DE938321C - Einrichtung an Stromimpulsrelais - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung an Stromimpulsrelais, vorzugsweise an einem von einem Elektromagneten impulsgesteuerten Relais, mit einem in einer an ihren beiden Enden verschlossenen, mit Elektrodenanschlüssen versehenen Röhre aus vorzugsweise anorganischem Glas' angeordneten Kontaktorgan, welch letzteres zur Schließung bzw. Unterbrechung eines angeschlossenen Arbeitsstromkreises die elektrische Verbindung zwischen den beiden an den Enden der Röhre angeordneten Kontaktanordnungen, beispielsweise Kontaktflüssigkeiten, wechselweise herbeiführtbzw. aufhebt.

Es wurden schon Vorrichtungen vorgeschlagen, bei denen u. a. das Kontaktorgan aus einem innerhalb des an beiden verschlossenen Enden zu Globen erweiterten Röhrenbehälters, drehbar beweglichen Behälter od. dgl. aus einem unmagnetischen, elektrisch leitenden Stoff besteht, wobei der Behälter einen in seinem Innern verschiebbar angeordneten, magnetisch beeinflußbaren Führungs- oder Steuerstab, beispielsweise einen Eisendraht od. dgl., enthält und an seinen beiden Enden Kontaktarme trägt, die in der Arbeitslage der Relaisvorrichtung die Verbindung zwischen den Kontaktvorrichtungen vermitteln.

Bei eingehenden Untersuchungen und Prüfungen dieser Relaisvorrichtung zeigten sich immer noch einige Mängel; unter anderem konnte sich im Mittelteil des Glasbehälters zwischen den End-

globen Destillat von der Kontaktflüssigkeit (Quecksilber) ansammeln und dann die Bewegung des Steuerstabes und damit die exakte und zuverlässige Kontaktgebung bei vom Elektromagneten kommenden Impulsen beeinträchtigen. Ferner mußte bei der Montage die Quecksilbermenge gleichmäßig auf beiden Globen verteilt und die Verteilung periodisch kontrolliert bzw. berichtigt werden. Für gewisse Verwendungsgebiete war der erforderliche

ίο Manövereffekt noch zu groß, so daß in solchen Fällen das Relais nich't angewandt werden konnte. Der Relaiskörper muß einfach und sicher serienmäßig hergestellt werden können; der Ausgleich etwa aufkommenden Quecksilberdestillats (Kontaktflüssigkeitsdestillats) muß automatisch geschehen können; die Unterbrechungsschaltfähigkeit des Relais muß höher sein als bislang und die Ohmsche Belastung mindestens 10 Ampere Wechselstrom betragen können.

Die Entwicklungsarbeiten und Untersuchungen führten zu der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die durch das gleichzeitige Vorhandensein folgender Merkmale gekennzeichnet ist:

A. Das aus einem an seinen Kurzenden umgebogenen Streifen aus unmagnetischem, elektrisch leitendem Material bestehende, einen als Magnetanker dienenden Steuerstab umfassende Kontaktorgan trägt an seinem einen Kurzende einen Kon-* taktarm, der durch ständige Berührung mit der Kontaktfiüssigkeit, beispielsweise Quecksilber, in leitender Verbindung steht mit dem einen mit Kontaktflüssigkeit · bedeckten Elektrodenanschluß, und. ist nahe seinem entgegengesetzten Kurzende mit einem nahe dem einen Längsseitenrand des Streifens angeordneten Kontaktstift aus einem gegen die Kontaktflüssigkeit resistenten Material versehen.

B. Das Kontaktorgan trägt auf-seiner Oberseite einen frei gelagerten, die bei Magnetimpuls durch den Steuerstab gegebene Lage (Schaltlage) des Kontaktorgans verriegelnden, an der Innenwand des Glasbehälters möglicherweise anhaftende Kontaktfiüssigkeit abstreichenden Gegengewichtsstab, der bei der impulsgesteuerten, von der Attraktionsbewegung des Steuerstabes zwangläufig verursachten Drehbewegung des Kontaktorgans· längs einer durch die Zentrifugalkraft und die Innenwandung des Röhrenbehälters (Glasbehälters) vorgeschriebenen Bahn zur entgegengesetzten Längsseitenkante d«s Kontaktorgans geschleudert wird.

C. Der Kontaktstift wird bei den Steuerstab beeinflussenden Magnetimpulsen durch sein ihn tragendes Kontaktorgan gesteuert zur wechselweise schließenden und unterbrechenden Verbindung mit dem den· anderen Elektrodenanschluß bedeckenden Kontaktflüssigkeitsmengenteil, der mittels einer durch eine Einschnürung im unteren Wandteil des Glasbehälters gebildeten Scheidewand von dem den ersteren Elektrodenanschluß be-

fio deckenden Kontaktflüssigkeitsmengenteil getrennt ist, und zwar stehen beide -Kontaktflüssigkeitsmengenteile in einem Mengenverhältnis von nicht größer als 3 : 1, von denen der kleinere Teil, dessen Niveau stets höher als das des größeren Teils liegt, die ständige Verbindung zwischen dem Kontaktarm und dem mit diesem zusammenwirkenden Elektrodenanschluß vermittelt, um zu verhindern, daß der magnetisch beeinflußte Steuerstab bei aufhörender Magnetfeldwirkung (Magnetfluß) wieder zurückfällt und dabei das Kontaktstellorgan in dessen Ausgangslage zurückdreht.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung macht die früher notwendige Reibung zwischen Kontaktorgan · und Innenwand des Glasbehälters überflüssig, und das Kontaktorgan kann nunmehr bei Bedarf in Achszapfen gelagert sein, wodurch die Manöverkraft vermindert werden kann, und zwar erfahrungsgemäß bei beibehaltenem Ausschlags- oder Schalteffekt auf ungeiähr die Hälfte, so daß eine Relaisvorrichtung gemäß der Erfindung mit äußerst geringer Impulskraft (Manöverstrom) gesteuert werden kann und zuverlässig und mit sicherer Reproduzierbarkeit arbeitet.

Weitere Kennzeichen der vorgenannten Vorrichtung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung einer in der Zeichnung als Beispiel gezeigten Ausführungsform hervor.

Die Fig. 1 zeigt eine solche Relaisvorrichtung im Längsschnitt und. die -

Fig. 2 bis 4 zeigen sie im Querschnitt.

. Die Fig. 2 zeigt die Relaisvorrichtung in der sogenannten Einschaltlage mit geschlossenem Arbeitsstromkreis, d. h. in der Lage, in der das Kontaktorgan die Kontaktflüssigkeitsanteile bzw. die .Bodenkontakte verbindet, der Steuerstab nicht unter Einfluß einer Magnetkraft steht und sich der Gegengewichtsstab in Riegellage an der niedriger gelegenen Längsseitenkante des Kontaktorgans befindet.

Die Fig. 3 zeigt die gleiche Vorrichtung in der Ausschaltlage, d. h. in der Lage, in der das Kontaktorgan von dem durch Magnetkraft angezogenen Steuerstab zur höchsten Unterbrechungslage gedreht ist und der Gegengewichts stab unter der Einwirkung der Schleuderkraft seine Berührungslage-105 mit dem Kontaktorgan verläßt und längs der durch die Zentrifugalkraft und die Innenwand des Glasbehälters vorgeschriebenen Bahn (in der Zeichnung markiert) zur entgegengesetzten Längsseitenkante des Kontaktorgans hinübergeschleudert wird, wo er das Kontaktorgan in seiner eingenommenen ■ Lage verriegelt, während der Steuerstab noch magnetisch beeinflußt ist und gleichzeitig der Gegengewichtsstab etwa an der Glaswand anhaftende Kontaktflüssigkeit abstreicht.

Die Fig. 4 zeigt die gleiche Vorrichtung in derselben Unterbrechungslage wie in Fig. 3, aber mit dem infolge Stromlosigkeit des Elektromagneten nicht mehr magnetisieren Steuerstab in der das Kontaktorgan verriegelnden Lage an derselben Kante, die der Gegengewichtsstab bereits (Fig. 3) eingenommen hat.

Die Fig. 5 und 6 zeigen das Kontaktorgan mit der beispielsweise halbkreisförmigen Kontaktbahn bei der kleineren Kontaktflüssigkeitsmenge, sowie den Kontaktstift.

Der röhrenförmige Behälter ι besteht beispielsweise aus anorganischem Glas. Seine beiden Enden sind verschlossen und mit Bodenkontakten versehen, die von durchgeführten Elektroden 2, 3 gebildet werden und mit Kontaktfiüssigkeit, beispielsweise Quecksilber, bedeckt sind. An seinem unteren Wandteil ist mittels einer Einschnürung oder Verdrängung eine Scheidewand 4 gebildet, um die Kontaktflüssigkeit in zwei Mengenteile 5,6 abzuteilen, deren Mengen in einem Volumenverhältnis zueinander stehen, das nicht geringer als 3 : 1 sein soll, und von denen das Niveau des kleineren Teils 6 stets höher liegt als das des größeren Teils 5. Mit dem Kontaktflüssigkeitsmengenteil 6 steht der Kontaktarm 12 eines innerhalb des röhrenförmigen Glasbehälters 1 drehbar angeordneten, streifen- oder blattförmigen Kontaktstellorgans 7 in ständiger Verbindung, das an seinen beiden Enden umgebogen ist, aus einem unmagnetischen, elektrisch

ao leitenden Material besteht, zur Gewichtsverminderung und zur Rückführung von Kontaktflüssigkeitskondensat öffnungen 11 aufweist und an seinem einen Ende den Kontaktarm 12 trägt. Nahe seinem entgegengesetzten Ende und seinem einen Längsrande trägt das Kontaktorgan 7 einen Kontaktstift 10 aus einem gegen die Kontaktfiüssigkeit resistenten Material, beispielsweise Wolfram. Der Kontaktstift 10 steht in der Einschaltlage (Fig. 2) der Relaisvorrichtung zur Schließung eines angeschlossenen Arbeitsstromkreises mit dem größeren Kontaktflüssigkeitsmengenteil 5 in Verbindung; die Verbindung ist in der sogenannten Ausschaltlage (Fig. 3 und 4) unterbrochen. Das Kontaktstellorgan 7 wird in der jeweils eingenommenen Lage mittels eines beispielsweise aus anorganischem Glas oder anderem unmagnetischen, den elektrischen Strom nicht leitenden und gegen die Kontaktflüssigkeit resistentem Material bestehenden Gegengewichtsstabes 9 (Fig. 2 und 4) verriegelt.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Vorrichtung ist in den Hauptzügen wie folgt:

In der in Fig. 2 gezeigten Einschaltlage, in der ein angeschlossener Arbeitsstromkreis (nicht gezeigt) über das Kontaktorgan 7 und dessen mit den Kontaktflüssigkeitsanteilen 5, 6 in Verbindung stehendem Kontaktarm 12 und Kontaktstift 10 geschlossen ist, ist der Steuerstab 8 von dem (nicht dargestellten) Elektromagneten nicht beeinflußt; der Gegengewichtsstab 9 verriegelt das Kontaktorgan 7 in seiner eingenommenen Lage. Sobald ein elektromagnetischer Impuls den Steuerstab 8 beeinflußt, wird dieser vom Magnetkraftfeld angezogen und hebt dabei die Kante des Kontaktorgans 7, an der sich der Steuerstab 8 und der Gegengewichtsstab 9 befinden, schnell empor. Dabei wird durch die von der Glasbehälterwand 1 vorgeschriebene Drehung des Kontaktorgans 7 um seine gedachte Längsachse die Berührung des Kontaktstiftes 10 mit dem Kontaktflüssigkeitsmengenteil S augenblicklich aufgehoben, während der Kontaktarm 12 unter Beibehaltung der Verbindung mit dem Kontaktflüssigkeitsmengenteil 6 eine derjenigen des Kontaktstellorgans 7 entsprechende Drehungsbewegung ausführt. Gleichzeitig wird der Gegengewichtsstab 9 in der durch die Zentrifugalkraft und die Innenwand des Glasbehälters 1 vorgeschriebenen Bahn entlang der Fläche der letztgenannten Wand geschleudert, wobei der Gegengewichtsstab 9 die an dieser Wandfläche etwa anhaftende Kontaktflüssigkeit abstreicht und mitreißt (Fig. 3) und auf die entgegengesetzte, jetzt niedriger gelegene Längsseitenkante des Kontaktorgans 7 niederfällt, wo er das Kontaktorgan 7 in dessen jetzt eingenommenen Ausschaltlage (Fig. 4) verriegelt, so daß der Steuerstab 8, der durch die Unterbrechung des Manöverstroms nicht mehr magnetisch beeinflußt ist und durch seine Schwerkraft herabfällt, zwangläufig dem von den Endutnbiegungen oder Innenflächen des Kontaktorgans 7 vorgeschriebenen Wege folgen muß. Bei dieser seiner Fallbewegung oder Gleitbewegung kann er die jetzt höher gelegene Längsseitenkante des Kontaktorgans 7 nicht herunterdrücken und dabei das letztere nicht wieder in seine den Arbeitsstromkreis wieder schließende Lage (Einschaltlage: Fig. 2) zurückdrehen. Der Steuerstab 8 gleitet statt dessen herab zu der vom Gegengewichtsstab 9 belasteten Längsseitenkante des Kontaktstellorgans 7 und verriegelt somit das letztere in dessen eingenommener Unterbrechungs- und Ausschaltlage (Fig. 4).

Bei erneutem Magnetimpuls wiederholt sich der beschriebene Vorgang nun in umgekehrter Richtung, wobei also ein angeschlossener Arbeitsstromkreis momentan geschlossen wird (Fig. 2). Vom Gegengewichtsstab 9 möglicherweise mitgenommene Kontaktflüssigkeit rinnt durch im Kontaktorgan 7 angeordnete Löcher 11 hindurch zum entsprechenden Kontaktflüssigkeitsmengenteil 5 bzw. 6 zurück. Zum Kontaktflüssigkeitsmengenteil 6 etwa überdestillierte Kontaktflüssigkeit rinnt automatisch zum Kontaktflüssigkeitsmengenteil 5 zurück, ohne dabei etwa eine elektrische Verbindung zwischen den beiden Mengenteilen 5 und 6 herbeizuführen.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebene und in der Zeichnung dargestellte Ausführungsform beschränkt; diese kann vielmehr in verschiedener Weise hinsichtlich ihrer Details abgeändert werden, ohne daß der Grundgedanke der Erfindung aufgegeben oder deren Rahmen überschritten wird. Die Vorrichtung braucht nicht in einem evakuierten Behälter eingeschlossen zu sein; die Drehbewegung des Kontaktstellorgans 7 kann auf bereits bekannte Stromstellervorrichtungen, beispielsweise eine oder mehrere Quecksilberkipp- oder -drehröhren, Stromsteller vom Nicht-Flüssigkeitstyp u.dgl., übertragen werden; an Stelle von Löchern 11 können am Kontaktorgan 7 Spuren oder Rinnen angeordnet sein; dem Kontaktorgan 7 kann eine andere Ausgestaltung gegeben werden, und es kann auch einen Behälter für den Steuerstab 8 bilden. Das Gegengewicht 9 kann aus mehreren Stäben, Stabteilen, Kugeln od. dgl. bestehen. An Stelle der Einschnürung 4 der Glasbehälterwand 1 kann eine Scheidewand, ein Damm od. dgl. angeordnet sein. Das Kontaktorgan 7 kann in Achs-

zapfen gelagert sein; zwei oder mehrere Kontaktstellorgane 7 können zu einer Einheit zusammengefaßt sein.

Claims (9)

1. PATENTANSPRÜCHE: 0

   i. Einrichtung an Stromimpuls relais, vorzugsweise an einem von einem Elektromagneten impulsgesteuerten Relais, mit einem innerhalb eines röhrenförmigen, mit von einer Kontaktflüssigkeit, beispielsweise Quecksilber bedeckten Elektrodenanschlüssen ausgerüsteten Behälters beweglich, drehbar angeordneten Kontaktorgan, das zur Schließung bzw. Unterbrechung eines angeschlossenen Arbeitsstromkreises wechselweise die elektrische Verbindung zwischen den Elektrodenanschlüssen bewirkt oder unterbricht, gekennzeichnet durch das gleichzeitige Vorhandensein folgender Merkmale:

   A. Das aus einem unmagnetischen, elektrisch leitenden Material bestehende, einen alsMagnet- -anker dienenden Steuerstab (8) umschließende Kontaktstellorgan (7) ist an seinem einen Kurzende mit einem über die Kontaktflüssigkeit ständig mit dem einen, von Kontaktflüssigkeit bedeckten Elektrodenanschluß (3) elektrisch verbundenen Kontaktarm (12), und nahe seinem entgegengesetzten Kurzende mit einem nahe der einen Längsseitenkante des Streifens angeordneten, aus einem gegen die Kontaktflüssigkeit resistenten Material bestehenden Kontaktstift (id) versehen.

   B. Das Kontaktorgan trägt auf seiner Oberseite einen frei gelagerten, die bei Magnetimpuls vom Steuerstab (8) jeweils gegebene Lage (Schaltlage) des Kontaktorgans (7) verriegelnden, an der Innenwand des Glasbehälter (1) etwa anhaftende Kontaktflüssigkeit abstreichenden Gegengewichtsstab (9), der bei der impulsgesteuerten, durch die Attraktionsbewegung des Steuerstabes (8) zwangläufig verursachte Drehbewegung des Kontaktorgans (7) längs einer durch die Zentrifugalkraft und die Innenwandung des Glasbehälters (1) vorgeschriebenen Bahn zur entgegengesetzten Längsseitenkante des Kontaktorgans (%) geschleudert wird.

   C. Der Kontaktstift (10) wird bei den Steuerstab (8) beeinflussenden Magnetimpulsen durch sein ihn tragendes Kontaktorgan (7) gesteuert zur wechselweise schließenden und unterbrechenden Verbindung mit dem anderen, den Elektrodenanschluß (2) bedeckenden Kontaktflüssigkeitsmengenteil (5), der mittels einer durch eine Einschnürung (4) im unteren Wandteil des Glasbehälters (1) gebildeten Scheidewand (4) von dem den ersteren Elektroden- anschluß (3) bedeckenden, mit dem Kontaktarm (12) in ständiger Berührung stehenden Kontaktnüssigkeitsniengenteil (6) getrennt ist, und zwar stehen beide Mengenteile (S, 6) zueinander in einem Mengenverhältnis von nicht größer als 3 : i, von denen das Niveau des kleineren, die ständige Verbindung zwischen dem Kontaktarm (12) und dem mit diesem zusammenwirkenden Elektrodenanschluß vermittelnden Teil (6) stets höher liegt als das des größeren Teils (5), um zu verhindern, daß der magnetisch beeinflußte Steuerstab (8) bei aufhörender Magnetfeldwirkung wieder zurückfällt und dabei das Kontaktorgan (7) in dessen Ausgangslage zurückdreht, und den Steuerstab (8) zu zwingen, dem durch die Endumbiegungen des Kontaktorgans (7) vorgeschriebenen Weg zur vom Gegengewichtsstab (9) belasteten, entgegengesetzten Längsseitenkante des Kontaktorgans (7) zu folgen, das dadurch in seiner jeweils eingenommenen Stromstellungslage festgehalten wird.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktorgan (7) mit Löchern (11), Spuren oder Rinnen versehen ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktorgan (7) einen Behälter für den Steuerstab (8) bildet.
4. 4. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegengewicht (9) in mehrere, aus Stäben, Kugeln od. dgl. gebildete Teileinheiten zerlegt ist.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- go kennzeichnet, daß die Scheidewand (4) durch einen im Glasbehälter (1) angeordneten Damm, eine Erhöhung, Verengung od. dgl. in der Wand des Glasbehälters (1) gebildet ist.
6. 6. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktorgan (7) in Achszapfen od. dgl. gelagert ist.
7. 7. Abänderung einer Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere Kontaktorgane (7) vorhanden und zu einer Einheit zusammengefaßt sind.
8. 8. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche ϊ bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehbewegung des Kontaktorgans (7) auf gesonderte Stromschalter übertragen wird.
9. 9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Kontaktorgan

   (7) zusammenarbeitenden Stromschalter vom Kontaktflüssigkeitstyp, beispielsweise Quecksilberkipp- oder -drehröhren, sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 509 625 1.56