DE690327C - Relais mit Quecksilberschaltroehre - Google Patents

Relais mit Quecksilberschaltroehre

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DE690327C
DE690327C DE1936S0123385 DES0123385D DE690327C DE 690327 C DE690327 C DE 690327C DE 1936S0123385 DE1936S0123385 DE 1936S0123385 DE S0123385 D DES0123385 D DE S0123385D DE 690327 C DE690327 C DE 690327C
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DE
Germany
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relay
armature
mercury
contact
armatures
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DE1936S0123385
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English (en)
Inventor
Dipl-Ing Siegfried John
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Siemens and Halske AG
Siemens AG
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Siemens and Halske AG
Siemens AG
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00Details of electromagnetic relays
    • H01H50/64Driving arrangements between movable part of magnetic circuit and contact
    • H01H50/72Driving arrangements between movable part of magnetic circuit and contact for mercury contact

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Electromagnets (AREA)

Description

  • Relais mit Quecksilberschaltröhre Es sind Relais bekannt, welche .als Kontakte Quecksilherschaltröhren benutzen. Diese arbeiten meist durch Kippen der Röhre oder Verdrängen, .des Quecksilbers. Sie gestatten dabei nur die Ausführung eines einfachen Schaltvorgangs; also nur :die Öffnung und Schließung eines Stromkreises. Es sind auch polarisierte Relais bekanntgeworden, die mit magnetischen Ankern arbeiten, welche zugleich als offene bewegliche Kontakte benutzt werden. Bei diesen Relais läßt sich jedoch nur ein einziger Umschaltkontakt anbringen, & die Lagerung und die gegenseitige Isolation mehrerer beweglicher Kontakte große Schwierigkeiten bietet. Auch die Schaltleistungen .derartiger polarisierter Relais sind ,nur .sehr gering, da die Kontakte sehr leicht ,gehalten werden müssen, um .die Empfindlichkeit der Relais rächt übermäßig zu verschlechtern. Obwohl das Bedürfnis nach zuverlässigen polarisierten Relais mit mehreren voneinander unabhängigen. - Umschaltkontakten und hoher Schaltleistung schon bestand, haben die Schwierigkeiten in der Herstellung derartiger Relais doch stets ,die Verwirklichung dieses Bedürfnisses verhindert.
  • Die Erfindung zeigt ein derartiges Relais, bei dem Quecksilberschaltröhren und in dieser bewLegliche Magnetanker benutzt werden. Gemäß der Erfindung bestehen die .Merkmale des Relais in einer magnetischen Polarisierung :des Ankers und in einer solchen Lagerung es Ankers, daß er je nach der Polung des Relaisfeldes eine Bewegung pach der einen oder anderen Seite ausführt. Mau kann ;dabei die Wirkung von polarisierten Relais mit symmetrischer und unsymmetrischer Ruhelage ;erreichen und :gleichzeitig, jede Kombination dieser Kontaktschaltungen herstellen. Der Magnet zur Steuerung :der Kontakte ist zweckmäßig ein durch Gleichstroin ;erregter Magnet, dessen Erregung umgepolt werden kann.
  • Einzelheiten der Erfindung werden an Hand Von Ausführungsbeispielen näher erläutert, jedoch ist die Erfindung keineswegs auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt.
  • Fig. i zeigt :einen, Schnitt durch eine Quecksilberschaltröhre mit Umschaltkontakt und reinem polarisierten Anker. i ist die Glaswvand oder Quarzwand des Gefäßes. Mit z, 3 und q. sind Stromzuführungen bezeichnet; die in die Wand i eingeschmolzen sind und im Innern :der Röhre in Quecksilbertropfen, enden. Die mittlere -Elektrode 3 trägt auf einer Achse 5 .einen zweiarmigen Anker 6 aus: magnetisiertem, Material, für welches beispielsweise Wolframstahl mit etwa. 6% Wolfram, Chrommagnetstahl, Kobaltimagnetstahl mit :etwa 36% Kobalt oder Oerstit 5oo, d. i. eine bekannte Legierung aus Eisen und Aluminium, in Betracht kommt. Der doppelarmige Stab 6 endet in zwei Tauchkernen 7 und 8,. die zweckmäßig amalgamiert sind. Durch das magnetische Feld wird der Anker 6 mit den Tauchkernen1 7 und 8 in die eine oder die andere Kontaktstellung gebracht, wodurch die leitende Verbindung zwischen den Elektroden. 2 und 3 oder den Elektroden 3 und q. hergestellt wird.
  • Die Anordnung des Relaismagneten und der Schaltröhre ist beispielsweise in Fig.2 wiedergegeben. Die Form des Gefäßes bei der Anordnung in Fig. 2 ist etwas anders als die Form des Gefäßes i in Fig. i, weil ,bei diesen die Abschmelzung sich oben auf der Röhre, bei der Anordnung in Fig. 2 dagegen -an der seitlichen Stirnfläche der Röhre befindet.
  • In Fig.'2 ist 2o ein Winkelblech ,aus beliebigem Material zur Befestigung des ,gesamten Relais. Der Relaiskern besteht aus zwei Blechen 2i und 22, die so geformt sind, ,aß sie gleichzeitig den oberen Polschuh 23 und den unteren Polschuh 24 bilden. Wie aus der Figur hervorgeht, können beide Teile 21, 23 und 22; 24 zur Vereinfachung .der Herstellung vollkommen gleichartig sein, so daß sie Aussparungen besitzen, in welche. Quecksilbernäpfchen 25 hineinpassen: Das Queckslbergefäßerhält dadurch eine sichere Lage zwischen. den: Polschuhen 23 und 2q.. Die Erregerwicklung es Relais ist ,die im Querschnitterkennbare Spüle 26. Der in der Mitte gelagerte doppelarmige Relaisanker 6 besitzt an seinen beidem. Enden, Kontaktstifte 7 und 8 und nimmt bei deiner bestimmten Polarität des Stromes in der Spule 26 die dargestellte Lage ein, in welcher -der Kontaktstift -7 einen- Kontakt herstellt, während am Kontaktstift; ein Stromkreis unterbrochen ist. Die Erregerspule 26 kann,, wie an sich aus der Relaistechnik bekannt ist, beispielsweiseauch eine Doppelwicklung sein, so daß das resultierende Magnetfeld von der Ges.amtamperewindungsza.hl beider Wicklungen abhängt. Dabei kann: die eine Wicklung für die Erregung des Kontaktsystems mit - der einen Polarität, die zweite für eine Erregung der -entgegengesetzten-Polarität bestimmt sein, so daß bei gleichzeitiger Einschaltung beider Wicklungen das ,resultierende Magnetfeld verschwindet oder der Differenz der *Amperewindungen beider Spulen entspricht.
  • Fig.3 zeigt im Schema den Aufbau eines Magnetsystems zur gleichzeitigen Steuerung einer Vielzahl von Schaltröhren mit polarisierten Ankern. Es sind beispielsweise zwischen,den Polschuhen 33 und 34. vier Schaltröhren35, 36, 37 und 38 angeordnet, die gemeinsam beeinflußt werden durch die umschaltbare Erregerspule 26 des Magnetsystems 39. Die Anker in, den Schaltröhren 35 bis 38 weisen. verschiedene Besonderheiten auf. In der Schaltröhre 35 ist z. B. durch :ein, mechanisches Übergewicht dafür gesorgt, daß der Anker in der Ruhe, d. h. bei unerregtem Magnetsysbein 39 in der gezeichneten Stelhing steht, wodurch eine bestimmte Strom; verhindung aufrechterhalten wird. Bei einer bestimmten Polarität des Magnetsystenzs'39 behält dieser Anker diese Stellung bei, und nur beieiner entgegengesetzt gerichteten Erregung _ des Magnetsystems 39 unterbricht dieser Relaisanker seinen Ruhekontakt und schließt einen Arbeitskontakt. Dieses Relais erfüllt also die gleiche Aufgabe wie ein polarisiertes Relais mit Ruhekontakt und Arbeitskontakt und unsymmetrischer Ruhelage.
  • In dem Gefäß 36 sind die beiden Kontaktstifte an ihrem unteren Ende beispielsweise durch angeschmolzene Glas- öder Quarzperlen bei erregungslosem Magnetsystem 39 in der Mittellage derart gesichert, daß kein Kontaktschluß besteht. Die Glasperlen an den beiden Eintauchkontakten liegen .auf der Oberfläche der Quecksilberelektroden auf und isolieren die Kontaktstifte gegenüber den Quecksilberelektroden. Bei einer Erregung des Magnetsystems im einen oder im anderen Sinne taucht der eine oder andere Kontaktstift so tief in den Quecksilbertropfen ein, daß der Köntäktschluß oberhalb -der Glasperle zustande kommt. Mit Hilfe dieser Schaltröhre lassen sich die gleichen, Kontaktwirkungen erzielen wie mit einen polarisierten Relais mit symmetrischer Ruhelage des Ankers und zweiseitiger Kontaktgabe.
  • Die Ausbildung der Kontakteinrichtungen im Innern der Röhre 37 'führt zu demselben Ergebnis wie bei der Röhre 3 5. Jedoch ist die Aufrechterhaltung des Ruhekontakts nicht durch eine Gewichtsbelastung an dem einen Ende des in der Mitte gelagerten polarisierten Relaisankers :erreicht, sondern dadurch, daß an der Spitze desjenigen Tauchkerns, welcher in oder Ruhe keinen xontäktschluß herbeiführen soll,eine - Glas- oder Quarzperle eingeschmolzen ist; wodurch .der Auftrieb an diesem Ende des Relaisankers so groß wird, daß der Tauchkontakt am an: deren Ende des Relaisankers normalerweise in -den Quecksilb-ergegenkontakt eintaucht.
  • Der Anker in: der Glasröhre 38 entspricht dein Anker in der Röhre 36. Die beiden Tauchkerne in, dieser Schaltröhre befinden sich normalerweise in solcher Stellung, daß kein Kontaktsrhlüß .besteht. Man kann den Anker auch so ausführen, daß normalerweise beide Tauchanker in leitender Verbindung mit der Gegenelektrode stehen, so #.daß bei: der Erregung des Magnetsystems der eine oder der andere' Ruhekontakt dadurch unterbrochen wird, daß ein Tauchkern paus dem Quecksilbertropfen herausge-.zo;gen wird.
  • Fig. 4 und 5 zeigen - als Beispiele zwei Ausführungsformen des Ankers meiner Schaltröhre. In Fig. 4 besteht der- Anker 6 aus magnetisierbarem Material wie in Fig. r und.?. Di.e.Tauchelektroden 7 und 8 bestehern: nicht aus magnetisierbarem. Material, sondern sind angenietet, .können aber auch wie in Fi,g. r angeschweißt sein. Für die Tauchkontakte wird zweckmäßig amalgamiertes Material verwendet. In Fig. 5 ist mit einem in der Mitte gelagerten Arm 5 r ein magnetischer Anker 52 meehanisdh verbunden. Der Anker 52 besteht aus einer der vorerwähntem Legierungen, während der Arm 5 r, der an seinen Enden die Tauchkerne 7 und 8, bildet, aus einem unmagnetischen. Material besteht; das für die Schaltung des Stroms mit -Hilfe der - QuecksAbergegenkontakte geeignet ist. Bei der Anordnung in Fig. 5 ist das magnetische Material von der - Str6mleitumg a@elbst entlastet und, daher .auch nicht oder, weniger der Erwärmung ausgesetzt. Man kann zu diesem Zweck z. B. durch eine aufgeschmolzene Glasschicht oder ein anderes Material die Teile 5 r und 52 voneinander isolieren.
  • Die Erwärmung des Ankers führt . bei zahlreichen Magnetmaterialien zu einer allmählichen Zerstörung des permanenten Magnetismusses. Die vorhin erwähnten Legierungen, namentlich die Eisen-Aluminium-Le-. gierung örstit 5oo zeichnet sich durch ;große Temperaturbeständigkeit ihres remanenten Magnetismusses .aus und ;gleichzeitig durch großen magnetischen Energieinhalt, welcher durch das Produkt aus der Induktion. B und der Entmagnetisierungsfeldstärke gegeben isst. Daher ist namentlich bei der Verwendung von örstit außer einer großen Konstanz der Empfindlichkeit auch eine besondere Höhe der Empfindlichkeit zu erreichen..
  • Gleichzeitig mit der Anordnung der polarisierten Quecksilberschaltkontakte ist heispielsweise bei der Anordnung in Fig. 2 und 3 auch die Verwendung nicht polarisierter Tauchkernanker möglich, die beispielsweise entsprechend der Ausführung in dem Hauptpatent derart angeordnet werden, da.ß sie den Luftspaltzwischen den Polschuhen 33 und 34 überbrücken. Die Polschuhe 33 und 34 können zu. diesem Zweck mit Aussparungen versehen sein.
  • Die Steuerung der Qwecksilberun.schaltkontakte kann durch Umpolung des magnetischen Feldes, d. h. durch Umpolung des Stromes in der Erregerwicklung 26 (Fig.3) .erfolgen, man. hat aber in den polae.slerten Quecksilb;erums-chältvoxrichtungen ferner ein Hilfsmittel für die Betätigung- von ;Umschaltkontakten mit.Hilfeeiner 'magnetischen Kupplung.' Hiervon, kann man, mit besonderem Vorteil dain Gebrauch machen, wenn b:esonders; auf ;eine :gute Isolierung =des. von den ,Umschaltern gesteuerten Stromkreises Wert gelegt wird. Ein derartiger Fall' liegt beispielsweise vor bei der Fernsteuerung von Schalterstellungs;zeigern, die in einer zentralen Überwachungsstelle die Stellung irgendeines Leistungsschalters oder Tremnschalters erkennhar machen sollen. Man kann einen. permanenten -Magneten mit der Schalterstange oder der Schaltertraverse merhanisch verbinden, so da.ß er bei der Schließung und 'O' ffnung des Schalters bewegt Wird und den-polarisierten Anker der Quecksilb:ersch:altröhre durch sein magnetisches Feld, umsteuert. In der einen oder der der anderen Stellung des fernzuüberwachenden Schalters nimmt dann der- Anker -in der Quecksilherumschaltröhre -die. eine oder an. dere Stellung ein und vermag auf, diese Weise den Schalterstellungs;zmger am, entfernten Ort .elektrisch derart zu steuern, daß er dementsprechend die @eü@e oder andere Stellung einnimmt. Durch, diese nur magnetische .Kupplung zwischen den mechanischen: Teilen des Hochleistungsschalters oder Trennschalters .einerseits und den Kontakten in der Quecksilberschaltröhre anderseits verbessert man die Isolation des Schwachstromfernsteuerkreises für die Schalterstellungsfernmeldung, von der Hochspannung, die an dem Schalter liegt. ' -Der Anker im Innern der Quecksilberschaltröhre wird in der einfachsten Ausführungsform permanent magnetisch sein. Man kann, jedoch statt dessen ein magnetisches Richtfeld für die Magnetisierung dieses Ankers vorsehen, welches beispielsweise bei der Ausführung in Fig.2 in einem permanenten oder Elektromagneten bestehen kann, dessen Südpol an der einen Stirnfläche der Schaltröhren und dessen Nordpol an den andern Stirnflächen der Schaltröhren sich befindet. Ein derartiges Magnetfeld verläuft in der Längsrichtung durch die Schaltröhre und polarisiert die Relaisanker'in dem Schaltröhren. Ein, Wechsel der Polarität dieses Hilfsfeldes hat dann dieselbe Wirkung wie ein Wechsel der Polarität des durch die Spule 26 hervorgerufenen Magnetfeldes. Man ist daher in der Lage, die Quecksilbers,chaltröhre in dieser Verwendung zur Feststellung der gegenseitigen Polarität zweier Magnetfelder oder Erregerströme zu verwenden, ;so daß, wenn das :eine Magnetfeld vom Strom, das andere von der Spannung eines Stromkreis:es erregt wird, das Verhalten der Umscbaltkontakte der Queckslberschaltröhren wie bei einem wattmetrischen Relais vom Vorzeichen der Energie, d. h. von der Energierichtung abhängt. Die Schaltleistung jedoch und vor allem die Zahl der gleichzeitig zu steuernden, Kontakte ist bei Anwendung der Quecksilberumschaltröhren wesentlich größer als bei einem wattmetrischen, Relals° reit mechanischer Kontaktgabe.

Claims (9)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Relais mit Quecksilberschalträhre und in dieser beweglichem Magnetaüker, gekennzeichnet durch magnetische Polarisation .des Ankers und durch eine solche Lagerung des Ankers, daß er je nach der Po lung des Relaisfeldes eine Bewegung nach der einen oder anderen Seite ausführt.
  2. 2. Relais: nach Anspruch i für gleichze*itige Steuerung von mehreren Stromkreisen, dadurch :gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von 'polarisierten Ankern in einer Schaltröhre angeordnet ist.
  3. 3. Relais nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Relaisanker Umschaltkontakte steuern.
  4. 4. Relais nach Anspruch i oder $, da-.durch gekennzeichnet, daß der oder die Relaisanker eine unsymmetrische Ruhelage haben.
  5. 5. Relais nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Moder :die Relaisanker eine symmetrische Ruhelage haben.
  6. 6. Relais nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ruhelage des Ankers 'durch eine besondere Kraft, z. B. eine Auftriebskraft oder ein, Gewicht; gesichert ist.
  7. 7. Relais nach Anspruch i und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß d;er Relaisanker mit Verlängerungsstiften, welche in das Quecksilber eintauchen, den Stromweg herstellt. B.
  8. Relais nach Anspruch i und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Relaisanker vors einer den Stromweg bildenden metallischen Brücke getragen wird. _
  9. 9. Relais nach Anspruch i und folgenden, insbesondere nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Relaisanker aus einer Legierung besteht, welche ihren remanenten Magnetismus auch bei den vorkommenden Erwärmungen nicht verliert.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2523366A (en) * 1946-09-28 1950-09-26 Bell Telephone Labor Inc Mercury type relay

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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