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Vorrichtung zur beliebig oft wiederholbaren Messung eines Zeitraumes Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur beliebig oft wiederholbaren Messung eines Zeitraumes, mit einem Gefäss-System und einem Antrieb für dasselbe derart, dass zu Beginn jedes zu messenden Zeitraumes durch plötzliches, stets gleichartiges Kippen des Gefäss-Systems eine in demselben enthaltene Menge einer fliessenden Substanz auf ein erhöhtes Niveau gebracht wird, worauf durch ihr allmähliches Überfliessen auf ein tiefer liegendes Niveau die Dauer des Zeitraumes bestimmt wird.
Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art sind auf eine Welle zwei symmetrisch gegenüberliegende Räume angeordnet, die über ebenfalls bezüglich der Welle symmetrisch angeordnete Verbindungsgefässe kommunizieren. Das Gefäss- System kann schrittweise in gleichem Drehsinne in je eine von zwei möglichen Ruhelagen fortgeschaltet werden, in welchen je einer der Räume höher liegt als der andere und die Substanz aus dem höher liegenden Raume durch die Verbindungsgefässe in den tiefer liegenden Raum fliesst. Bei dieser bekannten Vorrichtung, die als automatische Sanduhr bezeichnet werden kann, fliesst die Substanz abwechslungsweise in entgegengesetzter Richtung mit etwa gleicher Geschwindigkeit von einem Raum in den anderen.
Es ist dabei fast ausgeschlossen, für beide Ruhelagen gleiche Fliessbedingungen zu schaffen, so dass die bemessenen Zeiträume verschiedene Dauer aufweisen. Die Fortschaltung erfolgt jeweils während des überfliessens der Substanz, d. h. keiner der erwähnten Räume wird je vollständig entleert, so dass die Fortschaltung bzw. die Bemessung der Dauer jedes Zeitraumes durch einen Füllungszustand der beiden oder des einen Raumes gegeben ist, was nur schwer für beide Ruhelagen gleich und eindeutig bestimmbar ist. Es ist das Ziel der Erfindung, diese Nachteile zu vermeiden.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Gefäss-System zwei zur Aufnahme der Menge einer fliessenden Substanz dienende Räume aufweist, die miteinander in der Weise kommunizieren, dass die Substanz rasch in einer Richtung vom einen Raum in den anderen überfliessen aber nur langsam vom erwähnten anderen in den erwähnten einen Raum zu- rückfliessen kann. Damit ist für die Bestimmung jedes Zeitraumes derselbe Vorgang massgebend.
Es ist dabei auch leicht möglich, die zeitbestimmende Durchflussgeschwindigkeit und/oder Durchfluss- menge einzustellen, ohne Rücksicht auf symmetrische Verhältnisse für zwei Durchflussrichtungen nehmen zu müssen.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Vorrichtung dargestellt.
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur periodischen Messung bestimmter Zeiträume, teilweise geschnitten, Fig. 2-4 veranschaulichen verschiedene Zustände der Vorrichtung nach Fig. 1, Fig. 5 zeigt die Vorrichtung nach Fig. 1 im Querschnitt, Fig. 6-8 veranschaulichen schematisch einen Zeitschalter mit einstellbarer Ablaufzeit und Fig. 9-13 veranschaulichen schematisch Zeitschalter mit einstellbarer Ablaufzeit und einstellbarer, verzögerter Ansprechwirkung.
In den Fig. 1 bis 5 ist ein einfacher Treppenhausschalter dargestellt. Das geschlossene Gefäss- System 22 ist durch einen dreieckigen Füllkörper 23 in einen Raum 24, in einen Raum 25 und einen engen Durchlass 26 unterteilt. Unmittelbar über
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dem Durchlass 26 ragen zwei Elektroden 27 in den Raum 25, welche über flexible Leiter 28 mit den Klemmen 29 des Treppenhausschalters verbunden sind. Im Gefäss-System 22 befindet sich eine fliessende, elektrisch leitende Substanz 29, beispielsweise Quecksilber, ein geeigneter Elektrolyt oder gegebenenfalls ein fliessendes Metallpulver.
Auf der dem engen Durchlass 26 gegenüber liegenden Seite des Raumes 25 ist über einem Blech 30 ein weiter Durchlass 31 zwischen den Räumen 24 und 25 gebildet.
Auf der horizontalen Drehwelle 32 des Gefäss- Systems 22 sitzt ein Ritzel 33, welches mit einer Zahnstange 34 eines Betätigungsklotzes 35 kämmt. Durch Druck auf einen aus dem Gehäuse herausragenden Knopf 36 kann der Klotz 35 entgegen der Wirkung einer Feder 37 in Fig. 1 nach rechts verschoben werden, wobei die nach rechts bewegte Zahnstange 34 eine Drehung des Ritzels 33 im Gegenuhrzeigerdrehsinn bewirkt. Wird der Knopf 36 wieder Iosgelassen, so führt die Feder 37 den Klotz 35 und somit das Ritzel 33 und das Gefäss- System 22 wieder in die Ruhelage zurück.
Diese Ruhelage ist in Fig. 2 schematisch dargestellt. Die Menge der elektrisch leitenden Substanz 29 befindet sich zur Hauptsache im Raume 24 und reicht jedenfalls nicht bis zu den Elektroden 27, so dass der Stromkreis unterbrochen ist.
Drückt man wie erwähnt auf den Knopf 36, so wird das Gefäss- System im Gegenuhrzeigerdrehsinn um rund 900 in die in Fig. 3 dargestellte Lage übergeführt, wobei die Substanz 29 durch den weiten Durchlass 31 rasch in den jetzt im Wesentlichen unten liegenden Raum 25 überfliesst. Die Elektroden 27 tauchen dabei augenblicklich in die Substanz ein, womit der Stromkreis geschlossen wird.
Wird der Knopf 38 losgelassen, so kehrt das Gefäss-System 22 in die in Fig. 7 dargestellte Ruhelage zurück, wobei sich jedoch nun die Substanz 29, in dem wieder oben liegenden Raum 25 befindet und die Elektroden 27 nach wie vor leitend verbindet. Die Substanz beginnt jedoch bereits aus dem Raum 25 durch den engen Durch- lass 26 in den Raum 24 zurückzufliessen und nach einer bestimmten Zeit wird sie die Elektroden 27 wieder verlassen und damit den Stromkreis öffnen.
Während die Schliesszeit des Schalters nach Fig. 1-5 nicht veränderbar ist, kann es oft erwünscht sein, eine Veränderung der Schliesszeit zu ermöglichen. In den Fig. 6-8 ist eine einfache Ausführung eines solchen Zeitschalters mit variabler Schliesszeit dargestellt. Das im Querschnitt rechteckige Gefäss- System 38 ist durch eine Trennwand 39 in einen Raum 40 und einen Raum 41 aufgeteilt. Zwischen der Trennwand und der einen Aussenwand des Gefäss-Systems 38 ist ein weiter Durchlass 42 gebildet und in der Trennwand selbst ist ein enger Durchlass 43 vorhanden, in welchen ein Paar von Elektroden 44 hineinragt.
In einer Abschlusswand 45 der Trennwand 39 ist eine Kerbe 46 vorgesehen, welche der genauen Dosierung der im Raume 41 befindlichen Substanzmenge dient. Es handelt sich auch in diesem Falle wieder um eine elektrisch leitende Substanz. Auf der horizontalen Achse 47 des Gefäss-Systems ist an der Aussenseite eines Schaltergehäuses 48 ein Betätigungsknopf 49 mit Zeiger 50 befestigt. Der Zeiger 50 bewegt sich bei der Drehung des Knopfes bzw. des Gefäss-Systems 38 zwischen zwei Anschlagbolzen 51 und 51' längs einer Skala 52. Die Ruhestellung des Schalters entspricht derjenigen Lage, in welcher sich der Zeiger 50 am Anschlag 51 bzw. an der Stelle Null der Skala 52 befindet.
Das ganze System ist in diesem Falle noch etwas mehr im Uhrzeigerdrehsinn ver- schwenkt, als in Fig. 6 dargestellt. Die Substanz befindet sich im unteren Raum 40 des Systems 38. Im oberen Raume 41 befindet sich keine Flüssigkeit, so dass der Stromkreis zwischen den Elektroden 44 unterbrochen ist. Zum Einschalten des Stromkreises wird nun das System vorerst im Gegenuhrzeigerdrehsinn gedreht, bis der Zeiger 50 am obern Bolzen 51' anschlägt. Bei dieser Drehung wird die Substanz rasch durch den Durchlass 42 in den Raum 41 überfliessen. Das System wird sodann zurückgedreht bis sich der Zeiger 50 an der die gewünschte Schliesszeit anzeigenden Stelle der Skala 52 befindet.
Bei dieser Rückdrehung des Systems verbleibt der grösste Teil der Substanz im Raum 41. In Fig. 7 ist die Situation für den Fall veranschaulicht, dass die maximale Schliesszeit entsprechend dem Skalenwert 4 eingestellt wird. Es fliesst daher bei der Rückdrehung des Systems praktisch keine Substanz durch die deren Niveau genau bestimmende Kerbe 46 und den weiten Durchlass 42 in den Raum 40 zurück, so dass eine dem in Fig. 7 mit IV bezeichneten Niveau entsprechende maximale Substanzmenge im Raum 41 verbleibt.
Dementsprechend wird auch eine maximale Zeit entsprechend dem Skalenwert 4 verstreichen, bis die gesamte Substanzmenge durch den engen Durchlass 43 in den Raum 40 zurückgeflossen ist, d. h. bis der Stromkreis zwischen den Elektroden 44 wieder unterbrochen wird. Wird in entsprechender Weise die anfängliche Einstellung auf den Skalenwert 3 erfolgen, so wird eine End- stellung erreicht, welche gegenüber der in Fig. 7 dargestellten etwas mehr im Uhrzeigerdrehsinn ver- schwenkt ist, so dass mehr Substanz durch die Kerbe 46 und den weiten Durchlass 42 sogleich zurück- fliessen wird,
so dass nur eine Substanzmenge entsprechend dem in Fig. 7 angedeuteten Niveau III im Raume 41 verbleibt. Das Überfliessen dieser Substanzmenge durch den engen Durchlass 43 erfordert geringere Zeit, so dass eine entsprechend niedrigere Schliesszeit des Schalters eintritt. Bei entsprechenden Einstellungen auf die Skalenwerte 2 und 1 verbleiben Flüssigkeitsmengen entsprechend den Niveaus II bzw. 1 im Raume 41, was entsprechend kürzere Schliesszeiten des Schalters ergibt.
Natürlich stehen auch andere Möglichkeiten offen, die Schliesszeit eines derartigen Schalters zu
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verändern. Es kann beispielsweise stets die gleiche Substanzmenge in den Raum 41 gefördert, jedoch der Abfluss aus diesem Raum durch den engen Durchlass 43 verschieden rasch gestaltet werden, indem der Durchflussquerschnitt dieses Durchlasses durch Ventile, Schieber, Klappen oder dergleichen von aussen reguliert wird.
Bei einer Ausführung ge- mäss Fig. 1-5 wäre es beispielsweise auch möglich, entweder den Verdrängungskörper 23 innerhalb des Gefässes 22 verstellbar anzuordnen und durch Verstellen dieses Verdrängungskörpers den engen Durch- fluss 26 nach Wunsch einzustellen, so dass ein rascheres oder langsameres Abfliessen der Substanz 29 aus dem Raum 25 in den Raum 24 stattfindet. In ähnlicher Weise wäre es auch möglich, die den Durchlass 26 einseitig begrenzende Aussenwand des Gefässes 22 aus einem deformierbaren Material, beispielsweise Kunststoff, auszuführen und durch Deformation dieser Gefässwand den Querschnitt des Durchlasses 26 nach Wunsch einzustellen.
Oft ist es erwünscht, dass der Stromkreis erst nach einer gewissen Zeit von der Einschaltung des Zeitschalters an gerechnet geschlossen werde. Zu diesem Zweck können Mittel vorgesehen sein, die dafür sorgen, dass die vom höheren Niveau durch den engen Durchlass zurückfliessende leitende Substanz die Kontaktelektroden des Zeitschalters erst nach einer gewissen Verzögerungszeit erreicht, indem in den Durchlass irgendwelche Auffangmittel beispielsweise eine Schale, ein Syphon oder dergleichen eingeschaltet sind, deren Fassungsvermögen ausser- dem mit Vorteil durch verschiedene Neigung der Schale oder des Syphons oder durch Eintauchen von Verdrängungskörpern einstellbar sein kann.
In den Fig. 9-12 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines solchen verzögerten Zeitschalters dargestellt. Das eigentliche Gefäss-System 53 ist auf einer Hohlwelle angebracht, welche von einem äusseren Betätigungsknopf 54 (Fig. 12) in der anhand der Fig. 6-8 beschriebenen Weise betätigt werden kann. Der zugeordnete Zeiger 55 läuft auf einer Skala 56. Die Anschläge 57 und 58 entsprechen den Anschlägen 51 nach Fig. 6. In der nicht näher dargestellten Hohlwelle des Gefäss-Systems 53 ist eine weitere Welle konzentrisch gelagert, welche aussen einen Betätigungsknopf 59 mit Zeiger 60 und innen eine im wesentlichen halbzylindrische Schale 61 trägt.
Der Zeiger 60 weist auf eine Skala 62, welche ebenfalls in Zeiteinheiten geeicht ist. Im Gefäss 53 ist eine Trennwand 63 eingesetzt, welche ähnlich ausgebildet ist, wie die Trennwand 39 nach Fig. 6-8 und welche in der Mitte einen engen Durchlass 65 aufweist. In der Schale 61 ist ein enger Durchlass 65 vorgesehen, in welchen von entgegengesetzten Seiten Kontaktelektroden 66 ragen. Seitlich über diesem Durchlass 65 ist eine Ablenkwand 67 angeordnet.
Die Wellen des Gefäss-Systems 53 und der Schale 51 sind derart ineinander gelagert, dass die Schale unter überwindung einer gewissen Reibung gegen- über dem Gefäss-System 53 gedreht werden kann, jedoch bei Drehungen des gesamten Gefäss,Systems mit demselben gedreht wird.
Fig. 9 zeigt eine Schalterstellung, bei welcher eine bestimmte Einschaltzeit ohne Verzögerung eingestellt ist. Der Zeiger 60 steht also in der in Fig. 12 dargestellten Lage auf Null der Skala 62 und die Schale 61 nimmt dabei eine solche Lage ein, dass sich ihr Durchlass 65 praktisch senkrecht unter dem Durchlass 64 der Trennwand 63 befindet und somit die durch den Durchlass 64 austretende Substanz direkt auf die Elektroden 66 fällt und sofort einen Kontaktschluss bewirkt. Der Schalter wird also während einer bestimmten anhand der Skala 56 in der anhand der Fig. 6-8 erläuterten Weise eingestellten Zeit geschlossen sein.
Das Einschalten des Schalters nach Fig. 9-12 erfolgt ebenfalls in der anhand der Fig. 6-8 erläuterten Weise, indem das ganze Gefäss-System durch Drehen am Knopf 54 um rund 18011 in die in Fig. 10 dargestellte Lage verschwenkt wird, wobei die Substanzmenge über die Trennwand gelangt. Das Gefäss wird sodann zurückgeschwenkt bis der Zeiger 55 auf der gewünschten durch die Skala 56 angezeigten Zeit steht.
Soll die Einschaltung mit einer bestimmten Verzögerung erfolgen, so wird dafür gesorgt, dass nach erfolgtem Einschalten des Schalters der Zeiger 60 auf die die gewünschte Verzögerung anzeigende Stelle der Skala 62 weist. Die Schale 61 wird daher in der Einschaltstellung des Schalters aus der in Fig. 9 dargestellten Lage im Uhrzeigerdrehsinn z.
B. in die in Fig. 11 dargestellte Lage verschwenkt sein, in welchem Falle die durch den Durchlass 64 austretende Substanz durch die Ablenkwand 67 vom Durchlass 65 weg in die Schale 61 gewiesen wird, wo sich die Substanz bis zu einem bestimmten Niveau ansammeln muss, bevor sie in den Durch- lass 65 übertreten und die Kontaktelektroden 66 miteinander verbinden kann. Die definitive Einstellung der Schalterelemente kann dadurch am einfachsten erfolgen, dass der Zeiger 55 vorerst vom Anschlag 57 an den Anschlag 58 und dann zurück an die die gewünschte Ablaufzeit des Schalters anzeigende Stelle der Skala 56 verschwenkt wird.
Damit ist die Substanzmenge über die Trennwand 63 gehoben und beginnt durch den Durchlass 64 abzufliessen. Sodann wird auch noch der Zeiger 60 an die der gewünschten Verzögerungszeit entsprechende Stelle der Skala 62 gebracht, wodurch die Einstellung beendet ist.
Natürlich ist es auch möglich, vorerst die Verzögerungszeit durch Einstellung des Zeigers 60 vorzuwählen, was aber insofern erschwert ist und eine Umrechnung erfordert, als die endgültige Stellung des Zeigers 60, bzw. der Schale 61 noch davon abhängt, auf welche Stelle nachträglich der Zeiger 55 bzw. das gesamte Gefäss-System gebracht wird, weil ja gemäss obenstehender Beschreibung die Schale 61 bei Drehung des Gefässes 51 mitgedreht wird.
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Dieser gewisse Nachteil kann bei der in Fig. 13 schematisch angedeuteten Ausführungsform vermieden werden, indem eine Einstellung der Schale 61 unabhängig von der Einstellung des Gefässes 53 möglich ist.
Die Drehungen des Gefässes 53 werden also bei dieser Ausführung nicht auf die Schale 61 übertragen. In diesem Falle ist der Betätigungsknopf 59 zur Einstellung der Schale 61 mit einem Zeiger 68 versehen, welcher längs der die Verzögerungszeit anzeigenden Skala 62 läuft. Mit dem Zeiger 68 ist eine gebogene Skala 69 verbunden, längs welcher der Zeiger 55 des Einstellknopfes 54 für das Gefäss 53 läuft.
Da bei dieser Ausführungsform die Einstellung nach höheren Verzögerungszeiten in umgekehrtem Drehsinn erfolgt als gemäss Fig. 9-12 ist die Schale 61 bezüglich einer Vertikalebene entgegengesetzt symmetrisch zur Schale 61 nach Fig. 9-12 auszubilden und anzuordnen, so dass also die Verzögerungszeit zunimmt, wenn die Schale im Gegenuhrzeigerdrehsinn gedreht wird.
Bei dieser Ausführung nach Fig. 13 ist es nun möglich, die Verzögerungszeit vorerst durch Drehung des Knopfes 59 bzw. des Zeigers 68 an die gewünschte Verzögerungszeit anzeigende Stelle der Skala 62 vorzuwählen. Mit der Drehung des Zeigers 68 wird auch die Skala 69 im Gegenuhrzeigerdrehsinn gedreht, was den Vorteil hat, dass die gewünschte Schliesszeit direkt eingestellt werden kann. Stellt man nämlich beispielsweise eine Verzögerungszeit von zwei Einheiten ein, so wird der Nullpunkt der Skala 69 auch bereits um zwei Einheiten verschoben.
Auf der Skala 69 kann also beim Einschalten des Schalters sogleich die gewünschte effektive Schliesszeit eingestellt werden, also beispielsweise eine Schliesszeit von zwei Einheiten, in welchem Falle sogleich eine Substanzmenge auf das höhere Niveau gebracht wird, welche einer Ablaufdauer von vier Einheiten entspricht, wobei aber entsprechend der eingestellten Verzögerungszeit von zwei Einheiten der Kontaktschluss erst nach zwei Zeiteinheiten andauern wird.
Bei allen dargestellten Vorrichtungen könnte anstelle von zwei ungleich weiten Durchlässen ein einziger Durchlass zwischen den Gefässräumen vorgesehen sein, wobei Schikanen, z. B. Klappen in den Durchlass eingebaut sind, welche einen raschen Durchfluss in der einen Richtung und einen langsamen Durchfluss, in der anderen Richtung erlauben. Auch hier könnten ausserdem die Schikanen ver- änderbar ausgebildet sein, um zur Einstellung verschiedener Schliesszeiten des Schalters einen verschieden raschen Durchfluss der Substanz zu erzielen.
Bei den dargestellten Vorrichtungen wurde die Einschaltbewegung als aus zwei gegenläufigen Kipp- bewegungen um 9011 bzw. 1800 bestehend beschrieben. Es wäre jedoch z. B. bei der Anordnung nach Fig. 9-12 auch möglich, zur Einschaltung eine volle Drehung im Uhrzeigerdrehsinn auszuführen.