DE3545356C2 - Sicherheits-Schaltrelais - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Sicherheits-Schaltrelais gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Relais sind in vielfältiger Ausgestaltung be­ kannt, beispielsweise aus der DE 2 61 900 B2. Bei dieser Bauform ist es meist üblich, die Kontaktfeder oder auch mehrere Kontaktfedern unmittelbar oder gegebenenfalls über ein Isolierstoffteil mit dem Anker zu koppeln, so daß die Ankerbewegung über die Befestigungsstelle der Kontaktfedern unmittelbar auf diese übertragen wird. Ein solcher Aufbau ist zum normalen Schalten zweckmäßig und auch platzsparend, doch ergeben sich Probleme, wenn von zwei oder mehr mit dem Anker gekoppelten Kontaktfedern eine mit dem Gegenkontaktelement verschweißt ist, so daß auch bei Unterbrechung des Erregerstromkreises der Anker nicht mehr abfallen kann. Für bestimmte Anwendungsfälle besteht aber aus Sicherheitsgründen die Forderung, daß auch beim Verschweißen eines Kontaktes nach Abschaltung des Erregerstromkreises der Laststromkreis auf jeden Fall unterbrochen werden muß. Zu diesem Zweck mußten bisher zwei Relais mit getrennten Magnetsystemen verwendet wer­ den, deren Kontakte in Serie geschaltet wurden. Auch wur­ de bereits vorgeschlagen, ein Relais mit zwei Ankern zu verwenden, deren Kontakte intern oder extern in Serie in den Laststromkreis eingeschaltet werden können (auf älterer Priorität beruhende EP 0 211 446 A1). Die Verwendung von zwei Relais bedeutet zweifellos einen hohen Aufwand, aber auch zwei Anker in einem Relais benötigen zusätzliches Volumen.

Aus der DE-OS 21 12 085 ist ein zum Schalten von Schwachstrom konzipiertes Relais bekannt, bei dem Kontaktfedern zwischen der Spulenwicklung und dem Anker in einem Spulenflansch ange­ ordnet sind. Die gezeigten Kontaktsätze sind dort Umschalt­ kontakte, wobei aber auch die Verwendung von Arbeits- oder auch Ruhekontakten erwähnt wird. Wollte man jedoch die dorti­ ge Konstruktion zum Schalten höherer Ströme verwenden, wäre das Problem der Entkopplung der beiden Kontakte dort nicht zu lösen, weil die gemeinsame Betätigungskarte zumindest bei be­ stimmten Konstellationen eine Rückwirkung auf den jeweils an­ deren Kontakt erzeugen könnte.

In der DE 25 40 183 C2 ist ein Magnetsystem für ein Flachbau­ relais gezeigt, bei dem der Anker zwei biegbare Nasen zur Nachhubeinstellung aufweist, die über getrennt steuerbare Druckstempel unterschiedlich eingestellt werden können. Das Problem der Entkopplung zweier Kontaktpaare ist dort aber we­ der angesprochen noch gelöst, da die Kontakte des Relais und deren Betätigung weder dargestellt noch beschrieben sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schaltrelais der eingangs genannten Art mit mindestens zwei von einem Anker betätigten Schließerkontakten so zu gestalten, daß bei möglichst gerin­ gem Raumbedarf für die Anker- und Kontaktanordnung auch beim Verschweißen eines Kontaktes sichergestellt wird, daß der je­ weils andere Kontakt nach Unterbrechung des Erregerstromkrei­ ses geöffnet wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch Anwendung der kenn­ zeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Beim erfindungsgemäßen Relais sind die Kontaktfedern platz­ sparend im Bereich des Spulenflansches zwischen Anker und Wicklung angeordnet, wobei jede Kontaktfeder über ein eigenes Betätigungsstück entgegen ihrer Vorspannung geschaltet wird. Somit sind die beiden Kontaktfedern voneinander und vom Anker entkoppelt, so daß auch beim Verschweißen eines Kontaktes der Anker in jedem Fall nach Abschaltung des Erregerstromkreises abfällt und somit auch das Öffnen des zweiten oder auch eines weiteren Kontaktes gestattet. Gleichzeitig sind die Kontakte­ lemente durch ihre Anordnung im Spulenflansch gut gegen die Magnetkreisteile isoliert, wobei durch die Ausgestaltung als Schließer-Kontaktbrücken ohne eigenen Anschluß auch die Iso­ lierung vereinfacht wird.

Die Kontaktfedern können dabei in einer nach unten offenen Ausnehmung des Spulenkörperflansches ange­ ordnet und in Schlitzen des Spulenkörperflansches bei­ spielsweise durch Steckbefestigung verankert sein. Die Kontaktfedern liegen zweckmäßigerweise mit Vorspannung an einer Anschlagfläche des Spulenkörperflansches an, wäh­ rend die Gegenkontaktelemente zweckmäßigerweise in Aus­ nehmungen bzw. an Anschlagstellen des Spulenkörperflan­ sches positioniert sind. Auf diese Weise ergibt sich durch den Spulenkörperflansch gleichzeitig eine Positio­ nierung der Kontaktfedern und der Gegenkontaktelemente, wodurch der Kontaktabstand exakt eingestellt ist.

Die Betätigungselemente sind zweckmäßigerweise in Form von Pimpeln am Anker angespritzt oder in Ausnehmungen des Ankers eingesteckt. Im Bereich der Befestigungsstellen für die Betätigungsstücke besitzt der Anker in vorteil­ hafter Weiterbildung teilweise freigeschnittene Betäti­ gungslappen, die mit dem eigentlichen Anker über Sollbie­ gestellen in Verbindung stehen. Durch Verbiegen dieser Betätigungslappen kann der Kontakthub für jede der beiden Kontaktfedern unabhängig eingestellt werden, wodurch eine gleichmäßige Andruckkraft und Abbrandsicherheit der Kon­ takte gegeben ist.

Nimmt man an, daß das Relais zwei Kontaktfedern besitzt, so können diese Kontaktfedern an ihren freien Enden je­ weils mit einem Brückenkontaktstück versehen sein, womit jeweils zwei Gegenkontaktelemente überbrückt werden kön­ nen. Sollen die beiden Kontakte in einem einzigen Schalt­ kreis liegen, so kann die Serienschaltung extern vorge­ nommen werden. In diesem Fall benötigen die Kontaktfedern selbst keinen eigenen Anschluß. Sie können aus einem op­ timalen und preiswerten Federmaterial, beispielsweise Stahl, hergestellt sein, da sie nur die Funktion der Kon­ taktandrückkraft und Kontaktaufreißkraft (Rückstellkraft) übernehmen. Anstelle der Brückenkontaktanordnung könnte aber auch die jeweilige Kontaktfeder mit einem Anschluß verbunden sein und mit lediglich einem Gegenkontaktele­ ment einen Schließer bilden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können zwei im Spulenkörperflansch verankerte Kontaktfedern selbst zu einer Kontaktbrücke ergänzt sein, wobei also jede der beiden Kontaktfedern einem Gegenkontaktelement gegenübersteht und die beiden Kontaktfedern im Bereich ihrer Befestigung im Spulenkörperflansch verbunden sind, vorzugsweise als einteilige, U-förmige Blattfeder. In diesem Fall bilden die beiden Schließerkontakte einen einzigen Brückenkontakt, dessen beide Kontaktstellen aber voneinander entkoppelt sind, so daß beim Verschweißen der einen Kontaktstelle der Brückenkontakt insgesamt noch öffnen kann.

Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein erfindungsgemäß gestaltetes Relais mit zwei Brückenkontakten in perspektivischer Darstellung,

Fig. 2 und 3 das Relais von Fig. 1 in zwei teilweise ge­ schnittenen Ansichten,

Fig. 4 eine etwas abgewandelte Ausführungsform in einer mit Fig. 1 vergleichbaren Darstellung.

Das in den Fig. 1 bis 3 gezeigte Relais besitzt einen Spulenkörper 1 mit zwei Flanschen 2 und 3 und einer Wick­ lung 4, welcher auf einem Sockel 5 so angeordnet ist, daß die Spulenachse parallel zur Sockelebene verläuft. Der weichmagnetische Eisenkreis besteht aus einem Kern 6 und einem winkelförmigen Joch 7, dessen erster Schenkel 7a senkrecht zur Spulenachse angeordnet und mit dem einen Kernende gekoppelt ist, während der zweite Jochschenkel 7b sich oberhalb der Spule parallel zum Sockel 5 er­ streckt und an seinem freien Ende eine Lagerkante für ei­ nen plattenförmigen Anker 8 bildet, der seinerseits mit dem freien Ende des Kerns 6 einen Arbeitsluftspalt bil­ det.

Im Spulenkörperflansch 2 sind zwei Kontaktfedern 9 und 10 verankert, welche beiderseits des verlängerten Spulen­ kerns 6 - gegenüber diesem durch das Isoliermaterial des Spulenkörpers isoliert - angeordnet sind und sich von ih­ rer Verankerungsstelle in der Nähe der Oberseite des Spu­ lenkörperflansches im wesentlichen senkrecht zur Grund­ fläche und etwa parallel zum Anker 8 nach unten erstrec­ ken. Die Kontaktfedern 9 und 10 befinden sich dabei in Kammern 11 des Spulenkörperflansches 2 und sind jeweils gegen eine Wand 12 vorgespannt, die sowohl eine Anlage­ fläche für die Kontaktfedern 9 bzw. 10 als auch eine iso­ lierende Abschirmung gegenüber dem Anker und dem Spulen­ kern bildet. Zur Verankerung der Kontaktfedern besitzt der Spulenkörperflansch 2 außerdem im oberen Bereich Ein­ steckschlitze 13 mit Klemmrippen 14.

Jede der beiden Kontaktfedern 9 und 10 besitzt an ihrem freien Ende ein Brückenkontaktstück 15 bzw. 16, welches jeweils mit zwei Gegenkontaktelementen 17 und 18 bzw. 19 und 20 zusammenwirkt. Die Gegenkontaktelemente sind mit ihren Anschlußelementen 21 im Sockel 5 verankert und der­ art abgekröpft und gewinkelt, daß sie die gewünschten Po­ sitionen gegenüber den Brückenkontaktstücken 15 und 16 einnehmen. Mit ihren freien Enden sind die Gegenkontakt­ elemente 17, 18, 19 und 20 jeweils in Einschnitte 21 des Spulenkörperflansches 2 eingesteckt und auf diese Weise genau gegenüber den Kontaktfedern 9 und 10 bzw. deren An­ schlag an der Wand 12 positioniert.

Der Anker 8 besitzt zwei Betätigungsstücke 22, die in Be­ tätigungslappen 8a des Ankers 8 eingesteckt oder einge­ spritzt sind. Jeder dieser Betätigungslappen 8a ist durch einen Schlitz 8b gegenüber dem eigentlichen Anker teil­ weise freigeschnitten, so daß eine Sollbiegestelle 8c entsteht. Durch Biegen der Betätigungslappen 8a an diesen Sollbiegestellen 8c können die Betätigungsstücke 22 ge­ genüber den zugehörigen Kontaktfedern 9 bzw. 10 verstellt werden, um auf diese Weise eine gleichmäßig Andruckkraft und Abbrandsicherheit der Kontakte einzustellen.

Das System wird durch eine Kappe 23 in Verbindung mit dem Sockel 5 zusammengehalten, wobei die in Taschen und zwi­ schen Rippen positionierten Anschlußelemente 21 der Ge­ genkontaktelemente sowie die Spulenanschlußelemente 24 so fixiert werden, daß sie hohe Steckkräfte aufnehmen kön­ nen. Beim dargestellten Beispiel sind die Anschlüsse 23 und 24 alle in einer Reihe aus dem Sockel herausgeführt, wobei diese Reihe außerdem noch mit einem Schutzkragen 25 des Sockels 5 umgeben ist. Die Anschlüsse könnten aber auch in einem beliebigen anderen Raster oder in anderer Gestaltung ausgeführt sein.

Die Funktion des Relais ergibt sich aus der beschriebenen Konstruktion. Beim Anziehen des Ankers 8 werden beide Brücken-Schließerkontakte 15, 17 und 18 bzw. 16, 19 und 20 geschlossen. Die beiden Schließer können durch ent­ sprechende Beschaltung in einen gemeinsamen Laststrom­ kreis eingeschaltet sein. Wird der Erregerstromkreis ab­ geschaltet, so fällt der Anker aufgrund der Entkopplung von den Kontaktfedern 9 und 10 in jedem Fall ab. Selbst wenn einer der Kontakte verschweißt ist, kann die andere Kontaktfeder beim Abfallen des Ankers in ihre Ruhestel­ lung zurückkehren und ihren zugehörigen Kontakt öffnen.

Fig. 4 zeigt eine etwas abgewandelte Ausführungsform ge­ genüber Fig. 1. Der grundsätzliche Aufbau stimmt mit Fig. 1 überein, wobei die gleichen Bezugszeichen verwendet wurden und folglich eine nochmalige Beschreibung der übereinstimmenden Teile nicht notwendig ist. Lediglich die Kontaktfedern sind anders gestaltet. Bei diesem Aus­ führungsbeispiel sind nämlich die beiden Kontaktfedern 29 und 30 einstückig in Form einer U-förmigen Blattfeder 33 gestaltet, die in dem Spulenkörperflansch 2 durch Ein­ stecken oder auch durch Einbetten verankert ist. Die bei­ den Kontaktfedern 29 und 30 bilden somit selbst eine Kon­ taktbrücke, die mit den beiden Gegenkontaktelementen 31 und 32 einen Brücken-Schließerkontakt bilden. Wird diese Kontaktanordnung in einen Laststromkreis geschaltet, so kann beim Verschweißen einer Kontaktstelle der jeweils andere Schenkel der Kontaktbrücke noch öffnen und den Stromkreis unterbrechen.

Claims (10)

1. Sicherheits-Schaltrelais mit

• - einem Sockel (5),
• - einem auf dem Sockel (5) angeordneten Spulenkörper (1) mit einem Kern (6) und einer Wicklung (4), deren Achse sich parallel zum Sockel erstreckt,
• - einem winkelförmigen Joch (7), das mit einem ersten Schenkel (7a) an ein Kernende angekoppelt ist und mit dem freien Ende des dem Sockel gegenüberliegend oberhalb der Spule angeordneten zweiten Schenkels (7b) eine Lagerkante für einen flachen, stirnseitig vor dem freien Kernende angeordneten Anker (8) bildet,
• - ferner mit mindestens zwei vom Anker betätigbaren Kon­ taktfedern (9, 10; 29, 30), die in der Nahe der Ankerla­ gerung befestigt sind, sich annähernd parallel zum Anker senkrecht zur Sockel ebene erstrecken und in der Nahe der Sockeloberseite mit mindestens zwei in dem Sockel veran­ kerten Gegenkontaktelementen (17, 18, 19, 20; 31, 32) zu­ sammenwirken,

dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfedern (9, 10; 29, 30) ohne eigenen Anschluß in einem zwischen dem Anker (8) und der Wicklung (4) liegenden Spulenkörperflansch (2) befestigt sind, so daß sie je eine Schließer-Kontaktbrücke (15, 16; 33) für mindestens ein Paar von Gegenkontaktelementen (17, 18, 19, 20; 31, 32) bilden, und
daß sie in Richtung auf den Anker (8) vorgespannt und unab­ hängig voneinander über isolierende Betätigungsstücke (22) beim Anziehen des Ankers betätigbar sind.

2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfedern (9, 10; 29, 30) in einer nach unten offenen Ausnehmung (11) des Spulenkörperflansches (2) angeordnet sind.

3. Relais nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfedern (9, 10; 29, 30) mit Vorspannung an einer Anschlagfläche (12) des Spulenkörperflansches (2) anliegen.

4. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gegenkontaktelemente (17, 18, 19, 20; 31, 32) in Ausnehmungen (21) bzw. an Anschlagstellen des Spulen­ körperflansches (2) positioniert sind.

5. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß beiderseits des Spulenkerns (6) je eine Kon­ taktfeder (9, 10) im Spulenkörperflansch (2) verankert ist und mit ihrem freien Ende ein mit zwei Gegenkontaktelementen (17, 18; 19, 20) zusammenwirkendes Brückenkontaktstück (15; 16) trägt.

6. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß beiderseits des Spulenkerns je eine Kontaktfe­ der (29, 30) vorgesehen ist, die mit jeweils einem Gegenkon­ taktelement (31, 32) zusammenwirkt, und daß beide Kontaktfe­ dern (29, 30) im Bereich des Spulenkörperflansches verbunden sind, vorzugsweise eine U-förmige Blattfeder (33) bilden.

7. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kontaktfedern (9, 10; 29, 30) in Schlitzen (13) des Spulenkörperflansches (2) durch Steckbefestigung verankert sind.

8. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Betätigungsstücke (22) am Anker (8) durch Einstecken oder durch Anspritzen befestigt sind.

9. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Anker (8) jeweils im Bereich der Betäti­ gungsstücke (22) teilweise freigeschnittene Betätigungslappen (8a) aufweist, die über Sollbiegestellen (8c) justierbar sind.