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Installations-Stromstoss-Fernschalter
Die Erfindung betrifft Installations-Stromstoss-Fernschalter mit bei jedem Öffnungs- und Schliessungs-
Stromstoss in der gleichen Richtung bewegtem Magnetanker und als Sprungschalter ausgebildetem Schalt- werk ; solche Fernschalter sollen nun besonders einfach und dabei derartig raumsparend ausgebildet wer- den, dass sie in den üblichen genormten Wand-Dosen untergebracht werden können und trotzdem höchste
Betriebssicherheit gewährleisten.
Bei Installations-Stromstoss-Fernschaltern bereitet die Unterbringung der Bauelemente auf kleinen
Raum erhebliche Schwierigkeiten : einerseits muss nämlich die Magnetspule nicht nur für die vorgesehene stossartige, sondern auch für die unter Umständen auftretende Dauerbelastung durch den Steuerstrom be- messen werden, wobei die zugehörige optimale Ampère-Windungszahl eine bestimmte Anzugskraft für den Anker bedingen soll, die - auch bei Unterspannung - die Last der Schalter-Betätigung verlässlich überwinden muss ; anderseits wird nach den bestehenden Sicherheitsvorschriften für derartige Schalter eine Kontakt-Öffnung von mindestens 3 mm verlangt ;
bei den hier in Betracb'kommenden kleinen Magneten sind die magnetischen Kräfte zu Beginn des Ankerhubes sehr gering und bringen erst in den letzten 25 - 30 % des Ankerweges-also praktisch in einem Bereich bis höchstens 1 mm - eine zuverlässige Be- tätigungskraft auf ; da somit bei den geforderten grossen Kontakt-Hüben eine direkte Übersetzung von Magnetanker-Kraft zu Kontakt-Last im Verhältnis 1 : 1 nicht möglich ist, besteht das zu lösende Problem im wesentlichen in der Auffindung einer geeigneten Übersetzung dieses letzten Teiles des Ankerweges von unter 1 mm auf den erforderlichen Kontakt-Hub von 3 mm, welche die Erfüllung aller schalterbautechnischen Forderungen gewährleistet.
Es ist zwar-wie z. B. aus der brit. PatentschriftNr. 718, 878 und aus derUSA-PatentschriftNr. 2, 627, 562 - bekannt, Installations-Stromstoss-Fernschalter mit Sprungschaltmechanismen auszurüsten, wodurch eine grössere Sicherheit des Arbeitens angestrebt wurde, derartige Entwicklungen zeigen jedoch bei praktischer Verwertung in Serienfertigung ganz im Gegenteil eine erhebliche Verschlechterung der Arbeitsweise, die durch zwei Umstände bedingt ist :
Erstens weisen Sprungschaltwerke bekanntlich eine eigentümliche KraftWeg-Charakteristik auf, an die sich das Antriebs-System anpassen muss, was zweifellos besonders vorteilhaft mittels einer Schlagbetätigung erfolgt, d. h. der Antrieb muss genügend Schwungmoment sammeln können, ehe er die steile Belastungsspitze beim Umkippen des Sprungschaltwerkes bewältigt, bei beiden oben genannten Konstruktionen wird jedoch dieses Prinzip nicht beachtet und dem Antriebs-Magnetanker keinerlei Leerweg zum Sammeln der Schaltenergie gewährt ; zweitens wird bei derart kleinen Fernschaltem der Sprungmechanismus vorerst naheliegenderweise nach dem bei sogenannten Mikroschaltern, Miniatur-Schnappschaltern u. dgl. üblichen Prinzip aufgebaut, vorzugsweise also mit vorgespannten Blattfedern mit zwei bestimmten Totlage ;
derartige Blattfeder-Kombinationen weisen jedoch bekanntlich hohe Streuungen im Kraft-Weg-DiagraffiII1 auf und erfordern daher bei der Montage höchste Präzision an Einstellarbeiten, um mit der sehr beschränkten magnetischen Antriebs-Energie auszukommen.
Aus diesen negativen Erfahrungen muss daher für Installations-Stromstoss-Fernschalter der eingangs beschriebenen Bauart die Forderung nach einem möglichst einfachen-d. h. aus möglichst wenigen Teilen bestehenden-und hinsichtlich seiner mechanischen Eigenschaften nur geringe Streuung aufweisenden Sprungschaltwerk gestellt werden.
Nach der Erfindung wird dies bei solchen Instal1ations-Stromstoss-Fernschaltem in besonders vorteilhafter Weise dadurch erreicht, dass der Anker des Magnetsystems um einen Fortsatz des Magnetjoches entgegen der Wirkung einer an diesem Fortsatz befestigten, in der Symmetrie-Ebene des Ankers angeordneten Rückstellfeder seitlich-d. h. quer zur Anzugsrichtung-verschwenkbar ist und ferner einen in seiner
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Verlängerung angeordneten Betätigungs-Finger mit keilförmigem Querschnitt trägt, der bei Anzug des Ankers erst im letzten, etwa 25-30 % betragenden Teil des Anzugsweges, also bei stärkster Anziehungskraft auf die Schalt-Nocke des Sprung-Schaltwerkes einwirkt.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Installations-Stromstoss-Femschalters ist der Anker mit einer Auflage fix verbunden, die mit dem vorstehenden Betätigungs-Finger aus einem Stück besteht und an deren dem Joch zugekehrter Seite die-vorzugsweise schraubenförmige-Rückstellfeder angreift.
Das bei diesem Installations-Stromstoss-Fernschalter verwendete Sprung-Schaltwerk besteht erfindungsgemäss aus einer um einen ortsfesten Zapfen drehbaren Schwinge mit nach unten gerichteter, keilförmiger Betätigungs-Nocke, aus einem um den gleichen Zapfen schwenkbaren Schalt-Hebel, der den beweglichen Kontakt trägt und entweder auf einem Anschlag oder am festen Kontakt rastet, sowie schliesslich aus einer schraubenförmigen Sprungfeder, die zwischen einem auf der Schwinge schneidengelagerten Federteller und dem waagrechtenSteg des vorzugsweise bügelförmig ausgebildeten Schalt-Hebels eingespannt ist.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Installations-Stromstoss-Fernschalters dargestellt. Es zeigen : Fig. 1 und 2 den gesamten Schalter mit Magnet-System und SprungSchaltwerk in Seitenansicht bzw. in Untersicht auf den Magnetanker ; Fig. 3 das Sprung-Schaltwerk von
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Betätigungs-Fingers des Magnet-Systems in das Sprung-Schaltwerk und schliesslich Fig. 4 ein Kraft-Weg-
Diagramm.
Bei dem in Fig. 1 und 2 veranschaulichten Schalter besteht das Magnet-System A aus der Spule 1, dem Magnetjoch 2, dessen freier, längs anliegender Schenkel mit einer zapfenförmigen Verlängerung 2' versehen ist, um welche der Anker 3 etwas seitlich, d. h. quer zu seiner magnetischen Anzugs-Richtung beweglich ist - wie in Fig. 2 durch Doppelpfeil angedeutet- ; auf dem Anker 3 ist nun aussen eine Aufla ge 4-vorzugsweise aus gut isolierendem Kunststoff-befestigt, die mit dem in Richtung der Symmetrale des Ankers über die Spule hinaus vorstehenden Betätigungs-Finger 4'mit keilförmigem Querschnitt aus einem Stück besteht ;
einerseits an dem Fortsatz 2'des Joches und anderseits an der diesem zugekehrten Kante der Anker-Auflage 4 ist die schraubenförmige Rückstellfeder 5 befestigt, die die Zentrierung des Ankers 3 bzw. nach seiner seitlichen Auslenkung während des Betätigungsvorganges die Rückführung in die Mittellage besorgt.
Das in Fig. 1 sowie Fig. 3 dargestellte Sprung-Schaltwerk B besteht im wesentlichen aus einer um den ortsfestenzapfen 6 begrenzt drehbaren Schwinge 7, einem um denselben Zapfen 6 schwenkbaren, hier bügelförmig ausgebildeten Schalthebel 8 sowie einer mit diesen beiden Teilen 7 und 8 zusammenwirkenden Sprungfeder 10, die mit einem Ende auf einem auf einer Schneide 7'der Schwinge 7 gelagerten Federteller 9 und anderseits am waagrechten Schenkel des Schalthebels anliegt ;
die Schwinge 7, deren Bewegung durch die beiden in der Wanddose eingepressten Anschläge 11 und 11'begrenzt wird, ist mit einer nach unten gerichteten keilförmigen Betätigungs-Nocke 7" versehen, die dem gleichfalls keilförmigen Betätigungs-Finger 4'des Magnetankers gegenübersteht, U. zw. in Ruhelage des Schalters im Abstand mit der der Endlage der Schwinge 7 entsprechenden geringen seitlichen Auslenkung ; der Schalthebel 8 der in geöffneter Lage an einem Isolier-Anschlag 12 des Gehäuses anliegt, trägt in seinem freien oberen Ende den beweglichen Kontakt 13, der dem im Gehäuse eingesetzten festen Kontakt 14 gegenübersteht. Die Anschlusslitzen der beiden Kontakte sind mit 15 und 16 bezeichnet.
Fig. 3 zeigt den Sprungschalter bei geöffneten Kontakten, wobei also die Schwinge 7 mit ihrem rechten Flügel am Anschlag 11 t anliegt. wobei ihre Betätigungs-Nocke 7"aus der Mitte nach rechts ausgelenkt ist und der Schalthebel 8 mit seiner oberen rechten Kante am Anschlag 12 anliegt.
Die Wirkungsweise des erfindungsgemässen Stromstoss-Fernschalters, d. h. das an sich bei jedem Öff- nungs-und'Schliessungs-Stromstoss gleichartige Zusammenwirken des Betätigungs-Fingers 4'des Magnetankers mit dem Sprung-Schaltwerk ist nun eigentlich ohne weiteres verständlich :
Vorausgeschickt sei,
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Augenblick an unter der Keilwirkung derselben nach links ausgelenkt wird, wobei der ganze Anker 3 mit dem Betätigungs-Organ 4-4'entgegen der Wirkung der Rückstellfeder 5 um den Zapfen 2'des Joches seitlich verschwenkt drd, bis er schliesslich im letzten Abschnitt - etwa im letzten Viertel - des An-
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zugsweges, also bei stärkster Anziehungskraft der Magnetspule an der Wurzel der Nocke 7" angelangt ist und nunmehr den linken Flügel der Schwinge 7 mit ausreichendem Hebelsarm hochdrückt und so die Schwinge 7 entgegen der Wirkung der im letzten Moment symmetrisch umschlagenden Sprung-Feder 10, in ihre andere stabile Endlage verschwenkt, in der sie am linken Anschlag 11 anliegt und die Nocke 7" nach links ausgelenkt ist ;
der Schalthebel 8 ist dann unter Wirkung der Sprungfeder 10 gleichfalls in seine andere Endlage umgekippt, bei der der bewegliche Kontakt 13 am festen Kontakt 14 anliegt ; mit dem Ende des Einschalt-Stromstosses fällt der Anker 3 wieder von der Spule ab und wird nach Erreichung des freien Abstandes des Betätigungs-Fingers 4'von der Nocke 7" durch die Rückstellfeder 5 wieder zentrisch ausgerichtet, wobei jedoch bei nunmehr geschlossenem Schalter das Sprung-System symmetrisch zu der in Fig.
3 dargestellten Lage steht, so dass die Betätigungs-Nocke 7"-wie bereits erwähnt - nach links ausgelenkt ist und beim nächstfolgenden Stromstoss der Betätigungs-Finger 4'sinngemäss auf die rechte Flanke der Nocke 7"auftrifft, wonach sich dann bei Öffnung des Schalters der oben geschilderte SprungSchaltvorgang in gleicher Weise wie oben beschrieben wiederholt-jedoch spiegelbildlich-bis der Schalter wieder die in Fig. 3 gezeigte offene Ruhestellung einnimmt.
Schliesslich sei noch bemerkt, dass entweder das mit dem Magnetanker 3 verbundene BetätigungsOrgan 4-4'oder die Schwinge 7 des Sprung-Schalters bzw. allenfalls auch diese beiden Elemente erfindungsgemäss aus hochwertigem, abriebfestem Isolationsmaterial besteht bzw. bestehen-vorzugsweise aus Kunststoff, wie Nylon oder Akulon.
Im Kraft-Weg-Diagramm der Fig. 4 ist schliesslich die Abhängigkeit der magnetischen Anzugskraft M sowie der Kontakt-Last P vom gesamten Hub h und seinen Teilwegen 1 und h'bzw. k und ho veranschaulicht ; dabei ist mit l der unbelastete Leerweg des Ankers bezeichnet, der den weitaus grössten Teil des verhältnismässig grossen Ankerhubes h beträgt, währenddessen der Betätigungs-Finger 4'an die keilförmige Nocke 7"herangeführt und entlang ihrer Flanke schräg seitlich ausgelenkt wird.
Erst im letzten, etwa 25-30 % des Gesamihubes betragenden Teil h'des Anzugweges, also bei der inzwischen ausreichend grossen Anzugskraft M des Magneten beginnt der eigentliche Betätigungsvorgang, wobei die Kontakt-Last P - wie ersichtlich - im ersten Teil des Kontakt-Weges k steil ansteigt bis der Umkipp-Punkt des Sprung-Mechanismus erreicht ist und der Schalthebel 8 unter der beschleunigenden Wirkung der Sprungfeder 10 an seine linke oder rechte Anschlagstellung - Kontakt 13 an 14 bzw. bei Öffnung an 12 - vorschnellt, wonach während des noch geringen Resthubes ho die Schwinge 7 bis zu ihrem Anschlag 11 bzw. 11'weitergedreht und der Federteller 9 auf der Schneide 7'gleichfalls in seine stabile Endlage gebracht wird, in der die Sprungfeder 10 nunmehr die Vorspannung für den nächstfolgenden umgekehrten Schalt-Vorgang erhält.
PATENT ANSPRÜCHE : 1. Installations - Stromstoss - Fernschalter mit beim öffnung-sowie beim Schliessungs-Stromstoss gleichsinnig bewegtem Magnetanker, und als Sprungschalter ausgebildetem Schaltwerk, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (3) des Magnetsystems (A) um einen Fortsatz (2') des Magnet joches (2) entgegen der Wirkung einer an diesem Fortsatz befestigten, in der Symmetrie-Ebene des Ankers angeordneten Rückstellfeder (5) seitlich-d. h. quer zur Anzugsrichtung - verschwenkbar ist und ferner einen in seiner Verlängerung angeordneten Betätigungs-Finger (4') mit keilförmigem Querschnitt trägt, der bei Anzug des Ankers erst im letzten, - etwa 25 - 30 % betragenden Teil des Anzugsweges, also bei stärkster Anziehungskraft (M) auf die Schalt-Nocke (7') des Sprung-Schaltwerkes (B) einwirkt.