DE1121215B - Elektromagnetischer Miniaturschalter in Schutzrohrkontaktausfuehrung - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

115699 VIU c/21g

ANMKLDETAG :

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT:

3. DEZEMBER 1958

4. JANUAR 1962

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetisch betätigbare Schalteinrichtung, die in einem luftleeren oder mit einem inerten Gas gefüllten Schutzrohr eingebaut ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Relais oder ein Kontaktgerät zu schaffen, das wirtschaftlich, zuverlässig, durch automatische Maschinen leicht herstellbar und so ausgebildet ist, daß eine Mehrzahl dieser Kontakteinheiten in einem kleinen Raum unterbringbar und leicht auswechselbar ist.

Es sind bisher schon ähnliche in luftleere oder mit einem inerten Gas gefüllte Gefäße eingeschlossene Kontaktgeräte zur Steuerung elektrischer Stromkreise verwendet worden, wobei die aus ferromagnetischem Material bestehenden Kontakte durch ein von stromdurchflossenen Spulen oder von längs des Hüllgefäßes bewegten Dauermagneten erzeugtes Magnetfeld betätigt werden.

Diese bekannten Kontaktausführungen bestehen meistens aus in einem Glasgefäß einseitig oder beidseitig eingeschmolzenen Kontaktzungen aus ferromagnetischem Material, die sich an der Kontaktstelle überlappen und durch ein Magnetfeld von außen betätigt werden. Diese Kontaktausführungen haben aber den Nachteil, daß auf der einen Seite die Federeigenschaften der Kontaktzungen, auf der anderen Seite die magnetischen Eigenschaften, die außer von dem verwendeten Material auch von dem Querschnitt der Kontaktzungen abhängig sind, berücksichtigt werden müssen. Dadurch ergibt sich, daß innerhalb einer Fertigung die Kontakte nur in einer bestimmten Baulänge hergestellt werden können und es nicht möglich ist, Kontakte in einer kleineren Baulänge auszuführen, ohne die technischen Daten der Kontakte zu ändern. Es ist weiterhin eine Kontaktausführung bekannt, die in Relais verwendet wird, die gegen Beschleunigungskräfte unempfindlich sind. Bei dieser Kontaktausführung sind die kontaktgebenden Teile so ausgebildet, daß sie unter Einwirkung der obengenannten Beschleunigungskräfte keine Fehlkontaktgabe hervorrufen. Zu diesem Zweck ist zwischen den sich gegenüberhegenden Kontaktstücken ein aus zwei Kapseln zusammengesetzter und durch eine Feder unter ständigem Zug zusammengehaltener Kontaktteil angeordnet, der in dem Rohr sich bewegen kann und ohne Einwirkung einer Magnetisierung entweder an dem einen oder an dem anderen Kontaktstück je nach Einbaulage des Relais oder auch der Beschleunigungsrichtung, der das eingebaute Relais ausgesetzt wird, zum Anliegen kommen kann. Die Größen des Rohres, der Kontaktteile und der Feder und der Abstand der beiden sich gegenüberliegenden Kontaktstücke sind Elektromagnetischer Miniaturschalter
in Schutzrohrkontaktausführung

Anmelder:

International Standard Electric Corporation, New York, RY. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Ciaessen, Patentanwalt,
Stuttgart-Zuffenhausen, Helhnuth-Hirth-Str. 42

Beanspruchte Priorität:
Italien vom 3. Dezember 1957 (Nr. A. 6775)

Mario Scatä, Monza (Italien),
ist als Erfinder genannt worden

dabei so bemessen, daß eine Überbrückung der beiden Kontaktstücke durch den Kontaktteil, also eine Kontaktgabe zwischen den beiden Kontaktstücken, ungewollt nicht erfolgen kann. Die Feder hat dabei die Aufgabe, in unbetätigtem Zustand die beiden Kapseln des Kontaktteiles unter ständiger Vorspannung so zusammenzuhalten, daß der Kontaktteil, in Zugrichtung der Feder gesehen, in der Länge kleiner ist als der in dem Rohr vorgesehene Abstand zwischen den beiden Kontaktstücken. Erst für den Fall einer gewünschten Kontaktgabe werden die beiden Kapseln des Kontaktteiles, die aus magnetisierbarem Material bestehen, jeweils in Richtung der beiden Kontaktstücke angezogen, so daß eine Überbrückung der Kontaktstücke durch den nunmehr auseinandergezogenen Kontaktteil entsteht. Die die beiden Kapsem des Kontaktteiles unter ständiger Vorspannung zusammenhaltende Feder stellt, außer der obengenannten mechanischen Aufgabe, lediglich die elektrische Verbindung zwischen den beiden Kapseln des Kontaktteiles und den von diesen berührten Kontaktstücken her. Diese Ausführung weist zwar Vorteile für eine unabhängige Einbaulage des Relais und eine Unabhängigkeit der Kontaktgabe gegenüber einer Beschleunigungskraft oder Beschleunigungsrichtung auf, hat aber den wesentlichen Nachteil, daß bei einer Kontaktgabe ein doppelter Übergangswiderstand entsteht, der erfahrungsgemäß so groß sein kann, daß

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ein Fließen eines Stromes bei der Kontaktgabe über- Im Gegensatz zu den bekannten, mit sich überlap-

haupt verhindert wird. penden Kontaktzungen bestückten Ausführungsfor-

Es ist weiterhin eine in einem Schutzrohr einge- men sind die beiden magnetischen Teile in der Längsschlossene Kontaktausführung bekannt, die im wesent- achse des Behälters beweglich angeordnet, so daß bei liehen aus einem festen und einem beweglichen Kon- 5 gegenseitigem Anzug zwischen denselben infolge des taktteil besteht und für Steuerungszwecke in Fahr- die Kontaktstücke durchsetzenden Magnetfeldes eine zeugen Anwendung findet. Der bewegliche Kontakt- stärkere Anzugskraft erreicht wird als bei den vorteil ist mit wiederum einem festen Teil verbunden. Bei genannten Ankerkontakten, weshalb die Kontaktdieser Kontaktausführung handelt es sich um einen stücke im vorliegenden Falle infolge ihrer Schrauben-Ruhekontakt, bei dem eine Feder die Aufgabe hat, io form mit beträchtlicher Geschwindigkeit betätigbar einerseits mit einem bestimmten Auflagedruck den sind.

beweglichen Kontaktteil unter ständiger Vorspannung Ferner wird eine Verminderung der Elastizitätsauf den festen Kontaktteil zu drücken und anderer- eigenschaften der magnetischen Teile infolge der hohen seits eine elektrische Verbindung zwischen dem be- Temperaturen beim Einschmelzen in das Glaegefäß weglichen Kontaktteil und dem zu diesem gehörenden 15 vermieden, da nunmehr jedes magnetische Element feststehenden Teil herzustellen. Dieser Ruhekontakt eine die Wärmeabgabe gestattende Länge aufweist und wird erst getrennt, wenn dies aus Steuerungsgründen das Volumen der Teile durch die Schraubenform der erforderlich ist, d. h., wenn in den dazugehörigen zwei beweglichen Teile auf einen sehr kleinen Betrag ver-Spulen, die schaltungsmäßig aufeinander abgestimmt mindert ist.

sind, ein Strom fließt, der in der Kontaktanordnung 20 Es folgt eine spezielle Beschreibung an Hand der

ein Magnetfeld aufbaut und den beweglichen Kontakt- Zeichnungen. Es zeigt

teil entgegen der ständigen Vorspannung der Feder in Fig. 1 eine Seitenansicht des luftdichten Behälters

die Spulenanordnung in Richtung auf den weiteren mit der ihn umgebenden Erregerspule sowie den zwei

feststehenden Teil hineinzieht. Durch den Regelvor- eingeschlossenen magnetischen Elementen in Schrau-

gang innerhalb der Schaltung bedingt, befindet sich 35 benform, die einen elektrischen Kontakt bilden,

der bewegliche Kontaktteil in einer dauernden Bewe- Fig. 2 in größerem Maßstab eines der Kontakt-

gung zwischen öffnen und Schließen mit den gegen- stücke und

überliegenden festen Kontaktteilen. Diese Kontakt- Fig. 3 ein Kontaktpaar in stark vergrößertem Maßausführung weist aber den Nachteil auf, daß die selbst stab im Falle der Verwendung als Umschaltkontakt. nicht aus ferromagnetischem Material bestehende 30 In Fig. 1 ist ein zylindrischer Behälter 1 dargestellt, Feder den beweglichen Kontaktteil unter ständiger der im allgemeinen aus Glas besteht, luftleer oder mit Vorspannung und unter einem bestimmten Auflage- einem inerten Gas gefüllt ist, um die magnetischen druck auf den festen Kontaktteil drückt, so daß zur Kontaktteile vor Korrosion und Oxydation zu schütöffnung des Kontaktes ein sehr großes Magnetfeld zen. Die Anschlußklemmen 2 und 3 dienen zum Aninnerhalb der Spulen erzeugt werden muß, damit der 35 schluß der zu steuernden elektrischen Stromkreise, bewegliche Kontaktteil, entgegen der Federvorspan- Sie bilden die äußersten Enden der aus ferromagnetinung, in die Spulenanordnung hineingezogen werden schem Werkstoff gefertigten Schraubenfedern 4, 5. kann. Eine Spule 6 umgibt den Behälter 1, um die Kontakte

Die Erfindung hat die Aufgabe, die Nachteile der zu betätigen.

bekannten Kontaktanordnungen zu vermeiden und eine 40 Wie Fig. 2 in näherer Darstellung zeigt, ist der Kon-Kontaktausführung zu schaffen, die aus fertigungs- takt aus einem Draht 7 aus ferromagnetischem Mamäßig einfachen Teilen besteht, eine verkleinerte Aus- terial in Schraubenform gebildet, der in das eine Ende führung gegenüber den bekannten Formen darstellt eines Glasgefäßes eingeschmolzen ist und der einen und durch ein möglichst kleines magnetisches Feld runden Querschnitte aufweist. Die Schraubenfeder zum Anzug gebracht werden kann. Dies wird dadurch 45 hat eine vorbestimmte Steigung und Anzahl von Winerreicht, daß bei einem elektromagnetisch betätigbaren düngen und weist geringe Spielräume zwischen den Ankerkontakt, der in einem luftleeren oder mit einem Windungen auf. An einem Ende der Schraubenfeder inerten Gas gefüllten Schutzrohr aus isolierendem ist ein kleiner Zylinder 9 aus ferromagnetischem Werk-Werkstoff eingeschlossen ist, und bei dem eine Feder stoff mit einer ebenen Stirnfläche angeschweißt. Die in dem Schutzrohr so angeordnet ist, daß dessen Achse 50 der Schraubenfeder abgewandte Stirnfläche oder beide mit der Achse der Feder zusammenfällt, erfindungs- Stirnflächen 10,11 können mit einer dünnen Metallgemäß wenigstens einer der Kontaktteile als aus einem schicht von guter elektrischer Leitfähigkeit überzogen Draht von ferromagnetischem Werkstoff gewundene sein.

Schraubenfeder ausgebildet ist, und daß die Schrau- Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 (Umschaltebenfeder, die im Ruhezustand der Kontaktanordnung 55 kontakt) ist das eine Kontaktstück durch die Schrauweder auf Druck noch auf Zug beansprucht wird, nur benfeder 8 aus magnetischem Draht 7 gebildet, an im FaUe des Schließern der Kontakte einer mechani- deren freiem Ende ein kleiner Zylinder 9 aus magneschen Beanspruchung unterliegt. tischem Werkstoff angeschweißt ist, dessen beide ebene

Eine Ausführungsform der Erfindung zeigt die bei- Stirnflächen mit einer dünnen Metallschicht von guter den ferromagnetischen Teile in Form von Schrauben- 60 elektrischer Leitfähigkeit überzogen sind. Das andere federn, welche Kontakte tragen, die die elektrischen durch den Draht gebildete Ende der Schraubenfeder Stromkreise steuern und wobei die beiden ferromagne- ist exzentrisch zur Schraubenfederachse in das Glastischen Teile in gegenseitigen Kontakt kommen, wenn rohr eingeschmolzen. In der Schraubenfederachse ist sie einem äußeren Magnetfeld ausgesetzt werden. Da- innerhalb der Schraubenfeder ein starrer Leiter 12 bei bewirkt die magnetische Wechselwirkung zwischen 65 vorgesehen, der an einem Ende das zweite Kontaktden Windungen der Schraubenfedern eine Verringe- stück 13 aus elektrisch gut leitendem Werkstoff trägt, rung der schädlichen Kontaktprellungen nach dem Ein Isolator 14 kann an dem Leiter 12 in einer solchen Anzug. Lage befestigt sein, daß eine Kontaktberührung zwi-

sehen dem Leiter 12 und der Schraubenfeder 8 sicher vermieden ist.

Das dritte Kontaktstück ist durch einen kleinen, ebenfalls aus ferromagnetischem Material hergestellten Zylinder 15. ähnlich dem in Fig. 2 mit 9 bezeichneten, gebildet. Dieser kleine Zylinder ist am anderen Ende des Behälters angebracht. Beide Zylinder 9 und 15 sind mit Anschlußdrähten für ihre Verbindung mit dem äußeren Stromkreis und für ihre Halterung im Behälter versehen.

Zwecks Erleichterung des Einschmelzens des beweglichen Kontaktstückes in die Behälterwand ist das von der Schraubenfeder herausführende Drahtende 7 langer bemessen als nötig und gegen die Schraubenfederachse um einen Winkel von 90° abgebogen, wie bei 16 in Fig. 3 gezeigt ist, um mit dem das Kontaktstück 13 tragenden Draht 12 zusammenzukommen. Durch geeignete Vorspannung liegt der Bodenteil des Kontaktzylinders 9 mit einem gewissen Anfangsdruck gegen das Kontaktstück 13 an. Dieser Druck ist durch Verschweißung der beiden einander kreuzenden Drähte 7 und 12 in dem mit 17 bezeichneten Punkt dauernd sichergestellt.

Nach Einbringen der ferromagnetischen Teile in den Schutzbehälter und nach Einschmelzen der Anschlußdrähte in den Behälterenden, wie in Fig. 3 bei 18,19 gezeigt, werden die Anschlußdrähte 12 und 7 durch einen längs der Linie a ... α geführten Schnitt voneinander getrennt, wodurch die Verbindung der anzuschließenden Steuerkreise mit dem Kontakt möglieh ist.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Elektromagnetisch betätigbarer Ankerkontakt in einem luftleeren oder mit einem inerten Gas gefüllten Schutzrohr aus isolierendem Werkstoff, bei dem eine Feder in dem Schutzrohr so angeordnet ist, daß dessen Achse mit der Achse der Feder zusammenfällt, dadurch gekennzeich- net, daß wenigstens einer der Kontaktteile (4, 5, 8) als aus einem Draht von ferromagnetischem Werkstoff gewundene Schraubenfeder ausgebildet ist, und daß die Schraubenfeder (4, 5 oder 8), die im Ruhezustand der Kontaktanordnung weder auf Druck noch auf Zug beansprucht wird, nur im Falle des Schließens der Kontakte einer mechanischen Beanspruchung unterliegt.

2. Ankerkontakt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei als Schraubenfedern (4, 5) ausgebildete bewegliche Kontaktteile aus ferromagnetischem Werkstoff in einem Schutzrohr (1) koaxial zu diesem so angeordnet sind, daß ein zwischen den im Schutzrohr vorhandenen Enden der Schraubenfedern vorgesehener Luftspalt bei gegenseitiger Anziehung derselben unter dem Einfluß eines magnetischen Feldes unter Kontaktschluß überbrückbar ist.

3. Ankerkontakt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem Schutzrohr (1) koaxial zu diesem angeordnete Schraubenfeder (8) an dem freien Ende im Schutzrohr einen aus ferromagnetischem Werkstoff bestehenden zylindrischen Teil (9) trägt, dessen Stirnseiten mit einem Überzug aus gut leitendem Metall versehen sind, dessen eine Stirnseite (11) mit einem von einem zur Schraubenfeder (8) koaxial angeordneten Leiter (12) getragenen Kontaktteil (13) unter Federdruck durch die Schraubenfeder (8) in leitender Verbindung steht und dessen andere Stirnseite (10) einem zylindrischen Kontaktteil (15) gegenübersteht, mit dem sie bei Längsdehnung der Schraubenfeder (8) unter dem Einfluß eines magnetischen Feldes in kontaktgebende Berührung tritt.

4. Ankerkontakt nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter (12) einen zur Schraubenfeder (8) koaxialen Isolierkörper (14) trägt, der eine leitende Berührung zwischen Feder (8) und Leiter (12) verhindert.

5. Ankerkontakt nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Ende (16) der Schraubenfeder (8) und das äußere Ende des Leiters (12) vor dem Einschmelzen in das Schutzrohr (1) miteinander außerhalb der Einschmelzstellen (18, 19) verschweißt (17) und nach dem Einschmelzen voneinander durch Abschneiden (α ... α) getrennt werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 020 116;
USA.-Patentschrift Nr. 2 001 579.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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