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Druckknopf-Momentschalter Bei den bekannten Druckknopf-Momentschaltern
wird die Bewegung des Druckknopfes auf ein meist angelenktes Kippglied übergeleitet,
und dieses Kippglied wirkt dann als Kurzschlußbrücke zwischen den zu verbindenden
federnden Kontaktlamellen. Solche Schalter sind üblich sowohl auf dem Gebiet der
Schwachstrom- als auch der Starkstromtechnik je nach konstruktiver Auslegung. Die
Verwendung solcher Schalter in der Starkstromtechnik ist jedoch begrenzt auf zweipolige
oder dreipolige Ein- und Ausschalter einerseits und kleine bis mittlere Stromstärken
andererseits. je größer die zu schaltende Stromstärke ist, um so umfangreicher müßten
die Druckschalter sein, um ein kurzzeitiges Schalten ohne Bildung von Lichtbogen
zu erreichen; und auch dann wäre die Lebensdauer der Schalter verhältnismäßig kurz,
weil die federnden Kontaktlamellen bei schlechter Kontaktgabe heiß werden und an
Federkraft verlieren. Wegen der vorbezeichneten Mängel schaltet man große Ströme
mittels Hilfsströme und Schaltschütze. Das ist bei dem bekannten Stand der Technik
sehr zweckmäßig, wenn mehrere Schaltvorgänge nur in bestimmter Folge zulässig sind
oder durchgeführt werden müssen, wie z. B. beim Betrieb von Motoren in Stern-Dreieck-Schaltung,
Dahlanderschaltung usw.
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Die Erfindung beschreitet einen grundsätzlich neuen Weg und ermöglicht
daher die Verwendung des Druckknopfprinzips auch für verwickeltere
Schaltvorgänge
bei höheren Stromstärken und ohne Hilfsströme, Relais, Schütze usw. Die Erfindung
liegt in erster Linie darin, daß abgefederte und parallel übereinander angeordnete
Isolierstoffplatten als Kontaktträger und ein vertikal auf diese und in Druckknopfbewegungsrichtung
arbeitender, unabhängiger Stößel die wichtigeren Bauelemente des Schalters sind.
Der Stößel ist erfindungsgemäß mit Einklinkungen versehen, in die z. B. abgefederte
Verriegelungshebel eingreifen und den Schalterbei Arbeitsstellung in dieser halten.
Außerdem dient der Stößel, z: B. mittels an ihm vorspringender Nasen, während seiner
Bewegung zur Betätigung von Verriegelungs- oder Entriegelungshebeln oder zur Betätigung
beider Hebelarten für weitere Schaltersysteme. Ein weiteres Merkmal der Erfindung
sind zur Richtung der Verriegelungseinklinkungen des Stößels abfallende Schrägen,
die im Zusammenwirken mit den abgefederten Verriegelungshebeln eine Bewegungsbeschleunigung
des Stößels nach Überwindung des Höchstdruckpunktes ergeben. Das heißt mit anderen
Worten, daß beim Niederdrücken des Druckknopfes und bei Erreichung eines gewissen
Höchstdruckpunktes der Stößel selbsttätig und mit äußerster Beschleunigung sich
weiterbewegt und damit den eingeleiteten Schaltvorgang plötzlich und vornehmlich
in einer kürzeren Zeit als die Dauer einer halben Periode des Wechselstromes ausführt.
Zur Erzielung dieser kurzen Schaltzeit auch bei Aufhebung der Schaltung gleiten
die Kontaktträgerplatten auf vertikal zu ihrer Ebene angeordneten Säulen, die gleichzeitig
Spiralfederträger sind. Dabei ist erfindungsgemäß dafür gesorgt, daß von zwei zusammenarbeitenden
Kontaktträgerplatten jede für sich unter begrenztem und dosiertem Federdruck steht.
Die Kontakte selbst sind ballig ausgebildet und zur einwandfreien Auflage der Kontakte
aufeinander und damit zur Verhinderung von Abbrand vorzugsweise nicht auf eine gerade
Linie, sondern in anderer Form, z. B. im Dreieck, .auf die Ebene der Kontaktträgerplatten
verteilt. In Weiterentwicklung der Erfindung ist ein in Druckknopfbewegungsrichtung
arbeitendes, ebenfalls unabhängiges, die Verriegelungs- bzw. Entriegelungshebel
spreizendes Keilglied vorgesehen, das nach Entriegelung des oder der Stößel die
z. B. gegen eine Sternpunkt-Kontaktplatte zurückschnellende Kontaktplatte kurzzeitig
abfängt, damit das Öffnen der einen Kontaktserie und deren Kurzschließen zum Sternpunkt
nicht innerhalb einer Periode erfolgen kann. Die Druckknöpfe, die auf die Stößel
bzw. Keilglieder oder Brücken von Keilgliedern wirken, werden in der gedrückten
Stellung entweder durch Federn verdrehungssicher gehalten oder gemäß der Erfindung
durch membranartig wirkende, dichtende Gummimanschetten.
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Die Zeichnung stellt Ausführungsbeispiele der Erfindung :dar und beschränkt
sich auf prinzipielle Konstruktionshinweise. Gleiche Teile sind in den Abb. I bis
VII gleich bezeichnet.
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In Abb. I, einem teilweisen Aufrißschnitt eines Stern-Dreieck-Schalters,
sind die Hauptmerkmale der Erfindung angedeutet.. Auf der Grundplatte. i und innerhalb
der Gehäusekappe 2 mit den federnd befestigten Druckknöpfen »Dreieck«, »Aus« und
»Stern« sind schichtbaumäßig auf den z. B. acht Säulen 3 zuerst eine Isolierstoffplatte,
dann die Federn 7, die Kontaktträgerplatten q. und 5, die Federdruckbegrenzungen
6 und gegebenenfalls eine Sternpunkt-Kontaktträgerplatte 5" angeordnet. Das funktionsmäßig
wichtigste Glied, der unten ausführlicher beschriebene Stößel 8, stützt sich vertikal
auf die abgefederten Kontaktplatten 4 und 5 ab. Er ist geführt in entsprechenden
Aussparungen der Platten 12, 13 und 1q., die unter Umständen auch zwei oder mehrere
Schaltsysteme gemeinsam abdecken, je nach Notwendigkeit aus Isolierstoff bestehen
und mittels Metall- oder Isolierstoffringe distanziert sind. Die Platten 12, 13
und 14 und die zwischen ihnen befindlichen Räume dienen zur Aufnahme und Anlenkung
abgefederter Verriegelungs-bzw. Entriegelungshebel, die mit den Stößeln 8 und dem
Keilglied g zusammenwirken.
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Abb.II stellt eine der vorerwähnten Platten, z. B. 13, dar, und zwar
in der Aufsicht auf die mit Nieten 21 angelenkten Hebel 18. Diese Hebel sind im
rechten Teil der Abbildung in der Entriegelungsstellung, im linken Abbildungsteil
in der Verriegelungsstellung gezeichnet. Die rechte Stellung entspräche dem Augenblickszustand,
in dem das Keilglied g (Abb. I), mit den sich verjüngenden Schenkeln i i und in
den Durchbrechungen 16, 16, geführt, die Hebel 18 nuseinanderdrückt. Dadurch würde
der in der Durchbrechüng 15 geführte Stößel 8 aus seiner Sperrstellung B (s. Abb.
III a) freigegeben und in die »Aus«-Stellung A unter Wirkung der Federn 7 zurückkehren.
Die sich gegen die Lagerböckchen 2o abstützenden Bandfedern ig, ig" haben aber nicht
nur die Aufgabe, durch Druck auf die Hebel 18 die Stößel 8 in der »Ein«- oder »Aus«-Stellungzuhalten.
Sie bewirken durch überleitung ihrer in der Horizontalen arbeitenden Federkraft
in eine vertikale Kraftkomponente mittels der am Stößelkopf vorgesehenen Schrägen
22 und 23, daß eine gewisse Druckkraft während der Stößelbewegung in die »Ein«-Stellung
notwendig ist und gespeichert wird und diese Kraft dann kurz vor der Schalterkontaktstellung
die selbsttätige und äußerst kurzzeitige Schlußbewegung des Stößels verursacht.
Die Verriegelungshebel 18 werden also beim Niederdrücken des Stößels mittels der
Nasenschrägen 22 gespreizt und kehren unter der Wirkung der Bandfedernkraft in die
Riegelstellung selbsttätig zurück, sobald der Nasenhöchstpunkt überschritten ist.
Ausbildung der Schrägen an der Stößelnase, Form der Verriegelungshebel und -federn
sind in der Abbildung zum besseren Verständnis rein schematisch dargestellt. Zweck
und Ziel im Sinn der vorliegenden Erfindung ist es, sowohl die Federung der Verriegelung
als auch die Federungen 7 der Kontaktträgerplatten 4. und 5 und deren Bewegungsbegrenzungen
so aufeinander abzustimmen, däß Kontaktschluß bzw. Kontäktabriß von der Handbetätigung
zeitlich unabhängig sind und kurzzeitig, d. h. möglichst innerhalb
der
Dauer einer halben Periode, stattfinden und daß damit Funkenbrücken und Lichtbogen
verhindert werden. Ebenso hat der Konstrukteur es in der Hand, die Federn 7 und
deren Federdruckbegrenzungen 6 derart zu bemessen, daß beim Kontaktöffnen beide
Kontaktplatten 4 und 5 zuerst in gemeinsame, sich schnell steigernde Bewegungsbeschleunigung
kommen. Wird dann die untere Kontaktträgerplatte 4 durch deren zugehörige Federdruckbegrenzungen
6 abgefangen, so schnellt die Kontaktträgerplatte 5 sehr schnell weg, weil sich
ihre Bewegung zu derjenigen der sich noch öffnenden oberen Druckfedern addiert,
d. h. etwa im Augenblick der höchsten Druckkraft dieser Federn. So wie die vertikale
Stößelbewegung über die Schrägen 22 und 23 in eine Horizontalbewegung der Hebel
18 übergeführt wird, so können Schrägen 25, Einklinkungen 24 oder Hebelstifte 26
in ähnlicher Weise für Verriegelungs- oder Entriegelungssysteme, die etwa auf der
Platte i2 angelenkt sind, dienen. Es ist die naheliegende Fortentwicklung der Erfindung,
mittels solcher Hebelsysteme die Stößel angebauter Schaltergruppen zu verriegeln
oder zu entriegeln, wenn der Stößel der ersten Schaltgruppe eingedrückt wird. Bei
einem Polumschalter oder -wendeschalter würde jeweils eine Schaltgruppe bei Betätigung
der anderen verriegelt, bei dem als Abbildungsbeispiel gewählten Stern-Dreieck-Schalter
könnte ein Entriegelungssystem so ausgebildet sein, daß der Stößel für die »Dreieck«-Schaltgruppe
erst durch die Schaltbewegung des »Stern«-Stößels entriegelt würde.
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Die Abb. IV bis VI zeigen nochmals und zum besseren Verständnis der
Erfindungsmerkmale die Kontaktträgerplatten 4, 5, 5" mit den im Dreieck angeordneten
Balligen Kontakten 27, :die beispielsweise mit den Anlöt- oder Anquetschfahnen 28
für die Zu- und Ableitungen 29 vernietet sind. Die Vorteile einer solchen erfindungsgemäßen
Kontaktverteilung sind offensichtlich. Einerseits ist wenig Kontaktmaterial notwendig,
und durch die allseitigen Abfederungen der Ebenen und die dreieckige Anordnung ist
feste Kontaktgabe immer gewährleistet, auch bei ungleichmäßiger Balligkeit der Kontakte.
Andererseits wird weder eventuelle Wärmeentwicklung bei Stromüberlastung auf funktionswichtige
Glieder übertragen, noch ist ein Verschleiß der Kontakte durch Reibung möglich.
Sofern die Kontaktträgerplatten als Formstücke gepreßt werden, wird man zweckmäßig
die Balligen Kontakte selbst mit Isolierstoffkragenwülsten umgeben, um das Fließen
von Kriechströmen zu benachbarten Kontakten zu erschweren und um das Arbeiten der
Kontakte bei eventuell ionisierter Luft unter Abschluß vorzunehmen. Die Kragenwülste
der beiden Kontaktträgerplatten würden sich dann zweckmäßigerweise überlappen.
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Die elektrischen -i#£nschlüsse der Druckknopf-Momentschalter und die
Schaltungen der Kontaktplatten untereinander sind nicht dargestellt, weil sie jedem
Fachmann geläufig sind. Nicht geläufig dürfte sein, daß eine z. B. kurzzeitige Rückschaltung
vom »Dreieck« in »Stern«, wie sie der erfindungsgemäße Schalter ausführt, zu Kurzschluß
über Lichtbogen führen würde. Deshalb hat die mittlere Kontaktplatte 5 einen Fortsatz
io, der gegen den Schenkel i i des Keilgliedes 9 schlägt, wenn dieses Keilglied
mittels Druckknopf »Aus« niedergedrückt wird und die Platte 5 in Richtung auf die
Sternpunktplatte 5, zurückschnellt. Die bis zum Loslassen des »Aus«-Knopfes
vergehende Zeit genügt vollauf als Verzögerung des Stern-Kontaktschlusses.
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Abb. VII stellt eine besonders zweckmäßige Befestigungsart der Druckknöpfe
3o mit der Gehäusekappe 2 dar, denn erfindungsgemäß braucht keine mechanische Verbindung
der Druckknöpfe mit den Stößeln oder Keilgliedern zu bestehen. Um auch bei Kopflage
des Schalters an der Stellung der Druckknöpfe den Einschaltzustand zu sehen, könnten
z. B. Spiraldruckfedern dienen, die die Druckknöpfe umgeben und sich auf den Flansch
33 und die Innenwand der Kappe 2 abstützen. Eine ähnliche und dabei gleichzeitig
gegen Feuchtigkeit abdichtende und gegen Verdrehung des Druckknopfes sichernde Wirkung
hat eine membranartige Gummimanschette 31, die an der Kappe 2 angekittet ist und
in eine z. B. gerändelte Rollung 32 eingreifen kann.
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Es gehört mit zum Bereich der Erfindung, Druckknopf-Momentschalter
und Schaltergruppen nach der Erfindung nicht nur für Starkstrom- und Drehstromdirektschaltungen,
sondern auch für Schwachstrom-, Steuerstrom-, Hochfrequenzstrom- und Signalschaltungen
vorzusehen. An die Stelle der Druckknöpfe können bewegte Glieder von Maschinen treten,
oder für die Betätigung der Stößel oder Keilglieder notwendige Druckkräfte werden
durch naheliegende Konstruktionsänderungen durch Zug ausgelöst, so daß auch die
oft gebräuchlichen Endschalter entfallen.