DE637080C - Elektrisches Zeitrelais, insbesondere zum Schutze elektrischer Anlageteile - Google Patents

Description

Es sind elektrische Zeitrelais bekannt, deren Zeitwerke aus längs einer feststehenden Ablaufbahn rollenden Kugeln bestehen, die während ihrer Ablaufzeit oder an deren Enden Kontakte bzw. Verklinkungen betätigen.

Bei den Zeitrelais dieser Art erhält der Laufkörper durch das Ansprechen eines Ansprechgliedes einen Stoß, durch den die Bewegung eingeleitet wird. Ein genauer Ablauf der Zeit, wie er für den Schutz elektrischer Anlageteile unumgänglich notwendig ist, wird dabei nicht ermöglicht, weil die Anfangsgeschwindigkeit von sich bei jedem Ansprechen ändernden Faktoren, nämlich z. B. vom Lagerspiel der Ansprechmagnete oder von der wechselnden Stärke ihrer Erregung, abhängig ist. Außerdem besitzen die bekannten Zeitwerke dieser Art nur einen einzigen arbeitsbereiten Laufkörper, so daß die Zeitrelais jeweils nur einmal ablaufen können, worauf eine Rückführung der Kugel von Hand notwendig ist. Daher muß bei Zeitrelais dieser Art auch nach jedem Anlauf eine Auslösung erfolgen, unabhängig davon, ob die das Anas sprechen des Relais bewirkenden Betriebsverhältnisse diese während des Ablaufs unnötig gemacht haben.

Das Relais der Erfindung vermeidet diese

Nachteile. Dies geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß die durch beliebige elektrische Größen anzuregenden Ansprechglieder nur dazu dienen, eine derartige Sperrung der Ablaufkörper aufzuheben, die den ersten der von vornherein schon auf der Schrägfläche der Ablaufbahn hintereinanderliegenden Laufkörper zum Ablauf freigibt, ohne daß die Kugel dabei einen zusätzlichen, die Ablaufzeit beeinflussenden Bewegungsimpuls erhält.

Es sind erfindungsgemäß mehrere Laufkörper gleichzeitig oben auf der Ablaufbahn hintereinander angeordnet, um ein mehrmaliges Ansprechen des Relais auch ohne jede vorherige Rückführung des Laufkörpers zu ermöglichen. Dabei werden erfindungsgemäß Sperren derart angeordnet, daß bei jedem Ansprechen mindestens eines Ansprechgliedes jeweils nur ein einziger Laufkörper anlaufen kann.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird zugleich mit der Betätigung mindestens eines Ansprechgliedes ein Kraftspeicher gespannt, der jeden Laufkörper nach Beendigung seines Laufes wieder in die Arbeitsstellung bringt. Erfindungsgemäß kann dies durch Betätigung eines Hilfsmagnets geschehen, der erregt wird, wenn der Laufkörper zur Ruhe kommt, und dessen Anker durch eine schlagartige Bewegung den Laufkörper in die Arbeitsstellung bringt.

LTm die Auslösung des Relais zu vermeiden, wenn während des Ablaufes einer Kugel die Betriebsverhältnisse wieder normal geworden sind, wird erfindungsgemäß die Betätigung des Auslösekontaktes durch Mittel, die über

die in die Ruhestellung zurückgekehrten Ansprechglieder gesteuert werden, verhindert. Z.B. wird eine ,von der Stellung der Ansprechglieder abhängige Weiche am Ende de.r* Ablaufbahn vorgesehen, die in der Ruhestefe lung aller Ansprechglieder den Durchlauf cfe|.^; Laufkörper nach der Betätigungsvorrichtung des Auslösekontaktes sperrt, oder die Ansprechglieder können in ihrer Ruhestellung ίο auch die Auslösekontakte oder deren Verklinkungen aus der Bahn der Kugeln heraushalten.

Wenn während der Laufzeit einer Kugel das Ansprechglied bzw. die Ansprechglieder in die Ruhestellung zurückgehen .„und . unmittelbar darauf wieder ansprechen, so erfolgt die Auslösung durch die erste Kugel, von dem Zeitpunkt des zweiten Ansprechens ab gerechnet, in einer kürzeren Zeit. Erfindungsgemäß wird dies dadurch vermieden, daß bei gleichzeitigem ■ Ablauf mehrerer Laufkörper' die Auslösung auch in der Arbeitsstellung der Ansprechglieder durch geeignete Mittel so ,lange gesperrt wird, bis nur noch ein Laufkörper auf der Ablaufbahn ist, der nunmehr die Auslösung in der vorausgesetzten Zeit bewirkt.

Eine zweckmäßige Weiterbildung des erfindungsgemäßen Relais besteht in folgender Anordnung: Die ablaufende Kugel bringt mittels einer Vorbereitungsklinke eine vor dieser . in der Ablaufbahn liegende Hauptklinke aus einer Anfangsstellung in eine Mittelstellung, während -eine während des weiteren Ablaufs dieser Kugel austretende zweite Kugel die Hauptklinke aus der Mittelstellung in eine Endstellung bringt. Die Hauptklinke ist derart mit der Weiche gekuppelt, daß diese bei Übergang der Hauptklinke aus der Mittelstellung in die Endstellung die Kontaktbetätigungsvorrichtung des Relais sperrt. Ferner sind in der Leerbahn und in der Auslösebahn durch die Kugeln zu betätigende Rückführungsklinken angeordnet, welche die Hauptklinke derart steuern, daß diese bei Betätigung durch die eine der Leerbahn zugeordnete Rückführungsklinke aus ihrer jeweiligen Stellung in die vorherige Stellung, bei Betätigung durch die der Auslösebahn zugeordnete Rückführungsklinke dagegen stets unmittelbar in die Anfangsstellung zurückgebracht wird, wodurch in beiden Fällen die Weiche in der Arbeitsstellung mindestens eines Ansprechgliedes die Auslösung durch, die nächste Kugel in der eingestellten Zeit gestattet.

Die Notwendigkeit, während des Laufes der Kugeln eine Reihe von Betätigungen durchführen zu müssen, führt erfindungsgemäß dazu, den Gehalt der Kugel an kinetischer und potentieller Energie durch Ausbildung der Laufbahn willkürlich zu steuern. Hierdurch kann man einen Überschuß an Kraft erhalten und den Laufweg der Kugeln für eine vor-. geschriebene Zeit trotz zeitweise sehr hoher ^Geschwindigkeit kurz halten.

i?vAuf der Zeichnung zeigen die Abb. 1 bis 3 _;'Be*ispiele von Ausführungen des Erfindungs-

'r^dk In Abb. I und 2 ist 1 eine wendeiförmige Führung mit V-förmigem Querschnitt, wie es aus Abb. 2 zu entnehmen ist. 2 sind Kugeln in der Arbeitsstellung, 3 ist ein zweiarmiger und 4 ein einarmiger Hebel, die durch ein oder mehrere Ansprechglieder 5 betätigt werden. Diese bewegen eine Weiche 6. 7 ist eine Auslösebahn, 8 eine Leerbahn und 9 ein Auslösekontakt, der durch eine Betätigungsklinke 10 gesteuert wird. Die Kugeln 2 liegen in der Ruhestellung in einem Sammelbehälter 12, der mittels einer Schnur 13 über eine Rolle 14 durch ein mittels einer Klinke 30 verklinktes Gegengewicht 15 gehoben werden kann. Der Sammelbehälter 12 ist nach der Seite eines Flügelrades 18 hin offen. Auf dieser Seite besitzt er einen Stift 17, der hinter einer Klappe 16 liegt, die beim Heben des Sammelbehälters 12 das Loch verschließt, damit die Kugeln nicht wieder in den unteren Teil des Relais hineinfallen. Das obere Ende der Führung ist gebogen und besitzt Schlitze, wo- go durch die Kugeln gezwungen werden, ihren Platz an der höchsten Stelle der Laufbahn 1 in Arbeitsbereitschaft einzunehmen. Der Sammelbehälter 12 wird mittels der Schnur 13 durch die Schlitze so hoch gezogen, bis auch die unterste Kugel ihn verlassen hat. Die Klinke 30 wird durch ein Flügelrad 18 betätigt. 31 ist eine Platte, die, wenn sie von den Kugeln 2 entlastet ist, einen Kontakt 32 betätigt, der meldet, daß nur noch wenige Kugeln in Arbeitsbereitschaft sind.

Die Wirkungsweise ist folgende: Beim Ansprechen des Ankers des Magnets 5 gelangt nur die erste Kugel 2 auf die Laufbahn 1. Den Lauf der übrigen Kugeln wird durch den Hebel 4 gesperrt. Der Anker senkt gleichzeitig die Weiche 6, wodurch die Kugel gezwungen wird, die Auslösebahn 7 zu durchlaufen, wobei sie die den Kontakt 9 freigebende Klinke 10 auslöst. Geht der Anker des Magnets 5 während des Laufes der Kugel in die Ruhestellung zurück, so rücken die Kugeln 2 bis zum Hebel 3 vor, und zugleich wird die Weiche 6 gehoben. Die ablaufende Kugel überspringt dann beim Verlassen der" Führung 1 'infolge ihrer kinetischen Energie die Auslösebahn 7 und rollt über die Leerbahn 8 in den Sammelbehälter 12. Dabei muß jede Kugel ein Flügelrad 18, das eine Nase besitzt, ein Stück drehen. Nach Vollendung einer ganzen Umdrehung des Flügelrades 18 wird durch die Nase die Klinke 30 betätigt.

Diese gibt das Gewicht 15 frei, welches, wie leicht ersichtlich ist, die Kugeln 2 in die Arbeitsstellung hebt. Bei der Aufwärtsbewegung des Sammelbehälters 12 verschließt die Klappe 16 mittels des Stiftes 17 das Loch vor dem Sammelbehälter, so daß die Kugeln 2 diesen nur an der obersten Stelle der Führung ι verlassen können. Sollte es vorkommen, daß nur noch zwei Kugeln in Arbeitsstellung sind, z. B. durch ein unerwartet zahlreiches Ansprechen' des Relais, so kann durch die Betätigung des Kontaktes 32 eine Meldevorrichtung wirksam gemacht werden, die diesen Zustand anzeigt, so daß alle Kugeln wieder in Arbeitsbereitschaft gebracht werden können.

Wenn bei den beschriebenen Relais während der Laufzeit einer Kugel das Ansprechglied bzw. die Ansprechglieder 5 in die Ruhestellung zurückgehen und unmittelbar darauf wieder ansprechen, so erfolgt die Auslösung durch die erste Kugel, von dem Zeitpunkt des zweiten Ansprechens ab gerechnet, in einer kürzeren Zeit. Wenngleich dies im allgemeinen tragbar ist, so können doch Fälle auftreten, in denen diese Eigenschaft unerwünscht ist. Ein solcher Fall wäre z. B. bei Verwendung des beschriebenen Zeitrelais als Kurzschlußschutz von Leitungen möglich, wenn dieser zugleich mit elektrischen Zeitrelais anderer Konstruktion, bei denen die Auslösezeit stets von der letzten Betätigung der Ansprechglieder an zählt, vorgenommen wird. Bei zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Kurz-Schlüssen können dann die Relais nach der Erfindung früher auslösen als andere mit eingestellter kürzerer Auslösezeit, wodurch die Selektivität gestört wäre.

Damit bei mehreren zugleich auf der Laufbahn befindlichen Kugeln die Auslösezeit unabhängig von der Stellung der Ansprechglieder so lange verhindert wird, bis nur noch eine Kugel auf der Laufbahn ist, worauf die Auslösung in der Arbeitsstellung eines An-Sprechgliedes nach genau der eingestellten Zeit erfolgt, ist erfindungsgemäß die Anordnung, wie sie die Abb. 3 zeigt, getroffen.

Unter Benutzung der gleichen Bezugszeichen wie in Abb. 1 und 2 weist Abb. 3 außerdem noch folgende Einzelteile auf: 20 ist eine Vorbereitungsklinke, die in der Ruhelage stets die gezeichnete Stellung hat und mittels einer Gabel 21 eine Hauptklinke 22 aus der Stellung α in die Stellung b bewegt. Die Hauptklinke 22 kann drei Lagen einnehmen: die Ruhelage a, in der sie unwirksam ist, dann (betätigt durch die Vorbereitungsklinke 20 über die Gabel 21) die Mittellage b und schließlich (betätigt durch eine evtl. neu austretende Kugel) die Endlage c. In der Mittellage b wird die Hauptklinke 22 durch eine Klinke 23 gehalten. Die Hauptklinke 22 ist derart über eine Schnur 29 mit der Weiche 6 verbunden, daß die Klinke 22 unter dem Einfluß einer weiteren Kugel beim Übergang von Stellung b in die Endstellung c die Weiche 6 auf die Auslöseverhinderung stellt, und zwar auch dann, wenn die Anregeglieder mittels, der Stange 28 die Weiche 6 auf Auslösung halten. Unter der Leerbahn 8 befindet sich eine Klinke 25, die beim Ansprechen mittels eines Übertragungsgestänges 26 die Hauptklinke 22 aus deren Stellung c oder b auslöst, um nach b bzw. α zurückzugehen. Durch Betätigung eines Auslösekontaktes 9 wird mittels eines Übertragungsgestänges 27 die Hauptklinke 22 so ausgelöst, daß sie, unabhängig davon, ob sie vorher in Mittelstellung b oder in Endstellung c stand, stets in die Stellung α zurückkehrt.

Die Wirkungsweise ist folgende: Die erste die Bahn durchlaufende Kugel bringt mittels der Vorbereitungsklinke 20 und der Gabel 21, die beide sogleich wieder in die Anfangsstellung zurückgehen, die Hauptklinke 22 aus der Ruhestellung α in die Arbeitsstellung b. Vollendet die Kugel ihre Bewegung, ohne daß eine zweite Kugel austritt, so verläßt sie die Führung, fällt auf die Klinke 10 und betätigt den Kontakt 9. Die Hauptklinke 22 wird durch die Bewegung des Gestänges 2J und der Klinke 23 ausgelöst und gelangt in die Ruhestellung α zurück. Das gleiche geschieht mittels der Klinken 25 und 23 nebst deren Übertragungsgestänge 26, wenn während des Laufes der Kugel die Ansprechglieder in ihre Ruhestellung zurückgehen und die Kugel die Leerbahn 8' durchläuft. Gehen die Ansprechglieder während des Laufes einer Kugel in die Ruhestellung zurück und gleich darauf, während die erste Kugel 19 z. B. die gezeich- nete Stelle erreicht hat, zum zweiten Male in die Arbeitsstellung, so veranlaßt die zweite Kugel, daß die Hauptklinke 22 aus der Stellung b nach c, wo sie durch die Klinke 24 festgehalten wird, geht. Dabei wird die Weiche6 gehoben, und die Kugelig läuft durch die Leerbahn 8. Hier bewirkt sie durch die Betätigung der Klinke 25, daß die Hauptklinke 22 aus der Stellung c nach b zurückgeht. Die Weiche 6 bewegt sich in die Auslösestellung, und die Auslösung wird, wenn nicht inzwischen eine dritte Kugel ausgetreten ist, von der zweiten Kugel betätigt. Dabei gelangen dann alle Klinken wieder in die Ruhestellung. Beim Austreten weiterer Kugeln wiederholt sich, wie leicht verfolgt werden kann, der gleiche Vorgang.

Die verschiedene Einwirkung der Stangen 26 und 27 auf die Rückführung der Hauptklinke 22 ergibt sich aus folgender Überlegung: Die Stange 26 erhält durch das Auf-

prallen einer Kugel ,.auf die Klinke 25 nur einen kurzen Impuls^: und kefert in kürzerer Zeit in die gezeichnete Ruhestellung zurück, als die Hauptklinke 22 braucht, um aus der Stellung c in die Stellung b zu gelangen. Durch Betätigung der Stange 26 kann also die Hauptklinke 22 nur aus der Stellung c nach b oder von b nach a, nie jedoch von c direkt nach α gelangen. Die Stange 27 dagegen wird mittels der Klinke 10 durch den Auslösekontakt 9 betätigt. Dieser bleibt längere Zeit geöffnet, und die Hauptklinke 22 hat daher Zeit, stets in die Grundstellung α zurückzukehren, unabhängig davon, ob sie vorher in der Stellung c oder b stand.

Die Notwendigkeit, während des Laufes der Kugeln eine Reihe von Betätigungen durchzuführen, führt erfindungsgemäß dazu, den Gehalt der Kugel an kinetischer und potentieller Energie durch Ausbildung der Laufbahn willkürlich zu steuern. Hierdurch kann man vor notwendigen Betätigungen einen Überschuß an Kraft erhalten und trotzdem den Laufweg der Kugeln für eine vor-

U₅ geschriebene Zeit trotz zeitweise sehr hoher Geschwindigkeit kurz halten. Dies geschieht dadurch, daß die Kugel nach Erreichen der gewünschten großen Geschwindigkeit und nach der evtl. Betätigung von Klinken, Kontakten o. dgl. durch Aufwärtsführung der Bahn, durch Einschaltung eines kleinen freien Falles (mit Umsetzung der kinetischen Energie in Wärme) und neuem Beginn der Laufbewegung oder durch Hemmungen irgendwelcher anderer Art (Rasten, Druckfedern) verlangsamt wird.

Claims (8)

1. Patentansprüche:

   i. Elektrisches Zeitrelais, insbesondere zum Schütze elektrischer Anlageteile, das aus Ansprechgliedern, aus einem Zeitwerk, welches einen unter dem Einfluß der Schwerkraft längs einer festen schrägen Bahn rollenden oder gleitenden Laufkörper besitzt, und aus einer von diesem Laufkörper betätigten Kontaktvorrichtung besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansprechglieder (5) den Ablauf mehrerer von vornherein schon auf der Schrägfläche der Ablaufbahn hintereinanderliegender Laufkörper (2) über zwei Sperrhebel (3,4) steuern, von denen der eine (3) den vorderen Lauf körper und der andere (4) den diesem nachfolgenden Laufkörper in der Weise abwechselnd sperren und freigeben, daß, wenn bei normaler Erregung der Ansprechglieder (5.) der Sperrhebel (3) den vorderen Laufkörper sperrt, der andere Sperrhebel (4) sich außer Eingriff mit dem zweiten Laufkörper befindet.
2. 2. Zeitrelais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Ansprechen mindestens eines Ansprechgliedes (5) ein Kraftspeicher gespannt wird, der jeden Laufkörper nach Beendigung seines Laufes wieder in die Arbeitsstellung bringt.
3. 3. Zeitrelais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Beendigung des Laufs eines Laufkörpers dieser einen Hilfsmagneten erregt, dessen Anker dem Laufkörper den Impuls zum Zurückschnellen in die Arbeitsstellung gibt.
4. 4. Zeitrelais nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Rückkehr normaler Betriebsverhältnisse während des Ablaufs einer Kugel die Betätigung des Auslösekontaktes durch Mittel, die über die in die Ruhestellung zurückgekehrten Ansprechglieder gesteuert werden, verhindert wird.
5. 5. Zeitrelais nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende der Ablaufbahn eine von der Stellung der Ansprechglieder (5) abhängige Weiche (6) in der Ruhestellung aller Ansprechglieder (5) den Durchlauf der Laufkörper (2) nach der Betätigungsvorrichtung (10) des Auslösekontaktes (9) verhindert oder daß die Ansprechglieder (5) in der Ruhestellung den Auslösekontakt (9) bzw. dessen go Sperrklinke (10) aus der Ablaufbahn herausheben.
6. 6. Zeitrelais nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei gleichzeitigem Ablauf mehrerer Laufkörper die Auslösung auch in der Arbeitsstellung der Ansprechglieder (5) durch geeignete Mittel so lange gesperrt wird, bis nur noch ein Lauf körper auf der Ablaufbahn ist.
7. 7. Zeitrelais nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine ablaufende Kugel (19) mittels einer Vorbereitungsklinke (20) eine vor dieser in der Ablaufbahn (1) liegende Hauptklinke (22) aus einer Anfangsstellung (α) in eine Mittel-Stellung (&), und eine während des weiteren Ablaufes der Kugel (19) austretende zweite Kugel (2) die Hauptklinke (22) aus der Mittelstellung (b) in eine Endstellung (c) bringt; die Hauptklinke (22) ist derart mit der Weiche (6) gekuppelt, daß diese beim Übergang der Klinke (22) aus der Mittelstellung (b) in dieEndstellungXc) die Betätigungsvorrichtung (10) sperrt; ferner sind in der Leerbahn (8) und in n₅ der Auslösebahn (7) durch die Kugeln zu betätigende Rückführungsklinken (25, 9) angeordnet, welche die Hauptklinke (22) derart steuern, daß diese bei Betätigung durch die Rückführungsklinke (25) der Leerbahn (8) aus ihrer jeweiligen. Stellung in die vorherige Stellung (von c

   nach b oder von b nach a), bei Betätigung \ durch die Rückführungsklinke (9) der Auslösebahn (7) dagegen stets unmittelbar in die Anfangsstellung (α) zurückgebracht wird, wodurch in beiden Fällen die Weiche (6) in der Arbeitsstellung mindestens eines Ansprechgliedes (5) die Auslösung durch die nächste Kugel (2) in der eingestellten Zeit gestattet (Abb. 3).
8. 8. Zeitrelais nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß durch entsprechende Ausbildung der Laufbahn (1) die kinetische Energie der Laufkörper willkürlich gesteuert wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen