DE1240588B - Magnetisch betaetigbarer, gasdicht abgeschlossen unter Schutzgas arbeitender Kontakt - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

HOlh

DeutscheKl.: 21g-4/01

Nummer: 1240588

Aktenzeichen: S 56702 VIII c/21 g

Anmeldetag: 24. Januar 1958

Auslegetag: 18. Mai 1967

Die Erfindung bezieht sich auf einen magnetisch betätigbaren, gasdicht abgeschlossen unter Schutzgas arbeitenden Kontakt, dessen magnetisch zu betätigende an der Kontaktstelle flache Kontaktstücke aus magnetisierbarem Material bestehen und an ihren festen Enden von einer bei der Fabrikation erstarrenden Einbettmasse umschlossen sind sowie von einem die Kontaktstücke durchsetzenden Magnetfluß zusammengezogen werden. Diese Kontaktart wird nachstehend als Schutzgaskontakt bezeichnet. In der F i g. 1 ist ein solcher dargestellt.

Von Schutzgaskontakten wird vielfach gefordert, daß sie untereinander annähernd gleiche Haltewerte besitzen. Unter Haltewert wird in diesem Zusammenhang diejenige von der Erregerspule gelieferte Erregung verstanden, welche gerade ausreicht, um den Schutzgaskontakt in geschlossenem Zustand zu halten. Die Forderung nach gleichen Haltewerten besteht nicht nur bei einzelnen Schutzgaskontakten untereinander, sondern auch bei mit Schutzgaskontakten aufgebauten Relais. Weisen nämlich solche für Relaisaufbauten vorgesehene Schutzgaskontakte größere Streuungen in ihren Haltewerten auf, so wirkt sich dies einerseits in entsprechenden Streuungen unter den einzelnen Relais und andererseits in bestimmten Zeitfolgen beim Öffnen der einzelnen Kontakte eines Relais bei Abschaltung der Erregerspule aus. Derartige Streuungen sind grundsätzlich unerwünscht, insbesondere weil bei der Dimensionierung der solche Relais enthaltenden Schaltungen hierauf Rücksicht genommen werden muß, was entweder den Schaltungsaufbau überhaupt erschwert oder aber von Kontakt zu Kontakt gewisse schaltungstechnische Anpassungen erfordert.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die vorstehend beschriebenen Streuungen bei Schutzgaskontakten zu beseitigen. Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, daß an der Kontaktstelle mindestens eines Kontaktstückes auf der dem anderen Kontaktstück zugewandten Seite eine ballige Erhebung aus magnetisierbarem Material angebracht ist, die in ihrer Höhe bis zu etwa 20% des Abstandes der Kontaktstücke im offenen Zustand des Kontaktes beträgt.

Damit wird hinsichtlich der magnetischen Wirkungsweise von der Verwendung flacher Kontaktstücke im Prinzip nicht abgegangen, da es sich nur um eine sehr geringe ballige Erhebung bei Schutzgaskontakten handelt, welche noch keine wesentliche Erhöhung des magnetischen Widerstandes im Arbeitsluftspalt bewirkt, d. h., auch bei dem erfindungsgemäßen Schutzgaskontakt liegt praktisch noch eine flache Kontaktstelle vor.

Magnetisch betätigbarer, gasdicht abgeschlossen unter Schutzgas arbeitender Kontakt

Anmelder:

Siemens Aktiengesellschaft,
Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Rudolf Nitsch, München

Die ballige Ausgestaltung von Kontaktstellen ist an sich bekannt. Besonders erwähnenswert sind in diesem Zusammenhang die deutsche Patentschrift 941801, die französische Patentschrift 1080149 und die USA.-Patentschrift 2 586 309. In keiner dieser Patentschriften wird jedoch auf das der Erfindung zugrunde liegende Problem eingegangen.

Beim Gegenstand der deutschen Patentschrift 941 801 handelt es sich um einen magnetisch betätigbaren, gasdicht abgeschlossen unter Vakuum arbeitenden Kontakt, dessen Kontaktstücke an ihren festen Enden von einer bei der Fabrikation erstarrenden Einbettmasse, nämlich Glas, umschlossen sind, von denen das eine Kontaktstück aus magnetisierbarem Material besteht, wogegen das andere unmagnetisierbar ist, wodurch mittels eines Magnetfeldes das magnetisierbare Kontaktstück hin- und herbewegt werden kann und damit den Kontakt öffnet bzw. schließt. Beide Kontaktstücke besitzen an der Kontaktstelle hochgewölbte Kontaktniete, wie sie bei den bekannten tingekapselten Relais der Nachrichtentechnik üblich sind. Bei diesem Kontaktaufbau durchsetzt der Magnetfluß nicht wie bei dem erfindungsgemäßen Schutzgaskontakt die beiden Kontaktstücke, da nur eines von ihnen magnetisierbar ist. Es tritt also an der Kontaktstelle kein Magnetfluß über, so daß hier die Verwendung balliger Kontaktniete ausschließlich elektrischen Zwecken dient. In der französischen Patentschrift 1 080 149 ist ein ungekapseltes Relais beschrieben, dessen magnetisch zu betätigende Kontaktstücke aus magnetisierbarem Material bestehen und über Federn gelagert sind. Die Kontaktstücke besitzen an der Kontaktstelle eine ballige Erhebung, die dazu dient, eine Flußkonzentration an der Kontaktstelle zu erzielen und damit einen besonders hohen Kontaktdruck zu erreichen (s. S. 3, Abs. 2, letzte drei Zeilen). Dieses Relais weist also

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einen völlig andersartigen Aufbau auf als der erfindungsgemäße Schutzgaskontakt. Darüber hinaus offenbart die Patentschrift wegen der Angabe, durch Balligkeit an der Kontaktstelle eine Flußkonzentration zwecks Erhöhung des Kontaktdruckes zu erzielen, die Tendenz, zur Förderung des Kontaktdruckes die Flußkonzentration und damit die Balligkeit zu verstärken. Demgegenüber liegt bei dem erfindungsgemäßen Schutzgaskontakt die entgegengesetzte Tendenz vor, nämlich die Balligkeit so gering wie möglich zu halten, um es im Prinzip bei der flachen Kontaktstelle zu belassen. Die Patentschrift vermittelt also nur die Erkenntnis, auf dem Wege über die Balligkeit bestimmte Kontaktdrücke und damit elektrische Wirkungen zu erzielen.

BeimGegenstand der USA.-Patentschrift 2586309 handelt es sich um einen thermisch betätigbaren, gasdicht abgeschlossen unter Schutzgas arbeitenden Kontakt mit zwei Bimetallstreifen, die an ihren festen Enden von einer isolierenden Einbettmasse umschlossen sind, welche eine nachträgliche Justierung des Kontaktes durch Verbiegen der festen Enden mit der Einbettmasse gegenüber dem Gehäuse gestattet. An der Kontaktstelle ist der eine Bimetallstreifen mit einem balligen Kontaktniet versehen, der unabhängig von der Winkellage der Bimetallstreifen zueinander eine punktweise Kontaktgabe gewährleistet (s.Spalte3, Zeilen 30 bis 33). Dieser Bimetallkontakt unterscheidet sich also grundsätzlich von dem erfindungsgemäßen Kontakt dadurch, daß bei ihm keinerlei magnetische Wirkungsweise auftritt. Darüber hinaus läuft die Vorschrift, zur Erzielung eines Punktkontaktes unabhängig von der Winkellage der Bimetallstreifen zueinander einen balligen Kontaktniet zu verwenden, einzig allein auf eine elektrische Wirkungsweise hinaus.

Durch die erfindungsgemäße Konstruktion wird demgegenüber ein besonderer Effekt erzielt, der im folgenden näher erläutert sei, wozu zunächst die Verhältnisse bei den bekannten Schutzgaskontakten mit ebenen Kontaktfedern geschildert werden.

In den F i g. 2 und 3 ist die Kontaktstelle eines aus ebenen Kontaktfedern aufgebauten Schutzgaskontaktes im geschlossenen Zustand dargestellt, und zwar in F i g. 2 von der Seite gesehen und in F i g. 3 im Querschnitt an der Kontaktstelle. Zwischen den Kontaktfederniiri und K 2, die sich um die Länge u überlappen, liegt eine Zwischenschicht von der Dickel, welche durch irgendein gut kontaktgebendes Material gebildet ist. Die Kontaktfedern besitzen die Breite b. Die wirksame Kontaktfläche Fk- u •b ist hier praktisch gleich der wirksamen Polfläche Fp, die von dem die Kontaktfedern zusammenhaltenden Fluß durchsetzt wird.

Die Kontaktfedern eines Schutzgaskontaktes liegen jedoch nie mit Absolutgenauigkeit aufeinander auf, wie dies in den F i g. 2 und 3 dargestellt ist, sondern es besteht immer eine gewisse unvermeidliche Verkantung, die im wesentlichen nach zwei Richtungen hin erfolgen kann. Diese beiden Richtungen sind in den F i g. 4 und 5 dargestellt. Eine solche Verkantung hat eine Zusammendrängung des magnetischen Flusses an der Stelle des geringsten Abstandes der Kontaktfedern Kl und K2 zur Folge. In den F i g. 4 und 5 ist dies durch eine entsprechende Zusammendrängung der die einzelnen Flußlinien darstellenden Striche zwischen den Kontaktfedern angedeutet. Es ist ohne weiteres einzusehen, daß sich hierdurch die

wirksame Polfläche Fp gegenüber dem in den F i g. 2 und 3 dargestellten Fall verringert, bei welchem die wirksame Polfläche durch das Produkt b-u dargestellt wurde. Diese Verringerung der wirksamen Polfläche Fp ist in den F i g. 4 und 5 durch entsprechende Längenmaße up und bp angedeutet.

Diese Änderung der wirksamen Polfläche Fp wirkt sich in einer Änderung der Anziehungskräfte und damit des Haltewertes aus. Da nun derartige Kontakt-Verkantungen praktisch unvermeidbar und vor allen Dingen in ihrem Wert erheblichen Schwankungen unterworfen sind, ergibt sich, daß in entsprechender Weise die Haltewerte von Kontakt zu Kontakt verschieden sind.

Durch die erfindungsgemäße Konstruktion werden die Schwankungen der wirksamen Polfläche Fp von Kontakt zu Kontakt vermieden. Dabei werden ausschließlich magnetische Wirkungen ausgenutzt, besondere elektrische Wirkungen sind nicht beabsichtigt

ao und treten auch nicht in Erscheinung. Dafür ist die erfindungsgemäße ballige Erhebung an einem Schutzgaskontakt zu niedrig. Darum bewirkt sie, wie gesagt, auch praktisch keine Erhöhung des magnetischen Widerstandes im Arbeitsluftspalt, worauf es entscheidend ankommt. Jede Erhöhung dieses magnetischen Widerstandes führt nämlich zu einer Vergrößerung der für die Kontaktbetätigung notwendigen magnetischen Erregung, weshalb man bei der Konstruktion von Schutzgaskontakten immer bestrebt war, die Kontaktstücke so flach wie möglich aufeinander aufliegen zu lassen. Das Besondere der Erfindung besteht also darin, daß sie wegen der geringen Höhe der balligen Erhöhung an der Tendenz zur flachen Kontaktstelle festhält, dennoch aber durch die Verwendung der niedrigen balligen Erhöhung in der Lage ist, besondere magnetische Wirkungen zu erzielen, mit denen sich die erwähnten Streuungen beseitigen lassen.

Diese magnetischen Wirkungen seien an Hand der Fig. 6 bis 11 erläutert, in denen alle möglichen Lagen bei einem erfindungsgemäß ausgebildeten Schutzgaskontakt dargestellt sind. Dabei zeigen die F i g. 6 bis 8 einen Schutzgaskontakt von der Seite und die Fig. 9 bis 11 einen Schutzgaskontakt im Schnitt an der Kontaktstelle.

In F i g. 6 ist die Normallage dargestellt. Vom Berührungspunkt in der Mitte der Kontaktstelle ist nach beiden Seiten eine Länge X eingetragen. Uber diese beiden Längen X erstreckt sich die wirksame Polfläche Fp für den magnetischen Fluß. Wird nun der Kontakt verkantet, so bleibt, wie die Fig.7 bis 11 ohne weiteres zeigen, die wirksame Polfläche Fp konstant. Dies beruht bei den dargestellten extremen Verkantungen (wie sie in der Praxis niemals vorkommen), darauf, daß die ballige Oberfläche der einen Kontaktfeder einen Teil einer Kugeloberfläche bildet. Da in der Praxis die Verkantungen sehr klein gehalten werden können, ist eine genau einer Kugeloberfläche entsprechende ballige Ausbildung nicht erforderlich. Dies ergibt sich schon aus der Tatsache, daß man mit Erhebungen gegenüber dem eigentlichen Kontaktfederniveau auskommt, welche in ihrer Höhe etwa bis zu 20 °/o des Kontaktfederabstands im offenen Zustand betragen.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung eines Schutzgaskontaktes erzielt man noch weitere Vorteile: Durch Wahl eines bestimmten Krümmungsradius läßt sich die wirksame Polfläche Fp in be-

Claims (1)

stimmter Weise festlegen, wodurch der Haltewert einen gewünschten Wert erhält. Da bei dieser Festlegung des Krümmungsradius die sonstigen Abmessungen des Kontaktes unverändert bleiben, behält der Ansprechwert seinen ursprünglichen Wert bei. Dies bedeutet also, daß ohne Beeinflussung des Ansprechwerts der Haltewert in jeweils gewünschter Weise festgelegt werden kann. In den F i g. 12 und 13 ist eine erfindungsgemäß ausgebildete Kontaktfeder von oben und von der Seite gesehen dargestellt. Sie besitzt eine ballige Erhebung E, die hier durch einen Prägevorgang hergestellt ist. Patentansprüche:

1. Magnetisch betätigbarer, gasdicht abgeschlossen unter Schutzgas arbeitender Kontakt, dessen magnetisch zu betätigende an der Kontaktstelle flache Kontaktstücke aus magnetisierbarem Material bestehen und an ihren festen Enden von einer bei der Fabrikation erstarrenden Einbettmasse umschlossen sind sowie von einem die Kontaktstücke durchsetzenden Magnetfluß zu-

sammengezogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß an der Kontaktstelle mindestens eines Kontaktstückes auf der dem anderen Kontaktstück zugewandten Seite eine ballige Erhebung aus magnetisierbarem Material angebracht ist, die in ihrer Höhe bis zu etwa 20% des Abstandes der Kontaktstücke im offenen Zustand des Kontaktes beträgt.
2. Kontakt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ballige Erhebung nach Art einer Kugeloberfläche ausgebildet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 969 149, 941801;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1027249;
französische Patentschrift Nr. 1080149;
USA.-Patentschriften Nr. 2850602, 2586309,
2321834, 2289 830.
Buch von K. H. Deckes, »Fernsprechtechnik«, ao Fachbuchhandlung Leipzig, 1953, S. 74, Bild 78;

Buch von R. C. Walker, »Relays for Electronic and Industrial Control«, Verlag Chapman and Hall, Ltd., London, 1953, S. 72, Fig. 4.2 b u.c.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen