DE1564594C - Prellfrei arbeitende elektrische Kontaktvorrichtung für Relais - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine prellfrei arbeitende elektrische Kontaktvorrichtung für Relais unter Verwendung eines Ankers mit Reibflächen aufweisenden Kontaktfedern.

Bekanntlich lassen sich Prellungen bei Kontaktvorrichtungen für Relais dadurch weitgehend vermeiden, daß man die beim Schließen der Kontakte frei werdende kinetische Energie des Ankers in Reibungsenergie umwandelt. Dies geschieht in der einfachsten Form dadurch, daß am Relaisanker Reibflächen aufweisende Kontaktfedern angebracht sind, wobei betriebsmäßig die Schwingungsenergie des Ankers durch das bei Verformung der Kontaktfedern eintretende Aufeinanderreiben vernichtet wird. Die kinetische Energie des bewegten Ankers wird dabei durch die Reibung in Wärme umgesetzt und dadurch dem Schwingungssystem entzogen.

Da durch Metallverschleiß und Reiboxydation die Reibverhältnisse zwischen den Kontaktfedern, insbesondere während der ersten Betriebszeit, nicht konstant bleiben, war bei den bisherigen Kontaktvorrichtun'gen der eingangs näher genannten Art erst eine gewisse Einlaufzeit erforderlich, bevor die Endjustage des Relais überhaupt möglich war.

Diese Gegebenheit hängt vor allem damit zusammen, daß im Neuzustand einer derartigen Kontaktvorrichtung die Berührung der Reibflächen zuerst nur an wenigen Punkten erfolgt. Dadurch entsteht ein relativ hoher spezifischer Flächendruck, der dazu führt, daß Metallteile aus den Reibflächen herausgerissen werden. Bei bekannten Kontaktvorrichtungen mit Reibdämpfung der Kontaktfedern ist zwar nach einer gewissen Einlaufzeit ein relativ konstanter Zustand hinsichtlich der Reibdämpfung erreicht. Bei längerem Betrieb entsteht jedoch allmählich ein bestimmter Abrieb an den Reibflächen; daher sind auch dann noch die Reibkräfte bestimmten Veränderungen unterworfen. Auch die Verwendung einer Indium-Verbindung für die Reibflächen, die in der deutschen Auslegeschrift 1 022 328 vorgesehen ist, kann dieses Problem nicht endgültig beseitigen. Über extrem lange Betriebszeiten, wie sie insbesondere bei Relais im Telegrafiebetrieb gefordert werden, ist daher ein prellfreier Betrieb nicht erreichbar. Aus diesem Grunde muß bei bekannten Ausführungsformen nach einer bestimmten Zahl von Schaltspielen eine Wartung in Form der Reinigung der Reibstellen erfolgen. Die notwendigen Wartungsarbeiten stellen neben den dabei sich ergebenden technischen Forderungen auch ein wirtschaftliches Problem dar.

Weiterhin ist in der deutschen Auslegeschrift 1021077 vorgesehen, an der Berührungsstelle zwisehen den aneinanderreihenden Metallstreifen einen Körper· mit harter und glatter Oberfläche einzuführen. Auf diese Weise erhält man zwar eine sehr gleichmäßige, absolut gesehen jedoch nur eine sehr geringe Reibung zwischen den Kontaktfedern. Damit wird aber auch nur wenig Bewegungsenergie in Reibungswärme umgewandelt, so daß auch die Prellschwingungen der Kontakte nur wenig gemindert werden.

Die Verwendung von Kunststoffen an den Reibflächen zwischen den Kontaktfedern wurde schließlich auch erprobt, jedoch in den meisten Fällen mit geringem Erfolg. Die meisten Kunststoffe sind nämlich nicht abriebfest, insbesondere bei einer höheren Temperatur, wie sie durch ständige Reibung in einem Relais hervorgerufen werden kann. Da der Kunststoffstaub aber sehr leicht eine isolierende Schicht an den Kontaktstellen bildet, ist seine Verwendung als Reibungselement sehr problematisch. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Kontaktvorrichtung der eingangs näher bezeichneten Art zu schaffen, bei der eine gleichbleibende und gute Reibdämpfung ohne störenden Abrieb über einen solchen Zeitraum erhalten werden kann, der in der Größenordnung der Lebensdauer eines Relais liegt.

Diese Aufgabe läßt sich erfindungsgemäß dadurch lösen, daß auf mindestens eine der Reibflächen ein dünner, wenige Molekülschichten umfassender Überzug eines Polytetrafluoräthylens oder eines in den Eigenschaften entsprechenden Kunststoffes aufgebracht ist. Wie Versuche bewiesen haben, steigt durch das Einbringen einer derartigen Kunststoffschicht zwischen die Reibflächen die Stabilität der Reibverhältnisse erheblich an, so daß wartungsfreie Betriebszeiten entstehen, die um mindestens eine Größenord- nung höher sind als bei den bekannten Kontaktanordnungen. Durch die gleichbleibende Dämpfungswirkung der Reibflächen treten auch nach längeren Betriebszeiten keine Prellungen mehr auf, die auch aus Gründen der sonst stark sich auswirkenden Funkenbildung vermieden werden sollen. ■

Wichtig für die erfindungsgemäße Ausführung der Reibflächen ist auch, daß das Polytetrafluoräthylin, bekannt unter dem Warennamen »Teflon«, nur sehr dünn aufgetragen wird. In Schichtdicken, die nor-

malerweise als Folien hergestellt werden können, ist auch das Teflon nicht genügend abriebfest. Es ist deshalb zweckmäßig, daß der Kunststoffüberzug durch Aufdampfen oder durch ein gleichwertiges Verfahren erzielt wird.

Eine zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung sieht eine Anordnung vor, bei der durch eine symmetrisch zwischen den Kontaktfedern angeordnete mittlere Reibfeder zwei getrennte Reibflächenpaare

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entstehen, zwischen denen dann je eine Kunststoff- Die in Fig. 3 gezeigte Kontaktvorrichtung mit schicht eingefügt ist. Herstellungsgemäß ist es dabei Reibflächen aufweisenden Kontaktfedern und einer besonders günstig, die Kunststoffschicht lediglich auf mittleren Reibfeder stellt die Kontaktanordnung eines beiden Reibseiten der Mittelfeder anzubringen. Ein- handelsüblichen gepolten Relais dar. Wegen der einzelheiten der Erfindung sind an Hand eines Ausfiih- 5 fächeren zeichnerischen Darstellung sind hier ledigrungsbeispiels im folgenden näher beschrieben. Es lieh die Kontaktfedern 3 und 4 mit ihrem dachförmizeigen gen Verlauf und ihren parallelen Enden sowie die F i g. 1 und 2 je eine Kontaktvorrichtung nach der zwischen diesen Federn angeordnete Reibfeder 5 ge-Erfindung in schematischer Darstellung, zeigt. Die zwischen diesen Federn vorhandene Kunst-F i g. 3 ebenfalls schematisch die Kontaktvorrich- io Stoffschicht ist hier nicht gesondert dargestellt, sie tung nach F i g. 2 als Teil eines handelsüblichen ge- entspricht jedoch der Anordnung, wie sie in der verpolten Relais, größerten Darstellung nach Fig. 2 gezeigt ist. An F i g. 4 die Gesamtansicht eines gepolten Relais in den Kontaktfedern 3 und 4 sind die Kontakte 3 α und schaubildlicher Darstellung, bei der die Erfindung 4 a sichtbar, denen die durch Schraubverstellung jurealisierbar ist. 15 stierbaren Gegenkontakte 6 und 7 gegenüberstehen. Die in Fig. 1 schematisch dargestellte elektrische Als Lagerung des Ankers 1 ist hierbei nur das obere Kontaktvorrichtung soll das Wesen der Erfindung Lagerende Ib erkennbar, wobei von einer üblichen aufzeigen. An den Anker 1 eines Relais, das hier der Spannbandlagerung ausgegangen werden kann.
Einfachheit halber nur mit seinen Polschuhen 8 a und Ein gepoltes elektromagnetisches Relais, bei dem Sb dargestellt ist, sind gabelförmig die Kontakt- 20 die erfindungsgemäße Kontaktvorrichtung anwendfedern 3 und 4 angebracht, die sich vor ihren Enden bar ist und sich die ergebenden Vorteile besonders dachförmig schließen. Die Enden 3b und 4b der auswirken, ist in Fig. 4 in schaubildlicher Darstel-Kontaktfedern 3 und 4 verlaufen parallel und bilden lung gezeigt. Der Anker 1 ist hierbei in der Zuorddie Reibflächen der Kontaktvorrichtung. Den Kon- nung zu dem gesamten Relaissystem sichtbar. Er betakten 3 a und 4 a der Kontaktfedern 3 und 4 stehen 25 findet sich mit dem der Kontaktvorrichtung abgeentsprechende, an Einstellschrauben befestigte wandten Ende zwischen den Polschuhen 8 a und Sb Gegenkontakte 6 und 7 gegenüber. Zwischen den des Elektromagnetsystems, das die Erregerspule 8 c parallelen Enden 3 b und 4 b der Kontaktfedern 3 aufweist. Wird der Erregerspule 8 c beispielsweise und 4 befindet sich eine Kunststoffschicht 2, wobei eine Betriebsspannung wechselnder Richtung zugevorzugsweise ein unter dem Warennamen »Teflon« 30 führt, so pendelt der Anker 1, der in der Nähe des bekannter Werkstoff verwendet wird. Bügels 9 seinen Drehpunkt besitzt, zwischen den Pol-Wenn der Anker 1 um den Drehpunkt la eine Be- schuhen 8 a und 8 b. Entsprechend werden die in wegung ausführt, wie sie durch die beiden Pfeile an- Fig. 3 sichtbaren Kontaktverbindungen 3a/6 bzw. gedeutet ist, dann entsteht beim Auf treffen der Kon- 4 a/7 hergestellt. Durch das in Fig. 2 im einzelnen takte 3 a bzw. 4 a auf die Gegenkontakte 6 bzw. 7 35 gezeigte Einfügen zweier Kunststoffschichten 2 zwieine kinetische Energie, die durch die Reibwirkung sehen der Mittelfeder 5 und die Kontaktfedern 3 zwischen den Kontaktfedern und der Kunststoff- bzw. 4 wird die Bewegung des Ankers 1 beim Schlieschicht in Reibungsenergie umgewandelt wird. Da ßen der Kontkate so stark gedämpft, daß nach der sich bei Verwendung von Kunststoff praktisch kein ersten Berührung der Kontakte keine Prellerschei-Abrieb ergibt, ist eine gleichbleibende Reibdämpfung 40 nungen mehr auftreten.

garantiert. Abschließend soll noch erwähnt werden, daß bei In Anlehnung an bekannte elektrische Kontaktvor- der in den F i g. 2 bis 4 sichtbaren Reibfeder 5, deren richtungen für gepolte Relais ist in F i g. 2 unter Ver- Werkstoff bisher sowohl unter Berücksichtigung günwendung eines Ankers mit Reibflächen aufweisenden stiger Gleiteigenschaften als auch einer bestimmten Kontaktfedern gezeigt, wie hier durch Einfügen je 45 Federcharakteristik gewählt werden mußte, durch die einer Kunststoffschicht zwischen die vorhandenen Erfindung nur noch der letztgenannten Eigenschaft beiden Reibflächenpaare eine entsprechend verbes- eine Bedeutung zukommt. Für die Dämpfungswirserte und konstante Reibwirkung erzielt werden kann. kung spielt nämlich nicht mehr der Werkstoff der Die symmetrisch zwischen den Kontaktfedern 3 und 4 mittleren Reibfeder eine Rolle, sondern nur die zwi-.ingeordnete mittlere Reibfeder 5 ist dabei auf beiden 5° sehen Kunststoffschicht und Kontaktfedern auftre-Reibseiten mit einer Kunststoffschicht 2 versehen, wie tende Reibdämpfung, die praktisch konstant ist.
»ie beispielsweise durch Sintern aufgebracht werden Naturgemäß ist die Erfindung nicht auf das Aussann. Dadurch entstehen zwischen den Enden der führungsbeispiel beschränkt. Die gleiche Wirkungs-Kontaktfedern 3 und 4 und der Reibfeder 5 zwei ge- weise hinsichtlich der erzielbaren Reibdämpfung tritt !rennte Reibstellen, die sich in ihrer Dämpfungswir- 55 auch bei einer Anordnung ein, bei der die Kontaktkung ergänzen. Auch hier ist die mögliche Bewegung federn nicht unmittelbar mit dem Anker verbunden les Ankers 1 um den Drehpunkt la durch Pfeile an- sind, sondern der Anker nur mittelbar auf die Kon- ;edeutet. taktfedern einwirkt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Prellfrei arbeitende elektrische Kontaktvorrichtung für Relais unter Verwendung eines Ankers mit Reibflächen aufweisenden Kontaktfedern, dadurch gekennzeichnet, daß auf mindestens eine der Reibflächen ein dünner, wenige Molekülschichten umfassender Überzug eines Polytetrafluoräthylens oder eines in den Eigenschaften entsprechenden Kunststoffes aufgebracht ist.

2. Kontaktvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffüberzug durch Aufdampfen oder durch ein gleichwertiges Verfahren erzielt ist.

3. Kontaktvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine symmetrisch zwischen den Kontaktfedern (3, 4) angeordnete mittlere Reibfeder (5) zwei getrennte Reibflächenpaare entstehen, zwischen denen je eine Kunststoffschicht (2) eingefügt ist.

4. Kontaktvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Kunststoffschicht (2) auf beiden Reibseiten der Mittelfeder (5) befindet.