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Thermischer Antriebsmotor
Vorrichtungen, welche die Wärmeausdehnung eines Ausdehnungskörpers mit identisch gleichbleibenden Arbeitsmitteln in eine drehende Bewegung verwandeln und unter anderem auch als Antrieb z. B. zum Wiederaufziehen einer abgelaufenen elektrischen Uhr dienen, sind bereits bekannt. Ebenso sind Vorrichtungen bekannt, in denen ein direkt oder indirekt elektrisch beheizter Ausdehnungskörper durch seine Wärmebewegung seine eigene elektrische Heizung peril- disch aus-und einschaltet und somit ein dauerndes selbsttätiges periodisches Ein-und Ausschalten eines Stromkreises bewirkt.
Jene bisher bekannten Antriebsvorrichtungen der erwähnten Art mit drehender Arbeitsbewegung sind jedoch nicht periodisch" wirkend, d. h. die Arbeitsbewegung dieser Vorrichtungen wird nicht durch eine selbsttätige periodisch gesteuerte Erhitzung und Abkühlung, sondern durch eine einmalige Erwärmung des Ausdehnungskörpers bewirkt. Sind die erforderlichen Arbeitswege für den Antrieb eines Gerätes sehr gross, so muss bei den bisher bekannten Antriebsvorrichtungen der Ausdehnungskörper so gross bemessen sein, dass er den Erfordernissen entspricht. Dies verlangt einen erheblichen Materialaufwand in jenen Fällen, in denen es überhaupt möglich ist, einen entsprechenden Ausdehnungskörper herzustellen.
In vielen Fällen aber ist für die Betätigung eines
Apparates oder Gerätes ein so grosser Arbeitsweg erforderlich, dass eine der bisher bekannten Vor- richtungen überhaupt nicht als Antrieb in Frage kommen könnte.
Den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet eine Vorrichtung, die durch selbsttätig inter- mittierend ein-und abgeschaltete elektrische
Beheizung eines Bimetallausdehnungskörpers die entstehende atmende Bewegung dieses Aus- dehnungskörpers in eine dauernd gleichsinnig drehende Bewegung verwandelt. Der Aus- dehnungskörper besteht aus Bimetallblech, das entweder als Ganzes oder in Teilen so gefaltet bzw. zusammengesetzt ist, dass die Ausbiegungen der Teile zur Summe zusammentreten. Die
Umwandlung der hin-und hergehenden in eine drehende Bewegung erfolgt durch ein Doppel- schaltwerk (Laufgesperre). Dieses Schaltwerk ist so ausgebildet, dass es gleichzeitig als elektrischer
Schalter mit Momentschaltung die elektro- thermische Wärmequelle des Ausdehnungskörpers periodisch ein-und ausschaltet.
Die erfindunggemässe Vorrichtung stellt also eine periodisch wirkende Wärmemaschine dar, der ein beliebiges Quantum an Arbeit entnommen werden kann. Zum Unterschied gegenüber bekannten periodischen Wärmemaschinen ist hier das Arbeitsmittel immer identisch dasselbe, wobei gleichzeitig die Erzeugung der Wärmeenergie für das Arbeitsmittel intermittierend erfolgt.
Ein weiterer Vorteil der elektrisch betriebenen erfindungsgemässen Vorrichtung ist die völlige Unabhängigkeit von Spannung, Stromart und Frequenz. Bei Hintereinanderschaltung mit einem oder mehreren Stromverbrauchem stellt die erfindungsgemässe Vorrichtung gleichzeitig eine Vorrichtung der eingangs erwähnten zweiten Art von bekannten Vorrichtungen dar, in denen Stromkreise periodisch selbsttätig ein-und ausgeschaltet werden. Während bei den bisher bekannten Vorrichtungen dieser Art der elektrische Kontakt durch seine schleichende Öffnungs-und Schliess- bewegung sehr hoch beansprucht ist, wird der
Kontakt der erfindungsgemässen Vorrichtung dadurch weitgehendst entlastet, dass turnusmässig eine grosse Zahl von Kontakten mit Momentschaltung arbeiten.
Die Vereinigung der beiden
Eigenschaften von bekannten Vorrichtungen in der ernndungsgemässen Vorrichtung als Antrieb und selbsttätiger periodischer elektrischer
Schalter bildet ein ideales und billiges Mittel für
Blickfangeinrichtungen der Reklame.
Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung dargestellt.
Als Energiequelle findet elektrothermische Energie
Verwendung, u. zw. in der beispielsweisen Form einer gewöhnlichen, direkt erhitzten Heizdraht- wicklung. Es wäre aber ebenso möglich die Er- wärmung im Falle eines metallischen Ausdehnungs- körpers durch Induktion od. dgl. zu bewirken.
Als mechanisches Mittel zur Umwandlung der hin-und hergehenden Bewegung in eine drehende
Bewegung ist ein Schaltwerk als Laufgesperre verwendet.
In den Fig. l und 2 besteht das Sperrglied beispielsweise aus einem einzigen, langen, ge- falteten Bimetallstreifen 1, der in der Mitte an der
Welle 11 festgenietet ist. An den beiden Enden des
Bimetallstreifens sind beispielsweise elektrisch isolierte oder isolierende Klinken 2 und 3 an- genietet, an deren Enden die Kontakte 4 und 5
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sitzen. Der Bimctallstreifen stellt gleichzeitig die mechanische Energiequelle und das Schaltorgan dar. Das Sperrstück in den beispielsweiaen Ausführungsformen in den Fig. 1, 2, und 3 bilden zwei übereinanderliegende, voneinander elektrisch isolierte, mit den beiden Polen eines Stromkreises verbundene Kontaktbleche 6 und 7.
Diese sind am inneren Umfang mit einer Anzahl von Kontaktrasten und Aussparungen versehen, die so angeordnet sind, dass wechselseitig einer Kontaktraste eine Aussparung des anderen Bleches gegen- überliegt, so dass jeder Gegenkontakt 4 und 5 an den Klinken nur jeweils ein Kontaktblech berühren kann. Diese beiden Kontaktbleche werden durch einen Gehäusering 8 voneinander isoliert und durch die beiden Deckel 9 und 10 in ihrer Lage festgehalten. In den beiden Deckeln ist gleichzeitig die Welle 11 leicht drehbar gelagert. Die beiden Kontakte 4 und 5 in den Fig. 1, 2 und 3 sind durch den Heizdraht 12 elektrisch leitend verbunden. Es ist natürlich ebenso möglich, die elektrische Heizung in Reihe mit dem Bimetall zu schalten. Die Stromzuführung erfolgt über die Leitungen 14 und 15.
Die Wirkungsweise wird an Hand der Fig. 1, 2 und 3 erklärt. Die indirekte elektrische Beheizung 12 liegt mit ihren beiden Enden mittels der Kontakte 4 und 5 über die beiden Kontaktbleche 6 und 7 und dem Verbraucher 13 an der Spannung des Stromnetzes. Die Erwärmung bewirkt eine Ausbiegung des Bimetallstreifens von solcher Form, wie es die Fig. 3 zur besseren Veranschaulichung an einem einfachen Bimetallstreifen 16 zeigt. Solange der mechanische Widerstand in den Rasten der Kontaktbleche so gross war, dass die Kraft des sich ausbiegenden Bimetallstreifens 16 genügte, um die auf die Kontakte 4 und 5 wirkenden Reaktionskräfte und H der Kontaktbleche zu überwinden, bleibt die Vorrichtung in Ruhe, d. h. es herrscht Gleichgewicht.
Durch die hackenförmigen Umbiegungen an dem Bimetallstreifen wird an beiden Seiten des Bimetallstreifens eine andere Wirkung der Reaktionskräfte hervorgerufen, u. zw. so, dass die
Reaktionskraft H, den Bimetallstreifen gegen die Welle biegt und ausser Eingriff mit seiner Raste bringt, während die Reaktionskraft ttg den
Kontakt 5 durch Streckung des Bimetallstreifens immer stärker, je stärker die Reaktionskraft wird, in die Raste hineindrückt. Die einseitige Sperrung des Sperrtriebes ist also selbsthemmend aus- gebildet. Die inzwischen aufgespeicherte elastische
Energie des Bimetallstreifens wird beim Heraus- springen seines Kontaktes 4 aus der zugehörigen
Raste des einen Bleches plötzlich frei und bewirkt die Verdrehung der Welle 4 um den Winkel rp.
Der herausgesprungene Kontakt 4 bewegt sich ein Stück an dem einen Kontaktblech entlang- gleitend, mit grosser Geschwindigkeit gegen die
Raste des anderen Kontaktbleches und trennt den
Stromkreis im Augenblick seiner Höchst- geschwindigkeit. Er rastet in der Kontaktraste des anderen Bleches ein und verbindet dabei ein
Kontaktblech mit sich selbst.
Die Widerstands- heizung ist dadurch ebenfalls ausgeschaltet und der Bimetallstreifen oder der Ausdehnungskörper muss sich entsprechend dem äusseren Wämegefälle abkühlen. Er wird sich aus der schematisch in Fig. 3 strichliert dargestellten Form wieder in seine gerade Lage zurückbiegen wollen, wobei die Reaktionskräfte entgegengesetzt auf die Kontakte 4 und 5 wirken, so dass nun bei Erreichung einer gewissen Grösse der Kräfte durch die Ausbiegung der Kontakt 5 seine Raste verlassen muss und die Welle ebenfalls wieder um den Winkel im selben Sinne weitergedreht wird.
Selbstverständlich ist es durch entsprechende Dimensionierung des Bimetallblechausdehnungskörpers mit einer eventuellen Zwischenschaltung einer Hebelübersetzung möglich, die Empfindlichkeit und damit auch die Schaltzahlen des beschriebenen Motors oder Blinkers beliebigen Zwecken anzupassen.
Wird eine entsprechende Justiereinrichtung für verschiedene Ansprechtemperaturen und eine Zusatzheizung zur Kompensierung der Temperaturdifferenz des elektrischen Momentschalters vorgesehen, so kann die erfindungsgemässe Vorrichtung auch als Thermostat Verwendung finden.
Die Verwendungsmöglichkeiten dieses thermischen Motors sind mannigfaltig. Er kann beispielsweise überall dort, wo eine äusserst geringe Drehzahl und eine geringe Leistung r. artig oder gerade erwünscht ist, wie z. B. zum automatischen Verstellen und Einstellen von Rundfunkgeräten, in Verbindung mit Schaufenster-Reklameantrieben als Blinker od. dgl. Verwendung finden.
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