DE2724255A1 - Thermoelektrischer schalter - Google Patents

Thermoelektrischer schalter

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DE2724255A1
DE2724255A1 DE19772724255 DE2724255A DE2724255A1 DE 2724255 A1 DE2724255 A1 DE 2724255A1 DE 19772724255 DE19772724255 DE 19772724255 DE 2724255 A DE2724255 A DE 2724255A DE 2724255 A1 DE2724255 A1 DE 2724255A1
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switching
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switch
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Keith N Dr Melton
Olivier Dr Mercier
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BBC Brown Boveri France SA
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • H01H71/14Electrothermal mechanisms
    • H01H71/145Electrothermal mechanisms using shape memory materials

Description

Rit.
BBC AKTIENGESELLSCHAFT, Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz)
Thermoelektrischer Schalter
Die Erfindung betrifft thermoelektrische Schalter, wie sie ihrer Funktion nach zur Sicherung von elektrischen Stromkreisen gegen langsam oder stossartig zunehmende Stromüberlastungen v/ohlbekannt sind.
Konventionelle Schalter dieser Art enthalten mindestens ein stromdurchflossenes und die Schalt- bzw. Abschaltfunktion auslösendes Element, z. B. einen Bimetallstreifen, das bzw. der sich als Folge der bei Stromdurchfluss entstehenden Joulschen Wärme ändert und bei Ueberschreitung eines vorbestimmten Maximalwertes die Schaltfunktion auslöst. Zur Sicherung gegen stossartig zunehmende Stromüberlastung, z. B. für Kurzschlussicherungen, sind Bimetallstreifen jedoch meist nicht geeignet, so dass für eine solche Schaltfunktion andere stromdurchflossene Elemente, wie Magnetschalter oder Schmelzsicherungen, nötig sind.
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Seit Bekanntwerden der sogenannten Formgedächtnislegierungen im Jahre 1961 (US-PS 3'012'882) wurde wiederholt vorgeschlagen, die Fähigkeit dieser neuen VJerkstoffe zu durch Temperature inwirkung auslösbaren, auf bestimmten Strukturänderungen beruhenden Form- bzw. EigenschaftsVeränderungen auch für temperaturempfindliche elektrische Schalter auszunützen (US-PS 3'285M70, 3·516·082 und 3'652'96O, DT-OS 2·026'629 und 2' 139'852 sov/ie Proceedings of the IEEE, September 1970, Seiten 1365/66).
Die in den eben genannten Publikationen vorgeschlagenen, ganz unterschiedlichen Anwendungen von Formgedächtnislegierungen beruhen auf der nicht direkt, d. h. nur durch Temperatureinwirkung, reversiblen und sprunghaft ablaufenden Formänderung, die im folgenden als Einweg-Effekt bezeichnet wird, weil sich die durch Erhöhung der Temperatur erzielte Form ("Gedächtnis-Form") bei einer nachfolgenden Temperatursenkung nicht wieder zurückbildet, sondern erst durch mechanische Einwirkung wieder gebildet werden muss.
Für thermoelektrische Schalter, deren wärmesensitives Element aus Formgedächtnislegierung besteht, wären daher Rückstelleinrichtungen erforderlich, wie dies z. B. in der DT-OS 2'139'852 für ein Schaltelement mit temperaturabhängiger Schaltstellung durch Kombination eines Schalterelementes aus NiTi-Formgedächtnislegierung in Form einer Feder, die bei der Umv/andlungstemperatur ihre Federkraft ändert, mit einem zweiten Schalterelement, das eine relativ temperaturunabhängige Federkraft besitzt, vorgeschlagen ist. Die Umwandlungstemperatur der Formgedächtnislegierung bestimmt dabei die Temperatur, auf die der Schalter anspricht, so dass für unterschiedliche Schalttemperaturen, die gemäss Stand der Technik zwischen -50 bis +135 C liegen sollen, jeweils unterschiedliche Legierungszusammensetzungen nötig sind.
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Diese Abhängigkeit der Ansprechtemperatur von der Zusammensetzung einer als Schalterelement verwendeten Formgedächtnislegierung besteht gemäss Stand der Technik auch in den Fällen, die auf dem später aufgefundenen Zweiweg-Effekt beruhen. Diese weiter unten genauer erläuterte Funktion von Formgedächtnislegierungen beruht auf verschiedenen mechanischen bzw. thermischen Behandlungsmethoden und bedeutet im Ergebnis, dass eine direkte, rein thermisch erzielbare Rückstellung der für Formgedächtnislegierungen charakteristischen, durch Temperaturänderung bedingten Formänderungsfähigkeit in gewissen Grenzen möglich ist (US-PS 3'567'523, DT-OS 2'516'749).
Die in den eben genannten Patentschriften ebenfalls vorgeschlagene Verwendung von Formgedächtnislegierungen mit Zweiweg-Effekt anstelle von Bimetallstreifen vermeidet somit zwar die Notwendigkeit einer Einrichtung zur mechanischen Rückstellung des Gedächtnisformzustandes, hat aber ebenfalls den Nachteil, dass die jeweilige Ansprechtemperatur praktisch durch die Legierungszusammensetzung, d. h. deren "kritische Temperatur", festgelegt ist.
Es versteht sich, dass dieser gemäss Stand der Technik als zwangsläufig geltende Zusammenhang zwischen der Ansprechtemperatur von thermoelektrischen Schaltelementen aus Formgedächtnislogierung und der Zusammensetzung der Formgedächtnislegierung einer praktisch brauchbaren technischen Anwendung im Wege steht, und zwar nicht nur deshalb, weil dann praktisch für jede gewünschte Schalttemperatur eine andere Legierungszusammensetzung bzv/. eine andere Ervärmungscharakteristik des den Schaltvorgang auslösenden Elementes erforderlich ist, sondern weil die bei vielen bekannten Formgedächtnislegierungen zum Erzielen einer bestimmten Ansprechtemperatur innerhalb enger Toleranzen kritische Legierungszusammensetzung nicht immer in einfacher Weise reproduzierbar ist.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen thermoelektrischen Schalter zu entwickeln, dessen Schalttemperatur
von den spezifischen kritischen Ansprechtemperaturen der verwendeten Formgedächtnislegierung bzw. in relativ weiten Bereichen von der Legierungszusammensetzung unabhängig ist.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die temperaturbedingte reversible Zustandsänderung von Gebilden aus Fonftgedächtnislegierungen mit Zweiweg-Effekt durch von aussen auf
das Gebilde einwirkende Kräfte beeinflusst werden kann und
dass sich dies in überraschend einfacher VJeise zur Festlegung oder Veränderung der Ansprech- bzw. Schalttemperaturen thermoelektrischer Schalter ausnützen lässt, die als den Schaltvorgang auslösendes Element ein solches aus Formgedächtnislegierung mit Zweiweg-Effekt besitzen. Ferner wurde gefunden, dass Schaltelemente aus Formgedächtnislegierung mit Zweiweg-Effekt die Doppelfunktion der Sicherung gegen langsam zunehmende und gegen schlagartig ansteigende Ströme übernehmen können und daher nicht nur anstelle von Bimetallstreifen verwendet, sondern gleichzeitig auch die Funktion von elektromagnetischen Schaltern, oder Schmelzsicherungen und ähnlichen Kurzschlussicherungen übernehmen können.
Der erfindungsgemässe thermoelektrische Schalter besitzt mindestens ein vom zu schaltenden Strom durchflossenes, den Schaltvorgang auslösendes Element aus einer Formgedächtnislegierung mit Zweiweg-Effekt und ist gekennzeichnet durch eine mit dem
Element zusammenwirkende Spanneinrichtung, deren auf das Element, z. B. als Zugspannung, Druckspannung oder Torsionsspannung, einwirkende Kraft zur Bestimmung der Temperatur des Schaltvorganges gewählt und gewünschtenfalls veränderlich ist.
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Der liier als Unterscheidungskriterium genannte Zweiweg-Effekt ist allgemein dann gegeben, wenn ein Gebilde aus einer Formgedächtnislegierung im mindestens teilweise martensitischen Zustand bei Temperaturänderungen einen praktisch reversiblen Formgedächtniseffekt zeigt, wie weiter unten eingehender erläutert.
Es ist aber zu bemerken, dass die Begriffe "martensitisch" bzw. "austenitisch" bestimmten metallurgischen Modellvorstellungen entsprechen, die in ihrer Verallgemeinerung noch nicht vollständig gesichert sind. Sowohl der Einweg-Effekt als auch der Zweiweg-Effekt sind jedoch experimentell gesicherte Befunde von klar unterscheidbaren Zuständen, die sich durch ihre physikalischen Kennwerte, z. B. den weiter unten erläuterte Formänderungsfaktor und dessen Temperaturabhängigkeit, eindeutig definieren lassen.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen im Zusammenhang mit bevorzugten Ausführungsformen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 die schematische Darstellung des Funktionsprinzips einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemässen Schalters mit einem sich bei Temperaturerhöhung kontrahierenden Schalterelement aus Formgedächtnislegierung,
Fig. 2 die schematische Darstellung des Funktionsprinzips einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemässen Schalters mit einem sich bei Temperaturerhöhung expandierenden Schalterelement aus Formgedächtnislegie-
rung,
Fig. 3 die schematische Darstellung des Funktionsprinzips einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemässen Schalters mit einem sich bei Temperaturerhöhung verdrehenden Schalterelement aus Formgedächtnislegierung,
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Fig. 4 eine schematisch dargestellte Funktionsweise von Formgedächtnislegierung mit Einweg-Effekt,
Fig. 5 eine schematisch dargestellte Funktionsweise von Formgedächtnislegierung mit Zweiweg-Effekt,
Fig. 6 die Spannungs/Temperatur-Kurve eines Schaltelementes aus Formgedächtnislegierung mit Zweiweg-Effekt,
Fig. 7a, 7b, 7c die halbschematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemässen Schalters mit mechanischer Schalterverstärkung, und zwar in verschiedenen Stellungen,
Fig. 8 das Beispiel eines Schaltschemas einer Mehrzahl von parallel geschalteten elektrischen Geräten, die durch einen erfindungsgemässen Schalter gegen Kurzschlussströme geschützt werden sollen, und
Fig. 9a, 9b, 9c die halbschematische Darstellung einer für Schaltungen gemäss Fig. 8 geeigneten Ausführungsform des erfindungsgemässen Schalters in verschiedenen Stellungen.
Der schematisch in Fig. 1 dargestellte Aufbau eines Schalters 10 gemäss einer ersten Ausführungsform der Erfindung umfasst ein längliches, z. B. als Draht, Stab, Band oder dergleichen ausgebildetes Schaltelement 11 aus einer Formgedächtnislegierung mit einer Π -Temperatur nahe dem unteren Ende des gewünschten Bereiches der Ansprechtemperatur des Schalters. Beispiele geeigneter bzw. bevorzugter Legierungszusammensetzungen werden weiter unten erläutert. Das Schaltelement 11 zeigt einen Zweiweg-Effekt von beispielsweise 1-2 %, der wie ebenfalls weiter unten erläutert durch eine entsprechende Vorbehandlung erziel bar ist und bewirkt, dass sich das Element in einem bestimmten
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Temperaturbereich bei Temperaturerhöhung kontrahiert bzw. bei Temperaturabfall wieder verlängert.
Das eine in der Zeichnung oben liegende Ende des Schaltelementes 11 ist mit einer Befestigung 111, das andere Ende mit einem Schaltarm 12 verbunden. Dieser Schaltarm ist um die mit der Befestigung 121 verbundene Anlenkung 122 schwenkbar und liegt in der nicht durchbrochen gezeichneten Stellung auf einem Kontakt 14, der auf einem Halter 141 befestigt ist. Der Kontakt 14 bzw. dessen Halter 141 ist mit einer nicht dargestellten elektrischen Leitung verbunden und der mit dem Schalter 10 zu schaltende Strom geht durch den Kontakt 14 über den Arm 12 und durch das Schaltelement 11 zu der ebenfalls nicht dargestellten Leitung, die über die Befestigung 111 mit dem Schaltelement 11 verbunden ist.
Mit dem Schaltarm 12 ist das eine Ende der Spanneinrichtung 16 verbunden, z. B. eine Feder, deren anderes Ende von der Befestigung 161 gehalten wird. Die von der Spanneinrichtung auf den Schaltarm 12 bzw. über dessen Hebellänge entsprechend auf das Schaltelement 11 einwirkende Kraft bzw. Spannung ist der durch Temperaturerhöhung im Schaltelement 11 durch Austenitbildung auslösbaren Kontraktionsspannung entgegengesetzt, d. h. die Spanneinrichtung übt auf das Schaltelement 11 eine Zugkraft aus.
Es versteht sich, dass anstelle (oder zusätzlich zu) einer in bezug auf die Verschwenkungsrichtung des Schaltarmes 12 bei temperaturbedingter Formgedächtnis-Kontraktion des Schaltelementes 11 gegensinnig wirkenden Zugkraft der Spanneinrichtung 16 die entsprechende, gleichsinnig wirksame Druckkraft einer Druckspanneinrichtung verwendet v/erden kann, wie sie in Fig. in durchbrochen gezeichneten Linien als Spanneinrichtung 18 dargestellt ist. Diese zusätzlich oder wahlweise verwendete Einrichtung 18, z. B. eine Druckfeder oder dergleichen, ist
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einerseits mit dem Schaltarm 12 und andererseits mit der Befestigung 181 verbunden.
Wenn die Temperatur des stromdurchflossenen Schaltelementes 11 durch Joulsche Erv/ärmung über ihre Ansprechtemperatur ansteigt, kommt es zu der für Formgedächtnislegierungen nit Zweiweg-Effekt charakteristischen Umwandlung des martensitischen Gefüges der Legierung, oder von martensitischen Teilbereichen dieses Gefüges, in ein mehr oder weniger austenitisches Gefüge. Da das hier dargestellte Schaltelement 11 in seinem mindestens teilweise austenitischen Gedächtnisformzustand eine geringere Länge hat, als im ganz oder teilweise martensitischen Dehnungszustand, in welchem es den Zweiweg-Effekt zeigt, wird der Schaltarm 12 dann aus der Einschaltstellung in die Ausschaltstellung bewegt, wenn die durch Bildung der austenitischen Phase im Schaltelement 11 bzw. in Teilbereichen hiervon ausgelöste Zugspannung grosser ist, als die von der Spanneinrichtung 16 oder/und 18 über den Schaltarm auf das Schaltelement 11 einwirkende Zugkraft bzw. Zugspannung. Dabei ist selbstverständlich die durch den an sich nicht erforderlichen Abstand zwischen den jeweiligen Angriffstellen der Spanneinrichtung 16 oder/und 18 am Schaltarm 12 einerseits und der Angriffstelle des Schaltelementes 11 am Schaltarm 12 andererseits bedingte Hebelwirkung zu berücksichtigen.
Die für die Festlegung bzw. Veränderung der Schalttemperatur erforderliche Kraft der Spanneinrichtung 16 oder/und 18 wird weiter unten erläutert. Dabei ist aber bereits hier zu vermerken, dass anstelle von Zug- oder Druckfedern für die Spanneinrichtung andere bekannte Einrichtungen verwendet werden können, die eine vorbestimmbare Zug-, Druck- oder Torsionsspannung auf das Schaltelement mit oder ohne Hebelübertragung ausüben können, einschliesslich solchen hydraulischer, pneumatischer oder magnetischer Art.
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Die Fig. 2 und 3 zeigen in schematischer Darstellung v/eitere Ausführungsformen erfindungsgemässer Schalter 20 bzw. 30, bei welchen die den Schaltvorgang auslösenden Schaltelemente 21 bzw. 31 als Folge einer durch Temperaturerhöhung bedingten Formgedächtnisumwandlung im Bereich des Zweiweg-Effektes der für das Schaltelement verwendeten Formgedächtnislegierung eine Druckspannung (Fig. 2) bzw. eine Torsionsspannung (Fig. 3) auslösen können. Die Darstellungsweise von Fig. 2 entspricht derjenigen von Fig. 1, während das Schaltelement 31 von Fig. 3 zur besseren Verständlichkeit als Torsionsstab perspektivisch gezeichnet int. In beiden Fällen v/ird das Schaltelement 21, 31 vom zu schaltenden Strom durchflossen, der den Schaltern 20, durch nicht dargestellte Leitungen über die Befestigungen 21Il, 3^1 der Kontakte 24, 34 und die Befestigungen 211, 311 der Schaltelemente 21, 31 zugeführt wird.
Die vom Schaltelement 21 bzw. 31 erzeugte Druck- bzw. Torsionsspannung kann analog wie im Zusammenhang mit Fig. 1 erläutert durch eine entgegenwirkende Zugkraft der Spanneinrichtung 26 bzw. 36 oder/und durch eine entgegenwirkende Druckkraft der Spanneinrichtung 26 bzw. 36 sowie durch eine entgegenwirkende Torsionsspanneinrichtung bis zum Erreichen der gewünschten Schalttemperatur kompensiert werden.
Die Fig. 4 und 5 dienen der Erläuterung des Einweg- bzw. Zweiweg-Effektes von Formgedächtnislegierungen anhand von Kurven, bei welchen der prozentuale Aenderungsfaktor F, z. B. die prozentuale Längenänderung — (x 100) auf der Ordinate gegen die
Temperatur auf der Abszisse für bestimmte Formgedächtnislcgierungen aufgetragen ist. Dieser Aenderungsfaktor kann für durch Dehnung oder Stauchung erzielte Formgedächtniseffekte auch als Verformungsgrad bezeichnet und aus positiven oder negativen Längenänderungen bestimmt v/erden. Für die durch Torsionsspannung erzielten Formgedächtniseffekte ist jedoch die in Längen-
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änderungen ausdrückbare Aussenformänderung v;eniger bedeutsam und die Angabe eines Verformungsgrades unter Umständen irreführend.
Bei der Formgedächtnislegierung, deren Aenderungsfaktor/Temperaturkurve in Fig. 4 dargestellt ist, handelt es sich um eine bekannte Formgedächtnislegierung aus Ni/Ti/Fe in gewichtsprozentualen Anteilen von 53/45/2 in Form eines zylindrischen Stabes, der in Achsenrichtung bei tiefer Temperatur um 8 % seiner Länge gestaucht ("gespannt") ist und sich bei Erwärmung über die kritische Temperatur wieder bis nahezu auf seine Länge vor dem Stauchen (Gedächtnisform) dehnt. Bei einer nachfolgenden erneuten Abkühlung auf Temperaturen unter -70 C v/ird der vorher durch Spannen erzielte Zustand nicht mehr erreicht, wenn der Stab nicht erneut bei tiefer Temperatur gespannt wird. Man nimmt an, dass dieser für verschiedene Legierungssysteme und -zusammensetzungen beschriebene Effekt auf einer bestimmten Art von Phasenumwandlung (Martensitumwandlung) beruht. Martensit wird als Niedrigtemperaturphase angesehen, die durch Abkühlen einer Hochtemperaturphase (Austenit) mittels eines Scherungsprozesseserzeugt wird. Für die Martensitbildung v/ird Keimbildungsenergie benötigt. Bei Formgedächtnislegierungen ist diese Energie weitaus geringer als bei der Martensitbildung von Stählen, die keinen nutzbaren Formgedächtniseffekt zeigen. Das Vorhandensein einer Keimbildungsenergie bedeutet, dass Marten-
sit sich beim Abkühlen erst bei einer Temperatur M^ unterhalb der Temperatur T , bei welcher die zwei Phasen sich im thermodynamischen Gleichgewicht befinden würden, bildet. Die Umwandlung hört bei einer Temperatur Mf < M < Tq auf. Hei Temperaturen knapp oberhalb M kann eine aufgebrachte Spannung einen Beitrag
zur Keimbildungsenergie für den Martensit liefern.
Beim Aufheizen verhalten sich die Pormgeiächtnislegierungen umgekehrt: Austenit bildet sich erst bei einer Temperatur
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A3 'i'o, und die Austenitumwandlung ist bei einer Temperatur Ar A T abgeschlossen.
Beim Aufheizen des Martensits können nur die ursprünglichen Orientierungen des Austenits erzeugt werden. Dies bedeutet, dass bei einem spannungsinduzierten Martensit die durch Verformung erzeugte Formänderung beim Aufheizen zurückgewonnen werden kann. Der Einweg-Effekt beruht somit auf der Herstellung einer neuen Phase (Martensit) oder neuer Orientierungen des Martensits durch Verformen, und auf der Rückbildung der ursprünglichen Phasen durch Aufheizen.
Wenn ein Gebilde aus Formgedächtnislegierung über eine kritische Dehnung weiterverformt wird, kommt es zu einer irreversiblen plastischen Verformung, aber beim Aufheizen wird die Form des Gebildes dennoch teilweise zurückgewonnen. Dies ist wahr— scheinlich dadurch bedingt, dass ein Teil der durch plastische Verformung erzeugten Gitterstörstellen auch nach dem Aufheizen nicht völlig ausheilt und dass deren Eigenspannungsfeld beim Abkühlen die Rückbildung von Martensitorientierungen begünstigt, die durch die ursprüngliche aufgebrachte Spannung erzeugt wurden. Bei nachfolgenden thermischen Zyklen wird in einem engeren Bereich eine rein thermisch bedingte Reversibilität beobachtet, was hier als Zweiweg-Effekt bezeichnet ist. Die bisher bekannten maximalen Dehnungen für den Zv/eiweg- und den Einweg-Effekt betragen etv/a 1,5 bzw. etwa 8 %.
Die der Kurve von Fig. 5 zugrundeliegende Formgedächtnislegierung ist eine von der Anmelderin entwickelte neue Legierung, die weiter unten eingehender erläutert ist und ausser Ni und Ti noch Cu in Anteilen bis 30 Gew.% sowie weitere fakultative Modifikatoren enthält.
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Es ist aber zu betonen, dass der für das auslösende Element erfindungsgemässer Schalter erforderliche Zweiweg-Effekt nicht nur bei diesen, sondern auch bei anderen Formgedächtnislegierungen, zum Teil mit einer anderen Deutung, aus der Literatur an sich bekannt ist (siehe z. B. US-PS 3'567'523, DT-AS 2'261'710 und DT-OS 2'516'749) und nach grundsätzlich bekannten Methoden erzielt v/erden kann.
Die für die Messung der Kurve von Fig. 5 verwendete Probe ist ein zylindrischer Stab aus Formgedächtnislegierung(1*5 Gewjt Ni, Ti, 10 Gew? Cu), der bei Raumtemperatur über die Grenze von 8 % hinaus gestaucht ist, bis zu der ein Einweg-Effekt der in Fig. 4 dargestellten Art erzielbar ist, hier um ca. 10 % seiner Länge.
Beim Erv/ärmen über die kritische Temperatur dehnt sich der so behandelte Stab sprungartig bis nahezu auf seine Länge vor dem Spannen (Gedächtnisform) aus und der durch die Ueberspannung erzielbare Zweiweg-Effekt äussert sich dadurch, dass bei nachfolgenden Abkühlungs- und VJiedererwärmungszyklen unter bzw. über die kritische Temperatur jeweils die dargestellte Hysteresiskurve von Kontraktion und Expansion durchlaufen wird, d. h. ein Zweiweg-Effekt mit einem Aenderungsfaktor (hier wiederum -—· (x 100)) von etwa 1,5 % gegeben ist.
Xj
Der thermisch reversible Formgedächtniseffekt tritt in diesem speziellen Fall z. B. bei Temperaturen von ca. 60 C entspre-5 chend den Werten der A - bzw. H -Temperatur auf und es war aufgrund der Lehren des Standes der Technik zu erwarten, dass sich diese Ansprechtemperatur nur durch Veränderung der Legierungszusammensetzung beeinflussen Hesse. Ueberraschenderweise ist dies nicht der Fall. Vielmehr kann die Ansprechtemperatur der thermisch reversiblen Formgedächtnisänderung mit Hilfe einer von aussen einwirkenden Kraft im Sinne einer Verlängerung
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der Hysteresisschleife von Fig. 5 in Richtung zu höheren Temperaturen verschoben v/erden, und zwar in erheblichem Masse, z. B. um ein Mehrfaches ihrer Länge. Die Grosse der für eine solche Veränderung erforderlichen Kraft bzw. Spannung hängt von der jeweils verwendeten Legierungszusammensetzung, der thermischen und mechanischen Vorbehandlung bzw. den Abmessungen des aus der Formgedächtnislegierung hergestellten Schaltelementes ab, lasst sich aber jeweils ohne besondere Schwierigkeiten feststellen, z. B. wie anhand von Fig. 6 erläutert.
Fig. 6 zeigt die Veränderung der Spannung (aufgetragen auf der Ordinate in Megapascal; 1 MPa = 0,1 kg/mm ) eines beidseitig festgehaltenen Schaltelementes aus Formgedächtnislegierung (45,5 Gew.% Ti, 44,5 Gew.% Ki, 10 Gew.% Cu) mit Zweiweg-Effekt in Abhängigkeit von der Temperatur (Abszisse; in C). Das Schaltelement int als rundgehämmerter Draht ausgebildet, dessen Gedächtnisform durch Zug zum Erzielen eines Zweiweg-Gedächtniseffokto3 von ca. 1 % (Kontraktion bei Erwärmung über den A^,-Wert und thermisch reversible Dehnung bei Abkühlung gemäss Fig. 5) modifiziert worden war.
Anhand der Kurve von Fig. 6 kann diejenige Kraft bzw. Spannung bestimmt werden, welche bei Verwendung dieses Drahtes als auslösendes Schaltelement 11 in einem Schalter der in Fig. 1 dargestellten Art zum Erzielen einer gewünschten, über dem A^-^ert liegenden Ansprech- bzw. Schalttemperatur mit Hilfe der (Zug-) Spanneinrichtung IC oder/und der (Druck-) Spanneinrichtung 18 geeignet int.
Wie oben angedeutet, können für die auslösenden Schaltelemente erfindungsgcmäüser thermoelektrischer Schalter ganz unterschiedliche Formgedächtnislegierungen verwendet werden. Aus Kostengründen und wegen der wünschbaren Festigkeit v/erden zurzeit Formgedächtnislegierungen auf Basis von Ni/Ti/X oder von Cu/Zn/X bevorzugt, in welchen X mindestens ein Modifikations-
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element bedeutet. Für Ni/Ti wird Cu als X, für Cu/Zn Al als X bevorzugt.
Die für die vorliegende Erfindung besonders bevorzugten neuen, mit Cu modifizierten Ni/Ti-Formgedächtnislegierungen lassen sich dadurch charakterisieren, dass sie hauptsächlich aus Nikkei, vorzugsweise in Anteilen von 23-55 Gew.%, Titan, vorzugsweise in Anteilen von 40-46,5 Gew.% sowie Kupfer in Anteilen von bis zu 30 Gew.% bestehen und gegebenenfalls einen zusätzlichen modifizierenden Zusatz mindestens eines Elementes aus der Gruppe Al, Zr, Co, Cr und Fe enthalten, wobei der fakultative Modifizierungszusatz in Anteilen von bis zu 5 Gew.% verwendet werden kann.
Bevorzugte Zusammensetzungsbereiche und spezielle Beispiele der bevorzugten Formgediichtnislegierung sind in den folgenden Tabellen I und II zusammengestellt.
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/l8
TABELLE I
Nr. Legierungszusammensetzung in Gew.% Ni Ti Cu Λ1 Zr Co Cr Fe
ι 23-55 40-46,5 0,5-30 0-5 0-5 0-5 0-5 0-5
2 4 23 ^46,5 4 0,5 Il η η η M
3 43,5-54,5 44,5-46,5 0,5-10,5 - - - - -
4 53,5-54,5 44,5-45,5 0,5-1,5 - - - - -
5 49,5-50,5 Il _ Il 4,5-5,5 - - - - -
6 44,5-45,5 Il _ If 9,5-10,5 - - - - -
7 48,5-49,5 45,5-46,5 4,5-5,5 - - - - -
8 44,5-45,5 Il _ M 8,5-9,5 - - - - -
9 43,5-44,5 Il _ Il 9,5-10,5 - - - - -
10 45-55 40-46,5 0,5-10 0-5 0-5 0-5 0-5 0-5
11 •I _ Il 43-46,5 Il _ Il 0,5-5 - - - -
12 Il _ It 44-46,5 Il _ Il - - 0,5-5 - -
13 μ _ n Il _ Il Il _ H - - - 0,5-5 -
14 Il _, Il Il β Il Il _ Il - - - - 0,5-5
15 n _ n 40-46,5 •Ι β Il - 0,5-5 - - -
16 44,5 45,5 10 - - - - -
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TABELLE II
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Leg.
Nr.
Ni Ti Leg ie rungs ζ us aitunen-
setzung in Gew.%
sonstige 1 M
(°S>
101 54 45 - 1 +35
102 50 45 - 1 +52
103 49 46 - 1 +66
104 45 45 - 1 +50
105 44 46 - 1 +55
106 45 46 - 1 +55
107 44 45 Co: 1 +43
108 43 46 Co: 1 +15
109 44 45 Fe: -21
110 43 46 Fe: + 9
111 45 44 Al: -13
112 44 45 Al: 0
113 43 46 Al: +12
114 44 45 Cr: -13
115 43 46 Cr: -25
Cu
1
5
5
10
10
9
10
10
10
10
10
10
10
10
10
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Da die für den Formgedächtniseffekt massgebliche Phasenumwandlung bei den bevorzugten Legierungen sehr rasch verläuft, z. B. in weniger als 10 Millisekunden, ist die Ausschaltgeschwindigkeit erfindungsgenässer Schalter durch die Kinetik dieser Umwandlung für praktische Zwecke nicht beschränkt.
Da beim Formgedächtniseffekt relativ grosse Kräfte erzeugt werden, z. B. bis 70 kp/nm für Ni/Ti, ist eine mechanische Schaltverstärkung an sich nicht kritisch. Ein der Fig. 1 im wesentlichen entsprechender Schalter mit dem im Zusammenhang mit Fig. 6 beschriebenen Draht hat sich beispielsweise als geeignet zur wiederholten thermisch ausgelösten Abschaltung von Viechseispannungen (220 bzw. 380 V) mit Nominalströmen von 10-100 A erwiesen und bietet dabei den zusätzlichen Vorteil, dass er nicht nur auf eine langsam ansteigende Stromüberlastung, sondern auch auf Kurzschlussstrom anspricht.
Erfindungsgemässe Schalter können aber auch mit mechanischen Schaltverstärkern an sich bekannter oder modifizierter Art kombiniert v/erden, beispielsweise für automatisch ausschaltende aber nicht selbsttätig rückstellende Ueberstromsicherungsschalter oder für automatisch rückstellende Schalter zur Sicherung von Stromkreisen gegen kurzzeitig auftretende Kurzschlussströme, wie im folgenden anhand von Beispielen erläutert.
In den Fig. 7a, 7b und 7c ist halbschematisch ein erfindungsgemässer Schalter 70 zur automatischen Ueberstromabschaltung in Einschaltstellung (Fig. 7a) bzw. Ausschaltstellung (Fig. 7b) und Rückschaltstellung (Fig. 7c) dargestellt. Das auslösende Element 71 ist ein Draht aus Formgedächtnislegierung mit durch Verformung und VJärmebehandlung erzeugtem Zweiweg-Effekt von etwa 1 % in dem Sinne, dass der Draht bei Erwärmung im Bereich des Zweiweg-Ef fektes eine reversible Kontraktion von 1 % seiner Länge zeigt.
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Das Schaltelement 71 ist bei 712 am Schaltarm 72 befestigt, der um die ortsfeste Anlenkung 720 schwenkbar ist. Die mit dem Schaltelement 71 zur Festlegung des Schalttemperaturpunktes zusammenwirkende Spanneinrichtung ist eine Zugfeder 76, deren eines Ende von der Befestigung 761 gehalten ist und deren anderes Ende in der Verbindung 762 auf den Arm 72 einwirkt.
Im dargestellten Einschaltzustand geht der Schalterstrom über die Leitung 742, das Schaltelement 71, das Endstück 711, die Verbindungsleitung 743, den Anschluss 744, das Kontaktende 739 des Kontaktschaltarmes 73 zum ortsfesten Kontakt 74 bzw. zum Stromanschluss 741 des Kontaktes.
Das Prinzip der hier dargestellten mechanischen Schaltverstärkung beruht auf der Wirkung der Druckfeder 737, deren eines Ende an der Befestigung 738 abgestützt ist und deren anderes Ende über die Befestigung 736 gegen den Arm 73 drückt, der eine ortsfeste Anlenkung 730 besitzt. Die Druckkraft der Feder 737 kann die Verbindung zv/ischen den Kontakt 74 und dem Kontaktende 739 solange nicht unterbrechen, als der über die schv/enkbare Anlenkung 732 auf den Arm 73 einwirkende Verbindungsarm 777 vom Winkelarm 79 in der dargestellten Position gehalten wird.
Als Folge eines langsam oder sprunghaft ansteigenden Stromflusses wird das Schaltelement 71 erwärmt. Die Ansprech- bzw. Schalttemperatur ist von der entsprechenden Kurve der Temperaturabhängigkeit der mechanischen Spannung (Fig. 6) bzw. von der auf das Schaltelement 61 einwirkenden mechanischen Spannung der hier als Spanneinrichtung verwendeten Zugfeder 76 abhängig.
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Bei der Ansprechtemperatur kontrahiert sich das Schaltelement 71 relativ sprunghaft, so dass der Arm 72 entgegen dem Uhrzeigersinn um die ortsfeste Anlenkung verschwenkt wird, wodurch sich der Fanghaken 721 in der Ausnehmung des Klinkteiles 79 3 des Winkelarmes 79 nach oben bewegt und den Klinkteil 793 freigibt.
Die von der Druckfeder 737 über den Verbindungsarm 777 einwirkende Kraft drückt über einen in den Fig. 7a, 7b und 7c nicht erkennbaren Führungsstift an der Rückseite des Verbindungsarmes 777 im Bereich der Anlenkung 775 auf den Führungsteil 791. Sobald der Klinkteil 79 3 nicht mehr vom Fanghaken 721 gehalten wird, gleitet der Führungsstift in der Durchbrechung 792 des Armes 79 nach links, wodurch der Arm 79 entgegen dem Uhrzeigersinn verschwenkt und die stromleitende Verbindung zv/ischen Kontakt 74 und Amende 739 unterbrochen wird. Dies führt zu der in Fig. 7b gezeigten Zwischenstellung des Schalters 70.
Die Zugfeder 778, deren eines Ende in der Befestigung 779 liegt, verschv/enkt den Schalthebel 77 um dessen ortsfeste Anlenkung 770 und zieht über die verschwenkbare Anlenkung 772 den Verbindungsarm und damit den an dessen Ende befindlichen Führungsstift an das linke Ende der Ausnehmung 792. Dadurch wird der VJinkelarm 79 im Uhrzeigersinn verschwenkt und der Fanghaken 721 greift wieder in den Klinkteil des Armes 79 ein.
Nun ist die in Fig. 7c gezeigte Ruhestellung erreicht. Auf das Schaltelement 71 wirkt bei dessen Abkühlung keine mechanische Spannung ein, v/eil das Element 71 gleitend in dor Führung 751 des Armes 75 beweglich ist, was zur sicheren Vermeidung der Bildung unerwünschter Gedächtniseffekte im Element zweckmässig ist.
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Um den Schalter 70 wieder in Einschaltstellung zu bringen wird der Schalthebel 77, z. B. durch manuelle Betätigung, nach oben verschv/enkt, bis die in Fig. 7a gezeigte Stellung erreicht ist.
Der in den Fig. 7a, 7b und 7c gezeigte Schalter kann die Funktionen eines bekannten Schalters übernehmen, der sowohl einen Bimetallstreifen zur Abschaltung eines langsam ansteigenden Ueberstromes als auch eine Magnetspule zur Abschaltung von Kurzschlussströmen besitzt. Das Schaltelement 71 aus Formgedächtnislegierung mit Zweiweg-Effekt hat also den Vorteil der Doppelfunktion und zusätzlich den, dass die Kontakttrennung erst nach Ueberschreiten einer angelegten mechanischen Spannung erfolgt und dadurch die bei bekannten Schaltern beobachtete Instabilität bei langsam zunehmenden Strömen verhindert wird. Dabei steht für Ueberstrom und für Kurzschlussstrom die gleiche mechanische Beschleunigungsspannung zur Verfügung.
Der in Fig. 8 dargestellte Schaltkreis 80 ist ein Beispiel für Leitungen, die zweckmässigerweise durch einen thermoelektrischen Hauptschalter mit automatischer Rückstellung geschützt werden. Im Kreis 80 sind mehrere elektrische Geräte 801 bis 805, z. B. Motoren, nebeneinander geschaltet. Wenn in einem der Stromzweige 811 bis 815, z. B. in Zweig 815, ein Kurzschluss erfolgt, schaltet die zugehörige Stromzweigsicherung 825 den Strom dieses Zweiges aus und das Gerät 805 wird stromlos. Der Kurzschlussstrom fliesst aber auch durch die Hauptleitungsäste 85, 86 und ein entsprechender Teil davon durch die Geräte 801 bis 8O4. Um diese zu schützen, wird eine Hauptsicherung 87 benötigt. Wenn diese sich bei Kurzschluss-Strombelastung öffnet und eine automatische Rückstellfunktion hat, kann sie nach Abschaltung des kurzgeschlossenen Zweiges, hier durch den Schalter 825, rasch wieder schliessen, so dass die Geräte 801 bis 8θΊ weiterlaufen können.
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Ein erfindungsgemässer Schalter 90, der sich als Sicherung 87 für Stromkreise dieser Art eignet, ist in halbschematischer Darstellung in den Fig. 9a, 9b und 9c gezeigt. Das als Draht gemäss obigen Angaben aus Formgedächtnislegierung mit Zweiweg-Effekt von etwa 1 % aungebildete auslösende Schaltelement 91 wirkt über den Schaltarm 92, der um die ortsfeste Anlenkung schwenkbar ist, nit der als Zugfeder 9G ausgebildeten Spanneinrichtung zur Bestimmung des thermischen Schaltpunktes in der oben erläuterten Weise zusammen.
Das eine Ende der Zugfeder 96 ist in einer Befestigung 961, das andere Ende in der Verbindung 962 am Arm 92 angebracht. Der Stromfluss geht über die Zuleitung 942 und die Befestigung 912 durch das Schaltelement 91, dessen in der Ausnehmung 951 des Gelenkarmes 95 gleitend geführtes Ende mit einem Anschlagendstück 911 versehen und über die am Arm 93 bei 944 befestigte Verbindungsleitung 943 mit dem Kontaktende 939 des Armes 93 verbunden ist. In Arbeitsstellung wird das Kontaktende 939 von der Druckfeder 937 gegen den über die Leitung 941 angeschlossenen feststehenden Kontakt 94 gepresst.
Bei Kurzschlussstrom kontrahiert sich das Schaltelement 91 gegen den Zug der Feder 96, so dass der Auslösearm 92 im Uhrzeigersinn verschwenkt wird. Der am Ende der Abkröpfung 925 des Armes 92 um die Anlenkung 923 teilweise drehbare Teilarm 922 ist mit einem Fanghaken 921 versehen, der in den durchbrochenen Klinkteil 993 des VJinkelarmes 99 eingreift und diesen gegen Verschwenken entgegen dem Uhrzeigersinn hält.
Die Verschwenkbarkeit des Teilarmes 922 ist durch den Anschlag 924 an der Abkröpfung 925 begrenzt und die Feder 926 zieht den Teilarm 922 gegen den Anschlag 924.
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Die Druckfeder 937 v/irkt einerseits über die Federbefestigung 936 auf den Schaltarm 93 und drückt das Kontaktende des Armes 93 gegen den Kontakt 94. Das andere Ende der Feder 937 wirkt über die Befestigung 938 auf den um die ortsfeste Anlenkung 970 verschwenkbaren Schalthebel 97, der am ortsfesten Anschlag 971 abgestützt ist, und auf den über die verschwenkbare Anlenkung 972 mit dem Schalthebel 97 zusammenwirkenden Verbindungsarm 974. Unter der verschwenkbaren Anlenkung 975 des Verbindungsarmes 974 ist ein in der Zeichnung nicht erkennbarer Führungsstift vorgesehen, mit welchem der Verbindungsarm 974 und der Verbindungsarm 977 mit dem Winkelarm 99 in Verbindung stehen. Der Führungsstift kann sich in der Ausnehmung 992 des Führungsteiles 991 verschieben, v/enn der Winkelarm 99 nicht durch den Schaltarm 92 fixiert ist.
Wenn der Fanghaken 921 als Folge einer durch Kurzschlussstrom bedingten Kontraktion des Schaltelementes 91 den Klinkteil freigibt, wird der Winkelarm 99 um die ortsfeste Anlenkung entgegen dem Uhrzeigersinn verschwenkt und die in Fig. 9b dargestellte Ausschaltstellung des Schalters 90 erreicht.
Wach Abkühlen des Schaltelementen 91 verlängert sich dieses wieder und die Feder 937 stellt den Schalter 90 selbsttätig wieder in die Arbeitsstellung von Fig. 9a, wobei der von der Feder 926 gehaltene Fanghaken 921 in den Klinkteil 993 des Armes 99 einrastet.
Der Schalthebel 97 hat lediglich die Funktion eines Notauslösers, d. h. er kann von Hand in die in Fig. 9c dargestellte Ausschaltstellung gebracht werden, ohne dass das in der Durchbrechung 951 des Gelenkarmes 95 gleitend bis zum Anschlag am Endstück 911 geführte Schaltelement 91 in Funktion tritt. Der Schalter 90 erfüllt die Teilaufgabe der Stromunterbrechung, wie sie bisher meist von Schmelzsicherungen übernommen wird und hat den grossen Vorteil, ein damit gesichertes Netz sofort wieder funktionsfähig zu machen.
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Die in den speziellen Ausf iihrungsbeispielen des erfindungsgemässen Schalters verwendete Einspannvorrichtung in Form einer Zugfeder kann durch andere Zugspanncinrichtungen oder/ und durch in Gegenrichtung v/irkende Druckspanneinrichtungen ersetzt v/erden. Die Spanneinrichtung kann mit Vorteil so ausgebildet werden, dass die auf das Schaltelement einwirkende Zugspannung justiert bzw. verändert v/erden kann. Geeignete Massnahmen, z. B. eine an einem Widerlager geführte Spannmutter auf dem mit einem Gewinde versehenen Ende der Spanneinrichtung,sind dem Fachmann bekannt und bedürfen keiner besonderen Erläuterung.
Auch die Wahl entsprechender Querschnitts- und Längenabmessungen des schaltauslösenden Elementes aus Formgedächtnislegierung unter Berücksichtigung der tJominalstromstärke, für die ein erfindungsgemässer Schalter ausgelegt v/erden soll, ist eine fachmännische Massnahme, da die Leitfähigkeit geeigneter Legierungen bekannt ist oder durch einfache Versuche ermittelt werden kann.
Die Querschnittsform des schaltauslösenden Elementes ist an sich nicht kritisch. Anstelle der in den Ausführungsbeispielen erläuterten Drähte können für Schaltelemente aus Formgedächtnislegierung, die sich bei Erwärmung kontrahieren, allgemein längliche Gebilde mit kreisförmigem, ovalem oder eckigem Querschnitt verwendet v/erden, wobei das Element über seine Länge einen gleichbleibenden oder sich ändernden Querschnitt besitzen kann.
Aus Gründen einer möglichst einfachen Konstruktion des Schalters wird das den Schaltvorgang auslösende Element vorzugsweise meist so ausgebildet, dass seine schaltaunlösende Kraft eine Zugkraft ist.
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Sov/ohl in bezug auf das Schaltelement als auch den Schalteraufbau sind dem Fachmann aufgrund der obigen Erläuterungen viele Variationsmöglichkeiten im Rahmen der Erfindung ersichtlich.
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Claims (11)

DBC Baden 13/77 Patentansprüche
1. Thermoelektrischer Schalter mit einem vom zu schaltenden Strom durchflossenen und den Schaltvorgang auslösenden Element aus einer Formgedächtnislegierung mit Zweiweg-Effekt, gekennzeichnet durch mindestens eine mit dem Schaltelement (11, 21, 31) zusammenwirkende Spanneinrichtung (16, 26, 36), deren auf das Schaltelement einwirkende Kraft zur Festlegung der Temperatur des Schaltvorganges geeignet ist.
2. Schalter nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (11, 21, 31, 71, 91) aus einer gegebenenfalls modifizierten Legierung auf Basis von Kupfer, Zink und Aluminium oder auf Basis von Nickel und Titan besteht.
3. Schalter nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (11, 21, 31, 71, 91) aus einer Legierung besteht, die ausser Nickel und Titan als Hauptbestandteile noch Kupfer in Anteilen von bis zu 30 % des Gewichtes der Legierung und gegebenenfalls mindestens eines der Elemente Aluminium, Zirkonium, Kobalt, Kupfer und Eisen als Modifikator enthält.
4. Schalter nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung, bezogen auf ihr Gewicht, 23-55 % Nikkei, 40-46,5 % Titan und 0,5-30 % Kupfer enthält.
5. Schalter nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung aus 45+1 Gew.% Nickel, 45+1 Gew.% Titan und etwa 10 Gew.% Kupfer besteht.
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6. Schalter nach einem der Patentansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (11, 71, 91) ein draht-, stab- oder bandförmiges Gebilde ist und einen Zweiweg-Effekt in dem Sinne aufweist, dass es sich beim thermisch bedingten Uebergang aus dem mindestens teilweise martensitischen in den mindestens teilv/eise austenitischen Zustand kontrahiert und bei Umkehrung des genannten Ueberganges dehnt.
7. Schalter nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanneinrichtung (16, 76, 96) eine der Kontraktion des Schaltelementes entgegenwirkende Zug- oder Druckkraft erzeugt.
8. Schalter nach Patentanspruch 6, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (73, 731, 75, 751), welche die Einwirkung der Spanneinrichtung (76) auf das Schaltelement (71) während der Dehnung des Schaltelementes (71) beim Uebergang des mindestens teilv/eise austenitischen in den mindestens teilweise martensitischen Zustand aufhebt.
9. Schalter nach einem der Patentansprüche 1-8, gekennzeichnet durch einen durch das Schaltelement (11, 21, 31) auslösbaren Schaltverstärker.
10. Schalter nach den Patentansprüchen 7-9, gekennzeichnet durch (a) einen Auslösearm (72), der um eine ortsfeste Anlenkung (720) schwenkbar ist und in lösbarer Verbindung (721, 793) mit einem schwenkbaren Winkelarm (79) steht, wobei das Schaltelement (71) mit dem Auslösearm (72) verbunden ist, um bei Kontraktion gegen die Wirkung der Spanneinrichtung (76) die Verbindung (721, 793) des Auslösearmes (72) mit dem Winkelarm (79) zu lösen,
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(b) einen Schaltarm (73) , der von einen Verbindungsarm (777), der am Winkelarm (79) abgestützt ist, gegen einen ortsfesten Kontakt (74) zur elektrischen Verbindung dieses Kontaktes (74) mit dem Schaltelement (71) und einer damit verbundenen elektrischen Leitung (742) gedrückt wird,
(c) einen Schalthebel (77) in federnder Verbindung mit dem Winkelarm (79), und
(d) mindestens eine v/eitere Spanneinrichtung (737) zum Trennen der elektrischen Verbindung des Kontaktes (74) mit dem Schaltelement (71) bei Lösung der Verbindung (721, 793) des Auslösearmes (72) mit dem Winkelarm (79).
11. Schalter nach den Patentansprüchen 7-9, gekennzeichnet durch
(a) einen Auslösearm (92) , der um eine ortsfeste Anlenkung (920) schwenkbar ist und in lösbarer Verbindung (921, 993) mit einem schwenkbaren Winkelarm (99) steht, wobei das Schaltelement (91) mit dem Auslösearm (92) verbunden ist, um bei Kontraktion gegen die Wirkung der Spanneinrichtung (96) die Verbindung (921, 993) zu lösen,
(b) einen Schaltarm (93), der über einen Verbindungsarm (977) am Winkelarm (99) anliegt und von mindestens einer weiteren Spanneinrichtung (937) gegen einen ortsfesten Kontakt (94) zur elektrischen Verbindung dieses Kontaktes (94) mit dem Schaltelement (91) und einer damit verbundenen Leitung (942) gedruckt wird,
(c) eine bewegliche Abstützung (974, 977) der Spanneinrichtung (937) am Winkelarm (99) zum Trennen der elektrischen Verbindung des Kontaktes (94) mit dem Schaltelement (91) bei Lösung der Verbindung (921, 993) des Auslösearmes (92) mit dem Winkelarm (99).
MHC AktionpeseJlschaft Brown, Boveri & eic.
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