DE1963596C3 - Elektrischer Impulsgeber mit Schutzrohrkontakt - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Impulsgeber mit Schutzrohrkontakt, der von auf einer Trägerplatte angeordneten Dauermagneten betätigbar ist, deren Polflächen in einer zur Längsachse des Schutzrohrkontaktes parallelen Ebene liegen. Ein solcher Impulsgeber ist durch die DE-AS 11 49 385 bekannt.

Der Abstand zwischen der Trägerplatte und dem Schutzrohrkontakt ist bei dem bekannten impulsgeber so einjustiert, daß der Schaltkontakt offen ist, wenn sich seine Kontaktstelle gerade über dem Pol eines Magneten befindet. Die Schließung des Schaltkontaktes erfolgt dann, wenn sich die Kontaktstelle etwa in der Mitte zwischen zwei Magneten befindet. Aufgrund dieser Anordnung ist keine präzise Bestimmung des Schaltpunktes möglich.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Impulsgeber der eingangs genannten Art so zu ^bl) gestalten, daß die Schaltpunkte sehr genau und reproduzierbar innerhalb enger Toleranzen festgelegt werden können. Bei einer Vor- oder Rückwärtsbewegung der Betätigungseinrichtung sollen keine Hysterese-Erscheinungen auftreten. ^h">

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1 angegebene Merkrnaikornbination gelöst.

Zweckmäßige Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet

Mit dem erfindungsgemäßen Impulsgeber ist es möglich, genau an den Orten, die den Begrenzungskanten der nebeneinander liegenden Sektoren zugeordnet sind, präzise elektrische Impulse zu erzeugen. Diese Genauigkeit wird dadurch erreicht, daß im Grenzbereich der Sektoren die beiden magnetischen Flüsse von zwei nebeneinanderliegenden Sektoren gegenläufig sind, wodurch in der Begrenzungskante der resultierende magnetische FIuB praktisch Null ist In einem solchen Grenzbereich besteht somit über eine sehr kurze Bewegungsstrecke eine sehr starke magnetische Flußänderung, bei der sich die Richtung des Flusses umkehrt Außerhalb des Grenzbereiches besteht ein magnetischer Fluß, der bewirkt, daß die Schutzrohrkontakte geschlossen sind. Die Öffnung der Schutzroh 1 kontakte erfolgt somit trennscharf im sehr schmalen Grenzbereich zwischen zwei Sektoren.

Der erfindungsgemäße elektrische Impulsgeber kann rotationsbeweglich sein, wobei seine aneinandergrenzenden Sektoren keilförmig sind; er kann jedoch auch für lineare Bewegungsvorgänge ausgelegt sein, wobei die Sektoren rechteckförmig sind.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen ausführlicher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 die Perspektivdarstellung eines erfindungsgemäßen rotationsbeweglichen Impulsgeber,

F i g. 2 einen Teilschnitt durch den Impulsgeber entlang der Linie H-II in F ig. 1,

Fig.3 einen Querschnitt durch den Impulsgeber entlang der Linie IIl-HI in F ig. 1.

Der in F i g. 1 dargestellte Impulsgeber 23 besteht aus einer wahlweise in zwei Richtungen drehbaren scheibenförmigen Betätigungseinrichtung 50 und einem vorzugsweise stationär angeordneten Schutzrohrkontakt 40. Bei einer Drehbewegung der Betätigungseinrichtung 50 wird an bestimmten Winkelpositionen kurzzeitig bzw. impulsförmig der normal geschlossene Stromkreis des Schutzrohrkontaktes 40 unterbrochen. Die Schalterbetätigungseinrichtung 50 ist mit einer Antriebsweile 14 verbunden.

Der Schutzrohrkontakt 40 enthält 2 sich an der Spitze überlappende, flexible, magnetisch betätigbare Kontaktzungen 41, die in eine mit inertem Gas gefüllte Glasröhre eingekapselt sind. Die Kontaktzungen 41 sind jeweils an einem Ende in der Glasröhre so angeordnet und vorgespannt, daß ihre freien Enden nicht aufeinanderliegen, sondern eine offene Kontaktstelle bilden. Beim Anlegen eines magnetischen Feldes, dessen Fluß 58 durch den Schutzrohrkontakt 40 in der Längsachse 43 und die Kontaktzungen 41 verläuft, legen sich durch die magnetische Zugkraft die Enden der Kontaktzungen 41 aufeinander, wodurch der Schutzrohrkontakt 40 geschlossen wird.

Die Schalterbetätigungseinrichtung 50 enthält eine ebene magnetische, vorzugsweise kreisförmige Scheibe 51 aus keramischem Material, zum Beispiel Bariumferrit, das eine relativ hohe Koerzitivkraft von etwa 120... 160 000 A/m aufweist. Durch die Verwendung dieses Materials kann die Stärke der Scheibe 51 dünn sein. Die Scheibe 51 ist auf einer kreisförmigen Trägerplatte 52 befestigt, die entweder aus Weicheisen bestehen kann oder aus einem Material, das eine niedrige Koerzitivkraft von etwa 40 A/m aufweist. Die Trägerplatte 52 ist mittels Schrauben 53, wie aus der F i g. 2 zu ersehen ist, mit der Antriebswelle 14 verbunden.

Die Scheibe 5t ist in radialer Richtung in eine Anzahl

von Sektoren 56a.. 56t/ aufgeteilt, die eng nebeneinan-. derliegen, so daß zwei einander benachbarte Sektoren 56a... 56t/ eine gemeinsame in radialer Richtung sich erstreckende Begrenzungskante 55 haben. Die Sektoren 56a... 56d sind in radialer Richtung magnetisiert entlang der Linie 54 (siehe Fig.2), die wie die Längsachse 43 des Schutzkontaktes 40 verläuft Jeder der Sektoren 56a, 566, 56c und 56t/ weist zwei magnetische PoJe M, Sl entgegengesetzter Polarität auf, die so orientiert sind, daß, wie aus F i g. 2 ersichtlich ist, eine durch sie verlaufende radiale Linie 57, die die Längsachse eines Sektors bildet, parallel zur Längsachse 43 des Schutzrohrkontaktes 40 verläuft, wenn der entsprechende Sektor 56a... 56d dem Schutzrohrkontakt 40 benachbart ist

Befindet sich ein magnetischer Sektor (z. B. 56a,} in unmittelbarer Nachbarschaft oder unter dem Schutzrohrkontakt 40, dann verläuft der von diesen Polen N\, Si ausgehende magnetische Fluß 58 durch dj^ Kontaktzuiigen 41 des Schutzrohrkontaktes 40, wodurch dieser schließt Die Trägerplatte 52 ermöglicht einen magnetischen Rückschluß. Der magnetische Rückschluß über die Trägerplatte 52 hat den Vorzug, daß sich durch den geringen magnetischen Widerstand, den diese Trägerplatte 52 aufweist, der magnetische Fluß 58 in seiner Stärke erhöht, wodurch der Einfluß eines eventuell vorhandenen störenden Streufeldes an den Begrenzungskanten der Scheibe 51 sich wesentlich vermindert

Im Bereich jeder Begrenzungskante 55 sind die magnetischen Flüsse der benachbarten Sektoren 56a, 566 in ihrer Richtung einander entgegengesetzt und es ergibt sich dadurch eine sehr schmale neutrale Zone, in deren Mitte kein magnetischer Fluß besteht Verläuft solch eine Begrenzungskante 55 in der gleichen Richtung wie die Längsachse 43 des Schutzrohrkontaktschalters 40, dann öffnen die Kontaktzungen 41 des Schutzrohrkontaktes 40, weil in dieser Stellung der Schalterbetätigungseinrichtung 50 kein magnetischer Fluß besteht, der durch die Kontaktzungen 41 verläuft (siehe hierzu F i g. 1).

Durch eine Weiterdrehung der Scheibe 51 gelangen aufeinanderfolgend nacheinander die magnetischen Sektoren 56a, 5b, 56c und 56c/ unter den Schutzrohrkontakt 40, wobei sich die magnetischen Flüsse 58 in ihrer Richtung in der gleichen Reihenfolge wie die Polarität der magnetischen Sektoren 56a... 56c/ ändern. Diese Änderungen des magnetischen Flusses ergeben eine magnetisch neutrale Zone in der Begrenzungskante 55, in welcher der magnetische Fluß den Wert Null erreicht

Die Fig.3 zeigt einen Querschnitt durch die kreisförmige Trägerplatte 52 mit zwei einander benachbarten magnetischen Sektoren 56a und 56b. Im Bereich der Begrenzungskante 55 der Sektoren 56a und 566 ist die Stärke und die Richtung des magnetischen Flusses in Form einer Kurve 63 über der horizontalen Bezugsachse H dargestellt. In Richtung der vertikalen Bezugsachse V ist die Stärke des magnetischen Flusses aufgetragen. Die Linie P stellt den Pegel des magnetischen Flusses dar, der zum Schließen des Schutzrohrkontakt-Schalters 40 mindestens erforderlich ist. Die darunterliegende Linie P stellt hingegen den Pegel des magnetischen Flusses dar, bei dem der Schutzrohrkontakt 40 öffnet.

Das Charakteristische an der Kurve 63 ist ihr sehr steller Verlauf im Bereich der neutralen Zone bei der Begrenzungskante 55, wo sich die Stärke des magnetischen Flusses rapide von einem maximalen Wert nach Null ändert. Die Schnittpunkte, bei denen die Kurve 63 die Pegellinien Pund D schneidet, liegen in horizontaler Richtung sehr nahe nebeneinander. Ein ähnlicher, jedoch umgekehrter Verlauf der Kurve 63 ergibt sich beim Übergang auf den nächstfolgenden magnetischen Sektor, der eine entgegengesetzte magnetische Polarität aufweist Auch in diesem Fall erfolgt ein sehr steiler Anstieg der Kurve 63.

Aus der F i g. 3 ist weiter zu ersehen, daß auf der Seite liüiks von der Begrenzungskante 55 die wesentlichste

ίο Änderung der Stärke des magnetischen Flusses dort beginnt, wo der Abstand von der vertikalen linie V etwa der Materialdicke Tder Scheibe 51 entspricht Um eine möglichst gute Ausnutzung zu bekommen, sollte deshalb die Breite IV der Sektoren 56a... 56</ im Bereich der Welle größer sein als die Materialdicke T der dauermagnetischen Scheibe 51.

Die beiden Kurven 61 und 62 in der F i g. 3 zeigen die Stärke des magnetischen Flusses, der sich ergibt, wenn der rechte Sektor 56Z> nicht magnetisiert ist (Kurve 61) bzw. wenn der rechte Sektor 56/> zwar in umgekehrter Polarität zum linken Sektor 56a magnetisiert ist jedoch mit einer Intensität die nicht ausreicht um den Schutzrohrkontakt 40 zu schließen (Kurve 62). Aus der Kurve 61 ist zu ersehen, daß eine maximale Änderung des magnetischen Flusses an der Begrenzungskante 55 stattfindet und daß sich anschließend der magnetische Fluß asymptotisch dem Wert Null nähert Der Verlauf der Kurve 62 ist ähnlich dem Verlauf der Kurve 61, jedoch wird bei dieser Kurve 62 keine eindeutige Stellung definiert wo der magnetische Fluß den Wert Null erreicht Die maximale Änderung des magnetischen Flusses der Kurven 61 und 62 ist im Vergleich mit der Kurve 63 wesentlich geringer. Außerdem zeigt der Verlauf der Kurven 61 und 62 in dem Bereich, in welchem sie die Pegellinie D schneiden, eine nur geringe Flußänderung, wodurch sich Unsicherheiten im Öffnungszeitpunkt des Schutzrohrkontaktes 40 ergeben. Aus dem Verlauf der Kurven 61,62 und 63 ist weiter zu ersehen, daß durch die Einwirkung von magnetischen Streufeldern die Zuverlässigkeit der Schaltfunktion des Schutzrohrkontaktes 40 bzw. der Ort an dem der Schaltvorgang stattfindet, bei den Kurven 61 und 62 beeinflußt und verschoben wird und daß sich dadurch die Unsicherheit noch weiter erhöhen kann. Die

■*'> Einwirkung der magnetischen Streufelder ist insbesondere bei einem Verlauf des magnetischen Flusses gemäß den Kurven 61 und 62 dort kritisch, wo diese Kurven 61, 62 die horizontale Pegellinie D schneiden. Durch die Einwirkung eines magnetischen Streufeldes wird die

so Pegellinie D in vertikaler Richtung entweder nach oben oder nach unten verschoben. Wenn die Flanke der Kurve des magnetischen Flusses jedoch sehr steil verläuft, wie dies bei der Kurve 63 der Fall ist wird bei Anwesenheit eines magnetischen Streufeldes der Punkt bei dem der Schutzrohrkontakt 40 öffnet oder schließt, in seiner Lage nur wenig verschoben. Bei den Kurven 61 und 62 hingegen, deren Flanken wesentlich flacher sind, variiert der Schnittpunkt der Kurven 61, 62 mit den Pegellinien D bzw. Pbei Einwirkung eines magnetischen

Wi Streufeldes beachtlich und der Schutzrohrkontakt 40 schließt bzw. öffnet zu ungleichen Zeiten, d.h. der geometrische Ort der Schaltfunktionen streut beachtlich :>m eine vorgegebene Stellungsposition der Scheibe 51. Das öffnen und Schließen des Schutzrohrkontaktes

"' 40 kann demzufolge vor oder hinter der vorgegebenen Sollstellung des elektrischen Impulsgebers 23 erfolgen.

Es ist ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Impulsgebers 23, daß die magnetische Induktion der

Sektoren 56a... 56d, bzw. die Stärke des magnetischen Flusses in beliebiger Größe gewählt werden kann. Während eine Erhöhung oder eine Verminderung der Stärke des magnetischen Flusses nach der Kurve 63 aufgrund der steilen Flanken praktisch keine Verschiebung des Schnittpunktes der Kurve 63 mit den Pegellinien P bzw. D zur Folge hat, bewirkt eine Erhöhung des magnetischen Flusses bei einer Ausführungsform nach den Kurven 61 bzw. 62, daß die Schnittpunkte dieser Kurven mit den Pegellinien Pbzv D in den flachverlaufenden Teil der Kurvenflankei verschoben werden, wodurch sich wiederum eine stark< Streuung der Schaltpunkte ergeben kann. Eine Vermin derung der magnetischen Flußstärke bei einer Ausfüh rungsform, die den Kurven 61 bzw. 62 zugrundeliegt bewirkt, daß sich der magnetische Fluß dem Pegel de: Streuflusses nähert, wodurch wiederum die Zuverlässig keit einer genauen Schaltung beeinträchtigt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Elektrischer Impulsgeber mit Schutzrohrkontakt, der von auf einer Trägerplatte angeordneten Dauermagneten betätigt wird, deren Polflächen in einer zur Längsachse des Schutzrohrkontaktes parallelen Ebene liegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauermagnete Sektoren (56a... 56d) einer die Trägerplatte (52) ganz bedeckenden Scheibe (51) sind, ihre Magnetisierungsrichtung quer zur Bewegungsrichtung (18), jedoch in der Ebene der Scheibe (51) liegt, daß die Dauermagnete so angeordnet sind, daß ihre geradlinigen Begrenzungskanten (55) aneinanderliegen und benachbarte Pole ungleichnamig sind, und daß der Schutzrohrkontakt (40) so befestigt ist daß seine Längsachse (43) sich quer zur Bewegungsrichtung (18) erstreckt und mit den geradlinigen Begrenzungskanten (55) fluchtet

2. Impulsgeber nach Anspruch 1 mit einer rotierenden, kreisförmigen Trägerplatte, dadurch gekennzeichnet, daß die die Dauermagnete bildenden Sektoren (56a... 56d) keilförmig sind und sich vom Zentrum der Trägerplatte (52) bis zu deren Peripherie hin erweitern und daß sich ihre geradlinigen Begrenzungskanten (55) sowie die Längsachse (43) des Schutzrohrkontaktes (40) in radialer Richtung (57) erstrecken.

3. Impulsgeber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauermagnete durch nachträgliches Magnetisieren der Scheibe (51) hergestellt sind.

4. Impulsgeber nach einem dor Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als joch für den magnetischen Fluß (58) zwischen den beiden Polen (N\, S₁) jedes Sektors (56a... 56d) die Trägerplatte (52) dient und daß diese aus einem magnetischen weichen Material besteht.