DE1055646B

DE1055646B - Magnetische Kupplungsanordnung zur UEbertragung der Schaltkraft fuer elektrische Schalter durch eine unmagnetische Trennwand hindurch

Info

Publication number: DE1055646B
Application number: DES46807A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Georg Werner
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1955-12-22
Filing date: 1955-12-22
Publication date: 1959-04-23

Description

Die Erfindung betrifft eine magnetische Kupplungsanordnung zur Übertragung der Schaltkraft für elektrische Schalter durch eine unmagnetische Trennwand hindurch. Diese Kupplungsanordnung kann auch verwendet werden, um elektrische Schaltelemente, wie Spulen, Kondensatoren, Potentiometer od. dgl., in luftdichten Behältern in Klebanlagen von außen her einzustellen.

Der Aufbau derartiger Kupplungsanordnungen soll insbesondere dann, wenn Dauerbewegungen zu übertragen sind, so gestaltet sein, daß diese Übertragung möglichst verlustfrei erfolgt, d.h. daß dienutzbarenVerstellkräfte oder Verstellmomente möglichst so groß sind wie die zugeführten Verstellkräfte oder -momente.

Bei den bekannten Kupplungsanordnungen sind hierzu die kuppelnden und magnetisch wirksamen Kupplungsorgane derart ausgebildet und gelagert, daß ihre wirksamen Polflachen zusammen mit der unmagnetischen Trennwand einen möglichst engen Luftspalt bilden. Dies läßt sich mit der notwendigen Genauigkeit am ehesten noch bei Kupplungsanordnungen mit zylindersymmetrischem Aufbau erzielen, wo zu beiden Seiten der zylindrischen Trennwand topfähnliche Kupplungsorgane angeordnet sind. Eine so gestaltete Kupplungsanordnung benötigt aber viel Platz. Kupplungsanordnungen mit ebenen Trennwänden beanspruchen dagegen zwar weniger Platz, jedoch läßt sich hier die erforderliche Genauigkeit nicht so leicht erreichen, vor allem dann nicht, wenn die ebene Trennwand wegen ihrer geringen Dicke sich verwerfen kann, wie z. B. bei luftdichten Behältern infolge der unvermeidlichen Druckunterschiede innerhalb und außerhalb des Behälters. Für Kupplungen, die nur gelegentlich wirksam zu sein brauchen, wie z. B. Kupplungen zum Einstellen oder Regeln von Geräten in luftdichten Behältern, sind derartige Ausführungen außerdem zu teuer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine magnetische Kupplungsanordnung zur Übertragung der Schaltkraft für elektrische Schalter durch eine unmagnetische Trennwand hindurch zu schaffen, die sich einfacher und billiger als die bekannten Kupplungsanordnungen herstellen läßt, und zwar insbesondere auch dann, wenn die Trennwand eben oder nahezu eben statt wie üblich zylindrisch ist. Die Kupplungsanordnung gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß auf der einen Seite der Trennwand ein Magnet hoher Induktion, vorzugsweise ein Topfmagnet, angebracht ist, dem gegenüber auf der anderen Seite der Trennwand sich ein die Schaltkraft aufnehmender und weitergebender ferromagnetischer Wälzkörper befindet, und daß die Oberfläche, auf der der Wälzkörper sich abwälzt, genügend rauh ist.

Magnetische Kupplungsanordnung

zur übertragung der Schaltkraft
für elektrische Schalter durch eine
unmagnetische Trennwand hindurch

Anmelder:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,
Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2

Dipl.-Ing. Georg Werner, Berlin-Charlottenburg,
ist als Erfinder genannt worden

Der die Schaltkraft aufnehmende und weitergebende Wälzkörper kann die Form eines Zylinders, Kegels oder einer Kugel haben. Da bei einer wälzenden Bewegung nur äußerst geringe Reibungskräfte in Erscheinung treten, sind bei solchen Wälzkörpern die nutzbaren Verstellkräfte oder Verstellmomente praktisch ebenso groß wie die zugeführten. Das treibende Kupplungsorgan kann ebenfalls als Rotationskörper ausgebildet sein.

Der angetriebene Wälzkörper ist zweckmäßig so gehaltert, daß er in Richtung der magnetischen Anziehungskraft des Magneten hoher Induktion frei verschiebbar ist und damit unter dem Einfluß der magnetischen Anziehungskraft von selbst an die Trennwand gezogen wird. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß er frei in. einer mit dem entsprechenden VerStellglied verbundenen Pfanne liegt, deren Form der Form des getriebenen Wälzkörpers mit möglichst geringem Spiel angepaßt ist und deren öffnung der Trennwand zugekehrt ist. Infolge dieser losen Halterung des getriebenen Kupplungsorgans kann die Lagerung des treibenden und des getriebenen Kupplungsorgans weniger genau und es kann sogar eine z. B. ebene Trennwand leicht verzogen sein, ohne daß dadurch die Wirksamkeit der Kupplung wesentlich beeinträchtigt wird.

An Hand der Figuren soll die Erfindung näher erläutert werden und weitere, die Erfindung vorteilhaft ergänzende Einzelheiten dargelegt werden. Die Figuren zeigen Ausführungsbeispiele für Kupplungsanordnungen in den für die Erfindung wesentlichen Teilen.

Die Fig. 1 und 2 zeigen zwei zum Teil im Schnitt dargestellte Seitenansichten einer magnetischen Kupp-

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lungsanordnung für die Übertragung von Schubbewegungeu. In den Figuren sind mit 1 eine rauhe, aber ebene unmagnetische Trennwand und mit 2 und 3 die zn beiden Seiten der Trennwand angeordneten, magnetisch wirksamen Kupplungsorgane bezeichnet. Die Bewegungsrichtung der Kupplungsorgane ist durch die in der Fig. 1 eingezeichnete Pfeilrichtung angedeutet. Gemäß diesen Figuren ist das dem antreibenden Verstellglied zugeordnete Kupplungsorgan 2 ein an sich bekannter doppelpoliger rohrförmiger Stabmagnet, dessen Randfläche die Trennwand berührt und zur Verstellung auf der Trennwand schleift. Das auf der anderen Seite angeordnete Kupplungsorgan 3, also das dem anzutreibenden Schalterglied zugeordnete Kupplungsorgan, ist als Zylinder ausgebildet. Dieser Zylinder ist in einer Pfanne 4, deren Öffnung der Trennwand zugekehrt ist, in Richtung der magnetischen Anziehungskraft frei verschiebbar gelagert, so daß er sich unter dem Einfluß der magnetischen Anziehungskraft eng an die Trennwand 1 anlegt und sich auf der Trennwand abwälzend der Bewegung des Magneten 2 folgt.

In der Fig. 3 ist eine Kupplungsanordnung für die Übertragung einer Drehbewegung dargestellt. Mit 1 ist auch hier wieder eine ebene unmagnetische Trennwand bezeichnet, zu deren beiden Seiten das antreibende und das anzutreibende Verstellglied liegen. Das dem antreibenden Verstellglied zugeordnete Kupplungsorgan 5 ist ebenso gestaltet wie bei den vorhergehenden Figuren, und seine Randfläche berührt die Trennwand 1, auf der es bei der Verstellung schleift. Das dem anzutreibenden Verstellglied zugeordnete Kupplungsorgan 6 ist als kegelförmiger Wälzkörper ausgebildet und in einer Pfanne 7 in Richtung der magnetischen Anziehungskraft frei verschiebbar gelagert. Bei der Verstellung des antreibenden Kupplungsorgans 5 längs eines Kreisbogens um die vorgegebene Drehachse wälzt sich das angetriebene Kupplungsorgan 6 auf der rauhen, ebenen Innenwandung der Trennwand längs dieses Kreisbogens ab und nimmt dabei das ihm zugeordnete Versteilglied mit.

Die Fig. 4 zeigt eine Kupplungsanordnung, die insbesondere für die Übertragung von Dauerdrehbewegungen Bedeutung hat. Bei dieser Ausführung ist ähnlich dem in der Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel das dem anzutreibenden VerStellglied zugeordnete Kupplungsorgan 8 als kegelförmiger Wälzkörper ausgebildet, der in einer Pfanne 9 in Richtung der magnetischen Anziehungskraft frei verschiebbar gelagert ist und der sich bei der Verstellung auf der Trennwand 1 längs eines Kreisbogens abwälzt. Das antreibende Kupplungsorgan 10 besitzt zum Unterschied zu demjenigen der Kupplungsanordnung gemäß der Fig. 3 die Form eines kegelförmigen Wälzkörpers, der wieder in einer Pfanne 11 in Riehtung der magnetischen Anziehungskraft frei verschiebbar gelagert ist. Bei dieser Anordnung werden die bei der Verstellung auftretenden Reibungskräfte auf ein Minimum reduziert, was besonders für die übertragung von Dauerbewegungen von Vorteil ist. Bemerkenswert bei der in dieser Figur dargestellten Ausführungsform einer Kupplungsanordnung ist außerdem, daß bei ihr beide Pole, also der Nord- und der Südpol, der Kupplungsorgane zur wirksamen Anziehung beider Kupplungsorgane beitragen. In den Figuren sind diese beiden Polseiten mit N und S angedeutet.

Zum Unterschied zu den bisherigen Ausführungsbeispielen zeigt die Fig. 5 eine Kupplungsanordnung mit zylindrischen unmagnetischen Trennwänden. Bei

dieser Kupplungsanordnung sind auf jeder Seite der Trennwand 1 jeweils zwei Kupplungsorgane 12 und 13 bzw. 14 und 15 angeordnet. Die dem antreibenden Verstellglied 23 zugeordneten Kupplungsorgane 12 und 13 sind als Stabmagnete ausgebildet, die in Richtung der magnetischen Anziehungskraft frei verschiebbar gelagert sind und bei der Verstellung mit ihrer auf der Trennwand anliegenden Frontfläche auf dieser schleifen. Die beiden anzutreibenden Kupplungsorgane 14 und 15 sind als Zylinder ausgebildet, die wiederum in Pfannen 17 und 18 in Richtung der magnetischen Anziehungskräfte frei verschiebbar gelagert sind und die sich bei der Verstellung auf der Trennwandfläche abwälzen.

Die Fig. 6 zeigt eine Kupplungsanordnung mit einer Anzeigevorrichtung für die jeweilige Stellung des anzutreibenden Versteilgliedes. Beispielsweise ist hier eine ebene Trennwand 1 und eine drehbewegliche Übertragung gewählt. Die eigentliche Kupplungsanordnung zur Übertragung der Bewegungen zwischen beiderseits der Trennwand 1 angeordneten Versteilgliedern entspricht vollkommen der in der Fig. 3 gezeigten Anordnung. Die mit dieser Anordnung übereinstimmenden Teile sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Danach ist das antreibende Kupplungsorgan 5 als Stabmagnet ausgebildet, dem als anzutreibendes Kupplungsorgan 6 ein in der Pfanne 7 in Richtung der magnetischen Anziehungskraft frei verschiebbar gelagerter kegelförmiger Wälzkörper zugeordnet ist. Die Anzeigevorrichtung besteht bei diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls aus einer magnetischen Kupplungsanordnung mit den erfindungsgemäßen Merkmalen, bei der die Kraftübertragung in umgekehrter Richtung verläuft. Zu diesem Zweck befindet sich an dem anzutreibenden Verstellglied ein oder mehrere in Pfannen gelagerte Wälzkegel 19, die bei dem in Fig. 6 dargestellten Beispiel mit einem kleineren Teilkreis auf dem gleichen Träger angeordnet sind, wie die in den Pfannen 7 befindlichen Wälzkegel 6. Den Wälzkegeln 19 gegenüber sind auf der anderen Seite der Tremiwand 1 entsprechend viele Stabmagnete 20 auf einem besonderen Träger, z. B. einer Scheibe befestigt, die so gelagert ist, daß sie sich frei um die Achse des antreibenden VerStellgliedes drehen kann. Zur Vermeidung schädlicher Reibungsverluste sind zwischen den Stabmagneten 20 und der Trennwand 1 möglichst kleine Luftspalte 21 vorzusehen.

Während beim Verdrehen des Trägers der Magnet 5 die am einzustellenden Gerät befindlichen Pfannen 7 mit mehr oder weniger Schlupf folgen, werden von den Wälzkörpern 19 die Magneten 20 wegen ihrer nahezu reibungsfreien Lagerung ohne Schlupf mitgenommen, so daß aus ihrer Stellung, die durch einen an ihrem Träger 22 angebrachten, über einer z. B. an der Trennwand 1 befindlichen Skala wandernden Zeiger angezeigt wird, die jeweilige tatsächliche Stellung des Teiles 7 erkennbar ist.

Erwähnt sei noch, daß für die treibenden Kupplungsorgane auch Elektromagneten verwendet werden können. Die getriebenen Kupplungsorgane können dagegen auch aus Weicheisen bestehen. Dies hat besondere Bedeutung bei Kupplungsanordnungen, die nur gelegentlich betätigt werden sollen. Bei diesen empfiehlt es sich nämlich, den äußeren Teil, d. h. den mit den - Magneten versehenen antreibenden Teil der Kupplungsanordnung abnehmbar anzuordnen, so daß bei Verwendung von Weicheisen für das anzutreibende Kupplungsorgan im abgenommenen Zustand des äußeren Teiles der Kupplungsorgane im Innern

Claims

des Behälters bis auf das von einer geringen Remanenz des Weicheisens herrührende magnetische Feld keine magnetisch wirksamen Kräfte auftreten. Die abnehmbare Anordnung des äußeren Kupplungsteiles, auf dem gegebenenfalls auch der anzutreibende Teil 5 der Anzeigekupplung leicht drehbar gelagert ist, bringt außerdem noch den Vorteil mit sich, daß dieser Teil für beliebig viele Geräte verwendet werden kann, wodurch diese Kupplungsanordnungen besonders billig werden. Es ist auch möglich, statt der rotationssymmetrischen, zylindrischen oder kegelförmigen Ausbildung der Kupplungsorgane diesen die Form von Kugeln zu geben. Fernerhin kann die Erfindung auch mit demselben Vorteil bei Trennwänden angeordnet werden, die nicht, wie in den Figuren, eben oder zylindrisch sind, sondern beispielsweise eine kegelförmige Form besitzen. Patentansprüche:

1. Magnetische Kupplungsanordnung zur Übertragung der Schaltkraft für elektrische Schalter durch eine unmagnetische Trennwand hindurch, dadurch gekennzeichnet, daß auf der einen Seite der Trennwand (1) ein Magnet hoher Induktion (2), vorzugsweise ein Topf magnet, angebracht ist, dem gegenüber auf der anderen Seite der Trennwand sich ein die Schaltkraft aufnehmender und weitergebender, ferromagnetischer Wälzkörper (3) befindet, und daß die Oberfläche, auf der der Wälzkörper sich abwälzt, genügend rauh ist.

2. Kupplungsanordnung nach Anspruch 1, insbesondere für die Übertragung von Dauerbewegungen, dadurch gekennzeichnet, daß das treibende Kupplungsorgan ebenfalls als ein an der Trennwand anliegender Wälzkörper ausgebildet ist.

3. Kupplungsanordnung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das antreibende Kupplungsteil abnehmbar ausgebildet ist.

4. Kupplungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper (8,10) mit beiden Polseiten an der Trennwand anliegen.

5. Kupplungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das treibende Kupplungsorgan als Permanent- oder Elektromagnet ausgebildet ist.

6. Kupplungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das getriebene Kupplungsorgan ein Permanentmagnet ist oder aus Weicheisen besteht.

7. Kupplungsanordnung nach Anspruch 1 mit einer Anzeigevorrichtung für die Stellung des Schalters, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigevorrichtung im wesentlichen aus beiderseits der unmagnetischen Trennwand angeordneten, magnetisch wirksamen Kupplungsorganen (19, 20) besteht.

8. Kupplungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetisch wirksame Kupplungsorgan des antreibenden Teiles der Anzeigekupplung als an der Trennwand anliegender Wälzkörper (19) ausgebildet ist.

9. Kupplungsanordnung nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der angetriebene Teil der Anzeigekupplung frei drehbar oder verschiebbar angeordnet ist und daß das diesem Teil der Anzeigekupplung zugeordnete Kupplungsorgan entweder als an der Trennwand anliegender Wälzkörper ausgebildet ist oder anderenfalls einen geringen Abstand von der Trennwand besitzt.

10. Kupplungsanordnung nach Anspruch 9 zur Übertragung von Drehbewegungen, dadurch gekennzeichnet, daß der anzutreibende Teil der Anzeigekupplung auf der Achse des antreibenden Versteilgliedes frei drehbar angeordnet ist.

11. Kupplungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an dem anzutreibenden Teil der Anzeigekupplung ein über die Anzeigeskala reichender Zeiger starr befestigt ist.

12. Kupplungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der anzutreibende Teil der Anzeigekupplung mit dem antreibenden Verstellglied so verbunden ist, daß beide gleichzeitig abnehmbar sind (Fig. 6).

13. Kupplungsanordnung nach Anspruch 7 und den Ansprüchen 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das dem antreibenden Teil der Anzeigekupplung zugeordnete Kupplungsorgan aus Weicheisen besteht.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 941 801;
britische Patentschrift Nr. 688 402.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen