DE892484C - Elektrisches Relais - Google Patents

Description

Damit ein elektrisches Relais, das bewegliche Teile aufweist, fehlerfrei arbeitet und hochempfindlich ist, dürfen diese Teile nicht durch Kräfte, die nicht eindeutige Funktionen der Größe eines zum Relais gelangenden elektrischen Impulses sind, beeinflußt werden. Sonstige Kräfte, wie z. B. äußere Beschleunigungen und Reibung, stören die Arbeit des Relais. Die Erfindung betrifft ein Relais, bei dem derartige ungewollte Kräfte beseitigt sind. Dies wird hauptsächlich dadurch erreicht, daß das Relais zwei um je eine Drehachse bewegliche Arme besitzt, die derart bemessen und angeordnet sind, daß ihre Trägheitsmomente hinsichtlich ihrer Drehachsen gleich oder nahezu gleich groß sind und daß ihre Schwerpunkte in oder in der Nähe dieser Drehachsen liegen, damit das Relais gegen die Einwirkung
wird.

äußerer Beschleunigungen unempfindlich

Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeichnung beschrieben, in der Fig. ι einen Grundriß und

Fig. 2 einen Aufriß eines Relais nach der Erfindung beispielsweise zeigen, während

Fig. 3 eine Einzelheit veranschaulicht, aus der das Auswuchten der Arme des Relais hervorgeht.

Zuerst sei beschrieben, wie das Relais aufgebaut ist, um es gegen die Einwirkung von äußeren Beschleunigungen unempfindlich zu machen. Falls ein Relais solchen Beschleunigungen ausgesetzt wird, z. B. bei beweglichen Geräten oder dadurch, daß es auf einer schwingenden Unterlage angebracht ist, werden die beweglichen Teile durch störende

Massenkräfte beeinflußt, die darum beseitigt werden müssen. Nach der Erfindung besteht deshalb das bewegliche System des Relais aus zwei Armen ι und 2 mit Antriebsvorrichtung Ii und Kontaktan-Ordnung 2i. Die Masse der Antriebsvorrichtung 11 und der Kontaktanordnung 21 geht als Teil der Masse jedes Armes ein. Die Arme 1 und 2 sind so aufgehängt, daß sie um die einander parallelen Drehachsen 10 bzw. 20 beweglich sind. Sie sind durch Gegengewichte 12 bzw. 22 derart ausgewuchtet, daß der Schwerpunkt jedes Armes in der Drechachse ιό bzw. 20 des betreffenden Armes liegt. Die Massenverteilung ist für beide Arme möglichst gleich. Wenn man daher zwei beliebige, je im Verhältnis zu ihrem Arm gleichförmig angeordnete . Achsen wählt, wird darum das Trägheitsmoment der Arme hinsichtlich der betreffenden Achse gleich groß. Insbesondere werden die Trägheitsmomente hinsichtlich der Drehachsen gleich groß. Die Arme sind derart im Relais angeordnet, daß der eine Arm in die Lage des zweiten kommen würde, wenn man die Annahme macht, daß er eine halbe Drehung um eine gewisse, parallel mit den Drehachsen angeordnete Achse gedreht würde. Die beiden Arme sind miteinander durch ein Glied 3 verbunden. Wenn der eine Arm im Uhrzeigersinne gedreht wird, wird der zweite Arm dabei zwangsläufig durch dieses Glied gezwungen, sich um einen gleich großen Winkel in entgegengesetzter Richtung zu drehen. Die Masse des Gliedes 3 kann als zur Hälfte in der Masse des einen Armes und zur Hälfte in der des zweiten enthalten angesehen werden.

Wenn das Relais einer Translationsbeschleunigung¹ in beliebiger Richtung ausgesetzt wird, wird jeder Arm durch Massenkräfte, deren. Resultierende im Schwerpunkt des betreffenden Armes liegt, angegriffen. Da der Schwerpunkt in der Drehachse liegt, wird durch die Beschleunigung kein Moment um die Drehachse erzeugt. Die auf die Kontaktanordnung wirkende resultierende Kraft wird folglich auch gleich Null.

Wenn das Relais einer gleichförmigen oder ungleichförmigen Drehbewegung um eine beliebige Drehachse ausgesetzt wird, werden die Arme Beschleunigungen, die Normal- und Tangentialkräfte erzeugen, ausgesetzt, die im allgemeinen Drehmomente auf jedem Arm um dessen Drehachse bewirken. Infolge der Form und Stellung der Arme sind ihre Momente gleich groß, aber entgegengesetzt gerichtet. Auf das Glied 3 wirken deshalb zwei von je einem Arm herrührende Kräfte. Diese Kräfte sind gleich groß und entgegengesetzt gerichtet, weshalb die beiden Arme an der Bewegung des Relais teilnehmen, ohne ihre gegenseitige! Lage oder ihre Lage in bezug auf die beiden Drehachsen 10 und 20 zu ändern. Die Kontaktanordnung wird also keinen Kräften ausgesetzt. Das Relais ist folglich gegen äußere Beschleunigungen ausgewuchtet. Wenn die Arme von gelagerten Wellen abgestützt werden, treten in den Lagern Reibungskräfte auf, die auf die Arbeit des Relais störend einwirken, zumal die Reibungskräfte ihre Richtung ändern, je nachdem die Arme sich in der einen oder anderen Richtung zu· bewegen streben. Wenn die Achsen ohne Spiel in den Lagern ruhen, können mechanische Spannungen auftreten und die Reibungskräfte groß werden. Ist andererseits ein Spiel vorhanden, so ist die tatsächliche Drehachse nicht eindeutig bestimmt. Teils wird hierdurch die Bewegung der Arme nicht die theoretisch richtige, was die Auswuchtung dies Systems stören könnte, teils könnten Stöße auftreten, die die Kontaktanordnung betätigende Kräfte hervorrufen.

Um die Reibungskräfte zu beseitigen, sind die Arme des Relais nach der Erfindung federnd aufgehängt. Um die Drehachse eindeutig zu bestimmen, ist die Aufhängung mit paarweise angebrachten, einander kreuzenden Federn ausgeführt. Jeder Arm i, 2 wird an zwei Blattfederpaaren aufgehängt. Er ist dazu mit einem Balken 13 bzw. 23 versehen, und an jedem Ende dieser Balken sind zwei Federn 14 und 15, 16 und 17, 24 und 25, 26 und 27 befestigt, deren andere Enden an zwei auf dem Relaisgestell angeordneten Balken 41 und 42 befestigt sind. Die Bewegung des Armes kann unter Biegung der ursprünglich geraden Federn geschehen. Dabei entsteht ein Biegemoment, das die Arme -zur Ausgangslage zurückzuführen strebt. Andere Reibungen in der Aufhängung außer der inneren Reibung der Federn treten nicht auf, und falls die auftretenden Spannungen innerhalb der Elastizitätsgrenze liegen, ist ihre Größenordnung niedrig. Die Drehachsen werden in den Schnittlinien zwischen den neutralen Schichten der betreffenden Federn Liegen. Die Lage einer solchen Schnittlinie ist von der Größe der Durchbiegung der Federn abhängig; für kleine Bewegungen der Arme ändert sie sich sehr unbedeutend, weshalb die Drehachse des Armes als unveränderlich angesehen ■werden kann. Sie ist jedenfalls, soweit keine Feder durchgeknickt ist, ganz eindeutig bestimmt. Folglich sind Störungen, die von Reibungen oder Spiel herrühren, bei dem Relais nach der Erfindung beseitigt worden.

Wenn im Antriebssystem Eisenmassen vorhanden sind, die mit abwechselnder Stärke magnetisiert werden, sind die Kräfte, die das bewegliche System des Relais beeinflussen, nicht immer gleich groß, denn die Stärke der magnetischen Kraft wird verschieden, je nachdem die Eisenmassen vorher stärker oder schwächer erregt waren.

Hysteresis wird vermieden, wenn· die Antriebsvorrichtung des Relais aus einer von den zum Relais gelangenden Stromimpulsen durchflossenen Spule 11 besteht, die im Luftraum 5 eines kräftigen, mit Polschuhen 43, 44,45 geeigneter Form versehenen Dauermagneten 40 liegt. Die Polschuhe werden derart gesättigt, daß das verhältnismäßig schwache, durch den Spulenstrom erregte Feld keine merkbare Hysteresis erzeugt.

Wenn die Arme des beschriebenen Relais an den Federn aufgehängt sind, ist es schwer, das Auswuchten mit genügender Genauigkeit auszuführen. Die Arme werden daher vor der Befestigung ausgewuchtet, um eine Einwirkung der Federkräfte

während des Auswuchtens auszuschalten. Das Relais wird deshalb mit einer Schneide i8 (Fig. 3) ausgeführt, die in einer solchen Lage am Arm befestigt ist, daß die eigentliche Schneidekante in der Schnittlinie zwischen den neutralen Schichten der Federn oder nahe, an dieser Schnittlinie in bekannter Entfernung davon liegen wird.

Wenn die Schneide in der Schnittlinie liegt, wird der Arm ausgewuchtet, indem die Schneide auf eine feste, nur während des Auswuchtens verwendete Stütze 6 aufgesetzt und das Gegengewicht 12 auf dem Arm derart eingestellt wird, daß das Gleichgewicht des Armes auf der Schneide indifferent wird. Wenn die Schneide in einiger Entfernung von der Schnittlinie liegt, wird in ähnlicher Weise ausgewuchtet, jedoch so, daß das Gleichgewicht stabil wird und der Arm eine Neigung gegen die Senkrechte erhält, die von der Lage der Schneide im Verhältnis zur gewünschten Lage des Schwerpunktes bedingt ist. Außerdem wird in diesem. Fall das Gegengewicht derart abgestimmt, daß der Arm, wenn er um seine Gleichgewichtslage schwingt, eine Schwingungsfrequenz erhält, die dem Trägheitsmoment des Armes und dem gewünschten Abstand des Schwerpunktes von der Schneide entspricht.

Das beschriebene Verfahren zum Auswuchten und zur Beseitigung von störenden Kräften bei einem elektrischen Relais kann natürlicherweise im Rahmen der Erfindung auch für andere Apparate gebraucht werden, die, wie das geschilderte Relais, von den angegebenen störenden Kräften frei sein müssen.

Claims (8)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Elektrisches Relais, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais zwei um je eine Drehachse bewegliche Arme enthält, die derart bemessen und angeordnet sind, daß ihre Trägheitsmomente hinsichtlich ihrer eigenen Drehachsen gleich oder nahezu gleich groß sind und daß ihre Schwerpunkte in oder in der Nähe der Drehachsen liegen, damit das Relais gegen die Einwirkung von äußeren Beschleunigungen unempfindlich wird.
2. 2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Arme derart miteinander verbunden sind, daß sie unter der Einwirkung äußerer Beschleunigungen um gleich große Winkel in entgegengesetzten Richtungen gedreht werden.
3. 3. Relais nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Arme die elektrisch beeinflußbare bewegliche Antriebsvorrichtjing und Kontaktanordnung des Relais tragen.
4. 4. Relais nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Arme an Federn aufgehängt sind.
5. 5. Relais nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder, der beiden Arme an zwei Paaren einander kreuzender und bei Gleichgewicht gerader Federn aufgehängt ist, so daß die Drehachse, die in der Schnittlinie zwischen den neutralen Schichten der einander kreuzenden Federn liegt, durch die Drehung der Arme nicht verschoben wird.
6. 6. Relais nach den Ansprüchen 2, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Arme durch ein Verbindungsglied miteinander verbunden sind, das aus einer in die Arme fest eingespannten, bei Gleichgewicht geraden, federnden Vorrichtung besteht.
7. 7. Relais nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch beeinflußbare bewegliche Vorrichtung des Relais aus einer in einem magnetischen Feld angeordneten Spule besteht.
8. 8. Relais nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der drehbaren Arme mit am Arme befestigten Schneiden versehen ist, die zum Auswuchten der Arme vor deren Einbau dienen und so nahe wie möglich an der Drehachse liegen, um die der Arm sich nach dem Einbau bewegt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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