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Kontaktsystem Es sind Kontaktsysteme mit einem beweglichen Kontaktstück
und einem feststehenden federnden Gegenkontaktstück bekannt. Bei derartigen Kontaktsystemen
ist der Kontaktdruck proportional der Federung. Das hat den Nachteil, daß die Masse
des Gegenkontaktstückes um so größer wird, je größer der Kontaktdruck bei angezogenem
Anker gewünscht wird. Außerdem können hierbei leicht Prellungen auftreten.
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Die Erfindung vermeidet diese Schwierigkeiten. Gemäß der Erfindung
besteht das Gegenkontaktstück aus einem Balken, der tangential an einer Unterlage
befestigt ist, und es ist mindestens einer der beiden Teile gekrümmt, so daß sich
während der Kontaktgabe der Balken an die Unterlage anschmiegt. Dadurch kann man
die Kontaktkraft ohne Vergrößerung der Balkenmasse beliebig steigern. Eine Grenze
dieser Kraft ist lediglich durch die Festigkeit der Unterlage gegeben. Außerdem
kann man z. B. durch entsprechende Bemessung der Arbeit, welche der Balken bei seiner
Anschmiegung an die feste Unterlage aufnimmt, erreichen, daß praktisch keine Prellungen
auftreten. Man muß dann die Arbeit, die zum vollständigen Anschmiegen des Kontaktstückes
an die Unterlage notwendig ist, gleich oder größer machen als die kinetische Energie
des beweglichen Kontaktstückes.
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Es ist dabei nicht erforderlich, daß die Anschmiegung während des
ganzen Teiles der Kontaktbewegung erfolgt, sondern es genügt, wenn auf der letzten
Wegstrecke sich der Balken an die Unterlage anschmiegt. Vorteilhaft ist es aber,
daß auf dem ganzen Kontaktweg eine solche Anschmiegung stattfindet. Dies kann man
dadurch erreichen, daß die Krümmung entsprechend gewählt wird. Zu diesem Zweck kann
man beispielsweise die Krümmung des Balkens oder der Unterlage so
wählen,
daß vom Berührungspunkt beider die Krümmung stetig zunimmt. Man kann aber auch die
Krümmung konstant lassen und dafür dem Balken eine solche Vorspannung geben, daß
von der Kontaktgabe an eine stetige Anschmiegung erfolgt. Das hat den großen Vorteil,
daß bereits bei der ersten Kontaktberührung eine so große Kontaktkraft vorhanden
ist, daß schon bei Beginn der Kontaktberührung ein sicherer Kontakt gewährleistet
ist und keine Prellung stattfindet.
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Wenn man die Krümmung konstant -- läßt, also die Unterlage oder den
Balken als Zylinderfläche ausbildet, erhält der Balken zweckmäßig ein konstantes
Trägheitsmoment auf seiner Länge; d. h. er besitzt beispielsweise überall den gleichen
Querschnitt. Um vom Beginn der Kontaktgabe eine stetig fortschreitende Anschmiegung
des Kontaktstückes an die Unterlage zu erreichen, muß man die Vorspannung gleich
zwei Drittel der gesamtmöglichen Durchbiegung ges $alkens machen.
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Während bei den bekannten Kontaktsystemen der gesamte Strom über das
gut leitende Gegenkontaktstück geführt werden muß, kann man bei der Anordnung nach
der Erfindung die Unterlage auch aus gut leitendem Material machen, so daß nach
der Anschmiegung der Strom nicht den ganzen Balken mehr durchlaufen muß, sondern
von der Anschmiegungsstelle quer durch den Balken zum beweglichen Kontaktstück fließt;
dadurch wird eine starke Erwärmung des Balkens vermieden, so daß er nicht mehr mit
Rücksicht auf den Dauerstrom bemessen werden muß.
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In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung
dargestellt.
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In Fig. i ist mit i das bewegliche Kontaktstück bezeichnet, das unten
eine Auflage 2 aus gut leitendem Material, z. B. Silber, besitzt. Das Schaltstück
wird von einem Elektromagneten 3 entgegen der Wirkung einer Feder 4 gehalten. Wird
der Elektromagnet entregt, so wird durch die Kraft der Feder das Schaltstück nach
unten bewegt. Die feststehenden Gegenkontaktstücke bestehen aus zwei Balken-5 und
zwei Unterlagen 6. Die Unterlage ist kreisförmig gekrümmt, während der Balken, solange
er von dem beweglichen Kontaktstück nicht. berührt wird, eben ist. Er besitzt gleichen
Querschnitt auf seiner ganzen Länge. An seinem Ende ist jeder Balken 5 tangential
an der Unterlage mit Hilfe einer Schraube 7 befestigt.
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Wird der Elektromagnet entregt, so wird das bewegliche Schaltstück
unter der Einwirkung der Feder 4 auf die Gegenschaltstücke 5 gedrückt. Nach einer
bestimmten Durchbiegung wird sich der Balken an die Unterlage stetig anschmiegen,
so daß der Punkt, in welchem der Balken die Unterlage mit Kraft berührt, vom Punkt
A bis zum Punkt B sich während der Kontaktbewegung stetig verschiebt. Dadurch steigt
die Gegenkraft und damit der Kontaktdruck stärker als proportional an. Die Unterlage
6 wird in ihren Abmessungen so gewählt, daß sie alle Beanspruchungen ohne nennenswerte
Formänderung aushält. Macht man die Unterlage auch aus gut leitendem Material, so
sieht man, daß nach vollendeter Kontaktbewegung der Strom vom beweglichen Kontaktstück
i quer durch das feststehende Kontaktstück 5 über den Berührungspunkt B zur Unterlage
6 geht.
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Wie bereits erwähnt, wird man die Durchbiegungsarbeit des Balkens
5 von der dargestellten Lage bis zur vollständigen Anschmiegung gleich oder größer
wählen, als der kinetischen =Energie des beweglichen Kontaktstückes entspricht,
so daß am Ende der Kontaktbewegung diese kinetische Energie vollständig in Formänderung
des Kontaktstückes 5 umgewandelt ist, wenn der Berührungspunkt B erreicht ist.
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Um auch bereits bei Beginn der Kontaktberührung einen sicheren Kontakt
zu erhalten, kann man dem Balken eine Vorspannung geben. Dies ist in Fig. 2 dargestellt.
Soweit die Teile mit denen der Fig. i übereinstimmen, sind die gleichen Bezugszeichen
gewählt. Es sind noch Stellschrauben 8 vorgesehen, durch welche der Balken so weit
vorgespannt wird, daß bei Beginn der Kontaktberührung bereits eine große Gegenkraft
vorhanden ist. Auch hier wird man :die Bemessung so treffen, daß die Durchbiegungsarbeit,
die von der dargestellten Lage bis zum vollständigen Anschmiegen des Kontaktstückes
an die Unterlage 6 erforderlich ist, gleich oder größer ist als die kinetische Energie
des beweglichen Kontaktstückes.
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Statt die Unterlage mit einer Krümmung zu versehen, kann man sie auch
eben ausführen und dafür den Balken krümmen, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Außerdem
kann man, wenn erwünscht, noch dem Balken eine Vorspannung geben.
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Unter Verbindung zwischen Balken und Unterlage ist nicht nur eine
Schraubverbindung zu verstehen, sondern jegliche Verbindung zwischen beiden. Ein
Ausführungsbeispiel für eine andere als eine Schraubverbindung zeigt Fig. 4. Hier
liegt auf der Unterlage der ebene Balken 5 in der Mitte tangential auf. Es ist mit
9 ein fester Anschlag und mit 8 die Stellschraube bezeichnet, durch welche die Vorspannung
eingestellt wird. Schraube und Anschlag dienen gleichzeitig zur Befestigung des
Balkens auf der Unterlage.
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Es ist auch möglich, beiden Teilen eine Krümmung zu geben.
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Um zu vermeiden, daß am Ende der Kontaktbewegung ein Zurückprellen
des Ankers eintritt, kann man die kinetische Energie des Ankers durch eine Dämpfungsvorrichtung
aufzehren, so daß die Durchbiegung des Balkens nur durch die statische Kraft der
Feder q. bewirkt wird. Die Dämpfüngsvorrichtung kann in einer Masse bestehen, auf
welche die kinetische Energie des Ankers durch Stoß übertragen wird und die diese
kinetische Energie z. B. durch Reibung vernichtet. Zu diesem Zweck kann man beispielsweise,
wie in Fig. 5 dargestellt, eine Masse io, die durch eine Feder i2 gegen die Unterlage
6. gepreßt wird, vorsehen, die während der Kontaktbewegung die kinetische Energie
des beweglichen Kontaktstückes i durch Reibung verzehrt. Die Durchbiegung des Balkens
5 erfolgt dann lediglich durch statische
Kraft der Feder q.. Eine
kleine Feder i i kann die Masse nach Entregung des Elektromagneten 3 wieder in die
dargestellte Lage bringen.