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Mehrfachschalter
Die Erfindung bezieht sich auf elektromagnetische Relais, insbesondere solche Relais, bei welchen durch magnetische Felder das selektive Schliessen eines elektrischen Kontaktes bewirkt wird, und die magnetischen Felder direkt auf Kontaktelemente einwirken. Im besonderen bezieht sich die Erfindung auf einen Mehrfachschalter, bei welchem in HUllen eingeschlossene Kontakte verwendet werden, welche Anordnung als Reedrelais bekannt sind.
Die direkt betätigbaren Kontakte, welche unter der Bezeichnung"Reedkontakte"bekannt sind, sind im Handel erhältlich und bestehen aus zwei Kontaktfedern aus magnetischem Material innerhalb eines versiegelten Glasgefässes, welches ein inertes Gas enthalten kann. Die Kontaktfedern sind so angeordnet, dass ihre freien Enden sich Uberlappen, jedoch in geringem Abstand voneinander liegen. Wenn ein Kontakt dieser Art in ein magnetisches Feld bestimmter Stärke gebracht wird, dann schliessen die Kontaktfedern. Die freien Enden der Kontaktfedern können mit Edelmetallkontaktpunkten versehen sein, wie dies aus der Technik der elektromagnetischen Relais bekannt ist.
Eine Beschreibung dieser Art von Geräten ist in der franz. Patentschrift Nr. 852.275 zu finden. Dort ist ein Kontakt beschrieben, bei welchem das magnetische Steuerfeld direkt auf die Kontaktfedern ohne die Zwischenschaltung von bewegten Magnetanker, wie dies bei den gewöhnlichen elektromagnetischen Relais der Fall ist, wirkt.
Es wurde weiters, insbesondere durch die USA-Patentschrift ?. 2, 187, 115, vorgeschlagen, einen Mehrfachschalter mit n Eingängen und m Ausgängen mit solchen Kontakten aufzubauen. In dieser Anordnung wird jedoch das Halten in der betätigten Stellung des Kontaktes durch Herabsetzung der Steuerspannung erreicht.
Demgegenüber besteht der erfindungsgemässe Mehrfachschalter im wesentlichen aus einem Rahmen aus ferromagnetischem Material, einer Anzahl einzelner Reedrelais, die innerhalb dieses Rahmens angeordnet sind und Spulen zur Betätigung dieser Reedrelais und ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl von magnetischen Jochen (Stangen) im Abstand voneinander in einer Richtung und eine Anzahl von weiteren magnetischenlochen (BrUcken) in einer dazu 1m wesentlichen senkrechten Richtung angeordnet sind, jede Stange bzw. Brücke mindestens eine dieselbe umgebende Steuerspule und alle Stangen bzw. alle Brücken mindestens eine gemeinsam die Steuerspulen umschliessende Spule aufweisen.
Bei einem solchen Mehrfachschalter werden nach der weiteren Erfindung die Stangen und Brücken mit dem Rahmen durch FerrithUlsen magnetisch verbunden und elektrisch isoliert.
Die an die Steuerspulen gelegte Spannung allein, sowie die an die gemeinsame Spule gelegte allein, reichen nicht aus, die entsprechenden Kontakte zu betätigen. Beide Spannungen zusammen reichen in ihrer magnetischen Wirkung aus, die Kontakte zu betätigen, während danach die magnetische Wirkung der gemeinsamen Spule allein ausreicht, die betätigten Kontakte zu halten.
Zum Öffnen eines betätigten Kontaktes werden die zugeordneten Steuerspulen mit einer Spannung, welcher der Spannung der gemeinsamen Spule entgegengesetzt ist, beaufschlagt, wobei die Subtraktion der Wirkung beider Spannungen das öffnen des Kontaktes herbeiführt.
Schliesslich ist vorgesehen, dass die Joche elektrische Anschlüsse verschiedener weiterer Kontakte der Relais sind.
Ein Beispiel der Erfindung wird nun an Hand der Figuren näher erläutert.
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Die Fig. l zeigt die Charakteristik eines bekannten Relaistyps. Die Fig. 2 ist die Vorderansicht einer erfindungsgemässen "Reedrelais"-Anordnung teilweise im Schnitt. Die Fig. 3 ist die Draufsicht auf eine erfindungsgemässe"Reedrelais"-Anordnung teilweise im Schnitt.
Die Fig. 1 zeigt die Charakteristiken einer bekannten Reedre1aistype, wobei die Ordinate in Amperewindungen At dargestellt ist. Die Geraden zeigen den durchschnittlichen Arbeitswert mehrerer Reedrelais in den Grenzen von 47,5 bis 75 Amperewindungen. Wenn einmal die Reedrelais betätigt sind, dann können die Amperewindungen so weit herabgesetzt werden, bis die magnetomotive Kraft nicht unter einen Wert sinkt, welcher bei 20 Amperewindungen entwickelt wird, ohne dass das Reedrelais abfällt.
Mansiehtalso, dass die Haltekraft wesentlich geringer ist als die Betätigungskraft.
In den Fig. 2 und 3 ist ein Beispiel der Erfindung dargestellt, welches aus einem Vielfachschalter mit 100 einzelnen Reedrelais besteht, welche in Reihen zu zehn angeordnet und durch eine gemeinsame magnetische Betätigungseinrichtung, die später beschrieben wird, betätigt werden. Ohne vom Erfindunggedanken abzuweichen, können natürlich weniger oder mehr als 100 einzelne Reedrelais verwendet werden.
In der Fig. 2 ist mit 1 ein Rahmen aus magnetischem Material dargestellt. Zusätzlich zur Aufgabe, die Schaltelemente zu tragen, wirkt der Rahmen auch als magnetische Abschirmung für die gesamte Anordnung. Die einzelnen Reedrelais, weIche aus einer HUlle, wie z. B. CI0 in Fig. 3, aus nichtmagneti- schem Material bestehen, besitzen in ihrem Innern ein Kontaktpaar 3 und 4. Die freien Enden dieser Kontakte 3 und 4 überlappen einander, sind jedoch voneinander einen bestimmten Abstand entfernt. Die überlappenden Teile können mit besonderem Kontaktmaterial, wie z. B. Edelmetallkontaktmaterial, bedeckt sein. Zusätzlich kann jede Hülle mit einem inerten Gas unter bestimmten Druck gefüllt werden,
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montiert.vorgesehen.
Die oberen Federblätter 3 sind in gleicher Weise mit den Stangen NI - N9. wie in Fig. 3 gezeigt, verbunden. Die Stangen NI - N9 stehen im wesentlichen senkrecht auf die Stangen NI0 - N19. Jede Stange hat eine einzelne Wicklung, so z. B. die Stange. N10, die Wicklung BIO usw. Diese Wicklungen sind in Fig. 2 zu sehen. Sie sind verschoben angeordnet, so dass Raum gespart wird. Die verschiedenen Stangen sind mit dem Rahmen 1 über magnetische Verbindungsstücke, wie z. B. bei 6 gezeigt, verbunden, so dass der Rahmen l als magnetisches Joch für die Stangen NI - N19 wirkt.
Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, ist noch eine erste gemeinsame Wicklung 11 vorgesehen, welche silber die horizontalen Stangen N1-N19 gewickelt ist..Eine entsprechende gemeinsame Wicklung 12 liegt über allen auf der andern Seite dieser Stangen befindlichen Wicklungen. Die gemeinsame Wicklung 13 überdeckt die Wicklungen BO B9, während die gemeinsame Wicklung 14 auf den entgegenge- setzten Seiten dieWicklungen N1-N9 tiberdeckt. In Fig. 2 sind die gemeinsamen Wicklungen 11 und 13 im Schnitt dargestellt.
Auf jedem Komdinatenpunkt, welcher durch zwei Stangen gebildet ist, ist ein Kontaktpaar mit eigener Hülle vorgesehen. Die gemeinsamen Wicklungen 11 - 14 sind so konstruiert, dass, wenn sie erregt sind, eine magnetomotive Kraft entsprechend 20 Amperewindungen ausüben. Diese Kraft ist nicht so gross, dass sie das Kontaktpaar betätigen kann. Die einzelnen Spulenpaare, wie z. B. BO oder B10 sind so konstruiert, dass sie eine magnetomotive Kraft entsprechend 27, 5 Amperewindungen erzeugen. Auf diese Weise wird, wenn die einzelnen Spulen elektrisch in der gleichen Richtung wie die gemeinsame Spule erregt werden, die gesamte magnetomotive Kraft 47, 5 Amperewindungen entsprechen. Dieser Wert wird auseichen, ein Kontaktpaar in einem Koordinatenpunkt, wie in Fig. l gezeigt, zu erregen.
Wenn
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entspricht dies einer magnetomotiven Kraft von 20 Amperewindungen, so dass das Kontaktpaar betätigt bleibt.
Um diese betätigten Kontakte wieder zu öffnen, ist es notwendig, eine Spannung an die Steuerwicklungen zu legen, welche entgegengesetzte Polarität zu derjenigen der gemeinsamen Wicklung hat. Dies entspricht dann einer magnetomotiven Kraft von 27, 5 Amperewindungen in der entgegengesetzten Richtung der magnetomotiven Kraft von 20 Amperewindungen, welche die gemeinsamen Wicklungen liefern, wodurch die betätigten Kontakte geöffnet werden.
Die verschiedenen horizontalen und vertikalen Stangen sind elektrisch vom Rahmen 1 durch besondere Vorkehrungen isoliert. Nach einem Beispiel kann eine (nicht gezeichnete) Ferrithülse verwendet werden, welche die Stange in der Öffnung 6 im Rahmen 1 umschliesst. In einer andern Ausführungsform
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können Ferrithülsen in jedem Kreuzungspunkt vorgesehen werden, derart, dass die Anschlussenden der Kontakte 3 und 4 hindurchgehen und elektrisch getrennte Zuftlhrungen dort angeordnet werden können.
Dies gibt den zusätzlichen Vorteil, dass mehr als ein Kontaktpaar in einer Reihe betätigt sein kann, wahrend die hiebei elektrisch gesteuerten Stromkreise voneinander isoliert sind. Diese Ausuhrungsform ist nicht dargestellt, jedoch für den Fachmann als Weiterbildung der Erfindung leicht vorstellbar. Das gezeigte Erfindungsbeispiel verwendet die Stangen als elektrische Leiter.
Es kann auch notwendig sein, den Luftspalt zwischen jeder Kontaktfeder und dem magnetischen Kern, zu welchem sie gehört, zu vergrössern, so dass der magnetische Kreis nicht durch die Re1uktanzver nde- rungen durch den Haltestromkreis, hervorgerufen durch die veränderliche Zahl von geschlossenen Kontakten beeinflusst wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Mehrfachschalter, bestehend im wesentlichen aus einem Rahmen aus ferromagnetischem Material, einer Anzahl einzelner Reedrelais, die innerhalb dieses Rahmens angeordnet sind, und Spulen zur Betätigung dieser Reedrelais, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl von magnetischen Jochen (Stangen) im Abstand voneinander in einer Richtung und eine Anzahl von weiteren magnetischen Jochen (Brücken) in einer dazu im wesentlichen senkrechten Richtung angeordnet sind, jede Stange bzw. Brücke mindestens eine dieselbe umgebende Steuerspule und alle Stangen bzw. alle Brücken mindestens eine gemeinsam die Steuerspulen umschliessende Spule aufweisen.