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Einrichtung zum periodischen (Offnen und Schließen von Stromkreisen
In zahlreichen Regel- und Steuergeräten sind zum periodischen Öffnen und Schließen
von Stromkreisen Einrichtungen notwendig, die im allgemeinen mit Schleifkontakten
oder mit Nocken zur mechanischen Betätigung von Schaltorganen versehen sind. Der
Nachteil dieser Lösungen liegt in der Abnutzung der Schleifringe, der schleifenden
Kontaktgeber, der Nocken oder ähnlicher Teile, die die Stromführung öffnen oder
unterbrechen sollen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Übelstand
zu vermeiden, also eine Einrichtung zum ,periodischen. Öffnen und Schließen von
Stromkreisen zu schaffen, die mechanische .Abnutzungen vermeidet.
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Diese Aufgabe Nv-ird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zum Auslösen
der Bewegung des Schaltmechanismus Magnete vorgesehen und derart angeordnet sind,
daß sie periodisch einen mit dem Schaltmechanismus fest verbundenen Gegenmagneten
anziehen oder abstoßen.
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Wie dies iim einzelnen gedacht .ist, wird .an Hand der Zeichnung in
einigen Ausführungsbeispielen erläutert: Fig. i zeigt schematisch einen Querschnitt
durch die erfindrungsgemäße Schaltvorrichtung: In eine um die Achse i drehbar gelagerte
Walze 2 aus nicht ferromagnetischem Werkstoff ist ein Permanentmagnet 3 fest eingebaut.
Dieses System i bis 3 ist von einem Rohr 4 aus nicht ferromagnetischem Werkstoff
umgeben, in das ein Kontaktsystem eingebaut ist. Dieses besteht aus einem Permanentmagireteti
5, der in Ruhestellung durch die Feder 6
nach rückwärts gedrückt
ist und dabei den Kontakt 7 offen hält. Der Kontakt 7 und sein Gegenkontakt 8 sind
gegenüber dem Führungsgehäuse 9 und dem Magneten 5 durch,die Teile i o, i t isoliert.
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Läuft nun der Magnet 3 unter dem Magneten 5 vorbei, so wird dieser
gegen die Wirkung der Druckfeder 6 angezogen, wobei der Kontakt 7, 8 geschlossen
wird. Durch die Anlage des in seiner Länge einstellbaren Kontaktes 8 wird verhindert,
daß der Magnet 5 den Magneten 3 berührt. Nach Passieren des Magneten 3 geht der
Magnet 5 in seine _lusgaiigssteliung zurück.
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Um die Kontaktdauer beliebig variieren zu können. kann der Magnet
3 durch einen in der Bewcgungsrichtung anschließenden ferromagnetischen Blechstreifen
verlängert werden, wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist; der Einbau der Magnete entspricht
im übrigen Fig. i. Der umlaufende, mit der \\'alze 2 fest verbundene Magnet 3 trägt
also eine l#ahne 12, beispielsweise aus Stahl, die auf die Walze 2 aufgeschraubt
ist. Nachdem Magnet 3 beim Passieren den Kontaktmagneten 5 angezogen hat, bleibt
dieser so lange in vorgezogener Stellung, bis die Fahne 12 vorbeigelaufen ist. Damit
kann man also die Schaltdauer durch Längenbemessung der Faline beliebig variieren.
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Zweckmäßig ist die sclinei-denförniige Ausbildung der gegeneinander
gerichteten Pole der Magnete 3 und 5, weil man dadurch eine räumliche Begrenzung
des Magnetfeldes und damit eine besser definierte Kontaktdauer erhält. Jedoch kann
mit dieser Maßnahme noch keine exakt definierte, kurze Kontaktzeit erreicht werden;
denn wie in Fig. 3 schematisch dargestellt ist, wirken auch nach dem Passieren des
Auslösemagneten 3 unter dem Kontaktmagneten 5 seitliche Zugkräfte, die das Zurückgleiten
des Kontaktmagnete.. verzögern, um so mehr als der Seitenzug des Kontaktmagneten
gegen das Führungsgehäuse die Reibung erhöht. Dies macht sich beim I-leranziehen
des Kontaktmagneten, also beim Einschalten des Stromkreises, weniger beiner'kl>ar
als beim Zurückgleiten, weil die Querkomponente des Magnetfeldes zwischen den beiden
Permanentmagneten naturgemäß größer ist, wenn der Kontaktmagnet nach vorn gezogen
ist (nach dem Einschalten), als wenn er sich noch in größerer Entfernung vom Auslösemagneten
befindet (vor dem Einschalten). Um diesen Nachteil im Falle kurzer und genau definierter
Kontaktdauer zli beheben, werden in Weiterbildung des Erfindungs.-gedankens 2 Auslösemagnete
vorgesehen, deren Pole verschiedenen Vorzeichens nahe beieinander stehen, wie dies
in Fig.4 schematisch dargestellt ist. Die beiden Auslösemagnete 13 und 14 sind in
die Walze 2 eingelassen unid so angeordnet, daß ein räumlich genau begrenztes Magnetfeld
zwischen den Polen entsteht, dessen Wirkung auf den Kontaktmagneten 5 beim Passieren
plötzlich einsetzt und durch Abstoßen über dem gleichnamigen Pol ohne seitliche
Zugkraft plötzlich endet.
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Für die notwendigen Anzugsmomente genügen im allgemeinen die handelsüblichen
- Permanentmagnete hoher Reinanenz. Es steht aber nichts ini Wege, die permanenten
\lagiiete durch Elektromagnete zu ersetzen, um damit regelbare Anzugsmomente zu
erzielen. In Fig. _5 ist ein Ausführungsbeispiel für 'kurze Zeitschaltung dargestellt,
wobei lediglich der Auslösemagnet als Elektromagnet ausgebildet ist, während der
Kontaktmagnet noch als Permanentmagnet arbeitet. Der Topfmagnet 15 mit seiner Gleichstromspule
16 läuft in den spaltförmigen Pol 17 aus, der seinerseits auf den Kontaktm-agneten
ebenso wirkt wie die Permanentmagnete 13 und 14 in Fig.-i.
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Für längere Kontaktdauern muß der Topfmagnet so ausgebildet sein,
wie dies in Fig. 6 schematisch dargestellt ist: Der innere 1'olschtili ist verlängert
und wirkt deshalb ähnlich wie die Verlängerung eines Permanentmagneten durch eine
ferromagnetische Fahne gemäß Fig. 2.
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Für den Erfindungsgedanken ist es unerheblich, ob mit Permanentmagneten
oder Elektromagneten oder mit Kombinationen beider gearbeitet wird. ebenso, ob Permanent-
oder Elektromagnet als Auslöse- oder Schaltorgan dient. Es ist sogar möglicih, das
notwendige Anzugsmoment nur finit Hilfe eines einzigen Permanent- oder Elektromagneten
zu schaffen und diesem ein Kontakt- oder Auslöseorgan aus gewöhnlichem Weicheisen
gegenüberzustellen; ,die magnetisch wirkende Seite muß dann entsprechend stärker
dimensioniert sein.
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Wesentlich bleibt die Anordnung einer periodisch wirkenden magnetischen
_lnzugskraft derart, daß sie im Turnus der gewünschten Öffnung und Schließung eines
Stromkreises die Bewegung eines elektrischen Kontaktgebers verursacht. An Stelle
einer ,drehbar angeordneten Welle kann auch ein translatorisch bewegter Taktgeber,
beispielsweise e-in Pendel vorgesehen sein. Die Bemessung der Antriebskraft des
Motors oder .der Schwungkraft des Pendels muß jedoch so sein, daß das retardierende
Moment beim Passieren vorn Auslöse- und Kontaktmagnet demgegenüller keine Rolle
spielt, d.li. daß die Kraftwirkung zwischen den Magneten viel kleiner ist als die
Kraft der Antriebsbewegung.
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Abgesehen von der Vermeidung mechanischer Abnutzung durch Schleifvorgänge
bietet das beschriebene Verfahren und die sich daraus ergebende Einrichtung die
folgenden Vorteile: Auf verhältnismäßig engem Raum lassen sich zahlreiche Kontakte
beliebig einzustellender Dauer unterbringen; insbesondere bei Anwendung von Permanentmagneten
ist der Raumbedarf für den einzelnen Kontakt sehr gering.
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Auch sind derartigeEinrichtungen für alle Regel-und Steuerorgane vorteilhaft,
bei denen wegen Explosionsgefahr Funkenbildung an schleifenden Teilen vermieden
werden muß; denn die eigentliche Kontaktstelle kann in einfachster Weise völlig
abgekapselt werden.
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Ein weitererVorteil ergibt sich für Schaltwalzen, bei denen 'hohe
Isolation zwischen Kontaktorgan und den übrigen Bauteilen erforderlich ist. Dies
gilt insbesondere für Steuerungen. hei denen finit Verstärkern gearbeitet wird.
deren @ingan;gsiso@ation mitunter Tiber 10i° (_) liegen 11111l3, damit keüie
Störungen
auftreten. Bei der erfindungsgemäßen Ausführung beschränkt sich die Isolation auf
kleine Einbauteile, die aus hochisolierendem Werkstoff (thermoplastischen Kunststoffen,
Bernstein u. dgl.) ausgeführt werden können und mechanisch nicht beansprucht sind.