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Elektrischer Schaltet mit Stoßkontakten Die Erfindung bezieht sich
auf einen elektrischen Schalter mit Stoßkontakten. Diese haben vor Walzenschaltern
mit Schleifkontakten den Vorteil längerer Lebensdauer. Dies ist beim Gegenstand
der Erfindung im besonders hohen Maße der Fall, da eine schnelle Kontakttrennung
zwangsläufig gesichert ist und nicht durch Festhalten des Schalthebels verhindert
wird.
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Die Zeichnung stellt die Erfindung dar. Abb. i zeigt durch die Schalterachse
geführte Schnitte, -in der linken Hälfte den Schnitt M-M, der durch das Kontaktbrückenstück
geführt ist, und rechts den Schnitt N-N, der mitten zwischen benachbarten Kontaktbrückenstücken
hindurchgeht. Abb. a zeigt eine Draufsicht auf das Gehäuse B mit den Verbindungen
der Kontaktstücke, Abb.3 den Schnitt 0=O rechtwinklig zur Achse, Abb.4 die Abwicklung
eines Zylinderschnittes durch die Wälzkörper, Abb. 5 das Getriebeschema und Abb.
6 den Schalthebel. Abb. 7 zeigt einen Längsschnitt durch einen Doppelschalter, wie
er für Sterndreieckwendeschalter erforderlich ist, Abb.8 das Schaltschema dafür,
Abb. 9 .und io .die Kontaktknopfanordnung für Dreieck- und Sternschaltung, Abh.
ii und 12 Schnitte rechtwinklig zur Achse des Doppelschalters nach Abb. 7 und Abb.
13 bis 15 eine thermostatische Auslösung.
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Die vorteilhafte Wirkung,der Erfindung wird in erster Linie dadurch
erreicht, daß zur Übertragung der Schaltbewegung zwischen dem Schalthebel a und
dem Kontaktbrückenträger b ein Zwischenglied c eingeschaltet ist, das .der Schalthebel
a nach Überwindung eines toten Ganges mitnimmt und das seinerseits im , ausgeschalteten
Zustande mit dem
Schaltbrückenträger b durch die Kraft einer Feder
d und als Kniehebelgetriehe wirkende, in Versenkungen e und. f der
Teile b und c liegende Wälzkörper o (Kugeln oder Rollen) verbunden ist, so
daß diese Teile gekuppelt mittels des Schalthebels a von der einen in die andere,
durch Anschlag g festgelegte Schaltstellung gebracht werden können und bei weiterer
Bewegung des Schalthebels a das Zwischenglied c sich gegenüber dem Schaltbrückenträger
b verschiebt, wodurch die Wälzkörper o die Versenkungen e und f verlassen,
die Glieder b und c auseinanderdrücken, dadurch zunächst die Feder d und dann die
unter den einzelnen Kontaktbrückenstücken h liegenden Federn i zusammendrücken,
so daß die Kontaktbrückenstücke h gegen die Kontaktstücke k, m oder
m, n
bzw. k' m' oder m n' @bzw. k"*, m" oder m" ri' gedrückt
werden.
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Der tote Gang zwischen dem Schalthebel a und dem Zwischenglied c kann,
wie Abb. i und 6 dies erkennen lassen, dadurch erreicht werden, daß der Stift E,
der den Hebel mit der Welle verbindet, in Löchern F des Hebels a liegt, die in Drehrichtung
erweitert sind. Statt dessen kann in gleicher Weise auch die Verbindung zwischen
der Schaltwelle und der Nabe des Zwischengliedes c ausgeführt sein.
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Die Wälzkörper o, die in dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel
drei auf den Umfang gleichmäßig verteilte Kugeln o .sind, ruhen im ausgeschalteten
Zustande des Schalters, wie der Schnitt M-M der Abb. i erkennen läßt, in Vertiefungen
des Zwischengliedes c, während symmetrisch dazu der obere Teil der Kugeln in *Vertiefungen
des Gliedes b liegt. Dieses Glied b trägt die Kontaktbrücken h, die von einem Körper
aus Isolierstoff gehalten werden und unter dem Druck einer Feder i stehen. In diesem
zusammengekuppelten Zustande der Glieder b und c nehmen beide in gleicher Weise
an der Drehung der Welle auf dem Teil des Umfanges teil, den der Anschlag g, der
sich in einer Aussparung des Gehäuses B bewegt, zuläßt.
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Sobaldder Anschlag g die eine oder andere Endstelle erreicht hat,
wird bei einer weiteren Drehung der Welle D..der Kontaktbrückenträger b nicht mehr
folgen können. Das Zwischenglied c wird sich dann allein weiterdrehen, wodurch die
Kugeln o die Vertiefungen in den Teilen b und c, in denen sie, ruhen, verlassen,
was nur durch Anheben des Kontaktbrückenträgers möglich ist. Die Teile gelangen
dann in die Stellungen, die in Abb. 4 in einem abgewickelten Zylinderschnitt dargestellt
sind. Der Kreisbogen, den, der Berührungspunkt 24 der in Abb. 6 strichpunktiert
gezeichneten Kugel um den Berührungspunkt 23 bei der Bewegung der Platte c gegenüber
der Platte b macht, ist in Abb. dargestellt. Bei dieser Bewegung wird der Kugelkäfig
s von den Kugeln mitgenommen; dieser macht ebenso wie die Kugeln selbst einen halb
so langen Weg wie das Zwischenstück c gegenüber dem Kontaktbrückenträger b. Dies
hat zu Folge, daß .der mit dem Teil c verbundene Stift ü und der mit dem Teil b
verbundene Stift ü' an den Umfang der für sie im Kugelkäfig s vorgesehenen Löcher
t' und t" gelangen. Sobald dies der Fall ist, ist eine weitere Drehung nicht mehr
möglich. Der Schalter ist dann eingeschaltet. Die Kontaktbrücken h verbinden immer
je zwei der Kontakte des Gehäuses B. Bei einem Drehstromschalter, wie er als Beispiel
in der Zeichnung dargestellt ist, geschieht dies durch drei Kontaktbrücken.
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Wird jetzt, um den Strom zu unterbrechen, der Schalthebel a in entgegengesetzter
Richtung wie beim Einschalten gedreht, so werden durch die Drehung .des Zwischenstückes
c die Wälzkörper o über die Kanten der Versenkungen in den Teilen b und c geführt.
Unter dem Einfluß der Federn springen sie ,dann plötzlich unter Ausnutzung des toten
Ganges des Schalthebels a gegenüber der Welle D in die Versenkungen der Teile b
und c hinein, wodurch sich die Kontaktbrücken sehr schnell von den Kontakten entfernen
und der Kontaktbrückenträ.ger in die in der Zeichnung dargestellte Lage zurückkehrt.
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Wird der Schalthebel noch weiter gedreht, so wird, wenn es sich um
einen Wendeschalter, wie als Beispiel in. der Zeichnung dargestellt, handelt, der
Einschaltvorgang in gleicher Weise, wie es beschrieben wurde, nach der anderen Seite
vor sich gehen.
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Die Drehstromzuführungen zum Schalter sind in Abb. 2 in üblicher Weise
mit R, S und T bezeichnet, die Abführungen zum Motor mit u, v und
w.
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Um ein sicheres Festhalten des Schalters in eingeschaltetem Zustande
auch bei Erschütterungen zu gewährleisten, empfiehlt es sich, dort, wo die Wälzkörper
o im eingeschalteten Zustande auf den Teilen b und c aufliegen, geringfügige Vertiefungen
vorzusehen.
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Der Schalter kann auch bei entsprechender Anordnung der Kontakte als
einfacher Ein- und Ausschalter nur einer Phase oder als Mehrfachschalter benutzt
werden, z. B. um bei Rechtsdrehung nur eine, bei Linksdrehung mehrere Lampen einzuschalten.
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Besonders vorteilhaft ist die Erfindung als Sterndreieckwendeschalter.
Einen solchen Schalter zeigt Abb. 7. Er besteht aus zwei spiegelbildartig übereinander
angeordneten Schaltern, wie Abb. i einen darstellt. Beide Schalter 2 und 3 befinden
sich in dem gemeinsamen. Gehäuse B', an dem sich außen die Anschlußklemmen befinden.
Das Ganze ist in dem Topf C untergebracht, ,der bis oben mit 01
gefüllt
sein kann. Dies ist sowohl für alle mechanischen Teile als auch für die Unterdrückung
der Funken, beim Schaltvorgang von Vorteil.
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Zwischen den beiden Schaltern, 2 beispielsweise für die Sternschaltung
und 3 für die Dreieckschaltung, befindet sich die fest mit der Welle D' verbundene
Betätigungsplatte 4, welche Abb. 7 im Meridianschnitt, die Abb. i i und 12 im Schnitt
rechtwinklig zur Achse zeigen.
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Das Schaltschema, dem der Schalter zu genügen hat, zeigt Abb. $; die
dafür erforderlichen Anordnungen der Kontaktknöpfe stellen Abb. 9 für den unteren
Dreieckschalter 3 und Abb. io für den
oberen Sternschalter 2 dar.
Dabei sind die Kontaktbrücken h für ,die Schaltung im einen Drehsinne als die Kontaktknöpfe
überdeckende ausgezogene Kreise, die Kontaktbrücken h' für die Schaltung im anderen
Drehsinne als punktierte Kreise eingezeichnet. Wie ersichtlich, wird durch den Übergang
der Kontaktbrücken aus .der ausgezogen gezeichneten Stellung in die punktierte Stellung
der Drehsinnwechsel durch Vertauschen der Zuleitungen R und S erreicht. Im Schema,
Abb. 8, ist dies durch Hinzufügen der in Klammern gesetzten Buchstaben R und S angedeutet.
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Wie aus den Kontaktknopfschemata Abb. 9 und io zu entnehmen ist, müssen
die Kontaktbrücken, um aus,der Stellung für den Drehsinn (ausgezogener Kreis lt)
in die Stellung für .den anderen Drehsinn (punktierter Kreis h') gebracht zu werden,
um einen gewissen Winkel um die Achse D' gedreht werden. Bei der Sternschaltung
Abb. io sind beispielsweise 151 gewählt, bei der Dreieckschaltung Abb. 9 aus praktischen
Rücksichten I20-15 - 1051. Außerdem muß die Betätigungsplatte 4 bei der Drehung
des Schalthebels im einen Sinne zunächst den Sternschalter ein- und dann wieder
ausschalten und darauf den Dreieckschalter einschalten.
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Bei der Rückdrehung des Schalthebels und damit der Betätigungsplatte
4 muß der Dreieckschalter ausschalten, und der Schalhebel muß in die Ausgangsstellung
gelangen, ohne den Sternschalter wieder eingeschaltet zu haben. Durch Betätigung
des Schalthebels über die Ausgangsstellung hinaus nach der anderen Seite soll der
Motor in entgegengesetztem Drehsinn umlaufen und sich bei der Schaltung im übrigen
alles entsprechend abspiegeln wie beim Schaltvorgang der anderen Seite.
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Erreicht wird dies dadurch, daß die Betätigungsplatte 4 mit einem
Knaggen 5 versehen ist, der die Schalthebeldrehung auf die Zwischenglieder c' für
die Sternschaltung und c" für die Dreieckschaltung überträgt. In den Abb. i i und
12 ist die Betätigungsplatte 4 in Mittelstellung bei ausgeschaltetem Schalter dargestellt.
In Abb. i i sind die Teile für die Einwirkung der Betätigungsplatte 4 auf das Zwischenglied
c' für die Sternschaltung .dargestellt. Die Betätigungsplatte 4 kann, wie aus Abb.
i i ersichtlich, um einen gewissen Winkel nach beiden Drehrichtungen aus der Mittellage
des Knaggens 5 verdreht werden, ehe dieser an die Klinke 6 stößt, welche bei 7 am
Zwischenglied c' ,gelagert ist. Sobald der Knaggen 5, z. B. durch Drehung der Betätigungsplatte
im Sinne des Uhrzeigers, die Klinke 6 erreicht, nimmt er das Zwischenglied c' bei
weiterer Drehung mit, bis der Anschlag g' seine eine Endstellung erreicht. Bei weiterer
Drehung nimmt wohl das Zwischenglied c', nicht aber der Kontaktbrückenträger b'
an dieser teil. Der Kontaktbrückenträger drückt vielmehr die Kontaktbrücken auf
die Kontaktknöpfe und schaltet dadurch den Motor mit Sternschaltung ein. Bei noch
weiterer Drehung der Betätigungsplatte 4 drückt der Knaggen 5 die Klinke 6 weiter,
bis die Rolle 8, welche am entgegengesetzten Hebel der Klinke 6 gelagert ist, den
Buckel 9 des Gehäuses 13' erreicht. Dadurch wird die Klinke 6 vom Knaggen 5 abgehoben.
Das Zwischenglied c' kann dadurch unter dem Einfluß der Federn d und
i zurückschnellen, weil die Auslösung erfolgt, ehe die Mitten seiner Wälzkörper
den obersten Rand der Vertiefungen, in denen sie im ausgeschalteten Zustande ruhen,
überschritten haben.
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Wie ;ebb. 12 erkennen läßt, nimmt der Knaggen 5 mit seinem unteren
Teil bei der Drehung aus seiner. Mittellage außerdem die Nase io des Zwischengliedes
c" mit und dreht dieses zunächst so weit herum, bis der Anschlag g" seine eine Endstellung
erreicht hat und damit die Kontaktbrücken des Kontaktbrückenträgers b" den Kontaktknöpfen
für die Einschaltung gegenüberstehen. Dies ist der Fall, nachdem die Klinke 6 ausgelöst
und damit der Sternschalter ausgeschaltet hat. Nun beginnt bei weiterer Drehung
der Betätigungsplatte 4 und damit des Zwischengliedes c" das Andrücken der Kontaktbrücken
des Kontaktbrückenträgers b" und damit die Einschaltung des Motors in Dreieckschaltung.
In diesem Zustande bleibt der Schalter stehen, da die Wälzkörpermittelpunkte die
Ränder der Vertiefungen überschritten haben; in denen sie im ausgeschalteten Zustande
ruhen und die Wälzkörper zweckmäßig in geringfügigen Vertiefungen der Platte des
Zwischengliedes c" zur Ruhe kommen.
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Um auszuschalten, wird der Schalthebel ä in entgegengesetzter Richtung
wie beim Einschalten gedreht. Dadurch stößt der Knaggen 5 gegen die Nase iö des
Zwischengliedes c", das dadurch rückwärts gedreht wird. Unter dem Einfluß der Federn
d und i und .der durch die Wälzkörper bedingten Bewegung des Zwischengliedes c"
gegenüber dem Kontaktbrückenträger b" schnellen nach geringfügiger Rückwärtsdrehung
des Schalthehlels ä die Kontaktbrücken von den Kontaktknöpfen und unterbrechen den
Strom.
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Der Schalter kann dann im gleichen oder umgekehrten Sinne aufs neue
eingeschaltet werden. Wird er im umgekehrten Sinne eingeschaltet, so übernimmt die
Klinke 6' die Rolle der Klinke 6, und die Nasen io' und io vertauschen ihre Rollen.
Abb. 13, 14 und 15 stellen eine weitere Ausbildung des Schalters für selbsttätige
Ausschaltung dar, die erfolgt, sobald mindestens eine der drei Phasen überlastet
ist. Jede der Stromzuführungsklemmmen R, S oder T, z. B. die in der Zeichnung dargestellte
Klemme R, ist mit einem als Thermostat dienenden Bimetallstreifen 12 verbunden.
Dieser, wie Abb. 14 erkennen läßt, U-förmig geknickte Bimetallstreifen 12 hat im
ausgestreckten Zustande die in Abb. 15 dargestellte Form. Er besteht aus einem länglichen
Streifen, der in der Mitte derart geschlitzt ist, daß die Enden zusammenhängen.
Ein in der Mitte des oberen Teiles des Streifens zugeführter und in der Mitte unten
wieder abgeführter Strom wird sich in dem Streifen nach beiden Seiten verteilen
und über die Enden des Streifens nach der Mitte .des unteren Teiles des Streifens
strömen. Der untere Teil des Streifens 12 ist durch das Metallstück 13, welches
ihn auf dem Gehäuse b in
richtiger Lage festhält, metallisch mit
dem Kontakt verbunden. Die mittleren Teile der U-förmigen Bimetallstreifen liegen,
um 12o° gegeneinander versetzt, gegen Seiten des sechskantig gestalteten oberen
Teiles des Gehäuses B an.
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Mit der Welle D fest verbunden ist die Scheibe 1,4, welche außen drei
Vorsprünge, z. B. nach unten abgeknickte Lappen 15, 'besitzt, deren senkrechte
Kanten sich im eingeschalteten Zustande des Schalters gegen Enden der U-förmigen
Bimetallstreifen legen, und zwar bei einem Wendeschalter die einen Kanten gegen
,die einen Enden der Bimetallstreifen bei .der Einschaltung im einen Drehsinne und
die anderen Kanten gegen die anderen Enden der Bimetallstreifen bei der Einschaltung
im anderen Sinne. Die Scheibe 14 oder mindestens die Kanten, welche sich gegen die
Bimetallstreifen 12 legen, müssen aus elektrischen Nichtleitern bestehen.
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Wird nun bei allen oder wenigstens einem Bimetallstreifen die Stromstärke
zu groß, so erwärmt sich der Bimetallstreifen 12 so stark, daß die freien Schenkel
der U-förmigen Körper sich nach außen krümmen, also voneinander entfernen. Dadurch
drücken die Enden der Bimetallstreifen 12 gegen die senkrechten Kanten der Lappen
15. Eine Drehung der Scheibe 4 mit der Welle D und Ausschaltung des Schalters sind
die Folge. Diese Wirkung tritt sowohl bei der Einschaltung im einen wie im anderen
Sinne bei Stromüberlastung ein.