DE845074C - Zeitschalter, bei dem eine Quecksilberschaltroehre als Kontaktgeber verwendet ist - Google Patents

Description

• Zeitschalter, bei dem eine Quecksilberschaltröhre als Kontaktgeber verwendet ist Schaltautomaten mit Verzögerung bis etwa 5 Minuten, wie sie insbesondere als Treppenhausautomaten Verwendung finden, haben die Aufgabe, einen Stromkreis eine bestimmte, meist einstellbare Zeit nach dem Einschalten selbsttätig wieder zu unterbrechen. Sie benutzen als Verzögerungsorgane meist mechanische Mittel, entweder Uhr-Werke oder Luftdruckbremsen. Das Einschalten erfolgt in der Regel durch Betätigen eines Druckknopfes in einem Hilfsstromkreis, durch den ein Relais anspricht Lind dabei den Hauptstromkreis entweder direkt durch feste Kontakte schließt oder die Lage einer Quecksilberschaltröhre verändert und dadurch Kontakt macht.
• Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung, vorzugsweise als Treppenhausautomat geeignet, jedoch nicht darauf beschränkt, bei der die Verzögerung ohne mechanisch bewegte Teile auf rein thermischem Wege erreicht wird. Das Quecksilber wird in einer Schaltröhre entweder durch Verdampfen des Quecksilbers oder durch Über- oder Unterdruck des Füllgases so bewegt, daß der Hauptstromkreis mit einstellbarer Verzögerung unterbrochen oder geschlossen wird. Das Einschalten kann in ähnlicher Weise durch thermische Wirkung durch kurzzeitiges Betätigen eines Druckknopfes in einem Hilfsstromkreis erfolgen.
• In den Abb. i bis 5 sind einige Beispiele angeführt. In Abb. i und 2 ist eine Schaltröhre dargestellt, bei der das Einschalten durch Kippen der Röhre um eine Achse erfolgt, das Ausschalten durch Verdampfen des iQuecksilbers. In der Anordnung nach Abb. 3 wird der Stromkreis dadurch geschlossen, daß das Quecksilber durch Bewegen eines Eisenkerns in die Einschaltstellung gebracht wird. Ausgeschaltet wird ebenfalls durch Verdampfen des Quecksilbers. In der Anordnung nach Abb. 4 erfolgt das Einschalten und das Ausschalten durch Verdampfen des Quecksilbers, so daß hier wie in dem Beispiel der Abb.5 keine bewegten Teile außer dem Quecksilber sind. Die Wirkungsweise der einzelnen Anordnungen sei im folgenden beschrieben.
• Die Abb. i und 2 zeigen einen Schaltkörper in der Ein- und Ausschaltstellung. Der Körper, bestehend aus Glas oder Keramik, hat zwei Quecksilbernäpfe i und 3 mit je zwei Einschmelzelektroden 8 und 9. Beide Quecksilbernäpfe sind durch Röhren 2, 4 und 5 in der Weise verbunden, daß das Quecksilber nur im umgekehrten Uhrzeigersinn den Kreis durchwandern kann. Durch die Halterung 6 ist der Körper um die Achse 7 um einen bestimmten Winkel a schwenkbar gelagert. In der Stellung der Abb. i sind die Kontakte 8 durch Quecksilber verbunden, die Kontakte 9 unterbrochen, da das Quecksilber sich im wesentlichen in dem Schaltraum i befindet. Der Raum 3 ist so weit entleert, daß die Kontakte 9 unterbrochen sind und nur die Ausbuchtungen Reste von Quecksilber enthalten. Diese sind notwendig, damit der Kontakt immer von Quecksilber zu Quecksilber und nicht von den festen Elektroden gegeben wird. Wird die Röhre um die Achse 7 um den ;Winkel a nach links geneigt, so daß sie die Lage der Abb. 2 einnimmt, so fließt das Quecksilber aus Raum i über 2 nach 3 und verbindet die Kontakte 9, während die Kontakte 8 frei werden. Durch die Verlagerung des Quecksilbers von ,i nach 3 ist der Schwerpunkt des Systems auf die linke Seite der Achse 7 gewandert, so daß die Röhre ohne äußere Einwirkung in dieser Lage bleibt. Wird jetzt durch einen in dieser Lage eingeschalteten Stromkreis das Quecksilber 3 erwärmt, so daß es verdampft, so fließt es nach ,Maßgabe der Wärmezufuhr über 4 nach 5 ab. Dabei wandert der Schwerpunkt nach rechts, so daß in einem bestimmten Zeitpunkt die Röhre wieder in die Lage der Abb. i kippt und damit den Stromkreis, in dem die Kontakte 9 liegen, unterbricht. Das Quecksilber fällt von 5 weiter ab nach i und verbindet die (Kontakte B. Die Röhre hat mit einer bestimmten Verzögerung geschaltet und ist wieder im Ausgangszustand.
• In den Beispielen der Abb.3 bis 5 -bleibt die Röhre fest. Abb..3 zeigt ein Beispiel, bei dem der Stromkreis durch die Bewegung eines Eisenkerns geschlossen wird. i;i ist der Kontaktraum der Schaltröhre, der über 12 mit dem Raum 13 verbunden ist. Hier befindet sich das Quecksilber 15 und der Eisenkern 16, der bei Stromdurchgang durch die Spule 17 nach unten gezogen wird, so daß das Quecksilber in der Röhre '13 steigt und über 12 in den Raum in fließt und hierbei die Kontakte 14 verbindet. Wird mit diesem Vorgang die Heizung 18 eingeschaltet, so wird das Quecksilber in ii erhitzt und verdampft nach einer bestimmten Zeit über 12 in den Raum 13, wo der Dampf sich als flüssiges Quecksilber niederschlägt, so lange, bis der Strom an den Kontakten 14 unterbrochen ist. Die Verzögerung ist abhängig von der Heizleistung in a8 und der Wärmeabfuhr aus dem Körper i i. Auf beide Weisen kann die Zeit der Einschaltdauer verändert werden.
• Abb. 4 zeigt eine Anordnung, bei der der Hauptkreis wie vorher durch Verdampfen des Quecksilbers unterbrochen wird. Das Einschalten erfolgt durch Verdampfen des Quecksilbers aus einem Vorratsraum. 21 ist wieder der eigentliche Schaltraum mit den Elektroden 22 und der Heizwicklung 129. Dieser Raum ist über Röhre 23 mit dem Quecksilbervorratsraum 24 verbunden, der seinerseits mit dem Raum 27 in Verbindung steht. 27 ist teilweise mit Quecksilber gefüllt und durch eine Wicklung t28 heizbar. Soll der Hauptstromkreis über die Elektrode z2 eingeschaltet werden, so wird die Wicklung 28 an Spannung gelegt. Dadurch entsteht in !26 ein Überdruck aus Quecksilberdampf, der sich auf das Quecksilber 24 über die Wärmeisolierung 25 auswirkt. Diese soll verhindern, daß zuviel Quecksilberdampf im Raum 25 kondensiert und kann eine Schicht aus Glaswolle sein. Der Heizstromkreis 28 wird anderweitig unterbrochen. Mit Beginn der Kontaktgabe 22 kann wieder die Heizung 29 eingeschaltet werden, und dadurch läuft die Zeit des Einschaltzustandes wie vorher beschrieben ab.
• In der Anordnung nach Abb. 5 wird durch die Heizung 4o das Gas 39 in dem Raum 33 erwärmt. Durch den entstehenden Überdruck wird das Quecksilber über .3,2 in den Raum 31 gepreßt und die Kontakte 35 und 36 verbunden. Durch Absinken des Quecksilberspiegels 38 wird ,bei einer bestimmten Stellung die Verbindung zwischen 37 und 36 unterbrochen. Diese Unterbrechung kann zum Abschalten der Heizung 40 verwendet werden, so daß von diesem Zeitpunkt ab keine Energie mehr zugeführt wird und das System sich abkühlt. Dadurch tritt dasQuecksilber wieder aus demRaum31 nach 33 zurück und unterbricht nach einer bestimmten Zeit die Kontakte 35 und 36. Inzwischen sind die Kontakte 36 und 37 wieder geschlossen worden.
• Der Austritt des Quecksilbers aus 3)1 erfolgt hier stetig. Die Unterbrechung geht dennoch ruckartig vor sich, wenn die Grundfläche von 31 die geeignete Form hat und die Oberflächenspannung des Quecksilbers ausnutzt. Wird die Abreißstelle sattelförmig ausgebildet, so sinkt nach Abreißen der Quecksilberverbindung der Quecksilberspiegel ruckartig ab.
• Der Schaltvorgang kann dadurch noch mehr beschleunigt werden, indem das Abflußrohr 32 nach Austritt aus 3.1 erst nach oben geführt wird und dann nach Art eines Saugrohrs in einer Krümmung abwärts führt. Dann wird das Quecksilber in diesem Rohr erst langsam ansteigen und nachÜberschreiten des ,Maximums durch die dann einsetzende Saug- Wirkung von einer bestimmten Lage ab sprungartig aus dem Raum 31 abfließen.
• Die Zeit der Kontaktgabe ist abhängig von der Abkühlung des Körpers 33 und kann durch entsprechende Wärmeisolierung verändert werden.
• Sämtliche Schaltelemente können in Verbindung mit geeigneten Kontaktgebern als Zeitschalter, insbesondere als Treppenhausautomaten verwendet werden. Das Beispiel nach Abb. 1 erfordert dazu ein Relais, das durch kurzzeitiges Schließen eines Schalters anspricht und die Röhre in die Stellung der Abb. 2 bringt. Bei Abb. 3 wird durch den Betätigungsschalter die Spule 17 kurzzeitig unter Strom gesetzt. In Abb. 4 muß durch Schließen des Betätigungsschalters so viel Heizenergie in 28 entstanden sein, daß das Quecksilber bis zum Überlauf in 23 nach 21 fließt. Ähnlich verläuft der Vorgang in Abb. 5. Hier ist auch gezeigt, wie durch eine zusätzliche Unterbrechung in 34 die Heizung 40 unterbrochen wird, so daß die Kontaktdauer des Hauptstromkreises durch den Hilfsstromkreis nicht unerwünscht beeinflußt werden kann.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Zeitschalter, bei dem eine Quecksilberschaltröhre als Kontaktgeber verwendet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ein- oder Abschalten des Hauptstromkreises durch Verändern der Quecksilberlage in der Schaltröhre infolge von Wärmeeinwirkung erreicht wird.
2. 2. Zeitschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Quecksilber durch Verdampfen infolge von Erwärmung aus seiner Lage gebracht wird und den Hauptstromkreis unterbricht bzw. einschaltet.
3. 3. Zeitschalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Quecksilber durch Über- oder Unterdruck infolge von Erwärmung oder Abkühlung des Dampfes oder Gases aus seiner Lage gebracht wird und den Hauptstromkreis unterbricht bzw. einschaltet.
4. 4. Zeitschalter nachAnspruch.t bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Quecksilber aus einem Raum durch Wärmezufuhr verdampft oder' durch Gasüber- oder Unterdruck austritt und daß nach Austritt einer bestimmten Menge der Rest infolge einsetzender Saugwirkung sprungartig abfließt und damit den Hauptstromkreis ruckartig unterbricht oder schließt.
5. 5. Zeitschalter nach Anspruch t bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Quecksilber aus einem Raum durch Wärmezufuhr verdampft und daß nach Austritt einer bestimmten Menge infolge des verschobenen Schwerpunktes die Röhre um eine Achse kippt und damit das Quecksilber sprungartig von der Stelle bewegt.
6. 6. Zeitschalter nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Einschalten durch Verdrängen des Quecksilbers durch einen im Magnetfeld eines Hilfsstromkreises innerhalb der Schaltröhre beweglichen Eisenkern erfolgt.