedreht. Nach Aufhören des Magnetfeldes fällt das Schaltglied infolge seiner Schwere
herab, so daß Fehlschaltungen dadurch vorkommen können, daß das Schaltglied nicht
weit genug gedreht wird und infolgedessen wieder in seine Ausgangslage zurückfällt.
-
Alle diese Nachteile werden durch die erfindungsgemäße Vorrichtung
vermieden. Die Erfindung bezieht sich auf einen durch Stromstoß betätigten Wechselschalter,
der ein im Innern einer Ouecksilberschaltröhre angeordnetes längs verschiebbares
und drehbares Schaltglied trägt, das durch das Magnetfeld eines Hubmagneten beeinflußt
wird und das Kurvenbahnen besitzt, die mit Anschlägen zusammenarbeiten. Erfindungsgemäß
ist der Hubmagnet mit Polschuhen versehen, durch die das aus nichtmagnetisierbarem
Werkstoff bestehende Schaltglied mittels eines in seinem Innern befindlichen Ankers
in Drehung versetzt wird. Diese Drehbewegung wird beim Zurückfallen des Schaltgliedes
auf einen Anschlag durch die am unteren Ende des Schaltgliedes befindliche Kurvenbahn
derart fortgesetzt, daß insgesamt eine Drehung um vorzugsweise i8o° erfolgt. Gemäß
weiterer Erfindung ist der Magnetkern derart ausgebildet, daß er in das Innere der
Schaltröhre hineinragt, wodurch der Durchmesser der Schaltvorrichtung verringert
wird, was in vielen Fällen von Vorteil ist.
-
Bei dem Wechselschalter nach der Erfindung erfolgt die Drehung des
Schaltgliedes im Zusammenwirken von Magnetkräften und Schrägflächen, wobei die Magnetkräfte
in erster Linie bei der Aufwärtsbewegung des Schaltgliedes wirksam werden, während
die Schrägflächen beim Herabfallen des Schaltgliedes zur Wirkung gelangen. Durch
einen kurzen Stromstoß wird die Magnetspule des Hubmagneten erregt, wodurch sowohl
ein Heben als auch ein Drehen des Schaltgliedes erfolgt. Die Drehung des Schalthebels
ist stets sichergestellt, sofern die magnetische Kraft überhaupt ausreicht, den
Schaltkörper zu heben. Dies ist jedoch bei ausreichend dimensionierter Magnetspule
stets gewährleistet.
-
Dagegen sind kurze Stromstöße bei den bekannten Schaltröhren, bei
denen die Magnetkraft nur ein Heben des Schaltgliedes bewirkt, während die Drehung
durch eine Schrägfläche herbeigeführt wird, oft nicht ausreichend. Bei kurzen Stromstößen
stößt nämlich das nach oben bewegte Schaltglied mit der Schrägfläche gegen den Anschlag.
Wenn nun der Stromstoß bzw. das Magnetfeld in diesem Augenblick zu wirken aufhört,
so kann eine Drehung des Schaltgliedes nicht mehr erfolgen, so daß dieses wieder
in die Ausgangsstellung zurückkehrt. Die bekannten Einrichtungen erfordern daher
zur Schaltung einen Stromstoß von längerer Dauer.
-
Durch den Fortfall der oberen Schrägflächen bzw. durch deren erfindungsgemäßen
Ersatz durch einen sich drehenden magnetischen Anker ist somit ein stets sicheres
Arbeiten des Wechselschalters gewährleistet.
-
Die Ausführungsform, bei der der Magnetkern in das Innere der Schaltröhre
hineinragt, während die Magnetspule oberhalb der Schaltröhre angebracht ist, hat
den Vorteil, daß bei der Herstellung der Magnetspule keine Rücksicht auf den Durchmesser
der Schaltröhre genommen zu werden braucht. Auch ist es oft von Vorteil, den Durchmesser
des Wechselschalters nicht dadurch zu vergrößern, daß die Magnetspule um die Glasröhre
herumgelegt ist.
-
In den Figuren ist die Erfindung beispielsweise dargestellt. Es zeigt
Fig. i eine Seitenansicht der Schaltröhre im eingeschalteten Zustand, Fig. 2 einen
Schnitt nach der Linie II-11 der Fig. i, Fig. 3 einen Wechselschalter anderer Ausführungsform,
Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3.
-
Bei der in den Fig. i und 2 dargestellten Schaltvorrichtung ist i
die aus einem Glasgefäß bestehende Schaltröhre, die entweder luftleer oder mit einem
inerten Gas gefüllt ist. Um die Schaltröhre i ist eine Magnetspule 2 angeordnet.
Ferner ist in der Längsachse der Schaltröhre i ein Schaltstiftträger 3 eingeschmolzen,
an dem ein Anschlag in Gestalt eines Stiftes 5 befestigt ist. An ihrem unteren Ende
besitzt die Schaltröhre i zwei -Näpfe 6 und 7, die mit Quecksilber 8 gefüllt sind
und in die Kontaktstifte 9 hineinragen, die mit in der Zeichnung nicht dargestellten
Leitungen des zu schaltenden Stromkreises verbunden sind.
-
In der Schaltröhre ist ferner ein magnetisches Schaltglied io vorgesehen,
das an seinem unteren Ende Kurvenbahnen i i und 12 aufweist. Die Kurvenbahn 12 mündet
in einen Schlitz 13, während die Kurvenbahn i i bei 14 endet. Am unteren Ende des
Schaltgliedes io sind Kontaktstifte 15 und 16 angebracht, die in das Quecksilber
8 in den beiden Näpfen 6 und 7 eintauchen können und über das Schaltglied
io
die Verbindung zwischen den beiden Kontaktstiften g herstellen.
-
Die Magnetspule 2 trägt an ihrer der Schaltröhre i zugewandten Seite
Polschuhe 17 und 18. Im Innern des aus unmagnetischem Werkstoff bestehenden Schaltgliedes
io befindet sich ein magnetischer Anker ig, durch dessen Bohrung 2o der Schaltstiftträger
hindurchgeführt ist. Der magnetische Anker ig besitzt zwei streifenförmige Lappen
21 und 22, die mit gegenüberliegenden Stellen der Innenwandung des Schaltgliedes
io fest verbunden sind.
-
Der Schaltvorgang verläuft folgendermaßen Bei der in Fig. i dargestellten
Einschaltstellung befindet sich das Schaltglied io in seiner unteren Lage, wobei
seine Kontaktstifte 15 und 16 in die Quecksilbernäpfe 6 und 7 eintauchen und somit
die Einschaltung eines äußeren Stromkreises vornehmen.
-
Soll nun eine Ausschaltung vorgenommen werden, so wird die Magnetspule
durch einen Hilfsstromkreis kurzzeitig erregt. Die Erregung der Magnetspule 2 hat
ein Heben des Kernes ig und des mit diesem verbundenen Schaltgliedes io zur Folge,
währenddessen der Schlitz 13 des Schaltgliedes an dem Anschlagstift 5 entlang gleitet.
Nachdem das Schaltglied so weit gehoben ist, daß der Schlitz 13 außer Eingriff mit
dem Stift 5 ist, beginnt sich das Schaltglied durch magnetische Wirkung um ungefähr
go° zu drehen, bis die Lappen 21 und 22 des Kernes ig den Polschuhen 17, 18 der
Magnetspule- gegenüberliegen. Wird nunmehr die Magnetspule 2 entregt, so fällt das
Schaltglied io infolge seiner Schwere nach unten und kommt mit dem Rand seiner Kurvenbahn
i i auf den Stift 5 zu liegen. Infolge der Abschrägung der Kurvenbahn ii bewegt
sich das Schaltglied durch Schwerewirkung entlang dieser Kurvenbahn nach unten,
wobei es sich gleichzeitig um ungefähr go° weiterdreht. Diese Bewegung wird an der
Stelle 14 durch einen Anschlag der Kurvenbahn 12 begrenzt. In dieser Lage befinden
sich die Kontaktstifte 15 und 16 weit oberhalb der Quecksilbernäpfe 6 und 7, so
daß der zu schaltende Stromkreis geöffnet bleibt. Das Schaltglied wird in dieser
Ausschaltstellung durch den Stift 5 fest in seiner Lage gehalten und kann durch
Erschütterungen od. dgl. nicht aus dieser Lage gebracht werden.
-
Um nun eine Einschaltung vornehmen zu können, ist eine erneute Erregung
der Magnetspule 2 durch kurzzeitiges Einschalten des Hilfsstromkreises notwendig.
Das Schaltglied i o wird hierdurch in bekannter Weise hochgehoben und gleichzeitig
um ungefähr go° gedreht, und zwar in gleicher Drehrichtung wie bei der vorbeschriebenen
Ausschaltbewegung. Nach Entregen der Magnetspule 2 fällt das Schaltglied io nach
unten, trifft aber nunmehr mit seiner Kurvenbahn 12 auf den Stift 5 auf. Durch Entlanggleiten
an der Kurvenbahn 1 2 fällt das Schaltglied schließlich in den am Ende der Kurvenbahn
12 befindlichen Schlitz 13 ein. Hierdurch kann sich das Schaltglied io so weit senken,
daß seine Kontaktstifte 15 und 16 in die Quecksilbernäpfe 6 und 7 eingreifen und
somit die Überbrückung des zu schaltenden Stromkreises vornehmen. Bei jedem Erregen
der Spule wiederholt sich der beschriebene Vorgang dergestalt, daß das Schaltglied
jeweilig um insgesamt i8o° gedreht wird.
-
Die in den Fig. 3 und .4 dargestellte Ausführungsform unterscheidet
sich gegenüber der beschriebenen Schaltröhre in der besonderen Anordnung der Magnet
spule -2 und des Magnetpols 25 sowie des Führungsstiftes 5. Der letzte ist an der
Stelle .4 in die Seitenwandung der Schaltröhre i eingeschmolzen, was jedoch auf
seine Wirkungsweise ohne Einfluß ist. Das äußerlich in gleicher Weise wie bei der
erstbeschriebenen Schaltröhre ausgebildete Schaltglied io besteht aus unmagnetischem
Werkstoff und trägt an seiner Innenwandung einen Anker bildende Lappen 23 und 2.1
aus magnetischem Werkstoff. Die Magnetspule 2, die sich oberhalb der Schaltröhre
i befindet, besitzt einen Pol 25, der in das Innere der Röhre hineinragt. Am freien
Ende des Pols 25 ist dieser mit den beiden Polschuhen -26 und 27 versehen. Der Pol
25 ist in die Schaltröhre eingeschmolfzen, so daß die Polschuhe 26 und 27 in bezug
auf die Schaltröhre festliegen. Der Schaltvorgang ist im übrigen bei diesem Ausführungsbeispiel
der gleiche wie bei dem Wechselschalter gemäß Fig. i und 2.