Auf statische elektrische Spannungen selbsttätig ansprechende Vorrichtung, vorzugsweise Schutzvorrichtung. Vorliegende Erfindung betrifft eine auf statische elektrische Spannungen, insbeson dere auf atmosphärische Spannungen selbst tätig ansprechende Vorrichtung, vorzugs weise eine :Schutzvorrichtung.
Die Erfindung bezweckt eine ausser ordentlich einfache und daher billige Vor richtung, die vorzugsweise als Schutzvorrioh- tung zu dienen hat, zu schaffen, die trotz ihrer Einfachheit praktisch absolut sicher wirken soll.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch zu erreichen versucht, dass zwei, gegeneinander bewegliche Körper vorgesehen sind, die beim Ansprechen der Vc richtung infolge der elek trostatischen Anziehung bezw. Abstossung derselben einen Bewegungsvorgang -einleiten, indem sie ein nichtelektrisches Relais aus lösen, welches die Arbeit zur Durchführung des gewünschten Bewegungsvorganges, vor zugsweise die Arbeit zum Schliessen oder Öffnen eines elektrischen Stromkreises, mit der im Relais aufgespeicherten nichtelektri schen Energie, vorzugsweise mit der Kraft einer gespannten Feder oder mit einem Ge wicht,
verrichtet.
Es sind Überspannungssicherungen be kannt, bei denen Überspannungen durch Fun kenstrecken, Glimmentladungsröhren, Frit- ter oder auch Anordnungen nach dem Prinzip des Goldblattelektroskopes unschärdlich ge macht werden. Diese Ansprechvorrichtungen dienen in der Regel selbst als. Ableitsiche- rumg, d. h. sie müssen in jedem einzelnen Fall der Spannung bezw. dem abzuleitenden Strom angepasst werden.
Im Gegensatz hierzu besteht die erfin dungsgemässe Vorrichtung im Prinzip aus einem gegeneinander bewegliche Körper (Elektroden) enthaltenden elektrischen Teil und einem nichtelektrischen Relais, welches die Arbeit zur Durchführung des. gewünsch ten Bewegungsvorganges verrichtet. Durch die Anwendung eines nichtelektrischen Relais ist die erfindungsgemässe Vorrichtung von einer Stromquelle, wie z. B. bei elektrischen Relais nötig ist, unabhängig und daher be deutend betriebssicherer.
Zweckmässig werden die gegeneinander beweglichen Elektrodenkörper durch Reibung gegen einen dritten Körper :derart gehemmt, dass es möglich ist, diejenige elektrische ,Span nung, auf welche die, Elektrodenkörper an sprechen sollen, durch Veränderung dieser Reibungshemmung einzustellen.
Dieser Kör per kann beispielsweise als Hebel ausgebildet sein, der sich gegen :den einen Elektroden körper stützt, bei der Bewegung des Elek- trodenkörpers freigegeben wird und dadurch das nichtelektrische Relais in Gang setzt. Durch die Reibung zwischen dem E:lektro- denkörper und dem Hemmkörper wird ge ringe Empfindlichkeit gegen Erschütterun gen und kleine elektrische Aufladungen, auf welche die Vorrichtung noch nicht anspre chen soll, erreicht.
Zweckmässig werden die Elektrodenkör- per zur Erhöhung der Betriebssicherheit der art eingebaut, dass ihre Relativbewegung von der elektrischen Anziehungskraft oder Abstosskraft nur eingeleitet und dann durch ihre eigene Gewichtswirkung fortgesetzt wird. Zur Vereinfachung der Bauart kann der als Hemmkörper ,dienende Hebel als Ge wichtsakkumulator nutzbargemacht werden,
indem er von einem der beiden gegeneinan der bewegbaren Elektrodenkörpern in nahezu labiler Ausgangslage festgehalten wird und nach Freigabeeine Kippbewegung vollführt.
Wird die erfindungsgemässle Vorrichtung als :Schutzvorrichtung zum Abschalten von elektrischen Geräten mit Streu- oder Emp- fangsantenne, z. B. von Rundfunkgeräten, benützt, so wird säe zweckmässig derart aus- geführt, dass sie eine besondere, vom zu schützenden Gerät getrennte Schutzantenne besitzt, welche eigens für diesen Zweck di- mensioniert und eingebaut werden. kann.
Der Schutz von Rundfunkgeräten gegen atmosphärische Überspannung ist um so wirksamer, je grösser, nach erfolgter Schutz schaltung, die Entfernung zwischen der die Überspannung führenden Antenne und dem Gerät ist.
Um diese Entfernung möglichst gross zu .gestalten, wird zweckmässig in der Antennenleitung und Erdleitung des Gerä tes je eine lösbare Klemme, vorzugsweise in Form von Steckstiften, angeordnet und das Relais so ausgebildet, dass es die elektrische Verbindung beider Klemmen, vorzugsweise durch Herausstossen der Steckstifte aus ihren Hülsen, unterbricht und gleichzeitig die An tenne mit der Erdleitung elektrisch ver bindet.
Obwohl die erfindungsgemässe, z. B. als Schutzvorrichtung dienende Vorrichtung in neue Geräte bereits bei deren Fertigung organisch eingebaut werden kann, kann die Vorrichtung auch als eine in die Leitungen vorhandener elektrischer Einrichtungen nach träglich einschaltbare selbständige Einheit ausgebildet sein, indem ihre aktiven Teile für sich in ein gesondertes Gehäuse einge baut sind.
Auf der Zeichnung sind einige Ausfüh rungsbeispiele schematisch dargestellt.
F'ig. 1 zeigt die Seitenansicht eines Aus führungsbeispiels mit in Ausgangsstellung befindlichem Relais; Fig. 2 zeigt die Seitenansicht des Aus- führungsbeispiels wie in Fig. 1, jedoch nach erfolgter Schutzschaltung; Fig. 3 zeigt den Querschnitt nach Linie 3-3 der Fig. l;
Fig. 4 zeigt ein anderes Ausführungsbei spiel mit in Ausgangsstellung befindlichem Relais; Fig. 5 zeigt das Ausführungsbeispiel wie Fig. 4 jedoch nach erfolgterSchutzschaltung; Fig. 6 und 7 zeigen Ausführungsbeispiele von Regelungseinrichtungen zum Einstellen der Spannung, auf welche die Vorrichtung ansprechen soll; Fig. 8 zeigt schliesslich ein weiteres Aus führungsbeispiel, bei welchem als Schutzan tenne der Vorrichtung die Antenne des zu schützenden Gerätes :selbst nutzbar gemacht wird.
Es bedeutet in den Abbildungen g die zu schützende Einrichtung, z. B. ein Rund- funkgerät, A die Antenne der. zu schützen den Einrichtung, F'die Erdung derselben, A, die Antennenleitung der zu schützenden Ein richtung und F, die Erdleitung derselben, b eine separate Schutzantenne.
Die Vorrichtung .gemäss den Fig. 1 bis 3 ist in einem Gehäuse a aus leitendem Stoffe eingeschlossen, an welchem davon isoliert eine den Bewegungsvorgang auslösende An tenne b (Schutzantenne) angebracht ist. In- nerhalb des Gehäuses a befinden sich die bei den in bezug aufeinander beweglichen Elek- trodenkörper <I>d</I> und<I>f,</I> von denen der eine, z. B. der Körper d, feststehend angeordnet sein kann.
Vorzugsweise ist mit der Schutz antenne b elektrisch dieser feststehende Kör per d verbunden und er ist dann von .dem Gehäuse<I>a</I> isoliert. Der andere Körper <I>f</I> ist beweglich angeordnet, indem er z. B. um ein Gelenk f, drehbar gelagert ist. Dieser Kör per<I>f</I> ist mit dem Gehäuse a leitend verbun den.
Im Körper f befindet sich eine Öffnung f2, in die das eine Ende eines als Zuhaltung wirkenden .Sperr- und Auslösehebels g ein greift, der um g, drehbar ist und einen zwei armigen Hebel darstellt. Wird,cler Körper f bei genügend grosser Aufladung des Konden- sators <I>d, f</I> unter Überwindung der Reibung (Hemmung)
zwischen den Körpern g und f im Sinne des Pfeils x der Fig. 1 hochge hoben, so vollführt der Hebel g, der in seiner Ausgangsstellung sich nahezu in labilem Gleichgewichtszustande befindet, eine Dreh bewegung im Sinne des Pfeils y und er ver schiebt hierbei mit seinem kürzeren Arme einen ebenfalls als Zuhaltung wirkenden Sperrarm j, der um j, drehbar ist und durch eine Feder h abgestützt wird.
Der Sperrarm j bewegt sich hierbei im Sinne des Pfeils z und es wird dadurch ein um einen Zapfen i, drehbarer zweiarmiger Hebel i freigegeben, der mit seinem Kopf i, die Akkumulator federn k in der Fig. 1 angegebenen gespann ten Lage festhält und mit einem andern Arme sich gegen die Ausnehmung j2 des be reits erwähnten Armes j gestützt hat.
Infol- gedessen kann der Hebel i in die in Fig. 2 angegebene Lage herunterkippen.
Die Empfangs- oder .Streuantenne A des zu schützenden Gerätes K ist mit der Anten nenleitung A, über eine im Gehäuse a der Schutzvorrichtung vorgesehene, lösbare Klemme, z. B. über einen Steckstift m ver bunden, der in eine vom Gehäuse u isolierte Hülse eingesteckt ist.
Die Erdleitung F, des zu schützenden Gerätes K ist an die Erdung F über einen ,Steckstift n angeschlossen, der jedoch in eine mit dem Gehäuse a leitend verbundene Hülse eingesteckt ist.
Werden die beiden Steckstifte <I>m,</I> n aus ihren Hülsen herausgeschoben, so wird dadurch die An tenne A des zu schützenden Gerätes K von diesem Geräte abgeschaltet, und gleiohzeitig wird auch das Gerät K von seiner Erdung F abgeschaltet. Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, wird dieses. Herauss.chieben der Steckstifte m, n von :
den Federn k bewirkt, die derart angeordnet sind, dass sie bei ihrer Freigabe gegen das in das Gehäuse a hineinragende Ende der Steckstifte <I>m,</I> n stossen, bezw. einen Schlag ausüben und dadurch die Steckstifte aus ihren Hülsen hinauswerfen.
Die Hülsen dieser Steckstifte berühren je eine Feder o, und,diese Federn o führen, wie dies in Fig. 2 zu sehen ist, einen Kontakt mit den Federn k herbei, wenn sich .dieselben in ihrer Endloge befinden.
Auf diese Weise wird die von dem zu schützenden Gerät K abgeschaltete An tenne<I>A</I> über das Gehäuse<I>a</I> aus leitendem Stoffe auf .die von diesem zu schützenden Geräte K ebenfalls abgeschaltete Erdung F unmittelbar, also unter Umgehung des zu schützenden Gerätes K selbst umgeschaltet.
Die oben geschilderte Wirkungsweise, die mit dem Hochheben der Elektrode f und der Freigabe des Sperr- und Auslösehebels gg ein setzt, wird im Falle eines Gewitters oder beim Herannahen eines Gewitters, dadurch eingeleitet, dass bei Einwirkung der hierbei auftretenden atmosphärischen Überspannung auf die :
Schutz- oderHilfsantenne b eineelek- tris,che Anreicherung der statischen Ladung auf den beiden Körpern<I>d, f</I> herbeigeführt wird, wobei dieselben aufeinander mit einer derart grossen Anziehungskraft einwirken, dass der Körper f angehoben wird und dabei mit dem Körper d in Berührung gelangt.
Dadurch wird einerseits der Arm g freigege ben, so dass der Federakkumulator in der be reits geschilderten Weise ausgelöst wird und die Kontaktorgane in, n, <I>k, o</I> in ihre jeweils gewünschte Schutzschaltstellung bringen kann, und anderseits wird auch die Schutz antenne b über den Körper f und das Ge häuse a übergangsweise geerdet, so dass, die .Überspannung von der Schutzantenne unmit telbar der Erde zugeführt wird.
Das Gehäuse a ist z. B. auf der Vorder seite (Fig. 3) durch einen auf der Zeichnung nicht dargestellten Deckel abgeschlossen, und die beweglichen Bestandteile der Schutzvor richtung können in ihre aus Fig. 1 ersicht liche Ausgangslage dadurch zurückgebracht werden, .dass die Zapfen i, und g, von Hand mittels auf der Zeichnung ebenfalls nicht dargestellter Handhabungsknöpfe entspre chend zurückgedreht werden.
In Fig. 4 und 5 sind die grundsätzlich gleichen Bestandteile mit denselben Bezugs- buchstaben bezeichnet wie in Fig. 1 bis 3, so dass eine nähere Erläuterung dieser Be standteile überflüssig ist.
Der Hauptunter- schied im Vergleich zum ersten Ausfüh rungsbeispiel besteht darin, dass der Dreh zapfen g, des Sperr- und Auslösehebels g im Falle der Fig. 4 und 5 nicht am Gehäuse a selbst, sondern an einem Akkumulatorge- wichte p angebracht ist, das im Gehäuse a um einen Zapfen p, drehbar gelagert ist.
Wird der Körper f bei Einwirkung einer Überspannung durch .die Anziehungskraft in der bereits geschilderten Weise angehoben, so wird dadurch -der in nahezu labiler Gleich gewichtslage abgestützte Hebel g freigege ben, so dass er nunmehr herunterkippen kann, wobei er mit seinem kürzeren Armeden als Zuhaltung wirkenden und das Gewicht p festhaltenden Hebel j anhebt;
dadurch wird auch das ebenfalls in nahezu labiler Gleich gewichtslage hochgehaltene Gewicht p, das also die Akkumulatorfedern k der Fig. 1 bis 3 ersetzt, freigegeben, so dass es aus seiner Ausgangslage gemäss Fig. 4 in seine aus Fig. 5 ersichtliche Endlage herunterkippen kann. Am Gewichte p sind Anschläge p2 vorgesehen, die bei diesem Hinunterkippen gegen die Steckstifte mZ, n. schlagen und die selben dadurch aus ihren Hülsen heraussto ssen.
Das Gewicht p kann in seine Hochlage gemäss Fig. 4 mittels einer auf dem Dreh zapfen p, vorgesehenen Handhabe gebracht werden, die auf das Gewicht p über einen Hebelarm t einwirkt und auf der Zeichnung der Einfachheit halber fortgelassen wurde. Die Überspannung wird von der Schutzan tenne b durch die einander übergangsweise berührenden Körper<I>d, f</I> in derselben Weise der Erde zugeführt wie im Falle der Fig. 1 bis 3.
Durch geeignete Wahl der jeweilig zur Anwendung gelangenden Baustoffe, sowie durch entsprechende Bemessung,der Bestand teile können Schutzvorrichtungen jeweils ver schiedener geeigneter Empfindlichkeit erhal ten werden, zweckmässig wird aber dafür ge sorgt, dass die Empfindlichkeit auch fertiger Schutzvorrichtungen nachträglich noch ent sprechend eingestellt werden kann.
Gemäss Fig. 6 kann .dies in der Weise geschehen, dass neben dem festen Körper d, der von dem Gehäuse a isoliert ist, ein mit diesem Ge häuse a leitend verbundener Hilfskörper s derart angebracht wird, dass er z. B. mittels einer Schraube r verstellt werden kann.
Hier bei wird also die elektrische Feldverteilung nicht nur zwischen den Körpern d und f, sondern. auch zwischen den Körpern<I>d</I> und<I>s</I> eintreten und die Empfindlichkeit der Schutzvorrichtung wird sich in Abhängigkeit von der jeweils eingestellten Entfernung des Körpers s vom Körper d ändern. Gemäss Fig. 7 ist -der mittels der Schraube r einstell bare Hilfskörper s, der von mindestens einem der Körper<I>d, f</I> isoliert ist, gegenüber beiden Körpern d, f angeordnet.
Der Hilfskörper s kann gemäss den Fig. 4 und 5 durch die Spitze der Stellschraube r selbst ersetzt bezw. dargestellt werden, Die Einsstellbarkeit derjenigen Spannung, auf welche die Vorrichtung ansprechen soll. kann auch dadurch erzielt werden, dass die beiden Körper <I>d</I> und <I>f</I> mit einem einstell baren hochohmischen Widerstand verbunden werden.
In Fig. 8 sind jene Bestandteile, die auch in den Fig. 1 bis 7 enthalten sind, mit den gleichen Bezugsbuchstaben bezeichnet. Ge mäss Fig. 8 wird das die Um- bezw. Aus schaltarbeit verrichtende Relais von dem auch als Akkumulatorgewicht wirkenden Sperr- und Auslösehebel g.selbst gebildet,
indem dieser Hebel nach seinem Herunter- kippen in seine mit gestrichelten Linien an gegebenen Tieflage die Antenne A des zu schützenden Gerätes über Feder v und über das Gehäuse a mit der Erdung FZ verbindet. Der Hebel g wird in seiner Tieflage nach giebig durch Feder v festgehalten und er kann in seine Hochlage mittels eines Druckknop fes 2o zurückgebracht werden.
Gemäss Fig. 8 ist die Empfangsantenne A des zu schützen den Gerätes zugleich auch als Schutzantenne der Schutzvorrichtung nutzbar gemacht. Hierbei wird zwischen Antenne A und dem zu schützenden Gerät K ein Kondensator A2 geschaltet, welcher die Hochfrequenzströme fast widerstandslos durchlässt, aber den Aus gleich der atmosphärischen statischen Über spannung ,durch das Gerät k mit der -Erde verhindert.
Bei genügend grosser Aufladung des Kondensators <I>f, d</I> bewegt sich der Kör per<I>f</I> nach oben, gibt den Hebel<I>g</I> frei, wel cher in die gestrichelt gezeichnete Lage her unterfällt und durch Berührung der Feder v die Antenne A direkt mit,der Erde F'2 ver bindet. Dadurch gleicht sich die atmosphä rische Überspannung direkt, praktisch wider standslos mit der Erde F2 aus, ohne das Ge rät K zu gefährden.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung kann im Rahmen des Erfindungsgedankens. von den erläuterten Ausführungsbeispielen auch vielfach abweichend ausgeführt werden, so kann z.
B. das Gehäuse a auch aus Isolier stoff bestehen und es kann die Vorrichtung nicht nur als .Schutzvorrichtung von Rund funkgeräten, sondern überhaupt als Vorrich tung zur Herbeiführung einer Bewegung un- ter der Einwirkung statischer (atmosphäsi- scher) :Spannungen nutzbar gemacht werden, welche Bewegung ganz beliebigen Zwecken (z.
B. zum selbsttätigen .Schliessen von Fen stern oder dergleichen, beim. Herannahen eines Gewitters) dienstbar ,gemacht werden kann.
Ferner könnten die Akkumulatorfedern k des mechanischen Relais. der Fig. 1 bis 8, aber auch die sonstigen Federn abweichend von den gezeichneten Ausführungsbeispielen als .Spiralfedern statt als Blattfedern aus gebildet werden.
Das Zurückführen dieser Akkumulatarfeder k, sowie des Sperr- und Auslösehebels g von ihrer Ausschaltstellung gemäss Fig. 2.
in ihre Ausgangslage gemäss Fig. 1 kann an Stelle der Verdrehung -der Zapfen i,. und g, von Hand auch automatisch bei Wiederherstellung der elektrischen Ver bindungen dadurch erfolgen, dass beim Wie- dereinschieben,der Steckstifte<I>m,</I> n dieselben durch ,geeignete mechanische Zwischenorgane auf die Zapfen il und g1,
bezw. auf die Teile g und k einwirken und dieselben in die Aus gangslage gemäss, Fig. 1 zurückbewegen. Geradeso kann das Zurückführen des Akku mulatorgewichtes p des mechanischen Relais der F'ig. 4 und 5 nicht nur durch Verdrehung des Zapfens p, von Hand, sondern eventuell auch automatisch erfolgen dadurch, dass die Steckstifte<I>m,</I> n, wenn man dieselben zwecks Wiederherstellung der elektrischen Verbin dungen in ihre Hülse einschiebt,
unmittelbar oder durch geeignete mechanische Zwischen organe das Akkumulatorgewicht p aus seiner Tieflage gemäss Fig. 5 in seine Hochlage ge mäss Fig. 4 zurückdrehen. An Stelle von Steckstiften<I>m,</I> n können Klemmen oder aus lösbare Kontaktorgane anderer Art angewen det werden.
Das nichtelektrische, z. B. mechanische Relais, welches von den beiden Elektroden körpern ausgelöst wird, braucht nicht unbe dingt einen Gewichts- oder Federkraftakku- mulator zu enthalten, wichtig ist nur, daB dieses Relais nicht mit elektrischer Energie arbeitet, es könnte also z. B. auch mit Druck luft, Druckflüssigkeit usw. arbeiten.