Relais-Anordnung mit wenigstens einem Paar Relais elementen
Die Erfindung betrifft eine Relais-Anordnung mit wenigstens einem Paar Relais-Elementen, bei welcher pro Relais-Element eine den festen Kontakt bildende Stirnfläche eines Röhrchens mit einer als Anker und Gegenkontakt wirkenden Membran zusammenarbeitet, die durch eine die Kontaktkammer abschliessende Ab- deckkappe an einem den Träger bildenden Weicheisenring befestigt ist.
Aus dem Schweizerpatent Nr. 444 311 ist ein elektromagnetisches Relais bekannt, dessen Stirnfläche eines Nickeleisen-Röhrchens mit einer als Anker und Gegenkontakt wirkenden Membran zusammenarbeitet, die durch eine die Kontaktkammer des Relais abschliessende Abdeckkappe an einem den Träger bildenden Weicheisenring befestigt ist.
Der Zweck der vorliegenden Erfindung liegt darin, mit Hilfe der obengenannten elektromagnetischen Relais-Elemente, eine Anordnung zu bilden, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Relaiselemente hermetisch verschlossen und derart angeordnet sind, dass die magnetischen Hauptflusswege über alle Elemente in Reihe liegen, und dass mindestens eine Erregerspule, vorhanden ist, welche die Kontakte der genannten Relais-Elemente betätigt, wobei diese Spule(n) ausserhalb der Umhüllung die festen Kontakte umgibt.
In der nachfolgenden Beschreibung werden anhand der Zeichnung einige Ausführungsbeispiele erklärt. Es zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch ein hermetisch verschlossenes Relais-Element,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Relais Elementes nach Fig. 1,
Fig. 3 eine Draufsicht auf eine flache Membran mit einem sich nach innen erstreckenden Anker, der einen beweglichen Kontakt bildet.
Die Membran bildet einen Teil des hermetisch verschlossenen Relais-Elementes nach Fig. 1 und 2,
Fig. 4 das Schema einer Ausführung einer Relais Anordnung mit einem Paar Relais-Elemente, wie sie Fig. 1 und 2 zeigen,
Fig. 5 einen schematischen seitlichen Schnitt einer anderen Form der Relais-Anordnung mit Paaren von Relais-Elementen,
Fig. 6 einen schematischen Teilschnitt einer weiteren Ausführung einer Relais-Anordnung mit zwei Paaren hermetisch verschlossener Relais-Elemente, welche an eine gedruckte Schaltung anschliessbar ist,
Fig. 7 eine Seitenansicht der Relais-Anordnung und der in Fig. 6 gezeigten gedruckten Kontaktplatte,
Fig. 8 einen schematischen Teilschnitt einer Art Relais-Anordnung mit zwei Paaren von Relais-Elementen, die anders eingeordnet sind als die Figuren 4 bis 7 zeigen,
Fig.
9 einen schematischen Teilschnitt einer Relais Anordnung mit einem Paar von Relais-Elementen, die verschieden zu jenen angeordnet sind, welche die Figuren 4 bis 8 zeigen.
In den Figuren 1, 2 und 3 ist eine Ausführungsform des Relais-Elementes gezeigt, welche einen Weicheisenring 10, ein Nickeleisenröhrchen 11, das in seiner zentralen Öffnung durch eine Ringabdichtung 12, z. B.
aus Glas, befestigt ist, aufweist. Das Röhrchen 11 liefert den festen Kontakt und das magnetische Polstück. Seine ringförmige Stirnfläche 13 bildet einen der beiden zusammenwirkenden Kontakte. Der andere, d. h. der bewegliche Kontakt wird durch einen sich nach innen erstreckenden Anker gebildet, der fest mit einer flachen elastischen Membran 14 aus elektrisch und magnetisch leitendem Material verbunden ist, das aus einer Nickel Eisenlegierung bestehen kann. Ihre Peripherie ist mit dem Ring 10 mittels einer Abdeckkappe 15 befestigt, welche ihrerseits an ihrem Umfang mit dem Ring 10 hermetisch dicht verbunden ist. Ein Abstandsring 16 sichert, dass die Membran 14 während ihrer Ruhestellung mit ihrer zentralen Kontaktfläche 18 einen genügend grossen Kontaktabstand zu der als Eigenkontakt wirkenden Stirnfläche 13 des Röhrchens 11 einhält.
Die Membran 14 ist mit einer Anzahl Schlitze 17 versehen, deren Länge bedeutend grösser ist als ihre Breite. Diese dienen zur Vergrösserung der Elastizität der Membran, wodurch die aufzuwendende Kraft zur Auslenkung der Kontaktfläche 18 gegen die kontaktgebende Stirnfläche 13 verringert wird. Die Schlitze 17 haben die Form von Kreisbogen und sind so miteinander verbunden, dass die zentrale kontaktherstellende Fläche 18 der Membran 14 mit ihrer peripheren Fläche 19, durch welche sie an den Ring 10 mittels dreier Metallzungen 20 befestigt ist, verbunden ist. Ihre Breite ist im Verhältnis zu ihrer Länge gering. Die Abdeckkappe 15 kann aus isolierendem Material, z. B. keramischem Stoff oder Metall, bestehen. Vorzugsweise wird sie jedoch aus ferromagnetischem Material, z.
B. aus Ferrit oder einem magnetischen Metall, hergestellt, was dazu dient, den wirklichen Fluss im Luftspalt im Anker und den festen Kontakt zu erhöhen und das Arbeiten der Einrichtung zu verbessern. Das Röhrchen 11 ist am von den Kontakten entfernte Ende 21 abgeschlossen. Der Abschluss des Röhrchens 11 kann auf einer Beliebigen Stufe des Herstellungsvorganges vorgenommen werden.
Die Klemmen oder Lötfahnen der Einrichtung bestehen aus Stiften (nicht gezeigt), welche sich vom Ring 10 und vom Röhrchen 11 abheben.
Die oben beschriebene Einrichtung umfasst deshalb teilweise die Form eines flachen, runden Zylinders aufweist, wobei die Membran 14 und das Röhrchen 11 in der Umhüllung hermetisch eingeschlossen sind. Die Membran 14 liegt in einer diametralen Ebene des Zylinders, und das Röhrchen 11 in der Achse des Zylinders.
Die Fig. 4 zeigt ein Paar hermetisch verschlossener Relais-Elemente 41 und 42, die nach den Figuren 1 und 2 ausgebidlet sind, mit zwei zueinander benachbarten und parallel geschalteten festen Kontakten. Eine einzelne Erregerspule 43 umgibt die beiden festen Kontakte und ein C-förmiges magnetisches Joch 44 vervollständigt den magnetischen Kreis für zwei verschlossene Relais Elemente, wie sie gezeigt sind. Die magnetischen Hauptflusswege durch die beiden Einrichtungen, jener durch den festen Kontakt und den beweglichen Kontakt jeder Einrichtung, sind in Reihe geschaltet und das magnetische Joch koppelt die beiden Kontakte der Elemente.
Die Fig. 5 zeigt zwei Paare hermetisch verschlossener Relais-Elemente, von denen jedes Paar mit zwei entsprechenden festen Kontakten ausgerüstet ist, die axial zueinander angeordnet sind, wobei die Paare Ende an Ende liegen. Zwei Erregerspulen 51, 52 umgeben je ein Paar der festen Kontakte und sind in Reihe aneinander geschlossen. Die verschlossenen Relais-Elemente und die Spulen können in der gezeigten Anordnung in einer Form zusammengehalten werden, und die Kontaktstifte 53 können zum Montieren des Relais, z. B. auf einer gedruckten Verbindungsplatte, verwendet werden. Die magnetischen Hauptflusswege durch alle vier Elemente sind seriell verbunden.
Die Fig. 6 und 7 zeigen zwei Paare herinetisch verschlossener Relais-Elemente, welche Seite an Seite mit den entsprechenden festen Kontakten und paarweise koaxial liegen. Zwei Erregerspulen 61, 62 umgeben je eines der Paare der festen Kontakte und sind in Serie miteinander verbunden. Sie können jedoch auch parallel geschaltet sein. Zwei Platten 63, 64 aus einem Material niedriger Reluktanz liegen je neben den den festen Kontakten gegenüberliegenden kreisförmigen Oberflächen der Umhüllung je eines Relaiselementes eines Paares und neben den entsprechenden Oberflächen der Umhüllung je eines Relais-Elementes des anderen Paares. Wenn diese Kreisflächen der Umhüllung nicht aus elektrisch isolierendem Material bestehen, müssen die Platten 63, 64 von den Kreisflächen durch andere Mittel isoliert werden.
Jede Platte koppelt die beweglichen Kontakte zweier Relais-Elemente magnetisch, wie gezeigt. Das Relais kann durch die beiden Platten, die gegeneinander gedrückt sind, mit den Elementen verbunden sein. Auch können die Platten und die Elemente in einer Form zusammengehalten werden.
Die Fig. 6 und 7 zeigen weiter wie das eben beschriebene Relais in einer Kreuzungs-Schaltfläche, wie sie bei Fernmeldeausrüstungen gebraucht werden, verwendet werden kann. Eine Anzahl Relais sind in einer Koordinaten-Matrix untergebracht und an einer gedruckten Schaltungsplatte befesstigt, auf welcher die Verdrahtung für das Vielfach der Kreuzungspunkte aufgedruckt ist. Es wird angenommen, dass eine Vierdrahtverbindung durch die Matrix bei jedem Schaltvorgang aufzubauen ist. Die gedruckte Platte besitzt parallele Leiter, welche auf einer Seite in fünfer Gruppen aufgedruckt sind, während die Relais an der andern Seite der Platte reihenmässig montiert sind, wobei jede Reihe einer Gruppe von fünf Leitern zugeordnet ist.
Die Fig. 6 und 7 zeigen einen Teil einer gedruckten Schaltplatte mit einer Gruppe von fünf parallelen Leiter 71 auf einer Seite und einem Relais auf der andern Seite, wie bereits oben erwähnt wurde. Das Relais wird auf der andern Seite durch Kontaktstifte die aus den beiden Enden der doppelten Erregerspule herausragen montiert, sowie von den vier festen Kontakten und von den vier Platten, welche die beweglichen Kontakte tragen. Die vier Kontaktstifte 72, von den vier festen Kontakten erstrecken sich durch die Platte und sind mit vier der fünf parallelen Leiter 71 auf einer Seite der Platte verlötet und bilden die Eingangsleiter zu den Relais der Relaisreihen. In jeder Reihe sind die hermetisch verschlossenen Relais-Elemente der Anordnung, welche dieselbe nurnerische Lage einnehmen, mit demselben Leiter 72 verbunden.
Die vier Kontaktstifte 73 der beweglichen Kontakte erstrecken sich, wie bereits angedeutet, durch die Platte und sind an jeden der vier Ausgangsleiter angeschlossen (nicht gezeigt), welche aus gewöhnlichen Drähten bestehen, oder in Bandkabeln untergebracht sind. Die Relais, welche dieselbe numerische Lage in jeder Reihe einnehmen, sind mit derselben Gruppe von vier Ausgangsleitern verbunden. Ein Kontaktstift 74 eines Endes der Erregerspule ist durch die Platte geführt und ist mit den fünf der vier parallelen Leiter 7 l der Platte verbunden. Dieses Ende der Erregerspule jedes Relais in derselben Reihe ist an demselben Leiter angeschlossen. Ein Kontaktstift vom andern Ende der Erregerspule erstreckt sich durch die Platte oder Karte und ist mit dem Leiter auf konventionelle Weise verdrahtet.
Die doppelten Erregerspulen des Relais, welches dieselbe numerische Lage in jeder Reihe einnimmt, sind mit demselben Draht oder Bandkabel verbunden. Als eine weitere Lösung wäre es möglich, dass die Platte auf beiden Seiten eine gedruckte Verdrahtung und alle benötigten Leiter für das Schaltgelbilde trägt.
Die Fig. 8 zeigt zwei Paare hermetisch verschlossener Relais-Elemente. Jedes Paar -weist die beiden entsprechenden festen Kontakte koaxial auf und die beiden Paare stehen sich Ende gegen Ende gerichtet gegenüber.
Eine einzelne Erregerspule 80 umgibt beide Paare der Relais-Elemente. In der gezeigten Anordnung können die Elemente und die Spule durch eine Form zusammengehalten werden, und mit den Kontaktstiften 81 verbunden sein, die dazu dienen, das Relais z. B. an gedruckte Verdrahtungsplatten zu montieren. Es ist zu ersehen, dass mit Ausnahme der Spulenanordnung, die Anordnung jener der Fig. 5 gleicht.
In den bis anhin beschriebenen Relais-Anordnung ist das Paar oder sind die Paare von Relais-Elementen mit Kontaktstiften versehen, die nahe beieinander liegen, so dass eine einzelne Erregerspule beide festen Kontakte umfassen kann. Es wäre jedoch möglich, die Elemente einander in der andern Richtung gegenüberstehend anzuordnen. Die Fig. 9 zeigt ein Paar von Relais Elementen, deren Umhüllungen mit den beiden hinteren Teilen einander gegenüberstehend angeordnet sind. Es sind zwei Erregerspulen 91, 92, eine für jede Einrichtung und ein C-förmiges Magnetjoch 93 vorhanden, welches die beiden festen Kontakte koppelt.
Hermetisch verschlossener Relais-Elemente in einer Relais-Anordnung, bei welcher die magnetischen Hauptflusswege durch alle Elemente, d. h. durch die festen und die beweglichen Kontakte jedes Elementes in Reihe liegen, wie oben beschrieben, begünstigen die Arbeitscharakteristiken der Relais-Anordnung. Ein Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass das Ansprechen der empfindlichsten Relais-Elemente die Reluktanz des magnetischen Stromkreises vermindert und damit die zur Verfügung stehende magnetomotorische Kraft für die Betätigung der restlichen Elemente erhöht. Das Ergebnis ist kumulativ und bildet Arbeitskennlinien mit geringer Streuung. Diese Streuung ist geringer als bei einzelnen individuellen Elementen. Für die Abfallkennlinien der Relais-Anordnung ergibt sich eine gleichartige Verbesserung.
Das erste abfallende Relais-Element erhöht die Reluktanz des magnetischen Stromkreises und unterstützt das Abfallen der empfindlicheren Elemente.
Die hermetisch verschlossenen Relais-Elemente, welche in der vorliegenden Relais-Anordnung zur Anwendung kommen, müssen nicht völlig der Ausführung nach den Fig. 1 bis 3 entsprechen. Die geeignetsten Elemente sollten die folgenden allgemeinen Merkmale aufweisen:
Eine hermetisch verschlossene Umhüllung, eine flache nachgiebige Membran magnetisch und elektrisch leitenden Materials, welche in die Umhüllung am Umfang der kreisförmigen Oberfläche der Umhüllung mit dieser verbunden ist und einen nach innen sich erstreckenden mit der Membran ein Stück bildenden Anker aufweist, der einen beweglichen Kontakt bildet, so wie ein fester Kontakt aus magnetisch und elektrisch leitendem Material, welcher sich ebenfalls in der Umhüllung befindet, und nicht nur den Kontakt, sondern auch einen magnetischen Pol bildet, welcher mit dem beweglichen Kontakt zusammenarbeitet.
Für diese Art hermetisch verschlossener Relais-Elemente ist es am angebrachtesten, dass die verschlossene Umhüllung ganz oder teilweise die Form eines flachen Zylinders aufweist, wobei die flache Membran in der Durchmesser-Ebene des Zylinders liegt und die festen Kontakte an oder parallel zur Achse des Zylinders angeordnet sind. Das Relais-Element, welches in den Fig. 1, 2 und 3 gezeigt ist, besitzt eine teilweise zylindrische Umhüllung und ein Röhrchen in der Achse des Zylinders, das die Umhüllung abschliesst. Bestimmte Elemente, welche in den oben erwähnten Anmeldungen beschrieben wurden, besitzen eine Umhüllung in der Form eines Zylinders, wobei der feste Kontakt einen festen Stift bildet, der in einer Wand des Zylinders in der Achse desselben eingebaut ist.
In Einrichtungen dieser Art muss die Kontaktfläche des beweglichen Kontaktes nicht ausdrücklich im Zentrum der flachen Platte liegen und der derart befestigte Kontakt könnte sich auch parallel zur Zylinderachse erstrecken.
Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Beispiele begrenzt, sondern wie dem Fachmann ersichtlich, auch in anderer Ausführung anwendbar.
PATENTANSPRUCH I
Relais-Anordnung mit wenigstens einem Paar Relais-Elemente, bei welcher pro Relais-Elementleine den festen Kontakt bildende Stirnfläche (13) eines Röhrchens (11) mit einer als Anker und Gegenkontakt wirkenden Membran (14) zusammenarbeiten, die durch eine die Kontaktkammer abschliessende Abdeckkappe (15) an einem den Träger bildenden Weicheisenring (10) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Relaiselemente (41, 42), hermetisch verschlossen und derart angeordnet sind, dass die magnetischen Hauptflusswege über alle Elemente in Reihe liegen, und dass mindestens eine Erregerspule (43; 51, 52; 61, 62;...) vorhanden ist, welche die Kontakte der genannten Relais-Elemente betätigt, wobei diese Spule(n) ausserhalb der Umhüllung die festen Kontakte umgibt.
UNTERANSPRÜCHE
1. Anordnung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der die Umhüllung jedes Relais Elementes bildende Weicheisenring ganz oder teilweise die Form eines flachen runden Zylinders aufweist, in welchem sich die Membran in einer diametralen Ebene des Zylinders befindet, wobei der feste Kontakt an oder parallel zur Achse des Zylinders befestigt ist, und dass das Paar versiegetler Relais-Elemente derart geordnet ist, dass die beiden betreffenden festen Kontakte koaxial oder parallel sind.
2. Anordnung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hermetisch verschlossene Umhüllung aus einer Abdeckkappe (15) aus ferromagnetischem Material besteht, welche eine Seite der magnetischen Membran überdeckt und den weiteren den Flnss führenden Bauteil liefert.
3. Anordnung nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei festen Kontakte jedes
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