DE1299069B

DE1299069B - Radiant heated thermal relay and its use

Info

Publication number: DE1299069B
Application number: DEST26192A
Authority: DE
Inventors: Rossberg Rolf
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1966-12-02
Filing date: 1966-12-02
Publication date: 1969-07-10
Also published as: US3496507A

Description

Die Erfindung betrifft ein strahlungsbeheiztes Thermorelais, mit einem kontaktgebenden Bimetallstreifen, der in der Brennlinie eines zylindrischen Innenreflektors angeordnet ist, und dessen Verwendung als Blink- oder Impulsgeber niedriger Impulsfolgefrequenz.The invention relates to a radiation-heated thermal relay with a contact-making bimetal strip, which is in the focal line of a cylindrical inner reflector is arranged, and its use as a flasher or pulse generator low pulse repetition frequency.

Es sind mehrere Thermorelais als Blinkgeber bekannt, die gegenüber dem Erfindungsgegenstand jedoch verschiedene Nachteile aufweisen. Die deutsche Auslegeschrift 1218 589 gibt z. B. einen Blinkgeber mit einem ein Schaltglied stromabhängig steuernden Widerstand an, dessen Lastkontakte auch den Heizstrom für den steuernden Widerstand ein- und ausschalten. Die Tatsache, daß die Lastkontakte gleichzeitig Arbeitsstromkreis und Heizstromkreis schalten müssen, hat aber den Nachteil, daß der einzelne Arbeitskontakt nur jeweils mit der Summe aus dem im Arbeitskreis fließenden Strom und dem des Heizkreises belastet werden kann. Daneben ist der komplizierte Aufbau dieses Blinkgebers mit Zusatzglied, Ausgleichswiderstand, Schaltglied usw. sehr aufwendig.Several thermal relays are known as flasher devices, but they have various disadvantages compared to the subject matter of the invention. The German Auslegeschrift 1218 589 is z. B. a flasher with a switching element current-dependent controlling resistor whose load contacts also switch the heating current for the controlling resistor on and off. The fact that the load contacts must switch the working circuit and the heating circuit at the same time has the disadvantage that the individual working contact can only be loaded with the sum of the current flowing in the working circuit and that of the heating circuit. In addition, the complicated structure of this flasher with additional element, balancing resistor, switching element, etc. is very expensive.

In der deutschen Auslegeschrift 1181299 wird eine elektrothermische Schaltvorrichtung beschrieben, bei der der bewegliche Kontakt durch einen zusätzlich angebrachten Bimetallstreifen bewegt wird, der sich seinerseits unter der Wärmewirkung zweier Strompfade biegt. Diese Schaltvorrichtung ist zwar ebenfalls als Blink- oder Impulsgeber verwendbar, die von den beiden Strompfaden erzeugte Wärme muß jedoch mehrfach größer sein, als es zum Verbiegen des Bimetallstreifens erforderlich wäre, da sie nicht nur allein dem Bimetallstreifen zugeführt wird, sondern-vielmehr unkontrolliert nach allen Seiten abgestrahlt wird, wobei nur ein kleiner Teil der erzeugten Wärmemenge den Bimetallstreifen trifft. Daneben wird die Kontaktanordnung mit dem die Wärme in beiden Strompfaden erzeugenden Strom zusätzlich belastet.In the German Auslegeschrift 1181299 an electrothermal Switching device described in which the movable contact by an additional attached bimetal strip is moved, which in turn is under the effect of heat two rungs bends. This switching device is also available as a flashing or Pulse generator can be used, but the heat generated by the two current paths must be several times larger than would be required to bend the bimetal strip, because it is not only fed to the bimetal strip, but rather in an uncontrolled manner is radiated in all directions, with only a small part of the amount of heat generated meets the bimetal strip. In addition, the contact arrangement with which the heat electricity generating in both current paths is additionally burdened.

Aus der deutschen Patentschrift 550 863 ist es ferner bekannt, den Bimetallstreifen im Brennpunkt eines Strahlensammlers anzuordnen. .From the German patent specification 550 863 it is also known to the To arrange bimetal strips in the focal point of a radiation collector. .

Es ist Aufgabe der Erfindung, die Nachteile der genannten Anordnungen zu vermeiden und ein einfach ausgebildetes Thermorelais zu schaffen, das mit geringer Heizleistung auskommt. Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, daß der Heizdraht zu dem Bimetallstreifen so angeordnet ist, daß sich sowohl der Heizdraht als auch der Bimetallstreifen jeweils in gegenüberliegenden Brennlinien eines als -efiptischer Zylinder ausgebildeten Innenreflektors befinden und daß der Bimetallstreifen sich bei Erwärmung aus der Brennlinie ausbiegt, so daß bei Dauerbetrieb keine überhitzung oder mechanische überlastung eintritt.It is the object of the invention to overcome the disadvantages of the arrangements mentioned to avoid and to create a simply designed thermal relay that with less Heating power comes from. According to the invention, this is done in that the heating wire is arranged to the bimetal strip that both the heating wire and the bimetallic strips each in opposite focal lines one as -efiptical Cylinder formed inner reflector are located and that the bimetallic strip bends out of the focal line when heated so that no overheating during continuous operation or mechanical overload occurs.

Nach einer Ausbildung der Erfindung ist der Innenreflektor auf derjenigen Seite, auf der sich der Bimetallstreifen befindet, derart aufgeschnitten, daß die beiden Schnittkanten mit der bimetallseitigen Brennlinie etwa in derjenigen Ebene liegen, die senkrecht auf der durch die beiden Brennlinien gegebenen Ebene steht.According to one embodiment of the invention, the inner reflector is on that Side on which the bimetallic strip is cut open so that the both cutting edges with the bimetal-side focal line approximately in that plane which is perpendicular to the plane given by the two focal lines.

Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung liegt das Metall mit dem größeren Ausdehnungskoeffizienten auf der zum Heizdraht zeigenden Seite des BimetaIlstreifens.According to a further embodiment of the invention, the metal is included the larger coefficient of expansion on the side of the facing the heating wire Bimetallic strip.

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist der Heizdraht frei aufgehängt. Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist das Innere eines die Relaisanordnung umschließenden Glasrohres bzw. Glaskolbens evakuiert oder mit meinem Schutzgas ausgefüllt.According to a further embodiment of the invention, the heating wire is free hung up. According to a further embodiment of the invention, the interior of one is the Relay arrangement enclosing glass tube or glass flask evacuated or with mine Protective gas filled out.

i Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist der Querschnitt des Glasrohres bzw. -kolbens elliptisch.i According to a further embodiment of the invention, the cross section of the glass tube or bulb elliptical.

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist die Innenfläche des Glasrohres oder Glaskolbens ganz oder teilweise mit einem spiegelnden Belag versehen.According to a further embodiment of the invention, the inner surface of the Glass tube or glass flask completely or partially provided with a reflective coating.

Die Erfindung weist gegenüber den bisher bekannten Anordnungen verschiedene Vorteile auf. Der Heizkreis und der Kreis, in dem die Kontakteinrichtung liegt, können völlig unabhängig voneinander betrieben werden. Ebenso können aber Heizdraht und Kontakteinrichtung in Reihenschaltung an einer Stromquelle zur Verwendung als Blinkeinrichtung betrieben werden, wobei der Heizdraht gleichzeitig Leuchtwendel ist. Durch die Anbringung von Heizdraht und Bimetallstreifen in den beiden Brennlinien eines als elliptischer Zylinder ausgebildeten Reflektors wird ein- sehr großer Wirkungsgrad der gesamten Anordnung erzielt, so daß man mit äußerst geringer Heizleistung auskommt. Dies ist besonders für den Fall wichtig, da Heizdraht und Kontakteinrichtung in Serie liegen. Zum einen steigt nämlich die Wanderung von Kontaktmaterial:mit der Stromstärke und zum anderen steigt die Stromstärke mit steigendem Wärmebedarf am Heizdraht quadratisch an. Die am Heizdraht erzeugte Wärmemenge braucht nur um .denjenigen Betrag größer zu sein als der, der für den Bimetallstreifen eigentlich notwendig wäre, der sich aus dem naturgemäß geringen Verlustfaktor des Reflektors ergibt. Der besondere Vorteil, aus dem sich ein sehr geringer Wärmebedarf ergibt, liegt darin, daß der Bimetallstreifen zunächst nur auf einer Seite Wärme aufnimmt, was zum Verbiegen vollkommen ausreicht. Die gesamte Anordnung läßt sich demgemäß äußerst klein aufbauen. Beim Ausbiegen des Bimetallstreifens aus der Brennlinie verringert sich die auf den Streifen abgegebene Wärmemenge automatisch. Dadurch kann auch bei Dauerbetrieb keine überhitzung bzw. mechanische überlastung des Bimetallstreifens erfolgen. Daher erübrigt sich bei kurzen Schaltzeiten eine nachfolgende Reduzierung der Heizleistung.The invention has different arrangements compared to the previously known arrangements Benefits on. The heating circuit and the circuit in which the contact device is located can be operated completely independently of each other. But heating wire can also be used and contact means in series with a power source for use as a Flasher device are operated, with the heating wire at the same time filament is. By attaching heating wire and bimetallic strips in the two focal lines a reflector designed as an elliptical cylinder becomes very efficient achieved the entire arrangement, so that you can get by with extremely low heating power. This is particularly important in the event that the heating wire and contact device are in Series lie. On the one hand, the migration of contact material increases: with the Amperage and, on the other hand, the amperage increases with increasing heat demand Square heating wire. The amount of heat generated on the heating wire only needs to Amount to be greater than what is actually necessary for the bimetal strip which results from the naturally low loss factor of the reflector. The particular advantage, which results in a very low heat requirement, lies in that the bimetal strip initially only absorbs heat on one side, which sufficient to bend. The entire arrangement can accordingly be extremely build up small. Reduced when bending the bimetal strip from the focal line the amount of heat given off on the strip automatically. This can also be used for Continuous operation no overheating or mechanical overloading of the bimetal strip take place. A subsequent reduction is therefore unnecessary for short switching times the heating power.

Die Erfindung wird an Hand von Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen zeigt Fig.1 einen Laboraufbau des Thermorelais in perspektivischer Darstellung, F i g. 2 eine PrinzipdarsteIlung in Draufsicht, in der die wesentlichsten Teile, wie Reflektor, Heizdraht und Bimetallstreifen des Relais, dargestellt sind, F i g. 3 eine perspektivische Darstellung der in der vorhergehenden Figur gezeigten Anordnung, F i g. 4 einen Längsschnitt eines Thermorelais, das ähnlich einem Schutzrohrkontakt in einem rohrförmigen Glaskörper eingeschmolzen ist, F i g. 5 ein Ausführungsbeispiel des Thermorelais, bei dem die gesamte Anordnung ähnlich dem Heizdraht einer Glühbirne auf einem Glasfuß untergebracht ist, F i g. 6 ein Ausführungsbeispiel eines Thermorelais, wobei dieses in einem Glaskolben untergebracht ist, wie er bei Glühbirnen Verwendung findet.The invention is explained with reference to drawings. In the drawings Fig. 1 shows a laboratory setup of the thermal relay in a perspective view, F i g. 2 a schematic representation in plan view, in which the most essential parts, such as the reflector, heating wire and bimetallic strip of the relay are shown, F i G. 3 is a perspective view of that shown in the previous figure Arrangement, F i g. 4 shows a longitudinal section of a thermal relay, which is similar to a protective tube contact is melted in a tubular glass body, F i g. 5 shows an embodiment the thermal relay, in which the entire arrangement is similar to the heating wire of a light bulb is housed on a glass base, F i g. 6 an embodiment of a thermal relay, this is housed in a glass bulb as it is used in lightbulbs finds.

Die F i g.1 stellt einen Laboraufbau des strahlungsbeheizten Thermorelais dar. An einem Hartpapierträger 10 sind zu beiden Seiten je eine Platte 2, 9 angebracht. Zwischen diesen beiden Platten ist unter Zuhilfenahme einer Blattfeder l ein Heizdraht 3 eingespannt. Zusätzlich sind am Hartpapierträger 10 zwei Hartpapierplatten 4, 8 befestigt, die jeweils einen Durchbruch 12 tragen, durch den der Heizdraht 3 hindurchgeführt ist. Der Heizdraht 3 ist in einer der beiden Brennlinien F1, eines als elliptischer Zylinder ausgebildeten Innenreflektors 7 untergebracht, der mittels eines Winkels 11 am Hartpapierträger gehalten wird. Der Reflektor 7 ist auf der dem Heizdraht entgegengesetzten Seite offen. Er ist so aufgeschnitten, daß die beiden Schnittkanten mit der bimetallseitigen Brennlinie F2 etwa in derjenigen Ebene liegen, die senkrecht auf der durch die beiden Brennlinien F1 und F2 gegebenen Ebene steht. Der Bimetallstreifen 6 ist so angeordnet, daß er sich in der zweiten Brennlinie F2 des Reflektors 7 befindet. Er schließt dann den Reflektor auf dieser Seite ab, so daß, abgesehen von einem geringfügigen Luftstrom durch die zwischen dem Bimetallstreifen 6 und dem Reflektor 7 verbleibenden Schlitze, keine Konvektion der Luft möglich ist. Der Bimetallstreifen 6 ist so an der Hartpapierplatte 8 angebracht, daß sich der Streifen bei Erwärmung aus dem Reflektor 7 herausbiegt, d. h., auf der dem Heizdraht zugewandten Seite des Bimetallstreifens befindet sich das Metall mit dem größeren Ausdehnungskoeffizienten.FIG. 1 shows a laboratory set-up of the radiation-heated thermal relay. A plate 2, 9 is attached to each side of a hard paper carrier 10. A heating wire 3 is clamped between these two plates with the aid of a leaf spring 1. In addition, two hard paper plates 4, 8 are attached to the hard paper carrier 10 , each of which has an opening 12 through which the heating wire 3 is passed. The heating wire 3 is accommodated in one of the two focal lines F1, an inner reflector 7 designed as an elliptical cylinder, which is held on the hard paper carrier by means of an angle 11. The reflector 7 is open on the side opposite the heating wire. It is cut open in such a way that the two cutting edges with the bimetal-side focal line F2 lie approximately in that plane which is perpendicular to the plane given by the two focal lines F1 and F2. The bimetal strip 6 is arranged in such a way that it is located in the second focal line F2 of the reflector 7. It then closes the reflector on this side so that, apart from a slight air flow through the slots remaining between the bimetal strip 6 and the reflector 7, no convection of the air is possible. The bimetallic strip 6 is attached to the hard paper plate 8 that the strip bends out of the reflector 7 when heated, that is, the metal with the greater coefficient of expansion is on the side of the bimetal strip facing the heating wire.

Wird nun Strom durch den Heizdraht 3 geschickt, so sendet dieser nach allen Richtungen gleichmäßig Wärmestrahlen aus. Der Draht kann natürlich auch so weit erhitzt werden, daß er sichtbares Licht aussendet. Nur ein kleiner Teil der abgestrahlten Wärmeenergie trifft den Bimetallstreifen 6 direkt. Der größere Anteil dagegen verteilt sich auf den Innenbelag des Reflektors 7. Dieser sammelt die Wärmestrahlung, die aus der Brennlinie F1 kommt, in der sich der Heizdraht befindet, in der Brennlinie F2, in der der Bimetallstreifen liegt (F i g. 2). Um diesen Punkt bildet sich gewissermaßen eine Zone der Wärmeverdichtung aus. Unter der Wirkung der so zusammengefaßten Wärmestrahlung, die nur die dem Heizfaden zugewandte Seite des Bimetallstreifens erwärmt, biegt sich der Bimetallstreifen 6 vom Reflektor 7 und damit von der Kontaktfeder 5 weg, wodurch zwei verschiedene Effekte wirksam werden. Erstens befindet sich der Bimetallstreifen nun nicht mehr in der heißen Zone, und zweitens bekommt der Reflektor jetzt zwei schlitzförmige Öffnungen, die zwischen Bimetallstreifen und Längskanten des Reflektors entstehen. Die entstandenen Öffnungen ermöglichen jetzt eine vermehrte Konvektion der im Reflektor zirkulierenden Luft. Gleichzeitig kann durch die vergrößerten Schlitze ein Teil der Strahlung in den Außenraum treten. Außerdem wird ein Teil der Wärmemenge, die in dem Metallstreifen mit dem größeren Ausdehnungskoeffizienten gespeichert ist, an den anderen Streifen des Bimetallstreifens 6 und von dort an die Umgebung abgegeben, wodurch sich ersterer schnell abkühlt. Durch diese beiden Wirkungen wird erreicht, daß sich der Bimetallstreifen wieder abkühlt. Er kehrt daher in seine ursprüngliche Ausgangslage zurück, wobei er seine vorher ausgenommene Wärmeenergie beständig an die Außenluft abgibt. Es ist also möglich, den Heizfaden eingeschaltet zur lassen. Ebenso ist es aber auch möglich, den Strom des Heizfadens über den zu schaltenden Kontakt zu leiten und gleichzeitig denjenigen Teil des Heizfadens 3, der über den Reflektor 7 hinausragt, als Lichtquelle zu benutzen, deren Strahlen nicht der Erwärmung des Bimetallstreifen dienen. Man bekommt dann die sehr einfache Konstruktion einer blinkenden Lichtquelle.If current is now sent through the heating wire 3, it will forward heat rays evenly in all directions. Of course, the wire can also do this be heated far enough that it emits visible light. Only a small part of the radiated thermal energy hits the bimetal strip 6 directly. The greater part on the other hand it is distributed over the inner lining of the reflector 7. This collects the heat radiation, which comes from the focal line F1, in which the heating wire is located, in the focal line F2, in which the bimetal strip is located (FIG. 2). In a sense, it forms around this point a zone of heat compression. Under the effect of the so summarized thermal radiation, which only heats the side of the bimetal strip facing the filament, bends the bimetal strip 6 moves away from the reflector 7 and thus away from the contact spring 5, whereby two different effects are effective. First is the bimetal strip now no longer in the hot zone, and secondly, the reflector now gets two slot-shaped openings between the bimetal strips and the longitudinal edges of the reflector develop. The resulting openings now allow increased convection the air circulating in the reflector. At the same time, through the enlarged slots some of the radiation enter the outside space. In addition, part of the amount of heat which are stored in the metal strip with the greater coefficient of expansion is to the other strip of the bimetallic strip 6 and from there to the environment released, whereby the former cools down quickly. Through these two effects becomes achieved that the bimetal strip cools down again. He therefore returns to his original starting position, whereby he has previously exempted heat energy continuously releases into the outside air. So it is possible to have the filament switched on to let. However, it is also possible to control the current of the filament via the to conduct switching contact and at the same time that part of the filament 3, which protrudes beyond the reflector 7 to use as a light source, the rays of which do not serve to heat the bimetal strip. You then get the very simple one Construction of a flashing light source.

Die F i g. 4 zeigt den Aufbau eines Thermorelais nach der oben beschriebenen Ausführungsart, wobei aber Heizdraht, Bimetallstreifen und Kontaktanordnung in einem Glasrohr 16 untergebracht sind. Das Glasrohr 16 übernimmt hier zwei Funktionen. Es bildet für das Relais einen hermetisch umschlossenen Raum, außerdem weist das Glasrohr 16 elliptischen Querschnitt auf und trägt im Inneren den spiegelnden Belag. Ein zusätzlicher Reflektor erübrigt sich somit.The F i g. 4 shows the structure of a thermal relay according to that described above Design, but with heating wire, bimetallic strip and contact arrangement in one Glass tube 16 are housed. The glass tube 16 has two functions here. It forms a hermetically sealed space for the relay Glass tube 16 has an elliptical cross-section and carries the reflective coating inside. An additional reflector is therefore not necessary.

In F i g. 5 wird gezeigt, daß die Relaisanordnung auf einem bei Glühbirnen üblichen Quetschfuß 19 montiert werden kann. Wenn man das Ganze mit einem Glaskolben 20 umgibt (F i g. 6) und diesen durch einen Schraub- oder Bajonettsockel ergänzt, so bekommt man die handliche Ausführung einer Blinklampe, vorausgesetzt, man macht den Heizfaden 3 etwas länger als den Reflektor und schaltet den Heizfaden außerdem in Reihe mit dem Schaltkontakt. Dieser Kontakt unterbricht dann, wie oben beschrieben, den Heizstromkreis und schließt ihn wieder.In Fig. 5 it is shown that the relay arrangement can be mounted on a pinch foot 19 which is customary with light bulbs. If you surround the whole thing with a glass bulb 20 (Fig. 6) and supplement this with a screw or bayonet base, you get the handy design of a flashing lamp, provided that you make the filament 3 a little longer than the reflector and switch the The filament is also in series with the switch contact. This contact then interrupts the heating circuit, as described above, and closes it again.

Claims

Claims: 1. Radiation-heated thermal relay with a contact-making bimetal strip which is arranged in the focal line of a cylindrical inner reflector, characterized in that the heating wire (3) emitting the heat radiation is arranged in the second focal line of the inner reflector (7) designed as an elliptical cylinder and that the bimetallic strip (6) bends out of the focal line when heated, so that no overheating or mechanical overload occurs during continuous operation.

2. Thermal relay according to claim 1, characterized in that the inner reflector (7) on the side on which the bimetal strip (6) is is located, is cut so that the two cut edges with the bimetallic Focal line (F2) lie approximately in the plane that is perpendicular to the through the two focal lines (F1, F2) given level (Fig. 2).

3. Thermal relay after Claim 1, characterized in that the metal with the greater coefficient of expansion is on the side of the bimetal strip facing the heating wire (3).

4. Thermal relay according to claim 1, characterized in that the heating wire (3) is freely suspended.

5. Thermal relay according to claim 1, characterized in that the interior of the Thermal relay enclosing glass tube (16) or glass bulb (20) evacuated or is filled with a protective gas.

6. Thermal relay according to claim 1 and 5, characterized characterized in that the cross section of the glass tube (16) or piston (20) is elliptical is.

7. Thermal relay according to claim 6, characterized in that the inner surface of the red glass (16) or glass bulb (20) in whole or in part is provided with a reflective coating.

8, use of the thermal relay according to claim 1 as a flasher or pulse generator with a low pulse repetition frequency.