CH403970A - Von einem Mengenzähler gesteuerter Schalter - Google Patents

Description

  Von     einem    Mengenzähler gesteuerter     Schalter       Die Erfindung befasst sich mit der Aufgabe,     mit     einem Mengenzähler, d. h.     mit    einem Zähler für Elek  trizität, oder einem fliessfähigen Medium, z. B. Gas  oder     Flüssigkeit,        einen    Schalter, insbesondere einen  Umschalter derart zu     kuppeln,        dass    der Schalter jedes  mal dann in eine andere Schaltstellung gebracht wird,  wenn die     Anzeige    des Zählers um eine vorgegebene  Verbrauchsmenge gestiegen ist. Solche Schalter kön  nen z.

   B. in Anlagen, in denen die verbrauchte Menge  nach Festmengen verrechnet wird, dazu benutzt wer  den, um die Ausgabe oder Bereitstellung eines über  die Festmenge lautenden Rechnungsbeleges zu ver  anlassen.  



  Der Schalter wird dabei von dem Mengenzähler  selbst gesteuert, und zwar mittels einer     Nockenwalze,     die von dem     Messwerk    des Mengenzählers über ein  entsprechendes     Untersetzungsgetriebe    angetrieben  wird. Dabei ist nicht zu vermeiden, dass der Schalter  über die     Nockenwalze    eine mechanische Belastung     für     das     Messwerk    des Mengenzählers darstellt. Da die in  Betracht kommenden Mengenzähler aus     messtechni-          schen    Gründen meist sehr empfindlich sind, muss dar  auf geachtet werden, dass diese Belastung     möglichst          klein.    ist.  



  Es ist bekannt, den Schalter aus     Kontaktfedern     aufzubauen, die im Schalt- bzw. Umschaltaugenblick  über eine     Abfallkante    der     Nockenscheibe    herabfallen.  Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, dass das  Drehmoment, welches durch die Federkraft des Schalt  kontaktes auf die Nockenwelle ausgeübt wird, nicht  konstant ist, sondern von der jeweiligen Stellung der  Nockenwelle abhängt.     Insbesondere-    in der Umgebung  des Schaltaugenblicks tritt bei solchen     Schaltern        eine     starke     Schwankung    des Drehmomentes auf.

       Infolge     seiner Inkonstanz lässt sich dieses Drehmoment in die  Anzeige des     Zählers    nicht eineichen, so dass die Zäh-         lerkonstante    unzulässigen Schwankungen     unterworfen     bleibt.  



  Die Erfindung     betrifft    einen Schalter, insbeson  dere einen Umschalter,     mit    Steuerung durch eine von  einem Mengenzähler, z. B. einem     Elektrizitätszähler,     angetriebene     Nockenwalze    und     ermöglicht,    dass das  Drehmoment, mit dem die     Nockenwalze    das     Messwerk     belastet wird, nicht nur sehr gering ist, sondern auch  in den Zähler mit eingeeicht werden kann, so dass des  sen     Messgenauigkeit    dadurch nicht beeinträchtigt     wird.     



  Diese Aufgabe wird gemäss der     Erfindung    dadurch  gelöst, dass der     bewegliche    Teil des Schalters als  federgespanntes     Kipphebelsystem        ausgebildet    ist und  zwei je einem der beiden     stabilen        Stellungsbereiche     des     Kipphebelsystems    zugeordnete Führungsbahnen  der     Nockenwalze,    von denen je eine unter der Wir  kung der Kippfeder auf ihr aufliegende Nase des  Betätigungshebels des     Kipphebelsystems    bei Drehung  der     Nockenwalze    aus der ihr zugeordneten stabilen  Endlage in die Kipplage führt, so geformt sind,

   dass  über ihren wirksamen Bereich das von der Auflage  kraft der Nase     in    bezug auf die Drehachse der     Nok-          kenwalze    ausgeübte Drehmoment konstant ist. Dabei  wird das     Kipphebelsystem        zweckmässig    so ausgestal  tet, dass es einen     verhältnismässig    grossen Betätigungs  weg besitzt, so dass die zu seiner Betätigung erforder  liche Kraft entsprechend klein ist.  



       In    der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der       Erfindung    dargestellt, und zwar zeigen:       Fig.    1 das     Kipphebelsystem    und die zu seiner  Steuerung dienende     Nockenwalze    in perspektivischer  Darstellung,       Fig.    2 eine schematische Seitenansicht des     Kipp-          hebelsystems    und       Fig.3    in abgewickelter Darstellung die Form  gebung der Führungsbahnen der     Nockenwalze.              In.        Fig.    1 ist     mit    1 ein feststehender,

   isolierender  Teil des Schalters, z. B. des Schaltergehäuses, bezeich  net. In diesem Teil 1 sind die drei Pole 2, 3 und 4  eines Umschalters befestigt. Der     plattenförmige    Me  tallteil 2 ist bei 5 mit Schneiden versehen, die eine       Schneidenlagerung    für den mit entsprechenden Ein  kerbungen versehenen Betätigungshebel 6 bilden. Der  Betätigungshebel 6 besteht aus zwei durch eine U-för  mige Brücke starr miteinander verbundenen Hebelar  men und bildet, als ganzes gesehen, einen um die  Lagerstelle 5 schwenkbaren einarmigen Hebel.  



  An dem anderen, freien Ende des Betätigungs  hebels 6 ist, ebenfalls in einer     Schneidenlagerung    7,  der einarmige Schalthebel 8 schwenkbar gelagert, der  an seinem freien Ende die beiden Kontaktstücke 9  trägt. Zwischen dem Schalthebel 8 und der festen  Platte 2 ist eine als Kippfeder dienende Zugfeder 10  gespannt, in deren Bereich der Schalthebel 8 einen  Ausschnitt 11 aufweist.  



  Der Betätigungshebel 6 und der Schalthebel 8  bilden     zusammen    mit der     Schneidenlagerung    7 ein       Kniehebelsystem,    das dann, wenn die beiden Hebel  6 und 8 einen gestreckten Winkel bilden, seine labile  Kipplage einnimmt, in welcher die Feder 10     am     stärksten gespannt ist.

   Sobald dieses     Kniehebelsystem     von der einen oder der anderen Seite her auch nur im  geringsten über die labile Stellung hinaus gebracht  wird, kippt es in die andere stabile Lage um, wobei  die Kippbewegung dadurch begrenzt ist, dass die an  dem freien Ende des Schalthebels 8 befestigten Kon  takte 9 sich an den einen oder den anderen der beiden  gleichzeitig als feste Kontakte dienenden     Anschläge     12 bzw. 13 anlegen.  



  Bei der Schwenkbewegung des Schalthebels 8 tritt  gleichzeitig an dem Kontakt 12 bzw. 13, an dem er  gerade anliegt, eine Verschiebungsbewegung in Längs  richtung des Hebelsystems 6, 8 auf, die eine Säube  rung der Kontaktflächen bewirkt und ein Festschwei  ssen der Kontakte     aneinander        verhindert.    Dies ist be  sonders deutlich aus     Fig.    2 zu ersehen, in der das       Kipphebelsystem    in der einen stabilen Endlage und  ausserdem durch strichpunktierte Linien das freie  Ende des Schalthebels 8 in der labilen Stellung ge  zeichnet ist.  



  An dem freien Ende des Betätigungshebels 6 ist       eine    Nase 14 angebracht, die mit einer     Nockenwalze     15 zusammenarbeitet. Die     Nockenwalze    15 wird über  ihre Welle 16 von dem     Messwerk    über ein entspre  chendes     Zahnrädergetriebe    angetrieben und ist zweck  mässig so gelagert, dass ihre axiale Stellung eingestellt  werden kann. Die     Nockenwalze    15     enthält    an ihrem  Umfang eine Aussparung, die in axialer     Richtung     beiderseits durch die beiden Führungsbahnen 17, 18       begrenzt    wird.

   Diese beiden     Führungsbahnen    haben       überall    den gleichen radialen Abstand von der Achse  16 der     Nockenwalze    15, und der Hub der Nase 14,  die in den     stabilen    Stellungsbereichen immer entweder  an der unteren oder an der oberen     Führungsbahn    an  liegt, wird     lediglich    durch den     veränderlichen    Abstand  der Führungsbahn von der unteren oder der oberen         Stirnfläche    der     Nockenwalze    bedingt.

   Die beiden  Führungsbahnen 17, 18 sind auf der     Nockenwalze    15  so gegeneinander versetzt angeordnet, dass die Nase  14 während einer Halbumdrehung der     Nockenwalze     15 an der unteren Führungsbahn 17 und während  der übrigen halben Umdrehung an der oberen Füh  rungsbahn 18 anliegt. Die Kippstellung des     Kipp-          hebelsystems    wird dabei jedesmal schon in einem  Punkt der zugehörigen Führungsbahn erreicht, bei  dem die für die Hubbewegung der Nase 14 mass  gebende Ordinate der betreffenden Führungsbahn  noch nicht ihren grössten     Wert    erreicht hat.  



  Wesentlich für die Erfindung ist nun die Form  gebung der Führungsbahnen 17, 18 die in abgewickel  ter Darstellung in     Fig.    3 näher dargestellt ist. Mit A  ist der Punkt auf der unteren Führungsbahn 17 be  zeichnet, in welchem die Nase 14, nachdem sie von  der oberen Führungsbahn 18 bis in die Kipplage ge  bracht wurde, auf die untere Führungsbahn 17     auf-          trifft.        t.     



  B ist derjenige Punkt der unteren Führungsbahn  17, bis zu dem die Nase 14 nunmehr auf dieser  Führungsbahn geleitet. Im Punkt B ist also abermals  die labile Lage des     Kipphebelsystems    erreicht, und  die Nase 14 springt nach oben und legt sich gegen die  obere Führungsbahn 18.  



  Für einen     beliebig    zwischen den Punkten<I>A</I> und<I>B</I>  der unteren Führungsbahn 17 herausgegriffenen Punkt  sind die auf die Führungsbahn von der dort aufliegend  gedachten Nase 14 ausgeübten Kräfte dargestellt.  Lässt man die verschwindend geringe Reibungskraft  zwischen der Nase 14 und der Führungsbahn ausser  acht, so übt die Nase 14 auf die Führungsbahn eine  auf der letzteren senkrecht stehende Kraft P3 aus.  Diese Kraft     P3    kann in zwei Komponenten zerlegt  werden, nämlich erstens in die Komponente     P1,    die in  die Bewegungsrichtung der Nase 15 fällt und die auf  diese von der Zugfeder 10 ausgeübte Kraft im Gleich  gewicht hält.

   Diese Kraft     P1    ist praktisch senkrecht,  d. h. parallel zur Achse der     Nockenwalze    15 gerichtet,  weil der Abstand der Nase 14 von der Schneiden  lagerung 5, um die sie sich dreht, gegenüber dem Hub  der Nase 14     verhältnismässig    gross ist. Die zweite  Komponente     P2    der Kraft     P3    fällt in die Umfangs  richtung der     Nockenwalze    15 und bildet, mit dem  Radius der Führungsbahn     multipliziert,    das auf die  Drehachse der     Nockenwalze    ausgeübte Drehmoment.  



  Die senkrechte Kraft     P1    ist im Punkte A, wo die  Nase 14 ihre grösste     Auslenkung    von der Kippstellung  aus besitzt, am grössten und nimmt längs des Weges  von<I>A</I> nach<I>B</I> stetig ab. Für das Verhältnis der in die  Umfangsrichtung fallenden Kraft     P2    zu der Kraft     P1     ist der Winkel a massgebend, der, wie ohne weiteres  ersichtlich, den Anstieg der Führungsbahn darstellt.  Damit die Kraft     P2    konstant bleibt, muss also der  Winkel<I>a</I> vom Punkte<I>A</I> bis zum Punkte<I>B</I> nach einer  ganz     bestimmten    Gesetzmässigkeit ständig zunehmen.

    Bezeichnet man mit h den in axialer Richtung ge  messenen- Abstand der Führungsbahn 17 von ihrem  tiefsten Punkt, so stellt h die variable Ordinate der      Kurve der Führungsbahn     dar.    Bezeichnet man     ferner     mit ho die entsprechende Ordinate im Punkte B, d. h.  die Ordinate des Kippunktes, mit s die     jeweilige    Abs  zisse der Führungsbahn und mit so den halben Um  fang der     Nockenwalze,    gemessen im Radius der Füh  rungsbahn, so ergibt sich das konstante Drehmoment,  wenn zwischen diesen Grössen der formelmässige Zu  sammenhang  
EMI0003.0005     
    besteht.

    Die obere Führungsbahn 18 ist genauso geformt  wie die untere Führungsbahn 17, nur dass die Ordi  naten von oben her zu messen sind, und dass über dem  Punkte<I>B</I> der unteren Führungsbahn der Punkt<I>A</I> der  oberen Führungsbahn liegt und umgekehrt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Schalter, insbesondere Umschalter, mit Steuerung durch eine von einem Mengenzähler angetriebene Nockenwalze, dadurch gekennzeichnet, dass der be wegliche Teil des Schalters als federgespanntes Kipp- hebelsystem (6, 7, 8, 10) ausgebildet ist und zwei je einem der beiden stabilen Stellungsbereiche des Kipp- hebelsystems zugeordnete Führungsbahnen (17, 18) der Nockenwalze (15), von denen je eine unter der Wirkung der Kippfeder (10) auf ihr aufliegende Nase (14) des Betätigungshebels (6)

   des Kipphebelsystems bei Drehung der Nockenwalze aus der ihr zugeordne ten stabilen Endlage (Punkt A) in die Kipplage (Punkt B) führt, so geformt sind, dass über ihren wirksamen Bereich<I>(A</I> bis<I>B)</I> das von der Auflagekraft (P1) der Nase (14) in bezug auf die Drehachse (16) der Nok- kenwalze (15) ausgeübte Drehmoment konstant ist. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Schalter nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass die Führungsbahnen (17, 18) der Nockenwalze (15) mit gleichbleibendem radialem Ab stand von der Drehachse (16) der Nockenwalze derart verlaufen, dass ihr Hub parallel zu der Drehachse (16) liegt. 2.

   Schalter nach Patentanspruch und Unteran spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Führungsbahnen (17, 18) die beiden axialen Begren- zungen einer Aussparung am Umfang der Nocken walze (15) bilden, in welche eine Nase (14) des Be tätigungshebels (6) derart eingreift, dass sie je nach der Kipplage des Kipphebelsystems (6, 7, 8, 10) an der einen oder der anderen Führungsbahn anliegt. 3.

   Schalter nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass das Kipphebelsystem aus zwei mit je einem Ende gelenkig miteinander verbundenen, ein armigen Hebeln besteht, von denen der eine, der Betätigungshebel (6) mit seinem anderen Ende an einem festen Schalterteil (2) schwenkbar gelagert ist, während die Bewegung des freien Endes des als Schalthebel dienenden anderen Hebels (8) in der Schwenkrichtung durch zwei feste Anschläge (12, 13) begrenzt ist, von denen mindestens einer als fester Schaltkontakt dient, wobei eine als Kippfeder die nende Zugfeder (10) zwischen dem Schalthebel (8) und dem festen Schalterteil (2) so gespannt ist, dass sie beide Hebel (6, 8)

   gegeneinander und den Be tätigungshebel (6) gegen den festen Schalterteil (2) drückt und bei einem bestimmten, annähernd ge streckten Winkel zwischen den beiden Hebeln (6, 8) ihre grösste Dehnung aufweist. 4. Schalter nach Patentanspruch und Unteran spruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenke, in denen die beiden Hebel (6, 8) aneinander und der Betätigungshebel (6) an dem festen Schalterteil (2) gelagert sind, als Schneidenlagerungen (7 bzw. 5) aus gebildet sind. 5.

   Schalter nach Patentanspruch und Unteran sprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die für den Hub der Nase (14) des Betätigungshebels (8) massgebende Ordinate h der Führungsbahn (17 bzw. 18) mit der Ordinate ho, bei der das Kippen des Kipp- hebelsystems (6, 7, 8, 10) eintritt, mit der in Um fangsrichtung der Nockenwalze (15) gemessenen Abs zisse s und mit dem halben Umfang so der Nocken walze nach der Formel EMI0003.0051 zusammenhängt. 6.

   Schalter nach Patentanspruch und Unteran- sprächen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwalze (15) in axialer Richtung einstellbar ist.