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Relais mit Schutzrohrwechselkontakt
Die Erfindung betrifft ein Relais mit mindestens einem Schutzrohrwechselkontakt, dessen beide Aussenkontaktlamellen und die mit ihrem freien Ende im Arbeitsluftspalt zwischen diesen liegende Mittelkontaktlamelle an entgegengesetzten Enden des Schutzrohres eingeschmolzen sind, wobei deren Überlappungsflächen gleichzeitig Angriffsflächen magnetischer Betätigungskräfte und Kontaktflächen sind, und dass zur elektromagnetischen Betätigung eine den oder die Schutzrohrkontakte umfassende Steuerspule bei der Erregung ein Magnetfeld in Richtung der Schutzrohrachse erzeugt.
Es sind Relais mit Schutzrohrwechselkontakten bekannt, deren Steuerwicklung den oder die Kontakte umgibt, und die bei Erregung ein Magnetfeld in Richtung der Schutzrohrachse erzeugt. Die beiden Aussenkontaktlamellen des Wechselkontaktes sind hiebei von der einen Seite, und die Mittelkontaktlamelle von der Gegenseite in das Schutzrohr eingeführt und an den Enden eingeschmolzen. Die freien Enden der Kontaktlamellen überlappen sich innerhalb des Schutzrohres, wobei sich die Mittelkontaktlamelle zwischen den Aussenkontaktlamellen befindet, so dass ein Arbeitsluftspalt entsteht, in dem die Mittelkontaktlamelle von einer zur andern Aussenkontaktlamelle umschalten kann. Im unmagnetischen Zustand liegt die Mittelkontaktlamelle durch Federkraft an der Aussenkontaktlamelle der Ruheseite an, die aus unmagnetischem Material besteht.
Die Aussenkontaktlamelle der Arbeitsseite und die Mittelkontaktlamelle bestehen aus magnetisierbarem Material und ziehen sich bei Erregung der Steuerspule an. Bei einer bekannten Anordnung sind die beiden Aussenkontaktlamellen in einem festen Abstand gegeneinander gehalten. Klebt ein solcher Kontakt auf Grund einer Überlastung der Kontaktstelle, so ist eine sehr grosse Ansprecherregung erforderlich, um den Kontakt zu betätigen. In einer andern Anordnung wird die nachteilige Wirkung des Klebeeffektes auf der Ruheseite dadurch behoben, dass die Aussenkontaktlamelle der Arbeitsseite federnd angeordnet wird. Klebt die Mittelkontaktlamelle auf der Ruheseite, so nähert sich die Aussenkontaktlamelle der Arbeitsseite, wodurch die magnetischen Kräfte auf die Mittelkontaktlamelle ansteigen.
Tritt der Klebeeffekt nach der elektromagnetischen Betätigung auf der Arbeitsseite ein, so ergibt die genannte Anordnung keine Lösung. Das Kleben auf der Arbeitsseite ist aber viel wahrscheinlicher als auf der Ruheseite, da die Arbeitsweise des Kontaktes voraussetzt, dass die elektromagnetischen Betätigungskräfte, die die Mittelkontaktlamelle zur Arbeitsseite umschalten, grösser sind als die Federkräfte der Mittelkontaktlamelle, die diese zur Ruheseite zurückschalten. Eine Erhöhung der Betätigungskräfte erhält man, wenn die Aussenkontaktlamellen bis zur Kontaktstelle im Arbeitsluftspalt aus magnetisierbarem Material bestehen, und die Betätigung der Mittelkontaktlamelle in beiden Richtungen durch magnetische Kräfte erfolgt, indem im Arbeitsluftspalt durch Permanentmagnetismus ein magnetisches Gleichfeld erzeugt wird.
Die magnetischen Betätigungskräfte werden hiebei wesentlich durch das Feld im Arbeitsluftspalt bestimmt, so dass bei geeigneter Dimensionierung des Dauermagneten eine erhebliche Steigerung erreicht werden kann, bzw. die Empfindlichkeit des Relais ansteigt. Zur Betätigung wird die Mittelkontaktlamelle durch Erregung der Steuerspule polarisiert, so dass das freie Ende, entsprechend seiner Polarisation, zur einen oder andern
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Aussenkontaktlamelle schaltet. Für die Anordnung von Permanentmagneten bei Schutzrohrwechsel- kontakten sind eine Anzahl von Lösungen bekanntgeworden. So ist bei einem Schutzrohrwechsel- kontakt im Innenraum des Schutzrohres zwischen den Aussenkontaktlamellen ein Dauermagnet angeordnet.
Dieser Kontakt ist auf Grund der Masse des Dauermagneten in der Nähe des
Arbeitsluftspaltes erschütterungsempfindlich, und ausserdem treten durch seine Befestigung magnetische
Nebenschlüsse auf, die das magnetische Gleichfeld im Arbeitsluftspalt begrenzen.
In einer andern bekannten Ausführung ist der Dauermagnet zwischen den Enden der
Aussenkontaktlamellen angeordnet, die aus dem Schutzrohr herausragen. Diese Anordnung ist weniger erschütterungsempfindlich. Es sind jedoch auf Grund der grossen Entfernung zwischen Arbeitsluftspalt und Dauermagnet auch hier magnetische Nebenschlüsse zwischen den parallel geführten
Aussenkontaktlamellen vorhanden, die die Magnetisierbarkeit des Arbeitsluftspaltes begrenzen, da die magnetische Stärke des Dauermagneten nicht beliebig gesteigert werden kann. Einmal können sich magnetische Sättigungserscheinungen der Aussenkontaktlamellen ergeben und zum andern tritt bei dieser Anordnung ein starker Streufluss nach aussen in Erscheinung, der einen engen Zusammenbau mehrerer Relais erschwert.
Bei einem bekannten Schutzrohrwechselkontakt mit Quecksilberfüllung sind an den aus dem
Schutzrohr herausragenden Enden der Aussenkontaktlamellen zwei Dauermagnete angesetzt, die sich radial von den Enden der Aussenkontaktlamellen ausdehnen und je ein Blech als magnetischen
Rückschluss besitzen. Auch mit dieser Anordnung kann keine Vergrösserung der magnetischen Erregung im Luftspalt erreicht werden. Ein weiterer Nachteil der bisher beschriebenen Anordnungen ist es, dass infolge der magnetischen Anziehungskräfte die Aussenkontaktlamellen starr ausgeführt werden müssen, wobei hinsichtlich der letztgenannten Ausführung zur Verringerung der magnetischen Nebenschlüsse die
Aussenkontaktlamellen in der Nähe des Arbeitsluftspaltes gekröpft sind. Des weiteren besteht die Mittelkontaktlamelle aus zwei Teilen, die innerhalb des Schutzrohres zusammengefügt sind.
Zur besseren Magnetisierung des Luftspaltes ist eine Anordnung mit einem einzigen Dauermagneten vorgeschlagen worden, der die Aussenkontaktlamellen in der Nähe des Arbeitsluftspaltes umfasst und den Arbeitsluftspalt im wesentlichen quer zu den Kontaktlamellen in der durch die Bewegung der Mittelkontaktlamelle definierten Ebene durchsetzt. Das Streufeld dieses Dauermagneten wirkt sich nachteilig für den engen Zusammenbau mehrerer Relais aus. Die ebenfalls vorgeschlagene Anordnung des Dauermagneten innerhalb der Spule ergibt darüber hinaus einen ungünstig grossen Aussendurchmesser derselben.
Bei einer andern bekannten Anordnung sind ausserhalb des Schutzrohres in unmittelbarer Nähe des Arbeitsluftspaltes auf gegenüberliegenden Seiten zwei Dauermagnete angeordnet worden, die in der Bewegungsrichtung der Mittelkontaktlamelle polarisiert sind, wobei sich entgegengesetzte Pole über die Kontaktlamellen hinweg gegenüberstehen und die dem Schutzrohr abgewandten Pole durch ein Verbindungsstück aus magnetisierbarem Material miteinander verbunden sind, das zur magnetischen Abschirmung die beschriebene Anordnung wie ein Mantel ganz oder teilweise umgibt. Das Verbindungsstück aus magnetisierbarem Material dient gleichzeitig als magnetischer Rückschluss für die neben dem Dauermagneten angeordnete Steuerspule und ist über einen Luftspalt mit der Mittelkontaktlamelle verbunden, so dass diese das magnetische Potential des Mantels annimmt.
Bei dieser Anordnung kann trotz einer starken Magnetisierung des Luftspaltes durch entsprechende Ausbildung des Verbindungsstückes eine nahezu vollkommene magnetische Abschirmung nach aussen erreicht werden, so dass ein enger Zusammenbau mehrerer Relais möglich ist.
Infolge von Unregelmässigkeiten im Aufbau der Kontaktlamellen im Schutzrohr und Unterschieden zwischen den beiden Permanentmagneten werden sich unterschiedliche Ansprecherregungen für die beiden Bewegungsrichtungen der Mittelkontaktlamelle ergeben. Aus diesem Grunde müssen entsprechende Justiermöglichkeiten vorhanden sein.
Bei der bekannten Anordnung laufen die dem Schutzrohr zugewandten Polflächen der beiden Dauermagnete parallel zueinander und das Justieren erfolgt durch Verlagern der Schutzrohrkontakte von einem zum andern Magneten und eine Symmetrierung beim Einschmelzen der Mittelkontaktlamelle. Das Verlagern der Schutzrohre zwischen den Dauermagneten erfordert einen zusätzlichen Luftspalt und das vorgesehene Vergiessen der justierten Kontakte gestattet nicht das spätere Auswechseln von Kontakten.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache Justiermöglichkeit zu schaffen, die keinen zusätzlichen Luftspalt benötigt und bei der eine Arretierung der justierten Kontakte auch ohne Vergiessen leicht erreicht werden kann.
Erfindungsgemäss werden die Nachteile der bekannten Anordnung dadurch behoben, dass die
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parallel zur Magnetisierungsrichtung und Schutzrohrachse liegende eine Seitenfläche jedes Magneten grösser ist als die entsprechende gegenüberliegende Seitenfläche des gleichen Magneten und dass bei mehreren nebeneinander angeordneten Schutzrohrwechselkontakten die unmittelbar benachbarten Seitenflächen zweier Dauermagnete von gleicher Grösse sind, wobei die Dauermagnete vorzugsweise trapezförmig oder die am Schutzrohr anliegenden Flächen teilweise zylindrisch ausgebildet werden können. Die Erfindung wird nun an Hand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Es zeigen : Fig. l den Schutzrohrkontakt mit den beiden Dauermagneten, dem Verbindungsstück und der Steuerspule, Fig. 2 eine teilweise zylindrische Ausbildung der am Schutzrohr anliegenden Flächen der beiden Magnete, Fig. 3 eine trapezförmige Ausbildung der beiden Magnete, Fig. 4 zwei nebeneinander angeordnete Schutzrohre mit Magneten, die entsprechend Fig. 2 ausgebildet sind, Fig. 5 die Anordnung zweier Schutzrohre nebeneinander, nur sind hiebei die Magnete in anderer Reihenfolge aneinandergefügt worden als in Fig. 4, Fig. 6 zwei nebeneinander angeordnete Schutzrohre mit Magneten entsprechend Fig. 3, Fig. 7 zwei nebeneinander angeordnete Schutzrohre entsprechend Fig. 6, nur mit anderer Zusammenfügung der Magnete, Fig. 8 die mehrfache Anordnung der in Fig. 4 dargestellten Ausführung, Fig. 9 die mehrfache Anordnung der in Fig.
6 dargestellten Anordnung und Fig. 10 die Wirkung der federnden Aussenkontaktlamelle zur Verringerung des Klebeeffektes.
In Fig. l sind zwei Dauermagnete-5 und 6-in unmittelbarer Nähe des Arbeitsluftspaltes auf das Schutzrohr --4-- mit den Aussenkontaktlamellen --1,2-- und der Mittelkontaktlamelle --3-- gesetzt worden. Da sich entgegengesetzte Pole der Dauermagneten-5 ; 6- gegenüberstehen, entsteht zwischen ihnen ein gleichgerichtetes Magnetfeld, das auch den Arbeitsluftspalt durchsetzt. Die vom Schutzrohr --4-- abgewandten Pole der beiden Dauermagneten--5 ; 6-- sind durch ein magnetisierbares Verbindungsstück --7-- miteinander verbunden, das die Relaisanordnung wie ein Mantel umgibt und so ausgebildet ist, dass es als magnetischer Rückschluss zur Mittelkontaktlamelle - dient.
Damit nimmt die Mittelkontaktlamelle--3--das magnetische Potential des verbindungsstückes --7-- an, das ausserdem noch als magnetischer Rückschluss für die Steuerspule - mit den Wicklungsanschlüssen --9,10 und 11-- dient, die neben den Dauermagneten
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magnetisches Kraftfeld entsteht und die Mittelkontaktlamelle--3--sich an eine Aussenkontaktlamelle anlegt und dort einen elektrischen Kontakt herstellt. Nach dem Abschalten der Steuerwicklung bleibt die Mittelkontaktlamelle-3-an der Aussenkontaktlamelle --2-- haften u. zw. über folgenden magnetischen Kreis : Pol des zugehörigen Dauermagneten-6-, das
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--7--,- entgegengesetzt polarisiert und schaltet dadurch zur andern Aussenkontaktlamelle-l--um.
Nach dem Abschalten der Sieuerspule-8-haftet sie dort in entsprechender Weise. Durch die gewählte Anordnung ist somit ein Haftrelais entstanden, das vorteilhaft als energiesparender Langzeitspeicher mit Kontaktausgang verwendet werden kann. Klebt die Mittelkontaktlamelle--3-beim Erregen der Steuerspule --8-- durch eine Überlastung der Kontaktstelle an einer der Aussenkontaktlamellen--l oder 2--, so wird das Trennen dieser Kontaktstelle erleichtert, wenn die Aussenkontaktlamelle federnd ausgebildet ist, da sie dann zunächst ein Stück von der Mittelkontaktlamelle--3--mitgenommen wird.
Fig. 10 veranschaulicht die Hebelwirkung, die dabei infolge der Durchbiegung der Aussenkontaktlamelle --2-- an der Kontaktstelle entsteht, die die Trennung der Kontaktstelle erleichtert.
Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemässe Ausführung der Dauermagnete--9 und 10--, bei denen die
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Magneten grösser ist als die entsprechende gegenüberliegende Seitenfläche --17-- des gleichen Magneten. Durch Drehen des Schutzrohres --4-- zwischen den beiden Dauermagneten z. B. nach
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Seitenfläche jedes Dauermagneten grösser ist als die entsprechende gegenüberliegende Seitenfläche des gleichen Dauermagneten. Beim Verdrehen des Schutzrohres --4-- wird sich somit der Abstand der einen Aussenkontaktlamelle zum zugehörigen Dauermagneten vergrössern und bei der andern
Aussenkontaktlamelle zum zugehörigen Dauermagneten verkleinern.
Die Fig. 4 zeigt eine mögliche Ausführungsform des Erfmdungsgedankens, wenn zwei Schutzrohre --4-- nebeneinander angeordnet sind, so dass auf einer Seite jeweils nur gleichnamige magnetische
Pole auftreten und die parallel zur Magnetisierungsrichtung und Schutzrohrachse liegenden, unmittelbar benachbarten Seitenflächen von gleicher Grösse sind. Es wurden hiebei die beiden grösseren
Seitenflächen zusammengefügt. Die Dauermagnete-9 und 13 bzw. 10 und 14-können hiebei zu jeweils einem Dauermagneten zusammengefasst werden.
Fig. 5 zeigt ebenfalls eine Anordnung mit zwei Schutzrohrkontakten--4--, wobei die Dauermagnete-5 und 13 bzw. 10 und 14-hiebei in entgegengesetzter Reihenfolge zusammengefügt wurden als in Fig. 4.
In Fig. 6 und 7 sind zwei Anordnungen für jeweils zwei Schutzrohrkontakte --4-- dargestellt, wobei die nebeneinanderliegenden Dauermagnete--11 und 15 bzw. 12 und 16--entsprechend der Ausführung in Fig. 3 gewählt wurden. Die Anordnung der Dauermagnete wurde entsprechend den in Fig. 4 und 5 getroffenen Anordnungen gewählt.
Die Fig. 8 und 9 zeigen weitere mögliche Ausführungen des Erfindungsgedankens, wenn mehr als zwei Schutzrohre zu einem Relais gehören. In Fig. 8 wurden zwei Ausführungen der Fig. 4 nebeneinander angeordnet, wogegen in Fig. 9 zwei Ausführungen der Fig. 6 nebeneinander angeordnet wurden.