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Relais
Die Erfindung betrifft ein Relais mit einem Haltemagnet und mit einer Erregerwicklung zur Erzeugung eines dem den Anker haltenden Gleichfluss entgegenwirkenden magnetischen Flusses zum Bewirken des Abfallens des Ankers.
Das erfindungsgemässe Relais ist dadurch ausgezeichnet, dass es mit einer Kontakteinrichtung versehen ist, die aus einem mit dem Anker verbundenen und im Sinne des Abfallen vorbelasteten Kontaktarm und einem über einen grösseren Weg als dieser bewegbaren zweiten Kontaktarm besteht, welcher mit einer Feder in Verbindung steht, welche ihn sowohl in der Arbeitsstellung, in der die beiden Kontakte geschlossen sind und der Anker am Jochkörper des Relais anliegt, als auch in der Abfallstellung, in der die beiden Kontakte voneinander getrennt sind und der Anker vom Jochkörper abgefallen ist, zu halten vermag, und dass es eine Rückstelleinrichtung aufweist, die kraftschlüssig auf den zweiten Kontaktarm einzuwirken vermag.
Es ist bereits ein mit einer Schnappfeder versehener Umschalter bekannt geworden, dessen besonderer Aufbau den Zweck verfolgte, möglichst kurze Schaltzeiten zu erreichen und damit Lichtbogenbildung und Kontaktabbrand zu vermeiden. Dieser Umschalter besass einen Ruhekontakt, der, solange auf den Betätigungsknopf keine äussere Kraft wirkte, geschlossen war. Wurde der Druckknopf niedergedrückt, so wurde die mit diesem in Verbindung stehende Schaltzunge mit dem andern Kontakt in Verbindung gebracht, und nach Aufhören der äusseren Einwirkung auf den Druckknopf ging die Zunge, da der Knopf durch eine Feder belastet war, die ihn von selbst in seine Ruhelage zurückbrachte, wieder in ihre Ausgangsstellung zurück.
Die Bewegungen der Schaltzunge gingen unabhängig davon vor sich, wie rasch oder wie langsam der Druckknopf betätigt oder ausgelassen wurde, da die Schaltzunge schnappfederartig ausgebildet war ; sobald sie über ihre Mittel- oder Totlage hinweggeführt worden war, ging sie von selbst in die andere Lage über. Die Gegenfedern konnten die Bewegung der Schaltzunge bis zu einem gewissen Grade mitmachen, wodurch das Trennen der jeweils geschlossenen Kontakte mit einer ziemlich hohen Anfangsgeschwindigkeit vor sich ging.
Beim erfindungsgemässen Relais ist die Kombination einer derartigen Kontakteinrichtung, die mit einer Art Schnappfeder ausgerüstet ist und die mit einem Haltemagnetsystem zusammenwirkt, mit einer Rückstelleinrichtung angewendet, die auf eine der Kontaktfedern einwirkt.
Die erfindungsgemässe Ausbildung des Relais ergibt vor allem die Vorteile, dass auch bei kleiner Haltekraft eines Haltemagnetsystems ohne Zwischenschalten von zeitverzögernden Klinkensystemen od. dgl. eine plötzliche Trennung der Kontakte bei kürzester Schaltzeit und grosser Kontaktöffnung sowie anderseits sichere Kontaktgabe durch einen grossen Kontaktdruck in einfacher Weise erreicht wird, wobei es jedoch wesentlich ist, dass der Kontaktdruck dem Betrage nach grösser sein kann als die Haltekraft am Anker. Ferner zeichnet sich diese Kontakteinrichtung dadurch aus, dass die notwendige Anzeige, dass das Relais eingeschaltet bzw. abgefallen ist, und die Rückführung in die Haltestellung in einfacher Weise durch dieselben Bauteile erfolgen.
Durch die lediglich kraftschlüssig erfolgende Einwirkung der Rückstelleinrichtung auf die eine der Kontaktfedern ergibt sich der Vorteil, dass die Kontaktfedern in keiner Weise durch irgendwelche andere Massen in ihrer Bewegung bei der Auslösung des Relais behindert werden können. Die auslösenden Kräfte haben demnach allein die an sich geringen Massen der Kontaktfedern zu beschleunigen.
Weiters ist als vorteilhaft anzuführen, dass die Kontakte, die beim Ansprechen des Relais zuerst
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einen bestimmten Weg in noch geschlossenem Zustande gemeinsam zurücklegen, plötzlich und mit hoher
Anfangsgeschwindigkeit auseinandergerissen werden und dass der zweite Kontaktarm sich vom ersten sehr weit entfernt. Dadurch wird die Bildung von Öffnungsfunken und die Möglichkeit von Überschlägen zwi- schen den beiden Kontakten weitgehend vermieden. Als weiterer Vorteil ist anzuführen, dass die Kon- takte in der Arbeitsstellung (im geschlossenen Zustande) mit einer Kraft gegeneinander gepresst werden, welche wesentlich grösser ist als die Kraft, mit welcher der Anker angezogen gehalten wird. Die Ein- fachheit und Robustheit der mechanischen Ausbildung wäre ebenfalls als vorteilhaft anzuführen.
Weitere Merkmale der Erfindung werden an Hand der Zeichnung erläutert, in welcher ein Ausfüh- rungsbeispiel der Kontakteinrichtung dargestellt ist. Hiebei zeigt Fig. 1 die Einrichtung in geöffnetem
Zustande, Fig. 2 dieselbe in geschlossenem Zustand, Fig. 3 zeigt die beiden Kontakte in einer bestimm- ten Phase ihrer Bewegung beim Öffnen oder Schliessen, Fig. 4 zeigt ein Diagramm der an den Kontakt- armen wirkenden Kräfte und Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf das Haltemagnetsystem mit dem Anker.
Das Haltemagnetsystem besteht aus einem Permanentmagneten 1 von U-förmigem Querschnitt, den beiden zueinander parallel liegenden Jochen 2 und 3 mit der Zwischenlage 4 (vgl. Fig. 5) und der Erre- gerwicklung 5 mit den Anschlüssen 6 und 7.
Der Anker 8 ist mit der Ankerzunge 9, die den Anker in einer stets gleichbleibenden Lage hält, unmittelbar am einen Kontaktarm 10 angeordnet, u. zw. mit Hilfe einer Achse 11, die durch Bohrungen in
Lappen, die vom Kontaktarm 10 ausgehen, gesteckt ist und den Anker durchsetzt. Die Bohrung 8a des Ankers ist von grösserem Durchmesser als die Achse 11 ; sie besitzt jedoch in ihrer Mitte eine Verengung von dreieckigem Querschnitt, so dass der Anker praktisch mit einer umlaufenden Schneide 8b an der Achse 11 anliegt. Zwischen der Achse und der Schneide ist kein Spiel vorgesehen, so dass sich ein definierter Angriffspunkt der Achse am Anker ergibt. Der Anker hat aber gegenüber der Achse hinreichende Freiheit, um auch dann, wenn die Achse nicht genau parallel zum Anker steht, satt an der Gegenfläche des Magnetsystems aufliegen kann.
Der Kontaktarm 10 ist aus einer Blattfeder gebildet, welche mit einem Ende im nicht gezeigten Gestell der Einrichtung eingespannt ist. Der Kontaktarm 10 trägt an seinem andern Ende den Kontakt 12. Durch entsprechende Formgebung und Einspannung ist die Kontaktfeder so vorgespannt, dass sie in der Ruhelage an einem Anschlag 13 anliegt, welcher ihren Weg in Richtung vom Magnetsystem weg begrenzt. Die Vorspannung dieser Kontaktfeder ist so gross gewählt, dass sie leicht imstande ist, die Haltekraft des Magnetsystems zu überwinden ; d. h. dass die Kontaktfeder 10 vom Haltemagnetsystem allein nicht in der angezogenen Lage gehalten werden kann.
Der zweite Kontaktarm 14, welcher den Kontakt 15 (Kippkontakt) trägt, ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel starr ausgebildet und ist um die Achse 16 schwenkbar. Das Schwenklager ist hiebei als Kerbe in einem Bock 17 ausgebildet, in welche das eine Ende des Kontaktarmes 14 durch die Feder 18 dauernd hineingezogen wird. Durch die Anordnung dieser Feder 18 wird der Kontaktarm 14 sowohl in der geschlossenen als auch in der vom andern Kontakt getrennten Lage unter einer gewissen Spannung gehalten ; dieser Kontaktarm wirkt also nach Art einer Schnappfeder. Der Punkt 19, an welchem das andere Ende der Feder 18 angreift, ist, wie die Pfeile in Fig. 1 andeuten, zur genauen Einstellung der Federvorspannung und damit des Kontaktdruckes in der geschlossenen Stellung sowie der Lage der labilen Stellung des Kontaktarmes 14 (vgl. Fig. 3) veränderlich.
Die Kräfte, die auf die Kontaktarme bzw. auf die Kontakte selbst einwirken, sind im Diagramm in Fig. 4 ersichtlich gemacht.
Mit P1 ist jene Kraft bezeichnet, welche in der angezogenen Stellung des Kontaktarmes 10 von diesem infolge seiner Ausbildung als Blattfeder und zufolge der Einspannung dieses Armes vom Magnetsystem weg gerichtet, auf den Kontakt 12 ausgeübt wird. Dieser Kraft P entgegengerichtet sind die Kräfte P
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bzw. jene Verminderung von P, welche durch den durch den Stromfluss in der Erregerwicklung 5 hervorgerufenen magnetischen Fluss zumindest erzeugt werden muss, um den Anker zum Abfallen zu bringen.
Wird der Kontaktarm 14 durch die später noch zu erläuternde Rückstelleinrichtung aus der in Fig. 1 gezeigten Ruhelage über die labile Mittelstellung (Fig. 3) hinaus verstellt, so kommen die Kontakte 12 und 15 zur Berührung und der Kontaktarm 10 wird infolge der Einwirkung der Kraft von der Rückstellvorrichtung her zusammen mit dem Kontaktarm 14 zum Magnetsystem hin bewegt, so dass der Anker 8 an den Jochen 2 und 4 zum Anliegen kommt.
Wenn nun durch einen durch die Erregerwicklung 5 fliessenden Strom die (auf die Berührungsstelle zwischen den Kontakten 12 und 15 reduzierte) Haltekraft Ps des Ankers zumindest um den Betrag R verringert wird, so werden sich die Kontakte, da nunmehr die Kraft P1 die Summe aus P2 und der verringer-
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ten Kraft P überwiegt, vorerst zusammen vom Magnetsystem weg bewegen, u. zw. fast soweit, bis der
Kontaktarm 10 gegen den Anschlag 13 stösst. Kurz vor dem Anstossen des Armes 10 gegen den Anschlag hat der Kontaktarm 14 seine labile Stellung (Fig. 3) überschritten, so dass er sich nunmehr bereits unter der Einwirkung der Feder 18 im Öffnungssinne befindet und bis in seine in Fig. 2 gezeigte Ruhestellung bewegt.
Dadurch, dass sich die Kontakte zuerst ein Stück ihres Öffnungsweges mitsammen bewegen und der Kontaktarm 10 gegen den Anschlag 13 prellt, ergibt sich eine sehr hohe Öffnungsgeschwindigkeit zwischen den beiden Kontakten 12 und 15.
Die Rückstelleinrichtung besteht aus einem als Schwenkhebel 20 ausgebildeten Rückstellglied und einem als axial verschiebliche und federbelastete Stange 21 ausgebildeten Betätigungsteil. Die Stange 21 besitzt an ihrem äusseren Ende einen Betätigungsknopf 22 und an ihrem andern Ende einen querstehenden
Stift 23, welcher in eine Nut 24 im Schwenkhebel 20 eingreift.
Der Schwenkhebel 20 ist um die Achse 25 drehbar und weist einen Fortsatz 26 auf, mit welchem er auf den nach Art einer Schnappfeder wirkenden Kontaktarm 14 einzuwirken vermag.
Die Nut 24 im Schwenkhebel 20 ist zur Bewegungsrichtung des Stiftes 23 so geneigt, dass der
Schwenkhebel beim Eindrücken des Knopfes 22 zum Kontaktarm 10 hin verschwenkt wird. Die Nut 24 ist in drei Abschnitte unterteilt, u. zw. in einen geraden Abschnitt 27, welcher beim Zusammenwirken mit dem Stift den ersten Teil der Bewegung des Schwenkhebels zum Kontaktarm 10 hin vermittelt. Am Ende dieses geraden Abschnittes 27 ist die Nut geknickt und besitzt an der Knickstelle ein Nase 28. Der dritte
Abschnitt 29 ist so wie der erste Abschnitt im allgemeinen schräg zur Bewegungsrichtung des Stiftes 23 gerichtet und weist eine leichte Krümmung zum Drehpunkt des Hebels 20 hin auf.
Beim Niederdrücken des Knopfes 22 wird der Stift 23 infolge der Schrägstellung der Nut 24 den Schwenkhebel 20 verdrehen, welcher seinerseits zuerst den Kontaktarm 14 und sodann auch den andern Kontaktarm 10 zum Magnetsystem hin in die geschlossene Stellung bringt. Der Schwenkhebel und der Knopf zusammen mit dem Stift kommen hiebei bis in die in Fig. 2 mit strichpunktierten Linien gezeichnete Endstellung.
Wird nun der Betätigungsknopf 22 losgelassen, so wird die Stange 21 durch ihre (nicht dargestellte) Belastungsfeder in Richtung auf ihre Ruhelage zurückbewegt werden. Hiebei stösst jedoch der Stift 23, welcher mittels der Nut 24 auch jetzt den Schwenkhebel mitnimmt, gegen die an der Knickstelle der Nut vorgesehene Nase 28, von welcher er zurückgehalten wird. Die Stange und damit der Knopf 22 bleiben somit, solange die beiden Kontakte 12 und 15 geschlossen sind, in einer von aussen her leicht zu erkennenden, von der Ruhelage abweichenden Stellung stehen (vgl. Fig. 2).
Erst wenn durch einen durch die Erregerwicklung 6 fliessenden Strom der Anker abfällt und hiebei der Kontaktarm 14, wie zuvor beschrieben, in seine Offenstellung zurückgeht, wird der Schwenkhebel von diesem Kontaktarm mitgenommen, entriegelt hiebei den Stift von der Nase 28 und gibt damit die Stange 21 frei, welche in ihre Ruhelage zurückkehrt.
Die Erfindung kann in verschiedener Weise, ohne den gegebenen Rahmen zu überschreiten, abgeändert werden.
So kann z. B. an Stelle der den Kontaktarm 10 bildenden Blattfeder ein durch eine beliebige Feder belasteter starrer Kontaktarm Verwendung finden. Der Kontaktarm 14 kann selbst als Schnappfeder ausgebildet werden, so dass die Feder 18 entfallen kann. Der Anschlag 13 kann durch eine Trennwand aus isolierendem Material ersetzt werden, welche sich zwischen den beiden Kontaktarmen befindet. Statt des Schwenkhebels 20 kann eine verschiebbare Kulisse verwendet werden. Schliesslich kann auch an Stelle der axial verschiebbaren Stange 21 ein verschwenkbarer Hebel Anwendung finden. Der Auslösestift kann in einfacher Weise mit einer elektrischen Fernanzeigevorrichtung verbunden werden, um die Schaltstellung der Einrichtung auch von andern Stellen her überwachen zu können.
Es ist auch möglich, die Rückstelleinrichtung mit einem Elektromagneten od. dgl. zu verbinden, um die Rückstellung von einer entfernten Stelle her vornehmen zu können.
Naturgemäss kann die dargestellte und beschriebene Rückstelleinrichtung auch in Verbindung mit andern Geräten, etwa mit Relais, mit Schutzschaltern usw. zu deren Rückstellung nach irgendeinem Auslösevorgang Verwendung finden.
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