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Walzenschalter
Elektrische Schaltgeräte, die eine grössere Zahl von Schaltstellungen aufweisen und meistens für Steuer-und Regelzwecke verwendet werden, pflegt man fast stets als Drehschalter auszubilden.
Die gewünschten Schaltverbindungen werden hiebei durch sogenannte Schaltbrücken hergestellt, die auf einer Walze befestigt sind und die festen
Schaltstücke (Schaltfinger) fallweise miteinander verbinden. Je nach Anordnung der Schaltbrücken kann man drei grundsätzlich verschiedene Bauarten unterscheiden. Bei den Walzenschaltern erstrecken sich die Brücken parallel zur Schalterachse, bei den Segment-oder Reihenschaltem bilden sie Teile von Kreisringen und stellen somit tangentiale Verbindungen dar ; die Drehhebel-oder Paketschalter haben Brücken, die aus radialen Schaltarmen bestehen. Welche Bauart zweckmässiger ist, richtet sich im wesentlichen nach der Art des Schaltprogrammes, das dem Gerät zugrunde liegt. Auch konstruktive Beschränkungen sind vorhanden.
Will man beispielsweise mit einer einzigen Fingerleiste, d. h. mit einer einzigen Reihe von Schaltfinger auskommen, so sind überhaupt nur achsiale Brücken möglich ; diese können allenfalls noch durch tangentiale Segmente miteinander verbunden werden, doch sind diese zusätzlichen Verbindungen elektrisch ohne Bedeutung. Achsiale und tangentiale Brücken benützen nur die Oberfläche der Schaltwalze. Bei zwei oder mehr Fingerreihen ist es daher auch möglich, Schaltwalzen zu bauen, die sowohl achsiale wie tangentiale Brücken enthalten, wodurch man sich dem vorgegebenen Schaltprogramm besser anpassen kann. Ebenso ist es bekannt, benachbarte Kontaktbahnen von Paketschaltern miteinander achsial zu verbinden, wobei sich jedoch stets nur je eine solche Verbindung zwischen zwei Bahnen herstellen lässt.
Will man noch weitere Möglichkeiten zur Verminderung der Schaltergrösse ausnützen, so muss man zu Walzenschaltern greifen, deren Brücken durch isolierte Leitungen miteinander verbunden sind. Solche zusätzliche Verbindungen verteuern jedoch die Herstellung des Schaltgerätes wesentlich. Ein Nachteil der Walzenschalter besteht übrigens auch darin, dass die Befestigung der Schaltbrücken auf der Walze nur durch Verschraubung möglich ist ; die Paketschalter, bei denen die Schalthebel auf eine Vierkantwelle aufgeschoben werden können, sind demgegenüber im Vorteil, verlangen aber in der Regel mehr Kontaktbahnen für das vorgegebene Schaltprogramm, als es bei Walzen- schaltern mit kombinierten achsialen und tangentialen Brücken der Fall ist.
Die Erfindung betrifft einen Walzenschalter, der die Vorteile aller bisher bekannten Bauformen miteinander vereinigt. Die Walze dieses Gerätes enthält alle drei möglichen Formen von Schaltbrücken, nämlich solche mit achsialer, tangentialer und radialer Erstreckung. Der Aufbau entspricht im allgemeinen demjenigen eines Paketschalters, in dem die Schaltbrücken zwischen scheibenförmigen Isolierkörpern eingelegt und von diesen ohne weitere Hilfsmittel gehalten werden. Fig. 1 zeigt den grundsätzlichen Aufbau des Gerätes.
Ein Isolierkörper 1 besteht aus einer Scheibe 2 und mehreren Butzen 3. Über zwei oder mehrere Butzen kann ein Kupferstreifen mit abgebogenen Enden gelegt werden, der eine tangentiale Schaltbrücke 4 bildet.
Legt man den Streifen über zwei Butzen, die nicht benachbart sind, so entsteht eine aus zwei radialen Armen zusammengesetzte Winkelbrücke 5. Achsiale Schaltbrücken 6 lassen sich dadurch herstellen, dass ein U-förmig gebogener Metallstreifen über zwei oder mehrere aufdeckende Butzen, die zu den benachbarten Isolierkörpern gehören, gelegt wird. Alle diese Formen von Schaltbrücken umschlingen die tragenden Butzen so, dass sie in ihrer Lage festgehalten werden und keiner weiteren Befestigungsmittel bedürfen.
Ist das Schaltgerät für kleinere Stromstärken bestimmt, so lassen sich die Brücken aus Blechstreifen herstellen ; grössere Geräte enthalten statt dessen Brücken aus entsprechend gebogenem Flachkupfer.
Die schaltungstechnischen Vorteile dieser Bauart seien an einem ganz einfachen Beispiel gezeigt.
Es handle sich um einen zweipoligen Umschalter, wie er beispielsweise als Stromwender Verwendung findet. Das Schaltprogramm dieses Gerätes zeigt Fig. 2. Bei Anordnung der Schaltfinger in einer Reihe ergibt sich ein Walzenschalter, der vier Schaltbahnen und somit eine ziemlich grosse Baulänge verlangt. Die Bauart mit zwei Fingerreihen verlangt bei einem Walzenschalter üblicher Bauweise zusätzlich isolierte Brücken-
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verbindungen. Die Bauart als Drehhebelschalter oder Paketschalter ermöglicht die Verringerung der Baulänge um zwei Schaltbahnen, doch sind dann mindestens drei Fingerreihen nötig, wobei einzelne Finger doppelt vorhanden sein müssen.
Gemäss der vorliegenden Erfindung lässt sich das gleiche Gerät jedoch mit nur zwei Schaltbahnen und vier in zwei Reihen angeordneten Fingern ausführen. Fig. 3 zeigt die Abwicklung des
Schaltbelages, der aus zwei Achsialbrücken und zwei radialen Winkelbrücken besteht.
Die beschriebene Bauart hat gegenüber den Walzenschaltern, bei denen die Brücken auf einer Isoliertrommel befestigt sind, auch den Vorteil einer grösseren Betriebssicherheit. Zwischen den einzelnen Schaltbelägen, die von den Fingern der Reihe nach überlaufen werden, liegt keine Kriechstrecke, sondern ein Luftabstand. Es besteht daher keine Gefahr, dass die von den Brücken abgeriebenen Metallteilchen mit der Zeit zu einer Verschlechterung des Isolationswertes führen. Der Vorteil, im Isolierkörper Schmiemuten für die Schaltfinger anzubringen, geht dadurch nicht verloren. Die zur Herstellung der Brücken benützten Profilstangen werden vor dem Biegen mit schrägen Nuten versehen und nachher mit konsistentem Fett ausgefüllt, so dass sich die Schaltstücke selbst schmieren.
Um auch Achsialverbindungen herstellen zu können, die einzelne Schaltbahnen überspringen, sind die Isolierkörper mit Ausnehmungen 7 versehen, in welche Flachschienen 8 parallel zur Achse eingeschoben werden können ; Fig. 4 zeigt diese Ausführung. Die Schienen sind mit Gewindelöchern versehen und werden mit den gelochten Schaltbrücken verschraubt.
Von den Paketschaltern, die ebenfalls aus Isolierkörpern und eingelegten Schaltbrücken bestehen, unterscheidet sich die Erfindung dadurch, dass die Isolierkörper nicht zu den feststehenden Kontaktfingern, sondern zu den drehbaren Schaltbrücken gehören. Die Isolierkörper können daher auch zur Übertragung der Drehbewegung herangezogen werden. Zu diesem Zwecke werden sie mit Löchern 9 für die Durchführung von Spannbolzen versehen, wie es Fig. 1 zeigt. Eine durchlaufende Schalterwelle ist dann nicht mehr erforderlich, so dass sich der Durchmesser der Walze kleiner halten lässt, als bei den bekannten Konstruktionen.
Die verschiedenen Schaltprogramme, die den Steuer-und Regelgeräten zugrunde liegen, unterscheiden sich nicht nur durch die Art der Fingerverbindungen, sondern vor allem auch durch die vorgeschriebene Zahl von Schaltzuständen. Da jedem Zustand mindestens eine eigene Schalterstellung zugeordnet werden muss, ergeben sich für verschiedene Programme auch verschiedene Durchmesser der Schaltwalze. Um trotzdem mit möglichst wenigen und einheitlichen Bauteilen auszukommen, können die Isolierkörper aus einfachen Isolierscheiben 10 und getrennten Isolierbutzen 3 zusammengesetzt werden. Diese erhalten dann Passleisten 11, die an den Scheiben aufliegen und die Butzen gegen Verdrehung sichern ; Fig. 5 zeigt diese Ausführung. Die Mitnahme der Butzen in der Drehrichtung erfolgt durch die Spannbolzen der Walze.
Ist das Schaltgerät zur Unterbrechung grösserer
Stromstärken und Spannungen bestimmt, so ist es erwünscht, die-einzelnen Schaltbahnen durch scheibenförmige Isolierwände grösseren Durchmessers voneinander elektrisch zu trennen. Die beschriebene Bauart der Schaltgeräte gestattet es ohne weiteres, solche Trennwände 12 bei Bedarf anzubringen. Die Wände bestehen hiebei aus Ringen, die zwischen die Butzen der Isolierkörper eingelegt werden. Die achsialen Verbindungen lassen sich in diesem Falle durch Stromschienen 8 entsprechend Fig. 6 herstellen.
Da im allgemeinen nur eine Achsialverbindung zwischen zwei benachbarten Schaltbahnen vorhanden ist, lassen sich auch Isolierringe verwenden, die an einer Stelle in der Breite einer Achsialbrücke unterbrochen sind. Durch solche Ringsegmente kann die achsiale Schraubverbindung erspart und durch eine blanke U-Profilbrücke 6 entsprechend Fig. 1 ersetzt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Walzenschalter, bei dem der Schaltbelag der Walze durch blanke, aus je einem Stück bestehende Schaltbrücken gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltwalze sowohl je aus einem Stück bestehende achsiale und je aus einem Stück bestehende tangentiale als auch je aus einem Stück bestehende radiale Schaltbrücken aufweist.