DE1104608B - Elektrothermisches Relais - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Verbesserung von elektrothermisch betätigten Relais, die einfach und kompakt in ihrer Konstruktion sowie wirtschaftlich in der Herstellung sind, die alle normalen Bedingungen erfüllen und bis zu einem hohen Grade allen Anforderungen des Gebrauchs gerecht werden.

Die Relais sollen sich für die Massenfertigung eignen. Die bisher bekannten elektrothermischen Relais enthalten längliche, wärmeausdehnbare Steuerorgane, die infolge ihrer ziemlich komplizierten und spezialisierten Ausführung nur in begrenztem Maße diese Anforderungen erfüllten.

Gemäß der Erfindung ist das elektrothermisch betätigte Relais, welches eine Grundplatte und einen auf der Grundplatte montierten festen Kontakt enthält, dadurch gekennzeichnet, daß in Kombination mit diesen Teilen eine Betätigungsanordnung als Ganzes auf der Grundplatte befestigt ist, die einen auf der Grundplatte montierbaren Rahmen, ein längliches, elektrisch heizbares und ausdehnungsfähiges Steuerorgan, Befestigungsmittel zur Halterung des einen Endes des Steuerorgans an dem Rahmen, ein langgestrecktes Ausgleichsorgan, Befestigungsmittel zur Halterung des einen Endes des Ausgleichsorgans an dem Rahmen, die das Ausgleichsorgan im Abstand von dem Steuerorgan halten, Verbindungsmittel, die das freie Ende des Steuerorgans und das freie Ende des Ausgleichsorgans verbinden, einen zweiten Kontakt, der von einer Halterung getragen wird, und eine Einstellvorrichtung enthält, die von den miteinander verbundenen Enden des Steuerorgans und des Ausgleichsorgans getragen wird und auf eine Ausdehnung des Steuerorgans anspricht, wenn das Steuerorgan erwärmt wird, um den zweiten Kontakt relativ zum ersten Kontakt zu bewegen.

Es empfiehlt sich, die Anordnung so zu treffen, daß ein Ende des Ausgleichsorgans an dem Rahmen an einer Stelle neben der Befestigungsstelle des Steuerorgans derart angebracht ist, daß das Steuerorgan und das Ausgleichsorgan praktisch parallel zueinander liegen.

Es ist zweckmäßig, daß die Enden des Steuerorgans und des Ausgleichsorgans schwenkbar an dem Rahmen angebracht sind, wobei die Verbindungsmittel die freien Enden des Steuerorgans und des Ausgleichsorgans für eine gemeinsame seitliche Bewegung relativ zu den Längsachsen der Organe verbinden.

Es ist ferner vorteilhaft, daß der Rahmen aus einem langgestreckten, mit dem einen Ende am Rahmen montierbaren Bauteil besteht, daß das Steuerorgan mit dem einen Ende an dem Rahmen an einer Stelle befestigt ist, die von dem an der Grundplatte montierbaren Ende des Rahmens abgewandt ist, daß das Ausgleichsorgan mit seinem einen Ende an dem

Elektrothermisches Relais

Anmelder:

G-V Controls Inc.,

East Orange, Essex, N. J. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. W. Reichel, Patentanwalt,
Frankfurt/M. 1, Parkstr. 13

Beanspruchte Priorität:
V. St. ν. Amerika vom 28. Januar 1957

William Cornells Broekhuysen, Brooklyn, N. Y.

(V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

Rahmen an einer Stelle befestigt ist, der neben dem Befestigungspunkt des Steuerorgans liegt, daß die Einstellvorrichtung, die von den miteinander verbundenen Enden des Steuerorgans und des Ausgleichsorgans getragen wird, als den Kontakt betätigendes Element ausgebildet ist, das gegen die Halterung anliegt.

Das Relais kann in einem staubdichten Gehäuse eingeschlossen sein, das es gegen jede anomale Bedingungen im Gebrauch schützt. Es kann einfach und leicht eingestellt werden, um es für einen großen Bereich von Arbeitsbedingungen geeignet zu machen; ferner ist es gegen Außentemperaturschwankungen kompensiert. Seine Ausführung gestattet eine Herstellung des Aufbaues in zwei Teilen, von denen einer allen Relais gemeinsam ist, während der andere in einer Anzahl von Abwandlungen hergestellt werden kann, wobei alle auf demselben Prinzip der thermischen Ausdehnung beruhen, aber in Einzelheiten voneinander abweichen, um eine bisher unbekannte Anpassungsfähigkeit für einen breiten Aufgabenbereich zu erzielen.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen der Beschreibung. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht im Schnitt einer bevorzugten Ausführungsform eines elektrothermischen Relais, das Arbeitskontakte nach der Erfindung aufweist,

Fig. 2 eine Ansicht entlang der Linie 2-2 nach Fig. 1,

109 540/335

3 4

Fig. 3 eine Ansicht entlang der Linie 3-3 nach geklemmt, wo es eine elektrische Verbindung zwi-

Fig.l, wobei das Gehäuse weggelassen ist, sehen Gehäuse 38 und Stift 1 bildet, wodurch das

Fig. 4 eine Seitenansicht im Schnitt einer abge- Gehäuse 38, falls erwünscht, mit Erde verbunden ist.

wandelten Ausführungsform der Erfindung mit Ruhe- Der Stift 5 schafft eine elektrische Verbindung mit

kontakten, _ 5 dem Bügel 18, während der Stift 7 mit dem Bügel 22

Fig. 5 eine Ansicht entlang der Linie 5-5 nach elektrisch verbunden ist. Falls erwünscht, können die

Fig. 4, Stifte 4, 6 und 8 durch Hohlniete ersetzt werden. Die

Fig. 6 eine Ansicht entlang der Linie 6-6 nach unteren Spitzen aller Stifte sind in entsprechend her-

Fig. 4, wobei das Gehäuse weggelassen ist, kömmlicher Weise abgedichtet, wie etwa durch Ein-

Fig. 7 eine Vorderansicht eines Teils eines Heiz- io tauchen in ein Lötmittel, das auch die Drähte 26 und

oder Steuergliedes, in welchem die Drähte elektrisch 28 in den Stiften 2 und 3 verankert,

in Reihe und mechanisch parallel geschaltet sind, Der zusammengebaute Relaisarbeitsteil ist auf

Fig. 8 eine Seitenansicht des in Fig. 7 veranschau- einem längsgestreckten Rahmen 43 mit U-förmigem

lichten Heizgliedes, Querschnitt angeordnet, der an seinem oberen Ende

Fig. 9 eine Schnittansicht entlang der Linie 9-9 15 (vgl. Fig. 1) einen U-förmigen Bügel 44 trägt. Ein

nach Fig. 8, Ende eines elektrisch erwärmbaren längsgestreckten,

Fig. 10 eine Schnittansicht entlang der Linie 10-10 in seiner Längsrichtung ausdehnbaren Steuerorgans

nach Fig. 8, 46 ist beispielsweise durch Schweißen an den Bügel

Fig. 11 eine Vorderansicht eines in der Ausführung 44 an Stelle C mittels* einer flachen nachgiebigen Fe-

etwas abgeänderten Heizgliedes, 20 der 48 angebracht. Ein längsgestrecktes Ausgleichs-

Fig. 12 eine Seitenansicht des in Fig. 11 ver- organ 50 mit U-förmigem Querschnitt ist nachgiebig

anschaulichten Heizgliedes, mit dem Rahmen 43 an einer Stelle D, vorzugsweise

Fig. 13 bis 15 Schnittansichten entlang den Linien in einer geringen Entfernung vom Punkt C, mittels

13-13, 14-14 bzw. 15-15 nach Fig. 12, einer Verlängerung 52 verbunden, die als ein mit dem

Fig. 16 eine Ansicht entlang der Linie 16-16 nach 25 Ausgleichsorgan 50 zusammenhängender Teil ausge-

Fig. 2, bildet ist. Ein U-förmiger Bügel 54 ist mit dem freien

Fig. 17 eine Seitenansicht einer weiteren. Ausfüh- Ende des Ausgleichsorgans 50 fest verbunden. Das

rungsform der Erfindung, die einen Satz von Arbeits- andere Ende des Steuerorgans 46 ist nachgiebig an

kontakten und einen Satz von Ruhekontakten aufweist, einer Stelle E mittels einer flachen nachgiebigen Fe-

Fig. 18 ein Schaltbild, das einen typischen Strom- 30 der 56 an dem Bügel 54 angebracht,

kreis veranschaulicht, in welchem das Relais nach Das Steuerorgan 46 kann nach dem deutschen Pa-

Fig. 17 für den Betrieb geschaltet werden kann. tent 1 034 270 aufgebaut sein. Im allgemeinen weist

In der bevorzugten, aus Gründen der Anschauung es einen längsgestreckten röhrenförmigen Metallgewählten Ausführungsform der Erfindung nach mantel 58 mit offenem Rand von praktisch rechtecki-Fig. 1, 2, 3 und 16 weist das mit 10 bezeichnete elek- 35 gem Querschnitt auf (vgl. Fig. 16). In der Mitte trothermisch betätigte Relais eine gegossene Grund- dieses~Mantels befindet sich ein Heizglied aus einem platte 12 ähnlich der bei achtpoligen herkömmlichen dünnen Streifen Isoliermaterial, wie z. B. Glimmer Radioröhren verwendeten auf. Die Grundplatte 12 be- 60, auf das eine entsprechende Anzahl Windungen sitzt einen mit ihr ein Ganzes bildenden gegossenen feinen Widerstandsdrahtes 62 gewickelt ist und das und verkeilten Führungsstift 14. Die Grundplatte 12 40 zwischen zwei Schichten 64 und 66 eines entsprechenhat acht Öffnungen, in die hohle Stifte 1 bis 8 einge- den Isoliermaterials, wie z. B. Glimmer, angeordnet fügt werden, von denen jeder einen Bördelrand oder ist. Der verbleibende Zwischenraum in dem röhreneinen Bund 16 aufweist, mit dem er auf dem Boden förmigen Mantel 58 ist mit Metallstreifen 68 gefüllt, der Grundplatte ruht. Zwei L-förmige Bügel 18 und um die thermische Kapazität des Steuerorgans 46 zu 20 sind an der Grundplatte mittels Führungsstiften 5 45 erhöhen. Die gesamte Anordnung ist zur Bildung und 6 bzw. 1 und 8 angebracht. Der Kontaktbügel 22, einer festen Einheit fest in einem Mantel 58 zusamder einen festen Kontakt 24 trägt, ist an dem Grund- mengepreßt. Der röhrenförmige Mantel 58 und die körper mittels Führungsstiften 4 und 7 angebracht. Streifen 68 bestehen vorzugsweise aus einem Metall Gebogene Drähte 26 und 28 sind in den hohlen Stif- mit einem relativ hohen thermischen Ausdehnungsten 2 und 3 befestigt, welche direkt in der Grund- 50 koeffizienten. Vorzugsweise wird ein Korrosionsplatte 12 eingesteckt sind. Der Stift 1 ist mittels einer widerstandsmaterial, wie rostfreier Stahl, verwendet. Isolierbuchse 30 gegen den Bügel 20 isoliert, jedoch Ein gegabelter, eingeschnittener Bügel 70 ist an mit einem Erdungsstreifen 32, dessen eines Ende an dem freien Ende des Ausgleichsorgans 50 in der Nähe dem oberen Teil des Führungsstiftes 1 befesigt ist, des Bügels 54 fest angebracht. Eine kurze Einstellelektrisch verbunden. 55 schraube 72 wird in den Bügel 70 eingefügt und zwi-

Aus Fig. 1 und 2 geht hervor, daß die Grundplatte sehen die beiden eingeschnittenen Arme der Gabel, 12 eine ringförmige Schulter 34 und einen Rand 36 ohne sich zu lösen, derart geklemmt, daß sie geaufweist, welcher den nach außen erweiterten Boden dreht werden kann, um die gewünschte Einstellung des Mantels oder Gehäuses 38 abstützt. Der Rand 36 zu bewirken. Die Einstellschraube 72 liegt an der beist an vier im gleichen Abstand voneinander gehalte- 60 wegbaren Kontaktfeder 74 an, welche an dem einen nen Stellen mit Nuten 40 versehen. Diese Nuten sind Ende mit dem Rahmen 43 verbunden ist und an unterschnitten und erstrecken sich als schräge Aus- ihrem freien Ende einen doppelseitigen Kontakt 76 sparungen 42, wie in Fig. 2 veranschaulicht, in die trägt. Leitungen 78 des erwärmbaren Steuerorgans 46 Schulter 34. Die untere, nach außen erweiterte Kante sind mit den Drähten 26 und 28 in den Stiften 2 des Gehäuses 38 ist in die Aussparungen 42 eingebo- 65 und 3 verbunden. Aus der obigen Beschreibung geht gen, wodurch das Gehäuse 38 fest an der Grundplatte hervor, daß die Einstellung der Schraube 72 den 12 angebracht ist. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, erstreckt Spalt zwischen den Kontakten 76 und 24 ändert, und sich das freie Ende des Erdungsstreifens 32 in eine damit die Zeit, die zwischen dem Anlegen eines elekder Nuten 40 hinein und ist von der eingebogenen irischen Potentials an die Stifte 2 und 3 und dem Kante des Gehäuses 38 fest gegen die Grundplatte 12 70 Schließen der Kontakte vergeht.

Aus Fig. 1 sieht man, daß die Stellen C, D und E ein Dreieck bilden. Das Steuerorgan 46 und das Ausgleichsorgan 50 bilden die Längsseiten des Dreiecks, während die kurze Entfernung CD die Basis darstellt. Wenn das Steuerorgan 46 durch Anlegen eines elektrischen Potentials an die Stifte 2 und 3 erhitzt wird, so dehnt es sich in seiner Längsrichtung aus und bewegt die Stelle E auf den Rahmen 43 und der Kontakt 76 auf den Kontakt 24 zu. Wenn die Strecke CD

normalerweise geschlossen, d. h. Ruhekontakte, dann besteht zwischen der Spitze der Schraube 72 und 172 und der Feder 74 oder 174, wie in Fig. 4 veranschaulicht, ein anfänglicher Spalt. Die Einstellung der Schraube verändert diesen Spalt und hierdurch die Zeitverzögerung zwischen dem Anlegen eines elektrischen Potentials an die Stifte 2 und 3 und dem Öffnen der Kontakte.

Die notwendigen Einstellungen der Schrauben 72

im Vergleich zu den Strecken CE und DE zu kurz io bzw. 172 in dem Relais 10 und in den Relais 100 und

ist, dann erzeugt die Längsausdehnung des Steuerorgans 46 eine beträchtlich größere Bewegung der Stelle E und der Schraube 72. Da die Einstellschraube 72 auf einem Zwischenpunkt auf der Feder 74 auf-

300 lassen sich einfach durch Einsetzen eines Schraubenziehers durch entsprechende öffnungen in den Gehäusen durchführen, z. B. durch die Öffnung 80 in dem Gehäuse 38, welche dem geschlitzten Ende der

liegt, ist die Bewegung des Kontaktes 76 größer als 15 Schraube 72 gegenübersteht. Durch Drehen des diejenige der Schraube72. Eine weitere Ausdehnung Schraubenziehers in der einen oder anderen Richtung des Steuerorgans 46 nach dem Eingriff des Kontakts
76 mit dem Kontakt 24 verursacht ein Biegen der

Feder 74 und ein leichtes Abrollen des Kontakts 76

kann die gewünschte Einstellung vorgenommen werden. Um das Eintreten von Staub und Fremdkörpern in das Gehäuse 38 zu verhindern, wird ein Stöpsel 39 auf dem Kontakt 24, so daß eine gute Verbindung ao aus einem entsprechenden Material, wie Gummi, in zwischen den Kontakten gewährleistet wird. die Öffnung 80 eingesetzt, aus der er von Hand ent-

Die U-förmige Klemme 54 dient dazu, die ther- fernt werden kann, wenn eine Einstellung erfordermische Kupplung zwischen dem Steuerorgan 46 und Hch ist.

dem Ausgleichsorgan 50 zu vermindern, da sie den Die oben beschriebenen Zeitverzögerungen sind

Zwischenraum zwischen diesen beiden Gliedern ver- 25 außerdem abhängig von der thermischen Kapazität größert, ohne das Verhältnis der Vergrößerung zu des Steuerorgans, der dem Heizelement zugeführten vermindern. Wie in Fig. 1 veranschaulicht, umgibt das Energiemenge und der Größe des Wärmeverlustes an Ausgleichsorgan infolge seines U-förmigen Quer- die umgebende Atmosphäre und die anderen Teile des Schnitts und seiner Befestigungsart teilweise den Relais. Die thermische Kapazität des Steuerorgans 46 Rahmen 43 und schafft hierdurch eine engere Kupp- 30 kann durch Erhöhen oder Vermindern der Zahl und lung zwischen diesen beiden Teilen. Diese beiden Dicke der Füllstreifen 68 und der Dicke des Mantels

58 verändert werden.

Die in Fig. 4, 5 und 6 veranschaulichte Ausführungsform nach der Erfindung stellt eine Konstruktion 35 des Steuerorgans dar, um geringere Zeitverzögerungen zu erzielen, als sie mit der Konstruktion nach Fig. 1, 2, 3 und 16 erreicht werden können. In Fig. 4, 5 und 6 entspricht die Grundplatte 12 der in Fig. 1 bis 3 dargestellten und weist ebenfalls acht Öffselben Temperaturausdehnungskoeffizienten, wird 40 nungen auf, in die, wie oben beschrieben, hohle eine Schwankung in der Außentemperatur keine rela- Stifte 1 bis 8 eingefügt werden. Zwei L-förmige Bügel

18 und 20 sind an die Grundplatte 12 in derselben Weise angebracht wie bei dem Relais nach Fig. 1 bis 3. Gebogene Drähte 26 und 28 sind an den hohlen Stif-Rahmen 43 verbunden, der seinerseits an dem Stift 5 45 ten 2 bzw. 3 befestigt, welche direkt in die Grundplatte angebracht ist. Wenn die Kontakte 24 und 76 zusam- 12 gesteckt sind. Der Stift 1 ist mittels einer Isoliermenwirken, fließt von dem Stift 5 über den Bügel 18, schulterbuchse 30 gegen den Bügel 20 isoliert, jedoch den Rahmen 43, die Feder 74 und den Kontakt 76 mit einem Erdungsstreifen 32 elektrisch verbunden, zum Kontakt 24, Bügel 22 und Stift 7 Strom. Dieser dessen eines Ende an dem oberen Teil des Führungs-Strom kann keine Erwärmung des Steuerorgans 46 50 Stiftes 1 angebracht ist. Das Gehäuse 138 ist auf der oder des Ausgleichsorgans 50 verursachen oder eine Grundplatte 12 in derselben Weise angordnet wie das Bewegung der Stelle E bewirken, weil er nicht durch Gehäuse 38 nach Fig. 1 und 2, und die Arbeitsverbindiese Organe fließt. düngen des Stiftes 5 sind ebenfalls dieselben. Ähnlich

Das in den Fig. 1 und 2 veranschaulichte Relais 10 können Stifte 4, 6 und 8 für die im folgenden beschriebesitzt Arbeitskontakte. Da der Kontakt76 ein doppel- 55 benen Zwecke durch hohle Niete ersetzt werden. Die seitiger Kontakt ist, kann das Relais 10 in ein Relais Grundplatte 12 weist ferner einen Kontaktbügel 122 mit Ruhekontakten verwandelt werden, indem der mit einem fest daran angebrachten Arm 123 auf, an Kontakt 24 auf dem hinteren Ende seines Stützarmes dem ein fester Kontakt 124 angebracht ist. Der Bügel auf dem Bügel 22 neu angeordnet wird und indem die 122 ist an der Grundplatte 12 mittels Führungsstif-Stellung der Feder 74 derart geändert wird, daß die 60 ten 4 und 7 angebracht.

ständig außer Eingriff mit dem Kontakt 24 in Fig. 1 Der Arbeitsteil des Relais 100 ist auf einem längs

gestreckten, im Querschnitt U-förmigen Rahmen 143 abgestützt, auf dessen oberem Ende ein U-förmiger Bügel 144 angeordnet ist. Wie im Falle des Relais IQ ist der Rahmen 143 praktisch rechtwinklig zur Ebene der Grundplatte 12 angeordnet.

In dem Relais 100 besteht das erwärmbare ausdehnbare Steuerorgan 146 aus einem flachen, aus einem entsprechenden Metall, wie z. B. rostfreiem Stahl, ge

Faktoren erzeugen gemeinsam bei einem mäißigen Energieeingang am Heizelement des Steuerorgans 46 einen beträchtlichen Temperaturunterschied zwischen dem Ausgleichsorgan 50 und dem Steuerorgan 46.

Wenn der Rahmen 43, oder zumindest sein oberer Abschnitt, das Steuerorgan 46 und das Ausgleichsorgan 50 aus demselben Material hergestellt sind wie etwa rostfreiem Stahl oder aus Materialien mit detn-

tive Bewegung zwischen den Kontakten mit sich bringen.

Der Kontakt 76 ist mittels einer Feder 74 mit dem

veranschaulichte Kontaktfläche für gewöhnlich, wie in Fig. 4 dargestellt, auf Kontakt 24 aufliegt. Die Wirkungsweise des Relais bleibt dieselbe mit Ausnahme der Wirkung der Kontakte.

Eine Einstellung der Schraube 72 in Fig. 1 verändert den Spalt zwischen den Kontakten 24 und 76 und hiermit die Zeit, die zwischen dem Anlegen eines elektrischen Potentials an die Stifte 2 und 3 und dem

Schließen der Kontakte vergeht. Sind die Kontakte 7° bildeten Metallband 147. Der mittlere Teil des Ban-

des 147 ist von einer entsprechenden Anzahl Windungen feinen Widerstandsdrahtes 149 umgeben, der gegen das Band 147 mittels zweier flacher Stücke 151 aus Isoliermaterial, wie z. B. Glimmer, isoliert ist. Die freien Enden des Metallbands 147 erstrecken sich über die Glinimerstücke 151 hinaus.

Das obere freie Ende des Metallhands 147 ist beispielsweise durch Schweißen an einer Stelle C an dem Bügel 144 angebracht. Ein langgestrecktes, im Querschnitt U-förmiges Ausgleichsorgan 150 ist an xo seinem oberen Ende mit dem Rahmen 143 an einer mit D' bezeichneten Stelle, eine kurze Entfernung von Punkt C entfernt, flexibel verbunden, und zwar mittels einer Verlängerung 152, die als ein mit dem Ausgleichsorgan 150 zusammenhängender Teil ausgebildet ist. Das untere freie Ende des Steuergliedmetallbands 147 ist an einer mit E' bezeichneten Stelle an dem Grundkörper des U-förmigen Bügels 154 angebracht, der seinerseits mit dem freien Ende des Kompensiergliedes 150 fest verbunden ist. 2a

Ein gabelförmig eingeschnittener Bügel 170 ist in der Nähe des Bügels 154 fest an dem freien Ende des Ausgleichsorgans 150 angebracht. Eine Einstellschraube 172, die gedreht werden kann, um die gewünschte Einstellung, ohne sich zu lösen, zu bewirken, ist zwischen den beiden Armen des Bügels 170 eingeklemmt und drehbar in ihnen angeordnet. Leitungen 178 und 179 sind mit den Drähten 26 bzw. 28 in Stiften 2 und 3 verbunden.

Da das Metallband 147 flexibel ist, ist es nicht genügend fest, um die erwünschte Wirkungsweise des Relais 100 zu erzielen, und es muß aus diesem Grunde unter Spannung gehalten werden, um eine Bewegung der Schraube 172 gegen den Druck der Feder 174 zu erzeugen, wenn sich das Band 147 infolge seiner Erwärmung ausdehnt. Die notwendige Spannung wird durch eine zwischen dem Rahmen 143 und dem Grundkörper eines U-förmigen Bügels 182 angeordneten Schraubenfeder 180 erreicht, wobei der Bügel 182 an dem Ausgleichsorgan 150, vorzugsweise in der Nähe seines freien Endes, angebracht ist. Die Feder 180 wird in der Betriebsstellung gehalten, indem Erhöhungen 181 und 184 in dem Rahmen 143 bzw. in dem Bügel 182 vorgesehen werden, auf denen die Enden der Feder angeordnet sind (vgl. Fig. 4).

Um zu verhindern, daß Staub und Fremdkörper in die Öffnung 141, die in dem Gehäuse 138 zwecks Einstellung der Schraube 172 vorgesehen ist, eintreten, ist auch hier die Öffnung für gewöhnlich mit einem von Hand entfernbaren Stöpsel 139, z. B. aus Gummi, verschlossen. Es wird jedoch, wie im Falle des Relais 10, für gewöhnlich vorgezogen, alle Einstellungen im Werk und entsprechend den Wünschen des Kunden vorzunehmen.

Xach Fig. 4 ist die Einstellschraube 172 anfänglich von der bewegbaren Kontaktfeder 174, deren eines Ende an dem Rahmen 143 angebracht ist, in Abstand gehalten. Das freie Ende der Feder 174 trägt einen doppelseitigen Kontakt 176, der relativ zum festen Kontakt 124 bewegt werden kann. Entsprechend der Fig. 4 sind die Kontakte 124 und 176 normalerweise geschlossen. Die Ausdehnung des Organs 146 bewirkt, daß die Schraube 172 mit der Feder 174 in Eingriff tritt und den Kontakt 176 von dem Kontakt 124 trennt. Es ist jedoch offensichtlich, daß durch Umkehren der Stellungen der Kontakte 124 und 176 in der in Fig. 1 veranschaulichten Weise das Relais 100 in ein Relais mit Arbeitskontakten umgewandelt werden kann.

Das Verhältnis der Stellen C, D' und E' zueinander ist im wesentlichen dasselbe wie das der Punkte C, D und E im Relais 10. Die Wirkungsweise ist ebenfalls dieselbe mit Ausnahme, daß im Relais 100, wenn ein elektrischer Strom das Steuerglied 146 erwärmt und es veranlaßt, sich auszudehnen, der Kontakt 176 von dem Kontakt 124 wegbewegt wird und den Kreis unterbricht, in welchem das Relais 100 liegt.

Die mit dem Steuerglied 146 zu erreichende Zeitverzögerung kann weiter durch Vergrößern oder Vermindern der Dicke des Metallbands 147 verändert werden.

Wenn ein noch geringerer Zeitverzögerungsbereich erwünscht ist, kann ein erwärmbares Steuerorgan der in Fig. 7 bis 15 veranschaulichten Art an Stelle des Steuerorgans 146 in dem Relais 100 verwendet werden. In dem in diesen Figuren dargestellten Relaissteuerorgan besteht das sich ausdehnende Glied aus einem Netz aus Widerstandsdrähten, welche direkt durch einen hindurchfließenden Strom erwärmt werden. Die das Netz bildenden Stränge des Widerstandsdrahts sind elektrisch in Reihe und mechanisch parallel geschaltet. Infolge dieses Netzaufbaues fällt dasselbe, wenn ein Strang des Drahtes reißen sollte, nicht zusammen. Das in Fig. 7 bis 15 veranschaulichte Steuerglied 220 hat praktisch denselben Aufbau wie dasjenige nach der deutschen Patentschrift 1 034 270, und es wird daher hier nur so weit beschrieben, wie dies für das Verständnis seiner Herstellung und seiner Wirkungsweise erforderlich ist. Das zu erhitzende Zeiteinstellglied besteht aus einem Netz aus feinem Widerstandsdraht, der auf einen dünnen, flachen, teilweise mit gestrichelten Linien in Fig. 7 und 11 bezeichneten Rahmen 224 von entsprechender Form und Dicke und entsprechendem Isoliermaterial mit hoher mechanischer Festigkeit und Stärke, wie etwa Glimmer, gewickelt ist. Der Rahmen 224 ist rechteckig und ist an jedem Ende mit einer Verlängerung 223 versehen. Der Rahmen 224 weist ferner eine mittlere rechteckige Öffnung auf. Der Draht 222 ist über die volle Länge des Rahmens 224 und hinten und vorn über die Endverlängerungen 223 sowie zwischen den in den Endverlängerungen 223 gebildeten Ösen 221 so oft, wie dies für den erwünschten Widerstand erforderlich ist, gewickelt. Die beiden Enden der Wicklung sind, wie in Fig. 7 und 11 veranschaulicht, in Nuten 225 gesichert.

Die Verlängerungen 223 weisen je zwei voneinander im Abstand befindliche Schlitze 226 auf. Der Rahmen wird an seiner Ober- und Unterseite von zwei flachen Bügeln 228 und 230, vorzugsweise aus rostfreiem Stahl, abgestützt, die sich durch die Schlitze 226 hindurch erstrecken. Der Bügel 230 ist mit einer flachen, kurzen, flexiblen Feder 240 verbunden, durch welche er mit dem Bügel 154 des Relais 100 fest verbunden werden kann. Der Bügel 228 ist mit einer ähnlichen flachen, kurzen, flexiblen Feder 241 verbunden, die ihrerseits an dem Bügel 244 des Relais 100 befestigt ist.

Die Fig. 7 bis 10 veranschaulichen eine solche Ausführungsform des Zeiteinstellgliedes, bei welcher die Drähte elektrisch in Reihe und mechanisch parallel geschaltet sind. Hierbei werden kurze Glimmerstücke 234 auf jeder Seite der Bügel 228 und 230 befestigt. Beim Aufbau des Systems in einem Relaisarbeitsteil sind die Feder 240 und der Bügel 144 an ihren entsprechenden Stützen angebracht, und es werden sodann die Seitenstücke 219 des Rahmens 224 abgebrochen oder weggeschnitten. Hierdurch wird das System weiter unter Spannung abgestützt und in Betriebsstellung in einem Relais 100 gehalten.

Claims (24)

Die in den Fig. 11 bis 15 veranschaulichte Konstruktion ist dieselbe wie diejenige nach Fig. 7 bis 10 unter Hinzufügen zweier längerer Seitenstücke aus Glimmer 232, die mit dem Drahtnetz durch Bügel 228 und 230 sowie einen mittleren Bügel 236 in Beruhrung gehalten werden. Die Anordnung und die Verwendung im Relais 100 sind dieselben wie die oben beschriebenen. Die Wirkung dieser Glimmerstreifen, die mit den Drahtsträngen in Berührung stehen, ist ein offensichtliches Erhöhen der thermischen Kapazität der Stränge, ohne ihren elektrischen Widerstand zu verändern. Die Anordnung des Widerstandsdrahts in dem vorgenannten System, in welchem die Drahtstränge elektrisch in Reihe und mechanisch parallel geschaltet sind, und die Art, in welcher die Bügel 228 und 230 mit den Endverlängerungen 223 und mit den Glimmerstücken 232 und 234 zusammenwirken, um die Enden der Stränge festzuklemmen, ergibt, daß, wenn die Bügel 228 und 230 in die Klemmstellung abgebogen sind, das System mechanisch fehlerfrei bleibt, selbst wenn mehrere Stränge brechen sollten. Nach dem ersten Ausführungsbeispiel und in allen oben beschriebenen Abwandlungen kann jede Art eines erwärmbaren Steuerorgans mit einer oder mehreren Zeitkonstanten hergestellt werden. Darüber hinaus kann das Heizglied in jeder dieser Arten für viele verschiedene Spannungen gewickelt sein. Folglich sind viele Kombinationen von Zeitkonstanten und Spannungen ohne eine Änderung der Grundausführung des Relais möglich. Viele zusätzliche Abwandlungen sind möglich, um die Grundausführung an die speziellen Anforderungen anzupassen. Die Fig. 17 und 18 veranschaulichen eine weitere Ausführungsform mit Folgekontaktanordnung. In Fig. 17 ist der Grundkörper des Relais mit 312 beziffert. Das Gehäuse ist nicht dargestellt. Die Grundplatte 312 hat im allgemeinen denselben Aufbau wie die Grundplatte 12, so daß sich eine weitere Beschreibung derselben erübrigt. Ein L-förmiger Bügel 373 ist auf der Grundplatte 312 angeordnet und mittels Führungsstiften 7 daran befestigt. Ein Schenkel einer umgekehrten V-förmigen Feder 378 ist an dem vertikalen Arm des Bügels 373 angebracht, während der andere Schenkel der Feder 378 zwei im Abstand voneinander gehaltene Kontakte 380 und 382 trägt. Ein weiterer L-förmiger Bügel 384 ist mittels eines Stiftes 3 fest an der Grundplatte 312 gehalten, wobei der Stift 3 den Draht 328 abstützt, an dem eine Leitung 366 des erwärmbaren Steuergliedes 346 ange- g0 bracht ist. Dieses Steuerglied kann denselben Aufbau wie die vorstehend beschriebenen Steuerorgane haben. Der Kontakt 386 wird von dem senkrechten Arm des Bügels 384 getragen. Der Kontakt 382 wird durch den Druck der ihn tragenden Feder 378 für gewöhnlich im Eingriff mit dem Kontakt 386 gehalten. Dieses Relais 300 weist ferner einen Stützrahmen, ein Ausgleichsorgan 350, einen von diesem getragenen eingeschnittenen, gegabelten Bügel 370, eine in dem Bügel 370 angeordnete Justier- und Betätigungsschraube 372 sowie eine Kontaktstützfeder 375 auf, die in Aufbau und Wirkungsweise den ähnlichen zuvor beschriebenen und verschaulichteh Teilen in den Relais 10 und 100 entsprechen. Beim Betrieb des Relais 300 bewegt sich, wenndas Steuerorgan. 346 durch das Anlegen einer elektrischen Spannung erregt wird, der Kontakt 376 auf den Kontakt 380 zu und wirkt mit diesem zusammen. Eine weitere Ausdehnung des Steuerorgans 346 bewirkt eine Trennung der Kontakte 382 und 386. Ist das Heizelement des Steuerorgans 346 in Reihe mit diesen Kontakten geschaltet, wie dies schematisch in Fig. 18 veranschaulicht ist, so kann diese Wirkung vorteilhaft ausgenutzt werden. Sobald die Kontakte 382, 386 außer Eingriff kommen, beginnt das Organ 346 sich abzukühlen, wodurch eine erneute Kontaktgabe zwischen den Kontakten 382 und 386 bewirkt wird. Dieser Vorgang wiederholt sich ständig, solange den Stiften 2 und 7 Strom zugeführt wird, und das Organ 346 wird auf eine praktisch konstante Temperatur gehalten, die gerade ausreicht, um die Kontakte 376 und 380 in gegenseitigem Eingriff zu halten. Eine Unterbrechung der Stromzuführung bewirkt jedoch ein fast sofortiges öffnen der Kontakte 376 und 380, so daß nach Wiederanlegung der Spannung an die Stifte 2 und 7 zumindest ein Teil der ursprünglichen Schließungsverzögerung der Kontakte 376 und 380 zurückgewonnen wird. Es versteht sich daher, daß das Relais 300 ein thermisches Zeitverzögerungsrelais ist, bei welchem die Umlaufzeit im Vergleich zu der normalen Zeitverzögerung niedrig ist. Der Widerstand 387 und der Kondensator 388 sind zwischen den Stiften 3 und 7 sowie den. Schaltkontakten 382 und 386 zur Unterdrückung von Lichtbogenbildung an diesen Kontakten parallel geschaltet. Die oben beschriebene Schaltung ist besonders nützlich bei Anwendungen, die eine der Dauer der Leistungsunterbrechung proportionale Zeitverzögerung erfordern, z. B. zum Schütze der Kathoden von Entladungsröhren. Nach Wunsch kann der bewegbare Kontakt 376 direkt auf dem freien Ende der Einstellschraube 372 angeordnet sein, die von den vereinigten Enden der Steuer- und Ausgleichsqrgane getragen wird., wie in Fig. 18 schematisch gezeigt wird. Dehnt sich das Steuerorgan 346 auf Grund des erregten Heizelements aus, so bewegt sich der Kontakt 376 in Abhängigkeit von der gemeinsamen Bewegung des Steuerorgans 346 und des Ausgleichsorgans 350 in Eingriff mit dem Kontakt 380. Es sei bemerkt, daß die Erfindung einen neuen Relaisaufbau schafft, der für viele industrielle und kommerzielle Anwendungen nützlich ist und bei dem der Grundaufbau zum Erzielen dieser Vorteile: in zwei Teile trennbar ist. Die beschriebene Teilung des Grimdkörpers und des Arbeitsteils, die eine größere Vertauschbarkeit ergibt, gestattet eine Mengenfertigung des Grundkörpers in nur zwei Typen, entweder für Arbeits- oder Ruhekontaktausführung. Der "Arbeitsteil kann weiter in zwei Untergruppen aufgeteilt werden: A. Rahmen und Ausgleichsorgan, B. Steuerorgan. Bei A treten zwei Typen auf: erstens mit Schraubenfedern und Bügel und" zweitens ohne Schraubenfeder und Bügel. Das Steuerorgan ist jeweils den Erfordernissen der besonderen Anwendung entsprechend ausgebildet. -'-._

1. Elektrothermisch betätigtes Relais mit einer Grundplatte und einem auf der Grundplatte montierten festen Kontakt^ dadurch gekennzeichnet, daß in Kombination mit diesen Teilen eine Betätigungsanordnung als Ganzes auf der Grundplatte befestigt ist, die einen auf der Grundplatte (12) montierbaren Rahmen (43), ein längliches elektrisch heizbares und ausdehnungsfähiges Steuerorgan (46), Befestigungsmittel (48, 44) zur Halterung des einen Endes _: des Steuerorgans an dem Rahmen, ein langgestrecktes Ausgleichsorgan (50),

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Befestigungsmittel (52j zur Halterung des einen Endes des Ausgleichsorgans an dem Rahmen, die das Ausgleichsorgan im Abstand von dem Steuerorgan halten, Verbindungsmittel (54, 56), die das freie Ende des Steuerorgans und das freie Ende des Ausgleichsorgans verbinden, einen zweiten Kontakt (76), der von einer Halterung (74) getragen wird, und eine Einstellvorrichtung (70,72) enthält, die von den miteinander verbundenen Enden des Steuerorgans und des Ausgleichsorgans getragen wird und auf eine Ausdehnung des Steuerorgans anspricht, wenn das Steuerorgan erwärmt wird, um den zweiten Kontakt relativ zum ersten Kontakt zu bewegen.

2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende des Ausgleichsorgans (50) an dem Rahmen (43; an einer Stelle (D) neben der Befestigungsstelle (C) des Steuerorgans derart angebracht ist, daß das Steuerorgan (46) und das Ausgleichsorgan (50) praktisch parallel zueinander liegen.

3. Relais nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden des Steuerorgans (46) und des Ausgleichsorgans (50) schwenkbar an dem Rahmen angebracht sind, wobei die Verbindungsmittel (56, 54) die freien Enden des Steuerorgans (46) und des Ausgleichsorgans (50) für eine gemeinsame seitliche Bewegung relativ zu den Längsachsen der Organe verbinden.

4. Relais nach Anspruch 2, dadurch, gekennzeichnet, daß der Rahmen (43) aus einem langgestreckten, mit dem einen Ende an der Grundplatte (12) montierbaren Bauteil besteht, daß das Steuerorgan (46) mit dem einen Ende an dem Rahmen an einer Stelle befestigt ist, die von dem an der Grundplatte montierbaren Ende des Rahmens abgewandt ist, daß das Ausgleichsorgan (50) mit seinem einen Ende an dem Rahmen an einer Stelle befestigt ist, der neben dem Befestigungspunkt des Steuerorgans liegt, daß die Einstellvor- richtung (70, 72), die von den miteinander verbundenen Enden des Steuerorgans und des Ausgleichsorgans getragen wird, als den Kontakt betätigendes Element ausgebildet ist, das gegen die Halterung (74) anliegt.

5. Relais nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsstellen (C und D) an dem Rahmen (43) und der Befestigungspunkt (E) des freien Endes des Steuerorgans (46) und des Ausgleichsorgans (50) ein längliches Dreieck bilden, dessen kürzeste Seite durch den Abstand zwischen den benachbarten Befestigungsstellen amRahmen (CundD) gebildetwird.

6. Relais nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Haltemittel (20) auf der Grundplatte, die den Rahmen (43) abstützen, wobei das eine Ende des Steuerorgans (46) an dem Rahmen (43) an einem Punkt (C) befestigt ist, der dem Haltemittel (20) von der Grundplatte fern liegt.

7. Relais nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen langgestreckt und praktisch starr ist und daß die Haltemittel (20) für den Rahmen (43) im Abstand zueinander befindliche Stifte aufweisen, die an einem Ende des Rahmens angebracht sind, wodurch sie die Relaisanordnung auf der Grundplatte (12) in Betriebsstellung halten.

8. Relaisanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Heizelement (62) einen Teil des Steuerorgans bildet und daß elektrische Leitungen (26, 28) dem Heizelement Strom zuführen.

9. Relais nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (43) und das Ausgleichsorgan (50) U-förmigen Querschnitt haben, wobei das Ausgleichsorgan mit den einander gegenüberliegenden Schenkeln an gegenüberliegenden Seiten eines Teiles des Rahmens befestigt ist.

10. Relais nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsmittel für die freien Enden des Steuerorgans (46) und des Ausgleichsorgans (5Oj einen im wesentlichen U-förmigen Bügel (54) aufweisen, dessen Schenkel an dem Ausgleichsorgan und dessen gekrümmter Teil an dem Steuerorgan befestigt sind.

11. Relais nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung, welche von den miteinander verbundenen Enden des Steuerorgans (46) und des Ausgleichsorgans (50) getragen wird, ein Betätigungselement (70) aufweist, das mit der Halterung (74) des bewegbaren Kontakts in Eingriff kommt, um dessen Relativbewegung gegenüber dem festen Kontakt zu bewirken.

12. Relais nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement (70) mit einstellbaren Mitteln (72) versehen ist, um die Bewegungszeit des bewegbaren Kontakts gegenüber dem festen Kontakt (24) zu verändern.

13. Relais nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegbare Kontakthalterung (74) ein biegsames Element aufweist und daß das Einstellmittel (72) eine Schraube darstellt, die in dem Betätigungselement (70) montiert ist, so daß sie in dem biegsamen Element zur Anlage kommt, um dieses zu bewegen.

14. Relais nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch nachgiebige Mittel, die an den miteinander verbundenen Enden des Steuerorgans und des Ausgleichsorgans befestigt sind, um die Einstellschraube an einer Verdrehung infolge von Schwingungen oder Stoßen zu verhindern.

15. Relais nach einem der Ansprüchen bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement (70) einen Bügel aufweist.

16. Relais nach einem der Ansprüchen bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement (70) einen starren Körper aufweist, um die Kontakthalterung (74) zu bewegen.

17. Relais nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegbare Kontakthalterung (74) eine Blattfeder aufweist, an deren freiem Ende der bewegbare Kontakt (76) angebracht ist.

18. Relais nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfeder (74) an dem Rahmen (43) angebracht ist.

19. Relais nach einem der Ansprüche 11 bis 17, gekennzeichnet durch einen dritten Kontakt (380), der auf der Halterung (378) des bewegbaren Kontakts montiert ist und einen Abstand von dem ersten bewegbaren Kontakt (382) hat, durch einen vierten Kontakt (376), der mit dem dritten Kontakt (380) zusammenarbeitet, und durch eine Halterung (375) für den vierten Kontakt (376), wobei das Betätigungselement (370) zuerst bewirkt, daß der vierte Kontakt den dritten Kontakt

berührt, wenn das Steuerorgan (346) sich bei elektrischer Beheizung ausdehnt, und dann bewirkt, daß der erste bewegbare Kontakt (382) sich gegenüber dem festen Kontakt (386) bei einer weiteren Erwärmung und Ausdehnung des Steuerorgans bewegt.

20. Relais nach Ansprüchen 12 und 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage des vierten Kontakts (376) gegenüber dem dritten Kontakt (380) mittels einer Einstellvorrichtung -(372) zu verändern ist.

21. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegbare Kontakt (76) von den miteinander verbundenen Enden des Steuerorgans (46) und des Ausgleichsorgans (50) getragen wird.

22. Relais nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan flexibel ist.

23. Relais nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch eine nachgiebige Einrichtung (180), die mit dem Ausgleichsorgan (150) zusammenwirkt, um das Steuerorgan (146) ständig unter Spannung zu halten.

24. Relais nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgiebige Einrichtung (180) eine Feder enthält, die zwischen dem Rahmen (143) und dem Ausgleichsorgan (150) angeordnet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentsch.rift Nr. 2 700 084.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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