Relais. Die Erfindung betrifft ein Relais, das insbesondere zur selbsttätigen Regelung bezw. Einschaltung von Druck-, Temperatur-, Flüssigkeitshöhen oder dergleichen dienen soll. Der Zweck der Erfindung ist, ein Re lais so durchzubilden, dass Arbeitsstrom kreise betriebssicher und einfach geöffnet und geschlossen werden können, ohne dass dabei die Steuerkontakte infolge des Auf tretens von Funken beim Öffnen der Steuer kontakte verbrennen oder dass andere Be schädigungen auftreten.
Dies wird dadurch erreicht, dass Änderungen in den zu regeln den Verhältnissen (zum Beispiel wenn es sich um das Einhalten einer bestimmten Tem peratur für bestimmte Zwecke oder um das Einhalten eines bestimmten Druckes oder eines bestimmten Flüssigkeitsstandes oder dergleichen handelt) auf Vorsteuerkontakte wirken, die nur beim Schliessen des Strom kreises, in dem sich die Magnetwicklung des Relais befindet, Strom erhalten, während sie sofort nach dem Schliessen dieses Stromkrei ses stromlos werden, Dies tritt claduroh ein, dass nach dem Schliessen des Stromkreises,
der die i@fagnetspule des Relais enthält, der Anker des Relais die Hauptsteuerkontakte und den Arbeitsstromkontakt so verschiebt, dass der erwähnte Stromkreis wieder unter brochen wird.
Das Relais besitzt zweck mässig Mittel, durch die erreicht wird, dass die Hauptsteuerkontakte in Ruhestellung stets in einer ihrer Endlagen bleiben, so dass es nicht vorkommen kann, dass sie in der Mitte zwischen beiden Endlagen in nicht ar- beitsfähiger Stellung stehen bleiben. besitzt das Relais auch besonders vor teilhaft ausgebildete Haupt- und Vorsteuer kontakte.
Ferner sind zweckmässig die Vor steuerkontakte, auf die zunächst die Änderun gen in den zu regelnden Verhältnissen (zum Beispiel Temperaturänderungen, Was serstandsänderungen oder dergleichen) ein wirken, in einem luft- und wasserdichten Gehäuse untergebracht. Dieses Gehäuse wird zweckmässig kippbar angeordnet; das Kippen des Gehäuses wird dabei vorzugsweise durch ein unter dem unmittelbaren Einfluss der Änderungen des \zu regelnden Zustandes ste hendes Organ herbeigeführt. In der Zulei tung zur Magnetwicklung wird zweckmässig ein gekühlter Widerstand angeordnet, um die Magnetwicklung selbst vor zu grosser Erwärmung zu schützen.
Eine besonders vorteilhafte Anordnung des Relais nach der Erfindung ergibt sich, wenn man den An lier des Relais mit einem Zug- und Druck- ,veehselschalter in Verbindung bringt, der durch die Bewegungen des Relaisankers be tätigt wird und die Hauptsteuerkontalae enthält.
In den Zeichnungen sind beispielsweise Ausführungsformen von Relais nach der Er findung schematisch dargestellt. Fig. 1 stellt in schematischer Schnittzeichnung ein Relais mit Schaltung dar; Fig. 2 zeigt in kleinerem Massstabe eine der Wirklichkeit entsprechende Ausführungsform dieses Relais ;
liig. 3 und 4 zeigen in Draufsicht und Sei tenansicht eine zweite Ausführungsform, wobei Fig. 4 ein Schnitt nach der Linie I-1 von Fig. 3 ist; Fig. 5 zeigt eine eitere Ausführungsform; Fig. 6- zeigt noch eine andere Ausführungsform. -Mit 1 ist in Fig. 1 das Gestell des Re lais bezeichnet, dessen Anker aus zwei ring förmigen Teilen \? und 3 besteht.
Der Teil 2 ist an einer Stange 4, die zum Beispiel aus Messin-- besteht (während die Teile 2 und 3 aus Eisen sind) befestigt. Die Stange 4 ist bei 5s, und Sb in den scheibenartigen Teilen 6s, und 6b des Gestelles gelagert. Der Teil 3 des Ankers sitzt lose auf dem Stab 4 und wird durch eine an diesem Stab befestigte Feder 7 gehalten.
Er trägt einen Halte bolzen B. der durch eine ebenfalls an der Stange 4 befestigte Feder 9 so im Abstand von der Stange gehalten werden kann, dass die Spitze des Bolzens auf dem Rand einer Hülse 10 aus Messing auflieft, und die T?ndfläclien des Teils 3 im rechten Winkel zur Aelise des Stabes 4 liegen. 11 ist eine \PltZe ans Messing. Statt Messing Bann für die Teile 10 und 1.1 ein anderes Material verwendet werden.
Die Stange<B>1</B> trügt w eitür ein Kontaktstück 12, sowie einen Endkon- tald 1:3, der in der in ausgezogenen Linien gezeichneten Stellung den durch die Linien 14 und 15 an-edeuteten Arbeitsstromkreis schliesst.
16,<B>17, 18</B> sind Steuerkontakte, und zwar die Haupi-steuerkoni akte. Der zweiteilige Kontakt 16 ist mit d(-r Magnetwicklung 19 elektrisch verbunden, deren anderes Ende -in der negativen Netzleitung Z- liegt. Die positive Netzleitung Z+ ist zu einem die Schwa.nhuno@en des zu regelnden Zustandes auf das Relais übertragenden Organ geführt.
Im Ausführungsbeispiel. wo es sich um die Regelung des Wasserstandes TT' handelt, ist. dies ein Stab 20, det teilweise in das Wasser taucht und am freien, abgebogenen Ende ein Kontaktstück 21 trägt,
das zwischen zwei K .ontakten 22 und 23 liegt. Kontakt 22 ist durch eine Leitung 24 mit dem Ilauptsteuer- kontakt 17 verbunden und Kontakt 23 durch eine Leitung 25 mit dem Hauptsteuerkontakl <B>18.</B> An den Kontakten ?? und 23, welche die Vorsteuerkonta.kte darstellen,
ist vorzugs weise ein -Magnet <B>N</B> _ I N angeordnet.
Die mit ausgezogenen Linien dargestellte Stellung der Stange 4. und der mit ihr ver bundenen Teile stellt die Stellung dar, in der der Arbeitsstromkreis 1.4, 15 durch Kon takt 13 geschlossen ist. In diesem Fall ar beitet also die Pumpe, die dem Behälter das Wasser zuführt, dessen Wasserstand TV ge regelt werden soll. Der Kontakt 13 wird dadurch iii der Arbeitsstellung gehalten, dass der Bolzen 8 durch Federn 7 und 9 auf dem Rand der Hülse 10 festgehalten wird.
Ist der normale Wasserstand erreicht bezw. überschritten und soll die Pumpe abgestellt werden, so liebt il(-r Stab 20 das @ontakt- st.iick 21 an den Kontakt 2? in die gezeicli- neteStellung. Dadurch wird ein Stromkreis von Z+ über 21, ??, ?4-, 17, 12, 16, 19 zu 7.- geschlossen.
Die -1,r;net:wicldun- 19, die vorher stromlos, vvar, wird also erregoi. Der Anker wird ma,--netiscli, wodurch der Teil ? den Tcil 3 :inzielit. Der Stift 11 ver hindert eine völlige @nnähcrun@, der Teile 2 und an diecr SicIle, iviihrend :
auf der dem Stift gegenüberliegenden Seite der Teil 3 durch den Teil 2 angezogen wird. Dadurch verschiebt sich der Teil 3 und dreht sich ge wissermassen um die Spitze des Stiftes 1.1 als Drehpunkt, was zur Folge hat, dass der Haltebolzen 8 von der Hülse 10 nach der Stange 4 hin abgezogen wird. Die Sperrung ist nunmehr ausgelöst; der Anker 2, 3 kann der Zugkraft der Strom führenden Magnet wicklung folgen und in die andere Endlage übergehen, die mit gestrichelten Linien ge zeichnet ist.
Dabei wirkt zur Herbeiführung dieser Endlage das Gewicht des Ankers mit, wenn das Relais senkrecht angeordnet ist, beziehungsweise eine (nicht gezeichnete) Fe der, wenn das Relais wagrecht oder nahezu wagrecht liegt. Der Arbeitskontakt 13 geht durch diese Bewegung des Ankers und der Stange 4 in die gestrichelte Stellung über und öffnet den Arbeitsstromkreis, so dass die Pumpe abgestellt wird. Gleichzeitig ist der Überbrückungskontakt 12 ebenfalls in die gestrichelte Stellung übergegangen.
Auf dem Wege dorthin hat er zwischen den Kontak ten 17 und 18 bezw. zwischen den beiden Teilen des Kontaktes 16 den die Magnet wicklung 19 enthaltenden Stromkreis von Z-@- nach Z- unterbrochen. Dabei ist auch sofort das Kontaktstück 21 und der Kontakt 22 stromlos geworden.
Fällt nun das Was ser bei W, so löst sich zunächst der Kon takt 21 von 22, was ohne Funkenbildung vor sich geht, da diese Kontakte dann keinen Strom führen. Ist das Wasser so weit ge fallen, dass die Pumpe wieder angestellt wer den soll, so legt sich das Kontaktstück 21 an den Kontakf 23, wodurch wieder der die Magnetwicklung 19 enthaltende Stromkreis von Z+ nach Z- geschlossen wird, und zwar dieses Mal über 25, 18, 12 und den zweiten Teil des Kontaktes 16.
Der Anker 2, 3 wird nunmehr in die mit ausgezogenen Linien gezeichnete Stellung geschleudert, wobei die Sperrung für diese Endlage wieder einspringt, indem der Haltebolzen 8 auf. den Rand der Hülse 10 durch die Federn 7 und 9 gedriickt wird. Der Arbeitskontakt 13 wird wieder geschlossen. Die Pumpe arbeitet, bis das Wasser die normale Höhe wieder er reicht hat.
Die beschriebene Durchbildung des Re lais ist vor allem deshalb vorteilhaft, weil ein Stehenbleiben des Relais in nicht arbeits fähiger Stellung nicht vorkommen kann. Das Relais wird stets eine der beiden End- lagen erreichen und nicht in der Mitte ste hen bleiben. In einer Endlage hält der An ker die Sperrung, in der andern<B>-,
</B> sein Ge- w ie * lit oder eine Feder oder eine andere auf ihn wirkende Kraft (Druckluft, Magnet), sowie gegebenenfalls eine zweite Sperrung.
Sollte einmal, wenn sich der Anker in der mit gestrichelten Linien in Fig. 1 gezeich neten Stellung befindet, der Strom zu schwach sein, so wird der Anker und ins besondere der Kontakt 12 immer wieder in die gestrichelt gezeichnete Lage fallen und sich bei jeder dieser Bewegungen gewisser massen neuen Schwung holen, bis die Kraft genügt; um den Sperrbolzen 8 über den Ring 10 zu heben.
Hierdurch unterscheidet sich das beschriebene Relais vorteilhaft von an dern Relais, die zum Beispiel häufig in nicht arbeitsfähiger Stellung stehen bleiben; wenn nach einem plötzlichen Aussetzen der Netz spannung beim Wiedereinschalten diese nur langsam ansteigt und die vorhandene Kraft nicht zur völligen Umlegung des Relais ge nügt. Auch bei Wechselstrom kann dieser Nachteil bei dem beschriebenen Relais nicht auftreten. während bei gewissen andern Bauarten gerade bei dieser Stromart infolge Auftretens von Selbstinduktion in der Mag netspule ein Stehenbleiben in nicht arbeits fähiger Stellung vorkommen kann.
Die Hauptsteuerkontakte sind vorzugs weise in Schlitzen 26 verstellbar und mit Schrauben 27 feststellbar angeordnet, um die Steuerungszeit genau abgrenzen zu können. Durch die doppelseitige Anordnung der Hauptsteuerkontakte 16 bis 18 wird erreicht, da.ss bei der Unterbrechung des Stromes keine langen Steuerfunken auftreten können, so dass die Kontaktflächen sehr geschont wer den. Die Vorsteuerkontakte 21, 22 und 23 können ebenfalls nicht durch Verbrennen beschädigt werden, da. beim Ablösen des Kontaktes 21 von 22 oder 23 kein Funken entstehen kann, weil dann hier kein Strom fliesst.
Zum Beschleunigen des Schliessens dieser Kontakte dient der Magnet S-1V, der die jeweilig sieh nähernden Kontakte rucl"weise zusammenführt. Diese Beschleu nigung der Schliessbewegung verhindert auch das Entstehen von Überbrückungsfunken an diesen Kontakten; diese Funken würden we gen ihres Widerstandes zu wenig Strom in die Magnetwicklung gegen lassen. so dass es eintreten könnte, dass der Anker nicht in seine Endlage gelangt.
In Fig. 2 ist eine Ausführungsform des beschriebenen Relais in kleinerem Massstab schaubildlich dargestellt. Auf einer Platte ?8 ist das Relais befestigt. 19 ist die Magnet wicklung, 4 die Anker tragende Stange mit Überbrückungskontakt 12 und Arbeitskon takt 13. Die Kontakte M, 1.7 und 18 sind als SehIeiffederkontakte ausgebildet. Die Reibung dieser Federn kann gegebenenfalls eine genügende Sperrung der beweglichen Relaisteile bewirken, so dass in diesem Falle die in Fig. 1 gezeigte Sperrung durch Halte bolzen 8 usw. fortfallen kann.
Das Relais. dessen Ausfiihrung im ein zelnen abgeändert werden kann, ist viel facher Verwendung fähig. Beispielsweise kann es zur Temperaturregelung in Brut öfen aller Art, Heizungsanlagen, bei elektri schen Apparaten oder dergleichen zur Druck regelung in Druckluftanlagen oder derglei- clien, zur Einhaltung von Flüssigkeitsstän den bei Wasserhaltungen, in Wassertürmen usw. verwendet werden.
Bei der in Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsform wird im Gegensatz zu der vorher gezeigten Sperrung die Sperrvorrich tung durch einen besonderen Magneten 31 betätigt. 4 ist wieder die den hier als Z--- linder ausgebildeten Anker 2 tragende Stange.
Die Magnetwicklung 19 liegt in Reihe mit der WicliJung a des Sperrma.gne- tes 111, die am andern Ende mit den geteilten Kontakten 16 verbunden ist. 17 und 18 sind die durch Leitungen 24 bezw. 25 mit den (nicht gezeigten) Vorsteuerkontakten in Ver bindung stehenden Kontakte.
Auf der Stange 4 sind zwei Ringe (Mut tern oder dergleichen) b und c befestigt, zwi schen die sich eine Sperrklappe oder derg1(,i- chen d legt, die im Ausführungsbeispiel durch ein Scharnier e mit einem auf der Grundplatte f des Relais (Fig. 4) befestig ten Teil g verbunden ist. Eine Feder h. drückt die Sperrklappe an die Stange 4 an.
Ein an der Klappe d befestigtes Eisenstück i wird, wenn der Magnet 111 erregt wird, an gezogen, so dass die Klappe d die Stange 4 freigibt, der Anker 2 mit Stange =1 dem Zug der dann ebenfalls Strom führenden Wick lung 19 folgen kann und der Arbeitskon takt 13 geöffnet -wird. Bewegt siel:
der An ker \? wieder nach der andern Richtung zur Schliessung des Arbeitskontaktes 13, so springt die Sperrklinke d, die während der ersten Bewegung des Ankers auf der andern Seite des Ringes b an der Stange 4 angelegen hatte und inzwischen durch den wieder er regten Anker des Magnetes 11 abgezogen war, wieder in die gezeichnete Sperrstellung ein. Die Wicklung des Magnetes 11 kann natürlich auch im Nebenschluss zur Haupt wicklung 19 liegen. Ferner kann der me chanische Teil der Sperrung anders aus geführt sein.
So kann zum Beispiel statt der Sperrklinke d ein Sperrbolzen oder derglei- elien vorgesehen sein, der in oder um einen Sperrzylinder oder dergleichen greift, wel cher auf der Stange 4 angeordnet ist.
Bei der in Fig. 5 dargestellten AusfiiIi- rungsform fliesst der von der Zentrale Z4- kommende Strom auf seinem Wege zur Magnetwieklun,g 19 durch einen 'Widerstand 30, der zweckmässig in irgend einer bekann- len 'Weise gekühlt. ist (zum Beispiel durch ()I, Luft oder dergleichen).
Tin Ausführungs beispiel ist der Widerstand 30 in Serien schaltung mit der @@@ichlung 19 verbunden. Er könnte natürlich aueli beispielsweise in Potentioineterschaltung mit dieser Wicklung verbunden sein. Durch die Anordnung des Widerstandes 30 wird erreicht, dass die Wicklung 19, die nur geringen Widerstand hat, vor schädlicher Erwärmung geschützt ist.
Die Magnetwicklung 19 ist am andern Ende mit dem Vorsteuerkontakt 21 verbun den, der zwischen den beiden Kontakten 29- und 23 liegt. Diese drei Vorsteuerkontakte sind in einem Gehäuse 31 untergebracht, das sie Luft- und wasserdicht umgibt und sie vor schädlichen Einwirkungen des sie um gebenden Mediums schützt, was beispielsweise bei der Verwendung des Relais in Bergwer ken von ausserordentlicher Bedeutung ist. Das Gehäuse 31 ist so eingerichtet, dass man es um eine Achse 32 kippen kann. An dieser Achse ist ein Gewicht 33 aufgehängt, das zum Ausbalancieren des Gehäuses dient.
Das Kippen des Gehäuses 31 wird durch einen Hebel 34 erzielt, an dessen freiem Ende ein unmittelbar unter den Änderungen der zu regelnden Verhältnisse stehendes Or gan 35 durch eine Stange oder dergleichen 3 7 angreift. Das Organ 35 kann beispiels weise ein in Wasser oder einer andern Flüs sigkeit schwimmender Stab sein. Im Aus führungsbeispiel ist angenommen, dass das Or gan 35 eine Äthermembran ist, die unter den Einwirkungen einer zu regelnden Tempera tur, die zum Beispiel durch eine Heizspirale 36 eingehalten bezw. erzeugt wird, steht und unter den Änderungen dieser Tempera tur die Kippbewegung des Gehäuses 31 durch Stange 3 7 herbeiführt.
Tritt ein Kip pen des Gehäuses 31 um die Achse 32 ein, so bewirkt das Gewicht des aus der gezeich neten senkrechten Lage herausgebrachten Kontaktstückes 21, das mit einem als Feder ausgebildeten Zwischenstück 38 an der Achse 32 befestigt ist, dass sich das Kontaktstück entweder nach rechts auf den Kontakt 22 oder nach links auf den Kontakt 23 legt.
In dem Relais, dessen Magnetwicklung mit 19 bezeichnet ist, befindet sich ein An ker 2, der mit einer Feder 39 verbunden ist. Das andere Ende dieser Feder steht mit dem Zugorgan 40 eines Zug- und Druckwechsel- schalters 41. in Verbindung. Dieser Schalter enthält die Hauptsteuerkontakte 16, 17 und 18, von denen 16 wieder zweiteilig ausge führt ist. Parallel zu den Kontakten 16 und 17 bezw. 16 und 18 sind Kondensatoren 42 und 48 angeordnet, die zur Verhinderung der Funkenbildung bei Gleichstrom dienen. 44 ist der Kontaktbügel des Zug- und Druck wechselschalters 41.
Wenn beispielsweise die durch den Heiz- widerstand 36 erzeugte Temperatur zu hoch ist, bewirkt die Ausdehnung der Äthermem bran 35 durch Hebel 37 und 34 ein Kippen des Gehäuses 31, wodurch der Kontaktarm 21 mit dem Kontakt 22, in Verbindung tritt. Dadurch wird ein Stromkreis geschlossen, der über Z+, 30, 19, 21, 22, 18, 44, 16 zu Z- geht. Die Magnetwicklung 19 des Re lais wird also erregt und zieht den Anker 2 an, der durch Feder 39 das Zugorgan 40 nach unten zieht und den Kontaktbügel 44 in die gestrichelt gezeichnete Stellung um legt, so dass er nunmehr den Kontakt 17 mit 16 verbindet. Dadurch wird die Magnet wicklung 19 wieder stromlos, und der An ker kann durch die Feder 39 in die ge zeichnete Stellung zurückgebracht werden.
Dabei ist gleichzeitig der Heizwiderstand 36 ausgeschaltet worden. Sinkt nun die Tem peratur unter das durch Einstellung zu re gelnde Mass, so bewirkt die .Äthermembran 35 durch Hebel 37 und 34 ein Kippen des Gefässes 31 nach der andern Seite, so dass Kontaktarm 21 sich an den Kontakt 23 an legt. Der dadurch geschlossene Stromkreis geht von Z+ über 30, 19, 21, 23, 17, 44, 16 nach Z-. Der Kontaktarm 44 wird durch das vorhin beschriebene Spiel des Ankers 2 und des Zugorganes 40 wieder, umgeschaltet, so dass der Heizwiderstand 36 nunmehr ein geschaltet ist.
Die Verwendung eines Zug- und Druck wechseIschalters in Verbindung mit dem beschriebenen Relais hat besondere Vorteile deshalb, weil die Ausführung des Relais e a eh wird und weil anderseits ein s 'hr einf, Zug- und Druckwechselschalter handels- üblicher Ausführung gewonnen werden kann. Der Anker ? wird durch die Feder 39 stets wieder in seine gezeichnete Ausgangsstellung zurückgebracht, so dass hier keine besondere Sperrung erforderlich ist. Durch die Feder 39 wird stets eine betriebsfähige Arbeits stellung des Relaisankers herbeigeführt, der nur nach einer Richtung seine Arbeitsbewe gung ausführt.
Das Gehäuse 31 kann beispielsweise als Glasröhre ausgeführt sein, in der gegebenen falls ein Vakuum erzeugt ist, wodurch eine Funkenbildung an den Kontakten 21, @? und 23 überhaupt vermieden werden könnte.
Statt der beschriebenen Umschaltung durch Kippen des Gefässes könnte man auch eine Umlegung des l,,ontaktarmes <B>21</B> durch einen von aussen bei diesem zur Einwirkung ge brachten Magneten herbeiführen. Gewünsch- tenfalls kann man die dargestellte Einwir kung der Äthermembran auf den Hebel 34 durch eine nicht gezeichnete Schraube oder dergleichen regeln.
Statt der Äthermembran kann man auch je nach den zu regelnden Verhältnissen andere Organe, wie einen :,Tetallbügel, einen Schwimmer oder derglei chen, verwenden.
Bei der in Fig. 6 dargestellten Ausbil dung des Relais wird die Sperrung des Re- Iaisanker:s bezw. der Ankerstange so ein gerichtet, dass sie zuerst ausgelöst wird, ehe noch die Magnetwicklung des Relaisankers Strom führt.
Zu diesem Zwecke wird die in Fig. 3 und 4 gezeigte Sperrung so ge- sehaltet, dass die Spule des Sperrmagnetes parallel zti der Magnetwicklung des Relais ankers in den Netzstromkreis eingeschaltet ist und da.ss an der von dem Sperrmagneten bewegten Xlappe Hilfskontakte angeordnet sind, die mit der Magnetwicklung des Re lais im Haupt:
schluss liegen. 16, 17 und 18 s<B>z</B> die ind wieder die Hauptsteuerkontakte, durch die Leitungen 2-t und ?5 mit den (nicht gezeichneten) Vorsteuerkontakten ver bunden sind. Die Spule ca des Sperrmagnetes J1 ist mit der Spule 1.9 des Relais bei 50 parallel in den Netzstromkreis geschaltet.
An der Sperrklappe d ist -ein 11.ilfssteuer- kontakt 51 befestigt, der an 7.- angeschlos sen ist und sieh, sobald die Spule a Strom führt, an einen zweiten Hilfssteuerkontakt 5? legt, der mit der Spule 19 im Haupt- schluss liegt.
Sobald durch Seliliessen der Vorsteuerkontakte Strom durch eine der Leitungen ?-t oder 25 zum Punkt 50 und über Spule a zu Z- gelangt,
wird die Sperr- klappe durch den Sperrmagneten J1 ange zogen und die Sperrung wird ausgelöst. Erst dadureli kommt bei Berührung der <B>I</B> ontakte 51, und 5? das Schliessen des Stromkreises von 50 über 19,<B>5</B>? und 5 1 nach Z-. zustande, wodurch erreicht wird, da.ss der Relaisanker infolge der späteren Erregung der Spule 19 eist bewegt wird,
n < ehdem die Sperrung ausgelöst worden ist. Dies hat den Vorteil, dass die Teile der Sper rung weniger ineeliainiscli beansprucht -wer den und dass man mit schwüeheren Sperr magneten auskommen kann, sowie dass im allgemeinen die Betriebssicherheit der Vor richtung wächst.