DE1764867C - Electrical relay with mercury-wetted armature contact - Google Patents
Electrical relay with mercury-wetted armature contactInfo
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Description
2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Diese Aufgabe wird, ausgehend von einem elektrizeichnet, daß die Kontaktelemente und der Anker sehen Relais der eingangs genannten Art, erfindungs-2. Relay according to claim 1, characterized in that this task is based on an electric drawing that the contact elements and the armature see relays of the type mentioned, fiction
(11) innerhalb einer glasartigen Umhüllung an- gemäß dadurch gelöst, daß der Rückschluß zur Vergeordnet sind und wobei der Anker einen Stern- Stärkung des Magnetflusses in dem beweglichen Anpel aus Magne' verkstoff aufweist, der sich über 30 ker einen Teil aus einem Werkstoff mit niedrigem das eine Ende der Umhüllung hinaus erstreckt, magnetischem Widerstand aufweist, der zur Verbinwobei die Teile (23, 24, 25) mit dem Stempel (12) dungsstelle des Rückschlusses mit dem Anker cntgeeng verbunden sind. gengesetzt und zwischen den Polstücken des Schalters(11) accordingly solved within a glass-like envelope in that the conclusion to the ordinance are and wherein the armature is a star-strengthening the magnetic flux in the movable bar made of magne 'kstoff, which is about 30 ker a part made of a material with low one end of the sheath extending out has magnetic reluctance necessary to connect the parts (23, 24, 25) with the stamp (12) connection point of the return path with the anchor cntgeeng are connected. opposite and between the pole pieces of the switch
3. Relais nach Anspruch 2, aadurch gekenn- angeordnet und von diesem isoliert ist.3. Relay according to claim 2, arranged as a result and isolated therefrom.
zeichnet, daß das Teil (21) aus einem Werkstoff 35 Auf diese Weise ergibt sich eine wirkungsvollere
mit niedrigem magnetischem Widerstand durch Ausnutzung des von der Spule und dem Permanentein
drahtähnliches Element (21) gebildet wird, magneten erzeugten Betriebsflusses des Relais, und
das in der glasartigen Umhüllung an einer Stelle die erforderliche Antriebsleistung ?<ir Betätigung des
benachbart dem Kontaktende des Ankers einge- Relais wird wesentlich verringert,
bettet ist, und wobei Verbindungsstreifen (23, 24, 40 Durch die Anordnung eines Teils mit niedrigem
25) aus einem Werkstoff mit niedrigem magneti- magnetischem Widerstand zwischen den Polstücken
schem Widerstand zwischen dem Draht (21) und ergibt sich eine definierte Polarität des Ankers auf
dem Stempel (12) liegen und wobei sich das Grund der Berührung des Ankers mit dem einen oder
drahtähnliche Element (21) senkrecht zu einer anderen Polstück. Die Polarität des Ankers wird ge-Ebene
erstreckt, die die Polstücke des Relais auf- 45 ändert, wenn die Spule angesteuert vsird. Damit ist es
weist. möglich, die Anzahl der zum Betätigen des Relais 4 Relais nach Anspruch 1, dadurch gekenn- einer bestimmten Größe erforderlichen Amperewinzeichnet,
daß mit den Polen verbundene Per- düngen stark zu verringern. Dies ermöglicht einerseits
manentmagnete (17,18) vorgesehen sind, um die die Verwendung einer kleineren Spule und anderermagnetischen
Eigenschaften der Kontaktelemente 50 seits eine Verringerung der Antriebsleistung bzw.
zu beeinflussen. eine Erhöhung der Empfindlichkeit des Relais.shows that the part (21) is made of a material 35. In this way, a more effective with low magnetic resistance is obtained by utilizing the operating flux of the relay generated by the coil and the permanent a wire-like element (21), and that in the magnet glass-like envelope at one point the required drive power?
is embedded, and connecting strips (23, 24, 40) The arrangement of a part with low 25) made of a material with low magneto-magnetic resistance between the pole pieces Schem resistance between the wire (21) and results in a defined polarity of the armature the punch (12) and the base of the contact of the armature with the one or wire-like element (21) perpendicular to another pole piece. The polarity of the armature is extended to the plane that changes the pole pieces of the relay when the coil is activated. So it is wise. possible to reduce the number of amperes required for actuating the relay 4 relays according to claim 1, characterized by a specific size, that perennials connected to the poles are greatly reduced. On the one hand, this enables manent magnets (17, 18) to be provided in order to reduce or influence the use of a smaller coil and other magnetic properties of the contact elements 50 on the other hand. an increase in the sensitivity of the relay.
5. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung zeichnet, daß der Anker aus Vanadium-Permen- ergeben sich aus den Unteransprüchen.5. Relay according to claim 1, characterized marked- Further advantages and details of the invention draws that the anchor made of vanadium permen arise from the subclaims.
dur besteht. Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines inmajor exists. The invention is described below with reference to an in
6. Relais nach Anspruch 5, dadurch gekenn- 55 der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels zeichnet, daß die Kontaktelemente und der Anker noch näher erläutert. In der Zeichnung zeigt6. Relay according to claim 5, characterized in 55 of the drawing illustrated embodiment draws that the contact elements and the armature explained in more detail. In the drawing shows
in einer glasähnlichen Umhüllung angeordnet F i g. 1 eine Vorderansicht eines erfindungsgemä-arranged in a glass-like envelope F i g. 1 is a front view of an inventive
sind, wobei der Anker einen sich über ein Ende Ben elektrischen Relais mit quecksilberbenetztenThe armature has a mercury-wetted electric relay over one end
der Umhüllung hinaus erstreckenden Stempel Kontakten,stamp contacts extending beyond the envelope,
(12) aufweist. 60 Fig. 2 eine Seitenansicht des Relais nach(12). 60 Fig. 2 is a side view of the relay according to
Fig. 1,Fig. 1,
F i g. 3 einen Teilschnitt des Relais nach denF i g. 3 a partial section of the relay according to the
F i g. 1 und 2, wobei die Schnittlinie längs der Längsachse verläuft,F i g. 1 and 2, the cutting line being along the longitudinal axis runs,
Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Re- 65 F i g. 4 einen Teilschnitt des Relais nach denThe invention relates to an electrical Re- 65 F i g. 4 a partial section of the relay according to the
lais mit quecksilberbenetztem Anker-Kontakt, bei Fig. 1, 2 und 3, wobei der Schnitt zwischen die Sei-lais with mercury-wetted anchor contact, in Fig. 1, 2 and 3, the section between the side
dem ein beweglicher Anker eines Schalters ein Kon- ten des Relais gelegt wurde,to which a movable armature of a switch was placed on account of the relay,
taktende aufweist, das zwischen zwei an den Polstük- In F i g. 1 ist ein erfindungsgemäßes quecksilberbe-has clock end, the between two on the Polstük- In F i g. 1 is a mercury product according to the invention
„etztes Kontaktrelais gezeigt, welches zu der Umschaltebauart mit Unterbrechung gehört. Der Schalter ist im wesentlichen der gleiche, wie er m der USA Patentschrift 3 054 873 gezeigt ist; auf diese Paten schrift wird im Hinblick auf Einzelheiten der Ausb.ldung Bezug genommen, die hier nicht im einzelnen dargelegt sind. Mit 10 ist - wie gezeigt - die Glasumhüllung des Schalters bezeichnet. Ein beweglicher Kolkt oder ein Anker U ist innerhalb des Schalten, angeordnet und mit einem Metallstempel 12 verbunden der sich nach außen vom einen Ende der Glasumhullung her erstreckt, wie dies in der Technik bekannt ist Das andere Ende der Glasumhullung weist Ϊ mit Abstand angeordnete Polstücke 13 und 14 auf, die sich durch das Ende der Umhüllung und in das Innere der Umhüllung erstrecken, um Kontakt-Stirnflächen 15 und 16 auf entgegengesetzten Seiten des Kontaktendes des Ankers U zu bilden. Die Polstücke 13 und 14 sind mit elektrischen Leitern verbunden. während d=r Stempel 12 ebenfalls mit einem elektrischen Leiter in bekannter We.se m Verbindung steht. Die GlasumhüHung trägt einen Korper aus Quecksilber, und die Kapillarwirkung des Quecksilhers erzeugt auf dem Metall der Kontaktoberflachen rSke und des Ankers einen Film Die; Teile der Polstücke, welche die Kontaktflächen 15, 16 raoen und auch der Anker 11 sind innerhalb der Glas-ÄäSng 10 versiegelt, und die Umhüllung besitzt eine dauernde GasHillung aus „nem geeigneten Gas, wie beispielsweise Wasserstoff. · ρ r "Last contact relay shown, which belongs to the switchover design with interruption. The switch is essentially the same as that shown in U.S. Patent 3,054,873; Reference is made to this patent document with regard to details of the training which are not set out in detail here. With 10 - as shown - denotes the glass envelope of the switch. A movable scour or armature U is located within the switching, and connected to a metal stamp 12 which extends outward from one end of the glass envelope, as is known in the art.The other end of the glass envelope has Ϊ spaced pole pieces 13 and 14 extending through the end of the envelope and into the interior of the envelope to form contact faces 15 and 16 on opposite sides of the contact end of the armature U. The pole pieces 13 and 14 are connected with electrical conductors. while the punch 12 is also connected to an electrical conductor in a known manner. The glass envelope bears a body of mercury, and the capillary action of the mercury creates a film on the metal of the contact surfaces rSke and the anchor; Parts of the pole pieces that cover the contact surfaces 15, 16 and also the armature 11 are sealed within the glass area 10, and the envelope has a permanent gas envelope made of a suitable gas, such as hydrogen. · Ρ r
Das Relais verwendet - wie gezeigt - ein Paar von Permanentstabmagneten 17 und 18 die längs den oberen Enden der Polstücke 13 und 14 angeordnet und befestigt sind und die voneinander durch die Isolation 19 getrennt sind. Die Polaniat dieser Stabmagnete ist durch die Buchstaben N undS angedeugeordnet. En team*^ The relay uses - as shown - a pair of permanent bar magnets 17 and 18 which are arranged and fixed along the upper ends of the pole pieces 13 and 14 and which are separated from one another by the insulation 19. The polarity of these bar magnets is arranged by the letters N and S. En team * ^
τ Polstücke. Dieses Abdet sich an der Innenseite der derDraht21 befindet sich in sei- ^^^,,„,g innerhalb der Umhüllung, bSShS zu diesem Abstandselement Der dicht benajhbart zu permeablen Werkstoffτ pole pieces. This Abdet is located on the inside of derDraht21 in sides ^^^ ,, ", g inside the enclosure, bSShS to this distance element The densely benajhbart to perme ablen material
Draht 21 ist aus·™*™£ Remanenz oder einem ^"magnetischem Widerstand, ^ iVnnalloy, Vanadium, Permendur,Wire 21 is made of · ™ * ™ £ remanence or a ^ "magnetic resistance, ^ iVnnalloy, vanadium, permendur,
wie teispielsweiserermNickeleisendraht, hergewe;chgegluh^m Eis η oder Nic^ ^^ ^such as, for example, nickel iron wire, hergewe; c h Gegluh ^ m ice η or Nic ^ ^^ ^
stellt. Da. ^enaeie ι β aufweisen, derrepresents. There. ^ enaeie ι β have, the
«"""^^SÄt, das für die Schalterum-M^P^ diesein Grunde wurde ,««!!*« Umständen das«""" ^^ SÄt that became a reason for the switch um-M ^ P ^, «« !! * «circumstances that
ggg^J^ ^5 d g em gleichen Werkstoff wie die Dn* element Zi au |este„t werden sollte. wieggg ^ J ^ ^ 5 d g em the same material as the Dn * element Zi au | should be este " t . how
*> Polstück 3 und 4 η g rang mlt n.*> Pole pieces 3 and 4 η g rang mlt n .
^Nickel ^ ^ ^^ Nickel ^ ^ ^
™ 21 die Form eines Strei- ™ 21 the shape of a strip
^^^nem Werkstoff mit niedrigem magnetiaus.ei nem;" .^^^ nem material with low magnetiaus.ei nem; ".
^g^^ ^Td 24 aus einem Werkstoff Zusat.ehe ^ widerstand sind mit den^ g ^^ ^ Td 24 made of a material Zusat.ehe ^ resistance are with the
mit ntedn8em ™f""den Enden des Drahtes 21 verf» W"^■ g^Ldie Betätigungsspule 20With ntedn 8 em ™ f "" the ends of the wire 21 provide the actuating coil 20
Hnrrh eeeienete Biegung der Streifen 23 und 24 verdurchι ge eignete_ Bieg g ^^ ^ ^ ema.Hnrrh eeeienete bend of the strips 23 and 24 verdurchι ge suitable_ bend g ^^ ^ ^ ema .
bund "· D^ Str^en^^ ^^^r Gestalt ausgege S re^fen von im g dargestellt ist. In diebilde· se η wied™ £ des Streifens mit dem sem Fall ist der A^ während s.ch die Stempel wie on „ber die Betatl bund "· D ^ Str ^ s ^^ ^^^ r shape ausgege S re ^ fen of the g Pictured is falls. In diebilde · se η wied ™ £ of the strip with the sem case of A ^ during the s.ch Stamp like on " About the Betatl
Se liine Betätigungsspule 20 umgibt die. Gla.umhü,-lung 10 in der Weise, wie dies m der Zeichnung dargesfellt ist. Beim Betrieb von Relais dieser Bauart er-Lugt das mit den Polstücken 13 und 14 verbundene Permanentmagnetgebilde eine definierte Polarität tür jedes der Polstücke und die damit verbundenen Kon- Se liine actuating coil 20 surrounds the. Gla.umhü, -lung 10 in the manner as shown in the drawing. When operating relays of this type, the permanent magnet structure connected to the pole pieces 13 and 14 has a defined polarity for each of the pole pieces and the associated connections.
aktflächen wie dies in der Zeichnung durch die NoI unS'süd-Buchstaben/V bzw. .5 angedeutet ,stact areas like this in the drawing by the NoI unS'süd-letters / V or .5 indicated, st
Wenn dnnr. der Spule elektrischer Strom zugeführt wird, ^o unterstützt die von der Strom.ichtungaohan-If no. electric current is supplied to the coil is, ^ o supported by the current direction aohan-
gige Flußrichtung die eine oder andere der Kontaktflächen, um den Anker damit in Kontakt zu h-.ngen. Die Stellung und magnetische Stärke ^r Permanentmagnete kann derart eingestellt sein daß das Relais einseitenstabil, bistabil oder mitteistabil ist.gige flow direction one or the other of the contact surfaces, to hang the anchor in contact with it. The position and magnetic strength ^ r permanent magnets can be set in such a way that the relay is stable on one side, bistable or middle stable.
Gemäß der Erfindung ist ein Stuck aus einem Werkstoff mit niedrigem magnetkern Widerstand beispielsweise in der Form eines Drahtes 21, m der Mitte zwischen den Polstücken 13 und 14 angeordnet und vorzugsweise in das Ende der Glasumhullung eingebettet, die die Polstücke trägt Dieser Draht erstreckt sich von der Glasumhullung "ach außenAccording to the invention, a piece is made of a material with a low magnetic core resistance for example in the form of a wire 21, m the center between the pole pieces 13 and 14 arranged and preferably embedded in the end of the glass envelope that carries the pole pieces that wire extends from the glass envelope "to the outside
^t, ™« weichgeglühtem E.sen oder^ t, ™ « soft-annealed E.sen or
Vanadium «r Nickel-Eisen-Legierung ausVanadium «r nickel-iron alloy
StaUjitoew a"jedri en magnetischen W.derstan-StaUjitoew a " jedri en magnetic W. derstan-
^XdJ^Lfen und Draht 21 schaffen ^Der veown g_ im wesenthchen ge-^ XdJ ^ Lfen and wire 21 create ^ The veown g_ essentially ge-
wie ai»Be™"" . h pfad niedrigen magneti-J""Ä den Polstücken 13 und ^^,β m nerum, durch den Stempel 12 14, u™ α«α PAnker „. ,,,,,>like ai »B e ™"". h path low magneti-J "" Ä the pole pieces 13 and ^^, β m nerum , through the punch 12 14, u ™ α « α P anchor ". ,,,,,>
un?ur^° d (Kraftlinienwege) in der durch die ν ^^ die Po,stucke und un ? ur ^ ° d (lines of force) in the through the ν ^^ the Po , stucke and
^^ Verbindungs.chleife s.nd in^^ Connection loop see in
den Anker ^^ ^ pfeik d „,„. d.ethe anchor ^^ ^ pfeik d ",". d .e
Richtung d.-s Flusses hängt jedoch offensichtlich von R«ht^*n s des durch S die Spule 20 geschicktenHowever, the direction d.-s flow will obviously depend on R "ht ^ * n s of sent through the coil S 20
Strömt ^ab der Ankef n au§ e, m Flows ^ from the Ankef n au§ e , m
Vo™»*««^ oder Va,iadium Permendur «erts Ott w Werkstoff kann mit Nickel plat-Vo ™ »*« «^ or Va , iadium Permendur« erts Ott w material can be plated with nickel
herg^^»^. Quecksilberbenetzungseigenscha Vanadium-Permendur enthaltherg ^^ »^. Mercury wetting properties Vanadium-Permendur contains
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nismäßig dicht zum Arbeitsende des Ankers 11 an- zente).nismatically close to the working end of the armature 11 anzente).
Im Betrieb und beim NichtVorhandensein einer Flußcncrgic von der Spule 12 bewirken die Flußpfade von den Vorspannrrtagneten, daß der Anker 11 eine bestimmte Polarität einnimmt, und zwar beispielsweise die in der Zeichnung clargcstcllc Polarität; in diesem Fall befindet sich der Anker Il in Berührung mit der Konlaktflächc 16, wobei die Flußrichtungen durch die Pfeile angedeutet sind. Wenn die Spule 20 sodann mit einer derartigen Polarität erregt wird, daß die Spule die Anziehung des Ankers 11 zur Konlaktfläche 15 bewirkt, die in der Zeichnung mit Süd-Polarität dargestellt ist, so kann der Fluß von der Spule tatsächlich eine geschlossene Schleife durch den Anker 11, die Verbindungsstreifen 23 und 24 und das Element 21 bilden, .so daß sich der Anker 11 in Berührung mit der Süd-Kontaktflächc 15 bewegt, und zwar unter dem Einfluß der Flußpfade von der Kontaktflächc 15 als auch von den Flußpfaden vom Anker II. Wenn dem Anker 11 auf diese Weise an seinem oberen Ende eine definitive Nord-Polarität aufgeprägt wird, so wird er sowohl durch den Süd-Kontakt 15 angezogen als auch durch die Nord-Kontaktfläche 16 abgestoßen. Wenn die Spule mit einer entgegengesetzten Polarität betrieben wird und so die Nnrd-Konlaklfläche 16 des Pols 14 unterstützt, so tritt das Gegenteil ein, weil die Richtung des Flußpfades durch den Anker und durch die Verbindungsslrcifcn 23 und 24 und das Element 21 dann entgegengesetzt ist.In operation and in the absence of a flux control from the coil 12, the flux paths operate from the bias magnets that the armature 11 assumes a certain polarity, for example the polarity clargcstcllc in the drawing; in this case the armature II is in contact with the contact surface 16, with the directions of flow are indicated by the arrows. When the coil 20 is then energized with such a polarity is that the coil the attraction of the armature 11 to Causes Konlaktfläche 15, which is shown in the drawing with south polarity, so the flow of the In fact, coil a closed loop through armature 11, connecting strips 23 and 24 and form the element 21, so that the armature 11 moved in contact with the south contact surface 15 under the influence of the flow paths from the Contact surface 15 as well as of the flow paths from anchor II. When anchor 11 in this way a definite north polarity is impressed on its upper end, so it becomes both through the south contact 15 attracted as well as repelled by the north contact surface 16. If the coil is connected to a opposite polarity is operated and so supports the Nnrd-Konlaklfläche 16 of the pole 14, so the opposite occurs because the direction of the flow path is through the anchor and through the connecting lines 23 and 24 and the element 21 is then opposite.
Ein gemäß den oben gemachten Ausührungen ausgebildetes Relais weist stark verbesserte Betriebseigenschaften auf. Während beispielsweise ein Relais der allgemeinen Bauart, welches dargestellt und für einseitig stabilen Betrieb ausgebildet ist, 60-Amperc-Wicklungcn des Stromes in der Spule 20 erforderlich machen kann, um den Betrieb ohne die Vcrwcndung des Elements 21 und der Verbindungsstreifen 23 und 24 zu bewirken, ermöglicht es die Vcrbindungsschlcifcnkonstruktion der vorliegenden Erfindung, daß das gleiche Relais mit nur 5,5-Ampcrc-Windungen betrieben werden kann. In ähnlicherOne designed in accordance with the statements made above Relay has greatly improved operating characteristics. For example, while a relay of the general type, which is shown and designed for stable operation on one side, 60-amperec windings of the current in coil 20 may be required to operate without the use of of the member 21 and the connecting strips 23 and 24 enables the connecting loop construction of the present invention that the same relay with only 5.5 ampcrc turns can be operated. In a similar way
ίο Weise erfordert ein Relais der in der Zeichnung dargestellten Bauart bei Einstellung für bistabilen Betrieb zur Betätigung 28-Ampcrc-Windungcn, wenn die hier beschriebene geschlossene Schleife aus einem Werkstoff mit niedrigem magnetischem Widerstand nicht verwendet wird; wenn dagegen die durch das Element 21 und das Verbindungsstreifenmaterial 23 und 24 gebildete geschlossene Schleife verwendet wird, so ist das Relais mit nur 3,45-Ampcre-Windungen der Spule 20 betätigbar. Die Grund-ίο way requires a relay of the one shown in the drawing Type of construction when setting for bistable operation for actuation of 28 Ampcrc windings, if the closed loop described here made of a material with low magnetic resistance is not used; if, on the other hand, those caused by the element 21 and the connecting strip material 23 and 24 formed closed loop is used, the relay is with only 3.45 ampere turns the coil 20 can be actuated. The reason-
ao sätzc der Erfindung können bei den verschiedensten Bauarten von Relais verwendet werden, die in der Technik bekannt sind; die Anwendung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Die Grundsätze können bei getrennten und zusätzlichen Vorspannspulen und ohne Magnete Verwendung finden, und zwar mit verschiedenen Formen und Anordnungen Ger Vorspannmagnetc, Kontaktelcmcntc und Anker.ao sentences of the invention can be used in a wide variety of types of relay, which are in the Technology are known; the application is not limited to the illustrated embodiment. the Principles can be used with separate and additional preload coils and without magnets, namely with different shapes and arrangements Ger Vorspannmagnetc, Kontaktelcmcntc and Anchor.
Auch die Form der elektrischen Spule der Relais ist in einem weiten Bereich veränderbar. Die Spulen können einzeln gewickelt; konzentrisch "cwickch oder von bifilarer Form sein.The shape of the relay's electrical coil can also be varied over a wide range. The spools can be wrapped individually; concentric "cwickch or be of bifilar form.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
28122812
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