-
Elektrostatisches Relais oder Meßgerät mit zwei gegeneinander isolierten
Kondensatorplatten Es ist bekannt, daß elektrostatische Relais und Meßgeräte eine
für viele Zwecke vorteilhafte, besonders hohe Empfindlichkeit aufweisen. Bisher
standen jedoch der allgemeineren Einführung elektrostatischer Relais und 1Ießvorrichtungen
deren verhältnismäßig hoher Spannungsbedarf und der Umstand entgegen, daß dabei
ein genaues Einstellen sowie betriebssicheres Aufrechterhalten eines bestimmten
Arbeitspunktes finit einfachen Mitteln nicht möglich war.
-
Durch die Relaisausbildung gemäß der vorliegenden Erfindung und die
dabei angewandten Hilfsmittel ist ein elektrostatische rZelais geschaffen worden,
das schon mit Betriebsspannungen von wenigen Volt dauernd zuverlässig arbeitet und
auf einfache Weise genau,einstellbar ist.
-
Das elektrostatische Relais oder das Meßgerät gemäß der vorliegenden
Erfindung besteht ill an sich bekannter Art aus zwei gegene#inander isolierten Kondensatorplatten,
von denen die eine fest, die andere beweglich angeordnet ist, und kennzeichnet sich
bekannten Anordnungen dieser Art gegenüber im wesentlichen dadurch, daß mindestens
die eine dieser beiden Kondensatorplatten, z. B. die beweglich angeordnete, mit
einer zur anderen Kondensatorplatte gerichteten, z. B. kugelig geformten Außenwölbung
versehen ist.
-
Die schematische Darstellung Abb. i zeigt beispielsweise ein Relais
gemäß der Erfindung mit zwei mit verschieden hohen Potentialen aufzuladenden Kondensatorplatten,
von denen die Platte a. in diesem Falle fest, die Platte b
mit ihrem
Traghebel bi um den Drehpunkt d beweglich angeordnet ist. Durch eine unten
näher beschriebene Vorrichtung kann die bewegliche Kondensatorplatte b, b1 nach
jedesmaligetn Abfallen an die Platte a. herangebracht und in dieser, Lage bei ausreichendein
Spannungsgefälle zwischen a. und b festgehalten werden.
-
Sinkt das Spannungsgefälle unter den Arbeitspunkt, so fällt .die Kon.densatorplatte
b unter dem Einfluß einer in Pfeilrichtung wirkenden Feder- oder Gewichtsbelastung
ab. Durch diese Kippbewegung kann z. B. ein Ilontaktfedersatz, z. B. für Signalzwecke
o. dgl., betätigt werden. Um .ein Kleben der Kondensatorplatten aneinander unter
dem Einfluß des atmosphärischen Luftdruckes zu verhindern, wird die ganze Anordnung
in einem mehr oder minder stark entlüfteten Glaskolben g o. dgl. eingebaut.
-
Die zur Verfügung stehende Anziehungskraft zwischen a und b ist abhängig
einerseits vom Spannungsgefälle, andererseits von der Plattenentfernung und der
Größe der gegenüberliegenden Platten. Um ein sauberes und dauernd konstantes Arbeiten
sicherzustellen, wurde erfindungsgemäß folgende Anordnung getroffen Eine der beiden
Kondensatorplatten a. oder b, in der Zeichnung z. B. b, erhält mindestens an denjenigen
Stellen, an denen das Anziehen der Platten wirksam wird, eine Wölbung am besten
dergestalt, daß die Wölhulig
einen kleinen Ausschnitt aus einer
verhältnismäßig großen Kugel darstellt. fl-ierdurch wird erreicht, daß selbst bei
mehr oder weniger starkem Verkanten oder Verziehen
| der Kondensatorplatten a oder b ztieinandIZ: |
| z. B. unter dem Einfluß von Ungenauigkeii@ |
| an der Drebaclise d der Kon.densatorplatte |
immer ein gleicher Ausschnitt der Kugel mit den gleichen Abständen zu a, d.li. unter
gle:clibleibend°n elektrostatischen 'Verhältnissen zu a anliegt. Elektrostatisch
gesehen bedeutet dies, daß immer wieder die gleichen Anziehungsverhältnisse geschaffen
werden, gleichgültig, nach welcher Richtung auch immer Verkantungen bzw. Verlagerungen
der Kondensatorplatten zueinander eintreten. Zweckmäß:g wird entweder eine, wie
in der Zeichnung dargestellt, verhältnismäßig starke Krümmung einer der beiden Kondensatorplatten
gewählt, so daß z. B. die an der Peripherie des Kugelausschnittes liegenden Teile
der Kondensatorplatte b für das Arbeiten der Anordnung wegen zu großer Entfernung
von der Platte a nicht mehr von Bedeutung sind und auch die praktisch möglichen
seitlichen Verlagerungen der Kond.ensatorplatten zueinander für den Arbeitspunkt
wirkungslos bleiben. Da bekanntlich die Anziehung mit dem Ouadr at der Entfernung
abnimmt, sind bei der in Abb. i dargestellten Ausführungsform für den Arbeitspunkt
nur die den Berührungspunkten unmittelbar benachbarten Ausschnitte wirksam. Wird
eine wesentlich flachere Krümmung gewählt, so m,üßte die ebene Gegenplatte umeinige
Millimeter größer gewählt werden als die gewölbte Kondensatorplatte, damit bei einer
praktisch möglichen Verlagerung des beweglichen Teils dessen seitliches Herauskanten
über den feststehenden Teil hinaus verhütet wird.
-
Es ist grundsätzlich gleichgültig, ob die feststehende Kondelisatorplatte,a.
oder' die bewegliche Kon.densatorplatte b kugelig gewölbt ausgebildet ist. ' Um
die Anordnung vor Erschütterungen und Ungenauigkeiten der Lage sowie Änderungen,
wie sie unter .dem Einfluß von Temperaturschwankungen eintreten können, möglichst
unempfindlich zu machen, soll die bewegliche Kondensatorplatte b möglichst leicht
ausgebildet werden. Gelingt es, die Kondensatorplatte b sehr leicht, aber ausreichend
steif zu gestalten, so wird dadurch die Betriebssicherheit der ganzen Anordnung
wesentlich erhöht.
-
Abb. 2 zeigt eine zweckmäßige Gestaltung der Kondensatorplatte b,
b1 z. B. aus dünnem Aluminiumblech mit Versteifungsrippen c und einer unteren Durchstanzung
zur federnden Aufnahme der Drehachse d. Durch diese Ausbildung der Kondensatorplatte
b, b1 ist es möglich, trotz sehr geringer Materialstärken eine ausreichende Steifigkeit
zu erz?elen und diese Kon.densatorplatte auf der Drehachse d
| :51gne besondere gewichtserhöhende Mittel, wie |
| @sr@ en, Nieten, Schweißen, fest anzubringen. |
| äl@y.ckinäßig ist es dabei, die Kontaktgabe |
| .; @^w@lit durch die Achse, sondern durch die |
| kondensatorplatte b, hl zu bewirken. Zu |
diesem Zweck wird möglichst nahe bei der Achse ein Federsatz angeordnet, der beim
Herunterkippen der Kondensatorplatte b z. B. durch einen Ansatz e betätigt wird,
so daß zwischen Kondensatorplatte b, b1 und Achse d keine Beanspruchung im Drehsinne
erfolgt.
-
Es muß ferner dafür. Sorge getragen werden, daß d:e bewegliche Kondensatorplatte
b, b1 nach jedesmaligein Abfallen so sanft und gleichmäßig wie -möglich an den feststehenden
Kondensatorteil a wieder herangebracht wird. Urn dies zu erreichen, ist gemäß Abb.
3 der bei h drehbar gelagerte, unter Feder- oder Gewichtswirkung stehende, all sich
bekannte Aufrichtehebel f, der auch e.1ektromaggnetisch beeinflußt sein kann, mindestens
an seinem mit der beweglichen Kondensatorplatte b, b1 dabei in Berührung kommenden
Ende f 1 leicht federnd ausgebildet.
-
Zur Sicherung einer möglichst störungsfreien Arbeitsweise wird ferner
gemäß Abb. 4. das Relais bzw. dessen Umschlußkörper g, z. B. mit Hilfe einer Feder
i, an deren Stelle auch ein Gummizug o. dgl. treten könnte, z. B. unter Vermittlung
von Drähten o. dgl. l; in s.enknechter Richtung federndaufgehängt. Die Aufhängung
ist dabei zweckmäßig z. B. mittels Stehmuffe, ivie bei k1 in Abb. ¢ angedeutet,
verstellbar und einstellbar einzurichten, um eine - Einregelung der Aufhängelage
und damit des Arbeitspunktes des Relais zu ermöglichen.
-
Der Erfindungszweck der Relaisausbildung gemäß der Erfindung kann
statt durch gleichmäßige, z. B. kugelige Wölbung der einen der beiden Kondensatorplatten
auch dadurch erreicht werden, daß die elektrostatisch wirksam werdende Fläche .der
einen der beiden ebenen Platten, z. B. der beweglich angeordneten Kondensatorplatte,
nur in der Mitte derart überhöht gestaltet wird, daß innerhalb der möglichen Verlagerungs-.
bzw. V erkantungsgrenzen ein Berühren der beiden Kondensatorplatten miteinander
in der Betriebslage nur all dieser Überhöhung möglich ist.
-
Die Genauigkeit und Schnelligkeit des Ansprechens des Relais kann
erfahrungsgemäß auch noch dadurch erhöht werden, daß mindestens und zweckmäßig die
eine der beiden Kondensatorplatten, und zwar vorteilhaft diejenige, d:e mit einer
isolierenden Oberschicht versehen ist, an ihrer wirksamen Berührungsfläche aufgerauht
ist.