DE1539889C - Kontakteinrichtung mit zwei einseitig eingespannten Schwingzungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kontakteinrichtung mit zwei einseitig eingespannten Schwingzungen, die an ihrem der Einspannstelle gegenüberliegenden Ende eine im Kraftfeld eines Elektromagneten angeordnete, permanent magnetisierte Schwingmasse aufweist und die nahe der Einspannstelle ein Kontaktelement trägt, bei welcher in einem Tragrahmen nahe einem Ende ein Elektromagnet in Achsenrichtung des Tragrahmens angeordnet ist, und wobei dem einen Pol des Eisenkerns gegenüberliegend parallel zur Tragrahmenlängsachse zwei Schwingzungen mit ihren dem Eisenkern abgewandten Enden in einem Halteblock eingespannt sind, ari ihren freien Enden Schwingmassen und zwischen diesen und der Einspannstelle elektrische Kontakte tragen. . .

Eine solche Kontakteinrichtung ist aus der britischen Patentschrift 562 461 bekannt. Die bekannte Einrichtung erlaubt keine gegenüber der Kontaktöffnungsdauer größere Kontaktschließdauer; die Kontaktöffnungsdauer ist vielmehr merklich größer als die Kontaktschließdauer, da im Schließzustand die Federmomente des Kontaktträgers zusätzliche Rückstellkräfte verursachen und somit zu einer Verkürzung der Schließzeit beitragen.

Aus der deutschen Patentschrift 584 228 ist ein elektro-mechanisches Bandfilter bekannt, das mindestens ein elektro-mechanisch angeregtes Schwingsystem besitzt, welches aus zwei anders als senkrecht zueinander angeordneten schwingungsfähigen mechanischen Gliedern und einem dazwischen angeordneten .Kopplungskörper besteht, derart, daß der Quotient aus dem Quadrat des wirksamen Abstandes des Schwerpunktes des Kopplungskörpers vom Schwerpunkt des schwingungsfähigen Gliedes und

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dem Trägheitsmoment des Kopplungskörpers mög- Anstatt die beiden Schwingmassen 9 und 10 als liehst angenähert gleich dem Kehrwert der Masse Dauermagnete auszubilden, ist es auch möglich, zu des Kopplungskörpers ist. ' beiden Seiten des Schwingzungenpaares 7,8 je einen Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dauermagneten 21 und 22 am Tragrahmen 1 oder Kontakteinrichtung der eingangs beschriebenen Art 5 am Spulenkörper des Elektromagneten 3 zu befestizu schaffen, bei welcher die Schließzeit des Kontaktes gen, allenfalls mittels einer bekannten Klebeverbingrößer ist als die Öffnungszeit und bei welcher eine dung. Bei geeigneter Ausbildung des Spulenkörpers einwandfreie und genau definierte Lage der Schalt- des Elektromagneten 3 und/oder des Tragrahmens 1 punkte in bezug auf eine Referenzgröße gewähr- können diese Dauermagnete 21 und 22 ohne Anwenleistet ist. io dung zusätzlicher Befestigungsmittel in Aussparungen Zur Lösung der Aufgabe ist erfindungsgemäß od. dgl. im Tragrahmen 1 oder- zwischen Tragvorgesehen, daß die beiden Schwingzungensysteme rahmen 1 und Spulenkörper gehalten werden. Die flach nebeneinander in der gleichen Ebene angeordnet Schwingmassen 9 und 10 bestehen dann aus weich- und elektrisch parallel geschaltet sind und daß'deren magnetischem Werkstoff und werden durch die Kontakte den zwei parallelgeschalteten Kontakten 15 Flüsse der Dauermagnete 21 und 22 polarisiert, einer an sich bekannten, mit der Haltevorrichtung Infolge der hierbei herrschenden Feldgeometrie ist für die Schwingzunge starr. verbundenen Kontakt- die gegenseitige Beeinflussung 'der beiden beispielsplatte gegenüberstehen. weise entgegengesetzt polarisierten Schwingmassen Es zeigt 9,10 nicht erheblich, so daß das Schirmblech 20 F i g. 1 ein Raumbild der Kontakteinrichtung und 20 entfallen kann. Aus der konstruktiven Gestaltung der F i g. 2 ein Diagramm. ■ Schwingzungen 7, 8 und der Kontaktplatte 15 innerin der Fig. 1 bedeutet 1 einen Tragrahmen, der halb der Einspannstelle ergibt sich eine elektrische aus Blech oder Kunststoff als einheitlicher Form- Parallelverbindung der aus den Kontaktelementen 11 körper gebildet ist. Vorzugsweise besteht der Trag- und 12 mit den ihnen gegenüberliegenden Kontaktrahmen 1 aus ferromagnetischem Werkstoff; einem 25 stücken 13 und 14 gebildeten Tastkontakte 23 und 24. allenfalls verwendeten Kunststoff kann also beispiels- Wird der Tragrahmen aus ferromagnetischem weise weichmagnetischer Pulverwerkstoff beigemengt Werkstoff hergestellt, so dient er auch als magnetische sein. Ein Teil des Tragrahmens 1 besteht dabei aus Abschirmung des Schwingsystems gegen Fremdfeldmöglichst verlustarmem ferromagnetischem Werk- einflüsse. Um das Anschwingen zu erleichtern, sind stoff und bildet einen Kern 2 eines Elektromagneten 3. 30 die Schwingzungen 7, 8 bzw. die Schwingmassen 9, Am Tragrahmen 1 sind über Isolierplatten 4, 5 10 gegenüber dem Kern 2 des Elektromagneten 3 in und 6 zwei Schwingzungen 7 und 8 aus federelasti- Schwingungsrichtung leicht versetzt angeordnet,
schem Werkstoff befestigt, die an ihrem freien Ende Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Kontaktje eine Schwingmasse 9 und 10 und nahe der Ein- einrichtung dient das Diagramm der F i g. 2. Der spannstelle, das ist bei den Isolierplatten 4 und 5, je 35 dargestellte Kurvenzug zeigt den zeitlichen Verlauf ein Kontaktelement 11 und 12 tragen, deren eines, 12, der als Speisespannung für den Elektromagneten 3 in der Zeichnung verdeckt ist. Den Kontaktelementen (F i g. 1) dienenden Wechselspannung, die in der 11 und 12 liegen im Abstand von einigen Zehntel Regel einem Wechselspannungsnetz mit einer Netz-Millimetern, z. B. von 0,2 bis 0,3 mm, Kontaktstücke frequenz von z. B. 50 Hz entnommen wird. Durch 13 und 14 gegenüber, welche auf einer zwischen 40 geeignete, an sich bekannte Abstimmung der Schwingden Isolierplatten 5 und 6 eingespannten elektrisch zungen 7 und 8 auf die Erregerfrequenz und deren leitenden Kontaktplatte 15 befestigt sind; die Phasenlage, derart, daß das Schließen und öffnen Bemessungsangabe für den Kontaktabstand bezieht eines Tastkontaktes 23, 24 jeweils bei zwei aufeinsich auf den Ruhezustand der Schwingzungen 7, 8. anderfolgenden Maxima der Erregerwechselspannung Die beiden Schwingzungen 7 und 8 weisen an 45 erfolgt, läßt sich beispielsweise eine Kontaktihrem zwischen den Isolierplatten 4 und 5 einge- Schließungsdauer einstellen, die gerade der Dauer spannten Ende eine elektrisch leitende Verbindung einer Periode der Erregerwechselspannung entspricht, auf. Vorzugsweise sind beide Schwingzungen aus Wegen des sehr geringen Kontaktabstandes ist der einem einheitlichen Stück federelastischen, elektrisch Tastkontakt 23 bzw. 24 annähernd während der leitenden Werkstoffes gebildet, wobei der Werkstoff 5° Dauer einer Halbperiode einer Schwingung der zugean der Einspannstelle zusammenhängt. Ebenfalls hörigen Schwingzunge geschlossen und während der leitend verbunden mit beiden Schwingzungen 7 und 8 anderen Halbperiode geöffnet. Beispielsweise wird ist eine Anschlußfahne 16, die als Stromzuführung der von der Schwingzunge 7 betätigte Tastkontakt 23 für die beiden Kontaktelemente 11 und 12 dient. beim Spannungsmaximum 25 (F i g. 2) schließen und Ebenso weist die Kontaktplatte 15 eine Anschluß- 55 beim Spannungsmaximum 26 wieder öffnen. Dieses fahne 17 auf. Zwei Schrauben 18 und 19 oder ahn- Kontaktspiel wiederholt sich bei den Spannungsliche Befestigungselemente dienen dem Zusammen- maxima positiver Zählrichtung 27 und 28 sowie 29 halt der zuletzt beschriebenen Teile. und 30 und so fort. Ist die Schwingmasse 10 beispiels-Die Schwingmassen 9 und 10 sind permanent weise entgegengesetzt magnetisch polarisiert wie die magnetisch polarisiert und bestehen vorzugsweise aus 60 Schwingmasse 9, so schwingen beiden Schwingkunstharzgebundenem Pulvermagnetwerkstoff oder zungen 7 und 8 mit einem Phasenunterschied, welcher aus Magnetkeramik. Um die gegenseitige Beein- der Dauer einer halben Periode der Erregerwechselflussung der magnetisch polarisierten Schwing- spannung entspricht. Die Schaltpunkte des von der massen 9 und 10 weitgehend auszuschalten, ist Schwingzunge 8 gesteuerten Tastkontaktes 24 liegen zwischen den beiden Schwingmassen 9 und 10 ein 65 mithin bei den Spannungsmaxima negativer Zähl-Schirmblech 20 angeordnet, das beispielsweise am richtung, die in der F i g. 2 mit 3 L bis 35 bezeichnet Spulenkörper des Elektromagnetn3 befestigt sein sind. Die schraffierten Felder in der Fig. 2 deuten kann. die Zeitdauer an, während welcher die Tastkontakte

23 und 24 geschlossen sind, und zwar gehören die Felder auf der positiven Diagrammhälfte beispielsweise zum Tastkontakt 23, die Felder im negativen Bereich zum Tastkontakt 24.

Durch die elektrische Parallelverbindung der Tastkontakte 23 und 24 ergibt sich nun ein Kontaktschluß vom positiven Spannungsmaximum 25 bis zum negativen Spannungsmaximum 32. Damit entspricht die Zeitdauer, während welcher die Anschlußfahnen 16 und 17 durch mindestens einen der Tastkontakte 23 und 24 leitend verbunden sind, der Zeitdauer von eineinhalb Perioden der Erregerwechselspannung, während die Kontaktunterbrechung bei erregtem Elektromagneten 3 nur eine halbe Periodendauer der Erregerwechselspannung beträgt. Das Verhältnis der Kontaktdauer zur Kontaktpause erreicht hier also einen Wert von 3:1, wenn die Eigenschwingungszahl der beiden Schwingzungen 7 und 8 halb so groß ist wie die Frequenz der Erregerwechselspannung, im vorliegenden Beispiel also 25 Hz.

Bei einer Abstimmung der Schwingzungen 7 und 8 auf eine Eigenschwingungszahl, die ein Drittel der Frequenz der Erregerwechselspannung beträgt, also beispielsweise auf 16²/3 Hz, läßt sich die gewünschte Verlängerung der Kontaktdauer erzielen, wenn die beiden Schwingmassen 9 und 10 gleichgerichtet magnetisch polarisiert werden. In diesem Fall ist das Schirmblech 20 nicht vorzusehen. Wegen der abstoßenden Wirkung der beiden gleichpolarisierten Schwingmassen 9 und 10 schwingen die beiden Schwingzungen 7 und 8 nicht in Phase. Infolge des Phasenunterschiedes der Schwingungen der Schwingzungen 7. und 8 schließen sich die Tastkontakte 23 und 24 mit einem zeitlichen Abstand von einer Periodendauer der Erregerwechselspannung, und jeder der beiden Tastkontakte 23 und 24 bleibt für die Dauer von eineinhalb Perioden der Erregerwechselspannung geschlossen. Mithin ist während einer Zeitdauer, die zweieinhalb Perioden der Erregerwechselspannung entspricht, mindestens einer der Tastkontakte 23 und 24 geschlossen, beispielsweise also für 50 Millisekunden, während nur innerhalb einer Halbperiode der Erregerwechselspannung beide Tastkontakte gleichzeitig geöffnet sind. Das Verhältnis 'der Kontaktdauer zur Kontaktpause beträgt bei diesem Beispiel also 5:1.

Bei* beiden besprochenen Beispielen ist es ohne Belang, ob der Schaltzyklus des einen der beiden Tastkontakte 23, 24 dem Schaltzyklus des anderen Tastkontaktes vor- oder nacheilt; ■ dies bleibt dem Zufall überlassen, so daß statistisch jede der beiden Tastkontakte 22 und 24 50 °/o der Ein- und Ausschaltvorgänge übernimmt, wodurch eine gleichmäßige Kontaktbelastung- und abnützung sichergestellt ist. Die Vorteile der beschriebenen Kontakteinrichtung kommen besonders zur Geltung bei deren Verwendung als Tastschalter zum periodischen Anschalten eines elektrischen Schwingungskreises an ein Wechselstrom-Energieverteilungsnetz zum Zwecke der Erzeugung von Tonfrequenzsignalen, die in bekannten Fernwirkeinrichtungen als Steuersignale benützt werden. Bei dieser Anwendung wird durch das günstige Einschaltverhältnis der Kontakteinrichtung eine Verlängerung der Signalimpulse erzielt, was eine wesentliche Erhöhung des Energieinhaltes der einzelnen Signale bedeutet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Kontakteinrichtung mit zwei einseitig eingespannten Schwingzungen, die an ihrem der Einspannstelle gegenüberliegenden Ende eine im Kraftfeld eines Elektromagneten angeordnete, permanent magnetisierte Schwingmasse aufweist und die nahe der Einspannstelle ein Kontaktelement trägt, bei welcher in einem Tragrahmen nahe einem Ende ein Elektromagnet in Achsenrichtung des Tragrahmens angeordnet ist, und wobei dem einen Pol des Eisenkerns gegenüberliegend parallel zur Tragrahmenlängsachse zwei Schwingzungen mit ihren dem Eisenkern abgewandten Enden in einem Halteblock eingespannt sind, an ihren freien Enden Schwingmassen und zwischen diesen und der Einspannstelle elektrische Kontakte tragen, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schwingzungensysteme flach nebeneinander in der gleichen Ebene angeordnet und elektrisch parallel geschaltet sind' und daß deren Kontakte (23,24) den zwei parallelgeschalteten Kontakten (13,14) einer an sich bekannten, mit der Haltevorrichtung für die Schwingzunge starr verbundenen Kontaktplatte (15) gegenüberstehen.

2. Kontakteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingmassen (9,10) aus magnetisch gleich polarisierten Permanentmagneten bestehen. .

3. Kontakteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingmassen (9,10) aus magnetisch entgegengesetzt polarisierten Permanentmagneten bestehen und zwischen diesen ein Schirmblech (20) am Tragrahmen angeordnet ist.

4. Kontakteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingmassen aus weichmagnetischem Werkstoff bestehen und daß zu beiden Seiten des Schwingzungenpaares je ein Dämpfungsmagnet (21 bzw. 22) angeordnet ist.

5. Kontakteinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Dauermagnete (21, 22) solche aus kunstharzgebundenem Pulvermagnetwerkstoff oder aus keramischem Magnetwerkstoff dienen.

6. Kontakteinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauermagnete (21,22) in Aussparungen des Tragrahmens (1) oder eines Spujenkörpers des Elektromagneten (3) ohne Anwendung zusätzlicher Befestigungsmittel gehalten sind.

7. Kontakteinrichtung nach Anspruch 1, da-■ durch gekennzeichnet, daß jedes der Kontaktelemente (11,12) nahe der Einspannstelle (4,5) der jeweiligen Schwingzunge (7 bzw. 8) angeordnet ist und je. einem Kontaktstück (13 bzw. 14) im Ruhezustand der Schwingzunge (7 bzw. 8) im Abstand von einigen Zehntel Millimetern unter Bildung je eines Tastkontaktes (23 bzw. 24) gegenüberliegt.

8. Kontakteinrichtung nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet daß der Abstand zwischen Kontaktelement (11 bzw. 12) und zugehörigem Kontaktstück (13 bzw. 14) im Ruhezustand der Schwingzungen (7, 8) 0,2 bis 0,3 Millimeter beträgt.

9. Kontakteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schwingzungen (7, 8) aus elastischem Werkstoff bestehen und im Bereich ihrer Einspannstelle (4,5) zusammenhängen. '

10. Kontakteinrichtung nach den Ansprüchen 1 und '6, dadurch gekennzeichnet, daß beide Kontaktstücke (13 bzw. 14) auf einer elektrisch leitenden Kontaktplatte (15) angeordnet und mit dieser elektrisch leitend verbunden sind.

11. Kontakteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragrahmen (1) als einheitlicher Formkörper aus ferromagnetischem Werkstoff hergestellt ist.

12. Kontakteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragrahmen (1) aus Kunststoff besteht.

13. . Kontakteinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erregung des Elektromagneten (3) eine Wechselspannung mit einer Frequenz von 50 Hz dient und daß die Schwingzungen (7, 8) auf eine Eigenschwingungszahl von 25 Hz abgestimmt sind.

14. Kontakteinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erregung des Elektromagneten (3) eine Wechselspannung mit einer Frequenz von 50 Hz dient und die Schwingzungen (7,8) auf eine Eigenschwingungszahl von I6V3 Hz abgestimmt sind.