Elektrischer Schalter. Es ist bekannt, dass elektrische Kontakte, insbesondere solche aus bei sehr hohen Tem peraturen schmelzend-en Metallen in Gefässen mit vakuumdichtem Abschluss entweder im Hochvakuum oder in einer Füllung indiffe renter Clase unter geeigneten Drucken we sentlich besser arbeiten als in Luft, und dass gleichzeitig wesentlich erhöhte Leistungen mit derartigen Kontakten abgeschaltet wer den können, ohne, dass die Kontakte merkbar angegriffen oder gar zerstört würden.
Man hat nun derartige Kontakte bisher meist so betätigt, dass man in das Vakuum Thermo staten miteinbrachte, welche bei Erwär mung sich ausbogen und dadurch die Kon takte gegeneinander bewegten. Der Nach teil deraxtiger unveränderbarer Thermosta ten bestand darin, dass dieselben vor dem va kuumdichten Einschmelzen auf eine be stimmte Temperatur eingestellt sein mussten, und nach dem Einschmelzen weder justier- bar, noch regulierbar waren.
Es -war ferner eine Schaltung mir mittelst innerer Kräfte in den Teilen des Thermosta ten zum Beispiel durvh Wärme, aber keine Schaltung durch ausserhalb des-Gefässes wir kende Kräfte möglich.
Die vorliegende Erfindung betrifft niin einen elektrischen Schalter, bei welchem die Kontakte in einem Gefäss unter luftdichtem Abschluss arbeiten, vermeidet aber die gerüg ten Nachteile der bekannten Schalter dieser Art und erreicht gleichzeitig folgende tech nische Vorteile.
Sie vereinigt die grossen Vorteile des vakuumdieliten Schalters mit dem Vorteil der Justierbarkeit und der Re- galierbarkeit: Da ferner bei der.Verwen- dung des Schalters als WärmeschaIter die von der Wärme beeinflussten Organe ausser halb des Gefässes angeordnet werden können, so spricht der Schalter auf die #h-issere Tem peratur wesentlich schneller an und ist daher bei tliermischer Betätigung wesentlich weni ger träge a.ls ein Schalter,
dessen wärme empfindliche Organe im Vakuum liegen, und welche daher gegenüber der äussern Tempera tur stark wärmeisoliert sind.
Die Erfindung besteht darin, dass das Gefäss einerseits einen Wandungsteil aus einem in seiner Form unter Aufrechterhal- tung eines val#,uum#di,-#lit-en Abschlusses des Gefässes veränderbaren, nachgiebigen Stück besitzt, welches. die Übertragung von-Bewe- gungen von aussen auf mindestei:
is einen der Kontakte ermöglicht, und anderseits einen Wandungsteil aus einem mehr starren Stück aufweist, wobei mindestens dieses Stück aus einem schmelzbaren Werkstoff besteht und den zur Fertigstellung des Gefässes samt In halt vorgesehenen Schalterteil darstellt.
Bei solcher Einrichtung des Schalters ist es möglich, im Innern des Sehaltergelässes ein Hochvakuum zu erzeugen bezw. eine Füllung mit inerten Ga,sen unverändert auf recht zu erhalten, wodureli. das Schalten grosser Energien bei den allerkleinsten Kon taktabständen, zum Beispiel '/1000 Millimeter, möglich wird.
Infolge dieser klein-en Bewe- #n ,--ungsgrössen ist die Regulierung und Justie- n rung, sowie die Schaltung selbst durch ge ringe Beweguingswege möglich. Erst hier durch wird es möglich, diese Bewegungen durch Wan-dungsteile verhältnismässig klei- lier Abmessungen von aussen nach innen auf die Kontakte zu übertragen.
Durch die Erfindung wird infolgedessen der Bau besonders wirksamer und dabei klei ner und billiger elektrischer Schalter ermöo,- licht, wodurch ihre Verwendung auch in kleinen Gebrauchsgegenständen, wie Bügel eisen, Koehgefässen usw. leicht möglich wird. Die Betätigung des Schalters kann im Be trieb von aussen erfolgen, so dass die All- triebsorgane vollkommen unabhängig<B>voll</B> dem Schalter ausgeführt werden können.
Man ist daher auch nicht mehr auf die Be tätigung des Schalters durch Wärme be- schrä,nl"t, vielmehr kann derselbe ebenso gut durch<B>.</B> mechanische Kräfte, Magnete oder irgendwie anders geartete Antriebe betätigt *erden.
Verschiedene Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in der beilie- t' genden Zeichnung dargestellt.
<B>-</B> Fig. <B>1</B> stellt einen Schalter im Schnitt dar, dessen Kontakte vermittelst einer Mem bran verstellt werden; Fig. 2 stellt einen Schalter im Schnitt dar, dessen Kontakte vermittelst eines He bels bewegt werdeft, der in eine Tasche eines Metallrohrstückes eingesetzt ist; Fig. <B>3</B> stellt einen,Schalter im Schnitt dar mit einem Betätigungshebel, der il# eine Mein-' bran eingesetzt ist;
Fig. 4 stellt einen Schalter im Schnitt dar, ähnlich Fig. <B>3,</B> jedoch in verkürzter Ausführung und lediglieh zur Betätigung durch aussen liegen-de Antriebsorgane; Fig. <B>5</B> stellt den Schalter in Ansieht naeli Fig. 4 zusammengebaut mit einem Wärni betätiglingsorgan dar; Fig. <B>6</B> stellt einen Schalter im Schnitt zur Betätigung durch Luftdruck dar;
C Fig. <B>7</B> stellt einen Schalter im Schnitt dar, der von einem Magneten bet-U-igt wird; <B>-</B> Fig. <B>8</B> stellt einen Schalter im Schnitt dar, der unter dem Einfluss eines veränder- lieben Druckes betätigt wird;
Fig. <B>9</B> stellt einen Schalter dar, der unter dem Einfluss der Raumtemperatur betätigt wird, teilweise geschnitten.<B>-</B> In Fig. <B>1</B> stellt<B>1</B> einen beispielsweise aus Metall bestehen-den, bei Erhitzung sich cleh- nenden Gefässteil dar, welcher nach dem Ende 2 erweitert und bei<B>3</B> durch eine Mein- bran abgeschlossen ist.
Der MetallgefUteil <B>1</B> ist mit einer Glaskappe 4 bei<B>5</B> verschmolzen, welche<U>den</U> Teil<B>1</B> zu einem gestlilossenen Gefäss ergänzt und in welche, Zuleitungs- drälite <B>6</B> und<B>7</B> eingeschmolzen sind. Diese Kappe' bildet den zur Fertigstellung des Ge- fä,sses. 1-, <B>2</B> samt Inhalt vorgesehenen Schal terteil.
Da sie aus Glas bestellt, kann bei der Fertigstellung eine für die Herstellung des Vakuums bezw. die Einführung einer Gas füllung an ihr vorgesehene Öffnung leicht zugeschm-olzen werden, so dass das Gefäss dicht geschlossen ist. Die Zuleitungsdrähte<B>6</B> und<B>7</B> tragen unter Vermittlung federnder Befestigungen<B>8</B> und<B>9 je</B> einen Kontakt<B>10</B> bezw. <B>11.</B> All der Membran<B>3</B> ist durch Schweissen oder Verstemmen bei 12 ein Stab <B>13</B> befestigt. Dieser Stab hat einen geringe ren Wärineausdehnungskoeffizienten a18 das Material, aus welchem der Gefässteil<B>1</B> her gestellt ist.
Der Stab ist bei 14 in einer Füh rung des Gefässteils<B>1</B> gelagert und an seinem freien Ende mit einem beispielsweise aus Glas bestehenden Isolierstift<B>15</B> verbunden. Auf den Gefässteil <B>1</B> ist ein Ring<B>16</B> aufge zogen, der dasselbe an der Stelle<B>17</B> fest um schliesst. In diesen Ring<B>16</B> ist eine Schraube <B>18</B> eingesetzt, die auf die Membran<B>3</B> drückt, wodurch der gegenseitige Abstand der Kon takte,<B>10</B> und<B>11</B> verändert werden kann.
Dehnt sich nun der metallene Gefässteil<B><I>1</I></B> unter dem Einfluss der Wärme aus, so ent fernt sich der Kontakt<B>10</B> von dem auf dem Stift<B>15</B> federnd liegen bleibenden Kontakt <B>11,</B> der Strom zwischen den beiden Kontak ten wird unterbrochen. Durch Verstellen der Schraube<B>18</B> ist es möglich, die Ausschalt temperatur des Schalters zu regulieren.
Der Schalter der Fig. <B>1</B> hat noch den grossen Vor teil, dass er, trotzdem er selbst den Wä.rme- betätigungsmechanismus enthält und im Va kuum arbeitet, sehr schnell auf äussere Tem- peraturschwankungeil reagiert, da die eine Komponente (der Gefässteil<B>1)</B> der Organe, die unter dem Einfluss der Temperatur die-. Schaltbewegungen hervorbringen, vollkom men aussen liegt und daher auch auf eine äussere Temperatur sehr schnell anspricht.
In Fig. 2 ist<B>19</B> ein Metallgefässteil, 20 eine aus Glas bestehende Kappe, welche jenen zum geschlossenen Va-kuumgefäss er gänzt und in welche zwei Zuleitungen 21 und 22 eingeselimolzen sind. Diese Zuleitungen führen zu den Kontakten<B>23</B> und 24; der Ge fässteil<B>19</B> ist an seinem einen Ende zu einer Tasche 25 flach gedrückt. In diese Tasche ist ein Stab<B>26</B> eingesetzt. Der Gefässteil<B>19</B> ist fest umspannt von einem Rohrstüpli <B>27,</B> wel ches zwei Ansätze<B>28</B> und<B>29</B> trägt.
Ausser dem sind in das Rohrstück zwei Schrauben <B>30</B> und <B>'31</B> eingesetzt, vermöge welcher die Tasche<B>25</B> um die Stützpunkte<B>28</B> bezw. <B>29</B> etwas verschwenkt werden kann, wodurch sich auch der Stab<B>26</B> bewegt. Durch diese Verschwenkung ist es möglich, den Kontakt <B>23</B> zu verstellen.
Statt durch die Schrauben <B>30</B> und<B>31</B> kann die Beherrschung des Kon- taktschlusses auch durch durch m"agnetische oder #clurcli Wärmeaus,dehnung hervorgerufene Kräfte und Bewe ungen von aussen erfolgen.
<B>9 C</B> Verwendet man für den Stab<B>26</B> einen Dop- pelmetallstreifen, so kann der Schalter nach Fig. 2 auch als Temperaturschalter dienen, der durch dieSchratibe <B>30</B> bezw. <B>31</B> lediglich in seiner Ausschalt- bezw. Einschalttempera tur Justiert biezw. reguliert wird.
In Fig. <B>3</B> bedeutet<B>32</B> einen metallenen Gefässteil, welcher durch eine Membran<B>33</B> verschlossen ist. Der Gefässteil 32 ist ver schmolzen mit einer Glaskappe 34, in welche die Z\uleitungen 46 und 47<B>'</B> eingesehmolzen sind, die ilirerse .;-L..-. Kontakte<B>37</B> und<B>'38</B> tra gen. In die Membran<B>33</B> ist ein Hebel<B>35</B> eingeschweisst, welcher einen Isolierstift <B>50</B> trägt. Wird der Hebel<B>35</B> von der Aussenseite des Gefässes in Richtung des Pfeils<B>36</B> be wegt, so werden die Kontakte voneinander <B>?Z</B> getrennt.
In Fig. 4 ist 48 ein metallener Gefässteil, welcher,durch eine Membran 49 verschlossen ist. Auf die Membran 49 ist ein Kontakt<B>39</B> aufgeschweisst; aussen trägt die Membran ,eine Öse 40. Der Gefässteil 48 ist mit einer Glaskappe 4-9, bei 43 verschmolzen; in diese Kappe ist eine Zuleitung 44 eingesehmolzen, welche einen Kontakt 45 trägt. Wird auf die Öse in Richtung des Pfeils 41 ein Zug aus geübt, sa werden die Kontakte, getrennt und der Strom unterbrochen. Der Schalter nach Fig. 4 ist lediglich ein Schalter, ohne irgend welche Antriebsmeelianismen.
In Fig. <B>5</B> ist dieser Schalter mit einem durch Wäxme betätigbaren Antriebsmeeha- nismus verbunden.<B>51</B> bedeutet in Fig. <B>5</B> einen Schalter, der nach Fig. 4 ausgeführt ist. Er wird von einei Schelle<B>52</B> auf der beispielsweise aus Messing bestehenden Schiene<B>58</B> gehalten.
Auf der Schiene<B>53</B> sind zwei Böcke 54 und<B>55</B> angebracht, in welchen ein Stab<B>56</B> aus einem Werkstoff mit anderem Ausdehnungsküeffizienten, bei spielsweise aus Invar oder Qua.rz ruht. Der Stab<B>56</B> kann durch die Schraube,<B>57</B> in seiner Achsenrichtung etwa-s verschoben werden. Er trägt einen Haken<B>58,</B> der in die Öse<B>59</B> des. Schalters<B>51</B> hineinfasst. Wird dieser Mecli##nismus höherer Temperatur ausgesetzt, so dehnt sieh die Schiene<B>53</B> aus.
Der Ilaken <B>58</B> bewegt sieh über Beinen gewissen Tempe raturbereich, ohne den innern Teil der Öse <B>59</B> zu berühren. Nachdem eine bestimmte Tempera,tur erreicht ist, stösst der Haken<B>58</B> an den innern Teil der Öse<B>59,</B> so dass die Membran' etwas bewegt und -der Kontakt- schluss -unterbrochen wird. Durch Drehen der Schraube<B>57</B> kann der freie Weg zwischen dem Haken -5,8 und der Öse<B>59</B> verändert und dadurch die AussehaIttemperatur <B>auf</B> ein an deres Mass eingestellt werden.
Der besondere Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass die elastische Verschiebung an der Membran trotz eines grossen regulierbaren Temperatur bereiches sehr gering sein kann,<B>da</B> der unter dem Einfluss der Wärme arbeitende Bewe- ,ningsmechanismus, über einen grossen Wärme- bereiel-i vollkommen ausser Kraftschluss ist und die Membran nur gerade die Bewegung machen muss, die für das Abschalten des Kontaktes notwendig ist.
Auf diese Weise wird die notwendige elastische Verschiebung sehr klein, wodurch der Schalter mit verhält nismässig starken und solilden Wandstärken ;#usgefülirt werden kann, ohne dass eine Be anspruchung über die Elastizitätsgrenze zu befürchten ist.
Die VeTlegung des Antriebs- methanismus nach aussen, wie sie in Fig. <B>5</B> dargestellt isst, und wie sie durch die be schriebenen Schalter, insbesondere aber mit den Schaltern nach Fig <B>3</B> und 4 möglich ist, hat eine Reihe bedeutender Vorteile gegen über den bisher bekannten Vakuumschaltern, bei welchen der thermische Antriebsmecha nismus der Schalter vollkommen mit in das Vakuum eingeschlosien wird:
<B>1.</B> Die Über tragung der Wärme auf das thermische An triebsorgan ist dann günstiger, wenn das thermische Antriebsorgan nicht im Vakuum nachträglich liegt. 2. Eine leicht Justierung möglich, des nachdem Schalters der ist * eigentliche Schalter bereits fertiggestellt und evakuiert ist,
während die Justierung der tliermischen Organe vor dem Einsehmelzen und Evakuieren, Schwierigkeiten bereitet -und in der Fabrikation zu Ausschuss führt. <B>3.</B> Die nachträgliche Regulierung ist mit einer Anordnung nach Fig. <B>5</B> leicht möglich. 4. Das ausserhalb des Vakuums liegende ther- miselle BetUigungsorgan kann leichter dem zu steuernden Wärmeapparat angepasst wer den als bei einem Schalter, dessen Wärme organe im Innern des Schaltergefässes liegen.
<B>5.</B> Die Betätigung des Schalters ist durch ir gend welche beliebigen Antriebsmittel, wi e Magnete, Druckluft, Betätigung von Hand, möglich, es können also die grossen Vorteile des Vakuumschalters, welche besonders darin bestehen, dass mit ganz geringen Bewegun gen sehr grosse Schaltleistungen sicher erzielt werden können, ausser für thermische Schal ter, auch für alle andern Arten Schalter aus genutzt werden.
Insbesondere ist dies wich tig für alle Relaisübertragungen, bei denen es sich immer da,-rum handelt, mit möglichst kleinen Auslösekräften möglichst grosse Euer- gien zu schalten.
In den folgenden Figuren sind noch Bei spiele anderer Betätigungsmögliehkeiten und andere Konstruktionsbeispiele von auf dem selben Prinzip aufgebauten Vakuumsvhaltern angegeben. In Fig. <B>6</B> bedeutet<B>60</B> ein Glasgefäss, in welches eine Zuleitung<B>61</B> eingeschmolzeil ist. Auf der gegenüberliegenden Seite des Glasgefässes ist in normaler Weise eine Zu- leitung <B>62</B> eingeschmolzen, welche an ihrem innern Ende eine vakuumclichte Dose nach Art der Aneroid-Barometer trägt.
Die Zu leitung<B>61</B> trägt einen Kontakt 64, während auf der Dose<B>U</B> ein Kontakt<B>65</B> angebracht ist. Die Zuleitung<B>62,</B> welche beispielsweise aus Molybdän ausgeführt sein kann, ist mit einer Durchbohrung<B>66</B> versehen. Diese Durehbohrung mündet in das Innere der gas dichten Dose 6'3. Wird in das Rohr<B>62</B> Gas oder Flüssigkeit hineingedrückt, so dehnt sieh die Dose<B>63</B> aus und die Kontakte 64 und<B>65</B> schliessen sich. In diesem Fall ist der- elastische Wand-ungsteil gewissermassen in das Innere des Gefässes hineingestülpt, die ganze äussere Wandung ist fest, der elastische Teil liegt wieder seinerseits im Innern dieses Gefässes.
In Fig. <B>7</B> bedeutet<B>67</B> ein Glasgefäss, in welches eine Zuleitung<B>68</B> eingeschmolzen ist. Diese trägt einen Kontakt<B>69.</B> Auf der gegenüberliegenden Seite ist ein Molybdän- stab <B>70</B> eingeschmolzen, der eine Bohrung hat und mit drei Dosen<B>71, 72</B> und<B>73</B> kommuni ziert. Die oberste Dose<B>71</B> trägt einen Kon takt 74, die Schliessung des Kontaktes 74 kann durch Druckluft erfolgen. Nach Fig. <B>7</B> wird die Betätigung äes Kontaktes durch eine Stange<B>75</B> hervorgebracht, welche bei<B>76</B> im Innern der Dose<B>71</B> befesti(yt ist.
Die Stange.75 trägt einen Anker<B>76,</B> der von einem Magneten<B>77</B> angezogen wird, wodurch sieh der Kontakt 74 vom Kontakt<B>69</B> abhebt.
Fig. <B>8</B> zeigt die Betätigung eines Kon taktes durch den äussern Luftdruck. In Fig. <B>8</B> ist der Kontakt<B>78</B> durch Einschmel zen fest mit dem Glasgefäss<B>79</B> verbunden-, während der Kontakt<B>80</B> an der Feder<B>81</B> befestigt und etwas verschiebbar ist. Eine durch ein Rohr<B>82</B> im Innern mit dem Ge <B>fäss 83</B> kommunizierende Dose 84 ist im stande, den Kontakt<B>80</B> unter Vermittlung eines Isolierstückes<B>85</B> vom Kontakt<B>78</B> ab zuheben.
Das Rohr<B>82</B> endet in einer Dose <B>83,</B> die durch eine Membran<B>83'</B> abgeschlos- seii ist, di# sich unter dem Einfluss des äussern Luftdruckes bewegt und so indirekt den Kontakt<B>78, 80</B> betätigt.
In Fig. <B>9</B> ist ein im übrigen gemäss Fig. <B>6</B> ausgeführter Schalter<B>86</B> mit seinem Rohr<B>87</B> an ein unelastisches Gefäss<B>88</B> angeschlossen, dessen Volumen mit Hilfe einer Membran<B>89</B> und einer #Schraube <B>90</B> etwas verändert wer den kann. Der Druck in dem Gefäss<B>88</B> än dert sieh nach der Temperatur dieses Ge fässes, wodurch der Schalter<B>86</B> betätigt wird. Ein Schalter nach Fig. <B>9</B> kann also -unter dem unmittelbaren Einfluss der Raumtem- pera,tur schalten.
Die in der Zeichnung dargestellten Aus führungsformen der Erfindung sind lediglich als Ausführungsbeispiele zu betrachten. Als Material können beispielsweise Glas, Kup fer und Eisen für die nachgiebigen sowohl, als hüc 12 für di <B>,</B> efest hioniierten Wanäungs- teile verwendet werden.