DE1044928B - Elektromagnetischer Quecksilberschalter in Form eines Impulsrelais - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft einen Quecksilberschalter in Form eines Impulsrelais mit einem Elektromagneten und einem Gehäuse für zwei getrennte Quecksilberfüllungen. Unter einem Impulsrelais ist hier ein elektrisches Relais verstanden, das unter der Einwirkung kurzzeitiger, durch die Magnetspule gehender Stromimpulse einen Stromkreis abwechselnd schließt und unterbricht.

Es sind Impulsrelais bekannt, die entweder mit üblichen Federkontakten arbeiten oder als Quecksilberrelais ausgebildet sind. Mit Rücksicht auf eine lange Lebensdauer und verhältnismäßig geringe Empfindlichkeit sind Ouecksilberrelais günstiger, besonders wenn die erforderliche Steuerleistung gering sein soll, beispielsweise in der Größenordnung von 2 Watt. Bei einer so geringen Steuerleistung ist es nämlich schwer, zuverlässig große Kontaktabstände in Impulsrelais mit üblichen Metallkontakten zu ermöglichen.

Bekannte mit Quecksilber arbeitende Impulsrelais weisen jedoch im allgemeinen einen oder beide der folgenden Nachteile auf. Das Relais ist entweder nicht genügend betriebssicher und versagt mitunter beim Schließen oder Unterbrechen des Stromkreises, oder das Schließen oder Unterbrechen erfolgt nicht unmittelbar beim Schließen des Impulsstromkreises, sondern erst nachdem dieser Kreis kurz darauf unterbrochen wurde. Besonders in den Fällen, wo das Relais zum Ein- und Ausschalten von Lampen verwendet wird, wirkt diese Verzögerung sehr störend.

Es ist weiterhin eine Quecksilberschaltröhre mit einem im Vakuum eingeschlossenen und elektromagnetisch bewegbaren Eisenkern bekannt, der durch Überbrückung von Quecksilbernäpfen Stromkreise öffnet oder schließt. Dabei hat die Schaltröhre eine bogenförmig gekrümmte Gestalt und trägt in der Mitte eine ringförmige Magnetspule. Bei stromloser Spule liegt der Eisenkern in einer der beiden bogenförmig nach unten gekrümmten Hälften der Spule. Fließt durch die Spule Strom, dann wird der Eisenkern von seiner einen Endlage schnell zur Mitte gezogen, wobei er etwas über die Mitte hinausschießt. Wird der Strom unterbrochen, so fällt der Eisenkern in das gegenüberliegende Glasgefäß und bleibt dort so lange liegen, bis ein neuer Stromstoß erfolgt. Diese Bauform hat den Nachteil, daß der Eisenkern verhältnismäßig lang ausgebildet sein muß, wenn die Vorrichtung gleichmäßig arbeiten soll. Demzufolge kann diese Vorrichtung beispielsweise nicht in einer gewöhnlichen Bergmanndose untergebracht werden. Weiterhin ist es nachteilig, daß die Stromstöße für das Magnetfeld sehr stark sein müssen, um eine genügende Magnetkraft zu erzeugen.

Es ist weiterhin eine Vorrichtung zur Fernbetätigung eines Flüssigkeitsschalters mit kippbarer Schalt-

Elektromagnetischer Quecksilberschalter in Form eines Impulsrelais

Anmelder:
Inreco Aktiebolag, Stockholm

Vertreter: Dr. rer. pol. Dr.-Ing. K. F. Möllering,
Patentanwalt, Lübeck, Elsässer Str. 31

Beanspruchte Priorität:
Schweden vom 4. Februar 1954

Dipl.-Ing. Alvar Lenning, Stockholm,
ist als Erfinder genannt worden

röhre bekannt, bei der in einem mit der Schaltröhre mechanisch verbundenen Rohr ein elektromagnetisch gesteuertes Gewicht vorgesehen ist, daß bei Änderung seiner Lage eine Schwerpunktveränderung und damit ein Kippen der Schaltröhre hervorruft. Die Verwendung von Schaltröhren ist in diesen Fällen unzweckmäßig, da sie nicht nur besondere Lagerungen für die großen Schaltröhren, sondern auch bewegliche Strom-Zuführungen, also Litzen, erfordern. Weiterhin ist die Verwendung einer Kugel insofern nachteilig, als keine Gewähr dafür gegeben ist, daß die Kugel jeweils beim Stromstoß von der einen Seite mit Sicherheit zur anderen Seite gebracht wird. Dieser Schalter verlangt eine hohe Mindestlänge der Zeit des Stromimpulses, da er sonst nicht einwandfrei arbeitet.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß auch bei dieser Vorrichtung verhältnismäßig große Stromstärken notwendig sind, um ein genügend starkes Magnetfeld zu erzeugen.

Schließlich ist eine Vorrichtung bekannt, bei der in einer Quecksilberschaltröhre zwei Ouecksilberkontakte und weiterhin eine Schaltbrücke besonderer Art vorgesehen sind. Diese Schaltbrücke ist derart ausgebildet, daß sie in der einen Lage die Ouecksilberkontakte miteinander verbindet, in einer anderen Lage dagegen nicht. Seitlich an die Quecksilberschaltröhre ist der Steuermagnet angebracht, dessen Kern in bestimmter Weise der Schaltröhre anliegt. Bei einem Einschalten des Steuermagneten wird die Schaltbrücke an ihrer einen Seite entlang der Wandungen der zylindrischen Schaltröhre hochgezogen und verbleibt, solange der Strom eingeschaltet ist, an der Oberseite der Schaltröhre hängen. Wenn der Stromeos 6S0/40S-

kreis unterbrochen wird, fällt die Brücke auf den Boden der Schaltröhre zurück und hat sich dabei gegenüber ihrer Ausgangsstellung um 180° gedreht. Diese Vorrichtung hat den Nachteil, daß bei einer stromdurchflossenen Spule in der Quecksilberschaltröhre der Strom stets unterbrochen ist.

Die Erfindung erstrebt, die Nachteile der bekannten Quecksilberschalter zu vermeiden. Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Quecksilberschalter in Form eines Impulsrelais mit einem Gehäuse mit zwei getrennten Ouecksilberfullungen. Die Erfindung besteht darin, daß im Gehäuse des Schalters eine waagerechte Achse angeordnet ist, auf der sowohl ein Eisenanker wie auch eine mit einer Kontaktbrücke versehene, nichtmagnetische Wippe frei drehbar gelagert sind, und daß die Wippe derart vom Anker betätigbar ist, daß sie bei Erregung des Elektromagneten über ihre oberste Lage hinweg gekippt wird. Die mit der Wippe verbundenen Kontakte verbinden die beiden Quecksilberfüllungen leitend miteinander. Der Anker nimmt vorzugsweise die Wippe derart mit, daß er durch Stoßwirkung der Wippe eine größere als seine eigene Winkelbewegung erteilt, wenn er aus einer seiner beiden Endlagen vom Elektromagneten angezogen wird.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß ein Quecksilberschalter sehr gedrängter Bauform erhalten wird, mit dem auch sehr hohe Stromstärken einwandfrei geschaltet werden können. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Quecksilberschalter mit verhältnismäßig sehr geringem Leistungsbedarf betätigt wird.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt und Fig. 2 eine Endansicht eines vollständigen Impulsrelais gemäß der Erfindung. Die Fig. 3, 4 und 5 zeigen Querschnitte durch das Glasgehäuse, wobei die in diesem befindlichen Teile in verschiedenen Arbeitslagen dargestellt sind. Fig. 6 zeigt die Polschuhe des Elektromagneten, Fig. 7 den Anker und Fig. 8 eine mit diesem zusammenarbeitende Kontaktwippe.

In Fig. 1 bezeichnet 1 einen im wesentlichen waagerecht angeordneten zylindrischen Glaskörper. Dieser Glaskörper enthält eine Quecksilberfüllung, die durch eine Trennwand 4 in zwei Teile 2 und 3 unterteilt ist. Auf dem Glaskörper oder Gehäuse 1 ist eine Magnetspule 5 angebracht, die mit einem Eisenkern versehen ist, der zwei dreieckförmig ausgebildete Pol schuhe 6 und 7 hat, Fig. 6, die an der Oberseite des Glaskörpers anliegen. Auf der Unterseite des Glaskörpers befindet sich ein gekrümmtes Eisenblech 8, das zur Aufgabe hat, magnetische Streufelder aufzusaugen. Der Glaskörper ist mit zwei Hauptelektroden 9 und 10 versehen, von denen die eine in den Quecksilberteil 2 und die andere in den Quecksilberteil 3 eintaucht. Die Elektrode 9 dient gleichzeitig als Achse für die im Glaskörper angeordneten beweglichen Teile, und zwar einen Eisenanker 11 und eine mit einer Kontaktbrücke versehenen Wippe 12, die aus unmagnetischem Material, beispielsweise aus Steatit besteht. Die Teile 11 und 12 sind frei drehbar auf der Elektrode oder Achse 9 gelagert. Die Wippe 12 hat an einem Ende einen Mitnehmer 13 für den Anker 11. Aus Fig. 7 ist ersichtlich, daß der Anker zu diesem Zwecke in der einen Stirnseite eine Ausnehmung 14 hat, die einen gewissen toten Gang des durch die Ausnehmung sich erstreckenden Mitnehmers 13 ermöglicht. Mit 15 ist die in der Wippe 12 angebrachte, doppelt abgebogene Kontaktbrücke bezeichnet, die in bestimmten Lagen der Wippe die beiden Quecksilberfüllungen 2 und 3 leitend miteinander verbindet.

Die beschriebene Einrichtung arbeitet in folgender Weise. Fig. 3 sei als Ausgangslage betrachtet, in der sowohl der Anker 11 wie auch die Wippe 12 sich an der linken Seite der Trennwand 4 abstützen. Die Kontaktbrücke 15 taucht dabei in die beiden Ouecksilberfüllungen 2 und 3 ein, so daß der Hauptstrom geschlossen ist. Wird nun ein Strom durch die Magnetspule 5 geschickt, so wird der Anker 11 unter der Einwirkung der Polschuhe 6 und 7 nach oben in die in Fig. 4 gezeigte Lage geschwenkt. Dabei übt die linke Kante der Ausnehmung 14 des Ankers einen Stoß auf den Mitnehmer 13 der Wippe 12 aus, so daß die Wippe infolge ihrer Trägheit auf die rechte Seite gemäß Fig. 4 gekippt wird, so daß der Mitnehmer 13 sich an die rechte Kante der Ausnehmung 14 anlegt. Dadurch wird der Kontakt zwischen den Quecksilberteilen 3 und 4 und damit auch der Hauptstrom unterbrochen.

Sobald die Magnetspule 5 stromlos wird, schwenkt die Wippe 12 auf Grund ihrer Eigenschwere den Anker 11 in die in Fig. 5 gezeigte Lage hinab. Die Wippe und der Anker ruhen dann auf der rechten Seite der Trennwand 4 auf. Der Hauptstrom bleibt dabei unterbrochen. Beim nächsten Stromimpuls durch die Magnetspule wird der Anker wieder nach oben geschwenkt und nimmt dabei die Wippe 12 mit, die ihre Bewegung bis in die in Fig. 2 gezeigte Lage fortsetzt, bis der Mitnehmer 13 auf die linke Kante der Ausnehmung 14 stößt. Schon in dieser Lage der Wippe taucht die Kontaktbrücke 15 in das Quecksilber ein und schließt daher den Hauptstromkreis. Sobald die Magnetspule darauf stromlos wird, fällt der Anker 11 infolge der Schwere der Wippe 12 nach unten in die Ausgangslage gemäß Fig. 3. Der Hauptstrom bleibt dabei geschlossen.

Bei darauf folgenden Stromimpulsen wiederholt sich der oben beschriebene Verlauf. Es ist ersichtlich, daß die sichere Wirkung der Einrichtung darauf beruht, daß der Schwerpunkt der Wippe in den in Fig. 2 und 4 gezeigten Lagen höher liegt als die Schwenkachse der Wippe und daß einerseits der Winkel der Ausnehmung 14 so klein ist, daß der Anker auf den Mitnehmer 13 stößt, ehe er seine höchste Lage erreicht hat, und die Wippe andererseits einen so großen Ausschlag hat, daß der Kontaktbügel 15 in der Lage gemäß Fig. 2 in das Quecksilber eintaucht. Außerdem ist eine gewisse Abstimmung zwischen den Massen und den elastischen Eigenschaften des Ankers und der Wippe erforderlich, damit die Stöße zwischen diesen Teilen so verlustfrei wie möglich erfolgen. Dies läßt sich am einfachsten durch Versuche ermitteln.

Der Anker kann auch mit einem Anschlag und die Wippe mit zwei Mitnehmern versehen sein. Ferner kann es erwünscht sein, Vorkehrungen zu treffen, um die Prallwirkung herabzusetzen und die Glastrennwand 4 vor allzu harten Schlagen durch die Wippe und den Anker zu schützen.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Elektromagnetischer Quecksilberschalter in Form eines Impulsrelais mit einem Gehäuse mit zwei getrennten Quecksilberfüllungen, gekennzeichnet durch eine durch, das Gehäuse gehende, waagerechte Achse (9), auf der sowohl ein Eisenanker (11) wie auch eine mit einer Kontaktbrücke (15) versehene nichtmagnetische Wippe (12) frei drehbar gelagert sind, die Wippe derart vom Anker betätigbar ist, daß sie bei Erregung des Elektromagneten über ihre oberste Lage (Fig. 4)

hinaus gekippt wird und zwischen der Bewegung des Ankers (11) und der Wippe (13) ein so großer toter Gang eingeschaltet ist, daß der Strom bereits geschlossen wird, sobald der Anker sich aus der Unterbrechungslage in seine oberste Lage bewegt hat.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wippe (12) mit einem Mitnehmer (13) versehen ist, der in einer Ausnehmung (14) des Ankers (11) begrenzt beweglich ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (14) am Anker (11) so ausgebildet ist, daß sie durch Stoßwirkung der Wippe (12) über deren Mitnehmer (13) eine größere als ihre eigene Winkelbewegung erteilt, wenn der Anker (11) aus einer seiner bei-

den Endlagen vom Elektromagneten angezogen wird.

4. Einrichtung nach einem, der Voransprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (13, 14) zur Erteilung einer Bewegung der Wippe (12) durch den Anker (11) auch dazu dienen, dem Anker bei Ausschaltung des Stromes des Elektromagneten eine Bewegung durch die Wippe zu erteilen.

5. Einrichtung nach einem der Voransprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (9) eine der Elektroden des Quecksilberschalters bildet.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 628 959, 684652;
USA.-Patentschrift Nr. 2 545 669.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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