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Regel- oder Stufenschalter, insbesondere für Heizwiderstände-Die Erfindung
bezieht sich auf einen insbesondere für elektrische Heizwiderstände geeigneten Regel-oder
Stufenschalter in Form eines Walzenschalters mit zwei Schaltebenen und vier Leitungsanschlußkl.emmen,
von denen eine zugleich zum Anschluß eines Netzpols und einer zu dem zu regelnden
Stromverbraucher führenden Leitung dient. Ein bekannter Schalter dieser Art besitzt
schon eine ziemlich einfache Kontaktanordnung. Der Sockel trägt drei mit ihren wirksamen
Teilen in einer unteren Schaltebene liegende Kontakte, die um go'° gegeneinander
versetzt und mit je einer Anschlußkl.emme verbunden sind, und zwei mit ihren wirksamen
Teilen in einer oberen Ebene liegende, um go° gegeneinander versetzte Kontakte.
Von letzteren ist der eine Kontakt in der gleichen Axialebene, jedoch, bezogen auf
die Achse, im anderen Teil dieser Ebene wie der mittlere der drei unteren Kontakte
angeordnet und mit einer eigenen Anschlußklemme verbunden, wähnend der andere dieser
beiden Kontakte in der gleichen Axialebene und, bezogen auf die Achse, im gleichen
Teil dieser Ebene liegt wie einer der unteren Kontakte und mit dessen Anschlußklemme
verbunden ist. Die Schaltwalze trägt eine untere Schaltbrücke mit drei um go°' gegeneinander
versetzten Kontakten und eine obere Schaltbrücke mit zwei ebenfalls um go° versetzten
Kontakten. Die Kontakte der Schaltbrücken sind sämtlich an der Mantelfläche der
Schaltwalze angeordnet, welcher Fläche auch die ortsfesten Kontakte ihre wirksamen
Teile zukehren. Abgasehen davon, daß die Zahl der ortsfesten Kontakte immer noch
fünf beträgt, ist die bekannte Einrichtung insofern ungünstig, als die Anordnung
der Kontakte beider Schaltebenen am Walzenumfang eine verhältnismäßig große Höhenausdehnung
der
Schaltwalze bedingt, wenn ausreichende Kriechwege zwischen den zum Teil auf dem
gleichen Radius liegenden Kontakten der beiden Schaltbrücken eingehalten werden
sollen. Mit der Höhe der Schaltwalze wächst aber zugleich die Gesamtbauhöhe des
Schalters.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Kontaktanordnung
eines Regel- oder Stufenschalters der eingangs erwähnten Art noch weiter zu vereinfachen
und zugleich dahin zu verbessern, daß trotz Einhalten großer Kriechwege zwischen
den Kontakten der beiden Schaltebenen die Höhenabmessung der Schaltwalze verkleinert
werden kann. Außerdem soll der Schalter auch in elektrischer Hinsicht verbessert
werden.
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Ein Regel- oder Stufenschalter, insbesondere für Heizwiderstände,
in Form eines Walzenschalters mit zwei Schaltebenen und vier Leitungsanschlußklemmen,
von denen eine zugleich zum Anschluß eines Netzpols und einer nach dem zu regelnden
Stromverbraucher führenden Leitung dient, ist erfindungsgemäß so ausgebildet, daß
der Isoliers.toffsockel des Schalters vier um go° gegeneinander versetzte, unter
Federdruck stehende und mit je einer Anschlußklemme verbundene ortsfeste Kontakte
trägt, von denen drei mit ihren wirksamen Kontaktteilen der Mantelfläche der Schaltwalze
zugekehrt sind, während der vierte ortsfeste Kontakt mit seinem wirksamen Teil der
unteren Stirnfläche der Schaltwalze zugekehrt ist, und daß die Schaltwalze eine
obere Schaltbrücke mit drei um go° gegeneinander versetzten, sämtlich an ihrer Mantelfläche
liegenden Kontakten sowie eine zweite Schaltbrücke hat, die einerseits einen ebenfalls
an der Mantelfläche der Wälze angeordneten, dem mittleren Kontakt der ersten Brücke
diametral gegenüberliegenden Kontakt sowie einen gegen letzteren um 9o° versetzten,
an der unteren Stirnfläche der Walze liegenden Kontakt aufweist.
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Mit dieser neuen Anordnung lassen sich die gleichen Schaltvorgänge
ausführen wie mit der Kontaktanordnung des bekannten gleichartigen Regelschalters,
sie ist aber einfacher als diese, weil der fünfte Sockelkontakt eingespart wird.
Außerdem ist die neue Anordnung insofern vorteilhafter, als nur die Kontakte der
oberen Schaltebene am Umfang, die Kontakte der unteren Schaltebene dagegen an der
unteren Stirnseite der Schaltwalze liegen. Das ermöglicht es, trotz Vorhandensein
großer Kriechwege die Höhe der Schaltwalze in einem bemerkenswerten Ausmaß zu verkleinern,
wodurch wiederum die Bauhöhe des ganzen Schalters verringert werden kann. Für die
Anordnung der Kontakte der unteren Schaltebene an der Stirnseite der Walze ist bemerkenswert,
daß die untere Schaltebene nur einen ortsfesten und einen beweglichen Kontakt enthält,
so daß sich Schwierigkeiten hinsichtlich des gegenseitigen Abstandes der Kontakte,
die sich dann ergeben könnten, wenn an .der Unterseite der Walze eine größere Zahl
von Kontakten vorhanden sein müßte, nicht auftreten können.
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Die angestrebte Verkleinerung der Bauhöhe des Schalters kann erfindungsgemäß
noch dadurch gefördert werden, daß die wirksamen Kontaktflächen der im Innern der
Schaltwalze verdeckt angeordneten' Schaltbrücken durch die in Richtung der Schaltbewegung
verlaufenden Stirnkanten von an den Brücken angeordneten Armen oder Lappen gebildet
werden, die mit ihren Enden etwas aus der Mantel- bzw. Stirnfläche der Walze herausragen.
Bei dieser Ausbildung nehmen die am Walzenumfang liegenden Kontaktflächen der Schaltbrücke
in Achsrichtung der Walze einen erheblich kleineren Raum ein, als dies bei dem bekannten
Regel- und Stufenschalter mit großflächigen Kontakten an der Walze der Fall ist.
Darüber hinaus werden durch diese Kontaktausbildung die elektrischen Eigenschaften
des Schalters verbessert, indem ein größerer Kontaktdruck pro Flächeneinheit und
damit ein guter Stromübergang zwischen den ortsfesten Kontakten und denjenigen der
Schaltwalze- erzielt wird, während zugleich auch eine Selbstreinigung der Kontakte
eintritt, wie dies in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert ist.
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In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung
dargestellt. Dabei zeigt Fig. r eine Draufsicht auf den Schalter, wobei die Lagerbrücke
mit Gesperre und ein oberer Teil der Schaltwalze sowie die Welle samt Schnellfeder
entfernt sind, Fig. 2 eine Draufsicht des Sockels mit den ortsfesten Kontakten und
Anschlußklemmen, Fig. 3 einen senkrechten Schnitt nach der gebrochenen Linie A-A
in Fig. r, in Richtung der Pfeile gesehen, wobei die Lagerbrücke samt Gesper.re,
Schnellfeder und Schalterwelle weggelassen sind, Fig.4 einen gegenüber der Fig.
3 um go°` versetzten Schnitt durch die Schaltwalze, Fig. 5 bis 8 eine schematische
Darstellung der ortsfesten und beweglichen Kontakte des Schalters in' den vier möglichen
Schaltstellungen.
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Der einteilige Isodierstoffsockel r' des dargestellten Schalters hat
eine mittlere zylindrische Höhlung 2 zur Aufnahme einer Schaltwalze. Die Wandung
der Sockelhöhlung :2 ist mit vier Schlitzen 3 zur Unterbringung von ortsfesten Kontakten
versehen. Die Schaltwalze 4, 5 besteht aus zwei in Achsrichtung hintereinander angeordneten
Teilen, nämlich einem die beweglichen Kontakte tragenden topfförmigen Unterteil
4 aus keramischem Isolierstoff und einem in diesen eingesetzten, gleichfalls topfförmigen
Oberteil 5 aus isolierendem Kunststoff von größerer Festigkeit. Die Teile der Schaltwalze
werden von der Welle getragen, die unten im Sockel z', oben dagegen in einer an
diesem befestigten Brücke gelagert ist und am oberen Ende einen Knebel trägt. Zwischen
der Schaltwalze und der Welle kann, wie üblich, eine Schnelldrehfeder und zwischen
Walze und Brücke ein Ges perre eingeschaltet sein, das nach Spannen der Schnellfeder
ausgerückt wird, um die Walze zum Drehen durch die Feder freizugeben.
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In den Schlitzen 3 des Sockels r' sind vier um go` gegeneinander versetzte,
ortsfeste Kontakte 6, 7
angeordnet, die je mit einer Anschlußklemme
8 verbunden sind. Die Anschlußfahnen der aus Federblechstreifen bestehenden Kontakte
6, 7 sind jeweils zusammen mit der zugehörigen Anschlußklemme 8 am Sockel i' festgenietet.
Drei der Kontaktfedern, nämlich die Federn 6, sind etwa U-förmig gebogen und derart
angeordnet, daß ihre freien Schenkel im wesentlichen parallel zur Schalterachse
verlaufen und mit ihren Breitseiten der Mantelfläche der Schaltwalze zugekehrt sind.
Ihre die wirksamen Kontaktflächen bildenden Endteile 6' liegen ungefähr in Höhe
der Oberkante des Unterteiles 4 der Walze 4, 5. Die vierte Kontaktfeder 7 ist im
wesentlichen winklig gebogen. Ihr freier Schenkel hat eine etwa radiale Stellung
und untergreift die Schaltwalze, so daß ihr die wirksame Kontaktfläche bildendes
Ende 7' der unteren Stirnfläche der Walze zugekehrt ist. Die freien Schenkel aller
vier Kontaktfedern 6, 7 stehen unter Wirkung zusätzlicher Druckfedern 9 aus schraubenförmig
gewundenem Draht. Die Druckfedern 9 der drei U-förmigen Kontakte 6 sind an kleinen
Blechwinkeln io abgestützt und geführt, die zusammen mit den Kontakten und ihren
Anschlußklemmen am Sockel i festgenietet sind. Die Druckfeder 9 des winkligen Kontaktes
7 ist dagegen unmittelbar am Sockel abgestützt und in einer kleinen Bohrung des
letzteren geführt.
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Der Unterteil 4 der Schaltwalze 4, 5 enthält in einer inneren Ausnehmung
seines oberen Randes eine Schaltbrücke i i in Gestalt eines hochkant angeordneten
Halbringes aus Flachmetall. Die Brücke i i weist drei um 9o° gegeneinander versetzte
flache Arme oder Lappen 12, 13, 14 auf, die sämtlich in einer Ebene angeordnet sind.
Die Lappen, welche die kontaktgebenden Teile der Brücke i i bilden, liegen in Ausschnitten
15 am oberen Rande des Walzenunterteiles 4 und ragen mit ihren Enden etwas über
die Mantelfläche der Walze hinaus. Ihre in Umfangsrichtung der Schaltwalze verlaufenden
Stirnkanten sind bestimmt, mit den Endteilen 6' der seitlich der Walze 4, 5 angeordneten
ortsfesten Kontakte 6 zusammenzuwirken. Eine zweite Schaltbrücke 16 ist unten im
Unterteil 4 der Schaltwalze untergebracht. Sie besteht aus einem winklig gebogenen
Blechstreifen, dessen waagerechter Schenkel am Boden und dessen aufrechter Schenkel
an der Wandung des WaJzenunterteiles 4 liegt. Die zweite Brücke 16 weist als kontaktgebende
Teile zwei von den abgewinkelten Endteilen ihrer Schenkel gebildete Arme oder Lappen
17, 18 auf. Der Lappen 17 des aufrechten Schenkels ist bestimmt, mit den Endteilen
6' der Kontaktfedern 6 zusammenzuwirken. Er ist deshalb in der gleichen Ebene wie
die Lappen 12 bis 14 der ersten Schaltbrücke i i und dabei so angeordnet, daß er
dem mittleren Lappen 13 der letzteren. in Durchmesserrichtung der Walze 4., 5 gegenüberliegt,
also von den beiden ihm benachbarten Lappen 12, 14 der Brücke i i um einen Winkel
von 9ö°` entfernt ist. Der Lappen 17 liegt wie die Lappen 12 bis 14 in einem Randausschnitt
des Walzenunterteiles 4, wobei sein Ende etwas gegenüber dem Walzenumfang vorspringt.
Die kontaktgebende Fläche wird also auch bei diesem Lappen von der in Umfangsrichtung
der Walze 4, 5 verlaufenden Stirnkante gebildet. Der Lappen 18 des waagerechten
Schenkels der zweiten Schaltbrücke 16 sitzt in einem Schlitz i9 des Bodens des topfförmigen
Walzenunterteiles und ragt mit seinem Ende etwas aus der Stirnfläche der Walze heraus.
Seine Stirnkante ist bestimmt, mit dem Endteil 7' des die Walze untergreifenden
ortsfesten Kontaktes 7 zusammenzuwirken, weshalb der Lappen 18 eine solche Richtung
hat, daß seine Breitseite tan:gential zu einem um die Walzenachse geschlagenen Kreis
liegt oder auch nach einem solchen Kreis gekrümmt ist. Der Lappen 18 ist infolge
entsprechender Anordnung des waagerechten Schenkels der Brücke 16 gegenüber deren
seitlichem Lappen 17 um 9ö°` versetzt, und zwar im Beispiel in Uhrzeigerrichtung,
so d:aß er auf der gleichen Mantellinie des Schaltwalzenzylinders liegt wie der
Kontaktlappen 12 der oberen Schaltbrücke ii.
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Beide Schaltbrücken i i und 16 werden im unteren Teil der Schaltwalze
4, 5 ohne zusätzliche Befestigungselemente dadurch gehalten, daß sie sich zwischen
den inneren Wand- und Bodenflächen des Unterteiles 4 und den äußeren Wand- und Bodenflächen
des in diesen eingreifenden Oberteiles 5 der Schaltwalze schließend führen und daß
ihre Kontaktlappen 12 bis 14 bzw. 17, 18 in den Randaussparungen 15 bzw. dem Bodenschlitz
i9 des unteren Walzenteiles 4 praktisch spielfrei eingelagert sind. Die beiden Teile
-der Schaltwalze 4., 5 können dabei zweckmäßig, wie in Fig.4 gezeigt, durch einen
Hohlniet 2o unlösbar verbunden sein, der in den für die Schalterwelle vorgesehenen
zentralenf Bohrungen der Böden beider Walzenteile 4 und 5 sitzt.
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An den mit P bezeichneten mittleren Kontakt der drei seitlichen Sockelkontakte
6 wird der eine Pol des Netzes angeschlossen. Von den anderen seitlichen Kontakten
dient der in Uhrzeigerrichtung gesehen hinter dem Kontakt P liegende, mit L bezeichnete
Kontakt zum Anschluß eines zu den beiden miteinander verbundenen Enden der beiden
Heizwiderstände R1 und R2 führenden Leiters und der in Uhrzeigerrichtung vor dem
Kontakt P liegende, mit i bezeichnete Kontakt zum Anschluß eines zum anderen Ende
des Widerstandes R1 führenden Leiters. An den auf die untere Stirnseite der Schaltwalze
wirkenden, mit P2 bezeichneten Kontakt 7 werden zugleich der andere Pol des Netzes
und ein zum anderen Ende des Widerstandes R2 führender Leiter angeschlossen. Der
Schalter arbeitet wie folgt: In der in Fig. 5 gezeigten Schalterstellung stellen
die Schaltbrücken i i und 16 der Walze 4, 5 keine Verbindung der Polkontakte P und
P2 mit anderen Sockelkontakten her, vielmehr ist lediglich eine den Widerstand R1
kurzschließende Verbindung der Sockelkontakte i und L durch die Brücke i i vorhanden.
Die Heizwiderstände R1 und R2 sind also abgeschaltet (Null- oder Aus-Stellung).
Bei der Stellung nach Fig. 6 verbindet die obere Brücke i i den Polkontakt P mit
dem Sockelkontakt i, wohingegen der Polkontakt P2 keine Verbindung mit
anderen
Sockelkontakten hat. Die beiden Heizwiderstände R1 und R2 sind jetzt in Hinterei,nanderschaltung
an das Netz gelegt (Einschaltstufe I). In der Stellung des Schalters nach Fig. 7
stellt die Brücke i i eine Verbindung des Polkontaktes- P sowohl mit dem Kontakt
i als auch mit dem Kontakt L her, während der Polkontakt P2 wiederum keine Verbindung
mit anderen Sockelkontakten hat. Jetzt ist der Widerstand R2 für sich allein eingeschaltet,
während der Widerstand Ri kurzgeschlossen ist (Einschaltstufe II). Bei der in Fig:
8 sowie auch in Fig. i gezeigten Stellung endlich verbindet die Brücke i i den Polkontakt
P mit dem Kontakt L, während die Brücke 16 den Polkontakt P2 mit dem Kontakt i verbindet.,
Nun sind die beiden Heizwiderstände R1 und R2 in Parallelschaltung an das Netz gelegt
(Einschaltstufe III). Von dieser Stellung aus kann der Schalter wieder in die Nullstellung
nach Fig. 5 gebracht werden. Die beschriebene Reihenfolge der Schaltstellungen entspricht
einer Drehung der Schaltwalze 4, 5 entgegen dem Uhrzeiger. Natürlich kann der Schalter
auch in umgekehrter Richtung gedreht werden, so daß von der Null-Stellung nach Fig.
5 aus nacheinander die Schaltstufen III (Fig. 8), 1I (Fig. 7) und I (Fig. 6) durchlaufen
werden können und von der letzteren Stellung aus erneut die Null-Stellung erreicht
werden kann.
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Wie ersichtlich, zeichnet sich der beschriebene Schalter durch eine
sehr einfache und übersichtliche Kontaktanordnung aus.. Weiterhin besteht deshalb,
weil die Kontakte der unteren Schaltebene an: der Stirnfläche der Schaltwalze liegen,
der Vorteil, daß die Walze trotz Vorhandensein zweier Schaltebenen eine verhältnismäßig
geringe Höhe erhalten kann, was eine niedrige Bauaxt des Stufenschalters ermöglicht.
Die geringe Höhenabmessung der Schaltwalze wird. noch dadurch begünstigt, daß die
von den Stirnkanten der Arme oder Lappen der Schaltbrücken i i und 16 gebildeten
Kontakte am Umfang der Schaltwalze in deren Höhenrichtung wenig Raum beanspruchen.
Daneben ist die beschriebene Ausbildung der beweglichen Kontakte des Schalters derart,
daß ihre wirksamen Flächen von den in Schaltrichtung verlaufenden Stirnkanten der
Arme oder Lappen i2 bis 14 und 17, 18 der Schaltbrücken gebildet werden, auch- in
elektrischer Hinsicht vorteilhaft. Wegen der Schmalheit der wirksamen Kontaktflächen
ist der Anpressungsdruck auf die Flächeneinheit wesentlich größer als bei den mit
verhältnismäßig großen Flächen zur gegenseitigen Anlage kommenden Kontakten der
gebräuchlichen Stufenschalter. Es wird also ein höherer Kontaktdruck und damit ein
besserer Stromübergang erzielt. In dieser Verbindung ist auch die an sich bei elektrischen
Schaltern bekannte Anordnung von besonderen Andruckfedern für die ortsfesten Kontakte
des Schalters 6, 7 bedeutsam, da sie ebenfalls eine Erhöhung des Kontaktdruckes
ermöglicht und überdies noch die Möglichkeit gibt, alle Kontakte, und zwar auch
die unter Federdruck stehenden, aus einem Metall, wie Elektrolytkupfer, zu fertigen,
das keine wesentlichen federnden Eigenschaften, dafür- aber eine gute elektrische
Leitfähigkeit hat. Die Benutzung der Stirnkarten: der Arme oder Lappen 12 bis 14
und 16, 17 der Schaltbrücken als Kontaktflächen bietet endlich noch den Vorteil,
d:aß die Kontakte sich beim Schalten selbsttätig reinigen. Die geschnittenen Stirnkanten,
die beim Schalten in ihrer Längsrichtung über die Gegenkontaktfläch:en gleiten,
üben nämlich auf diese eine schabende Wirkung aus, wodurch eine daran etwa sich
bildende Oxydschicht immer wieder abgeschabt wird, so daß die wirksamen Flächen
dauernd blank bleiben.
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Natürlich beschränkt sich die Erfindung nicht auf das dargestellte
Beispiel, vielmehr sind Ab-
änderungen desselben sowie andere Ausführungsformen
und Anwendungen möglich. So braucht der Schalter, wenn er für Wechselstrom bestimmt
ist, keine Schnellverstellung zu haben. Die Schaltwalze kann also unter Fortlassung
der Schnelldrehfeder mit der Schalterwelle starr gekuppelt sein, und es kann eine
sie in den, verschiedenen Schaltstellungen haltende Verrastungsvorrichtung vorgesehen
werden. Außer als Regelschalter für Heizwiderstände läßt sich: der Schalter nach
der Erfindung auch für andere Zwecke anwenden, bei denen es sich um die Erzielung
mehrerer unterschiedlicher EinschaItstufen handelt.