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Elektromagnetische Umkehrschalteinrichtung In vielen Fällen ist es
erwünscht, durch einen länger oder kürzer andauernden Stromstoß eine Betätigung
in einer Richtung auszuführen, die durch einen weiteren Stromstoß von ebenfalls
längerer oder kürzerer Dauer rückgängig gemacht werden soll. Für solche Umkehrschaltzwecke
sind bereits elektromagnetische Einrichtungen bekannt, die mit zwei Spulen versehen
sind, wobei die Betätigung in der einen Richtung durch die eine Spule und die Rückschaltung
durch die andere Spule erfolgt. Hierbei sind jedoch für beide Spulen getrennte Steuerleitungen
erforderlich, so daß einschließlich der Rückleitung drei Steuerleitungen benötigt
werden. Es ist ferner eine Schalteinrichtung zur Betätigung von Quecksilberschaltröhren
bekanntgeworden, bei denen durch ein elektromagnetisch verlagertes Gewicht eine
Schwerpunktveränderung und damit eine Betätigung der Schaltröhre erfolgt. Weiter
sind elektromagnetische Umkehrschalteinrichtungen bekannt, bei denen entweder mechanische
oder elektromagnetische Umkehrglieder benutzt werden, wobei zwar nur zwei Steuerleitungen
erforderlich sind, doch ist die Ausführung solcher Relais verhältnismäßig umständlich
und teuer.
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Die Erfindung hat eine elektromagnetische Umkehrschalteinrichtung
zum Gegenstand, die sich durch ihre besondere Einfachheit auszeichnet, billig herstellbar
ist und außerdem eine hohe Lebensdauer aufweist.
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Gemäß der Erfindung wird ein Gewicht von einem mit zwei Ankern versehenen
Elektromagneten
über eine in der Mitte drehbar gelagerte Wippe hinweg
abwechselnd von der einen Endstellung in die andere bewegt. Das Gewicht kann dabei
als Kugel, kugelähnlich, als Rolle od. dgl. ausgebildet sein. Die Wippe kann nun
unmittelbar oder unter Anwendung mechanischer übertragungsgl.ieder, wie Stangen
oder Getriebe, mit einer mechanisch zu betätigenden Einrichtung irgendwelcher Art
oder einer elektrischen Schalteinrichtung in Verbindung stehen. Vorteilhaft trägt
die Wippe eine Quecksilberschaltröhre zur Ausführung elektrischer Schaltungen; doch
kann die Wippe auch unmittelbar einen Teil einer elektrischen Schalteinrichtung
darstellen, wobei die Wippe mit den Betätigungsankern und dem Gewicht in demselben
Gefäß angeordnet und mit in Quecksilbernäpfe tauchenden, zur Schaltung dienenden
Spitzen od. dgl. versehen sein kann. Die Wirksamkeit des Elektromagneten kann ferner
dadurch erhöht werden, daß ein magnetischer Rückschluß vorgesehen wird, der sich
vorteilhaft zwischen den Lagerstellen der Anker erstreckt, aber auch an einer anderen
geeigneten Stelle vorgesehen sein kann.
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Die erwähnte Einfachheit liegt insbesondere in der Anwendung von zwei
als gleichartige Teile ausbildbaren Ankern. Infolge des Zusammenwirkens der Anker
mit einem Magnetkern mit gegebenenfalls vorgesehenem magnetischem Rückschluß kommt,
im Gegensatz zu mit Solenoiden ausgerüsteten Einrichtungen, der Magnetfluß der Erregerspule
in verstärktem Maße zur Wirkung, wodurch der Leistungsbedarf des Elektromagneten
wesentlich verringert wird bzw. stärkere Antriebskräfte für das zu beschleunigende
Gewicht erzielt werden.
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Die Erfindung ist in den Fig. i bis io beispielsweise dargestellt.
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Fig. i bis 4 zeigen eine elektromagnetische Umkehrschalteinrichtung
nach der Erfindung, wobei Fig. i den unerregten Zustand, Fig. 2 den erregten und°Fig.
3 den wieder entregten Zustand der Einrichtung nach der erfolgten Umschaltung darstellen;
Fig.4 zeigt einen Schnitt durch die Einrichtung von Fig. i bis 3 auf der Linie 4-4
von Fig. 3, in Pfeilrichtung gesehen; Fig.5 zeigt eine weitere verbesserte Ausführungsform
der Umkehr Schalteinrichtung nach Fig. i bis 4; Fig. 6 zeigt eine teilweise im Schnitt
dargestellte Umkehrschalteinrichtung einer weiteren Ausführungsform Fig. 7 zeigt
einen Schnitt durch die Einrichtung nach Fig. 6; Fig. 8 und 9 zeigen die Anwendung
der Erfindung zur Betätigung irgendwelcher mechanischer Einrichtungen, und Fig.
io zeigt eine weitere Ausführungsform der Einrichtung nach Fig. 8 und g mit liegend
angeordnetem Elektromagneten.
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In den Figuren stellt i eine Grundplatte dar, auf welcher der Elektromagnet
2, die diesem zugeordneten Anker 4, q' und die eine Schaltröhre 6 tragende Wippe
5 angeschlossen sind. Der Elektromagnet ist in der bekannten Weise mit einer Wicklung
7 und einem Kern 8 versehen, der vorteilhaft, um ein Klebenbleben der Anker zu verhindern,
mit nichtmagnetischen Auflagen g versehen ist. Die Anker 4, 4' sind an der Grundplatte,
die vorteilhaft aus einem Isolierpreßstoff bestehen kann, unter Anwendung von Lagerbolzen
io; io' gelagert. Vorteilhaft werden die Lagerbolzen in die Grundplatte i eingepreßt.
Ähnlich kann auch der Lagerbolzen i i der Schaltwippe 5 durch unmittelbares Einpressen
mit der Grundplatte i befestigt werden. Die Wippe 5, die in der Mitte drehbar am
Bolzen i i gelagert ist und etwa die Gestalt eines gekrümmten Doppelhebels besitzt,
dient hierbei als Träger der Quecksilberschaltröhre 6. Zur Betätigung der Schaltröhre
6 dient ein Gewicht, welches über die mittlere Erhöhung der Wippe hinwegbewegt wird.
Beim Ausführungsbeispiel hat das Gewicht die Gestalt einer Kugel 12. Letztere kann
aus einem geeigneten Werkstoff, wie Glas, Messing od. dgl., bestehen. Die Anker
können, wie dargestellt, durchgehend aus demselben Werkstoff, vorteilhaft Weicheisen,
hergestellt sein. In einem solchen Fall wird als Werkstoff für die Kugel 12 zweckmäßig
ein nichtmagnetischer Werkstoff angewendet, so daß die Kugel nicht an den Ankern
klebenbleiben kann. Es ist natürlich auch möglich, die Anker kürzer als dargestellt
auszubilden undmiteinernnichtmagnetisierbaren Ansatz zu versehen, der mit der Kugel
in Berührung kommt.
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Bei einer Einschaltung des Elektromagneten 2 werden die beiden Anker
4, 4' angezogen. Da der Anker 4 (Fig. i) die Masse -der daran anliegenden Kugel
12 zu beschleunigen hat, wird der rechte Anker 4' schneller angezogen als der linke
Anker 4. Es ist also auf der rechten Seite der die Kraftlinien stark herabsetzende
Luftspalt bereits aufgehoben, ehe der linke Anker, durch die Kugelmasse verzögert,
ebenfalls seinen Weg zurücklegen kann, so daß bei diesem Anker die volle Magnetkraft
zur Wirkung kommt und die Kugel beschleunigen kann. Durch den auf die Kugel 12 ausgeübten
Stoß wird diese über die erhöhte Stelle der Wippe gebracht und rollt über den rechten
Teil der Wippe 5 gegen den noch angezogen gehaltenen rechten Anker q.'. Die Wippe
wird dabei gekippt, so daß die beiden Quecksilbernäpfe der Quecksilberschaltröhre
6 miteinander in Verbindung gebracht werden und die beiden Zuleitungen der Schaltröhre
kurzgeschlossen werden. Mit dem Aufhören des Stromstoßes, beispielsweise durch Loslassen
eines Betätigungsdruckknopfes, drückt die Kugel 12 durch ihr Gewicht den rechten
Anker 4' vom Elektromagneten weiter ab und bewegt sich von der in Fig. 3 dargestellten
gestrichelten Lage in die in Fig. 3 dargestellte voll ausgezeichnete Stellung.
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Um die Kugel von dem Herunterfallen von der Wippe 5 zu schützen, kann
die Wippe mit einer Führungsrille oder Seitenteilen versehen sein, die ein Abgleiten
der Kugel von der Wippe verhindern. Es ist aber auch möglich, die Wippe, wie dargestellt,
vollkommen glatt auszuführen und sowohl an der Tragplatte i als auch an einer die
ganze
Schalteinrichtung abdeckenden Kappe 13 Ansätze 14; 14 vorzusehen,
die, sich parallel zum Weg der Kugel erstreckend, eine Führung derselben darstellen.
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Um die Wirksamkeit der Einrichtung zu erhöhen, d. h. um größere Betätigungskräfte
zu erzielen bzw. um die zur Betätigung aufzubringende elektrische Leistung zu verringern,
wird vorteilhaft ein magnetischer Rückschluß in Gestalt eines Joches 15 angewendet.
Dieses erstreckt sich, wie in Fig. 5 dargestellt, zwischen den Lagerstellen der
Anker, doch kann es auch an einer anderen geeigneten Stelle vorgesehen sein.
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In den Fig. 6 und 7 ist eine ähnliche Schalteinrichtung dargestellt.
Hierbei sind die Anker 4, 4 innerhalb einer etwa H-förmig gestalteten Schaltröhre
15 drehbar angeordnet, in der auch eine Wippe 17 drehbar gelagert ist. Auf der Wippe
liegt die zur Ausführung der Schaltung erforderliche Kugel 12. Zur Schaltung ist
die Wippe 17 mit Kontaktspitzen 18, i9 versehen. Einer dieser Kontaktstifte 18 ist
verhältnismäßig lang und taucht dauernd in ein Quecksilbernäpfchen 2o hinein, während
das andere Quecksilbernäpfchen 21 weniger Quecksilber enthält und mit einem kürzeren
Stift i9 zusammenarbeitet, der in der einen Stellung 17 in das Quecksilbernäpfchen
2i hineintaucht und in der anderen Stellung aus diesem herausgezogen ist.
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Bei der Erregung des Elektromagneten 2 wird, ähnlich wie bei den vorstehend
beschriebenen Ausführungsbeispielen, die Kugel 12 über die erhöhte Stelle der Wippe
gerollt und die Wippe betätigt, wobei die beiden Zuleitungen 22, 23 zu den Quecksilbernäpfchen
in der einen Stellung der Wippe kurzgeschlossen und in der anderen Stellung der
Wippe offen sind.
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Da bei der unmittelbaren Anwendung der Wippe zur Kontaktgabe keine
schweren Quecksilbermengen zu verlagern sind, so ist der Leistungsbedarf bei dieser
Ausführungsform stark verringert. Die Anwendung der Erfindung ist dabei nicht nur
auf die Betätigung von Schaltkontakten beschränkt, sie läßt sich ebensogut auch
zum mechanischen Antrieb von Anzeige- und Betätigungseinrichtungen auf allen Gebieten
der Technik benutzen.
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Ein Beispiel einer solchen Anwendungsart ist in den Fig.8 und 9 dargestellt.
Die Umkehrschalteinrichtung dient hierbei zur Betätigung einer Schaltstange 24 zur
Ausführung mechanischer Bewegungen. Der Elektromagnet 2 ist in einem Gehäuse 25
untergebracht und besitzt ebenfalls zwei Anker 4, 4 und ein Joch 15 für den magnetischen
Rückschluß. Unter dem Elektromagneten ist die Wippe 26 drehbar angeordnet, auf welcher
die Kugel 12 über die Anker von der einen Endstellung in die andere bewegt wird.
Ein Ansatz 27 der Wippe 26 ragt hierbei aus dem Gehäuse 25 heraus und steht über
ein Zwischenglied 28 mit der Schaltstange 24 in Verbindung, die durch die Verlagerung
der Wippe 26 über die Kugel 12 hin und her bewegt wird.
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An Stelle der senkrechten Anordnung des Elektromagneten kann dieser
auch, wie in Fig. io dargestellt, flach angeordnet werden, wobei die Wippe 26 neben
dem Elektromagneten angeordnet ist. Die Lagerung bzw. Befestigung der Teile der
Einrichtung erfolgt unmittelbar auf der Grundplatte i'.