DE1263931B - Temperaturabhaengige Schalt-Anordnung mit Schutzrohrankerkontakten - Google Patents

Description

• Temperaturabhängige Schalt-Anordnung mit Schutzrohrankerkontakten Die Erfindung betrifft eine temperaturabhängige Anordnung mit Schutzrohrankerkontakten, die durch das Streufeld eines Dauermagnetes betätigbar sind, zwischen dessen Polschuhen ein Kurzschlußweg von möglichst kurzer Länge für sein Magnetfeld über ein Teil verläuft, dessen Permeabilität mit ansteigender Temperatur abnimmt, und das eine (induktive) Heizwicklung trägt, die zur Beeinflussung der magnetischen Leitfähigkeit des Teiles in Abhängigkeit von der Temperatur dient.
• Elektromagnetische Relais mit thermischer Wirkung sind bekannt. Die deutsche Patentschrift 826 774 betrifft ein solches Relais, bei dem zwischen den Polen des Relaismagneten eine Brücke aus temperaturabhängigem Material mit niedrigem magnetischem Umwandlungspunkt (Curiepunkt) angeordnet ist. Dieses thermische Relais enthält ferner zur genauen Bestimmung des Schaltzeitpunktes der Relaiskontakte zwischen den Schenkeln des Elektromagnetes einen magnetischen Nebenschluß mit einstellbarem Luftspalt. Das Relais nach der deutschen Patentschrift 826 774 weist jedoch den Nachteil auf, daß keine Einrichtungen zur Kompensation des Einflusses der Außentemperatur auf die Intensität des Streufeldes vorgesehen sind.
• Weiterhin ist durch die deutsche Patentschrift 761731 ein thermisches Relais mit Wärmelegierung bekannt, dessen Magnetkreis außer einer zwecks Steuerung beheizten Wärmelegierung noch eine Wärmelegierung zum Ausgleich des Einflusses von Raumtemperaturschwankungen enthält, wobei die Wärmelegierungen in magnetischer Differentialschaltung auf den Anker einwirken und verschiedene, vorzugsweise parallel verlaufende Temperaturkennlinien der magnetischen Leitfähigkeit haben. Die bei diesem Relais verwendeten konformen Wärmelegierungen weisen beide eine mit ansteigender Temperatur abnehmende Permeabilität auf. Die in der deutschen Patentschrift 761731 angegebenen unterschiedlichen Wirkungen der beiden Wärmelegierungen auf den Dauermagnetanker sind jedoch zweifelhaft, da der Eisenkreis über beide Wärmelegierungen geschlossen ist.
• Bei der Anwendung, dieses Prinzips auf Magnetkreise, die zur Steuerung von Ankerkontakten in Schutzrohren verwendet werden, ergeben sich erhebliche Schwierigkeiten dadurch, daß es nicht gelingt, den zur Betätigung der Kontakte ausreichenden Streumagnetfluß unter die Ansprechgrenze herabzudrücken, wenn ein dem Magnetfluß parallelgeschaltetes Leitstück eine hohe Permeabilität aufweist, andererseits aber, bei ausreichender Schwächung des Feldes und niedriger Pemeabilität des kurzschließenden Leitstückes eine zur sicheren Betätigung der Kontakte ausreichende Feldstärke zu erreichen.
• Auch die Anordnung der Leitstücke im Magnetkreis, der zur Betätigung der Kontakte dienen soll, bringt keine Lösung der gestellten Aufgabe, weil der Magnetfluß dann, wenn er stark genug ist, die sichere Betätigung der Kontakte zu gewährleisten, durch die niedrige Permeabilität des Leitstückes nicht so stark geschwächt werden kann, das auch das übrigbleibende Streufeld sicher nicht zur Betätigung der Kontakte ausreicht. Wenn es aber gelingt, eine derartige Schwächung des verbleibenden Streufeldes zu erreichen, dann ist die Stärke des ungeschwächten Feldes wieder nicht zur sicheren Betätigung der Kontakte ausreichend.
• Aufgabe der Erfindung ist es, diese Mängel der bekannten Konstruktionen zu beseitigen und eine temperaturabhängige Anordnung mit Schutzrohrkontakten anzugeben, die durch das Streufeld eines Dauermagnetes betätigbar sind und auch bei schwankender Umgebungstemperatur eine sichere Funktion einwandfrei gewährleisten. Sie erreicht dies dadurch, daß dem Dauermagnet ein an sich bekannter Nebenschlußweg für sein Magnetfeld beigegeben ist, in dem zwecks Kompensation des Einflusses der Außentemperatur auf die Intensität des Streufeldes ein kompensierend wirkender Teil aus einem Werkstoff angeordnet ist, dessen Permeabilität bei Anstieg der Umgebungstemperatur zunimmt, und daß dieser Teil so bemessen ist, daß es entgegen dem eine Intensitätsänderung des Streu-Magnetfeldes bewirkenden Einfluß einer Temperaturänderung eine solche Gegenwirkung auf das Magnetfeld ausübt, daß die Intensität des Streufeldes über einen praktisch ausnützbaren Temperaturbereich (d t, F i g. 2) annähernd konstant bleibt. Dadurch ist in einfacher Weise eine Kompensation des Einflusses der variablen Umgebungstemperatur auf die Permeabilität des temperaturabhängigen Werkstoffes des das Magnetfeld kurzschließenden Teiles erreicht und damit auch annähernde Konstanz der Intensität des wirksamen Streufeldes bei sinkender Umgebungstemperatur und sichere Wirkungslosigkeit des Reststreufeldes bei steigender Umgebungstemperatur.
• Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die aus den beiden Teilen gebildeten Nebenwege für das Feld des Dauermagnetes durch möglichst kurz bemessene Polschuhe möglichst feldstreuungsfrei ausgebildet sind, daß ferner die magnetisierende Wirkung der Heizwicklung im Sinne einer weiteren Kompensationswirkung entweder gleichsinnig mit dem Richtungssinn des Dauermagnetfeldes zur Steigerung der Intensität dessen Streufeldes oder in entgegengesetztem Sinne zur Schwächung des Streufeldes ausgenützt wird, und daß schließlich der Kurzschlußteil und der Kompensationsteil bezüglich der magnetischen Achse des Dauermagnetes auf dessen beiden Seiten angeordnet sind. Die Zeichnung zeigt F i g. 1 eine prinzipielle Ausführungsform der Erfindung, F i g. 2 ist der wesentliche Verlauf der funktionalen Abhängigkeit der Permeabilität der Werkstoffe der beiden Teile aus Werkstoff mit temperaturabhängiger Permeabilität in Abhängigkeit von der Temperatur gezeigt.
• In F i g.1 ist der Dauermagnet 1, der zur Betätigung beispielsweise eines Ankerkontaktes 7 im Schutzrohr dient, mit zwei Polschuhen 5, 6 aus ferromagnetisch weichem Werkstoff versehen. Diese sind möglichst kurz bemessen, um einen satten Kurzschluß des Magnetfeldes über den Teil t aus Werkstoff mit temperaturabhängiger Permeabilität herzustellen. Dieser trägt eine Heizwicklung 3, die auch eine induktive Wirkung haben und in solchem Sinne von Gleichstrom durchflossen sein kann, daß ihr Magnetfeld je nach Bedarf dem Magnetfeld des Dauermagnetes 1 entweder gleichsinnig oder gegensinnig überlagert ist. Im erstgenannten Falle tritt eine Verringerung der Streufeldintensität, im zweitgenannten eine Verstärkung derselben auf. Mit steigender Temperatur des Teiles 2 wirkt dessen Permeabilität, bis sie im Curiepunkt den Wert Null erreicht. Infolgedessen steigt die Intensität des Streufeldes mehr oder weniger langsam an, und wenn sie einen zur Betätigung des Kontaktes 7 genügenden Wert erreicht hat, wird dieser betätigt; die ganze Vorrichtung wirkt als Relais mit Ansprechverzögerung.
• Um dem schädlichen Einfluß einer Änderung der Umgebungstemperatur zu begegnen, ist eine Kompensationseinrichtung in Form des Teiles 4 vorgesehen. Dieser besteht aus einem Werkstoff, dessen Permeabilität mit steigender Temperatur zunimmt. Die Teile 2 und 4 sind nun so bemessen, daß die bei einer Temperaturänderung sich ergebende Änderung des Streuffusses durch die Wirkung der Änderung der Permeabilität des Teiles 4 gerade kompensiert wird, das Streufeld also in einem praktisch ausnützbaren Bereich nahezu konstante Intensität aufweist, indem der Nebenweg über den Teil 4 bei Anstieg der Umgebungstemperatur jenen Teil des Flusses aufnimmt bzw: bei Sinken der Umgebungstemperatur nicht mehr aufnimmt, der durch diese Temperaturänderung nicht den Kurzschlußweg über Teil t nimmt bzw. bei Sinken der Umgebungstemperatur zuviel diesen Weg nimmt und dadurch das Streufeld schwächt. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Heizwicklung auf dem Teil 2 auch mit Wechselstrom aufzuheizen, dessen Wechselfeld in diesem Falle keine Verzö= gerungs- oder Beschleunigungswirkung auf das Betätigen des Kontaktes ausübt.
• Es ist auch möglich, statt nur eines einzigen Kontaktes mehrere Kontakte um den Dauermagneten herum anzuordnen und diese durch ihn gleichzeitig betätigen zu lassen, ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten.

Claims (4)

1. Patentansprüche: 1. Temperaturabhängige Schaltanordnung mit Schutzrohrankerkontakten, die durch das Streufeld eines Dauermagneten betätigbar sind, zwischen dessen Polschuhen ein Kurzschlußweg von möglichst kurzer Länge für sein Magnetfeld über ein Teil verläuft, dessen Permeabilität mit ansteigender Temperatur abnimmt, und das eine (induktive) Heizwicklung trägt, die zur Beeinflussung der magnetischen Leitfähigkeit des Teiles in Abhängigkeit von der Temperatur dient, d adurch gekennzeichnet, daß dem Dauermagnet (1) ein an sich bekannter Nebenscblußweg für sein Magnetfeld beigegeben ist, in dem zwecks Kompensation des Einflusses der Außentemperatur auf die Intensität des Streufeldes ein kompensierend wirkender Teil (4) aus einem Werkstoff angeordnet ist, dessen Permeabilität bei Anstieg der Umgebungstemperatur (t) zunimmt, und daß dieser Teil (4) so bemessen ist, daß es entgegen dem eine Intensitätsänderung des Streu-Magnetfeldes bewirkenden Einfluß einer Temperaturänderung eine solche Gegenwirkung auf das Magnetfeld ausübt, daß die Intensität des Streufeldes über einen praktisch ausnützbaren Temperaturbereich (d t, F i g. 2) annähernd konstant bleibt.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus den beiden Teilen (2, 4) gebildeten Nebenwege für das Feld des Dauermagnetes (1) durch möglichst kurz bemessene Polschuhe (5, 6) möglichst feldstreuungsfrei ausgebildet sind.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetisierende Wirkung der Heizwicklung (3) im Sinne einer weiteren Kompensationswirkung entweder gleichsinnig mit dem Richtungssinn des Dauermagnetfeldes zur Steigerung der Intensität dessen Streufeldes oder im entgegengesetzten Sinne zur Schwächung des Streufeldes ausgenützt wird.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurzschlußteil (2) und der Kompensationsteil (4) bezüglich der magnetischen Achse des Dauermagnetes (1) auf dessen beiden Seiten angeordnet sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 826 774, 761731.