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Elektromagnetisches Schütz mit zwei gegenläufig bewegten Ankern Die
Erfindung bezieht sich auf ein elektromagnetisches Schütz mit zwei durch die erregte
Spule gegenläufig entgegen von Federkräften bewegten, bei geschlossenen Kontakten
aneinander anliegenden Ankern.
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Durch die vorliegende Erfindung wird ein Schalter geschaffen, bei
dem man ein Prellen der Kontakte beim Einschalten weitgehend dadurch verhindert,
daß eine sehr hohe Einschaltkraft erzeugt wird.
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Die Erhöhung der Einschaltkraft nach dem Aufsetzen des beweglichen
Schaltstückes auf die Festkontakte erfolgt auf magnetischem Wege. Es ist eine Vorrichtung
bekannt, die darin besteht, daß das bewegliche Schaltstück mit einem Magnet versehen
ist, dem ein zweiter Magnet gegenübersteht, der mit dem vom Schaltmagnet bewegten
Stößel verbunden ist. Diese beiden Magnete liegen sich mit gleichen Polen gegenüber,
so daß zwischen ihnen eine abstoßende Wirkung besteht. Das Schaltstück mit seinem
Magnet ist gegenüber dem Stößel verschiebbar gelagert. Beim Auftreffen des Schaltstückes
auf die Festkontakte wird dieses gegenüber dem Stößel verschoben und bewegt sich
gegen den mit dem Stößel verbundenen Magnet, dessen abstoßende Wirkung den erhöhten
Kontaktdruck nach dem Auftreffen erzeugt. Ein Nachteil dieser Anordnung besteht
darin, daß der Schaltmagnet stärker ausgelegt werden muß, da dieser auch die Gegenkraft
des mit dem Stößel verbundenen Magnets aufzunehmen hat. Durch die Erfindung wird
unter anderem dieser Nachteil vermieden.
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Es sind ferner magnetbetätigte Schalteinrichtungen bekanntgeworden,
die mit einer Spule und zwei Magnetankern versehen sind. Diese Vorrichtungen wirken
in der Weise, daß beide Anker bei erregter Spule von einer Richtung her in diese
hineingezogen werden, wodurch ein Einschalten des Schalters erfolgt. Bei Stromloswerden
der Spule fällt der untere Anker ab, während der obere Anker durch den Schalter
selbst in der Einschaltstellung gehalten wird. Beim Wiedererregen der Spule wird
der obere Anker nun von oben her in die Spule hineingezogen, von wo er nach Stromloswerden
der Spule nach unten fällt. Diese Einrichtung findet Verwendung bei Stromimpulsrelais.
Zweck dieser Anordnung, von der sich übrigens die erfindungsgemäße Ausgestaltung
grundsätzlich unterscheidet, ist jedoch nicht, eine Prellfreiheit der Kontakte zu
erzielen.
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Eine andere bekannte Anordnung, bei der eine Prellfreiheit der Kontakte
erzielt werden soll, besteht darin, daß bei zwei gegenläufig bewegten Ankern der
nicht schaltende Anker dem mit den Kontakten verbundenen Anker bei Erregung der
Spule so weit entgegenkommt, daß ihr Zusammentreffen vor dem Schließen der Kontakte
erfolgt. Die Einschaltlage wird dann durch die an den Ankern angreifenden Federkräfte
erreicht. Diese Anordnung erreicht gerade das Gegenteil von der Wirkung des Erfindungsgegenstandes,
bei dem, wie einleitend bemerkt wurde, die Einschaltkraft nach dem Schließen der
Kontakte noch erhöht wird.
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Die Erfindung besteht nun darin, daß der Kontaktbrückenhub geringer
ist als der Abstand der beiden Anker voneinander in der Ruhelage und daß die Kontaktdruckfedern
auf den die Kontaktbrücken nicht tragenden, die geringere Masse aufweisenden Anker
einwirken und so bemessen sind, daß erst nach Schließen der Kontakte der Anker geringerer
Masse an dem mit größerer Masse zur Anlage kommt. Dadurch wird das bewegliche, mit
dem Anker verbundene Schaltstück zunächst unter der Wirkung der von der Spule erzeugten
Kraft gegen die Festkontakte bewegt und trifft auf diese auf. Zu irgendeinem Zeitpunkt
dieser Schließbewegung bewegt sich nun der zweite Anker ebenfalls auf die Spule
zu. In dem Moment des Auftreffens des Schaltstückes auf die Festkontakte ist wegen
des Unterschiedes der Massen beider Anker noch ein Abstand zwischen beiden Ankern
vorhanden. Der zweite Anker wird daher vom ersteren weiter angezogen, bis der zweite
Anker an dem ersten Anker zur Anlage kommt. Die wirksame Kraft, mit der also der
zweite Anker angezogen wird, wirkt sich als erhöhter Kontaktdruck aus, da der mit
den Kontakten verbundene Anker sich über die beweglichen Kontaktstücke an den Festkontakten
abstützt. In dem Moment des gegenseitigen Anliegens
der beiden Anker
bewirkt dann lediglich die Federkraft des zweiten Ankers den Kontaktdruck. Die Einschaltkraft
ist also nicht schon im Augenblick des AuftrefEens des beweglichen Schaltstückes
auf die Festkontakte wirksam, was ja insbesondere ein Prellen und Flattern der Kontakte
hervorrufen würde, sondern die Erhöhung der Einschaltkraft erfolgt erst dann, nachdem
das Schaltstück unter der normalen Anziehungskraft--des Magnets auf die Festkontakte
aufgesetzt ist. Die Stoßenergie ist also beim Auftreffen des Schaltstückes gering:
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Die Gefahr, daß beim Auftreffen des zweiten Ankers auf den mit den
.Kontakten verbundenen Anker eine wesentliche Kontaktverminderung auftritt, ist
wegen des Unterschiedes der Ankermassen gering.
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In vorteilhafter Weise kann- die Bewegung des zweiten Ankers durch
geeignete Mittel gedämpft werden, so daß die Zeit des erhöhten Kontaktdruckes verlängert
wird. Außerdem kann der zweite Anker mit einer Vorrichtung verbunden sein, die den
Verschleiß der Kontakte erkennen läßt.
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Die in den Ansprüchen gekennzeichnete Anordnung wird an Hand der Zeichnung
an einem Ausführungsbeispiel und einem Diagramm näher erläutert.
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Bild 1 und 2 zeigen schematisch das Schaltgerät in der Aus- und Einschaltstellung,
während Bild 3 das Kraft-Weg-Diagramm der Magnet- und Federkräfte darstellt.
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Die Spule ist mit 1 bezeichnet. Mit ihr wirkt der Anker 2 zusammen,
der über einen Stößel 3 mit dem beweglichen Schaltstück 4, nämlich einer Kontaktbrücke,
verbunden ist. An dem Stößel 3 greift die Ankerrückzugfeder 5 an. Die Festkontakte
sind mit 6 und ihre Anschlußstellen mit 7 bezeichnet.
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Mit der Spule 1 wirkt ferner ein Anker 8 zusammen, der mit Zapfen
9 versehen ist, die aus dem die Spule 1 und die beiden Anker 2 und 8 einschließenden
Gehäuse 10 herausragen.
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An diesen Zapfen 9 sind Federn 11 angebracht, die den Anker 8 in der
Ruhestellung in der in Bild 1 gezeigten Lage halten. Der Kontaktabstand ist mit
a bezeichnet und ist nur etwa halb so groß wie der Abstand b zwischen den Ankern
2 und 8 in der Ausgangsstellung.
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Der Schalter wirkt nun wie folgt: Beim Erregen der Spule 1 wird der
Anker 2 in diese hineingezogen, bis das Schaltstück 4 auf die Festkontakte 6 auftrifft,
wobei die Kraft der Feder 5 überwunden wird. Gleichzeitig wirkt aber auch auf den
Anker 8 eine Kraft ein, der sich nun ebenfalls zur Spule hinbewegt, sobald die Anzugskraft
die Kraft der Federn 9 überwiegt, also gegenüber dem Anker 2 eine gegenläufige Bewegung
ausführt. Das Auftreffen des Schaltstückes 4 auf die Festkontakte 6 erfolgt unter
der normalen Magnetkraft.
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Das Verhältnis zwischen der Kraft der Federn 9 des Ankers 8 und des
Abstandes des Ankers 8 von der Spule 1 ist so getroffen, daß beim Auftreffen des
Schaltstückes 4 auf die Festkontakte 6 noch ein Abstand zwischen den Ankern 2 und
8 gegeben ist. Nach dem Auftreffen des Schaltstückes 4 wird nunmehr der Anker 8
von dem Anker 2 angezogen, was zur Folge hat, daß diese Anziehungskraft an den Abstützpunkten
-des Ankers 1, nämlich an den Festkontakten 6, einen erhöhten Druck erzeugt. Diese
Druckerhöhung erfolgt entsprechend der natürlichen Zugkraftkennlinie so lange, bis
die Anker 2 und 8 mit ihren Polflächen satt aufeinanderliegen. Ist dies der Fall,
so sinkt der Kontaktdruck wieder ab, und zwar auf einen Wert, der der Kraft der
Federn 9 des Ankers 8 entspricht, die nun als Kontaktdruckfedern wirken. Die Geschlossenstellung
des Schalters ist in Bild 2 dargestellt.
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In Bild 3 ist der Verlauf der Magnet- und Federkräfte dargestellt.
Im Punkt 15 beginnt die Bewegung des Ankers 2: Die Magnetkennlinie ist mit
16 bezeichnet. Bei 17 beginnt die Bewegung des Ankers B. Bei 18 schließen
die Kontakte 4 und 6. Die Magnetkennlinie setzt sich in ihrer Charakteristik nach
oben fort, bis sie bei dem Weg 0 im Punkt 19 zum Punkt 20 abfällt, in welchem jetzt
nur die Kraft der Kontaktdruckfedern 11 wirkt. Die Kennlinie der Kontaktdruckfedern
11 ist mit 21 bezeichnet. Die Kennlinie der an dem Kontaktstück wirkenden Kraft
ist strichpunktiert dargestellt und mit 22 bezeichnet. Die Linie 23 stellt die Kraft
der Rückzugfeder 5 dar.
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Um nun zu erreichen, daß die Zeit des erhöhten Kontaktdruckes verlängert
wird, kann der Anker 8 mit einer in der Zeichnung nicht dargestellten Dämpfungsvorrichtung
versehen sein, die beispielsweise als hydraulische Dämpfung wirken kann. Außerdem
kann der Verschleiß der Kontakte durch eine Anzeigevorrichtung beobachtet werden,
die ebenfalls mit dem Anker 8 verbunden ist.