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Kontaktgeber mit einem um eine Achse schwingenden, aufrecht stehenden
Organ Bei den bisher bekannten Kontaktgebern fürelektrische Zäune mit einer Unruhe
hat es sich als schwer erwiesen, eine zufriedenstellende Betriebs= sicherheit zu
erzielen, wenn die Abmessungen der Unruhe klein sein sollen.
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Bei den elektrischen Zäunen ist es nämlich notwendig, daß die Kontakttätigkeit
eine Periode von etwa t Sekunde oder mehr hat, was zur Folge hat, daß das schwingende
System mit geringer Starrheit und großer Masse aufgebaut werden muß. Dadurch ergeben
sich ein hoher Lagerdruck und infolgedessen relativ starke Friktionskräfte, die,
wenn sie wegen Abnutzung, Verstaubung, fehlender Schmierung o. d-1. über einen gewissen
kritischen Wert hinausgehen, bewirken werden, daß die Schwingungen aufhören.
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Um die Lagerfriktion zu vermeiden, könnte man auf an sich bekannte
Weise das schwingende System federnd machen, so daß die Anordnung ähnlich den zum
Umformen von Wechselstrom in Gleichstrom bekannten Vibratoren sein wird. Es war
aber bisher nicht möglich, eine derartige Vorrichtung auf zufriedenstellende Weise
für eine so niedrige Periodenzahl, wie sie z. B. für elektrische Zäune erforderlich
ist, zu konstruieren, da die Federsteifheit eines Vibrators groß sein mu$.
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Die Erfindung betrifft einen derartigen Kontaktgeber, insbesondere
für elektrische Zäune, mit einem
Organ, das um eine Achse schwingt,
die unter dem Schwerpunkt des Organs gelegen ist, und welches ein Kontaktorgan enthält,
und zwar zweckmäßig eine Quecksilberkontaktröhre, sowie einen magnetisch angetriebenen
Anker, wobei die Bewegung des Organs mit Hilfe eines Magnets in Tätigkeit bleibt.
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Das Merkmal der Erfindung ist, daß das schwingende Organ auf einer
oder mehreren Federn steht, deren Richtkraft in solchem Verhältnis zu der von der
Schwerkraft dem System. eingeprägten negativen Richtkraft steht, daß der Unterschied
zwischen den beiden Richtkräften klein .ist im Verhältnis zu jeder .dieser Kräfte.
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Hierdurch erzielt man eine langsame Kontaktperiode selbst bei einem
schwingenden System mit kleinen Abmessungen undgeringem Gewicht.
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Was unter der negativen Richtkraft zu verstehen ist und weshalb eine
solche Dimensionierung des schwingenden Systems notwendig ist, um eine genügend
niedrige Periodenzahl zu bekommen, wird aus dem Folgenden unmittelbar erhellen.
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Die Periode ist proportional zu der durch die Richtkraft geteilten
Masse und bei einer gegebenen Masse läßt sich also die Periodenzahl nur bei genügend
kleiner Richtkraft niedrig halten.
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Die Richtkraft des schwingenden Systems ist aus zwei Richtkräften
gebildet, von denen die eine, die Federrichtkraft, das Verhältnis zwischen dem von
der Feder herrührenden Moment, das das System in die Ruhelage zurückzudrehen versucht,
und dem Ausschlagwinkel ist, und von denen die zweite die von der Schwerkraft herrührende
Richtkraft ist, welche, weil sie in .der Ausschlagstellung in entgegengesetzter
Richtung wie die Federrichtkraft wirkt, ein negatives Vorzeichen bekommt und daher
als die von der Schwerkraft eingeprägte negative Richtkraft bezeichnet wird. Da
die sich ergebende Richtkraft relativ klein sein soll, .ist unmittelbar einzusehen,
daß der Unterschied zwischen den beiden Richtkräften klein sein muß im Verhältnis
zu jeder dieser Richtkräfte für sich.
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Die Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit der Zeichnung näher
erläutert.
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Fig. i zeigt das schwingende System mit der Quecksilberkontaktröhre
eines Kontaktgebers gemäß der Erfindung in Seitenansicht.
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Fig. 2 zeigt dasselbe in Frontansicht und Fig.3 eine abgeänderte Ausführungsform
des Kontaktgebers der Fig.i.
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Bei derAusführungsform derFig. i .und 2 besteht das schwingende System
aus unten angebrachten Schraubenfedern, an deren oberen Enden die Quecksilberröhre
io in ihrem Halter 12 befestigt ist. Über der Quecksilberröhre ist ein steifer,
z. B. stangenförmiger Teil i9 angebracht, der oben eine Masse 20 trägt, die zweckmäßig
den magnetischen Anker bildet, der von dem mit 22 bezeichneten Antriebsmagnet angezogen
wird.
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Bei der Einschaltung des Stromes wird der Magnet 22 das schwingende
System nach rechts ziehen, wodurch das Quecksilber von der linken Elektrode nach
rechts strömt, so daß der über die Elektroden der Röhre verlaufende Magnetkreis
unterbrochen wird. Da die Hinundherbevvegung d:s Quecksilbers in der Röhre wegen
der Masse des Quecksilbers zeitlich nach der Schwingung d*s Systems erfolgen wird,
ist unmittelbar einzusehen, daß bei jeder Schwingung dein System Energie zugeführt
wenden wird, so daß dessen Bewegung nicht aufhört.
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Man wird verstehen, daß zwischen dem schwingenden System und der Umgebung
überhaupt keine Reibung oder ein Abrollen von festem Stoff gegen festen Stoff vorkommt,
weshalb die sonst unvermeidlichen Unregelmäßigkeiten nicht den Gang des Systems
unsicher machen werden.
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Wie aus der Zeichnung zu ersehen, ist der Schwerpunkt des schwingenden
Systems möglichst .hoch gelegt. Dies bewirkt, daß die Richtkraft des Systems aus
zwei Komponenten besteht, und zwar aus einer annähernd zum .Ausschlagwinkel proportionalen,
zu der Gleichgewichtsstellung gerichteten Federkraft minus einer ebenfalls annähernd
zurr Ausschlagwinkel proportionalen, aller von der Gleichgewichtslage weggerichteten
Tangentenkraft, die die Schwerkraft dem System einprägt. Zur Erzielung einer gegebenen
resultierenden Richtkraft müssen die Federn um so viel stärker gemacht werden, als
der Einfluß der Schwerkraft es erfordert. Dadurch ergibt sich eine erhöhte Stärke
und u. a. der Vorteil, daß andere Bewegungen des schwingenden Körpers als die normale
Schwingung einem erheblichen Widerstand begegnen, d. h. daß die Lenkung der normalen
Bewegung sehr sicher wird.
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Wenn man den Halter 12 und das Fundament 18 aus Isoliermaterial macht,
erreicht man, daß die Federn die Zuleitungen zum Kontaktorgan bilden können, so
daß sich weitere Leitungen vermeiden lassen, und es wird unmittelbar verständlich
sein, daß die Zahl der Federn gleich der Anzahl der Zuleitungen oder größer als
dieselbe sein muß.
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In der dargestellten Ausführungsform sind die Federn als Schraubenfedern
ausgebildet, aber es lassen sich im Rahmen der Erfindung sowohl Spiralfedern wie
andere beliebige Federn verwenden.
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In Fig. 3 ist eine etwas abgeänderte Ausführungsform dargestellt,
die sich aber von der ersten nur in bezug auf dieAnbringungsweise desMagnets unterscheidet.
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Auf der Reihe der Federn ist ein Isolierstück 24 befestigt, das den
magnetischen Anker 2o trägt. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß eine recht große
Winkeldrehung des schwingenden Systems erzielt wird trotz eines kleinen Luftspaltes
im Magnetkreis. Oben -ist eine passende :Masse 21 angebracht.
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Es sei bemerkt, daß das ganze Federstück vom Halter 12 zum Fundament
18 aus demselben Federdraht besteht, der über dem Isolierstück 24 als eine Schraubenfeder
ausgebildet und unter dem Isolierstück nur gerade herabgeführt und evtl. wegen der
Festmachung umgebogen ist. Diese Bauart ergibt eine sehr einfache und daher billige
Lösung des vorliegenden doppelten Federproblems.
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Dadurch, daß das schwingendeOrgan selbst steif
ist,
vermeidet man unregelmäßige Schwingungen und Vibrationen desselben und der darauf
angebrachten Quecksilberröhre, so daß die Bewegung des Quecksilbers ruhiger und
regelmäßiger wird, was wegen des Kontaktschlusses zweckmäßig ist.
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Besonders zweckmäßig ist es, zu erreichen, daß die Kontaktröhre mit
konstanter Kontaktschlußzeit wirkt, weil Unregelmäßigkeiten in dieser Beziehung
dadurch, daß die Kontaktschlußzeit nach oben wegen Lebensgefahr begrenzt sein muß,
eine Senkung des Mittelwertes der Kontaktschlußzeit mit sich daraus ergebender verminderter
Stoßkraft bewirken werden.
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Eine Anpassung der Federn derart, daß die Länge des aus Federn bestehenden
Teiles kurz ist im Verhältnis zum Trägheitsarm des schwingenden Systems um die Umdrehungsachse,
wird die genannten Vorteile erhöhen, so daß es möglich wird, den antreibenden Elektromagnet
direkt auf das schwingende System wirken zu lassen, wodurch sich eine sehr einfache
Aufstellung ergibt.
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Die Anwendung von Schraubenfedern bedeutet den besten Ausgleich zwischen
geringer Biegungssteifigkcit und großer Steifigkeit gegen unerwünschte Bewegungen
und billigem Herstellungspreis.