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Elektromagnetisch betätigte Schalteinrichtung Zusatz zum Patent 316191
Das Patent716 zgz bezieht sich auf eine elektromagnetisch betätigte Schalteinrichtung
mit einem unter dem Einfluß des Magnetfeldes beweglichen Anker, welcher bei mit
unverändertem Richtungssinn wiederholt eingeschalteter Magneterregung nacheinander
abwechselnd erst in die eine und dann in die andere von zwei Schaltstellungen eingestellt
wird, unter Verwendung von mit dem Anker mechanisch nicht fest verbundenen, jedoch
unter dem Einfluß des gleichen Magnetfeldes stehenden Lenkern aus magnetisch leitendem
Werkstoff, welche nach Beendigung eines Schaltvorganges die entgegengesetzte Bewegung
des Ankers für den nächtsfolgenden Schaltvorgang vorbereiten. Nach der Erfindung
des Hauptpatents werden bei eingeschalteter Magneterregung Anker und Lenker in eine
Endlage bewegt und dort durch die Wirkung der Magnetkraft festgehalten, während
nach Ausschaltung der Erregung nur der Anker in dieser Endlage bleibt und der
Lenker
dagegen unter der Einwirkung äußerer Kräfte, vorzugsweise Schwerkraft oder Federkraft,
in die die entgegengesetzte Bewegung des Ankers vorbereitende Lage im Feldraum des
Magneten bewegt wird.
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Die Erfindung betrifft eine weitere Ausgestaltung der Erfindung des
Hauptpatents und besteht darin, daß diese Erfindung für eine solche Schalteinrichtung
angewendet wird, bei der Anker und Lenker nach Art eines Tauchkerns in der Achse
einer Magnetspule beweglich angeordnet sind. Während beim Hauptpatent Anker und
Lenker um eine Achse drehbar gelagert sind. wird das den Gegenstand des Hauptpatents
bildende Schaltprinzip zur Auslösung einer hin und her gehenden Bewegung nutzbar
gemacht. Bei der vorliegenden Erfindung sind dementsprechend der Anker des -Magnetsystems
und der die Bewegung des Ankers jeweils vorbereitende Lenker nach Art eines Tauchkerns
in der Achse einer Magnetspule angeordnet. Zweckmäßig besteht dabei der Lenker aus
zwei Teilstücken. «-elche mechanisch miteinander gekuppelt sind und bei ausgeschalteter
Magneterregung nach oben und unten bz«-. nach beiden Seiten aus der -Magnetspule
herausragen. Zwischen den Teilstücken des Lenkers liegt der Anker, welcher als Tauchkern
in der -Magnetspule hin und her bewegt wird.
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Es ist eine elektromagnetisch betätigte Schalteinrichtung bekanntgeworden.
welche ebenfalls mit einem unter dem Einfloß eines Magnetfeldes beweglichen Anker
und einem Lenker aus magnetisch leitendem Werkstoff arbeitet. wobei der letztere
dazu dient, jeweils nach Beendigung eines Schaltvorganges die entgegengesetzte Bewegung
des Ankers für den nächstfolgenden Schaltvorgang vorzubereiten. Bei dieser bekannten
Schalteinrichtung sind Anker und Lenker ebenfalls nach Art eines Tauchkerns in der
Achse einer -Magnetspule beweglich angeordnet. Für den Lenker der bekannten Schalteinrichtung
gilt jedoch nicht das für die Erfindung wesent- i liche -Merkmal. daß der Lenker
nach Ausschaltung der Erregung des -Magneten unter dem Einfloß einer äußeren Kraft,
beispielsweise der Schwerkraft oder einer Federkraft. in eine solche Lage bewegt
wird, daß die Richtung für die nächstfolgende Ankerbewegung vorbereitet wird. Die
bekannte Schalteinrichtung arbeitet vielmehr als Sprungschalter, d. h. als ein Schalter,
der in seinen Endlagen nicht durch die Magnetkraft. sondern durch ein Sprungwerk
gehalten wird. Die @t'irkung des Magnetfeldes muß in den Endlagen des Schalters
sogar ausgeschaltet werden, weil der Schalter sonst durch das -Magnetfeld wieder
in die entgegengesetzte Lage zurückgezogen würde. Bei der bekannten Anordnung muß
somit erstens ein besonderes zum Schaltmechanismus gehöriges Sprungwerk vorgesehen
sein 'und zweitens ein Schalter, welcher den Steuerstromkreis in der Endstellung
des Schalters unterbricht. Diese Forderungen erschweren die konstruktive Ausgestaltung
des Schalters wesentlich. Das Sprungwerk hat außerdem den Nachteil, daß die beim
Schälten zu überwindenden Reibungsn-iderstände wesentlich größer sind als die Widerstände,
die lediglich zur Kontaktunterbrechung notwendig waren.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Das lTagnetsvstem der Schalteinrichtung besteht aus einer Magnetspule i, die nach
außen hin allseitig von magnetisch leitendem Werkstoff, beispielsweise Eisen, umschlossen
ist. Die Richtung des in der Spule fließenden Erregerstromes sei derart, daß sich
die in der Zeichnung angegebene Polarität (Nordpol \ links. Südpol S rechts) ergibt.
In der Achsrichtung der Magnetspule i ist ein Führungszylinder aus magnetisch nichtleitendem
Wirkstoff angeordnet. der zur Führung der beweglichen Teile der Schalteinrichtung
dient. An der Arbeitsachse 3, welche die Schaltkräfte auf irgendeinen an sich beliebigen
Schalter überträgt. ist der Arbeitsanker 4 befestigt. Dieser besteht aus einem zylindrischen
Teil aus magnetisch leitendem Werkstoff. vorzugsweise Eisen.
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Der Lenker. -welcher erfindungsgemäß die Schaltbewegung des Arbeitsankers
.t vorbereitet, besteht aus zwei Teilstucken 6 und i aus magnetisch leitendem Werkstoff,
die mechanisch untereinander durch zwei Stäbe aus magnetisch nichtleitendem Werkstoff
verbunden sind. Bei dem Ausführungsbeispiel liegen die beiden Stäbe 3 in notenartigen
Vertiefungen des Arbeitsankers .i. Das Lenksvstem kann dadurch zusammen mit dem
Anker :M in ein und demselben Führungsrohr untergebracht werden, und es ergibt sich
eine wenig Raum beanspruchende Bauart. An sich ist die Erfindung jedoch nicht an
die in der Zeichnung dargestellte Ausführungsform der mechanischen -Verbindungen
zwischen den beiden Lenkerstücken 6 und ; gebunden. Die Verbindungsteile können
beispielsweise auch außerhalb der -Magnetachse angeordnet sein, es kommt nur darauf
an, daß die beiden Stücke 6 und ; stets in gleicher Weise hin und her bewegt werden.
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Wesentlicher Bestandteil des Lenkers bz-,v. des aus den Teilen 6,
; und 5 bestehenden Lenkersystems sind noch die beiden Federn 8 und g, welche die
Stücke 6 und ; jeweils nach ausgeschalteter Erregung de: 'Magneten i in die gezeichnete
Lage zurückbewegen. Die
beiden Federn 8 und 9 sind mit ihrem einen
Ende an dem Führungszylinder 2 befestigt, und zwar in der Nähe der Magnetspule r.
Das andere Ende der Federn ist an Abschlußstücken befestigt, die tellerartig ausgebildet
sein können und derart an den beiden Enden des Führungszylinders 2 angeordnet sind,
daß sie bei nach außen gerichteten Bewegungen der beiden Lenkerstücke 6 und 7 von
dem Zylinder 2 abgehoben werden .und dadurch eine der beiden Federn spannen. Die
Lenkerstücke 6 und 7 sind mit den Abschlußstücken der Feder nicht fest verbunden,
damit die Lenkerstücke sich auch in der entgegengesetzten Richtung, d. h. in den
Kern der Spule hineinbewegen können.
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Die Wirkungsweise der Schalteinrichtung ist folgende: Es sei angenommen,
daß der Anker q. nach der Ausführung der letzten Schaltbewegung die in der Zeichnung
dargestellte Lage eingenommen hat. Wenn daraufhin der Erregerstrom der Magnetspule
i eingeschaltet wird, so sucht der Magnet die beiden aus magnetischem Werkstoff
bestehenden Teile q., 6, d. h. den Anker und die eine Hälfte des Lenkersystems,
nach links in das Innere der Spule hineinzuziehen. Mit dem Anker q. bewegt sich
dabei auch die Arbeitsachse 3 nach links. Infolge der mechanischen Verbindung des
Lenkerstückes 6 mit dem Lenkerstück 7 über die beiden Stäbe 5 wird das Lenkerstück
7 nach links aus dem Führungszylinder 2 herausgeschoben, und es wird dabei die Feder
9 gespannt. Sobald jetzt die Erregung der Spule i wieder ausgeschaltet wird; zieht
die Feder 9 das Lenkersystem in die in der Zeichnung dargestellte neutrale Lage
zurück. Der Anker q. macht jedoch diese Bewegung nicht mit, weil er mechanisch mit
dem Lenkersystem nicht verbunden ist. Der Anker liegt jetzt mit seinem linken Ende
an dem Lenkerstück ? an.
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Wenn jetzt die Erregung der Spule i wiederum eingeschaltet wird, so
vollzieht sich der gleiche Bewegungsvorgang, nur mit umgekehrter Richtung; denn
jetzt werden die beiden Teile q. und 7 von dem Magneten nach innen gezogen, und
das Lenkerstück 6 schiebt sich nach rechts aus dem Führungszylinder 2 heraus und
spannt die zugehörige Feder B. Sobald dann die Erregung wieder ausgeschaltet wird,
zieht die Feder 8 das Lenkersystein 6, 7 wieder in die in der Zeichnung dargestellte
Lage zurück.
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Aus der beschriebenen Wirkungsweise der Schalteinrichtung geht hervor,
daß die Lenker 6 und 7 jeweils nach Ausschaltung der Erregung unter der Einwirkung
äußerer Kräfte, d. h. der Federkräfte 8, 9, in eine solche Lage in dem Magnetpfad
gebracht werden, daß der Anker d. beim Wiedereinschalten des Magneten aus der einen
Endlage in die andere Endlage bewegt wird. Bei der Schalteinrichtung nach der Erfindung
wird somit lediglich durch Anwendung eines frei beweglichen Lenkers aus magnetischem
Werkstoff die neue Bewegungsrichtung für den Anker vorbereitet.
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In der Zeichnung ist angegeben, daß der Anker q. auf seinen beiden
Enden kegelförmige Ansätze besitzt, die in die beiden Lenkerstücke 6 und 7 hineinragen.
Dies hat den Vorteil, daß die Kraft-Weg-Kennlinie des Antriebes gleichmäßiger gestaltet
werden kann, weil der Unterschied der von den magnetischen Kraftlinien zu überbrückenden
Luftstrecke am Anfang und am Ende der Arbeitsbewegung verkleinert wird. Bei dem
gezeichneten Ausführungsbeispiel der Erfindung liegt außerdem zwischen den beiden
Lenkerstücken 6 und 7 und den Magnetpolen ein gewisser Luftabstand. Das hat den
Vorteil, daß die Streuung zwischen den Magnetpolen und dem jeweils am Arbeitsvorgang
unbeteiligten Lenkerstück herabgesetzt wird.
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Es sei noch darauf hingewiesen, daß die in der Zeichnung dargestellte
Ausführungsform nur zur Erläuterung des Erfindungsgedankens dienen soll. Die konstruktive
Ausgestaltung der für die Schalteinrichtung besonders wesentlichen Teile, nämlich
des Ankers ,4 und der beiden Lenkerstücke 6 und 7, kann von dem Ausführungsbeispiel
abweichen, ohne daß an dem Erfindungsprinzip etwas geändert wird. Die Schalteinrichtung
läßt sich beispielsweise so ausbilden, daß der Lenker aus einem zylindrischen Stab
besteht, der an den beiden äußeren Enden aus magnetischem Werkstoff, in der Mitte
dagegen aus nichtmagnetischem Werkstoff, beispielsweise Messing, besteht. Der aus
Messing bestehende Teil würde dabei in seiner Länge den Stäben 5 in dem gezeichneten
Ausführungsbeispiel entsprechen. Der Anker d. ist als Hohlzylinder ausgebildet und
gleitet außen auf dem aus Messing hergestellten Teil des Lenkersystems. Eine ändere
Möglichkeit besteht auch darin, daß die beiden Lenkerteile 6 und 7 durch ein Messingrohr
miteinander mechanisch verbunden sind und daß der Anker q. im Innern dieses Rohres
frei beweglich angeordnet ist. Die beiden Lenkerstücke 6 und 7 brauchen nicht wie
im Ausführungsbeispiel zylindrisch ausgebildet zu sein, es kommt nur darauf an,
daß sie in der Achsrichtung des Magneten zusammen mit dem Anker nach Art eines Tauchkerns
hin und her bewegt werden können und daß von außen Kräfte auf das Lenkersystem einwirken,
die dieses bei ausgeschalteter Magneterregung in eine magnetisch neutrale Lage bewegen.
Die äußeren Kräfte können Federkräfte
sein, es kann aber auch für
eine der beiden Kraftrichtungen die Schwerkraft verwendet werden.