Glimmentladungssehalter. Die Erfindung betrifft einen Glimment- ladungsschalter, d. h. einen Schalter, bei dem eine Glimmentladung in einem gasgefüllten Gefäss zwischen zwei Elektroden, von denen zumindest die eine aus einem am einen Ende befestigten Bimetallelement besteht, zu einer Heizung des Bimetalles und infolgedessen zu einer Ablenkung des freien Endes des Bi metalles führt, und die Ablenkung zum Ein- und Ausschalten eines Stromkreises benutzt wird.
Solche Glimmentladungsschalter werden unter anderem als Einschaltvorrichtungen für elektrische Entladungsröhren verwendet, und in diesem Fall wird das Öffnen des Schalters infolge der durch das Aufhören der Glimm- entladung beim Schliessen der Kontakte be dingten Abkühlung des Bimetalles in Vereini gung mit einer Selbstinduktion zur Erzeu gung des zur Einleitung der Entladung durch die Röhre erforderlichen Spannungsstosses ver wendet.
Bei Glühkathodenentladungsröhren ist die Neigung des Schalters zum Öffnen un mittelbar nachdem er sich geschlossen hat ein Nachteil, weil es erwünscht ist, dass der Schal ter eine genügende Zeit in Schliessstellung bleibt, um der Kathode die Möglichkeit zu geben, die Emissionstemperatur anzunehmen, bevor der Schalter sich öffnet und den Span nungsstoss herbeiführt. Bei ungenügender Dauer der Schliessstellung wird der Span nungsstoss schon angelegt, während die Ka thode noch verhältnismässig kalt ist, und, ab gesehen von Schwierigkeiten beim Inbetrieb- setzen der Röhre, führt dies zur Abkürzung ihrer Lebensdauer und zur frühzeitigen Sehwärzung der Röhrenenden.
Die Erfindung bezweckt, eine zweckmässige Verzögerung zu schaffen, unter Beibehaltung der verhältnis mässig einfachen Bauart des bisher hergestell ten Glimmentladungsschalters.
Erfindungsgemäss enthält der Schalter Mittel zur Erzeugung eine Glimmentladung zwischen dem von der Abstützstelle entfern ten Teil der Bimetallelektrode und der andern Elektrode, so dass der erwähnte Teil der Bi metallelektrode durch die Entladung erhitzt und mit der andern Elektrode in Berührung gebracht wird, worauf die Gasentladung auf hört, aber infolge der Wärmeleitung von dem erwähnten beheizten Teil nach dem der Ab- stützstelle benachbarten Teil dieser Elektrode die Elektroden miteinander in Berührung blei ben, bis die Temperatur so weit herabsinkt, dass Unterbrechung dieses Kontaktes erfolgt.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand einiger in der beiliegenden Zeichnung darge stellter Ausführungsbeispiele erläutert, und zwar zeigen Fig. 1 und 2, 3 und 4, 5 und G je zwei zueinander senkrechte Seitenansichten dreier Ausführungsformen des erfindungsgemässen Schalters.
In Fig. 1 und 2 ist ein in üblicher Weise mit Gas gefüllter Glaskolben 1 mit einem Lam penfüsschen 2 versehen, in das Leiter 3 ein geschmolzen sind, welche die thermischen. Schaltmittel tragen sowie mit Strom versorgen können. Ein Bimetall 4, 5 ist beispielsweise durch Schweissen fest mit dem obern Ende eines jeden der Leiter 3 vereinigt, und jedes Band 4, 5 ist mit einem Schaltkontaktorgan 6, 7 versehen, die im Betriebszustande des Schalters Kontakt miteinander schliessen kön nen.
Die Teile 4' und 5' der Bimetalle 4 -und 5 sind mit einer Glimmerabschirmung ver sehen. Der Schalter ist mit einem Bajonett sockel 9 versehen und wird mittels Stromzu- führungskontakte 10 gespeist.
Wenn eine geeignete Spannung zwischen die Stromzuführitngskontakte 10 gelegt wird, entsteht eine Glimmentladung an dem unab- geschirmten obern Ende der Bimetalle 4 und 5,<B>-</B>an den Kontaktorganen - 6 und 7 und an den Leitern 3, wobei diese Teile durch die Glimmentladung erhitzt werden. Nach Ablauf einer gewissen Zeit sind die Bimetalle derart erhitzt, dass sie sich einwärts abbiegen, so dass die Schaltkontaktorgane 7 und 6 Kontakt mit einander schliessen.
Die Zeit, die verfliesst, bis der Kontakt hergestellt wird, ist geringer als die Zeit, die für die Wärme erforderlich ist, um sich allmählich über die ganze Länge eines jeden Bandes 4, 5 zu verteilen, d. h. die Ablenkung ziun Schliessen der Kontakte ist praktisch ausschliesslich durch die Heizung der unabgeschirmten Teile bedingt. Sobald die Kontakte geschlossen sind, hört die Glimm- entladung auf, und die erhitzten Teile des Schalters erleiden einen Wärmeverlust durch Strahlung, Konvektion und Leitung.
Ein Teil dieser Wärme wird die bisher praktisch nicht erhitzten Teile 4' itnd 5' erhitzen. Anfangs wird die Tatsache, dass die Wärme sich gleichförmiger über die ganze Länge der Bän der 4 lind 5 verteilt, der Kühlung der ian- mittelbar geheizten Teile der Bimetallbänder mehr als die Wege halten, lind die Schaltkon- taktorgane 6 und 7 werden trotz der Herab setzung der Gesamttemperatur der Bimetall bänder miteinander in Berührung bleiben, ;
weil die Ablenkung.eines Bimetalles propor tional mit dem Quadrat der erhitzten Länge ist. Nach einem Zeitverlauf, der u. a. von den Abmessungen der Bimetallbänder und dem Verhältnis zwischen den Abmessungen der abgeschirmten und denen der unabge- ; schirmten Teile der Bänder abhängig ist, sinkt die Temperatur der Bänder derart herunter, da.ss sich die Kontakte in üblicher Weise öff nen.
Bei dieser Bauart sind, wie deutlich aus Fig. 2 ersichtlich ist, die abgeschirmten Teile 4' und 5' der Bimetallbänder 4 und 5 von ge ringerer Breite als die unabgeschirmten Teile, so dass Zuführung einer geringen Wärme menge zu den unabgeschirmten Teilen zu einer erheblichen Ablenkung führt -und die umab geschirmten Teile eine genügende Wärme menge liefern können, ohne dass die Abmes sungen der Bänder so gross sind, dass die für die erste Herstellung des Kontaktes zwischen den Sehaltkontaktorganen 6 und 7 erforder liche Heizdauer zu gross wird.
Die Gasdruck bedingungen im Gefäss 1 sind derart gewählt, dass schnelle Beheizung des, unabgeschirmten Bimetalles erfolgt.
Der in Fig. 3 und 4 dargestellte Schalter arbeitet in ähnlicher Weise wie der an Hand der Fig. 1 und 2 erläuterte, und die gleichen Teile sind mit den gleichen Bezugsziffern be zeichnet. Jetzt aber bestehen die Abschirm- mittel 8 aus vierseitigen Metalldosen. Eine jede der Dosen ist mit einem der Leiter 3 verschweisst, an dem auch eines der Bimetall bänder 4 und 5 befestigt ist.
Die Dosen 8 haben keine andern Berührungspunkte mit den Bünetallelementen. Wie dies aus Fig. 3 deutlich ersichtlich ist, sind die abgeschirmten und die unabgeschirmten Teile der Bänder hierbei von gleicher Breite.
Die Metalldosen 8 iungeben die Bimetall teile 41- und 5' mit einem von der Art der Gas füllung und dem Gasdruck abhängigen Zwi schenrahm von derartiger Dimension, dass die Glimmentladung auf die genannten Bimetall teile nicht ansetzt. Die Dosen werden jedoch durch die Glimmentladung erhitzt und lie fern nach dem Schliessen des Schalters eben falls Wärme an die von ihnen umhüllten Bi metallteile.
Der in Fig. 5 und 6 dargestellte Schalter besteht aus nur einem einzigen Bimetallband 4 und zwei Schaltkontaktorganen 6 und 7; letzteres nimmt eine feste Stellung ein und ist am Leiter 3' befestigt. Der Teil 4' des Bime- tallbandes 4 ist mittels einer dreiseitigen oder rinnenförmigen Abschirmung 8 abgeschirmt, die mit dein Leiter 3 verschweisst ist, aber keinen andern Berührungspunkt mit dem Band 4 hat. Die offene Seite des Bimetall teils 4' ist finit einem Material mit gegenüber. dem Bimetall hoher Austrittsarbeit bedeckt.
Die Rinne 8 wird auch in diesem Fall so nahe dem Bimetall 4' aufgestellt, dass an diesem keine Glimmentladung ansetzen kann. Die Verzögerungswirkung ist durch die Tatsache bedingt, dass Wärme von unabgeschirmten Teilen der Schaltmittel, dem Leiter 3 und der Rinne 8 nach dem abgeschirmten Teil 4' ge langt, nachdem sieh die Schaltkontakte 6 und 7 geschlossen haben.
Die Abschirminittel können aus einem Werkstoff mit gegenüber dem Material des Bimetalles hoher Austrittarbeit hergestellt sein, damit die Glimmentladung vorzugsweise auf die unabgeschirmten Oberflächen des Bi metalles gelangt und so eine schnelle Behei- zung des Bimetalles und ein schnelles Ein rücken des Schalters bewirkt. Der Werkstoff von hoher Austrittarbeit kann auch in Form einer Schicht auf die Oberfläche einer metal lenen Unterlage oder direkt, z. B. durch Spritzen, auf die Bimetalloberfläche aufge bracht sein.
Als Abschirmmittel kann auch eine auf einen Teil des Bimetalles aufgebrachte Isolier schicht verwendet werden.
Die Abschirmmittel können natürlich jede geeignete Form haben, und die Abmessung und Formen der Einzelteile des erfindungs gemässen Schalters können derart gewählt sein, dass sie zu einer angemessenen Verzögerungs zeit führen.
Vorstehend ist durchwegs von Bimetall bändern die Rede. Ein solches Band kann aus einem Stück hergestellt sein oder aber zur Er leichterung der Herstellung in den Fällen, in denen gewisse Teile eines Bandes enger und/oder dünner als andere Teile desselben Bandes sind, aus mehr als einem Bandteil zu sammengesetzt sein.
Glow discharge switch. The invention relates to a glow discharge switch, d. H. a switch in which a glow discharge in a gas-filled vessel between two electrodes, at least one of which consists of a bimetal element attached to one end, leads to heating of the bimetal and consequently to a deflection of the free end of the bimetal, and the deflection is used to switch a circuit on and off.
Such glow discharge switches are used, among other things, as switch-on devices for electrical discharge tubes, and in this case the opening of the switch as a result of the cooling of the bimetal caused by the cessation of the glow discharge when the contacts close, combined with a self-induction to generate the Initiation of the discharge through the tube required voltage surge ver used.
In hot cathode discharge tubes, the tendency of the switch to open immediately after it has closed is a disadvantage, because it is desirable that the switch remains in the closed position for a sufficient time to allow the cathode to adopt the emission temperature before the switch opens and causes the voltage surge. If the closed position is insufficient, the voltage surge is already applied while the cathode is still relatively cold, and, apart from difficulties in putting the tube into operation, this leads to a shortened service life and premature blackening of the tube ends.
The aim of the invention is to provide an expedient delay while maintaining the relatively simple design of the previously hergestell th glow discharge switch.
According to the invention, the switch contains means for generating a glow discharge between the part of the bimetal electrode removed from the support point and the other electrode, so that the mentioned part of the bimetal electrode is heated by the discharge and brought into contact with the other electrode, whereupon the gas discharge occurs hears, but due to the heat conduction from the mentioned heated part to the part of this electrode adjacent to the support point, the electrodes remain in contact with one another until the temperature drops so far that this contact is interrupted.
The invention is explained below with reference to some in the accompanying drawings Darge presented exemplary embodiments, namely FIGS. 1 and 2, 3 and 4, 5 and G each show two mutually perpendicular side views of three embodiments of the switch according to the invention.
In Fig. 1 and 2 a conventionally gas-filled glass bulb 1 is provided with a Lam penfüsschen 2, in the conductor 3 are melted, which is the thermal. Can carry switching means and supply them with power. A bimetal 4, 5 is firmly united, for example by welding, with the upper end of each of the conductors 3, and each band 4, 5 is provided with a switching contact element 6, 7 which can close contact with each other in the operating state of the switch.
The parts 4 'and 5' of the bimetals 4 and 5 are seen ver with a mica shield. The switch is provided with a bayonet socket 9 and is fed by means of power supply contacts 10.
If a suitable voltage is applied between the power supply contacts 10, a glow discharge occurs at the unshielded upper end of the bimetals 4 and 5, on the contact elements 6 and 7 and on the conductors 3, these Parts are heated by the glow discharge. After a certain time has elapsed, the bimetals are heated in such a way that they bend inward, so that the switching contact elements 7 and 6 make contact with one another.
The time it takes for the contact to be made is less than the time it takes for the heat to gradually spread over the entire length of each band 4, 5, i.e. H. the distraction to the closing of the contacts is practically exclusively caused by the heating of the unshielded parts. As soon as the contacts are closed, the glow discharge stops and the heated parts of the switch suffer heat loss through radiation, convection and conduction.
A part of this heat will heat the parts 4 'and 5' which have not been heated so far. Initially, the fact that the heat is distributed more uniformly over the entire length of the bands 4 and 5 will keep the cooling of the indirectly heated parts of the bimetal bands more than the way, and the switching contact elements 6 and 7 will be despite the down setting the total temperature of the bimetal strips stay in contact with each other;
because the deflection of a bimetal is proportional to the square of the heated length. After a time lapse that u. a. on the dimensions of the bimetal strips and the ratio between the dimensions of the shielded and those of the non-shielded; Depending on the shielded parts of the tapes, the temperature of the tapes drops to such an extent that the contacts open in the usual way.
In this design, as can be clearly seen from Fig. 2, the shielded parts 4 'and 5' of the bimetallic strips 4 and 5 of ge smaller width than the unshielded parts, so that supply of a small amount of heat to the unshielded parts to a considerable extent Deflection leads - and the umab shielded parts can supply a sufficient amount of heat without the dimensions of the bands being so large that the heating time required for the first establishment of contact between the contact elements 6 and 7 is too long.
The gas pressure conditions in the vessel 1 are chosen so that the unshielded bimetal is heated quickly.
The switch shown in Figs. 3 and 4 operates in a manner similar to that explained with reference to Figs. 1 and 2, and the same parts are denoted by the same reference numerals be. But now the shielding means 8 consist of four-sided metal cans. Each of the cans is welded to one of the conductors 3, to which one of the bimetallic strips 4 and 5 is attached.
The cans 8 have no other points of contact with the metal elements. As can be clearly seen from FIG. 3, the shielded and unshielded parts of the bands are of the same width.
The metal cans 8 iungeben the bimetal parts 41- and 5 'with a type of gas filling and the gas pressure dependent inter mediate frame of such a dimension that the glow discharge does not attach to the said bimetal parts. However, the cans are heated by the glow discharge and, once the switch is closed, also supply heat to the metal parts they enclose.
The switch shown in Fig. 5 and 6 consists of only a single bimetal strip 4 and two switch contact members 6 and 7; the latter occupies a fixed position and is attached to the conductor 3 '. The part 4 ′ of the bimetal strip 4 is shielded by means of a three-sided or channel-shaped shield 8 which is welded to the conductor 3 but has no other point of contact with the strip 4. The open side of the bimetal part 4 'is finite with a material opposite. the high work function bimetal.
In this case too, the channel 8 is set up so close to the bimetal 4 'that no glow discharge can begin at it. The delay effect is due to the fact that heat from unshielded parts of the switching means, the conductor 3 and the channel 8 reaches the shielded part 4 'after the switching contacts 6 and 7 have closed.
The shielding means can be made of a material with a high work function compared to the material of the bimetal, so that the glow discharge preferably reaches the unshielded surfaces of the bimetal and thus causes the bimetal to be heated quickly and the switch to move quickly. The material of high work function can also be in the form of a layer on the surface of a metal base or directly, for. B. be brought up by spraying on the bimetal surface.
An insulating layer applied to part of the bimetal can also be used as a shielding means.
The shielding means can of course have any suitable shape, and the dimensions and shapes of the individual parts of the switch according to the invention can be selected in such a way that they lead to a reasonable delay time.
Bimetal strips are used throughout. Such a band can be made in one piece or, to facilitate production in cases where certain parts of a band are narrower and / or thinner than other parts of the same band, be composed of more than one part of the band.