DE1258957B - Kontaktbrueckenanordnung fuer ein Wechselkontaktrelais - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

HOIh

Deutsche Kl.: 21c-45/03

Nummer: 1 258 957

Aktenzeichen: M 50260 VIII d/21 c

Anmeldetag: 8. September 1961

Auslegetag: 18. Januar 1968

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kontaktbrückenanordnung für ein Wechselkontaktrelais mit einem dessen beweglichen Teil bildenden Kontaktbrückenträger aus Isolierstoff, der wenigstens ein Paar durch eine Feder im Abstand voneinander gehaltene Kontaktbrücken trägt, die jeweils einem besonderen Stromkreis zugeordnet sind.

Bei dieser an sich bekannten Kontaktbrückenanordnung sind von den vier festen Kontakten zwei auf der einen Seite liegende miteinander verbunden und liegen gemeinsam an demselben Pol einer Spannungsquelle, während von den auf der anderen Seite liegenden beiden festen Kontakten jeder an weiterführende Leitungen unterschiedlicher Stromkreise angeschlossen ist. Je nach der Stellung des Kontaktbrückenpaares wird die an die beiden miteinander verbundenen festen Kontakte angelegte Spannung an die eine oder die andere weiterführende Leitung angelegt.

Kontaktbrücken an Arbeits- oder Ruhekontaktrelais haben den Vorzug, daß sie eine besonders große Trennkraft besitzen, weil zwei Unterbrechungsstellen vorhanden sind, und zwar erstens zwischen dem am Potential liegenden festen Kontakt und dem einen Brückenkontakt und dann zwischen dem Brückenkontakt auf der anderen Seite der Brücke und dem ihm zugeordneten festen Kontakt, an den die weiterführende Leitung angeschlossen ist.

Um diesen Vorzug auch an Wechselkontaktrelais auszunutzen, die wenigstens ein Kontaktbrückenpaar benötigen, hat man bei einer bekannten Ausführungsform jede Kontaktbrücke mit einer individuellen Feder zur Erzeugung des Kontaktdruckes ausgerüstet. Bei dieser Ausführung sind zwar auch zwei Unterbrechungsstellen vorhanden, jedoch wird der Nachteil in Kauf genommen, daß jede zu einer Kontaktbrücke gehörige Feder auf diejenige der anderen Brücke hinsichtlich der Vorspannung genau abgestimmt sein muß, wenn die Forderung erfüllt sein soll, daß der Druck, mit dem die eine Kontaktbrücke auf den ihr zugeordneten feststehenden Kontakten aufliegt, dem Druck gleichen soll, der auf der anderen Kontaktbrücke lastet, wenn diese auf die ihr zugeordneten festen Kontakte drückt. Federn altern bekanntlich sehr ungleichmäßig. Auch wenn die Charakteristiken beider Federn genau gleich sind, wird die Vorspannung nach einer gewissen Gebrauchsdauer verschieden sein, insbesondere dann, wenn z. B. die eine Feder einer etwas größeren Wärmeeinwirkung ausgesetzt ist als die andere.

Wechselkontaktrelais mit einer für beide Kontaktbrücken gemeinsamen Feder weisen diese Mängel Kontaktbrückenanordnung für ein
Wechselkontaktrelais

Anmelder:

International Standard Electric Corporation,

New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Schiffer, Patentanwalt,
7500 Karlsruhe, Amalienstr. 28

^X5 Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 9. September 1960 (838 256),
vom 2. Januar 1961 (848 595)

nicht auf, doch ist ihre Trennkraft sehr schwach, weil im Fall, daß die beiden Kontaktbrücken am gleichen Potential liegen und durch die sich beiderseits auf sie abstützende Feder elektrisch miteinander verbunden sind, nur eine einzige Unterbrechungsstelle vorhanden ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kontaktbrückenanordnung für Wechselkontaktrelais so auszubilden, daß nicht nur die Trennkraft erhöht, sondern auch der Lichtbogenbildung entgegengewirkt wird. Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß bei Wechselkontaktrelais, namentlich solchen kleiner Abmessungen, zwei dicht nebeneinanderliegende Unterbrechungsstellen nicht nur wegen Erhöhung der Trennkraft, sondern auch deswegen abzustreben sind, weil die an diesen Unterbrechungsstellen entstehenden Lichtbogen sich gegenseitig ausblasen und diese Blaswirkung am größten ist, wenn dafür gesorgt wird, daß zwischen den beiden Lichtbogen keine Trennwände oder sonstige, die Wechselwirkung zwischen den beiden durch die Lichtbogen entstehenden Magnetfeldern beeinträchtigenden Konstruktionselemente des Relais vorhanden sind. Bei dem oben besprochenen bekannten Wechselkontaktrelais ist der Raum, in dem die beiden Lichtbogen nebeneinander entstehen könnten, wenn durch gegenseitige elektrische Trennung der beiden Kontaktbrücken für die Entstehung einer zweiten Unterbrechungsstelle gesorgt worden wäre, derart durch eine massige Trennwand unterteilt, daß eine derartige Wechselwirkung praktisch kaum vorhanden ist.

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In Auswertung der oben behandelten Erkenntnis besteht die Lösung der vorstehend genannten Aufgabe erfindungsgemäß darin, daß die sich mit ihren Enden gegen je eine Kontaktbrücke abstützende Feder elektrisch gegen wenigstens eine der beiden Kontaktbrücken isoliert ist und daß sich der die beiden Kontaktbrücken haltende, sie antreibende Kontaktbrückenträger außerhalb des Raumes befindet, der von den festen Kontaktstücken und den zugehörigen Kontaktbrücken umschlossen wird.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, daß die beiden Kontaktbrücken in Querrichtung zur Bildung von Hebelarmen einseitig verbreitert sind und vorzugsweise T-förmige Umrisse haben, daß sie um die den Kontaktköpfen der Kontaktbrücken abgewendeten Enden dieser Hebelarme schwenkbar sind und daß die Kontaktköpfe mit zu deren Schwenkachse senkrecht verlaufenden feststehenden, einander parallelen Kontaktplatinen zusammenwirken.

Der Abstand zwischen zwei feststehenden, mit einer Kontaktbrücke zusammenarbeitenden Kontakten soll wenigstens annähernd die Größe des Öffnungsweges der Kontaktbrücke besitzen, aber kleiner sein als das Zweifache dieses Öffnungsweges.

Im Augenblick der Stromunterbrechung ergibt sich zunächst eine Entspannung der Feder 6 mit Drehung der Kontaktköpfe 4 und 5 auf den Plättchen 1 und 2 und dann ein Trennen der Kontaktköpfe und der Plättchen voneinander.

Während dieser Öffnungsbewegung bilden sich Lichtbögen, einmal zwischen dem Kontaktkopf 4 und dem Plättchen 1 und zum anderen zwischen dem Kontaktkopf 5 und dem Plättchen 2, derart, daß während des Bestehens der Lichtbögen der Strom den durch die strichpunktierte Linie a, b, c, d, e, f dargestellten Weg nimmt, wobei die Teile b-c und d-e die Lichtbögen darstellen.

Jeder der beiden nahe beieinanderliegenden Lichtbögen ist einem magnetischen Feld unterworfen, das durch den anderen Lichtbogen erzeugt wird, und die daraus resultierenden Kräfte sind einander entgegengesetzt gerichtet und wirken in Richtung der Pfeile F₁ und F₂.

Die Kräfte F₁ und F₂ sind einmal proportional dem Quadrat der Stromstärke und zum anderen umgekehrt proportional der Entfernung zwischen den beiden Lichtbögen.

Um ein kräftiges Ausblasen der Lichtbögen zu

Die beiden parallelen, dicht nebeneinanderliegen- 25 erreichen, ist es somit vorteilhaft, den Abstand zwiden Lichtbögen, die sich beim Trennen der beweg- sehen den Kontaktköpfen 4 und 5 und somit den

liehen Kontakte von den feststehenden Kontakten bilden, stoßen sich gegenseitig zurück und blasen einander aus.

Damit dies unabhängig von der Stromstärke mit Sicherheit erreicht wird, besitzen die Kontaktköpfe der Brücken einander gegenüberliegende Verdickungen, so daß die Lichtbögen sich mit dem kleinstmöglichen Abstand voneinander zwischen den feststehenden und den beweglichen Kontakten bilden, der notwendig ist, damit sie sich nicht zu einem einzigen Lichtbogen vereinigen.

Im folgenden sind an Hand der Zeichnungen Ausführungsbeispiele des Gegenstandes nach den Ansprüchen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Trennvorrichtung mit einer T-förmigen Kontaktbrücke, F i g. 1 a eine Vorderansicht der Vorrichtung nach

Fig. 2 und 3 je einen Längs- und Querschnitt durch eine Wechselkontaktvorrichtung nach den Linien III-III in F i g. 2 bzw. H-II in F i g. 3,

F i g. 4 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform zur Schaltung von vier Wechselkontakten.

An Hand der F i g. 1 und 1 a läßt sich leicht die Art der Stromunterbrechung mittels einer unsymmetrische Kontaktköpfe tragenden Kontaktbrücke in Form eines T erkennen.

Die feststehenden Kontakte sind durch zwei Kontaktplättchen 1, 2 gebildet, die parallel zueinander und in einer Ebene liegen und deren Oberflächen vorzugsweise versilbert sind. Die beiden Plättchen stellen in einem elektrischen Stromkreis die Ein-Ausschaltung des Stromes sicher. Sie können durch ein die Kontaktbrücke bildendes Querplättchen 3 miteinander verbunden werden, dessen Kontaktköpfe 4 und 5 je mit einem Plättchen 1 bzw. 2 in Berührung kommen. Die seitliche mittlere Verlängerung 3 a ermöglicht die drehbare Befestigung (Achse X-X) des Querplättchens 3 am Anker des Relais, der in Richtung des Doppelpfeiles F beweglich ist. Der Kontaktdruck wird über die Feder 6 geüef ert.

Abstand zwischen den Plättchen 1 und 2 so klein wie möglich zu halten. Der Abstand k zwischen den Plättchen darf jedoch nicht kleiner werden als der Abstand h der geöffneten Kontakte voneinander, damit sich kein Lichtbogen zwischen den Plättchen 1 und 2 in der durch die beim Trennen der Kontakte entstehenden Lichtbögen ionisierten Luft bilden kann.

Die magnetischen Kräfte F₁ und F₂, die dem Quadrat der Stromstärke proportional sind, bewirken bei einer sehr großen Stromstärke, daß die Lichtbögen b-c und d-e heftig in entgegengesetzte Richtungen geblasen werden, so daß der Spalt zwischen den Plättchen 1 und 2 sehr schnell desionisiert ist.

Bei nur geringer Stromstärke läßt sich ein genügendes Ausblasen der Lichtbögen dadurch erreichen, daß man den Abstand der Bögen voneinander aufs äußerste vermindert, d. h., daß man die Kontaktköpfe gegeneinander verschiebt, derart, daß diese mit den gegenüberstehenden Rändern der Plättchen 1 und 2 zusammenwirken.

Aus diesem Grund sind, wie in der Fig. la dargestellt, die Kontaktköpfe 4 und 5 des die Kontaktbrücke bildenden Querplättchens 3 aus diesem herausgearbeitet und besitzen Tropfenform, wobei die dicken Teile der beiden Tropfen einander zugewendet sind.

Die Kuppen Aa und Sa dieser Kontaktköpfe stützen sich somit auf den feststehenden Kontaktplättchen 1 und 2 in der Nähe ihrer einander gegenüberstehenden Ränder ab, wenn der Kontakt der Vorrichtung geschlossen ist.

Die beim Öffnen des Kontakts entstehenden Lichte bögen besitzen einen Abstand K voneinander, der ein wenig größer ist als der Abstand k der einander gegenüberstehenden Ränder der Plättchen 1 und 2.

Somit ist die gegenseitige Rückstoßkraft der Lichtbögen, die dem Abstand umgekehrt proportional ist, vergrößert und selbst die Lichtbögen einer geringen Stromstärke verschieben sich in entgegengesetzten Richtungen, was ein Festsetzen der Angriffspunkte

der Lichtbogen und die schnelle Abnutzung der Kontakte verhindert.

Für die starken Lichtbogen wirken die Kontakte als Löschhörner, d. h., durch ihre Form tragen sie selbst zur Verlängerung des Lichtbogens (s. die gestrichelten Linien) und zu seiner Abkühlung bei.

Endlich ist das Verlöschen der Lichtbogen immer ohne Gefahr des Wiederentzündens erreicht, wenn der Abstand k zwischen den einander gegenüberstehenden Rändern der beiden Plättchen 1 und 2 wenigstens gleich dem Abstand h der offenen Kontakte voneinander ist und kleiner als das Zweifache dieses Abstandes h.

Zweckmäßig entspricht die Breite der Plättchen 1 und 2 dem Durchmesser der Kontaktköpfe 4 und 5. Gute Ergebnisse werden erreicht, wenn die Plättchen 1 und 2 einen Abstand k voneinander besitzen, der in etwa der Breite der Plättchen entspricht, während der Abstand h der Kontakte voneinander am Ende des Öffnungsweges ungefähr gleich ist dem Durchmesser der Kontaktköpfe 3 und 4. Damit jedoch der Blaseffekt kräftig bleibt, soll der Abstand der Plättchen 1 und 2 voneinander nicht das Zweifache der Breite der Plättchen übersteigen, d. h., daß auf dem Querplättchen 3 der Abstand der Kontaktköpfe 4 und 5 voneinander zwischen dem Durchmesser und dem doppelten Durchmesser dieser Köpfe liegt.

Die F i g. 2 und 3 zeigen die Anwendung der Erfindung bei einer Wechselkontaktvorrichtung.

In diesen Figuren sind die Kontaktplättchen 8 und 9 mit demselben als Stromeinheit dienenden Pol P einer Stromquelle verbunden, während die Kontaktplättchen 10 und 11 die Anschlußstücke zweier verschiedener Stromkreise bilden (Fig. 2). Vorzugsweise, wie in Fig. 3 dargestellt, sind die Plättchen 8 und 9 im Inneren eines fest mit dem Anker des Relais verbundenen Tragstücks 12 aus Isolierstoff direkt miteinander verbunden (durch eine Lot- oder Nietverbindung 13), so daß der Teil 8 a des Plättchens 8 eine gemeinsame Anschlußklemme für die beiden Plättchen 8 und 9 bildet.

Die Wechselkontaktvorrichtung ist durch zwei je eine Kontaktbrücke bildende Querplättchen 14 und 15 gebildet, die wechselweise durch Verschiebung in PfeilrichtungF (Fig. 2) einmal die Plättchen 8 und 10 und zum anderen die Plättchen 9 und 11 miteinander verbinden. Wenn jedoch, wie bei den üblichen Ausführungen dieser Art, die Querplättchen 14 und 15 elektrisch miteinander verbunden sind, ergibt sich der folgende Nachteil:

Beim Übergang der aus den Querplättchen 14 und 15 gebildeten Plättchengruppe, beispielsweise aus der oberen Stellung, in der der Stromkreis 8,10 geschlossen ist, in die untere Stellung, um den Stromkreis 8, 10 zu öffnen und den Stromkreis 9, 11 zu schließen, bilden sich plötzlich zwei Lichtbogen, einer zwischen dem Kontaktplättchen 8 und dem Kontaktkopf 14 α und der andere zwischen dem Kontaktplättchen 10 und dem Kontaktkopf 14 b.

Da nun die beiden Querplättchen 14 und 15 elektrisch miteinander verbunden sind sowie das Plättchen 9 dasselbe Potential aufweist wie das Plättchen 8 und der Kontaktkopf 15 a dasselbe Potential wie der Kontaktkopf 14 a, bildet sich, bevor der Lichtbogen zwischen dem Kontaktkopf 14a und dem Plättchen 8 abgerissen ist, ein neuer Lichtbogen zwischen dem Kontaktkopf 15 a und dem Plättchen 9, so daß die Unterbrechung des Stromkreises 8, 10 nur zwischen dem Kontaktkopf 14 & und dem Plättchen 10 eintritt und der nicht verlöschte Lichtbogen eine viel größere Stärke besitzt als die beiden Anfangslichtbögen. Die Trennkraft der Vorrichtung ist also wesentlich herabgesetzt.

Um dies zu vermeiden, besitzt das beweglich im Wechselkontaktrelais angeordnete, aus Isolierstoff bestehende Tragstück 17, das die Querplättchen 14 und 15 trägt, eine Aussparung 17 a, in die die seitlichen Verlängerungen 14 c und 15 c der beiden Querplättchen 14 und 15 hineinragen. Auf ihren einander gegenüberliegenden Flächen tragen diese Verlängerungen als Federteller dienende Isolierscheiben 18, an denen sich eine Druckfeder 16 mit ihren Enden abstützt. Die elastisch miteinander verbundenen Plättchen 14 und 15 sind also elektrisch voneinander isoliert, und wenn das eine die Unterbrechung des Stromes bewirkt, kann das andere nicht den Strom zwischen einem der Kontaktplättchen 8 bzw. 9 und dem diesem diagonal gegenüberliegenden Plättchen 11 bzw. 10 wiederherstellen.

In beiden Fällen sind somit jeweils zwei Lichtbogen zu trennen, die sich gegenseitig kräftig ausblasen, und nicht nur ein einziger Lichtbogen, in dem sich die Energie beider zu Beginn vorhandener Lichtbogen speichert.

Weiter ist die Schwenkachse jedes der Querplättchen 14 und 15 nicht verkörpert. Jedes Plättchen stützt sich mit seinem hinteren Rand 19 in Bodennähe der Aussparung 17 a am Tragstück 17 ab. Diese hinteren Ränder weisen außerdem an ihrem Ende je zwei Lappen 20 auf (F i g. 3), die in Löcher 21 eingreifen, welche im Tragstück 17 vorgesehen sind, quer zur Aussparung 17 a verlaufen und in Bodennähe in dieser münden.

Aus diesem Grund kann, wenn zwei feststehende Kontaktplättchen, beispielsweise 8 und 10 oder 9 und 11, nicht ganz genau in einer parallel zu der oberen und unteren Fläche der Aussparung 17 a liegenden Ebene liegen, jedes der Querplättchen 14 oder 15 ein wenig kippen, um sich an einem entsprechenden Paar der feststehenden Kontaktplättchen abzustützen, wobei sich dann der Rand 19 nur mit einem Ende am Tragstück in Bodennähe der Aussparung 17« abstützt.

Die F i g. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Wechselkontaktrelais mit einer Vielzahl von Wechselkontakten. Seine Wirkungsweise ist unter Bezugnahme auf die vorstehenden Ausführungen und die zeichnerische Darstellung (F i g. 4) für den Fachmann auch ohne spezielle Beschreibung verständlich.

Patentschutz wird nur begehrt jeweils für die Gesamtheit der Merkmale eines jeden Anspruches, also einschließlich einer Rückbeziehung.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Kontaktbrückenanordnung für ein Wechselkontaktrelais mit einem dessen beweglichen Teil bildenden Kontaktbrückenträger aus Isolierstoff, der wenigstens ein Paar durch eine Feder im Abstand voneinander gehaltene Kontaktbrücken trägt, die jeweils einem besonderen Stromkreis zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die sich mit ihren Enden gegen je eine Kontaktbrücke (14, 15) abstützende Feder (16) elektrisch gegen wenigstens eine der beiden Kontaktbrücken (14, 15) isoliert ist und daß sich der die

beiden Kontaktbrücken haltende, sie antreibende Kontaktbrückenträger (17) außerhalb des Raumes befindet, der von den festen Kontaktstücken (8, 10, 9, 11) und den zugehörigen Kontaktbrücken (14, 15) umschlossen wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kontaktbrücken in Querrichtung zur Bildung von Hebelarmen (3 d) einseitig verbreitert sind und vorzugsweise T-förmige Umrisse haben, daß sie um die den Kontaktköpfen (4, S) der Kontaktbrücken abgewendeten Enden dieser Hebelarme schwenkbar sind und daß die Kontaktköpfe mit zu deren Schwenkachse (x-x) senkrecht verlaufenden feststehenden, einander parallelen Kontaktplatinen (1, 2) zusammenwirken.

3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (/c) zwischen den feststehenden Kontakten (8,10 bzw. 9, 11) wenigstens annähernd die Größe des OfE-nungsweges (h) der Kontaktbrücken (14, 15) besitzt, aber kleiner ist als das Zweifache dieses Öffnungsweges.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungsweg Qi) etwa der Breite der feststehenden Kontakte (8, 9, 10, 11) entspricht.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Kontaktbrücken (14, 15) zwei erhabene Kontaktköpfe (14 a, 14 b, 15 a, 15 δ) besitzt, deren am weitesten vorstehende Teile an den einander gegenüberliegenden Enden der Kontaktköpfe vorgesehen sind.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktköpfe (14 a, 14 b, 15 a, 15 b) tropfenförmig ausgebildet und mit ihren Verdickungen einander zugewendet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 794 093.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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