Resonanzrelals. Die Erfindung bezieht sich auf soge- na.nnte Hammerresonanzrelais mit einer elek- tromagnetisch erregten Zunge und einer die Schwingungen der Zunge überwachenden, beim Ansprechen des Relais fortgeschleuder ten Hammer, der irgend eine Selialtvorrich- tung antreibt.
Solche Relais arbeiten beim Ansprechen etwa folgendermassen.; Ist die Frequenz des den Elektromagneten erregen den Wechselstromes gleich der Eigenfrequenz der Zunge, und ist der Hammer in einem bestimmten Abstand von der Ruhelage der Zunge angeordnet, so schaukelt sich die Zunge allmählich auf, bis sie den Hammer trifft.
Der Hammer wird dann zunächst nur ein kleines Stück weit weggestossen und durch eine auf ihn einwirkende Richtkraft wieder in seine Ausgangslage zurückga- drängt. Inzwischen. hat sich die Zunge weiter aufgeschaukelt, so dass der zurückkehrende Hammer früher oder später in den von der Zunge bestrichenen Schwingungsraum ein- taucht, bis er wieder durch einen weiteren Impuls von der Zunge fortgeschleudert -wird. Dio Grösse des Impulses kann sehr verschie den sein; sie hängt im allgemeinen davon ab, in welchem Schwingungspunkt der Hammei mit der Zunge zusammenprallt.
Erfolgt der Zusammenprall in der Nähe der Umkehr stellung der Zungenschwingung, so ist der Impuls klein, da die Zunge in dieser Stel lung fast keine kinetische Energie hat. Am grössten wird der Impuls, wenn die Zunge etwa beim Durchgang durch die Mittellage den Hammer trifft, weil hier die kinetische Energie der Zunge ihr Maximum hat.
Nach den Gesetzen der Wahrscheinlich keitsrechnung sollte man erwarten, dass sich bei genügend langer Ansprechdauer im Durchschnitt genügend grosse Hammeraus schläge ergeben. Es hat sich aber gezeigt, dass besonders bei Relais für höhere Fre quenzen, etwa 600 Hertz, grosse Hammer schläge mitunter ausbleiben. und der Ham- mer gewissermassen nur lose auf der Zunge schwebt. Ein sicheres Ansprechen der Re lais ist dadurch in Frage gestellt.
Die Erfindung beseitigt diesen Mangel. Sie geht von der neuen Erkenntnis aus, dass die Zunge mit um so grösserer Wahrschein lichkeit in der Nähe ihrer Durchgangsstel lung den Hammer trifft, je grösser die auf den Hammer wirkende Richtkraft ist, die ihn in die Zungennähe drängt. Nun ist aber im allgemeinen eine grosse Richtkraft für den Hammer unerwünscht, weil sonst die auf den Hammer durch Impuls übertragene kinetische Energie der Zunge nutzlos zur über- windungderRichtkraft aufgebraucht wird und die Hammerausschläge verhältnismässig klein ausfallen.
Die auf den Hammer übertragene kinetische Energie kann dann nur in geringem Masse für die Schaltarbeit ausgenutzt werden. Zur Beseitigung dieser Schwierigkeit wird erfindungsgemäss die Richtkraft in solcher Weise auf den Hammerweg verteilt, dass sie bei Annäherung des Hammers an die Zunge stark zunimmt.
Man könnte eine solche Zunahme der Richtkraft bei drehbar gelagertem Hammer dadurch ereichen, dass man auf den Ham mer eine Schwerkraft, insbesondere das Hammergewicht selbst einwirken lässt und den Hammer so lagert, dass in der Ruhestellung sein Schwerpunkt einen grösseren horizon talen Abstand von der Drehachse hat als in der Ausschlagstellung. Ein solches Relais würde aber an dem Mangel leiden, dass' es gegen Erschütterungen, Stösse oder dergl. empfindlich ist und unnötig oft anspricht.
Um dies zu verhüten, wird nach einem be kannten Vorschlag die Hammermasse in Be zug auf die Drehachse des Hammers statisch ausgeglichen. Damit scheidet die Anwendung von ,Schwerkräften aus.
Die Erfindung soll anhand der Zeichnung näher erläutert werden.
In Fig. 1 ist ein Hammerfrequenzrelais dargestellt; Fig. 2 ist ein Diagramm für den Richt- kraftverlauf des Hammers des in Fig. 1 dar gestellten Relais; die Fig. 3 und 4 dienen zur Erläuterung des Zusammenwirkens von Hammer und Zunge.
In Fig. 1 ist 1 die Zunge, 2 der Erreger magnet, 3 ein Dauermagnet zum Polarisieren der Zunge 1. 4. ist der um die Achse 5 dreh bare Hammer, der durch den Anschlag 6 in einem bestimmten Abstand von der Ruhelage der Zunge 1 gehalten wird. Der Schwin gungsraum der Zunge, in den .der Hammer 4 eintaucht, ist strichliert angedeutet. Der Hammer ist bezüglich der Achse 5 statisch ausgeglichen, würde also für sich allein be trachtet im indifferenten Gleichgewicht be züglich der Achse 5 sein.
In die gezeichnete Stellung wird der Hammer durch die Feder 7 gedrängt; der Einhängepunkt 71 und der Angriffspunkt 72 der Feder sind bezüglich der Achse 5 so angeordnet, dass in der gezeichneten Ruhe stellung des Hammers der wirksame Hebel arm A für die Feder 7 grösser ist als der Hebelarm a in der strichliert angedeuteten Ausschlagstellung. Dadurch ergibt sich für den Hammer ein Richtkraftverlauf, der etwa durch die Kurve 73 in dem Diagramm der Fig. 2 wiedergegeben ist.
In diesem Diagramm ist in Abhängig keit von dem Hammerausschlag s das durch die Feder 7 hervorgerufene Drehmoment<B>11</B> aufgetragen. Der Hammer ist ferner mit einem Anker 8 eines Dauermagetes 9 ver bunden, in der Weise, dass der Anker in der Ruhestellung des Hammers 4 den ge ringsten Polabstand hat. Der Ring 9 be steht aus Kobaltstahl oder einem andern Stahl hoher Koerzitivkraft. Dadurch ergibt sich für den Hammer eine Richtkraft, deren Verlauf durch die Kurve 83 in Fig. 2 wieder gegeben ist. Sowohl die Feder, wie die Magnetrichtkraft nimmt sehr stark bei An näherung des Hammers 4 an die Zunge 1 zu.
Unter Umständen kann die eine oder andere Richtkraft weggelassen werden.
Die Wirkungsweise der Erfindung soll anhand der Fig. 3 und 4 erläutert werden. Fig. 3 zeigt das Zusammenwirken von Hammer und Zunge bei schwacher Hammer- riehtkraft; durch die Sinuslinie 14 ist in Abhängigkeit von der Zeit t der Weg s der Zunge 1 und des Hammers 4 aufgetragen. Im Zeitpunkt B möge der Hammer 4 die Zunge gerade in der Umkehrstellung be rühren. Der Hammer erhält also keinen Im puls. Die Zunge schwingt nach unten durch und kehrt wieder zum Hammer zurück.
Der Hammer ist inzwischen wegen der schwachen Richtkraft nur ein kleines Stück vorgerückt, also praktisch nicht in den Schwingungsweg der Zunge eingetaucht. Der nächste, bei denn Punkt C stattfindende Zusammenprall er gibt abermals keinen starken Impuls, weil er die Zunge schon fast in der Umkehrstel lung erreicht hat. Der Hammer wird nur leicht angehoben. Zeitpunkt D, und kehrt jiur langsam wieder zum Schwingungsraum der Zunge zurück, mit der Folge, dass auch der nächste und alle weiteren Zusammenstösse zwischen Hammer und Zunge immer nur in der Nähe der Umkehrstellung der Zunge er folgen. Der Hammer schwebt also nur auf der Zunge und erhält keinen für die Schalt arbeit erforderlichen Impuls.
Wird nun erfindungsgemäss die Richt- kraft in .der Nähe der Hammerruhestellung gesteigert, so ergeben sich Verhältnisse, die in Fig. 4 dargestellt sind. Auch hier möge im Punkt B der Hammer die Zunge gerade in der Umkehrstellung berühren. Die Zunge schwingt nun nach unten durch. In der Zwischenzeit ist der Hammer 4 wegen der starken Richtkraft verhältnismässig tief in den Schwingungsraum der Zunge einge taucht, so dass ihn die Zunge schon bei Punkt E, also in unmittelbarer Nähe ihrer Mittel stellung, in der sie die grösste kinetische Energie hat, trifft. Der Hammer wird mit.
grosser Geschwindigkeit, Pfeil P, fortge schleudert, die Amplitude der Zunge nimmt fast bis auf Null ab, es wird also fast die ganze in der Zunge aufgespeicherte kineti sche Energie ausgenutzt.
Durch den Elektromagneten wird hier auf .die Zunge wieder aufgeschaukelt, bis sie der Hammer von neuem wieder trifft.