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Vorrichtung zur Stoßsicherung von Relais unter Verwendung von Trägheitsmassen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Stoßsicherung von Relais, insbesondere
solcher von gedrängter Bauart.
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Mehrpolige Relais erhalten meistens eine Auslösewelle oder -schiene,
auf welche, sobald die Bedingungen für die Auslösung eingetreten sind, ein Bimetallelement
(im Falle eines Überstromes) oder der Stößel eines elektromagnetischen Auslösers
(im Falle eines Kurzschlusses) einwirkt. Es ist zwar möglich, die Auslösewelle,
die meist aus einem Flacheisen besteht, auszugleichen und gegen Stöße unempfindlich
zu machen, jedoch eist es praktisch fast unmöglich oder zumindestens sehr kostspielig,
die Bimetallauslöser und die Stößel des elektromagnetischen Auslösers wegen ihrer
besonderen Form hinreichend auszugleichen. Es muß daher mit der Möglichkeit gerechnet
werden, daß diese beiden Elemente unter der Einwirkung eines Stoßes auf die Auslösewelle
wirken und eine ungewollte Betätigung des Relais herbeiführen.
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Dieser Nachteil kann beispielsweise dadurch behoben werden, daß das
Reläis mit einem Sperrelement versehen wird, welches unter der Wirkung einer Erschütterung
in eine in der Auslösewelle vorgesehene Nut eingreift und dadurch die Welle verriegelt
und eine ungewollte Auslösung verhindert. Derartige Sperrelemente sind jedoch ziemlich
sperrig. Der Grund hierfür ist folgender: Wenn die
eigentliche Erschütterung
aufgehört hat, schwingen das Traggerüst, auf welchem das Relais befestigt ist, und
selbst das ganze Gehäuse, wie z. B. im Falle eines Schiffes, noch eine gewisse Zeit
lang nach, und obwohl diese Schwingungen schließlich abklingen, haben sie anfänglich
oft doch eine hinreichend starke Amplitude, um ein ungewolltes Funktionieren des
Relais zu bewirken. Das Sperrelement muß somit während der ganzen Dauer dieser Schwingungen
die Auslösewelle sperren, und da es eine Schwenkbewegung um einen festen Punkt ausführt,,
muß derjenige Teil, der in die Wellennut eingreift, eine Länge, die seinem Schwingungswinkel
entspricht, d. h. eine verhältnismäßig bedeutende Länge haben. Dies führt nun zu
erheblichen konstruktiven Schwierigkeiten, wenn solch ein Sperrelement in einem
Relais gedrängter Bauart unterzubringen ist.
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Gemäß der Erfindung wird diese Schwierigkeit dadurch umgangen, daß
das Sperrorgan aus zwei-Teilen besteht, nämlich aus der eigentlichen Trägheitsmasse
und aus einem von dieser getrennten Sperrelement, dessen Bewegung von derjenigen
der Trägheitsmasse zwar abhängig, jedoch größenmäßig anders, vorzugsweise geringer,
ist. Beide Teile werden mehr oder minder elastisch miteinander durch eine Feder
gekuppelt, deren Kraft entsprechend den Bedingungen bemessen wird, unter denen die
Stoßsicherung funktionieren muß. Diese Aufteilung gestattet es, den Riegel der Stoßsicherung,
der beim Auftreten einer Erschütterung in die Wellennut eingreift, sehr kurz zu
halten und ihn, sobald er völlig in die Nut eingegriffen hat, gegen einen Anschlag
drücken zu lassen, während die eigentliche Trägheitsmasse die ihm von der Erschütterung
äufgezwungene Bewegung fortsetzt und« während der ganzen Dauer seiner Hin- und Heubewegung
den Riegel mittels der' Kupplungsfeder in seiner Sperrstellung festhält. Die Sperrdauer
wird somit der Bewegungsdauer der schwingenden Masse entsprechen, die ihrerseits
der Größe dieser Masse entspricht. Diese Größe wird experimentell entsprechend der
Erschütterung festgelegt, für die die Stoßsicherung funktionieren soll.
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Nachstehend wird an Hand der Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung beschrieben, wobei in Abb. i zum Vergleich schematisch eine der bisher
üblichen Stoßsicherungen,, die aus einem einzigen Teil besteht, dargestellt ist,
während Abb. 2 schematisch eine oben beschriebene Stoßsicherung zeigt, die aus zwei
Teilen besteht, nämlich dem Sperriegel und dem Trägheits:srtück; Abb. 3 stellt eine
Seitenansicht der Abb. 2 dar, und Abb.4 zeigt schematisch die Lage der beiden Teile
der Stoßsicherung in Sperrstellung.
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In Abb. i sind 1 i und z2 die beiden fest -mit dem Rahmen 13 des Relais
verbundenen Seitenlager, in denen die Welle 14 ruht, um die das Trägheitsstück 15
schwingt. Letzteres besteht aus einer Masse 16 und einem Sperriegel 17, der, sobald
die Masse 16 um die Welle 14 schwingt, in die Nut 18 der Auslösewelse 4g> eingreift,,
die sich ihrerseits um die Achse 2o; dreht und auf die im Falle eines überstromes
der BinsetadIauslöser 21 und im Falle eines Kurzschlusses, der Stößel[ des elektromagnetischen
Auslösers. z2 einwirkt Es isst leicht ersichtlich, daß; wenn die Dauer einer Erschütterung
und der ihr folgenden Nzohschwingungen gleich t ist und daß, wenn: dieser Zeit ein
Ausschwingungswinkel a des TräglertsstEickes, entspricht,. der Riegel 17 eine Länge
haben muß;; die gleich dem vom Trägheitsstück zurückgelegten Hinweg sein muß, wenn
er die Auslösewelle zg während der ganzen Zeitdauer t sperren s4211. Er mußi-somit
eine ziemlich beträchtliche Länge erhalten.
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In Abb. 2 ist die Stoßsicherung gemäß,- der Erfindung dargeste lt,,
wobei die gleiekartgen Teile zum besseren Vergleich mit den entsprechenden Bezugszeichen
-der Abb. i gekennzeichnet sind. Um die von den Lagern i i und i2- getragene Welle
14 schwingen die beiden Teile der Stoßsicherung,, nämlich ein Trägheitsgewicht 16-
und ein Sperriegel 17, die beide elastisch miteinander durch die um die Welle 14
gewickelte Feder 23 verbunden sind- Ein auf dem Relaisrahmen 13 befestigter Anschlag
24 begrenzt die Ausschlagbewegung des Riegels 17,. während ein zweiter ebenfalls
auf dem Relaisrahmen 13 angebrachter Anschlag 2r3 verhindert, daß sich die Auslösewelle
ig, im rzeigersinn dreht. ' Die Vorrichtung funktioniert wie folgt: Infolge des
Anschlages 25, kann die Auslösewelle ig sich nur im entgegengesetzten Uhrzeigersinn
drehen. Wir haben demgemäß nur die Stoßkräfte zu berücksichtigen, die den Bimetallauslöser
21: oder den Stößel 22 veranlassen können, auf die Auslösewelle ig im Sinne einer
ungewollten Auslösung einzuwirken. Es sind dies somit Kräfte oder Erschütterungen,
die senkrecht oder fast senkrecht zur Befestigungsebene 26, des Relais= d. h. in
einer zur Zeichnungsebene parallelen Ebene, und zwar von links her wirken. Unter
der Einwirkung dieser Kräfte und bevor der Bimetallauslöser 21 oder der Stößel-22
die.Auslösewelleig erreichen können, setzen sich der Riegel 17 und das Gewicht 16
in der Pfeilrichtung F iin Bewegung. Der Riegel 17 greift in die Nut i8 der Welle
ig ein, und letztere ist daraufhin blockiert und kann sich nicht mehr drehen. Sobald
der Riegel 17 sich völlig rin die Nut 18 eingeschoben, d. h. eine Drehung um die
Achse 14 ausgeführt hat, die einem Winkel f entspricht, trifft er auf den Anschlag
2.4, der seine Weiterbewegung verhindert. Das Trägheitsstück 16 setzt jedoch seine
Bewegung fort, und nachdem es eine dem Winkel a entsprechende Rotation um die Achse
14 ausgeführt hat, schwingt es wieder zurück, bis es auf den Hebelarm i5 auftrifft,
worauf es zusammen mit dem Riegel 17 in die ursprüngliche Ruhelage zurückkehrt.
Während der ganzen Dauer seiner Aus- und der Rückschwingung drückt das Trägheitsstück
16 mittels der zwischengeschalteten Feder 23 den Hebel 15, öder genauer gesagt die
Nase des Riegels 17, gegen den Anschlag 24. Die 'Dauer der dem Gesamtausschlag
(a,
-I- ß) entsprechenden Bewegung (Aus- und Rückschlag) muß mindestens gleich der Dauer
der Erschütterung und der ihr folgenden Schwingungen sein. Sie wird experimentell
ermittelt durch Änderung der Masse des Trägheitsstückes 16 und gegebenenfalls durch
Änderung der Torsionskraft der Feder 23.
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Wie aus der Abb. 2 ersichtlich, gestattet diese Lösung eine wesentliche
Verkürzung des Riegels 17
und damit eine wesentlich gedrungenere Bauart der
Stoßsicherungsvorrichtung, die somit auf Relais gedrungener Bauart angebracht werden
kann, ohne deren Abmessungen beträchtlich zu vergrößern.
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Es sei noch bemerkt, daß die Vorrichtung auch so ausgeführt werden
kann, daß sich das Trägheitsstück geradlinig in einer Führung verlagern kann. In
diesem Falle bilden das Trägheitsstück und der Riegel ebenfalls zwei getrennte Teile,
die durch eine elastische Verbindung zusammengehalten werden.