DE1089070B

DE1089070B - Thermoelektrisches Relais

Info

Publication number: DE1089070B
Application number: DEB47633A
Authority: DE
Inventors: Georges Bloch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1958-01-30
Filing date: 1958-01-30
Publication date: 1960-09-15

Description

DEUTSCHES

Gegenstand der Erfindung ist ein thermoelektrisches Relais für geringe Stromstärke mit einem ein Kontaktpaar betätigenden Bimetallstreifen, der in Form einer Schraubenwendel ausgebildet und dem ein in der Längsachse der Wendel angebrachter Heizwiderstand zugeordnet ist.

Es sind Glühzünder insbesondere für elektrische Gasentladungslampen bekannt, die aus einem durch einen Bimetallstreifen betätigten Kontaktpaar und einem die Verbindung des Bimetallstreifens hervorrufenden elektrischen Heizwiderstand bestehen und bei welchen diese Teile sämtlich in einem luftleeren Gehäuse untergebracht sind. Diese Glühzünder benötigen jedoch für ihren Heizwiderstand einen verhältnismäßig hohen Strom, um den Bimetallstreifen für die Betätigung der Kontakte hinreichend zu erwärmen. Diese erforderlichen hohen Ströme machen derartige Glühzünder zwar geeignet, mit ihrem Heizwiderstand in den Zündkreis von Gasentladungslampen geschaltet zu werden, jedoch ist es nicht möglich, derartige Vorrichtungen als Relais zu benutzen, bei denen es darauf ankommt, mit einem sehr geringen Steuerstrom Ströme großer Stromstärke zu schalten.

Es sind auch bereits thermoelektrische Relais bekannt, bei denen der Bimetallstreifen in Form einer Schraubenwendel ausgebildet ist, in deren Längsachse der elektrische Heizwiderstand angebracht ist. Diese bekannten Relais sind aber nur mit hoher Stromstärke beaufschlagte Elemente, die ständig von einem Strom durchflossen werden und nur ansprechen sollen, wenn dieser Strom einen gewissen Schwellenwert überschreitet. Aus diesem Grund ist bei den bekannten thermoelektrischen Relais dieser Art der Heizwiderstand als Stift aus elektrisch gut leitfähigem Material ausgebildet. Da durch den ständig fließenden Strom durch den Stift ständig Wärme entwickelt wird, muß bei den bekannten thermoelektrischen Relais die Bimetallwendel verhältnismäßig unempfindlich sein, während zum sicheren Ansprechen des Relais oberhalb des gewünschten Schwellenwertes die Wärmeentwicklung in dem Stift sehr stark sein muß.

Schließlich sind auch thermoelektrische Relais bekannt, bei denen mittels eines Heizwiderstandes ein weiterer Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten aufgeheizt wird, um durch diese Herabsetzung seines inneren Widerstandes einen Stromkreis zu schließen. Auch derartige thermoelektrische Relais benötigen verhältnismäßig hohe Erregerstromstärken und lassen sich nur verhältnismäßig schwer auf eine gewünschte Ansprechstromstärke des Erregerstromes abstimmen.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein auf sehr geringen Steuerstrom, beispiels-Thermoelektrisch.es Relais

Anmelder:
Georges Blocti, Lausanne (Schweiz)

Vertreter: Dr. W. Schalk, Dipl.-Ing. P. Wirth,

Dipl.-Ing. G. E. M. Dannenberg

und Dr. V. Schmied-Kowarzik, Patentanwälte,

Frankfurt/M., Große Eschenheimer Str. 39

Georges Bloch, Lausanne (Schweiz),
ist als Erfinder genannt worden

weise in der Größe von 5 mAmp., ansprechendes thermisches Relais zu schaffen. Dieses Relais soll die bekannten elektromagnetischen Relais ersetzen können, wo ein solches Relais aus technischen Gründen, beispielsweise im Bereich starker Magnetfelder od. dgl., nicht eingesetzt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei dem Relais nach der Erfindung der Heizwiderstand als hochohmiger, den durch die Bimetallwendel gebildeten Innenraum bis auf einen geringen Spalt einnehmender Widerstandskörper ausgebildet.

Es wird hierdurch erreicht, daß das Relais nach der Erfindung bereits auf sehr geringe in dem Heizwiderstand erzeugte Wärmemengen anspricht. Die vom Heizwiderstand abgestrahlte Wärmeenergie wird dann praktisch vollkommen vom Bimetallstreifen absorbiert. Außerdem ist bei dem nur geringen erforderlichen Temperaturunterschied auch die auf den Bimetallstreifen zu übertragende bzw. wiederum von diesem abzugebende Wärmemenge sehr klein, so daß das thermoelektrische Relais nach der Erfindung sehr schnell, d. h. mit nur sehr geringer Verzögerung, anspricht. Ein weiterer Vorteil des Relais nach der Erfindung besteht darin, daß durch den sehr langen Bimetallstreifen die durch das eine Ende des Bimetallstreifens hervorgerufene Ein- und Ausrückbewegung der Kontakte verhältnismäßig schnell ist, so daß das Relais praktisch funkenfrei arbeitet. Besondere Kühlmaßnahmen sind bei dem Relais nach der Erfindung nicht erforderlich.

Zweckmäßig besitzt bei dem Relais nach der Erfindung die elektrische Heizwicklung die Form eines gewickelten Drahtwiderstandes, insbesondere aus Eisendraht. Dieser Widerstand kann verhältnismäßig hohen

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ohmschen Widerstand aufweisen, so daß er bereits bei sehr geringen elektrischen Strömen die für die Betätigung des Relais erforderliche Wärme abstrahlt.

Um den Schaltweg der Kontakte und vor allem deren Bewegungsgeschwindigkeit beim Schalten noch zu vergrößern, ist in bevorzugter Ausführungsform der Erfindung die Bimetallwendel an ihrem einen Ende zu einem sich etwa radial erstreckenden Betätigungsarm für die Kontakte ausgebildet und an ihrem anderen Ende am Relaissockel festgelegt. Dabei können zweckmäßig die Kontakte an Kontaktfedern angebracht sein, von denen die vom Bimetallstreifen betätigte Kontaktfeder als Auflageteil für den Betätigungsarm des Bimetallstreifens ein Isolierstück trägt. Es wird hierdurch eine sichere elektrische Trennung des Bimetallstreifens von dem geschalteten elektrischen Stromkreis bewirkt und sichergestellt, daß keine Ströme über den Bimetallstreifen fließen, die durch Erwärmung des Bimetallstreifens die Tätigkeit des Relais in Frage stellen könnten.

In einer besonders einfachen und zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung ist am Relaissockel ein Zentrierring vorgesehen, der den unteren Teil der Bimetallwendel umgibt und einen Schlitz aufweist, in den ein vom unteren Ende der Bimetall wendel gebildeter Festlegearm eingelegt und durch einen Sprengring in seiner Lage gehalten ist.

Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung beispielshalber dargestellt. Es zeigt

Abb. 1 das thermoelektrische Relais nach der Erfindung in senkrechtem Schnitt nach I-I der Abb. 2 und 3,

Abb. 2 das Relais nach Abb. 1 in senkrechtem Schnitt nach H-II der Abb. 1 und 3,

Abb. 3 das Relais nach Abb. 1 und 2 in waagerechtem Schnitt und

Abb. 4 ein Schaltbild für die Verwendung eines Relais nach der Erfindung.

Nach der Zeichnung ist der mit einem geringen Strom arbeitende Widerstand B, vorzugsweise aus dünnem Eisendraht, im Inneren einer Bimetallwendel A angeordnet und strahlt so die durch den ihn durchfließenden Strom erzeugte Wärme auf die Innenseite der Bimetallwendel aus. Hierdurch wird praktisch die gesamte von dem Heizwiderstand abgegebene Wärme von der Bimetallwendel aufgenommen. Durch die große Länge des gewendelten Bimetallstreifens A ergibt sich hierdurch eine verhältnismäßig große und schnelle Bewegung des einen Endes des Bimetallstreifens A bei verhältnismäßig kleinen Strömen durch den Widerstand B. Der für die Betätigung des Relais erforderliche Strom liegt deshalb bei dem dargestellten Beispiel in der Größe von etwa 5 mAmp. Durch die Erwärmung dreht sich die Bimetallwendel A in sich selbst und verschwenkt dadurch ihren äußeren Hebelarm A₁, der dabei die beiden Silberkontakte B₁ und E₂ in Eingriff bringt. Hierdurch wird der zu betätigende Stromkreis geschlossen, in dem ein Strom von etwa 10 Amp. fließen kann. Das Ausschalten dieses zu steuernden Stromes geschieht durch Unterbrechen des Erregerstromes durch den Heizwiderstand B.

Die Betätigung des Kontaktes E₁ durch den Hebelarm A₁ der Bimetallwendel A geschieht durch Zwischenschalten eines Isolierstückes C, das an der Kontaktfeder D angeordnet ist. Hierdurch bleibt der Bimetallstreifen A vollständig isoliert, so daß keine Gefahr besteht, daß der zu steuernde Strom von beispielsweise 10 Amp. über die Bimetallwendel A laufen und diese erhitzen könnte.

Nach dem Schaltbild der Abb. 4 verläuft der Steuerstromkreis von der Spannungsquelle U über einen von Hand oder in anderer Weise zu betätigenden Schalter T auf die Anschlußklemme K des Heizwider-Standes B. Der Erreger- oder Steuerstrom fließt dann über den Heizwiderstand B, dessen Zuleitung L und die Anschlußklemme N zur Stromquelle U zurück. Durch die im Heizwiderstand B entstehende Wärme wird dann über den Bimetallstreifen A der zu schaltende Stromkreis über die Kontakte E₁ und E₂ eingeschaltet. In diesem Stromkreis verläuft dann der Strom von der Stromquelle U über die Anschlußklemme N, die Kontaktfeder F, das Kontaktepaar E₂, E₁, die Kontaktfeder D zur Anschlußklemme M, von dort über den Arbeitswiderstand X zurück zur Stromquelle U.

An ihrem unteren Ende ist die Bimetallwendel A am Relaissockel P festgelegt. Hierzu ist auf dem Relaissockel P ein Zentrierring R angebracht, der den unteren Teil der Bimetallwendel A umgibt und einen Schlitz JT aufweist, in den ein vom unteren Ende der Bimetallwendel A gebildeter Festlegearm A₂ eingelegt und durch einen Sprengring G in seiner Lage gehalten ist. Hierdurch ist einmal eine feste Lage der Bimetallwendel sichergestellt und zum anderen ermöglicht, daß die durch die Erwärmung der Bimetallwendel A sich ergebende Verschiebung sich nur auf den Betätigungsarm^ auswirkt.

Die Anschlußklemmen M und N der Kontakte E₁ und E₂ sind luftdicht durch den Relaissockel P geführt. Desgleichen ist auch im vorliegenden Beispiel die Anschlußklemme K des Widerstandes B luftdicht durch den Relaissockel P geführt, während die Zuleitung L auf die Anschlußklemme N gelegt ist. Es ist aber auch möglich, auch die Zuleitung L zum Widerstand B mit einer getrennten Anschlußklemme zu versehen und luftdicht durch den Relaissockel P zu führen.

Wenn im vorliegenden Fall durch das Erwärmen des Widerstandes B die Kontakte E₁ und E₂ geschlossen gehalten werden, so kann für besondere Zwecke auch die Einrichtung so getroffen sein, daß normalerweise die Kontakte E₁ und E₂ geschlossen sind und beim Erhitzen des Widerstandes B zum öffnen freigegeben oder auseinandergezogen werden. Durch den geringen Erregerstromkreis ist es in solchem Fall auch möglich, das Relais in solchen Schaltungen anzuwenden, bei denen der Erregerstrom ständig fließt und das Relais auf das Unterbrechen des Erregerstromkreises anspricht.

Claims

Patentansprüche:

1. Thermoelektrische Relais für geringe Steuerstromstärke mit einem ein Kontaktpaar betätigenden Bimetallstreifen, der in Form einer Schraubenwendel ausgebildet und dem ein in der Längsachse der Wendel untergebrachter Heizwiderstand zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizwiderstand als hochohmiger, den durch die Bimetallwendel gebildeten Innenraum bis auf einen engen Spalt einnehmender Widerstandskörper ausgebildet ist.

2. Thermoelektrisches Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Heizwicklung die Form eines gewickelten Drahtwiderstands, insbesondere aus Eisendraht, besitzt.

3. Thermoelektrisches Relais nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bimetallwendel an ihrem einen Ende zu einem sich etwa radial erstreckenden Betätigungsarm für die Kon-

takte ausgebildet und an ihrem anderen Ende am Relaissockel festgelegt ist.

4. Thermoelektrisches Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte (E₁, E₂) an Kontaktfedern (D, F) angebracht sind und die vom Bimetallstreifen (A) betätigte Kontaktfeder (D) als Auflagerteil für den Betätigungsarm (A₁) des Bimetallstreifens (A) ein Isolierstück (C) trägt.

5. Thermoelektrisches Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Relaissockel (P) ein Zentrierring (R) vorgesehen ist, der den unteren Teil der Bimetallwendel (A) umgibt und einen Schlitz (S) aufweist, in den ein vom unteren Ende der Bimetall wendel (^i) gebildeter Festlegearm (A₂) eingelegt und durch einen Sprengring (G) in seiner Lage gehalten ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 645 007;
belgische Patentschrift Nr. 509 238.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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