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Zweipoliger elektrischer Drehsdlalter Die Erfindung bezieht sich auf
einen zweipoligen elektrischen Drehschalter mit einem am Umfang und einem an der
Unterseite einer Isolierstoffschaltwalze angeordneten Paar von durch eine Brücke
verbundenen Schaltkontakten, die m-it am Sockel angeordneten Gegenkontakten zusammenwirken.
Sie bezweckt, einen Schalter dieser Art sowohl in elektrischer als auch in ;baulicher
Hinsicht zu verbessern. In bezug auf die elektrischen Eigenschaften soll in erster
Linie :bei verhältnismäßig kleinen Abmessungen eine hohe Schaltleistung und eine
große Betriebssicherheit erreicht werden, indem für einen guten Stromübergang an
den Schaltkontakten gesorgt und Lichtbogenerscheinungen wirksam unterdrückt werden.
Die bauliche Verbesserung bezieht sich teils auf die Ausführung einer beim erfindungsgemäßen
Schalter angewendeten zweiteiligen Schaltwalze, teils darauf, die Raumbeanspruchung
des Schalters zu verkleinern. Die zur Erreichung der vorstehenden und anderen Ziele
dienenden neuen Einrichtungen des Schalters sind in der nachstehenden Beschreibung
erläutert .und iin den angeschlossenen Ansprüchen in ihren wesentlichen Zügen gekennzeichnet.
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In der Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt.
Dabei zeigt Fig. i einen Drehschalter -in Draufsicht, Fig. a einen .senkrechten
Schnitt nach der gebrochenen Linie A-A in Fig. i, Fi,g.3 eine Draufsicht auf den
Schaltersockel mit den ortsfesten Kontakten, Fig.4 einen seitlichen ortsfesten Kontakt
und die ihm benachbarten Sockelwände, von der Schaltwalze aus gesehen, Fig. 5 und
6 die Schaltwalze in zwei um 9o° gegeneinander versetzten Seitenansichten,
Fig.
7 eine Ansicht der Schaltwalze von unten, Fig. 8 eine Draufsicht auf den unteren
Teil der Schaltwalze, Fig. 9 eine Ansicht des oberen Teiles der Schaltwalze von
unten, Fig. io einen unteren ortsfesten Kontakt in Ansicht von unten, Fig: i i und
12 einen Querschnitt und einen Längsschnitt dieses Kontaktes.
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Der dargestellte Drehschalter hat einen im wesentlichen länglich rechteckigen
Isoliierstoffsockel i mit abgestumpften Ecken. Der Sockel enthält an seiner Ober-
oder Vorderseite eine zylindrische Höhlung 2 zur Aufnahme einer Schaltwalze 3, 4.
An den vier Ecken ist er derart abgestuft, daß vier unterhalb der Sockeloberfläche
liegende Flächen 5 zur Anbringung von vier Anschlußklemmen 6 und 7 gebildet sind.
Bei diesen Flächen ist die Wandung der Sockelhöhlung 2 mit Schlitzen 8 zum Durchtritt
der gemeinsam mit den Anschlußklemmen am Sockel befestigten ortsfesten Schaltkontakte
9 und io versehen. An seinen Schmalseiten enthält der Sockel i zwei senkrechte Nuten
i i, die nach unten durch Wände 12 abgeschlossen sind, die Löcher 13 zum Durchtritt
von Schrauben enthalten, mit denen der Schalter an einer Wand o. dgl. befestigt
werden kann. Auf diese Weise sind am Schaltersockel i zwei auf dessenLäng,smittellinie
einander gegenüberliegende Befestigungsaugen gebildet.
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Die mittlere Sockelhöhlung 2 ist von einer mit einer Isolierstoffplatte
14 unterlegten kreisrunden Blechplatte 15 überdeckt, die als Lager- und Sperrbrücke
dient. Die Platte 15 hat zwei in Durchmesserrichtung gegenüberliegende Randlappen
16, mit denen sie am Isolierstoffsockel i befestigt, z. B. angeschraubt, ist. Die
durch diese Lappen gehende Mittellinie der Brücke 15, 16 verläuft in spitzem Winkel
zur Längsmittellinie des Sockels i, so daß die Lappen 16 gegenüber dieser Mittellinie
nach entgegengesetzten Seiten versetzt sind. Wie ersichtlich, kommen die Befestigungsstellen
17 der Lager- und Sperrbrücke auf diese Weise je zwischen einem Befestigungsauge
12, 13 des Sockels und einer Befestigungsstelle 5 für einen Kontakt samt Anschlußklem@me
zu liegen. Sie sind also nicht mehr, wie bei den üblichen Drehschaltern, gegenüber
den Befestigungsaugen des Sockels um 9o° versetzt. Das ermöglicht eine Verkleinerung
der Sockelgrundfläche in Richtung ihrer Quermittellinie und damit die gezeigte länglich
rechteckige Form dieser Fläche. Um die Querabmessung oder Breite der Grundfläche
noch weiter verkleinern zu können, sind die aus Blechplatten und Kopfschrauben bestehenden
Anschlußklemmen 6 und 7 der ortsfesten Kontakte 9 und io nicht, wie sonst üblich,
symmetrisch zu den Kontakten und den für diese in .den Wänden der Sockelhöhlung
2 vorgesehenen Schlitzen 8 :angeordnet, sondern dagegen etwas nach der Längsmittellinie
des Sockels hin versetzt. Man erhält so, wie ersichtlich, einen Sockel mit einer
im wesentlichen länglich rechteckigen Grundfläche, deren Abmessung in Querrichturig
beträchtlich kleiner sein kann als in Längsrichtung. Dadurch ist es bei Über- oder
Nebeneinanderanordnung mehrerer Drehschalter möglich, diese in Richtung ihrer Quermittellinien
mit kleinstem Achsenabstand aneinanderzureihen. Es versteht sich, daß dabei zwischen
den Sockeln der anein:andergereiliten Schalter dünne Isolierstoffpl,atten eingeschaltet
werden, um die nahe zusammenkommenden Anschlußklemmen der verschiedenen Schalter
gegeneinander zu isolieren.
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Der @dargestellte Drehschalter besitzt eine senkrecht zur Sockelgrundfläche
stehende Welle 18, die mit ihrem Bunteren Ende @in einem Sackloch des Sockels i
und oben in einem Loch der Metallbrücke 15,16 drehbar gelagert ist. Die Welle 18
trägt die auf ihr drehbar angeordnete Schaltwalze 3, 4, die mit der Welle durch
eine in beiden Richtungen wirksame Schnell- oder Voreilfeder i9 gekuppelt ist. Die
Feder befindet sich in einer an der Oberseite der Schaltwalze vorgesehenen Höhlulig
2o, die durch eine in die vordere Stirnfläche der Walze eingelassene Metallplatte
21 abgedeckt ist. Die Platte 21 @d@ient als Träger für ein bekannt, s Gesperre zum
Festhalten der Schaltwalze in ihren Ruhestellungen. Das Gesperre kann beispielsweise
einen an der Platte 21 geführten Riegel 22 haben, der mit aus der Brückenplatte
15 Herausgedrückten Anschlägen 23 zusammenwirkt und durch einen mit der Welle sich
drehenden Exzenter 24 gesteuert wird. Zum Drehen der Schalterwelle 18 wird auf deren
äußerem Ende ein bekannter Handgriff 25 befestigt.
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Die Schaltwalze 3, 4 ist zweiteilig ausgeführt, und zwar besteht sie
aus zwei je im wesentlichen topfförmig gestalteten Teilen 3 und 4, von denen der
untere, 4, den oberen, 3, auf dem größten Teil seiner Höhe in sich aufnimmt. Vom
oberen Teil liegt deshalb im wesentlichen nur der obere Rand frei, der zu einem
den Rand des unteren Topfes übergreifenden Flansch 26 ausgebildet ist. Die beiden
Teile der Schaltwalze sind in an sich bekannter Weise aus verschiedenen Isolierstoffen
gefertigt, und zwar der obere Teil 3, der (las aus der Schnellfeder i9 .und dem
Gesperre 22 bis 24 ,bestehende Sprungwerk trägt, aus einem Isolierstoff von großer
mechanischer Festigkeit, wiie Kunstharzpreß:stoff oder einem anderen isolierenden
Kunststoff, der untere Teil 4 dagegen aus einem Isolierstoff von hoher Feuerfestigkeit,
z. B. aus einer keramischen Masse, wie gebrannter Speckstein o. dgl.
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Um die beiden Teile der Schaltwalze gegenseitig auf Mitdrehung zu
kuppeln, sind der Rand des Unterteiles 4 an seiner Oberfläche und der Flansch 26
des Oberteiles 3 an seiner Unterfläche je mit einer feinen Verzahnung 29, 29' ausgestattet.
Die Verzahnungen weisen radial verlaufende Zähne von keilförmigem Querschnitt auf,
die beim Ineinanderfügen der beiden Walzenteile 3, 4 ineinandergreifen und so eine
spiellose und damit sch.lupffreie Kupplung dieser Teile bewirken. Die Anordnung
der Verzahnungen am Rande des Unterteiles und am Flansch des Oberteiles der
Schaltwalze
hat dabei den besonderen Vorteil, daß ,die Kupplungszähne nahe @beim Umfang der
Walze, also auf dem grüßten möglichen Kreis, zu liegen kommen, so daß sie hohe Beanspruchungen
aufzunehmen vermögen. Die Böden der beiden topfförmigen Teile 3, 4 der Schaltwalze
haben je ein zentrales Loch zum D.urclitritt der Schalterwelle 18. In Aden beiden
Löchern sitzt ein Hohlniet 30, der die beiden Teile der Walze zu einer baulichen
Einheit unlösbar verbindet, während er zugleich auch noch eine zwischen der Schaltwalze
und der Welle 18 eingeschaltete Laufbüchse bildet.
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Es empfiehlt sich, die Kupplung zwischen den beiden Walzenteilen so
auszubilden, daß dieseTeile tour @in einer bestimmten gegenseitigen Drehstellung
bis zum vollen Eingriff der Verzahnungen 29, 29' ineinandergesteckt werden können.
Das ist deshalb vorteilhaft, weil der Riegel 22 des am Oberteil 3 angeordneten Gesperres,
dessen Stellung durch Einlassen der eine unrunde, z. B. vieleckige, Umrißfigur aufweisenden
Platte 21 in eine entsprechendeVertiefung an der Oberseite des Walzenteiles 3 festgelegt
ist, eine bestimmte Stellung zu den vom Unterteil 4 getragenen Schaltkontakten haben
muß. Bei der gezeichneten Ausführung ist dieses Ziel dadurch erreicht, @daß einerseits
die Höhlung 27, 28 des unteren Walzenteiles 4 und der darin eingreifende obere Teil
3 der Schaltwalze wenigstens auf einem Teil ihrer Höhe, bei 28 und 25;', eineu vieleckigen
Querschnitt haben und daß ztigleicli die Verzahnungen 29, 29' eine ungerade "Zahl
von Kupplungszähnen aufweisen.
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Die Schaltwalze ,ist außen zylindrisch und paßt finit etwas Spiel
@in die Höhlung 2 des Schaltersockels i, derart, claß sowohl zwischen der Mantelfläche
der Schaltwalze und der Wandung der Sockelhöhlung 2 als auch zwischen der Unterfläche
der Walze und dem Boden der genannten Höhlung ein das Stehenbleiben von Lichtbögen
verhindernder Drossel-und Kühlspalt 31 bzw. 32 vorhanden ist. Die Schaltwalze weist
einerseits an der Mantelfläche ihres keramischen Teiles 4 zwei in Durchmesserrichtung
gegenüberliegende Seitenkontakte 33 auf, die sich an den Enden einer Schaltbrücke
befinden, anderseits an ihrer unteren Stirnfläche zwei an den Enden einer zweiten
Schaltbrücke sitzende Kontakte 34, die gleichfalls in Durchmesserrichtung:gegenüberliegen,
aber zuden Kontakten 33 um w° versetzt sind. Mit den seitlichen Kontakten wirken
zwei der Mantelfläche des Schalträdchens zugekehrte Sockelkontakte 9 zusammen und
mit den unteren Kontakten 34 zwei die Schaltwalze untergreifende Sockelkontakte
io. Die Kontakte 9 bzw. io liegen paarweise in Durchmesserrichtung des Schalters
einander gegenüber, wobei die das Schaltrad :untergreifenden Kontakte gegenüber
den seitlichen Kontakten um 90° versetzt sind. Die seitlichen Kontakte 9 ,sind durch
V- oder U-förmig gebogene Metallbänder gebildet, die unteren Kontakte io
dagegen durch winkelförmig gebogene Metallbänder. Ihre äußeren Enden sind je zusammen
mit einer AnschluBklemme 6 bzw. 7 an einer der durch die Abstufung der Ecken gebildeten
Flächen 5 des Schaltersockels befestigt. Ihre inneren Endteile sind @in an sich
bekannter Weise flach schalenförmig gepreßt.
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Zur Erzielung des nötigen Kontaktdruckes stehen ihre der Schaltwalze
.benachbarten Schenkel unter Wirkung von ibesonderen Federn 35, 35' aus Stahl, die
als schraubenförmige Druckfedern ausgebildet sind. Die Druckfedern 35 sind bei den
seitlichen Kontakten 9 je zwischen deren schalenförmig gepreßtem Endteil -und einem
aufgebogenen Randlappen 36 der Platte der zugehörigen Anschlußklemmen 6 eingeschaltet
und dadurch unverlierbar gehalten, däß sie mit ihrem äußeren Ende auf einem aus
dem Randlappen 36 herausgedrückten runden Nocken 37 geführt sind. Die Druckfedern
35' der die Schaltwalze untergreifenden Kontakte io sind zwischen deren schalenförmig
gepreßten Endteilen .und dem Sockel i eingeschaltet, wobei sie sich mit ihren unteren
Enden in kleinen Bohrungen des letzteren führen. Um den Einbau der zu den winkelförmigen
Kontakten io gehörigen Druckfedern 35' zu erleichtern, können*diese mit den Kontakten
unverlierbar verbunden sein, ,indem an den Rändern der schalenförmig gepreßten Endteile
der letzteren vorgesehene kleine Zungen 38 einwärts gebogen sind und zwischen die
erste .und zweite Federwindung eingreifen, wie dies in Fig. io bis 12 dargestellt
ist. Wie ersichtlich, hat die Anordnung der Druckfedern 35 und 35' zur Folge, daß
die Metallbänder 9 und io nur die Stromführung zu bewirken brauchen, während die
schraubenförmigen Druckfedern den Kontaktdruck erzeugen. Die Bänder 9, io können
deshalb aus ,einem Metall bestehen, das zwar keine wesentlichen federnden Eigenschaften,
dafür aber eine gute elektrische Leitfähigkeit hat, wie z. B,. Elektrolytkupfer.
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Die Kontakte der Schaltwalze sind ,in folgender Weise eingerichtet:
Imoberen, zylindrischenTeil27 der Höhlung des Walzenunterteiles 4 ist eine Schaltbrücke
in Gestalt eines aus Flachmetall gestanzten Halbringes 39 von hochstehendem, flachem
Querschnitt angeordnet, der ohne zusätzliche Befestigungsmittel dadurch gehalten
ist, daß er in seitlicher Richtung an der inneren Wandfläche des Unterteiles 4 ;und
an der Mantelfläche des Oberteiles 3 der Schaltwalze sieh führt, während er unten
an einer Innenschulter des Unterteiles und oben am Flansch 26 des Oberteiles der
Schaltwalze abgestützt ist. Der Halbring 39 hat an seinen Enden zwei in ihrer Breite
der Breite der Kontakte 9 des Sockels i entsprechende I-appen33, die rechtwinklig
nach außen abgebogen sind. , Diese Lappen treten durch am oberen Rand des topfförmigen
Unterteiles 4 der Walze vorgesehene, rechteckige Aus-;Schnitte 40 hindurch, und
zwar so weit, daß sie gegenüber der äußeren Mantelfläche dieses Walzenteiles um
einen Betrag vorspringen, der einen Bruchteil der Weite des zwischen der Schaltwalze
und der Wandung der Sockelhöhlung 2 vorhandenen Spaltes 31 entspricht. Die Lappen,
die, wie ersichtlich, ebenfalls einen flachen Querschnitt :haben, liegen,in einer
zur Schalterachse senkrechten Ebene. Siebilden die seitlichen Kontakte der Schaltwalze.
Ihre
mit den Kontakten 9 des Schaltersockels zusammenwirkenden Kontaktflächen werden
von den Stirnkanten .der Lappen gebildet, die zweckmäßig nach einem zur Schalterachse
konzentrischen Kreis gekrümmt sind. Die seitlichen Kontakte der Schaltwalze .haben
also schmale, längliche Kontaktflächen, deren lange Ausdehnung sich in der Umfangs-
oder Drehrichtung der Schaltwalze bzw. in der Bewegungsrichtung der Kontakte erstreckt,
und die von geschnittenen Blechkanten gebildet sind.
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Auf dem Boden des Unterteiles 4 der Schaltwalze ist eine zweite Schaltbrücke
in Gestalt eines aus Flachmetall gestanzten Ringes 41 von flachem, liegendem Querschnitt
angeordnet. Dieser Ring ist einerseits in radialer Richtung an einem zentralen,
runden Ansatz 45 des Bodens des Walzenoberteiles 3 und an der Wandung einer ihn
aufnehmenden flachen Vertiefung des Bodens des Walzenunterteiles 4, anderseits in
Achsrichtung der Walze zwischen dem Boden der ihn aufnehmenden Vertiefung und der
Unterfläche des Walzenoberteiles geführt, also gleichfalls ohne zusätzliche Befestigungsmittel
gehalten. Der Ring 41 weist zwei in Durchmesserrichtung gegenüberliegende Lappen
34 auf, die rechtwinklig nach unten abgebogen sind und deren Breite der Breite der
unteren Sockelkontakte io entspricht. Die Lappen 34 treten durch im Boden des Walzenunterteiles
3 vorgesehene Schlitze 42 hindurch, und zwar so weit, daß sie gegenüber der Unterfläche
des Walzenteiles 4 um einen Betrag vorspringen, der einem Bruchteil der Weite des
zwischen der genannten Unterfläche und dem Boden der Sockelhöhlung 2 vorhandenen
Spaltes 32 entspricht. Die flachen Lappen 34 bilden die unteren Kontakte der Schaltwalze.
Sie stehen, wie ersichtlich, tangential zu einem um die Schalterachse geschlagenen
Kreis. Ihre mit den Kontakten io des Sockels zusammenwinkenden Kontaktflächen sind
von den Stirnkanten der Lappen gebildet, die zweckmäßig leicht auswärts gekrümmt
sind. Die unteren Kontakte der Schaltwalze haben also ebenfalls schmale, längliche
Kontaktflächen, deren lange Ausdehnung sich @im wesentlichen in oder Drehrichtung
der Schaltwalze bzw. der Bewegungsriclitung der Kontakte erstreckt, und die von
geschnittenen Blechkanten gebildet sind.
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Inder Einschaltstellung des Schalters liegen die Lappen 33 und 34
der beiden Kontaktbrücken der Schaltwalze mit ihren Stirnflächen an den flach schalenförmig
gepreßten Teilen der Kontakte 9 und io des Sockels i an, wobei sie sich quer über
die Flächen dieser Kontaktteile erstrecken. Um dies in der Zeichnung zu veranschaulichen,
sind in Fig.4 und 3 die Querschnitte der Lappen 33 und 34 in die Kontaktflächen
der Federn 9, io schraffiert eingezeichnet. Beim Ausschalten, wobei die Schaltwalze
3, 4 durch die beim Drehen der Schalterwelle 18 gespannte Schnellfeder i9 gedreht
wird, entfernen sich die Kontakte der letzteren um eine Bogenlänge von 9o° von den
ortsfesten Kontaktfedern. Laie die Walzenkontakte. bildenden flachen Lappen 33,
34 bewegen sich dabei, wie ersichtlich, in Längsrichtung ihrer Stirnkanten, was
zur Folge hat, daß der Funkenabriß stets an den Schmalseiten der Lappen-bzw. an
den Enden der von deren Stirnflächen gebildeten schmalen Kontaktflächen stattfindet.
Die bewegten Kontakte bieten deshalb etwaigen Lichtbögen nur schmale Fußpunkte dar,
was insbesondere in Verbindung @damnit, daß die Lichtbögen in die engen Kübl- und
Drosselspalte 31, 32 hereingezogen werden, zur Folge hat, daß etwa entstehende Lichtbögen
schnell erlöschen bzw. schon in der Entstehung unterdrückt werden.
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Damit der die Walze übergreifende Flansch 26 des aus weniger feuerfestem
Isolierstoff bestehenden Walzenoberteiles 3 von etwa an den Seitenkontakten der
Walze entstehenden Lichtbögen nicht angegriffen werden kann, sind die die genannten
Kontakte bildenden Lappen 33 der Schaltbrücke 39 an den unteren Enden der verhältnismäßig
tiefen Ausschnitte 40 des Walzenteiles 4 angeordnet. Infolgedessen sind die seitlichen
Kontaktflächen der Walze und mit ihnen auch die heißen Fußpunkte der an diesen etwa
entstehenden Lichtbögen von dem Flansch 26 verhältnismäßig weit entfernt, wodurch
dieser gegen Beschädigung durch Hitze geschützt ist. Damit endlich- etwa an ,den
.unteren Kontakten 34 der Schaltwalze entstehende Lichtbögen sich nicht nach der
Schalterwelle 18 hin ausdehnen können, ist zwischen diesen Kontakten und der Schalterwelle
eine Art Labyrinthdichtungeingeschaltet, indem der untere Walzenteil 4 an seiner
Unterfläche einen zentralen, ringförmigen Vorsprung 43 trägt, der in eine Ringnut
44 am .Boden der Sockelhöhlung 2 eingreift.
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Die beschriebene Ausbildung der Kontakte der Schaltwalze ist nicht
nur für die Unterdrückung von Lichtbogenerscheinungen bedeutsam, sondern hat noch
weitere, für die Schaltleistung wichtige Vorteile. Dadurch, @daß die wirksamen Flächen
der Walzenkontakte von den schmalen Stirnflächen der Lappen 33 und 34 gebildet sind,
ist der Anpressungsdruek der Kontakte auf die Flächeneinheit wesentlich größer als
bei den mit verhältnismäßig großen Flächen zur gegenseitigen Anlage kommenden Kontakten
der gebräuchlichen zweipoligen Drehschalter. Es wird also ein höherer Kontaktdruck
und damit ein besserer Stromübergang erzielt. Dadurch, daß die die Kontaktflächen
der Walze bildenden Stirnflächen der Lappen 33, 34 geschnittene Kanten sind und
diese Kanten sich beim Schalten .in ihrer Längsrichtung bewegen, üben sie eine selbstreinigende
Wirkung @au@s, indem sie beim Gleiten auf den Flächen der Sockelkontakte 9, io leicht
schabend wirken und so eine etwa seich bildende Oxydschicht selbsttätig entfernen.
Die wirksamen Flächen der Kontakte bleiben deshalb immer ,blank, was für den guten
Stromübergang bedeutsam ist.
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Natürlich beschränkt sich die Erfindung nicht auf das dargestellte
und beschriebene Beispiel, vielmehr .sind mancherlei Abänderungen desselben sowie
andere Ausführungen möglich. So könnte die untere Kontaktbrücke 41 statt ein voller
Ring auch ähnlich wie die obere Kontaktbrücke 39 ein Halbring
sein.
Umgekehrt könnte die obere Kontaktbrücke statt ein Halbring auch ein voller Ring
sein.