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Elektromagnetisches Relais
Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Relais mit magnetisch steuerbaren Kontakten aus magnetisierbaren, flachen Schaltfedern.
Es ist bereits bekannt, mehrere derartige magnetisch steuerbare Kontakte nebeneinander in einem gemeinsamen Gehäuse anzuordnen, welches aus zwei zusammengeschmolzenen Glasschalen gebildet ist.
Die Fertigung derartiger Gehäuse und die richtige Anordnung der Schaltfedern in einem solchen Gehäuse bereitet jedoch beträchtliche Schwierigkeiten.
Die Erfindung bezweckt einen besonders vorteilhaften und einfachen Aufbau eines Relais mit mehreren, magnetisch steuerbaren Kontakten, welche in einem Schutzgehäuse angeordnet sind.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass bei einem elektromagnetischen Relais mit magnetisch steuerbaren Kontakten aus magnetisierbaren, flachen Schaltfedern die Schaltfedern jedes Kontaktes die Stirnflächen eines rahmenförmigen Trägers durchdringen, dessen Längsflächen parallel zu den schmalen Kanten der Schaltfedern verlaufen. Die Träger mehrerer Kontakte können auf diese Weise nebeneinander geschichtet, miteinander verbunden sein, so dass die Wandungen dieser Träger einen allen Schaltfedern gemeinsamen, sich quer zu diesen erstreckenden Hohlraum bilden. Dieser Hohlraum kann dann durch auf beiden Seiten angeordnete Deckel abgeschlossen werden.
Diese erfindungsgemässe Ausbildung der Schaltfedernhalterung als rahmenförmiger Träger gestattet es, die Schaltfedern mehrerer Kontakte dicht nebeneinander in einem gemeinsamen Raum anzuordnen, der nicht durch parallel zu den Schaltfedern verlaufende Trennwände unterteilt ist.
Die rahmenförmigen Träger können mit Vorteil auch mit parallel zu den Schaltfedern verlaufenden Taschen zur Aufnahme von Beilageteilen ausgerüstet sein. Beilagen aus magnetisierbarem Material sind beispielsweise zweckmässig um die Feldkonzentration an dem wirksamen Luftspalt zwischen den einander gegenüberliegenden Stirnflächen der Schaltfedern eines magnetisch steuerbaren Kontaktes zu vergrössern, insbesondere um die zur Beweglichkeit des freien Endes der Schaltfeder vorgesehenen Querschnittsvermin- derung zu überbrücken. Anderseits kann durch Beilagen aus elektrisch leitendem Material der Auf- und Abbau des magnetischen Feldes zur Erzielung einer verzögerten Arbeitsweise beeinfluCt werden.
Der durch nebeneinander geschichtete rahmenförmige Träger der Schaltfedern verschiedener Kontakte gebildete Körper kann zugleich auch den Träger der Spule bilden, welche bei ihrer Erregung das Magnetfeld zur Betätigung der Kontakte erzeugt.
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen Fig. 1 einen magnetisch steuerbaren Schaltkontakt in einem rahmenförmigen Träger in perspektivischer Ansicht,
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ger nach Fig. l, Fig. 4 einen Querschnitt durch den Kontaktträger nach Fig. l, Fig. 5 ein Relais mit inneren Kontakten im Längsschnitt, Fig. 6 den Querschnitt eines zehn Kontakte besitzenden Relais mit magnetischen Leitstücken unter Weglassung der Spulenwicklung, Fig. 7 den Querschnitt eines mit 21 Kontakten ausgerüsteten Relais ohne magnetische Leitstücke und unter Weglassung der Spulenwicklung, die Fig. 8 und 9 einen magnetisch steuerbaren Schaltkontakt in einem etwas abgeänderten Kontaktträger in Seitenansicht und im Querschnitt, die Fig.
10 und 11 einen Kontaktträger mit Leitstücken aus magnetisierbarem Material in Seitenansicht und im Querschnitt und die Fig. 12, 13 und 14 einen Abschlussdeckel in Seiten-
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ansieht, Längsschnitt und Querschnitt.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung sind zwei Schaltfedern 101, 102 in gegenüberliegenden Stirnflächen 103, 104 eines rahmenförmigen Trägers eingebettet, dessen beide Stirnflächen 103, 104 durch Längsflächen 105, 106 miteinander verbunden sind, welche sich parallel zu den schmalen Kanten der Scha1tfedern 101, 102 erstrecken. Das über die Stirnfläche 104 vorragende Ende 107 der Schaltfeder'TOl ist als Lötöse für den elektrischen Anschluss ausgebildet. Ebenso ist das über die Stirnfläche 103 vorragende Ende 108 der Schaltfeder 102 für den elektrischen Anschluss vorbereitet.
Die Schaltfeder 102 besitzt einen mäanderförmigen Teil 109 verminderten Querschnittes, der ihr freies Ende beweglich macht, so dass die schräg zu ihrer Längsausdehnung verlaufende Stirnfläche mit der ebenfalls schräg zur Längsausdehnung der Schaltfeder 101 verlaufenden Stirnfläche dieser Schaltfeder unter dem Einfluss eines Magnetfeldes in kontaktgebende Berührung treten kann.
Werden mehrere derartige Schaltkontakte nebeneinander geschichtet, dann stossen die schmalen Kanten der Wandungen 103 - 106 an die schmalen Kanten der entsprechenden Wandungen des Trägers des benachbarten Schaltkontaktes und können mit diesen in geeigneter Weise, z. B. durch Kleben, verbunden werden. Es entsteht dann zwischen den Wandungen 103 - 106 aller nebeneinander geschichteten Träger ein quer zu den Schaltfedern verlaufender Hohlraum, der an seinen beiden Enden durch geeignete Deck- stücke verschlossen werden kann und sich zur Füllung mit einem Schutzgas od. dgl. eignet.
Die im einzelnen in den Fig. 2 - 4 dargestellten Träger besitzen zur Begrenzung des die Schaltfedern aufnehmenden Raumes 110 im Abstand zu den Aussenrändern der Träger angeordnete Stützflächen 111 und
112, welche nicht voll ausgeführt zu sein brauchen. Diese Stützflächen gestatten die Anordnung von Bei- lagen zu den Schaltfedern in solchem Abstand von diesen, dass die Beweglichkeit der Schaltfedern nicht beeinträchtigt ist. Zum Beispiel kann eine Beilage aus magnetisierbarem Material den Teil der Schalt- feder 102 überbrücken, der die mäanderförmige Querschnittsverminderung aufweist und dadurch zu einer
Verstärkung des magnetischen Flusses über die zur Kontaktgabe geeigneten Stirnflächen der Schaltfedern
101,102 führen.
Ferner kann eine Beilage aus einem Material bestimmter magnetischer Remanenz eine Haftung der einmal miteinander in kontaktgebende Berührung getretenen Stirnflächen der Schaltfedern auch nach Beendigung des erregenden Magnetflusses herbeiführen. Ferner wird eine Beilage aus elektrisch leitendem Material den Auf- und Abbau des magnetischen Feldes verzögern, so dass die Arbeitsweise des einer solchen Beilage benachbarten Kontaktes gegen über an dem ohne diese Beilage ausgerüsteten Kontakten verlangsamt ist.
Die Erfindung gestattet die Schichtung solcher verschieden ausgebildeter Schaltkontakte, so dass die einzelnen Kontakte ein-und desselben elektromagnetischen Relais ein unterschiedliches Arbeitsverhalten aufweisen können.
Bei der in den Fig. 5 und 8 gezeigten Anordnung sind 201 die flachen Schaltfedern, deren Kontaktzungen 202vorne abgeschrägt sind und deren Federwurzeln 203 mäanderförmig ausgebildet sind. Die beiden Zungen ziehen sich bei Stromdurchgang durch die Spule 204 gegenseitig an und bilden an ihren schrä- gen Flächen die Kontaktstelle. Normalerweise wird der Kontakt bei Stromfortfall durch die Federwirkung der mäanderförmigen Federwurzeln sofort wieder geöffnet. Die flachen Schaltfedern 201 sind nach den Fig. 8 und 9 in flache Isolierstücke 205 eingebettet, in deren Fenster 206 die Kontaktzungen frei schwingen können. Die Schaltfedern sind mit den Hömern 207 versehen. Diese bilden einen Teil des magnetischen Eisenkreises und dienen gleichzeitig der Versteifung des sie umgebenden und gleichfalls hörnerartig ausgebildeten Isoliermaterials.
Die Hörner sind Teilstücke von Spulenflanschen eines Spulenkörpers, wie er, wie später beschrieben, bei der Montage entsteht. Nach beiden Seiten ragen aus dem Isolierstück die Lötschwänze 208 und 209. Um genügend Platz für die Verdrahtung und Einlötarbeit zu erhalten, müssen sie gestaffelt werden, etwa so wie in Fig. 6 und 7 angedeutet. Es werden also im Beispiel drei gleichartige Federn und Isolierstücke, jedoch mit unterschiedlichen Lötschwänzen wie a, b und c benötigt. Die eingebetteten Schaltfedern nach Fig. 8 stellen die Einheit eines Arbeitskontaktes dar. Diese werden nun in beliebiger Anzahl, im Beispiel 21, nebeneinander geschichtet und auf beiden Seiten mit den Deckeln 210 (Fig. 12-14) abgeschlossen. In den Isolierstücken 205 sind Durchgangslöcher 211 und in den Deckeln 210 Sacklöcher 212 vorgesehen.
Beide dienen zur Aufnahme von Fangstiften 213 aus Isoliermaterial. Sie garantieren die genaue Lage der Teile zueinander. Die Einzelteile können mit einem geeigneten Klebemittel fest zusammen verbunden werden. Die Deckel 210 (Fig. 12 - 14) haben die gleiche Grundform wie die Isolierstücke 205, sind jedoch bei 214 geschlossen. Sie sind mit den Halbflanschen 215 versehen, in denen die Lötstifte für die Spulenwicklungen bei 216 angebracht sind. Flache Aussparungen 217 geben den äusseren Kontaktfedern genügend Raum zur freien Bewegung. Nachdem die geschichtetenKontakteinheiten beiderseits gedeckelt sind, entsteht eine geschlossene Kammer 218, in welcher alle Kontakte gemeinsam
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untergebracht sind. Gleichzeitig ergibt sich die Form eines Spulenkörpers, aus dem vorne und hinten die Lötschwänze herausragen.
Der Spulenkörper kann nun mit seinen Wicklungen versehen werden.
Die fertig bewickelte Spule mit den eingeschlossenen Kontakten wird in eine Hülse 219 eingesteckt.
Die Hülse bildet einen Teil des Eisenkreises und dient zur Abschirmung gegen äussere Einflüsse. Auf dem Grunde der Hülse befindet sich eine Platte 220 und am vorderen Ende die Platte 221. Beide Platten sind mit Schlitzen 222 versehen, durch welche die Lötschwänze nach aussen ragen. Die Platte 220 hat Gewindelöcher, die eine Befestigung des Relais auf einer Schiene 223 mittels der Schrauben 224 erlauben. Die Platte 221 bildet den vorderen Abschluss des Relais. Über sie sind die Lappen 225 der Hülse gebogen, so dass Spule und Hülse eine Einheit ergeben.
Für Anlagen, welche mit elektronischen Schaltmitteln betrieben werden sollen, sind Relais mit sehr kurzen Anzugszeiten notwendig. Durch eine Verbesserung des Eisenkreises gelingt es, solche Relais herzustellen. Es muss hiebei Vorsorge getroffen werden, den geringen Eisenquerschnitt der mäanderförmigen Federwurzeln mit nur geringem Luftabstand zu überbrücken und weitere Luftspalte im Eisenkreis zu vermeiden. Zu diesem Zwecke werden zwischen die Kontaktfedern magnetische Leitstücke gemäss Fig. 10 eingefügt. Es sind 226 die Leitstücke, welche in ein Isolierstück 227 eingebettet sind. Die Leitstücke ragen in das Fenster 228 ; sie sind mit den Durchgangslöchern 229 zur Aufnahme der Fangstifte 213 ver- sehen. Das Isolierstück hat dieselbe Form wie die Isolierstücke 205.
Die Hörner 230 der Leitstücke stehen bei 231 um ein geringes Mass aus dem Isoliermaterial heraus. Die Schichtung für ein Relais mit zehn Ar- beitskontakten erfolgt nach Fig. 6, so dass die Schaltfedern 201 jeweils zwischen den Leitstücken 226 lie- gen. Nach dem Schichten ergibt sich auch hier die Form eines Spulenkörpers, aus dem die Lötschwänze herausragen und zusätzlich die Leitstücke um ein geringes Mass bei 231 vorstehen. Beim fertig montierten Relais nach Fig. 5 besteht nun direkte metallische Verbindung zwischen der Abschirmhülse 219, den beiden Platten 220 und 221 und den Leitstücken 226 bei 231.
Damit wird der magnetische Fluss mit nur geringem Luftspalt zwischen den Schaltfedern 201 und den Leitstücken 226 bei Überbrückung der mäanderförmigen Federwurzeln weitgehend zur Wirkstelle herangebracht und dadurch der gewünschte Effekt erreicht.
Bei dem in Fig. 5 dargestellten Relais eines relaisbetätigten Koordinaten-Schaltfeldes sind 227 die Bandkabel für die Eingänge und 228 für die Ausgänge. Wenn die Bandkabel für die Eingänge waagrecht liegen, dann müssen die Bandkabel für die Ausgänge senkrecht verlaufen, d. h. letztere müssen schleifenförmig verlegt werden.
Für besondere Fälle ist es wünschenswert, dass die Kontakte nach dem Abschalten des Stromes geschlossen bleiben. Sie sollen durch magnetische Haftwirkung solange gehalten werden, bis sie durch einen kurzen Gegenstromstoss abgeworfen werden. Die Haftwirkung kann nun auf einfachste Art dadurch erzielt werden, dass man die Leitstücke aus Material mit bestimmter Remanenz herstellt und der Restmagnetismus genügt, um die Kontakte mit ausreichendem Kontaktdruck geschlossen zu halten.
Die gleichartige Ausformung der Träger für die Schaltfedern und die Leitstücke, sowie der Abschlussdeckel, macht es möglich, durch beliebige Schichtung Relais mit verschiedener Kontaktanzahl und verschiedener Kontaktart (einfachen Arbeitskontakt oder Haftkontakt) oder einer Mischung von beiden Kontaktarten herzustellen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektromagnetisches Relais mit magnetisch steuerbaren Kontakten aus magnetisierbaren, flachen Schaltfedern, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltfedern (101, 102 ; Fig. l) die Stirnflächen (103,104) eines rahmenförmigen Trägers durchdringen, dessen Längsflächen (105,106) parallel zu den schmalen Kanten der Schaltfedern (101,102) verlaufen.