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Relais nach Patent 690 327 mit mindestens einem Quecksilberschaltgefäß
Zusatz zum Patent 69o 327 -Gegenstand des Hauptpatentes ist ein Relais mit einem
oder mehreren Quecksilberschaltgefäßen, die polarisierte Kippanker enthalten, wobei
die Quecksilberschaltgefäße zwischen zwei einander parallelen Polflächen eines Elektromagneten
angeordnet sind. Bei einer besonders bevorzugten und beschriebenen Ausführungsform
sind die Polflächen so nahe aneinandergerückt, daB sie ,die Quecksilbergefäße beiderseitig
berühren. Diese Anordnung hat den Vorzug, da-ß die Polflächen so gestaltet werden
können, daß sie gleichzeitig unmittelbar zum Halten der Quecksilberschaltgefäße
dienen.
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Eine solche Anordnung ist zum Vergleich nochmals in Fig. i dargestellt.
Mit i ist ein Ouecksilberschaltgefäß mit Umschaltkontakt bezeichnet, wobei Zuleitungen
z, 3, q. vorgesehen sind. Innerhalb des Schaltgefäßes ist um eine Achse 5 ein Anker
6 aus magnetisiertem Werkstoff drehbar angeordnet, der Kontaktstücke 7, ' 8 trägt,
die beim Kippen des Ankers- in das linke oder rechte Quecksilbernäpfchen eintauchen,
wodurch eine leitende Verbindung von 3 mit 2 bzw. q. hergestellt wird.
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Mit 2.o ist ein Befestigungswinkel bezeichnet, auf den ein Relaiskern
aufgebaut ist, der aus zwei Polblechen 2i und 22 besteht, die in der aus der Zeichnung
erkennbaren Weise in den Hohlraum einer Spule 26 eingeführt sind. Die Polbleche
sind an ihren herausstehenden
parallelen Polflächen 23, 24. so gestaltet,
daß diese das Quecksilberschaltgefäß i oben und unten umfassen. Dabei sind die Polflächen
so ausgespart, daß die Quecksilbernäpfchen -#>5 durch die untere Polfläche 2q. hindurch-'
ragen. Wenn die Polbleche durch nichtgezeichnete Befestigungsmittel, z: B. besön=
dere Klammern, zusammengehalten werden, dienen die Polflächen somit gleichzeitig
als Halter für das Quecksilberschaltgefäß i. Bei entsprechender Ausdehnung -der
Polflächen können auch mehrere Quecksilberschaltgefäße vorgesehen sein.
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Wenn nun die Spüle 26 erregt wird, so werden die Polbleche 2 i, 22
j e nach der Stromrichtung so magnetisiert, daß die Polflächen 23, 24 zu Nord--
bzw. Südpolen werden. Infolgedessen wird der Anker 6 nach der einen oder anderen
Richtung gekippt j e nach der Lage seiner Pole.
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Es hat sich nun gezeigt, daß das in dieser Weise gebaute Relais eine
verhältnismäßig hohe Schaltleistung benötigt. Dies liegt im wesentlichen daran,
daß das Erregerfeld nicht nur die zum Überwinden der Reibungswiderstände erforderliche
Kraft hergeben muß, sondern auch noch eine Gegenkraft, die von dem Felde des Magnetankers
6 herrührt, (las sich durch die Polbleche schließt. Wenn nun wie bei der Anordnung
nach Fig. i die Polflächen 23? 2q. sich in unmittelbarer Nähe der Pole des Ankers
6 befinden, so ist die Anzahl der Kraftlinien des :Magnetankers, die durch die Polbleche
kurzgeschlossen werden, verhältnismäßig groß, so daß "zum Überwinden des entsprechenden@egendrehmoments
eine erhebliche Erregerleistung erforderlich ist. Dabei nimmt die Anzahl dieser
Kraftlinien ebenso wie die Anzahl der von einer bestimmten Amperewindungszähl der
Elektromagnetwicklung herrührenden, den Anker durchsetzenden Kraftlinien mit zunehmendem
Abstand der Polflächen ab.
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Die vorliegende Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, daß diese
beiden Anteile des Gesamtfeldes nach verschiedenartigen Gesetzen mit zunehmendem
Polflächenabstand abnehmen. Infolgedessen ergibt sich ein bestimmter Abstand, bei
dem die Differenz zwischen der Anzahl der von einer bestimmten Amperewindungszahl
der Elektromagnetwicklung herrührenden, den Anker in seiner Ruhelage durchsetzenden
Kraftlinien und der Anzahl der durch die Polbleche kurzgeschlossenen Kraftlinien
des permanenten Magnetankers einen größten Wert hat. In diesem Falle ist aber auch
die zum Kippen des Ankers erforderliche Erregerleistung ein Minimum. Wie groß die
Entfernung der Polflachen zu wählen ist, um das Minimum der Erregerleistung zu erhalten,
kann von Fall zu Fall durch einen einfachen Versuch festgestellt werden.
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Wenn man nun den Abstand der Polflächen im Vergleich zu der Anordnung
nach Tig. i vergrößert, so muß man besondere ";(Iatter für die Quecksilberschaltgefäße
vorsehen, was an sich einen weniger einfachen Aufbau bedingt. Um diesen Nachteil
wieder auszugleichen, kann man aber nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die
Halter für die Quecksilberschaltgefäße so ausbilden, daß sie gleichzeitig als Klammern
zum Zusammenhalten der Polbleche dienen. Eine besonders vorteilhafte Gestaltung
besteht darin, daß die Polbleche an den Polflächen geschlitzt sind zum Einschieben
' der Halter für die Quecksilberschaltgefäße.
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Ein Ausführungsbeispiel dieser Art ist in der Zeichnung durch die
Fig. 2, 3 und 4 in drei Ansichten dargestellt, wobei es sich um ein Relais mit drei
O_uecksilberschaltgefäßen handelt. Bei der Darstellung der Fig. 4 ist angenommen,
daß die Schaltgefäße herausgenommen sind. ' Zum Befestigen des Relais dient wie
hei der Anordnung nach Fig. i ein Blechwinkel go. In den Hohlraum der wieder mit
26 bezeichneten Relaisspule sind von oben und unten zwei Polbleche 27, 28 eingeführt,
wobei das Blech 28 durch zwei Schrauben mit dem Befestigungswinkel 2o verbunden
ist. Die Polbleche 27, 28 sind so gebogen, daß ihre parallelen Polflächen 30, 31
sich in einem Abstande D gegenüberstehen.
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Die Polbleche 27, 28 sind nun an den Polflächen 30, 31 mit je drei
Schlitzen 32, 32a, 32b zum Einschieben von Quecksilberschaltgefäßen i, IQ, Ib versehen,
die entsprechend Fig. i mit Magnetkernen 6 ... ausgerüstet 'sind.- Diese
sind bei 5 ... gelagert und mit Kontakten 7 ... bzw. 8 ... versehen.
Die Zuleitungen zu den Quecksilbernäpfchen, die durch die in dem Polblech 3 i vorgesehenen
Schlitze hindurchragen, sind mit 2 . . ., 3 ... , bezeichnet.
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Als Halter für die Schaltgefäße dienen je zwei lose Bleche 33, 33"..
. . aus nicht magnetisierbarem Metall, die so gestaltet sind, daß sie das betreffende
Schaltgefäß schellenartig umgeben. An den beiden Enden sind sie nach außen derart
umgebogen; daß sie die Ränder der in den Polblechen 30 und 31 vorgesehenen
Schlitze federnd umfassen. Dadurch lassen sie sich zusammen mit den Schaltgefäßen;
wenn ihre Enden ein wenig zusammengedrückt werden, in die Schlitze einschieben und
dienen in eingeschobenem Zustande gleichzeitig als Klammern zum Zusammenhalten der
Polbleche 27, 28, indem der Abstand D der Polflächen 30, 3 i dadurch gesichert wird.
Dieser ist so oder annähernd
so gewählt, daß die zum Kippen der
Anker 6, 6a, 6b erforderliche Erregerleistung in der Spule 26 ein Minimum
ist.
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Die Haltebleche 33, 33' . . . sind am unteren Ende entsprechend der
Gestaltung der Schaltgefäße so ausgeschnitten, daß je zwei federnde Lappen 35, 36
... bzw. 35'' 36' . . . entstehen. Um nun die Haltebleche -und damit auch
die Schaltgefäße in der eingeschobenen Stellung zu sichern, sind die- Schlitze 32,
32a, 32b mit Ausnehinungen 37, 37a, 37b versehen, in die die federnden Lappen
35, 36 ... bzw. 35', 36' . . . einschnappen. Um die Schaltgefäße wieder zu
entfernen, muß man also die betreffenden federnden Lappen ein wenig zusammendrücken.
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Um die Herstellung und den Austausch der Einzelteile zu erleichtern,
sind sowohl die Haltebleche 33, 33' . . . als auch die Polbleche 27, 28 symmetrisch
gestaltet, so daß einerseits für sämtliche Haltebleche und andererseits für die
beiden Polbleche gleiche Teile verwendet werden :können.