DE852407C - Elektrischer Regelschalter - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 13. OKTOBER 1952

p 12620 VIII b121 c D

Elektrischer Regelschalter

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Regelschalter, der insbesondere zum Schalten von elektrischen Heizgeräten bestimmt ist.

Das Ein- oder Ausschalten eines elektrischen Stromes muß zur weitgehenden Unterdrückung einer Funkenbildung schnell erfolgen. Aus diesem Grunde sind in jedem Schalter Sprungwerke angeordnet, die bei Verwendung von Gleichstrom wegen der hier stärkeren Funkenbildung besonders kräftig ausgebildet sein und schnell schalten müssen. Bei der ausschließlichen Schaltung von Wechselstrom kann dagegen der Schaltvorgang gegenüber Gleichstrom etwas langsamer erfolgen.

Außer den einfachen Ausschaltern gibt es verschiedene Arten von Regelschaltern. So sind insbesondere für Heizzwecke Regelschalter bekannt, bei denen zwei Heizwiderstände in Parallel-, Einzel- und Serienschaltung verwendet werden. Für die stärkste Leistungsaufnahme werden die Widerstände parallel geschaltet, während für die schwächste Leistungsaufnahme eine Hintereinanderschaltung vorgesehen ist. Für eine mittlere Leistungsaufnahme wird ausschließlich der eine oder der andere Widerstand eingeschaltet, wo noch in besonderen Fällen zwei Mittelstufen vorgesehen sein können, indem die beiden Widerstände verschieden groß ausgebildet sind. Die Schaltung auf den einen Widerstand entspricht dann der einen Mittelstufe und die auf den anderen Widerstand der zweiten Mittelstufe. Derartige Schalter sind in ihrem Aufbau komplizierter als einfache Schalter und brauchen eine größere Anzahl von Anschlußklemmen, Kontaktfedern usw. Da diese Schalter, z. B. bei Herden, einer zusätzlichen Wärmebean-

spruchung ausgesetzt sind und durch das obenerwähnte Sprungwerk bei jedem Schaltvorgang eine sehr starke Beanspruchung der Federn des Werkes und eine Erschütterung des ganzen Schaltmechanismus eintritt, ergeben sich iim Betrieb Störungen in erheblichem Ausmaße.

Es sind auch Stufen- oder Regelschalter bekannt, bei denen mit dem Regelschalter zwecks stromloser Schaltung ein weiterer, im nachfolgenden auch als ίο Stromschalter bezeichneter Schalter in Serie geschaltet ist, der durch Längsverschieben einer a^uch zur Betätigung des Regelschalters dienenden Welle oder Stange bewegt wird. Während durch eine Drehung dieser Schaltwelle ein stromloses Umschalten auf die einzelnen Belastungsstufen bewirkt wird, wird erst durch die Ein- und Ausschaltung des Stromschalters der Stromkreis geschlossen oder geöffnet.

Der Nachteil derartiger Ausführungen besteht darin, daß der Stromschalter starr mit der Schaltwelle oder -stange verbunden ist, so daß der Stromschalterkontakt langsam und nicht in Übereinstimmung mit der oben wiedergegebenen Forderung plötzlich geöffnet und geschlossen wird. Obwohl bei derartigen Konstruktionen die Stromschaltungskontakte massereich ausgeführt werden, ist demgemäß die Verschmorungsgefahr sehr groß.

Gemäß der Erfindung werden die beschriebenen Nachteile dadurch beseitigt, daß der Stromschalter, der zwecks stromloser Schaltung mit dem Regelschalter in Serie geschaltet ist und durch Längsverschieben einer auch zur Betätigung des Regelschalters dienenden Welle oder Stange bewegt wird, mittels eines Knickelementes oder Kipphebels als Momentschalter ausgebildet ist. Der Stromschalter kann hierbei als ein- oder auch als zweipoliger Kontakt ausgebildet werden.

Erfindungsgemäß wirkt die Betätigungswelle auf das den Stromschalter steuernde Knick- oder Kipphebelelement unter Zwischenschaltung einer Feder ein, die unter Ausnutzung ihrer Federkraft die anfängliche Längsbewegung der Welle so lange aufnimmt, bis das Knick- oder Kipphebelelement unter Überwindung der Federspannung in die andere Ruhelage umschnappt.

Bei Verwendung eines Knickelementes ist zweckmäßigerweise auf der Betätigungswelle längs verschieblich eine Schaltscheibe gelagert, die einerseits mit dem Schaltergehäuse über das Kniickelement in Verbindung steht und an die andererseits das eine Ende einer Feder angelenkt ist, deren anderes Ende auf der Betätigungswelle befestigt ist. Bei Verwendung eines Kipphebels besteht dieser vorzugsweise aus zwei teleskopartig gegeneinander verschiebbaren Teilen, die durch eine Druckfeder einerseits gegen ein auf der Betätigungswelle oder -stange angebrachtes Widerlager und andererseits gegen eine Kurvenbahn gedrückt werden, die in der einen Ruhestellung des Kipphebels durch ein Kontaktformstück gebildet wird.

Die Kurvenbahn weist einen Punkt auf, dessen Tangente parallel zur Verschiebungsachse der Schaltwelle liegt und der gleichzeitig den Umschaltpunkt für die Betätigung des Kipphebels darstellt. Die Feder in den beiden teleskopartig gegeneinander verschiebbaren Teilen wird so lange gespannt, bis die Federkraft ausreicht, um entgegen den Reibungswiderständen den Kipphebel über diesen Umschaltpunkt hinweg in die neue Ruhelage zu bewegen. In sinngemäßer Umkehrung könnte statt der Druckfeder auch eine Zugfeder benutzt werden. In diesem Fall müßte die Kurvenbahn in entgegengesetztem Sinn gekrümmt sein und dafür gesorgt werden, daß das eine Ende des zweiteiligen Kipphebels sich nicht von der Kurvenbahn entfernt.

Weitere Ausführungen und zweckmäßige Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstands ergeben sich an Hand der Beschreibung der Abbildungen, in denen zwei Ausführungsformen des Erfindungsgedankens vereinfacht dargestellt sind. Es zeigt

Abb. ι einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform der Erfindung, wobei der Stromschalter oder Momentschalter eingeschaltet ist,

Abb. 2 die gleiche Ausführungsform im Längsschnitt, wobei jedoch der Strom- oder Moment-Schalter ausgeschaltet ist,

Abb. 3 eine Ansicht von einem Einzelteil der Ausführungsform nach den Abb. 1 und 2,

Abb. 4 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung, wobei der Strom- oder Momentschalter eingeschaltet ist,

Abb. 5 den gleichen Längsschnitt durch die gleiche Ausführungsform, wobei jedoch der Stromoder Momentschalter ausgeschaltet ist,

Abb. 6 eine Ansicht von oben auf einen Einzelteil der Ausführungsform nach den Fig. 4 und 5,

Abb. 7 eine Ansicht von oben auf einen weiteren Teil der gleichen Ausführungsform.

In einem Schaltergehäuse 1 aus einem zweckmäßigen Isolierstoff ist die Schaltwelle oder -stange 2 längs verschiebbar angeordnet. Auf der Schaltwelle verschiebbar ist eine runde Schaltscheibe 3 aus Isolierstoff vorgesehen, auf deren rechter Stirnseite ein Kontaktring 4 befestigt ist. Links von dieser Schaltscheibe 3 ist eine Zugfeder 5 angeordnet, deren eines Ende 6 mit der Schaltwelle 2 fest verbunden und deren anderes Ende 7 derart drehbar an der Schaltscheibe 3 angelenkt ist, daß diese in der Längsrichtung von der Feder 5 nach beiden Seiten bewegt werden kann. Der Kontaktring 4 wird andererseits gegenüber dem Innenraum des Gehäuses 1 durch zwei federnde Kniickelemente 8 gehalten, die im Gehäuse 1 gelagert sind. Auf der Seite des Kontaktringes 4 sind im Innenraum dieses Gehäuses Kontaktfedern 9 eingebaut, die in der in Abb. 1 dargestellten Schaltstellung vom Kontaktring 4 überbrückt werden. Die zugehörigen Anschlußklemmen und ihre Lage im Gehäuse sind der Übersichtlichkeit halber in den Abbildungen weggelassen.

Auf der Schaltwelle 2 ist außerdem längs verschiebbar, jedoch drehbar mit Hilfe einer Nut- und Federverbindung 11 eine Schaltwalze 10 angeordnet. Statt der Nut- und Federverbindung könnte auch zu gleichem Zweck eine andere Profilierung der Schaltwelle 2 vorgesehen werden. Die" Form der

Schaltwalze hat für die Funktion der Erfindung keine besondere Bedeutung. Es wird lediglich angestrebt, die Schaltwalze so niedrig wie möglich zu halten, damit sich eine geringe Bauhöhe des gesamten Schalters ergibt. Auf der Schaltwalze sind je nach dem gewünschten Regelvorgang entsprechende Kontaktbrücken angeordnet, die mit einer entsprechenden Anzahl von Kontaktfedern 12 zusammenarlxMten. Die Kontaktfedern 12 können entweder auf der Stirnseite, wie in der Abbildung dargestellt, oder auch am Umfang der Schaltwalze angebracht sein. Von den Kontaktfedern 12 und den dazugehörigen Anschlußklemmen 13 ist nur beispielshalber ein Stück dargestellt, da die Konstruktion, Anordnung und Schaltung derartiger Kontaktfedern, Anschlußklemmen und Kontaktbrücken bekannt ist.

Falls beispielsweise ein Viertaktschalter (aus, stark, mittel, schwach) mit zwei Widerständen Verwendung findet, die je nach der Art der Belastung parallel, einfach oder hintereinandergeschaltet werden, sind für den Stufenschalter,^abgesehen von dem Stromschalter, drei Kontaktbrücken und vier Kontaktfedern notwendig. Die Schaltwelle 2 ist am offenen Ende des Gehäuses 1 in einer Platte 15 gelagert und wird durch eine sich gegen das Gehäuse 1 abstützende Feder 16 nach außen gedrückt. Die Schaltwalze wird mittels einer Feder 14, die sich gegen die Platte 15 abstützt, gegen die Kontaktfedern 12 gedruckt.

Die Platte 15 hat für den Durchtritt der Feder- und Nutverbindung 11 verschiedene Aussparungen 17, deren Anzahl beispielsweise bei Viertaktschaltern gleich drei ist, entsprechend den Stellungen der Schaltwalze 10 für die starke, für die ■ mittlere und für die schwache Belastung. Für die Nullstellung der Schaltwalze fehlt eine derartige Aussparung, um, wie sich genauer aus den späteren Darlegungen ergibt, den Stromschalter mit der Schaltscheibe 3 in der ausgeschalteten Stellung zu verblocken (s. hierzu die Abb. 2). Mit Hilfe eines Handgriffes 18 kann die Schaltwelle 2 in die verschiedenen Schaltstellungen gedreht und der Länge nach verschol>en werden.

In der Abb. 1 ist die eingeschaltete Stellung des Schalters für die Stufe III (starke Belastung) dargestellt. Um eine andere Regelstufe einzuschalten, muß zuerst die Verblockung der Feder- und Nutverbindung gelöst werden, indem der Schaltergriff 18 entgegen der "Wirkung der Feder 16 hineingedrückt wird. Hierl>ci wird die Feder 5 gespannt, da zunächst die Schaltscheibe 3 des Stromschalters durch die Spannung der Knickelemente 8 in ihrer Lage stehenbleibt. Sobald aber die Kraft der Feder 5 die der Knickelemente überwiegt, springt plötzlich die Schaltscheibe 3 in die in Abb. 2 gezeichnete Lage, wodurch der in Serie zu den Kontakten 12 der Schaltwalze liegende Kontakt zwischen dem Kontaktring 4 und den Kontaktfedern 9 plötzlich geöffnet wird. Erst in diesem Zustand ist die Feder- und Nut\-erbindung 11 so weit aus der Platte 15 hinausgetreten, daß sich der Regelschalter mit der Schaltwalze 10 in eine beliebige andere Lage drehen läßt, also beispielsweise in die Lage II für die mittlere Belastung oder in die Lage I für die schwache Belastung. Sobald die Welle 2 mit der Schaltwalze 10 in die neue Lage gedreht worden ist, wird diese Welle mit der Schaltwalze durch die Feder 16 entgegen dem Widerstand der Feder 5 und den Knickelementen 8 nach außen gedrückt, indem die Feder- und Nutverbindung 11 durch die entsprechende Aussparung 17 der Platte hindurchtritt. Das plötzliche Einschalten der Kontaktfedern 9 mit dem Kontaktring 4 geschieht in entsprechender Weise, sobald die Spannung der Feder 5 die der Knickelemente 8 überwiegt.

Bei der in den Abb. 4 bis 7 dargestellten Ausführungsform der Erfindung sind Teile, die der Ausführungsform nach den Abbildungen 1 bis 3 entsprechend und in der Ausbildung miteinander übereinstimmen und sich nur unwesentlich unterscheiden, mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Bei dieser Ausführungsform ist die Schaltwelle 2 mit einer Einkerbung 23t versehen. Gegen diese Einkerbung stützt sich eine Seite eines Kipphebels, dessen beide Teile 21 und 22 teleskopartig gegeneinander verschiebbar und durch eine Feder 24 auseinandergehalten werden. Sein anderes Ende stützt sich durch Vermittlung einer mit einer Ausdrehung 26 versehenen Schaltrolle 25 gegen eine Kurvenbahn 19 des Gehäuses 1. Ein Teil der Kurvenbahn ist im Bereich der Rollen 15 als kurvenförmiges Kontaktstück 27 ausgebildet, das zwei Kontaktbahnen trägt. Bei dieser Ausführungsform muß zum Ausschalten der Schaltwelle 2 entgegen der Wirkung einer Feder 28 herausgezogen werden, die sich einerseits gegen die Platte 15 abstützt und die andererseits in einer Kerbe 29 der Schaltwelie 2 befestigt ist. Zur Arretierung der Schaltstellungen greift ein Stift 30 in entsprechende, nicht dargestellte Ausnehmungen der Platte 15 ein.

In der Abb. 4 ist die eingeschaltete Stellung dargestellt. Der Stromkreis des Stromschalters ist über die beiden Kontakte27 und dieRoIIe 25 geschlossen. Durch den Regelschalter mit der Schaltwalze 10 ist irgendeine der Belastungsstufen eingestellt. Um den Schalter auszuschalten, muß die Welle 2 entgegen der Wirkung der Feder 28 herausgezogen werden. Hierbei wird die Feder 24 anfänglich gespannt, ohne das die Lage des Kipphebels 21-22 sich derart verändert, daß die Rolle 25 aus dem Bereich der Kontakte 27 heraustritt. Erst wenn die Feder 24 schon beträchtlich zusammengedrückt ist und sich der Kipphebel mit entgegengesetzter Schräge eingestellt hat, springt er plötzlich unter Entspannung der Feder 24 in die andere Hälfte der Kurvenbahn 19, wo er eine neue Ruhelage findet und der Stromschalter ausgeschaltet ist.

Der Stift 30 ist jetzt frei von den Aussparungen der Platte 15, so daß entsprechend derAusführungsform nach den Fig. 1 bis 3 durch Drehen der Welle 2 eine neue Belastungsstufe gewählt werden kann.

Hiernach ist die Welle 2 wieder hineinzuschieben, was durch die Feder 28 unterstützt oder bewirkt wird. Der Stift 30 tritt durch eine der Ausspa-

rungen der Platte 15 hindurch, uhd es ergibt sich wieder die in der Abb. 4 dargestellte Stellung, nachdem der Kipphebel plötzlich in diese Stellung umgesprungen ist. Nur falls durch Drehen der Welle 2 die Nullstellung eingeschaltet wurde, ergibt sich durch den Stift 30, für den nicht eine entsprechende Aussparung in der Platte 15 vorgesehen ist, eine Verblockung.

Die Schaltwalze 10 und die dazugehörigen Kontaktfedern 12 können anStelle der Parallel-, Einzel- und Serienschaltung so ausgebildet sein, daß sich .eine möglichst feinstufige Regelung ergibt.

Wenn auch der in Serie vor der Schaltwalze liegende Ausschalter 4, 9 oder 25, 27 nur für einpolige Abschaltung ausgeführt ist, so genügt dies für ein stromloses Umschalten von einer Stufe zur anderen. In der Nullstellung wird aber die andere Phase an der Schaltwalze auch ausgeschaltet (Schema nicht dargestellt), so daß also auch in dieser Stellung eine vollkommene zweipolige Abschaltung vorhanden ist.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Elektrischer Regelschalter,

   insbesondere

   für Heizgeräte, mit dem zwecks stromloser Schaltung ein weiterer Schalter (Stromschalter) in Serie geschaltet ist, der durch Längsverschieben einer auch zur Betätigung des Regelschalters dienenden Welle bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromschalter mittels eines Kipphebels (21, 22) oder Knickelementes (8) als Momentschalter ausgebildet ist.
2. 2. Elektrischer Regelschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungswelle auf das den Stromschalter steuernde Knick- oder Kipphebelelement unter Zwischenschaltung einer Feder (5, 24) einwirkt, die unter Ausnutzung ihrer Federkraft die anfängliche Längsbewegung der Welle so lange aufnimmt, l«is das Knick- oder Kipphebelelement unter Überwindung der Federspannung in die andere Ruhelage umschnappt.
3. 3. Elektrischer Regelschalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Betätigungswelk längs verschieblicheine Schaltscheibe (3) gelagert ist, die einerseits mit dem Schaltergehäuse über ein Knickelement in Verbindung steht und an die andererseits das eine Ende einer Feder (5) angelenkt ist, deren anderes Ende auf der Betätigungswelle befestigt ist.
4. 4. Elektrischer Regelschalter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kipphebel aus zwei teleskopartig gegeneinander verschiebbaren Teilen (21, 22) besteht, die durch eine Druckfeder einerseits gegen ein Widerlager der Betätigungswelle und andererseits gegen eine Kurvenbahn gedruckt werden, die in der einen Ruhestellung des Kipphebels durch ein Kontaktformstück (27) gebildet wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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