DE438792C - Elektrisches Relais - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein hochempfindliches Relais, das noch einen sicheren Stromschluß mit einem Strom von ίο-" Amp. und darunter herzustellen erlaubt, um es beispielsweise als Anrufrelais bei der drahtlosen Telegraphic verwenden zu können. Die Herstellung eines Stromschlusses mit einem so schwachen Strom bietet besondere Schwierigkeiten deshalb, weil die Kraft, mit der die ίο be^:den Schaltteile des Relais durch einen solchen Strom aneinandergedrückt werden, e' enfalls nur gering ausfallen kann und infolgedessen im allgemeinen keine genügend innige Berührung der beiden Schaltteile miteinander erfolgt. Nach der Erfindung lassen sich jedoch diese Schwierigkeiten dadurch umgehen, daß man außer dem durch den Strom selbst vermittels des von ihm bewegten Schaltteils erzeugten Druck zur Herao stellung einer innigen Berührung noch den Kohäsionsdruck einer Flüssigkeitsoberfläche nutzbar macht. Das gelingt erfindungsgemäß dadurch, daß man den feststehenden Schaltteil von einer Flüssigkeitskuppe bilden läßt und die Schaltfläche des beweglichen Schaltteils so ausbildet, daß sie dauernd von Schaltflüssigkeit benetzt ist und daß man zugleich eine Einrichtung vorsieht, durch die der feststehende Schaltteil (Flüssigkeitskuppe) und der bewegliche Schaltteil nach jedem Stromschluß voneinander in einer senkrecht zur Ausschlagrichtung des beweglichen Teils stehenden Richtung getrennt werden. Der zur Betätigung eines so eingerichteten Relais dienende Strom braucht dann nur noch stark genug zu sein, den beweglichen Schaltteil in leichte Berührung mit der Flüssigkeitskuppe zu ' ringen. Denn auch bei der leisesten Berührung saugen sich hier die Flüssigkeit des feststehenden Schaltteils 'einerseits und die den beweglichen Teil benetzende · Flüssigkeit andererseits aneinander, so daß,· wenn überhaupt eine Berührung zustande kommt, unter allen Umständen eine innige Verbindung zwischen den beiden Schaltteilen hergestellt wird.

Als Schaltflüssigkeit und fester Schaltteil kommt in erster Linie Quecksilber in Frage. Als beweglicher Schaltteil kann z. B. ein Zeiger dienen, der an dem beweglichen System eines empfindlichen Galvanometers, z. B. eines nach dem Drehspulprinzip gebauten Spiegelgalvanometers, befestigt ist und dessen Spitze mit der Flüssigkeit zur Berührung gebracht wird, wobei die Spitze derart amalgamiert ist, daß ihr stets eine gewisse Menge Quecksilber anhaftet. Die Trennung des beweglichen Teils und der Flüssigkeitskuppe voneinander geschieht nicht in der Ausschlagrichtung des bewegliehen Schaltteils, sondern senkrecht dazu, um einmal ein Abreißen der Quecksilberkuppe zu vermeiden und um außerdem die Nulleinstellung des beweglichen Teils bei den hier zur Trennung erforderlichen verhältnismäßig großen Kräften nicht etwa durch Verbiegen der Schaltzunge o. dgl. zu gefährden. Die Trennung des beweglichen Schaltteils und der Flüssigkeitskuppe voneinander kann daher nicht durch die Richtkraft des bewegliehen Teils erfolgen, deren Stärke zudem im allgemeinen hierzu nicht genügen würde. Erfindungsgemäß ist daher eine besondere Einrichtung zu dieser Trennung vorgesehen, deren Betätigung entweder von Hand oder nach jedem Stromschluß selbsttätig, etwa in der unten näher beschriebenen Weise, geschieht. Dabei besteht die Möglichkeit, den beweglichen Schaltteil von der Kuppe oder die Kuppe von dem beweglichen Schaltteil abzuziehen.

Relais, bei denen der eine Schaltteil von einer Quecksilberkuppe und der andere von einer beweglichen Zunge gebildet wird, sind bereits bekannt. Bei diesen bekannten Relais ist jedoch die bewegliche Zunge nicht von Quecksilber dauernd benetzt, so daß bei diesen Relais keine wesentlich bessere Berührung erzielt wurde wie bei Verwendung zweier fester Körper als Schaltteile. Bei go diesen Relais ist die Güte der Verbindung noch immer von dem Druck, mit dem sich die Zunge an die Quecksilberkuppe anlegt, und somit auch von der die Zunge auslösenden Stromstärke abhängig.

In den Abbildungen ist der Gegenstand der Erfindung durch zwei Ausführungsbeispiele veranschaulicht; Bei beiden Beispielen erfolgt die Trennung der beiden Schaltteile voneinander selbsttätig.

Bei dem ersten der beiden dargestellten Relais, das in Abb. 1 in einem Aufriß und in Abb. 2 in einem Grundriß wiedergegeben ist, sind auf einer Grundplatte α zwei Drehspulgalvanometer angeordnet, die beide ein gemeinsames Magnetsystem besitzen, das aus zwei Stabmagneten b und c -besteht. Die Magnete sind so angeordnet, daß je einem

Südpol des einen ein Nordpol des anderen gegenübersteht. Jedes Ende der Magnete trägt einen Polschuh d, und zwischen je zwei Polschuhen befindet sich ein Eisenkern e. Um jeden der Kerne e ist eine Spule f drehbar angeordnet, von denen die eine einen Zeiger f¹ und die andere einen Zeiger f" trägt. Die Spitzen dieser Zeiger, die in einer lotrechten Ebene angeordnete Schneiden bilden, bestehen aus Platin und sind durch Eintauchen in kochendes Quecksilber amalgamiert. In der Mitte zwischen den beiden Drehspulen f ist ein Gefäß g angeordnet, das mit Quecksilber gefüllt ist und an seinem oberen Ende eine öffnung besitzt, durch die das Quecksilber in Form einer Kuppe g¹ hindurchtritt. Die Höhe dieser Kuppe läßt sich mit einer Schraube g² einstellen, die von der Seite her in das Gefäß g eingeführt ist.

Diese Höhe ist so reguliert, daß der Zeiger f¹ in der gezeichneten Stellung, der Nullstellung, dicht über der Kuppe steht, ohne sie aber zu berühren. Neben dem Gefäß g sind auf der Grundplatte α noch zwei Topfmagnete h und i befestigt, deren Ankerkerne h¹ bzw. i¹ durch entsprechende Öffnungen in das Innere des Gefäßes g· ragen. Der Kern h¹ steht dabei unter der Wirkung einer Blattfeder Λ², die ihn bis zu einem Anschlag, der von einem Absatz h³ gebildet wird, in das Gefäß g zu drücken sucht. Der Kern i¹ steht unter der Wirkung einer Schraubenfeder i~, die ihn aus dem Gefäß g heraus gegen einen Anschlag i³ zu ziehen sucht.

Die einzelnen Teile sind in folgender Weise ejektrisch leitend miteinander verbunden. Die beiden Drehspulen / sind hintereinander geschaltet (vgl. Abb. 2), und zwar so, daß ein Strom, der einen Ausschlag des Zeigers /² aus der gezeichneten Lage heraus in die punktiert angedeutete, mit α bezeichnete bewirkt, einen Ausschlag des Zeigers f¹ in die punktiert angedeutete Lage β verursacht. Der Zeiger /* ist durch eine Leitung j¹ mit einer Batterie j² und diese durch eine Leitung /" mit dem einen Ende der Spule des Magneten h verbunden. Das andere Ende dieser Spule steht durch eine Leitung /* mit dem Gefäß g in Verbindung. Von dem Zeiger f- führt eine Leitung p zu einer Batterie j". Von da aus führt eine Leitung p zu dem einen Ende einer Magnetspule k eines Relais von normaler Empfindlichkeit, durch das der Stromkreis eines Signalapparates geschlossen und geöffnet werden soll. Von dem andern Ende der Magnetspule k geht eine Leitung;⁸ zu dem einen Ende der Spule des Magneten i, dessen anderes Ende durch eine Leitung p mit dem Gefäß g in Verbindung steht.

Die beschriebene Einrichtung wirkt in folgji:der Weise. Beginnt ein Strom, dessen Vorhandensein angezeigt werden soll, in dem die Drehspulen/ enthaltenden Stromkreis zu fließen, so bewegt sich der Zeiger/² aus der gezeichneten Stellung heraus auf die Quecksilberkuppe g·¹ zu und kommt mit dieser zur Berührung. Infolge seiner dauernden Benetzung mit Quecksilber wird er durch den Kohäsionsdruck der Quecksilberoberfläche etwa bis in die Mitte der Kuppe, in die Stellung δ, gezogen. Gleichzeitig gelangt der Zeiger Z¹ in die Stellung ß. Durch das Eintauchen des Zeigers /² in das Quecksilber wird der Stromkreis der Batterie /^e geschlossen. Dadurch· tritt das Relais, der die Spule k angehört, in Tätigkeit, und außerdem zieht der Magnet i seinen Anker i¹ an, der dabei etwas tiefer in das Gefäß g geschoben wird, so daß er eine etwas größere Menge Quecksilber verdrängt als vorher. Der Zuwachs an verdrängtem Quecksilber bewirkt eine Erhöhung der Kuppe g¹. Verschwindet dann der die Drehspulen f durchfließende Strom wieder, so kann der Zeiger /² zunächst nicht wieder in seine Ruhelage zurückkehren, da er in der Quecksilberkuppe festgehalten wird. Der Zeiger f¹ dagegen kehrt wieder in seine Ausgangsstellung zurück. Da aber inzwischen die Kuppe eine Erhöhung erfahren hat, so kommt auch er nunmehr mit dieser in Berührung und wird durch den Kohäsionsdruck in sie hineingezogen (Stellung γ). Dadurch wird der Stromkreis der Batterie j² geschlossen, der Magnet h zieht seinen Anker an, der dabei etwas aus dem Gefäß g herausgezogen wird. Infolgedessen sinkt jetzt die Quecksilberkuppeg¹. Beide Zeiger werden frei und kehren in ihre Nullagen zurück. Die Magnete h und i werden, ebenso wie die Spule k, stromlos, und die Kuppe g¹ nimmt ihren ursprünglichen Zustand wieder an.

Bei dem in den Abb. 3 und 4 in einem Aufriß und einem Grundriß dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Drehspulgalvanometer vorgesehen, das einen permanenten Magnet / und eine Drehspule P- mit einem Zeiger I" besitzt, dessen Spitze wiederum amalgamiert ist. Diese Spitze schwebt in ihrer Nullage frei dicht über einer Quecksilberkuppe m¹, die aus einer öffnung eines aus Hartgummi hergestellten Gefäßes« heraustritt, das mit einem Zapfen n¹ in einem Lager 0 pendelnd aufgehängt ist und das noch eine zweite öffnung besitzt, aus der eine Quecksilberkuppe m" heraustritt, die von der Kuppe m¹ isoliert ist. An dem Gefäß η ist eine eiserne Zunge n? befestigt, die als Anker für zwei einander gegenüberstehende Elektromagnete p¹ und p² dient. Dem freien Ende der. Zunge n~ gegenüber ist eine Feder q so

befestigt, daß die Zunge mit ihr in Berührung kommt, wenn sie von dem Magneten ^² angezogen wird. Die freie Stirnseite der Zunge ist mit einer Einkerbung n³ versehen. Dieser Stirnseite gegenüber sind zwei Schneiden r¹ und f² federnd angeordnet, von denen die erste in die Einkerbung n³ einschnappt, wenn die Zunge n^s von dem Magneten p¹ angezogen wird, und von denen die zweite in die Einkerbung einschnappt, wenn die Zunge von dem Magneten p² angezogen wird.

Der Zeiger I² steht durch eine Leitung s¹ in elektrischer Verbindung mit dem einen Pol ^! einer galvanischen Batterie t, deren anderer j is Pol einerseits durch eine· Leitung s³ mit dem einen Ende der Spule des Magneten p¹, ' andererseits durch eine Leitung i^s mit einem Ende der Spule des Magneten p² in i Verbindung steht. Das andere Ende der Spule des Magneten ^¹ ist durch eine Leitung j* mit der Quecksilberkuppe to^x verbunden und das andere Ende der Spule des ; Magneten p² durch eine Leitung s⁵ mit der Quecksilberkuppe m². Die Zunge n² und die < Feder q bilden zusammen eine Unterbrechungsstelle in einem Stromkreis, in den | ein durch das Drehspulrelais zu betätigender Wecker eingeschaltet ist.

Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel ist die Wirkungsweise die folgende. Wird ein Strom durch die Spule I¹ des Drehspul- j galvanometers geschickt, so bewegt sich der Zeiger Ψ aus der gezeichneten Stellung auf die Quecksilberkuppe m² zu, bis er diese berührt und durch den Kohäsionsdruck in sie hineingezogen wird. Dadurch wird der Stromkreis, der von der Batterie t über die Spule desMagneten^² zurQuecksilberkuppem² j und über den Zeiger I² wieder zur Batterie * i zurückgeht, geschlossen. Der Magnet p² i zieht die Zungen² an und dieser berührt die j Feder q, wodurch auch der Weckerstromkreis geschlossen wird. Durch das Anziehen ^: ■ der Zunge n² wird aber auch das Gefäß η um i den Zapfen n¹ gedreht und dadurch die ■ Ouecksilberkuppe m" nach unten von dem Zeiger I² abgezogen, so daß der Magnet p² ■ wieder ausgeschaltet wird. Die Zunge n² be- : hält aber ihre Lage, in die sie durch den Ma- ^! gneten p² gebracht worden ist, zunächst bei, da beim Anziehen des Magneten ρ² die Schneide i~ in die Einkerbung n^s eingeschnappt ist. Der Zeiger P bleibt so lange ^! über der Kuppe »r stehen, als noch Strom in der Spule/.¹ fließt. Wird dieser Strom | unterbrochen, so kehrt der Zeiger I² wieder in seine Ausgangsstellung zurück, berührt aber nun die jetzt' 'höher stellende Quecksilberkuppe m¹ und wird in diese hineingezogen. Dadurch wird der Magnet p¹ eingeschaltet. Er zieht die Zunge n² an, die hierdurch wieder in ihre Ausgangsstellung zurückgezogen wird, wobei die Schneider¹ in die Einkerbung n^s einschnappt. Dadurch wird aber zugleich auch die Kuppe m¹ von dem Zeiger I² abgezogen, so daß dieser für eine neue Einschaltung frei wird.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Elektrisches Relais mit einer den feststehenden Schaltteil bildenden, zu einer Kuppe geformten Schaltflüssigkeit, der die aus einem festen Körper gebildete Schaltfläche (Zunge, Schneide o. dgl.) des beweglichen Schaltteils gegenübersteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltfläche des beweglichen Schaltteils dauernd mit Schaltflüssigkeit benetzt ist und daß eine besondere Einrichtung zum Entfernen der Flüssigkeitskuppe und des beweglichen Schaltteils voneinander nach jedem Stromschluß in einer senkrecht zur Ausschlagrichtung des beweglichen Schaltteils stehenden Richtung dient.
2. 2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum gegenseitigen Entfernen der Flüssigkeitskuppe und des beweglichen Schaltteils selbsttätig wirkt.
3. 3. Relais nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Entfernen der Flüssigkeitskuppe und des beweglichen Schaltteils voneinander ein Magnet dient, der jeweils das ganze Gefäß, in dem sich die Schaltflüssigkeit befindet, in dem genannten Sinn bewegt, und der durch das Eintauchen des beweglichen Schaltteils in die Kuppe eingeschaltet wird, und daß mit dem erwähnten Gefäß ein zweites, ebenfalls eine nach außen offene Flüssigkeitskuppe aufweisendes Gefäß mechanisch so gekuppelt ist, daß die zweite Flüssigkeitskuppe beim Entfernen der zuerst erwähnten Kuppe von dem beweglichen Schaltteil in dessen Weg kommt, so daß der bewegliche Schaltteil beim Zurückgehen in die Nullage in die zweite Kuppe gelangt, wodurch ein zweitem Elektromagnet eingeschaltet wird, der bewirkt, daß wieder die erste Kuppe in den Weg des beweglichen Schaltteils gebracht und die zweite Kuppe aus diesem Weg entfernt wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.