DE565168C - Mechanisches Relais - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Relais und

elektromechanische Einrichtungen, in welchen ein Elektromagnet mechanische Kraft steuert, die zur Betätigung von Telegraphenapparaten verwendet wird.

Elektromagnetische Relais, die nach dem Rückwirkungsprinzip arbeiten, d. h. nach der Ankerumlegung eine örtliche Gegenkraft auf den Anker ausüben, sind an sich bekannt. Zu diesen Relais gehört beispielsweise das sogenannte Gulstadrelais, bei dem eine elektromagnetische Rückwirkung den Anker eines polarisierten elektromagnetischen Relais beeinflußt. Diese Rückwirkung wird durch die elektrischen Konstanten der zugeordneten Kondensatoren, Induktanzen und Widerstände in zweckmäßiger Weise geregelt.

Wenn ein Relais dieser Art in einem Telegraphenstromkreis verwendet werden soll, wird die Schwingungsgeschwindigkeit des Ankers in Übereinstimmung mit der Grundgeschwindigkeit der Signalstromumkehrungen im fernen Sender gebracht. Der empfangene Linienstrom, der die auf periodischen Umkehrungen beruhenden Signale wiedergeben soll, braucht nur so stark zu sein, daß er, wenn erforderlich, die örtlich erzeugten Ankerschwingungen unterdrücken kann. Die Energie, die benötigt wird, um den Anker aus einer Stellung in eine andere zu bringen, wird von örtlichen Quellen geliefert, und die Linienströme brauchen nur so stark zu sein, daß sie die Einleitung der Ankerbewegung verhindern.

Bei Telegraphenapparaten und ähnlichen Apparaten ist es in vielen Fällen zweckmäßig, an Stelle von elektrischen oder elektromagnetischen Antrieben mechanische Antriebe zu verwenden. Wenn mechanische Teilantriebe benutzt werden, dienen die Elektromagnete im allgemeinen nur dazu, die mechanische Kraft zu steuern, die für die Bewegung des Apparates verwendet wird. Es ist beispielsweise bekannt, einen Satz von Nocken o. dgl. auf einer drehbaren Welle anzuordnen, die durch Kupplung mit einem Teil in Verbindung steht, der von einer mechanischen Kraftquelle angetrieben wird. Bei dieser Vorrichtung wird dann die Kupplung mittels eines Schalthebels o. dgl. betätigt, der von einem Elektromagneten gesteuert wird. Die Nocken o. dgl. führen hier die verschiedenen Arbeitsoperationen aus, während der Elektromagnet als Steuereinrichtung dient.

Durch vorliegende Erfindung ist es möglich geworden, auf den Anker eines Relais nach der Umlegung eine Gegenkraft einwirken zu lassen, die nicht wie bisher durch elektrische Mittel, sondern durch mechanische Einrichtungen geregelt oder gesteuert wird. Das Verfahren gemäß vorliegender Erfindung kann in allen Fällen verwendet werden, in denen ein Relais- oder Magnetanker unter der Steuerung von Linien-

strömen steht und bei seiner Umlegung die Bewegung eines durch örtliche mechanische Kraft beeinflußten Teiles zur Betätigung eines Telegraphenapparates freigibt. Die Erfindung besteht darin, daß örtliche Mittel, welche durch die Bewegung des mechanisch beeinflußten Teiles gesteuert werden, auf den Anker nach jeder Umlegung eine Gegenkraft ausüben, und daß die Linienwicklungen ίο des Relais entgegen der Einwirkung der örtlichen Mittel den Anker selektiv in der einen oder der anderen Stellung festhalten.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird die Gegenwirkung durch rein mechanische Mittel herbeigeführt.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird eine elektromagnetische Gegenwirkung herbeigeführt, aber die Einstellung und die Steuerung erfolgen mittels mechanisch betätigter Einrichtungen, die von der Ankerbewegung abhängig sind.

Die Erfindung wird hier in Verbindung mit einer Anordnung beschrieben, bei der die Ankerbewegung einen Teil auslöst, der bei jeder Ankerbewegung eine halbe Umdrehung ausführt und ein Exzenterglied betätigt, das in Übereinstimmung mit und in Abhängigkeit von den Ankerbewegungen einen zweiten Teil aus einer Stellung in eine zweite Stellung bewegt. An-Ordnungen dieser Art werden gewöhnlich als mechanische Relais bezeichnet. Im vorliegenden Falle kann der zweite Teil verwendet werden, um die Gegenwirkung auf den Relaisanker zu steuern und um eine beliebige andere Arbeitsoperation auszuführen. Es ist bei vorliegender _# Erfindung gleichgültig, welcher der mechanisch beeinflußten Teile des Systems den Telegraphenapparat betätigt.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist darin zu sehen, daß die örtliche Gegenwirkung für beide Bev-cgungsrichtungen des steuernden Relaisankers durch eine einzige Einstellung gleichzeitig und gleichförmig herbeigeführt werden kann. Diese Einstellung erfolgt mittels einer einzigen Feder, deren Spannung geregelt werden kann und die durch verschiedene Glieder auf zwei unabhängige Hebel einwirkt. Bei der zweiten der hier beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung erfolgt die Einstellung mittels eines einstellbaren Widerstandes, der in dem gemeinsamen Rückweg der wechselnden Stromkreise angeordnet ist.

Die rein mechanisch wirkende Form der Erfindung kann derart eingerichtet sein, daß die Gegenwirkung, die in einer Stellung auf den Anker einwirkt, verschieden ist von der Gegenwirkung, die den Anker in der zweiten Stellung beeinflußt. Durch diese Anordnung kann eine Vorspannung, die der elektrische" Vorerregung entspricht, erreicht werden, wenn Einfachstrom verwendet wird. Diese Ausführungsform kommt für Systeme mit Doppelstrom nicht in Frage.

In der beiliegenden Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt.

Abb. ι zeigt ein mechanisches Relais mit mechanischer Gegenwirkung.

Abb. 2 zeigt ein mechanisches Relais mit elektromagnetischer Gegenwirkung unter mechanischer Einstellung und Steuerung.

Abb. 3 zeigt die mechanische Gegenwirkungseinrichtung gemäß Abb. 1 in Verbindung mit einstellbaren Vorspannungseinrichtungen.

Gemäß Abb. 1 ist 1 der Anker des polarisierten Relais 2. Der Anker betätigt durch die Verbindungsstange 3 die Hemmung 4 einer Reibungskupplung, deren treibender Teil (nicht dargestellt) von einer Quelle mechanischer Kraft (z. B. einem Motor, nicht dargestellt) mit konstanter Geschwindigkeit gedreht wird. Der angetriebene Teil 5 führt bei jeder Bewegung des Relaisankers 1 von einer Seite zur anderen eine halbe Umdrehung aus und trägt einen exzentrisch gelagerten Zapfen 6, der eine schwenkbare Welle 7 betätigt. Die Verbindung zwischen dem Zapfen 6 und der Welle 7 besteht aus einem auf der Welle befestigten Arm 8 und einer Verbindungsstange 9. Ein zweiter, auf der schwenkbaren Welle 7 befestigter Arm 10 kann verwendet werden, um bei einem Telegraphenapparat verschiedene Operationen auszuführen oder um eine federnde Kontaktzunge 13 zu bewegen, die abwechselnd gegen eine der Kontaktschrauben 11 und 12 gepreßt wird. Die beschriebene Anordnung bildet ein mechanisches Relais, bei dem die auf der schwenkbaren Welle 7 befestigten Arme, in Übereinstimmung mit den Bewegungen des Ankers 1, durch mechanische Kraft aus'der einen Stellung in die andere gebracht werden.

Mit einem dritten, auf der Welle 7 befestigten Arm 14 ist eine zweite Verbindungsstange 15 verbunden, die ein Abstandstück 16 derart bewegt, daß dieses sich abwechselnd gegen den einen oder den anderen von zwei unabhängigen Hebern 17 und 18 legt, die auf einem gemeinsamen Zapfen 19 drehbar gelagert sind. Die oberen Enden der Hebel können sich gegen die Seiten des Ankers 1 anlegen. Die unteren Enden der Hebel sind durch drehbare Gelenke oder Glieder 20 und 21 mit dem einen Ende einer gemeinsamen Feder 22 verbunden, deren Spannung mittels eines Hebels 23 geregelt werden kann, der mit dem anderen Ende der Feder verbunden ist und mittels der Schraube 24 eingestellt wird. Die aus den Gliedern 20 und 21, der Feder 22 und dem Hebel 23 bestehende Anordnung bildet eine einfache Einrichtung, mittels welcher die auf die Arme 17 und 18 einwirkende Federspannung derart geregelt werden

kann, daß beide Arme demselben Federdruck ausgesetzt sind.

Wenn der Relaisanker ι aus einer Stellung in die andere bewegt wird, beispielsweise von links nach rechts, gibt die Hemmung 4 den Zahn des angetriebenen Teiles 5 frei, der durch mechanische Kraft gedreht und nach einer halben Umdrehung von dem Zahn auf der entgegengesetzten Seite der Hemmung 4 fest-

to gehalten wird. Der Exzenterzapfen 6 bewegt sich in entgegengesetzter Richtung und verstellt die Welle 7 um einen kleinen Winkelbetrag. Diese Bewegung der Welle 7, die in diesem Falle entgegen dem Uhrzeigersinn erfolgt, wird mittels des Armes 8 und der 'Verbindungsstange 9 herbeigeführt. Durch diese Bewegung wird das Abstandsstück 16 von dem Arm 14 und der Verbindungsstange 15 von rechts nach links bewegt und legt sich hierbei gegen den Hebel 17, der vom Anker 1 abgehoben wird. Gleichzeitig wird der Hebel 18 unter der Einwirkung der Feder 22 gegen die entgegengesetzte Seite des Ankers gelegt. Wenn kein Strom in den Relaisspulen fließt, wird der Relaisanker durch den Magnetismus des polarisierten Magneten in dieser Stellung festgehalten. Wenn die Spannung der Feder 22 jetzt mittels der Schraube 24 derart geregelt wird, daß der Druck des Hebels 18 auf den Anker gerade ausreicht, um diese magnetische Kraft zu überwinden, so wird der Anker 1 mechanisch nach links bewegt werden und, wenn das Relais sich in einem neutralen Zustande befindet, auf dieser Seite wieder von dem Magneten festgehalten werden. Durch die Bewegung des Ankers 1 wird der Hemmbügel 14 bewegt, und der angetriebene Teil führt wieder eine Halbumdrehung aus. Der Exzenterzapfen 6 dreht die Welle 17 um einen kleinen Winkel im Uhrzeigersinn, und das Abstandsstück 16 wird hierdurch wieder von links nach rechts gedreht, wodurch der Hebel 17 von der Feder 22 gegen den Anker 1 gepreßt und der Hebel 18 freigegeben wird. Der Anker 1 bewegt sich wieder nach links, und das mechanische Relais führt wiederum eine Halbumdrehung aus. Diese Bewegungen erfolgen ununterbrochen, und wenn der angetriebene Teil der Kupplung des mechanischen Relais sich mit konstanter Geschwindigkeit dreht, werden der Anker 1 des elektromagnetischen Relais und der Teil 10 auf der Welle 7 in Schwingung gehalten werden bei einer Frequenz, die von der Geschwindigkeit des treibenden Teiles des mechanischen Relais abhängig ist. Die mechanische Rückwirkung tritt nicht sofort ein, und die Bewegung des Ankers wird nicht sofort umgekehrt. Diese Wirkungen werden während der Halbumdrehung des Kupplungsteiles 5 herbeigeführt, und der Anker 1 bewegt sich deshalb bei jeder Betätigung rasch von einer Seite zur anderen.

Auch der Teil 8 führt bei jeder Freigabe des Teiles 3 eine rasche gleichmäßige Bewegung aus, so daß Schwingungen von einwandfreier Form entstehen.

Wenn die Schwingungen eingestellt werden, derart, daß die Umdrehungsgeschwindigkeit des treibenden Teiles der Kupplung mit der Geschwindigkeit der Signalstromumkehrungen in einem Telegraphenstromkreis übereinstimmt, so wird der Strom in den Spulen des Relais 2 nur dazu benötigt, je nach der Polarität der Signalelemente den Anker 1 entgegen der Wirkung der Feder 22 auf der einen oder der anderen Seite festzuhalten. Wie schon erwähnt, kann die Spannung der Feder 24 für beide Hebel 17 und 18 gleichzeitig geregelt werden. Während der Bildung eines Signalelementes sinkt der Strom bis auf einen Wert herab, der nicht ausreicht, um den Anker gegen den Druck des Hebels 17 oder 18 festzuhalten, und der Anker 1 wird in dem Augenblick, in welchem der Strom diesen kritischen Wert annimmt, nach der anderen Seite hinüberschwenken. Diese vorbereitende Wirkung ist äußerst vorteilhaft, und es dürfte einleuchtend sein, daß diese Anordnung in dieser Beziehung genau wie ein Schwingungsrelais mit elektromagnetischer Rückwirkung arbeitet.

Bei der in Abb. 2 dargestellten Ausführungs- 9c form ist das Relais mit zusätzlichen Wicklungen 25 und 26 versehen, die an zwei Kontaktschrauben 27 bzw. 28 angeschlossen sind. Eine Kontaktzunge 29, die von der schwenkbaren Welle 7 betätigt wird, schwingt zwischen den Kontaktschrauben und ist mit dem einen Pol einer örtlichen Batterie 30 verbunden, deren anderer Pol durch einen regelbaren Widerstand 31 mit der Verbindungsstelle zwischen den Wicklungen 25 und 26 verbunden ist. Bei dieser Anordnung wird eine elektromagnetische Rückwirkung herbeigeführt, die durch die Bewegungen des mechanisch betätigten Teiles des mechanischen Relais, d. h. der Welle 7, gesteuert wird. Wenn das steuernde elektromagnetische Relais sich im Ruhezustand befindet, liegt die Kontaktzunge 29 gegen eine der Kontaktschrauben 27 und 28 an, und in Übereinstimmung hiermit fließt der Strom in der Wicklung 25 oder 26 in einer solchen Richtung, daß der Anker 1 nach der entgegengesetzten Seite bewegt wird. Mittels des Widerstandes 31 kann die Stärke dieses Stromes derart geregelt werden, daß die Wirkung des Stromes in der Hauptwicklung des Relais gerade ausreicht, um den Anker entgegen der örtlichen Beschleunigungskraft auf dem Kontakt festzuhalten. Wenn der Linienstrom an Stärke abnimmt, bevor eine Richtungsänderung stattfindet, wird der Anker nach der anderen Seite bewegt. Während der folgenden Halbumdrehung des Kupplungsteiles legt das mechanische Relais

die Kontaktzunge auf die andere Kontaktschraube, wodurch die Richtung der örtlichen Beschleunigungskraft umgekehrt wird. Wenn kein Haltestrom in der Hauptwicklung des Relais vorhanden ist, werden der Anker und die schwenkbare Welle 7 des mechanischen Relais dauernd in Schwingung gehalten werden.

Die in Abb. 1 dargestellte Einrichtung kann beispielsweise in der in Abb. 3 angedeuteten Weise abgeändert werden, um das Relais für Einfachstrombetrieb einzurichten oder um die relative Wiedereinstellungs- oder Rückwirkungskraft in den beiden Außenstellungen des Ankers für Doppelstrombetrieb einzustellen. In beiden Fällen dient die in Abb. 3 gezeigte Einrichtung dazu, eine Vorspannung für die mechanischen Rückwirkungseinrichtungen zu schaffen.

Wenn Relais 2 gemäß Abb. 1 in Doppelstromkreisen verwendet wird, ist die Steuerkraft in der elektromagnetischen Wicklung in beiden Stellungen der Relaiszunge ungefähr die gleiche. Beim Einfachstrombetrieb kann aber die Steuerkraft in den beiden Kontaktstellungen der Relaiszunge verschieden sein, indem sie von der Anordnung und der Einstellung des Relais abhängig ist. Bei Doppelstrombetrieb wird, wenn ein Relais neutral eingestellt ist, der Anker in eine Stellung gebracht (und in dieser Stellung festgehalten) von einem Strom, der eine bestimmte Polarität hat, und die Umlegung des Ankers (bzw. das Festhalten desselben) wird mittels eines Stromes von entgegengesetzter Polarität herbeigeführt. Beim Einfachstrombetrieb wird dagegen der Anker vom Arbeitsstrom bewegt und festgehalten, aber wenn dieser Strom aufhört, wird der Anker durch Federn oder durch Gegenmagnetisierung in die Ruhestellung zurückgebracht.

Gemäß Abb. 3 sind die Hebel 17 und 18 mittels der Glieder 30 und 31 mit einer Stange 32 verbunden. Diese Stange ist mit Gewinde versehen und kann mittels des Knopfes 33 gedreht werden. Auf dem Gewindeteil der Stange 32 ist eine verschiebbare Mutter angeordnet, die mit einer Feder 22 verbunden ist. Durch Drehung des Knopfes kann die Mutter 34 aus einer Mittelstellung nach links oder rechts bewegt werden.

Wenn die Mutter 34 ihre mittlere Stellung einnimmt, wirkt das ganze Schwingungsrelais in der oben beschriebenen Weise. Soll die Anordnung aber für Einfachstrombetrieb eingerichtet werden, so wird die Mutter 34 mittels des Knopfes 33 gegen dasjenige Glied bewegt, welches von der Seite, nach welcher der Strom den Anker 1 bewegen soll, entfernt ist. In dieser Weise werden die Glieder 30 und 31 von verschiedenen Spannungen beeinflußt, und das Relais erhält eine Vorspannung, deren Stärke von der Stellung der Mutter im Verhältnis zum Mittelpunkt der Schraube abhängig ist. Beim Einzelstrombetrieb wird das Relais in Arbeitsstellung geführt unter der Einwirkung des Arbeitsstromes und der Zugkraft, die die Feder 22 auf den leichter belasteten Hebel ausübt. Das mechanische Relais tritt darauf in Tätigkeit, worauf das Abstandsstück den leichter belasteten Hebel von dem Anker 1 entfernt und den schwerer belasteten Hebel gegen die andere Seite des Ankers drückt. Wenn der Strom jetzt aufhört, wird der Anker unter Mitwirkung des schwerer belasteten Hebels in die Ruhestellung zurückgebracht.

Aus den obigen Ausführungen ergibt sich, daß sämtliche Vorteile eines Schwingungsrelais erzielt werden können, selbst wenn der Relaisanker in beiden Richtungen verschiedenen Kräften ausgesetzt ist.

Die beschriebenen Anordnungen können selbstverständlich in verschiedener Weise abgeändert werden, ohne daß der Rahmen der Erfindung überschritten wird.

Claims (6)

Patentansprüche: 8S

1. Mechanisches Relais, dessen Anker unter der Steuerung von Linienströmen steht und bei seiner Umlegung die Bewegung eines durch örtliche mechanische Kraft beeinflußten Teiles zur Betätigung eines Telegraphenapparates freigibt, dadurch gekennzeichnet, daß örtliche Mittel (Hebel 17, 18, Abb.x; Wicklungen 25, 26, Abb. 2), die durch die Bewegung des durch mechanische Kraft beeinflußten Teiles (5) gesteuert werden, auf den Anker (1) nach jeder Umlegung eine Gegenkraft ausüben, und daß die Linienwicklungen (2), entgegen der Wirkung der örtlichen Mittel, den Anker selektiv in der einen oder der anderen Stellung festhalten.

2. Mechanisches Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die örtlichen Mittel rein mechanischer Art sind und ein Abstandsstück (16) aufweisen, welches bei jeder Bewegung des Ankers (1) durch mechanische Kraft entgegengesetzt der Ankerbewegung bewegt wird, wobei zwei mit entgegengesetzten Seiten des Ankers und mit dem Abstandsstück zusammenwirkende unabhängige Hebel durch eine Federanordnung derart beeinflußt werden, daß diese auf den Anker einwirken, so daß dieser der Bewegung des Abstandsstückes folgt, und daß die Linienwicklungen (2), in Übereinstimmung mit dem Stromfluß und entgegen der Wirkung der Federanordnung, den Anker auf der einen oder der anderen Seite festhalten.

3. Mechanisches Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die örtlichen

Mittel elektromagnetischer Art sind und eine Hilfswicklung (25,26) aufweisen, die in Übereinstimmung mit den Bewegungen einer Kontaktzunge (29) erregt wird, die bei jeder Ankerbewegung durch mechanische Kraft aus einer Stellung in eine andere bewegt wird, und daß eine Hauptwicklung (2) entgegen der Wirkung der Hilfswicklung den Anker in der einen oder der anderen Stellung festhält.

4. Mechanisches Relais nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die unabhängigen Hebel (17,18) eine gemeinsame Federanordnung (22) vorgesehen ist, die durch getrennte Glieder (30, 31) mit den Hebeln in Verbindung steht und eine Einstellvorrichtung (23,24) besitzt, um die Federeinwirkung auf beide Hebel gleichzeitig und gleichförmig zu regeln.

5. Mechanisches Relais nach Anspruch 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden unabhängigen Hebel (17, 18) durch besondere Verbindungsglieder mit entgegengesetzten Enden einer drehbaren, mit Gewinde versehenen Stange (32) verbunden sind und daß einstellbare Federanordnungen (22) mit einer Mutter (34) in Verbindung stehen, die auf der mit Gewinde versehenen Stange (32) zwischen den die erwähnten Glieder aufnehmenden Enden dieser Stange eingestellt werden kann, um die auf jeden einzelnen Hebel (17, 18) einwirkende Federkraft verschieden zu gestalten.

6. Mechanisches Relais nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei jeder Bewegung eines Ankers (1) der angetriebene Teil (5) einer Kupplung für eine halbe Umdrehung freigegeben wird und einen Teil (8) aus einer Stellung in eine andere Stellung führt, wobei dieser Teil (8) örtliche Mittel steuert, die nach jeder Betätigung bestrebt sind, den Anker zurückzuführen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen