DE955980C - Elektromagnetisch betaetigte Schaltvorrichtung, insbesondere Zerhackerrelais, mit schwingfaehiger Systemaufhaengung und Kontaktbetaetigung durch Schaltfluessigkeit - Google Patents

Description

Die Erfindung bezweckt, die Geräuschbildung bei elektromagnetisch betätigten Schaltvorrichtungen, insbesondere bei Zerhackerrelais, zu vermeiden. Dies hat man bisher durch die schwingungsfähige Aufhängung des Systems zu erreichen versucht. Die Geräuschbildung kann jedoch auf diese Weise noch nicht völlig unterdrückt werden. Um eine Schaltvorrichtung geräuschärmer zu machen, ist ferner bekannt, statt massiver Schaltkontakte eine hin- und herbewegte Schaltflüssigkeit zu verwenden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektromagnetisch betätigte Schaltvorrichtung so auszubilden, daß eine möglichst hohe, über das bisher Erreichte hinausgehende Geräuschdämpfung erzielt wird. Dies wird dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß die schwingungsfähige Aufhängung und die Mittel der Kontaktbetätigung derart ausgebildet, angeordnet und frequenzmäßig aufeinander abgestimmt sind, daß die Schaltflüssigkeit und ihre Gegenkontakte sich in gleichem Rhythmus gegenphasig bewegen. Diese gegenphasige Bewegung wird bei den bisher bekanntgewordenen Kontakteinrichtungen trotz der schwingungsfähigen Aufhängung nicht erreicht. Die bei der Erfindung vorgesehene Aufhängung des Kontaktsystems hat zur Folge, daß bereits bei sehr kleinen Ankerausschlägen ausreichend große Kontaktwege erzielt werden. Man kommt daher mit kleineren Erregerleistungen aus. Proportional dieser Erregerleistung ist auch die in das System hineingegebene Schwingungsenergie und damit das durch diese Schwingungsenergie erzeugte Geräusch. Durch die Erfindung wird neben der

Geräuschminderung somit auch erreicht, daß die Kontaktanordnung mit kleineren Leistungen betrieben 'werden kann.

In den Fig. ι bis 3 ist die elektromagnetische Schaltvorrichtung in verschiedenen Ansichten wiedergegeben, während die Fig. 4 bis 18 verschiedene Ausführungsformen der Kontakteinrichtung wiedergeben.

Die in den Fig. 1 bis 3 in verschiedenen Ansichten gezeigte elektromagnetische Schaltvorrichtung entspricht in ihrem äußeren Aufbau einer solchen mit massiven Schaltkontakten. Die erfindungsgemäße elektromagnetische Schaltvorrichtung ist durch die Schutzkappe 1, abgedeckt. Der Bügel 2 mit der an-'genieteten Bodenplatte 3 trägt mittels der beiden eingehängten Gummischläuche 4 die elektromagnetische Schaltvorrichtung, so daß diese schwingfähig befestigt ist. Die mechanischen Teile zur Erzeugung des Magnetfeldes bestehen aus der Magnetspule 5 und dem Magnetjoch 6. An dem Magnetjoch 6 sind mittels der Schraube¹7 und der Mutter 8 die Winkel 9 zum Halten von zwei Kontakteinrichtungen 10, die Ankerfeder 11 und der Haltewinkel 12 für den hier beispielsweise noch als Massivkontakt ausgebildeten Antriebskontakt 13 der elektromagnetischen Schaltvorrichtung mit den entsprechenden¹ Isolier- und Zwischenplatten befestigt. Die Kontakteinrichtungen 10, von denen die linke im Schnitt dargestellt ist, enthalten als Schaltflüssigkeit das Quecksilber 14. Die an die Ankerfeder angenieteten Hebel 15 tragen zur Übersetzung der Anker federbewegiung auf die die Kontakteinrichtungen am Boden abschließende Membran 16 bei. Die Ankerfeder 11 schwingt mit dem angenieteten Anker 17 im Rhythmus der elektromagnetischen Erregung vor den beiden Magnetpolen 18. Durch eine geringe, durch die Schwingung der Ankerfeder 11 erzeugte Bewegung der Membran 16 vollführt die Quecksilbersäule 19 mit ihrer reduzierten Fläche in der Kontakteinrichtung eine große Bewegung. Die Kontakteinrichtung auf der einschwingenden Seite vom Anker enthält außer dem Arbeitskontakt 20 noch den Kontakt 21, welcher gegebenenfalls an Stelle des Massivkontaktes 13 als Antriebskontakt verwendet werden kann. Bereitet die Funkenlöschung in der elektrischen Schaltung durch die galvanische Kopplung mit dem in der Kontakteinrichtung vorhandenen Arbeitskontakt 20 Schwierigkeiten, so wird man den isoliert als Massivkontakt an dem Joch befestigten Antriebskontakt 13 benutzen. Um die Übergangs widerstände des Stromes in geringen Grenzen zu halten, werden die Anschliußlitzen an die Platten .22, 23 und 24. gelötet, die unmittelbar an den Kontakten befestigt sind.

Durch die schwingfähige Befestigung der Schaltvorrichtung an den Gummischläuchen 4 schwingt die elektromagnetische Schaltvorrichtung im Rythmus der Ankerbewegung gegenphasig mit, so daß die Arbeitskontakte durch ihre Verlagerung der Bewegung des Quecksilbers in der Schaltsäule entgegenkommen. Die Amplitude des Ankers wird dadurch verhältnismäßig vergrößert. Somit kann die Erregung des Magnetfeldes in geringen Grenzen gehalten werden. Außerdem verhindern die 6g körperschalldämpfenden Gummischläuche 4 die Übertragung von mechanischen Schwingungen auf die äußeren Befestigungsteile der elektromagnetischen Schaltvorrichtung im weitesten Maße. Die beispielsweise dargestellte elektromagnetische Schaltvorrichtung ist mit zwei Kontakteinrichtungen für die Wechselrichtung des Stromes ausgeführt. Es kann auch eine größere Zahl von Kontakteinrichtungen vorgesehen werden, so daß die elektromagnetische Schaltvorrichtung auch für andere Schaltungen anwendbar ist.

In der Fig. 4 besteht die in der Fig. 1 mit 10 bezeichnete Kontakteinrichtung aus dem Kontaktgefäß 25, das von ebenen Flächen und Rotationsflächen allseitig und luftdicht geschlossen ist. Die in der Bewegungsrichtung liegende Fläche 36 ist elastisch, nämlich als Membran, ausgebildet. Das Kontaktgefäß 25 ist bis au einem Abstand α vom Kontakt 27 mit der Schaltflüssigkeit 28 (Quecksilber) gefüllt. In dem Hohlraum 29 und 30 über dem Quecksilberspiegel befindet sich die Atmosphäre, die aus einem funkemlöschenden Gas besteht. Der Hohlraum 30 bildet einen Überströmraum. Es können mehrere solche Überströmräume am Umfang verteilt angeordnet sein. Die Stromzuführung bzw. Stromableitung erfolgt über die Kontakte 27 und 31. Der Kontakt 27 ragt mit seiner Kontaktfläche in die Wandung des Überströmraumes 30 hinein, damit er von der Schaltflüssigkeit 28 umspült werden kann. Das Kontaktgefäß 25 kann entweder aus einem elektrischen Nichtleiter bestehen, oder der Kontakt 27 kann in das Kontaktgefäß 25 isoliert eingesetzt sein. Durch eine geringe Bewegung der Membran 26 nach oben wird der Quecksilberspiegel in der Schaltsäule mit ihrer reduzierten Fläche. um einen entsprechend der Volumenverdrängung größeren Betrag nach oben verlagert, wobei die über dem Quecksilberspiegel befindliche Atmosphäre verdichtet wird. Diese wirkt dem Druck der Membran 26 entgegen. Demnach muß der Druck auf die "Membran so groß sein, daß die Schaltflüssigkeit bis zum Kontakt 27 emporsteigt und mit ihm eine elektrisch leitende Verbindung herstellt. Der dabei in dem Uberströmraum entstehende Gegendruck dient als Begrenzung für das Ausschwingen der Ankerfeder (Fig. 1: 11), welche auf die Membran 26 einwirkt. Diese Begrenzung mittels des Luftpolsters gibt der Ankerfeder gegenüber den Massivkontakten einen weichen Ausschlag, was weitestgehend zur Verminderung der mechanischen und damit der akustischen Schwingungen beiträgt. Beim Rückschwingen drückt einmal die in dem Überströmraum 30 verdichtete Atmosphäre die Schaltflüssigkeit 28 von dem Arbeitskontakt 27 weg, und außerdem will sich iao zwischen der Membran 26 und der Schaltflüssigkeit ein Vakuum ausbilden, das die Schaltflüssigkeit von dem Arbeitskontakt absaugt.

In der Fig. 5 ist eine Kontakteinrichtung gezeigt, bei der der Überströmraum in einer anderen > »5 Form als in der Fig. 4 ausgebildet ist. Das

Kontaktgefäß 32 ist durch die Membran 33 abgeschlossen. Die Kontaktgabe zwischen den Kontakten 34 und 35 -erfolgt durch die Schaltflüssigkeit 36. Der Kontakt 34 ragt mit seiner Kontaktfläche in die Mündung des Uberströtnraumes 37, 38 hinein. Der Überströmraum verläuft in der Fig. 5 ringförmig um den Kontakt 34. Die' Arbeitsweise ist die gleiche wie bei der Kontakteinrichtung der Fig. 4.

Die Fig. 6 zeigt in schematischer Darstellung eine Kontakteinrichtung, deren Fläche 39, die in der Bewegungsrichtung elastisch ausgebildet ist, zwischen den beiden Kontakten 40 und 41 liegt. Die den Kontakt 41 tragende Fläche 42 ist als Mulde ausgebildet. Der Überströmraum 43 entspricht dem Überströmraum 30 der Fig. 4.

Die Fig. 7 gibt eine Kontakteinrichtung gemäß der Fig. 6 wieder, bei der aber der Überströmraum 44 wie in der Fig. 5 ausgebildet ist. In der Fig. 8 ist eine Kontakteinrichtung gezeigt, deren den wesentlichen Teil der Schaltflüssigkeit aufnehmender Teil an seinem Umfang in der Bewegungsrichtung elastisch ausgebildet ist. Es ist dies der Faltenbalg 46. Der nicht gezeigte, am unteren Teil angreifende Ankerhebel, der eine bogenförmige Bewegung vollführt, überträgt diese auf den Faltenbalg 46. Daher ist dieser, der eine kubische Elastizität besitzt, der besser geeignete Federungskörper für die Kontakteinrichtung als die Membran, in den Fig. 4 bis 7. Der Überströmraum 47 ist entsprechend dem der Kontakteinrichtung der Fig. 4 ausgebildet.

Die Fig. 9 zeigt ebenfalls eine Kontakteinrichtung mit einem Faltenbalg 48. Der Überströmraum 49 ist wie in den Fig. 5 und 7 ausgebildet. In der Fig. 10 ist die Kontakteinrichtung nur in ihrem oberen Teil dargestellt, welcher außer dem Arbeitskontakt 50 den Antriebskontakt 51 enthält. Der Überströmraum 52 entspricht.dem der Kontakteinrichtungen der Fig. 4, 6 und 8.

Die Kontakteinrichtung der Fig. 11 zeigt im wesentlichen die gleiche Ausrüstung, nämlich mit dem Arbeitskontakt 53 und dem Antriebskontakt 54, während der Überströmraum 55 gemäß den Fig. S, 7 und 9 ausgebildet ist. Die in den Fig. 10 und 11 vorhandenen Antriebskontakte sind jeweils derjenigen der beiden Kontakteinrichtungen (Fig. 1) zugeordnet, die auf der einschwingenden Seite des Ankers liegt. Beim Einschwingen des Ankers in die Magnetpole nach erfolgter Erregung des Magnetfeldes wird die elastische Fläche nach unten gezogen. Damit wird . auch die Schaltflüssigkeit von dem Antriebskontakt 51, 54 abgezogen und somit der Stromkreis zur Erregung des Magnetfeldes unterbrochen. Das Magnetfeld wird abgebaut und der Anker kann zurückschwingen.

Die Fig. 12 zeigt eine Kontakteinrichtung, bei der das Kontaktgefäß 56 aus durchsichtigem Isolierstoff gefertigt ist. Der Arbeitskontakt 57 und der Antriebskontakt 58 sind im Kontaktgefäß 56 mit eingepreßt. Mit dem Arbeitskontakt 57 ist die Kontakteinrichtung an dem Haltewinkel 59 (vgl. Fig. ι: 9) durch die Sechskantmutter 60 festgelegt. Die Drehsicherung der Sechskantmutter 6g wird durch den Federring 61 erreicht. Die Lötplatten 62 und 63 für die Stromzuführung bzw. Stromableitung sind an den Kontakten 57 und 58 unmittelbar angelötet. Durch die Überströmräume 64, von denen fünf auf den Umfang verteilt sind, wird die Schaltflüssigkeit 65 eingefüllt. Der Ring 66, der nachträglich aufgepreßt wird, schließt das Kontaktelement von der Außenatmosph'äre ab. Die in der Bewegungsrichtung elastisch ausgebildete Fläche 67 ist als Membran dargestellt. Sie besteht aus einer Kupferlegierung, aus Stahl oder aus einem Kunststoff. Damit die Kupferlegierung mit der aus Quecksilber bestehenden Schaltflüssigkeit kein Amalgam bildet, wird die Membran 67 vernickelt oder mit einem Kunststoff behandelt. Durch den Druckring 68 wird die Membran 67 mittels dreier Schrauben 69, die am Umfang verteilt sind, mit dem Kontaktgefäß 56 fest verbunden. Mit der Schraube 70, die in der Membranmitte angeordnet ist, wird der vom Anker zu steuernde Betätigungshebel 71 durch die Sechskantmutter 72 und den Federring 73 als Drehsicherung befestigt.

In der Fig. 13 ist eine Kontakteinrichtung gezeigt, bei der die Membran 67 mittels einer Überwurfmutter 74 an dem Kontaktgefäß be- go festigt ist.

In der Fig. 14 ist die in der Bewegungsrichtung elastisch ausgebildete Fläche 75 als Faltenbalg dargestellt, der aus Stahl oder einer Kupferlegierung besteht, die durch Vernickeln oder Behandeln mit einem Kunststoff vor Amalgamierung geschützt ist. Der Faltenbalg 75 ist mit dem Sockel 76 des Kontaktgefäßes und der Bodenplatte yj verlötet.

Die Fig. 15 zeigt eine Kontakteinrichtung, bei der der Fallenbalg 78 mit dem Kontaktgefäß 79 aus einem Stück aus einem elektrisch nichtleitenden durchsichtigen Kunststoff gepreßt ist. Zur Vervollständigung der Kontakteinrichtung wird lediglich die Bodenplatte 80 an den Faltenbalg 78 angeklebt.

Die Fig. 16 bis 18 zeigen in schematischer Darstellung mit Quecksilber als Schaltflüssigkeit 81 arbeitende Kontakteinrichtungen, bei denen der Arbeitskontakt 82 als Hohlkontakt ausgebildet ist. Der entstehende Hohlraum 83 bildet gleichzeitig den Überströmraum. Der Vorteil einer solchen Anordnung besteht darin, daß die Schaltsäule 84 beim Eintritt in den Arbeitskontakt 82 nicht geteilt wird. Somit kann sie sich nicht in einzelne Teilchen aufspalten und unkontrolliert in den Engpässen festsetzen.

Bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 17 und 18 ist in dem Raum, in' dem sich die Schaltsäule 84 bewegt, ein Spritzschutz 85 eingefügt. Verschiedene Querschnitte davon zeigt die Fig. I7_a. Der Spritzschutz ist in dem Gehäuse 86 gehaltert. Um eine Seele sind wendelförmig ausgebildete Nuten angeordnet, in denen sich die Schaltsäule 84 bewegt. Bei plötzlicher Richtungsänderung der Schaltsäule 84 fliegen abgeschleuderte Quecksilberteilchen zunächst gegen die Flanken der Nuten,

ohne aiuf den Arbeitskontakt 82 auf zutreffen. Erst • die nachgeschobene Schaltsäule 84 stellt die elektrische Verbindung mit dem Arbeitskontakt 82 her. Durch diese Maßnahme wird ein zügiges Arbeiten der Schaltsäule 84 erreicht. Bei der Kontakteinrichtung der Fig. 18 ist noch ein zusätzlicher Arbeitskontakt 87 vorgesehen.

Der weitere Aufbau und die Arbeitsweise der Kontakteinrichtungen der Fig. 16 bis 18 entsprechen der Beschreibung der Kontakteinrichtungen der Fig. 4 bis· 11.

Claims (10)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Elektromagnetisch betätigte Schaltvorrichtung, insbesondere Zerhackerrelais, mit schwingfähiger Aufhängung des Systems und mit Betätigung der Kontakte vermittels einer vom Schwinganker hin- und herbewegten Schaltflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die schwingungsfähige Aufhängung und die Mittel der Kontaktbetätigung derartig ausgebildet, angeordnet und frequenzmäßig aufeinander abgestimmt sind, daß die Schaltflüssigkeit und ihre Gegenkontakte sich in dem gleichen Rhythmus gegenphasig bewegen.
2. 2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakteinrichtung aus einem die Schaltflüssigkeit aufnehmenden Kontaktgefäß besteht, welches auf der einen Seite durch ein elastisches oder elastisch befestigtes flächenartiges Teil, z. B. eine Membran, und auf der anderen Seite durch ein Kontaktelement abgeschlossen ist.
3. 3. Schaltvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen dem flächenartigen Teil und dem Kontaktelement sich bewegende Schaltflüssigkeitssäule auf der .Seite des Kontaktelements in ihrem Querschnitt reduziert ist. ₊₀
4. 4. Schaltvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktelement von Uberströmräumen umgeben ist, in deren Mündung es hineinragt.
5. 5. Schaltvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Befestigung des flächenartigen Teiles mittels eines Faltenbalges erzielt ist.
6. 6. Schaltvorrichtung nach Anspruch 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische oder elastisch befestigte flächenartige Teil von dem schwingenden Anker bewegt wird.
7. 7. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakteinrichtung auf der einschwingenden Seite des Ankers einen weiteren zur Steuerung des Magnetfeldes dienenden Antriebskontakt aufweist.
8. 8. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Anker mehrere Kontakteinrichtungen betätigt werden.
9. 9. Schaltvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakteinrichtung ein mit einem Hohlraum versehenes Kontaktelement hat, in den die Schaltflüssigkeit eintritt, und daß der Hohlraum gleichzeitig als Überströmraum dient.
10. 10. Schaltvorrichtung nach Anspruch g, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktgefäß einen Raum mit eingefügtem Spritzschutz aufweist.

    In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 741 838, 699 899, 658123, 634555.

    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

    © 609 549/406 7.56 (609 742 1.57)