DE388940C - Elektromagnetisches Relais mit gegen den Hauptanker beweglichem Hilfsanker - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

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*■ " AUSGEGEBEN AM 25. JANUAR 1924

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PATENTSCHRIFT

- M 388940 — ^v KLASSE 21g GRUPPE 4

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Automatic Electric Company in Chicago.

Elektromagnetisches Relais mit gegen den Haupt anker beweglichem Hilf sanker. Patentiert im Deutschen Reiche vom 10. Mai 1921 ab.

Für diese Anmeldung ist gemäß dem Unionsvertrage vom 2. Juni 1911 die Priorität auf Grund der Anmeldung in den Vereinigten Staaten von Amerika vom 6. Mai 1920 beansprucht.

Die Erfindung bezieht. sich auf elektro- Erfindung bezweckt die Konstruktion solcher

magnetische Vorrichtungen, wie Relais, ins- . Relais so zu verbessern und zu vereinfachen.

besondere Stufenrelais, die auf verschiedene _: daß die Stromstärken zwischen weiten Gren-

Magnetisierungsstärken ansprechen, um ver- ' zen schwanken können, ohne ein Versagen

schiedene Schalttätigkeiten auszuführen. Die oder falsches Arbeiten des Relais zu ver- κ

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Ursachen. Das Relais wird in an sich bekannter Weise mit einem Hilfsanker versehen, der erfindungsgemäß so gestaltet und derart angeordnet ist, äaß entsprechend den Erregerstuten des Relais die Ankerbeweguug in Abhängigkeit von verschiedenen magnetischen Kreisen stufenweise erfolgt. Das Hilfsorgan, welches in der Ruhelage des Relais einen den Luftspalt zwischen dem Hauptanker und dem Relaiskern verringernden Vorsprung bildet, kann z. B. so angeordnet sein, daß es durch die Schwerkraft in den Luftspalt hineingebracht wird. Vorzugsweise ist aber die Ausführung derart, daß eine Justierung des Hilfsorgans zwecks beliebiger Verringerung des Luftspaltes möglich ist.

Eine praktische und zweckmäßige Anwendung des verbesserten Relais auf einen Vorwähler einer Selbstanschlußfernsprechanlage ist unter anderem in der Zeichnung dargestellt. Hierbei bewirkt das Relais bei schwacher Erregung die Abtrennung der Batterie und Erde von der Leitung und die Durchschaltung der Leitung bei starker Erregung.

In den Abb. i, 2 und 3 ist eine einfache Ausführungsform des Relais dargestellt. Abb. 4 ist ein Schaltbild eines Vorwählers bekannter Art mit Einzelantrieb und Drehbewegung. In diesem Vorwähler wird das Relais nach der Erfindung als ein kombiniertes Durchschalt- und Abtrennrelais verwendet. Die Abb. 5, 6 und 7 stellen eine andere Ausführungsform des Relais dar, bei welcher eine Einstellung desselben für verschiedene Stromwerte möglich ist.

Das in Abb. 1 dargestellte Relais kann zum größten Teil in der üblichen Weise gebaut sein und besteht aus zwei Wicklungen, die sich auf dem durch das Winkelstück 3 getragenen Kern 2 befinden. Auf dem Winkelstück kann ein beliebiger Federsatz und auch der Hauptanker 4 angeordnet werden. Letzterer ist durch einen Bock 5, an welchem der Anker drehbar gelagert ist, befestigt. Der Bock ist mit dem Winkelstück vermittels einer Schraube 6 und Unterlegscheibe 7 vereinigt. Die bisher beschriebenen Teile sind alle bekannter Art. Aus der Zeichnung geht jedoch hervor, daß ein Hilfsanker vorgesehen ist, der auf dem Hauptanker angeordnet und in seiner Lage durch eine Kappe bzw. ein Gehäuses gehalten wird. Eine. Oberansicht dieses Gehäuses ist in der Abb. 2 dargestellt. Die Konstruktion und Wirkungsweise des Hilf sankers geht aus der Abb. 3 hervor, die einen Querschnitt der Abb. 2 auf der Linie A-A veranschaulicht. Das- Gehäuse 8 wird aus Messing oder irgendeinem anderen unmagnetischen Material hergestellt und auf dem Hauptankcr 4 mit den Schrauben <■)

und 10 befestigt. Der Hilfsanker ist ein nietförmiger Stöpsel aus weichem Eisen mit einem Kopf 12 und einem kurzen Schaft 13. Der Schaft des Hilfsankers geht durch den 65 Hauptanker hindurch und ragt etwas über die untere Fläche des Hauptankers in der dargestellten Weise hinweg. Durch eine Messingbuchse 14 wird das Festkleben der Seiten . des Schaftes und des Hauptankers verhindert 70 i und auch ein zweiter Spalt in dem magnetischen Kreis zwischen dem Kopf des Hilfsankers und der oberen Fläche des Haupt- < ankers gebildet.

Nachdem die mechanische Anordnung des Relais beschrieben ist, soll nun seine Wirkungsweise erklärt werden. Es sei hierbei angenommen, daß das Relais mit einer Wicklung versehen ist, durch welche eine maximale Magnetisierung erzielbar ist, daß aber in dem Erregerstromkreis sich anfangs ein sehr hoher Widerstand befindet. Für die Zwecke der Erläuterung sei auch angenommen, daß der genannte hohe Widerstand regulierbar ist. Wird nun der Stromkreis geschlossen, so wird das Relais wegen des hohen Widerstandes zunächst nicht ansprechen. Die magnetischen Kraftlinien verlaufen zum größten Teil hintereinander durch den Hilfsanker und den Hauptanker. Wird der Widerstand allmählich ausgeschaltet, so wird die Magnetisierung allmählich verstärkt, bis ein kritischer Punkt erreicht wird, bei welchem die Anziehungskraft ausreicht, um den Anker zur Überwindung der gespannten Kontaktiedern zu veranlassen. Sobald dieser Punkt erreicht ist. wird der Hilfsanker mit dem-Hauptanker zusammen bewegt und nach unten gezogen, bis das Ende des Hilfsanker;. den Kern berührt. Hierdurch wird der in der Ruhelage zwischen dem Hilfsanker und dem Kern befindliche Luftspalt geschlossen und ein stabiler Zustand hervorgerufen. Der die beiden Anker hintereinander enthaltende magnetische Kreis besitzt jedoch wegen des kleinen Spaltes, der sich zwischen den Ankern (Messingbuchse 14) befindet, einen verhältnismäßig hohen magnetischen Widerstand, so daß bei weiterer Verringerung des Widerstandes des Erregerstromkreises der unmittelbare Übergang von magnetischen Kraftlinien vom Hauptanker zum Magnetkern anfangen wird, beträchtlich zu werden. Es ergibt sich daher, daß dieser Nebenweg für die Kraftlinien einen zweiten magnetischen Kreis bildet, von welchem der Hilfsauker ausgeschlossen ist. Wird der Widerstand des Erregerstromkreises immer mehr und mehr verringert, so wird der Kraftlinienfluß dieses zweiten magnetischen Kreises immer mehr verstärkt, bis schließlich ein zweiter kritischer Punkt erreicht wird. Der Hauptank'er löst

sich dann von dem Kopf des tlilfsankers los und legt sich auf den Kern auf, wobei der T-IiIfsankcr in das Gehäuse hineingeschoben ■,vird. bis sein unteres linde mit der unteren Fläche des Hauptankers in einer Linie liegt. Das Relais ist nun vollständig angezogen.

Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß ein nach den obigen Grundsätzen konstruiertes Relais sehr sicher arbeiten wird, und solche

ίο Relais werden zweifellos in Fernsprech- und anderen Anlagen zweckmäßig- Verwendung finden. Eine Anwendungsmöglichkeit dieser Art ist in der Abb. 4 dargestellt. Diese veranschaulicht die Schaltung eines Einzelantriebvorwählers mit -Drehbewegung bekannter Art, wie sie z.B. in dem Kapitells des Werkes Automatic Telephone Practice von Harry E. Hershey dargestellt und beschrieben ist. -Vorwähler dieser Art enthalten für gewöhnlich ein kombiniertes Abtrenn- und Durchschaltrelais C mit nur einer Wicklung, die, wie die untere Wicklung des Relais C geschaltet ist. Außerdem ist ein mechanisches Zwischenglied zwischen dem Anker des Relais C und dem Anker des Leitungsrelais L vorgesehen, das so eingerichtet ist. daß in Fällen, wo das Relais C bei Nichterregung des Leitungsrelais erregt wird, der Anker des Relais C nur etwa halb angezogen wird, das aber in Fällen, wo das Leitungsrelais erregt ist, die Erregung des Relais C eine vollständige Anziehung seines Ankers veranlaßt. Dieses mechanische Zusammenarbeiten der beiden Relais erfordert eine besondere Bauart bzw. Anordnung, bei welcher die beiden Relais notwendigerweise als eine Einheit zusammengebaut sind. Dies ist aber in manchen Fällen unerwünscht, und es ist daher häufig zweckmäßig, ein Relais der hier beschriebenen Art anzuwenden, welches als kombiniertes Abtrenn- und Durchschaltrelais arbeitet und das mechanische Zwischenglied überflüssig macht. Das in der Schaltung

. (Abb. 4) gezeigte Relais kann in der in der · Abb. ι gezeigten Weise ausgeführt sein und mit zwei Wicklungen versehen sein, die so geschaltet sind, daß ihre magnetisierenden Wirkungen sich zueinander addieren. Wird die Leitung 18,19 angerufen, so wird die Prüf ader 21 geerdet. Hierdurch wird ein über die untere Wicklung des Abtrennrelais C verlaufender Stromkreis geschlossen, und das Relais wird ungefähr halb angezogen, d. h. sein Anker wird so weit bewegt, daß der Schaft 13 des Hilf sankers den Kern berührt. In dieser Stellung sind die Kontaktfedern 23, 24 und 25 von ihren Ruhekontakten ab- · gehoben, aber nicht mit ihren Arbeitskontakten in Berührung gebracht. In diesem Falle ist nur die eine Arbeitsstufe des Relais durch einen verhältnismäßig schwachen Strom vollendet. Ruft die Leitung 18, 19 aber selbst an, so wird zuerst das Relais L durch den über die Leitung fließenden Strom erregt und schließt einen über die beiden parallel ge-•schalteten Wicklungen des Relais C verlaufenden Stromweg. Gleichzeitig wird der I'rufkontaktarm 26 an eine Stelle des Stromkreises, der sich zwischen dem'Relais C und dem Antriebsmagneten Jl/ befindet, angeschaltet und der Vorwähler zwecks Aufsuchens einer freien Verbindungsleitung angelassen, wobei die beiden Wicklungen des Relais C so lange kurzgeschlossen werden, bis eine freie Verbindungsleitung gefunden worden ist. • Sobald die Kontaktarme eine freie Verbindungsleitung erreichen, zieht das Relais C seinen Anker an, und da nun die Magnetisierung durch die hinzusätzliche magneti- ; sierende Wirkung der oberen Wicklung bedeutend verstärkt ist, wird der Anker des ■ Relais voll angezogen und die Kontakte 23, 24 und 25 mit ihren Arbeitskontakten in . Berührung gebracht. Nachdem das Leitungsrelais L aberregt ist, wird der Anker des . Relais C in seiner voll angezogenen Lage gehalten durch einen Haltestromkreis, der nur die untere Wicklung enthält und in der üblichen bekannten Weise über den Prüfkontaktarm 26 verläuft. Da das Relais sehr sicher arbeitet, können die "Wicklungen beliebig sein. Eine besonders günstige Wirkung wird jedoch erzielt, wenn die untere Wicklung teils aus Kupfer und teils aus Neusilber mit einem Gesamtwiderstand von S5 1300 Ohm hergestellt wird. Hierdurch wird eine Wicklung von niedrigem Wicklungsgrad geschaffen, die bei richtiger Einstellung des Relais eine etwas größere Magnetisierung hervorruft als zum Veranlassen der ersten 10c Umsteuerung des Ankers erforderlich ist, aber bei weitern nicht ausreicht, den Anker zur Ausführung seiner zweiten Schaltstufe zu veranlassen. Die obere Wicklung wird jedoch vorzugsweise ganz aus Kupfer her- 10; gestellt und besitzt einen hohen Wirkungsgrad, dessen magnetisierende Wirkung die Wirkung der unteren Wicklung um etwa das zweifache übertrifft.

Obwohl das beschriebene Relais sehr ein- n< fach und in den meisten Fällen zufriedenstellend ist, ist es unter Umständen wünschenswert, ein Relais zu haben, welches für verschiedene Stromwerte leicht eingestellt werden kann. Aus der im obigen gegebenen 11; Erklärung· der Wirkungsweise ergibt sich, daß das Einstellen darin besteht, daß der eine oder die beiden der »kritischen Punkte« geändert wird. Der erste kritische Punkt wird einfach durch Änderung der Spannung der i2( Kontaktfedern 23, 24, 25 erreicht und ist leicht durchzuführen. Der zweite kritische

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Punkt hängt jedoch von dem Fiilfsspalt in dem magnetischen Stromkreis ab, der in dem eben beschriebenen Relais ein für allemal festgelegt ist. Um eine Einstellung dieses Hilfsspaltes zu ermöglichen, ist eine Ausführungsform des Relais, die ähnlich wie das in der Abb. ι gezeigte Relais arbeitet, geschaffen. Diese in den Abb. 5, 6 und 7 gezeigte Ausführungsform ist bezüglich der mechanischen Bauart erheblich anders ausgeführt, um die beschriebene Einstellung des zweiten kritischen Punktes zu ermöglichen. In der Abb. 5 ist eine Seitenansicht des Hilfsankers ersichtlich. Abb. 6 ist eine vergrößerte Oberansicht, , während Abb. 7 einen Querschnitt auf der Linie B-B (Abb. 6) zeigt

Das Relais kann im allgemeinen wie das in der Abb. 1 gezeigte gebaut sein. Auch der Hauptanker 34 ist ähnlich und in ähnlicher Weise angeordnet. Er ist jedoch nicht in der Mitte oberhalb des Kerns wie der Anker 4 der Abb. 1 durchlocht, sondern sein vorderes Ende ist abgeschnitten, so daß der Anker nicht über den ganzen Kern hinweg ί reicht. Der Hilfsanker ist in ganz anderer Weise ausgeführt. Derselbe besitzt einen Teil 42, der aus unmagnetischem Material hergestellt und auf derselben Achse wie der Hauptanker in der in den Abb. 6 und 7 ge-) zeigten Weise drehbar ist. Auf dem drehbaren Teil 42 ist ein rechtwinklig gebogenes Eisenstück 40 befestigt, und zwar durch unmagnetische Niete 45 und 46. Diese Niete ragen nach unten, wie in der Abb. 7 gezeigt, und ruhen auf der Oberfläche des Ankers 34. Das Weicheisenstück 40 und der Teil 42 sind durchlocht. Das Loch ist mit Innengewinde versehen, in welches, die Eisenschraube 41 mit Sechskantkopf hineingeschraubt ist. Diese Schraube 41 wird so \veit heruntergeschraubt, daß sie den Hauptanker 34 beinahe berührt, und ein Loswerden der Schraube wird durch Federn der Unterlegscheiben 43 und 44 verhindert.

Es sei nun angenommen, daß das Relais zwecks Einstellung in den mit Regulierwiderstand versehenen, im obigen erwähnten Stromkreis eingeschaltet ist. \Vird die Stromstärke erhöht, bis die Magnetisierung den ο ersten kritischen· Punkt erreicht, so wird der Anker 34 angezogen und so weit nach unten bewegt, daß das Weicheisenstück 40 den Kern des Relais berührt. Hierdurch wird der Hauptluftspalt überbrückt, so daß nur noch der kleine Hilfsspalt zwischen dem Ende der Schraube 41 und dem Anker 34 verbleibt. Der Strom kann nun weiter verstärkt werden,

1 ohne weitere Änderungen hervorzurufen, bis die Magnetisierung den zweiten kritischen Punkt erreicht. Bei Erreichung dieses Punktes löst sich der Hauptanker los und legt sich gegen den Kern des Relais. Es ergibt sich also, daß die Wirkungsweise prinzipiell genau dieselbe ist, wie bei dem in der Abb. 1 gezeigten Relais, mit der Ausnahme jedoch, daß in der zweiten Ausführungsfomi (Abb. 5) der zweite kritische Punkt nach Wunsch leicht eingestellt werden kann. Diese Einstellung wird durch Hinunterschrauben oder Hochschrauben der Schraube 41 erreicht, wodurch der Hilfsspalt in beliebiger Weise ver-

' ringert oder vergrößert werden kann. Dieses Relais läßt sich für einen großen Bereich von Stromwerten leicht einstellen.

Claims (2)

1. Patent -Ansprüche:

   ι . Elektromagnetische Relais mit gegen den Hauptanker beweglichem Hilfsanker. dadurch gekennzeichnet, daß Haupt- und Hilfsanker voneinander magnetisch isoliert sind und der Hilfsanker (12 bzw. 40) einen den Luftweg verkleinernden Vorsprung (13) gegenüber dem Hauptanker ■ (4) besitzt, so daß der Hauptanker (4) bei schwächerer Erregung zunächst vom Hilfsanker (12) nur so weit mitgenommen wird, bis der Vorsprung (13) des Hilfsankers (12) den Kern (2) berührt, sodann bei stärkerer Erregung aber der ; Hauptanker (4) allein weiterbewegt wird.
2. 2. Elektromagnetisches Relais nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsanker (40) aus einem oberhalb des Hauptankers (34) an einem Träger (42) drehbar angeordneten Winkelstück besteht, das eine Schraube (41) trägt, mit deren Hilfe der Abstand zwischen Haupt- und Hilfsanker eingestellt werden kann, um das Relais für jeden gewünschten Stromwert einstellen zu können.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.