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Die Technik bemüht sich schon seit langem, ein Ruhestromrelais zu entwickeln, welches einen möglichst geringen Eigenverbrauch hat. Die Lösung dieser Aufgabe ist bisher daran geseheitert, dass die Kontaktdrüeke, die von dem Ruhestromrelais ausgeübt werden müssen, eine bestimmte Arbeit erfordern, um einen einwandfreien und betriebssicheren Kontaktdruck zu garantieren.
Gegenstand der Erfindung ist ein Ruhestromrelais für sehr kleine Ströme, insbesondere zum Anschluss an Thermoelemente, bei welchem die Schliesskraft grösser gewählt ist als die Einstellkraft des
Relais, und bei welchem zusätzliche Mittel vorgesehen sind, die die Schliesskraft überwinden oder unwirksam machen. Durch diese Anordnung gelingt es, ein Relais zu schaffen, welches mit ausserordentlich geringen Strömen zu arbeiten vermag. Der Anker wird nämlich bereits schon dann durch den Ruhestrom in der für gewöhnlich eingenommenen Stellung gehalten, wenn die auf ihn elektromagnetisch ausgeübte
Kraft gleich der Differenz aus der Ankerrückzugskraft und der Reibungskraft des Ankers ist.
Bei Abschaltung oder wesentlicher Schwächung des Ruhestrom folgt dann der Anker der Kraft der Rückzugs- feder, die nur etwas grösser zu sein braucht als die Reibungskraft. Die Schliesskraft, die der Anker zur Beeinflussung seiner Kontakte auszuüben hat, wird ihm durch zusätzliche Mittel erteilt, welche die Schliesskraft überwinden oder unwirksam machen.
Es sind zwar schon Kontaktmessinstrumente bekanntgeworden, bei denen der Kontaktschluss unter dem Einfluss eines zusätzlichen Magneten erfolgt ; jedoch brauchen diese Instrumente zum Betrieb erheblich mehr elektrische Energie als der Gegenstand der Erfindung, weil der Zeiger unter dem Einfluss einer mit dem Zeigerausschlag anwachsenden Rückstellkraft steht, welche im Verhältnis zur Reibungskraft gross sein muss. Die zugeführten Energien müssen dort so gross sein, dass bei einer Energieabnahme der Zeiger von dem zusätzlichen Magneten allein abreissen kann.
In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines derartigen Relais dargestellt, während Fig. 2 ein Anwendungsbeispiel zeigt.
In Fig. 1 ist der Zeiger eines Messinstrumentes dargestellt. Hiebei ist es gleichgültig, ob es sich um ein elektrisches oder mechanisches Messinstrument handelt, ob Leistung, Ströme, Spannungen, Drücke oder sonstwelche Kräfte die Bewegung des Zeigers hervorrufen. Die Wirkungsweise ist folgendermassen :
In seiner Betriebsstellung nimmt der Zeiger 1 eine Stellung ein, die vom Nullpunkt entfernt ist.
An dem Zeiger ist z. B. ein kleines leichtes Stück aus magnetisch-leitendem Material, der Anker 2, befestigt.
Den Abstand dieses Ankerstüekes vom Drehpunkt wird man möglichst gross wählen, damit der Weg, den dieses Stück beschreibt, möglichst gross ist. Verschwindet auf dem Instrument die Ursache des Ausschlages, so hat der Zeiger, da er unter der Einwirkung einer schwachen Rückstellkraft steht, das Bestreben, nach dem Nullpunkt zurückzugehen. Nähert sich der Zeiger dem Nullpunkt, so gelangt er unter dem Einfluss der Rückstellkraft beispielsweise in das Feld eines Magneten. 3. Der Anker 2 wird jetzt von dem Magneten 3 angezogen und damit der Zeiger beschleunigt nach dem Nullpunkt oder über diesen hinausgebracht.
Da der Zeiger jetzt nicht mehr allein unter dem Einfluss der Rückstellkraft steht, sondern verstärkt durch die erhebliche Zusatzkraft des Magneten nach dem Nullpunkt zu bewegt wird, so können jetzt mit Sicherheit durch den Zeiger oder daran befestigten Teilen beliebige Kontakte, Ventile und ähnliches mehr geöffnet oder geschlossen werden. In der Abbildung werden zwei Kontakte 4,5
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von dem Zeiger unmittelbar geöffnet. Durch diese Kontakte können beliebige Hilfsstromkreise, die aus einer besonderen Kraftquelle gespeist werden, ein-oder ausgeschaltet werden. Statt der Kontakte können auch bei Gas-oder Flüssigkeitseinrichtungen Ventile und ähnliche Anordnungen betätigt werden.
Messungen haben gezeigt, dass Ströme und Spannungen in der Grössenordnung von 10-7 Amp. bzw. Volt verwendet werden können, um ein derartiges Relais in Ruhestromschaltung zu betätigen.
Es bestehen gar keine Schwierigkeiten, noch geringere Ströme und Spannungen zu verwenden. Finden elektrische Ströme für die Betätigung des Relais Anwendung, so können ebensogut Gleich-wie auch
Wechselstrom Verwendung finden. Erscheint es zweckmässiger, so können auch bei Verwendung von Wechselstrom Gleichstrominstrumente angewendet werden, bei welchen der Gleichstrom in bekannter Weise durch Detektoren, Trockengleichrichter, Röhrengleichrichter usw. gleichgerichtet wird.
Fig. 2 zeigt eine Anordnung, wie sie gegebenenfalls für ein derartiges Relais bei Ruhestromüberwachungen in Sicherheitsanlagen Anwendung finden kann. Es ist hier ein Beispiel gezeigt, welches besonders charakteristisch die Vorteile des gewählten Prinzips zeigt. Eine gewöhnliche Petroleumlampe A wird von ferne überwacht. Beim Auslöschen der Flamme soll an einer entfernteren Stelle ein Alarmsignal B in Tätigkeit treten. Zu diesem Zweck kann ein Thermoelement 1 über der Flamme oder eine Photozelle neben der Flamme angeordnet werden, die beide die von der Flamme erzeugte Energie in elektrische Ströme umwandeln.
Bei Verwendung beispielsweise eines Thermoelementes wird eine Spannung in der Grössenordnung von 10-6 Volt erzeugt ; diese Spannung wird über eine Fernleitung 14, gleichgültig ob es sich um Kabel oder Freileitung handelt, an die Spule eines empfindlichen Zeigergalvanometers 2 angeschlossen. Der Zeiger 3 dieses Instrumentes bleibt, so lange die Flamme brennt, an einer bestimmten Stelle der Skala stehen und ist dadurch dem Bereich des magnetischen Feldes des Magneten 5 entrückt. Damit das Magnetfeld nicht zu weit reicht, sondern möglichst nur bis in die Nähe des Nullpunktes, kann durch ein Abschirmblech 6 (Fig. 3) die Wirkung des magnetischen Feldes auf den Zeiger abgeschirmt werden.
Dieses Abschirmblech 6 muss einen Ausschnitt besitzen, durch den ein Teil des magnetischen Feldes des Magneten 5 hindurchgreift und durch welchen gleichzeitig der Zeiger, falls er sich in der Richtung nach dem Nullpunkt bewegt, durchschwenken kann. (In der Fig. 3 ist ein derartiges Abschirmblech 6, von der Seite gesehen, gezeichnet.) 7 und 8 sind die federnden Kontakte, die hier so angeordnet sind, dass sie durch die an dem Zeiger 3 angebrachte Nase 9 auseinandergedrückt werden.
Hiedurch wird der Stromkreis zu einem zweiten Ruhestromrelais 15, welches von einer besonderen Batterie gespeist wird, unterbrochen, so dass durch die mit diesem Relais in Verbindung stehenden Kontakte 12 und 13 beliebige andere Schaltvorgänge eingeleitet oder direkt Alarmsignale betätigt werden können.
Ist der Fehler, der die Ursache zum Alarm gab, beseitigt, das bedeutet in dem vorliegenden Beispiel, dass die Flamme wieder zum Brennen gebracht ist, so muss dem Zeiger 3 die Möglichkeit gegeben werden, von dem Einfluss der zusätzlichen Kraft des Magneten freizukommen. Hiezu kann entweder der Magnet fortgedreht werden, das Magnetfeld durch Zwischenschieben eines magnetischen Kurzschlusses oder eine Gegenfeldwicklung aufgehoben werden. Es kann auch der Zeiger durch äussere Kräfte, Druckknopf, Drehschalter oder Relais mechanisch von Null fortbewegt werden, so dass der Zeiger jetzt unter dem Einfluss des wieder fliessenden Thermostromes seine frühere Lage annimmt.
Diese Einrichtung, den Zeiger wieder in die Ruhestromstellung zu bringen, kann mit dem Hilfskreis, der durch die Kontakte 7 und 8 gespeist wird, auch so gekoppelt werden, dass die Einrichtung, die den Zeiger von dem Einfluss des Magneten freimacht, elektrisch oder mechanisch mit dem Kreis, der durch die Kontakte 7 und 8 geschlossen wird, so gekoppelt ist, dass nach Ausschaltung dieses Kreises durch eine besondere Vorrichtung der Zeiger nur in die Betriebsruhestromstellung gebracht werden kann, wenn der zweite Kreis wieder in Betriebsbereitschaft geschaltet ist.
In Fig. 2 stellt 17 den Drehschalter dar, der den Zeiger 3 wieder in seine Betriebsruhelage bringt, wenn der Drehschalter auf das verlängerte Zeigerende zu gedreht wird und dadurch diesen von der Zusatzkraft freimacht. Dieser Drehschalter steht unter Federdruck, so dass nach Beendigung der Drehung er wieder in die gezeichnete Lage zurückspringt. Im Gegensatz hiezu kann nach Drehen nach der andern Seite in die punktierte Lage der Schalter bleiben und damit einen künstlichen Kurzschluss des Hilfskreises durch die Kontakte 16 hervorrufen.
Für Arbeitsrelais kann sinngemäss dieselbe Anordnung gewählt werden, indem der Zeiger bei Steigerung eines Ausschlages allmählich in das Feld eines Magneten gebracht wird. Auch lassen sich Relais, die sowohl für Arbeits-als auch Ruhestrom eingerichtet sind, nach diesem Vorschlag ausführen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Ruhestromrelais für sehr kleine Ströme, insbesondere zum Anschluss an Thermoelemente, dadurch gekennzeichnet, dass die Schliesskraft grösser gewählt ist als die Einstellkraft des Relais und dass zusätzliche Mittel vorgesehen sind, die die Schliesskraft überwinden oder unwirksam machen.