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Elektromagnetisch rastender Schalter Die Erfindung betrifft einen
Schalter mit elektromagnetischer Rasterung und automatischem Zurückspringen auf
die Ausgangsstellung nach Stromunterbrechung.
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Elektrische Schalter mit verschiedenen Schaltstellungen sind bisher
im allgemeinen in der "Technik mit einer Rasterung versehen, die die Schalter in
bestimmten Stellungen festhalten. Sie -,werden unter L;TI>era%-iiiduiig der Rast,
z. B. von band, von einer Stufe zur anderen vor- oder zurückgeschaltet. 7;s sind
andere Schalterkonstruktionen bekannt, die keine 1Zasterung besitzen und durch eine
der bekannten Federkonstruktionen nach Loslassen des Schalterknebels in die Ausgangsstellung
zurückgezogen werden. Dreht man einen solchen Schalter bis zu einer bestimmten Stufe
und will ihn dort belassen, so muß man ihn in dieser Stellung festhalten. Läßt man
den Schalter los, dann zieht eine Feder in an sich bekannter Weise den Schaltknebel
auf die Ausgangsstellung zurück.
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Es gibt Schalter (Stufenschalter z. B. für das Einschalten von Elektromotoren),
bei denen der Schaltknebel in einer Stellung durch Elektromagnete festgehalten wird.
Es sind auch Schalter bekannt, die nach der Art der Nullspannungsausschalter nach
Wegbleiben des Stromes abschalten. Die genannten Schalter erfüllen ihren technischen
"Zweck vollkommen, doch haften ihnen Nachteile an, die es zweckmäßig erscheinen
lassen, einen universell verwendbaren Schaltertyp zu erstellen. Der Erfindung liegt
somit die Aufgabe zugrunde, für eine Reihe von Geräten Schalter zu entwickeln, die
während des Betriebes rasten und damit jede Schalterstellung halten, beim Abschalten
des Stromes aber automatisch in die Ausgangsstellung zurückkehren, wobei dieser
Schalter außerdem jedoch in jeder gewünschten Stufe wie die anderen
mehrstufig
rastenden Schalter nach Belieben vor-oder zurückgeschaltet werden kann und nur nach
einer gewollten oder ungewollten Unterbrechung einer Strombahn abschalten soll.
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Die Lösung des Problems wird dadurch erreicht, daß der zwei- oder
mehrstufige Schalter mit einer nur nach Anzug eines Elektromagnets haltenden und
bei Stromunterbrechung abspringenden Rasterung versehen ist, die in Tätigkeit das
Festhalten des Schalters in beliebig vielen Schaltstellungen in derselben Art wie
die gebräuchlichen rastenden Schalter erlaubt, bei Stromunterbrechung aber außer
Funktion tritt, so daß Federn oder entsprechende mechanische Rückstellvorrichtungen,
z. 1i. Zug von Gewichten, Preßluft, Elektromotoren, in an sich bekannter Weise den
Schalter dann automatisch auf die Ausgangsstellung zurückziehen.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist darin zu sehen, daß eine
Einrichtung, vorzugsweise ein Relais, vorgesehen ist, die das Einschalten des Elektromagnets
nur in der Ausgangsstellung möglich macht, so daß a) ein Einschalten der Rasterung
und b) wahlweise auch die Stromzuführung zu den Schalterkontakten in einer anderen
als der Ausgangsstellung nicht erfolgen kann oder daß ein Strom über eine nur bei
einer bestimmten Schalterstellung vorhandene Kontaktbrücke den Elektromagnet zum
Anzug bringt, der neben der Rasterung zugleich über einen Arbeitskontakt den Dauerstrom
einerseits für seine Spule und andererseits über den gleichen oder einen zweiten
Arbeitskontakt für den Schalter selbst einschaltet.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist darin zu sehen, daß der
Elektromagnet die Schaltkontakte anpreßt, während entweder nur beim Abschalten des
Stromes oder aber schon bei jeder Änderung der Schalterstellung die dem oder den
Elektromagneten entgegenarbeitende Feder den Anker des Elektromagnets abzieht und
dadurch auch den Kontakt öffnet. Eine weitere Ausführung der Erfindung ist durch
die Tatsache gegeben, daß verschiedene Stromkreise, insbesondere Schwach-oder Starkstrom
bzw. Gleich- oder Wechselstrom, den Elektromagnet erregen und die Schaltkontakte
durchströmen.
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Der elektromagnetisch funktionierende Schalter nach der Erfindung
hat den Vorteil, daß die Rasterung über einen Elektromagnet erfolgt, der eingeschaltet
ist, solange der Schalter sich in Betrieb befindet. Wird der Strom abgeschaltet,
dann hört die Rasterung auf, da der Elektromagnet nicht mehr anzieht und die bereits
erwähnte Federanordnung oder dementsprechende andere Einrichtung, deren Zug die
Rasterung nicht zu überwinden vermochte, nunmehr den Schalter in die Ausgangsstellung
zurückziehen kann.
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Es ist dabei gleichgültig, ob der Elektromagnet beim Anzug eine Vorrichtung
in die Rasterung eingreifen läßt, oder ob die Rasterung vom Elektromagnet gegen
einen entsprechend eingreifenden Teil des Schalters gepreßt wird. Es ist auch gleichgültig,
in welcher Ebene die Rasterung angeordnet ist, ob senkrecht oder parallel zur Achse
des Schalters oder unter einem beliebigen Winkel zu diesem. Der Elektromagnet zur
Rasterung des erfindungsgemäßen Schalters kann vorteilhafterweise ebenso am beweglichen
wie am feststehenden Teil des Schalters angeordnet werden. Ein weiterer Vorzug des
Schalters nach der Erfindung ist, daß die Konstruktion auch so ausgebildet sein
kann, daß durch den Elektromagnet nicht nur die Rasterung erfolgt, sondern auch
die Kontakte aufgepreßt werden und dementsprechend soNvohl eine sehr feste Kontaktgabe
ohne Ermüdung gewährleistet wird als auch beim Abschalten des Stromes eine rasche
Trennung der Kontakte durch das Zurückspringen des Elektromagnets erfolgt. Der oder
die Elektromagnete zur Kontaktgabe können auch sowohl im festen als auch im drehbaren
Teil des Schalters angeordnet sein. Es können auch getrennt ein oder mehrere Elektromagnete
zur Herstellung der Kontakte und ebenso ein oder mehrere zur Herstellung derRasterung
verwandt werden, es können aber auch ein oder mehrere Elektromagnete das Rasten
und die Kontaktgabe gemeinsam beNvirken. Es können weiterhin die Kontaktknöpfe selbst
durch zweckmäßige Formgabe zum Rasten mitbenutzt werden. Ein wesentlicher Vorteil
des erfindungsgemäßen Schalters ist seine Verwendung an Geräten, bei denen während
des Betriebes die Schalter in verschiedenen Schaltstellungen festhalten müssen,
wobei aber das versehentliche Unterlassen des Zurückstellens des Schalters nach
Stromunterbrechung und -wiederkehr zu Schäden führen kann. Als Beispiel dafür sei
nur auf die Röntgenröhre verwiesen, obwohl zahlreiche andere Fälle noch denkbar
sind.
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Mit Vorteil ordnet man die Stromzuführung zu dem Elektromagnet so
an, daß das Einschalten der Rasterung und die Stromzuführung zum Schalter nur bei
der Ausgangsstellung des Schalters erfolgen kann, auf diese Weise ist man gegen
Störungen durch Unachtsamkeit weitgehend gesichert.
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Der in der Abb. i wiedergegebene Schalter hat z. B. die Kontaktknöpfe
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, B. Die um die Achse i i drehbaren und miteinander verbundenen
Zungen 9 und io können jeweils zwei gegenüberliegende Kontaktknöpfe, also i und
oder 2 und 6, oder 3 und 7, oder d und 8 verbinden. Der Schalter rastet durch eine
zusammen mit den Kontaktzungen 9 und io drehbare Scheibe 12, in deren Auskerbungen
die Rolle 13 eingreifen und den Schalter dadurch zum Rasten bringen kann. Die Rolle
13 wird durch die Feder 16, die in der Halterung 17 befestigt ist, aus den Auskerbungen
der Scheibe 12 herausgedrückt. Bekommt jedoch die Spule 15 des Elektromagnets 14
Ström, so drückt dieser auf die Feder 16 und bringt damit die Rolle 13 unter Überwindung
der Kraft der Feder 16 zum Rasten in den Einkerbungen der Scheibe 12. Weiterhin
ist an dem Schalter eine Feder 18 angebracht, deren Enden einerseits auf den fest
mit der nicht gezeichneten Bodenplatte des Schalters verbundenen Bolzen i9 und anderseits
auf den mit der Zunge 9 verbundenen,
aber gegen diese isolierten
Bolzen 2o einwirken. Die Wirkungsweise einer solchen Feder ist bekannt und ist aus
der Zeichnung ersichtlich.
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In Abb.2 steht der gleiche Schalter in Ruhestellung und verbindet
in dieser die Kontakte i und 5. Dreht man nunmehr z. B. durch einen nicht gezeichneten
Handgriff die Kontaktzungen, so wird der Schalter nicht rasten. Wenn man die Kontaktzungen
z. B. von Hand in die Stellung 4/8 bringt, so wird stets die Zunge auf die Ausgangsstellung
1/5 zurückgehen, sobald man losläßt. Führt man jedoch den Kontakten der Spule 15
Strom zu, dann wird über den Elektromagnet 14 durch Druck auf die Feder 16 die Rolle
13 in die Kerlen der Rasterscheibe 12 gedrückt, und der Schalter rastet nunmehr
in jeder der oben angegebenen Stellungen, z. B. in Stellung 4/8, wie dies in Abb.
i gezeichnet ist. Macht man die Spule 15 stromlos, dann drückt die Feder 16 die
Rolle 13 ab, und die Feder 18 zieht die Kontaktzunge in Stellung 1/5 zurück, die
sie in Abb. 2 einnimmt. Als Ausführungsbeispiel eines Schalters, bei dem eine elektromagnetische
Rasterung vorhanden ist, die aber nur in der Ausgangsstellung einschaltbar ist,
und bei Stromunterbrechung erst nach Betätigung eines besonderen Kontaktes rastet;
ist in Abh.3 wiedergegeben: Der Schalter hat die Kontaktknöpfe 1, 2, 3, 4, 5, 6,
7, B. Die Zunge 9 mit dem Schleifring io ist um die Achse i i drehbar. Zusammen
mit der Zunge, gegen diese isoliert angebracht, drehen sich weiterhin der Schleifring
12, die Kontaktzunge 13 und die Rasterscheibe 14. In die Auskerbungen der Scheibe
14 greift die Fortsetzung des Elektromagnets 15 ein, der nach der Versorgung der
Spule 16 mit Strom zum Eingreifen in die Kerben der Rasterscheibe kommt. Ist die
Spule 16 stromlos, so zieht eine hier nicht gezeichnete Feder den Elektromagnet
15 zurück, und es erfolgt keine Rasterung. Mit demselben Elektroinagnet bewegt wird
eine Kontaktbrücke 17, die bei Anzug des Elektromagnets 15 die Kontakte 18 und i9
verbindet. Die Feder 2o dient dazu, auch bei vorübergehendem kurzen Zurückdrängen
des Elektromagnets durch die Spitzen der Rasterscheibe 14 beim Weiterdrehen des
Schalters die Kontaktbrücke 18, i9 geschlossen zu halten. Die Pfeile 22 und 23 geben
die Richtung der Federwirkung an, die die Schalterzunge 9 stets auf den Kontaktpunkt
i zurückzubringen sucht, aber nicht stark genug ist, um bei angezogenem Magnet die
Rasterung zu überwinden.
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Soll der Schalter in Betrieb genommen werden, dann wird durch die
Betätigung des Kontaktes 21, der z. 13. ebensogut bei einem anderen Schalter
eingebaut sein oder z. B. nur bei einer bestimmten Stellung anderer Instrumente,
die hier nicht gezeichnet sind, zustande kommen kann, der aus der Leitung 24 über
Schleifkontakt 25, Schleifring 12, Kontaktzunge 13, Schleifkontakt 27, Leitung 26
zu Kontakt 21 gelangende Strom bei Schluß dieses Kontaktes zu einem Ende der Magnetwicklung
gesandt. Diese bringt erstens die Rasterung zum Einspringen, schließt zweitens die
Kontaktbrücke 18, 19 mit 17 und stellt damit auch eine direkte Verbindung zwischen
den Leitungen 24 und 28 und damit zum Schleifring 12 her. Dieser ist mit der Kontaktzunge
verbunden. Über 24, 19, 17, 18,28, io und die Zunge 9 kommt damit nach Anziehen
des Elektromagnets 15 Strom nach der Kontaktzunge 9 und damit bei der Betätigung
des Schalters je nach dessen Stellung zu den Kontakten i bis B. Bei Stromunterbrechung
läßt die stromlos gewordene Spule 16 den Elektromagnet 15 zurückschnellen. Damit
setzt die Rasterung aus, und der Federzug 22, 23 führt die Zunge 9 zum Kontakt i
zurück. Zugleich macht die durch das Zurückgehen des Elektromagnets 15 eingetretene
C)ffnung der Kontaktbrücke i9, 17, 18 die Zunge 9 stromlos. Soll der Schalter erneut
geschaltet werden, so kann dies nur geschehen, wenn der Kontakt 21 betätigt wird,
während die Zunge 9 auf Kontakt i steht.
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Ein Ausführungsbeispiel für einen elektromagnetisch rastenden Schalter,
bei dem auch der Kontaktschluß elektromagnetisch geführt wird, zeigt Abb.4. Dieser
Schalter sei schematisch im Schnitt dargestellt. Es sind in der Abbildung nur zwei
von beliebig vielen Kontakten gezeichnet, und zwar die Kontaktknöpfe i und 2. Um
die Achse drehbar ist eine Scheibe 4, auf der ein Elektromagnet 5 sitzt, der, sobald
die Spule 6 Strom erhält, die Kontaktfeder 7, die bestrebt ist, sich in Pfeilrichtung
von dem Kontakt i abzuheben, auf den Kontakt i aufdrückt. Strom erhält diese Feder
über den Schleifkontakt 8, der auf dem mit 7 verbundenen Ring 9 schleift. Die Rasterung
wird bei diesem Schalter über eine Platte io erreicht, die eine Reihe von Einkerbungen
i i hat, in die der Elektromagnet, der auf der Bodenplatte des Schalters montierten
Spule 13 bei Unterstromsetzen der Spule 13, wie hier gezeichnet, eingreift, wodurch
die Rasterung zustande kommt. Die Schaltung der Elektromagnete 5 und 12 kann z.
B. so erfolgen, daß diese, wie in der Abbildung wiedergegeben, nur dann in Betrieb
gesetzt werden können, wenn der Schalter in der Ausgangsstellung steht. Die Schaltung
der Elektromagnete kann auch von beliebigen anderen Voraussetzungen abhängig gemacht
werden. Eine Feder bekannter Art, die den Schalter, wenn die Rasterung nicht eingreift,
in eine vorher bestimmte Stellung zurückdreht, wird ebenso wie in den Schaltern
der Abb. 1, 2 und 3 so auch an diesen angebracht werden. Sie ist in der Zeichnung
zur Vermeidung von Unübersichtlichkeit weggelassen.
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Die Schaltskizzen dieser Schalter nach der Erfindung veranschaulichen
nur einige von den zahlreichen Möglichkeiten der Anwendung und schalttechnischen
Ausgestaltung, ohne jedoch damit einen Anspruch auf Vollständigkeit verknüpfen zu
wollen.