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Die Erfindung bezieht sich auf eine Momentschalteinrichtung für elektrische Schalter mit Tastkon- takten nach dem Kipphebel-oder Schnappfedersystem, wobei durch die Bewegung des Betätigungsele- mentes des Schalters zunächst ein elastisches Glied in einenSpannungszustand versetzt und die in ihm ge- speicherte Energie dazu verwendet wird, das übrige, an sich bekannte Kipphebel- oder Schnappfeder- ! System im Bereich der Totpunktlage sicher in die Ein- oder Ausschaltstellung zu reissen.
Derartige Schalter werden verwendet, um Stromkreise in Abhängigkeit von fallendem oder steigendem Druck, fallendem oder steigendem Flüssigkeitsstand, Temperatur, Anschläge od. dgl. zu steuern.
Bei den bekannten elektrischen Schaltern dieser Art wird hiezu das Kipphebel-oder Schnappfeder- prinzip benützt. Beim Kipphebel-Prinzip ist an einem durch das Betätigungselement bewegten Hebel eine
Feder befestigt. Diese Feder ist anderseits mit einem Kontakthalter verbunden, welcher dieselbe Drehachse besitzen kann, wie der durch das Betätigungselement bewegte Hebel. Bei Bewegung des Betätigungsele- mentes wird der Kontakthalter nach Überwinden einer Totpunktlage in die Aus- bzw. Ein- Stellung ge- rissen.
Beim Schnappfedersystem bedient man sich hiezu eines Schnappgliedes aus entsprechend vorgeboge- nen Streifen aus federndem Material, z. B. Bronze.
Bei den bisher bekanntgewordenenAusführungsformen kann besonders bei langsamer oder rückläufiger
Einwirkung des steuernden Mittels im Bereich der Totpunktlage ein Hängenbleiben des Systems eintreten.
Es kann in diesem Fall infolge der im Drehpunkt des Kipphebel-oder Schnappfedersystems auftretenden
Reibung, die in der Totpunktlage ihren grössten Wert erreicht, und der unvermeidlichen Fabrikations- ungenauigkeiten eine schleichende Kontaktunterbrechung mit übermässiger Kontakterwärmung, einpha- siger Stromunterbrechung und in besonders ungünstigen Fällen ein Verschweissen der festen und beweg- lichen Kontakte auftreten. Besonders störanfällig sind dabei Tastkontakte, da der Beginn der Bewegung der Kontakte bereits die elektrische Trennung bedeutet.
Bei Messerkontakten z. B. haben die Kontakte gegeneinander bei der elektrischen Unterbrechung bereits eine gewisse Geschwindigkeit.
Dieser Mangel wurde bereits dadurch zu beseitigen versucht, dass das Betätigungselement nicht un- mittelbar über den Hebel auf die Hauptfeder des Kipphebel- oder Schnappfedersystems einwirkt, sondern dass die Einwirkung des Betätigungselementes unter Zwischenschaltung eines federnden Gliedes, das in der
Lage ist, Energie zu speichern, erfolgt.
Die in ihm gespeicherte Energie wird dazu verwendet, das übrige Kipphebel- oder Schnappfeder-
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oder nahezu volle Federkraft der Hauptfeder. Es sind auch Ausführungen bekannt, bei denen das zusätzliche, elastische Glied senkrecht auf die Verbindungslinie zwischen Kipphebeldrehpunkt und Angriffspunkt wirkt. Das zusätzliche elastische Glied muss aber durch das Betätigungselement zunächst in einen die Federkraft der Hauptfeder übersteigenden Spannungszustand versetzt werden. Die sichere Überwindung der Totpunktlage ist daher von einem bestimmten Spannungszustand des zusätzlichen elastischen Gliedes abhängig.
Es steht im Augenblick der Trennung nicht die volle Beschleunigungswirkung beider Federn zur Verfügung, sondern im Gegenteil ist die Beschleunigung in diesem Moment am kleinsten. Bei bisher bekann-
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ten Ausführungen, bei welchen die Federkräfte der Hauptfeder und des zusätzlichen elastischen Gliedes im Schaltzeitpunkt in gleicher Richtung auf den Kontakt wirken, wirkt diese zusätzliche Kraft annähernd in Richtung auf den Drehpunkt, so dass ihr nur auslösende, aber wenig zusätzlich beschleunigende Wirkung zukommt. Durch diese Ausbildung ist es auch erforderlich, zur Erzielung einer guten Durchreisswirkung starre Federsysteme zu verwenden, die wieder eine grössere Konstruktion des ganzen Schalters erfordern.
Die Erfindung beseitigt diese Nachteile und nützt die elastischen Kräfte vollständig aus. Dies geschieht dadurch, dass die elastische Reaktionskraft des zusätzlichen elastischen Gliedes zumindest in der Totpunktlage der Hauptfeder des Kipphebel- oder Schnappfedersystems im wesentlichen senkrecht auf der Verbindungslinie zwischen Kipphebeldrehpunkt und Angriffspunkt des zusätzlichen elastischen Gliedes steht und im Augenblick der Kontakttrennung bzw. -berührung die Kräfte der Hauptfeaer und des zusätzlichen elastischen Gliedes auf den beweglichen Kontakt in gleicher Richtung wirken.
Durch diese Massnahme hat das zusätzliche elastische Glied praktisch nur noch die Reibung in den Drehpunkten des Kipphebel- oder Schnappfedersystems zu überwinden. Dazu reicht im allgemeinen eine sehr geringe Kraft aus. Verwendet man als zusätzliches elastisches Glied eine Feder, dann genügt eine Feder mit einer kleinen Federkonstanten. Die Federkonstante der zusätzlichen Feder kann jedenfalls merklich kleiner als die Federkonstante der Hauptfeder sein.
Im Augenblick der elektrischen Trennung oder Schliessung derKontakte steht diemaximale Federkraft beider Systeme zu Verfügung, und die sichere Funktion ohne Gefahr einer übermässigen Kontakterwärmung oder Lichtbogenbildung ist gegeben.
Das zusätzliche elastische System entfaltet seine Maximalwirkung, da es in bezug auf den Drehpunkt mit einem maximalen Drehmoment wirkt.
In einer speziellen Ausführung der erfindungsgemässen Anordnung nach dem Kipphebelprinzip steht der durch das Betätigungselement zu bewegende Hebel des Kipphebelsystems am einen Ende mit der ungefähr in der Längserstreckung des Hebels wirkenden Kippfeder in Verbindung und am andern Ende mit dem ungefähr senkrecht zur Langserstreckung des Hebels zwischen dem Hebel und dem Betätigungselement wirkenden zusätzlichen elastischen Glied.
Bei dieser Ausführung nimmt die in derSchwenkrichtung des Hebels wirkende Komponente der Hauptfeder bei der Annäherung an die Totpunktlage stetig ab und wird noch vor dem Erreichen der Totpunktlage den Wert der elastischen. in der Schwenkrichtung des Hebels wirkenden Kraft des zusätzlichen elastischen Gliedes unterschreiten. Der plötzliche Umschaltvorgang findet daher schon vor dem Erreichen der Totpunktlage, u. zw. jedesmal in einem von der Dimensionierung der Federsysteme abhängigen konstanten Punkt statt. In diesem Punkt hat die Lagerreibung noch nicht ihren Maximalwert erreicht.
Die beiliegenden Zeichnungen zeigen schematisch beispielsweise einige Ausführungsformen der Erfindung. Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch einen Druckschalter nach dem Kipphebelprinzip in Einschaltstellung, wobei das federnde Glied aus einer Schraubenfeder besteht, die bei wechselnder Bewegungsrichtung des Betätigungselementes wirksam wird. Fig. 2 ist eine andere Ausführungsform desselben Druckschalters, wobei das elastische Glied aus einer Haarnadelfeder besteht. Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Druckschalter mit einer Blattfeder als elastisches Glied. Fig. 4 stellt eine weitere Ausführungsform eines Druckschalter mit einer Verdrehungsfeder als elastisches Glied dar. Fig. 5 ist ein Schnitt längs der Linie I-I der Fig. 4 und Fig. 6 eine Draufsicht des Druckschalters nach Fig. 4.
In Fig. 1 ist ein Druckschalter nach dem Kipphebelprinzip unter Fortlassung aller Teile, die nicht unmittelbar mit dem Wesen der Erfindung zusammenhängen, dargestellt. Es bedeutet l das Betätigungelement eines Druckschalter, das z. B. in Abhängigkeit von fallendem oder steigendem Druck bewegt wird. Die Bewegung dieses Betätigungselementes 1 wird über ein das Wesen de : Erfindung ausmachendes federndes Glied auf den gabelförmig ausgebildeten Hebel 2 eines Kipphebelsystems übenragen, der um die Achse 3 drehbar ist, Das Öffnen und Schliessen der Kontakte 4 geschieht in an sich bekannter Weise durch den Kontakthalter 5, der wie der Hebel 2 seinen Drehpunkt in der Achse 3 hat.
Zwischen dem Hebel 2 und dem Kontakthalter 5 ist eine Feder 6 angeordnet, die den Kontakthaiter 5 je nach Lage des Hebels 2 in die Ein-oder Ausschaltstellung reisst.
Am Kontakthalter 5 können auch mehrere, beispielsweise drei, Kontaktpaar 4 angeordnet sein.
In diesem Fall muss der Kontakthalter natürlich aus Isolierstoff bestehen.
Zur Veranschaulichung des Erfindungsgedankens sei dieser im folgenden an Hand eines Arbeitsvorganges erläutert : Der Druckschalter befindet sich gemäss Fig. 1 in Einschaltstellung. Das Betätigungselement 1 besitzt einen abgesetzten Teil mit lose auf ihm angeordneten Federtellern oder ähnlichem 9,10 sowie einer dazwischenliegenden Feder 11. Bei Bewegung des Betätigung' ! elementes l nach oben
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z. B. durch steigenden Druck nimmt das abgesetzte Betätigungselement 1 den unteren Federteller 9 mit nach oben und spannt die Feder 11, die sich mit dem andern Ende gegen den oberen Federteller 10 legt, welcher sich wiederum auf dem oberen Teil des gabelförmig ausgebildeten Hebels 2 abstützt.
Erreicht die Federkraft einen bestimmten Wert, so beginnt sich der Hebel 2 zu bewegen und spannt hiebei die Hauptfeder 6 des Kipphebelsystems, bis die Federkräfte und Reibungskräfte sich im labilen Gleichgewichtszustand befinden. Die in der Feder 11 gespeicherte Energie wird in diesem Augenblick. da- zu benutzt, um das übrige Kipphebelsystem sicher über die Totpunktlage zu reissen und den Kontakthalter 5 mit den Kontakten 4 schlagartig in die Ausschaltstellung zu bringen.
Bei fallendem Druck und der Bewegung desBetäügungselementes l nach unten wird die Feder 11 über den Federteller 10 von dem oberen Teil des Betätigungselementes 1 gespannt.
Der Federteller 9 wird hiedurch an den unteren Teil des gabelförmigen Hebels 2 gepresst. Nach Erreichen eines bestimmten Wertes der Federkraft wird der Hebel 2 unter Spannung der Feder 6 bewegt und das Kipphebelsystem in gleicher Weise wie oben wieder in die Einschaltstellung gerissen. Das federnde Glied zwischen Betätigungselement l und Hebel 2 des Kipphebelsystems kann aber auch, wie Fig. 2 zeigt, eine Haarnadelfeder 12 sein, oder es können - wie dies in Fig. 3 dargestellt ist-ein oder mehrere Blattfedern 13 angeordnet werden. "
In Fig. 2 wird die Haarnadelfeder 12, die in dem mit einem Langloch versehenen Betätigungselement
1 angeordnet ist, mit beiden offenen Enden in den Hebel 2 abgestützt.
Bei Betätigung des Bewcgungselememes l nach oben wird die Haarnadelfeder 12, in dem sich der untere Schenkel von der unteren Anlage im Hebel 2 abhebt, gespannt und die Vorspannung der Haarnadelfeder 12 benutzt, um das übrige Kipphebelsystem sicher über die Totpunktlage zu bringen. Bei umgekehrter Bewegungsrichtung des Betätigungselementes 1 wird der obere Schenkel der Haarnadelfeder 12 von der oberen Anlage am Hebel 2 abgehoben, die Haarnadelfeder 12 gespannt und die gleiche Wirkung erzielt.
An Stelle der Haarnadelfeder 12 kann aber auch gemäss Fig. 3 eine Blattfeder 13 oder mehrere übereinander angeordnete Blattfedern als federndes Glied zwischen Betätigungselement 1 und dem Hebel 2 zweckentsprechend angeordnet werden.
Eine weitere Ausführungsform nach dem Erfindungsgedanken zeigen die Fig. 4 - 6.
Bei einem Druckschalter ist hier als federndes Glied zwischen Betätigungselement 1 und Hebel 2 eine
Verdrehungsfeder 14 angeordnet, die z. B. mit ihren Windungen um die Achse 3 gelegt ist. Die freien
Enden 14a und. 14b dieser Verdrehungsfeder legen sich an einen Stift 15. Dieser Stift 15 ist in Langlöchern des besonders ausgebildeten Hebels 2 beweglich schräg gelagert, u. zw. so ; dass die eine Seite des Stiftes 15 sich an die obere, die andere Seite an die untere Seite der Begrenzung der Langlöcher am Hebel 2 legt.
Bei der Auf- und Abwärtsbewegung des Betätigungselementes 1 wird durch die Anschläge 16 bzw. 17 zunächst der Stift 15 geschwenkt, bis seine beiden Enden an den oberen bzw. unteren Begrenzungen der Langlöcher am Hebel 2 anliegen. Hiebei wird die Verdrehungsfeder vorgespannt. Diese Vorspannung wird bei der Weiterbewegung des Betätigungselementes 1 benutzt, um aas übrige Kipphebelsystem sicher über die Totpunktlage zu bringen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Momentschalteinrichtung für elektrische Schalter mit Tastkontakten nach dem Kipphebel- oder Schnappfedersystem, wobei durch die Bewegung des Betätigungselementes des Schalters zunächst ein zusätzliches elastisches Glied in einen Spannungszustand versetzt und die in ihm gespeicherte Energie dazu verwendet wird, das übrige an sich bekannte Kipphebel- oder Schnappfedersystem im Bereich der Totpunktlage sicher in die Ein-oder Ausschaltstellung zu reissen, dadurch gekennzeichnet,
dass die elastische Reaktionskraft des zusätzlichen elastischen Gliedes zumindest in der Totpunktlage der Hauptfeder des Kipphebel- Schnappfedersystems im wesentlichen senkrecht auf die Verbindungslinie zwischenKipphebeldrehpunkt und Angriffspunkt des zusätzlichen elastischen Gliedes steht und im Augenblick der Kontakttrennung bzw.-berührung die Kräfte der Hauptfeder und des zusätzlichen elastischen Gliedes auf den beweglichen Kontakt in gleicher Richtung wirken.