DE161067C - - Google Patents

Description

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KAISERLICHES 7k

PATENTAMT.

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In einem elektrostatischen Relais werden die Bewegungen durch Anziehung bezw. Abstoßung von elektrostatischen Ladungen erzeugt. Die im Relais zur Geltung kommenden Ladungen werden von einer Elektrizitätsquelle mittels einer Kontaktvorrichtung dem Relais zu- oder von demselben abgeleitet. Diese Ladungen sind gewöhnlich nur sehr geringe, und es ist bekannt, daß selbst ganz kleine Einwirkungen den Ladezustand eines elektrostatisch geladenen Systems zu ändern vermögen. Die erwähnte Kontaktvorrichtung braucht daher nicht unbedingt aus Metallteilen, die miteinander in Berührung gebracht werden, zu be-· stehen, sondern es g'enügt Berührung zwischen solchen Substanzen, die gewöhnlich als Nichtleiter betrachtet werden, z. B. von Holzstückchen oder dergl., oder man kann die .Verbindung durch ionisierte Luft, z. B. eine Flamme herstellen.

Die , vorliegende Erfindung betrifft eine Kombination, bestehend aus einem Elektroskop, einer Elektrizitätsquelle, einer geeigneten Kontaktvorrichtung und einem sehr großen Widerstand und bezweckt die Ausnutzung obengenannter Verhältnisse für praktische Zwecke.

In den Fig. 1 bis 3 sind verschiedene Anwendungsbeispiele vorliegender Erfindung schematisch veranschaulicht worden.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung hat das elektrostatische Relais eine bewegliche Platte ι und eine feste Platte 2. Denselben kann eine beliebige Gestalt gegeben werden, je nach dem Zwecke, zu welchem das Relais dienen soll, ohne daß dies das Wesen der Anordnung berührt. Der eine Pol 4 der Elektrizitätsquelle 3 ist mit einem sehr großen Widerstände 5 verbunden, dessen anderes Ende mit der Platte 1 verbunden ist. Die Platte 2 ist mit demselben Pole 4 der Elektrizitätsquelle verbunden. Wenn an der Unterbrechungsstelle 7 eine leitende A^erbindung zwischen dem Pole 6 und der Platte 1 hergestellt wird, wird diese angenähert dasselbe Potential erreichen wie dieser Pol, während die Platte 2 das Potential des Poles beibehält. Der Strom, der vom Pole 4 nach dem Pole 6 durch den Widerstand 5 fließt, ist wegen der Größe desselben, z. B. 100 Millionen Ohm oder mehr, äußerst gering. Die Platte 1 wird einen Ausschlag liefern, der in verschiedener Weise benutzt werden kann, z. B. wie auf der Zeichnung angedeutet, kann ein Lokalstromkreis geschlossen bezw. unterbrochen werden. Wird die Verbindung bei der Unterbrechungsstelle 7 unterbrochen, so wird die Platte 1 dasselbe Potential erhalten wie der Pol 4, also wie die Platte 2; der Platte 1 wird daher eine neue Gleichgewichtslage erteilt. Es ist leicht ersichtlich, daß ein absoluter Kurzschluß bei 7 nicht erforderlich ist, es genügt schon, daß eine Verbindung durch einen Widerstand, der im Vergleich zu dem Widerstände 5 klein ist, hergestellt wird, um erhebliche Potentialänderungen in der Platte 1 hervorzubringen. Da der Widerstand S beliebig groß gemacht werden kann, wird der Übergangswiderstand bei 7 ganz bedeutend sein können, ohne daß dies die Größe des Ausschlages der Platte 1 wesentlich verringert.

Die in Fig. 2 schematisch dargestellte An-

Ordnung der Elektrizitätsquelle io, des großen Widerstandes ii und des elektrostatischen Relais 8, 9 weicht von der in Fig. ι angegebenen dadurch ab, daß, während in Fig. ι die Platte ι mit dem einen Pole der Elektrizitätsquelle durch den Widerstand 5 und die Platte 2 unmittelbar mit demselben Pole verbunden sind, die Platten 8 und 9 hier jede mit einem Pole der Elektrizitätsquelle 10 verbunden sind, und zwar die Platte 8 durch den großen Widerstand 11. Ist bei 14 unterbrochen, so haben die Platten 8 und 9 dasselbe Potential wie die Pole 13 bezw. 12, während dieselben bei Schließung der Unterbrechungsstelle 14 dasselbe Potential wie der Pol 12 haben werden. Während die Anordnung nach Fig. 1 mit »Arbeitsstrom« wirkt, d. h. die Platten ausschlagen, wenn bei7 geschlossen wird, wirkt die Anordnung nach Fig. 2 mit »Ruhestrom«, d. h.

die Platten 8 ziehen einander nicht an, wenn bei 14 geschlossen wird, während sie sich anziehen, wenn bei 14 unterbrochen wird. Wie im vorigen Falle wird auch hier nicht vollkommene Schließung und Unterbrechung bei 14 erforderlich sein, um Potentialänderungen in den Platten hervorzurufen, sondern nur eine solche Änderung des Übergangswiderstandes bei 14, daß sich das Verhältnis zwischen diesem Widerstand und dem großen Widerstand 11 umkehrt.

Von den verschiedenen Anwendungsarten letztgenannter Anordnungen wird erwähnt, daß man durch die bloße Berührung eines isolierten Gegenstandes, z. B. eines isolierten Geldschrankes, Alarm bewirken kann. Denkt man sich, daß die Platte 1 durch ihren Ausschlag die Schließung eines Stromes durch ein elektrisches Läutewerk bewirkt, während die von der Platte 1 und dem Widerstände 5 kommende Leitung in Verbindung mit dem Geldschränke gesetzt und der Pol 6 zur Erde abgeleitet ist, so wird eine leise Berührung des Schrankes mit einem Finger von Seiten einer auf der Erde (dem Fußboden) stehenden Person genügen, um augenblicklich ein Läuten hervorzubringen, indem die Platten sich anziehen.

Ferner kann man den Apparat auch zum Signalgeben bei Taupunktbestimmungen benutzen. Man braucht nur die zwei Leitungen bei 7 oder 14 (Fig. 1 und 2) gegen die Außenseite eines trockenen Glasbehälters, welcher ein Thermometer und z. B. Äther enthält, sich anlehnen zu lassen. Solange das Glas außen völlig trocken ist, wird von keiner der Platten des Relais Elektrizität abgeleitet werden, und die Platten werden eine gewisse Gleichgewichtslage einnehmen. Kühlt man jetzt den Glasbehälter ζ. Β. durch Hindurchblasen von Luft oder in anderer Weise ab, so wird der Taupunkt bald erreicht werden, eine sehr feine Lage von Feuchtigkeit wird sich auf das Glas niederschlagen und eine genügend leitende Verbindung zwischen den auf dem Glas ruhenden Drähten herstellen, um die Gleichgewichtslage der Platte zu ändern, was leicht beobachtet werden kann, oder es kann dadurch ein Strom durch ein Läutewerk geschlossen werden und dergl.

Der erforderliche große Widerstand 5 oder 11 (Fig. ι bezw. 2) kann ζ. B. aus einem außen lackierten, mit Alkohol gefüllten Kappillarrohr aus Glas, in welches Platindrähte eingeschmolzen oder eingekittet sind, bestehen, oder man kann Graphitstriche oder dergl. anwenden.

Wegen der Leichtigkeit, mit welcher die Spannungsdifferenzen eines solchen elektrostatischen Relais geändert werden können, eignet sich eine solche Anordnung vorzüglich als Relais bei selbstregistrierenden Apparaten und dergl., wo man nur sehr geringe Kraft zur Verfügung hat, und wo es bis jetzt mit großen Schwierigkeiten verbunden gewesen ist, reine und haltbare Kontakte zu beschaffen, so bei Barographen, Thermographen usw.

Nachstehend werden noch einige Mittel, die zur Änderung der. Spannungsdifferenz der Relaisplatten dienen können, angeführt. Man kann das betreffende Organ des primären Relais, also eine Galvanometernadel oder dergl., die mit den betreffenden Belegungen in Verbindung steht, wie bereits erwähnt, in einer Flamme oder in auf andere Weise ionisierten Luftarten schwingen lassen. Hierdurch wird zwischen den Platten des Elektroskops mit Leichtigkeit und augenblicklich eine große Spannungsdifferenz hergestellt; es ist also nicht einmal Berührung zwischen zwei festen Körpern erforderlich.

Eine solche Alarmvorrichtung ist in Fig. 3 schematisch gezeigt. Die Nadel eines Relais 15 oder dergl. schwingt mit ihrer Spitze in einer Flamme 16. Hierdurch werden die, Platten 17 und 18 angezogen, und die Batterie 20 wird mittels der Kontakte 21 durch das Läutewerk 19 geschlossen. Auch kann man bei 16 statt einer Flamme eine kleine Metallplatte anbringen, auf welche eine kleine Menge irgend einer radioaktiven Substanz gelegt wird. Die Luft wird hierdurch leitend genug gemacht, damit ein Übergang von Elektrizität stattfinden kann, wenn die Nadel des Relais 15 darüber gelangt, ohne daß eine Berührung stattfindet. Auch kann man auf photoelektrischem Wege, ζ. Β. mittels einer Selenzelle, die bei 7 oder 14 (Fig. 1 oder 2) eingeschaltet wird, eine leitende Verbindung herstellen.

Da man auf die beschriebene Weise durch geringe Ursachen eine beliebig große Wirkung hervorbringen kann, so wird man ein Signal

überall da erhalten können, wo man überhaupt nur die geringste oder schwächste Bewegung hat, die zum Schließen eines gewöhnlichen Kontaktes oder zum Verrichten einer anderen Arbeit nicht genügen würde. Um einen Telegraphenapparat durch die beschriebenen oder ähnliche Anordnungen in Tätigkeit zu setzen, braucht der Linienstrom, der das primäre Relais beeinflußt, nur äußerst schwach oder von

ίο kurzer Dauer zu sein. Man kann daher in dieser Weise die Arbeitsgeschwindigkeit beim Telegraphieren durch submarine Kabel bedeutend vergrößern, was von großer ökonomischer Bedeutung ist.

Da man Elektrodynamometer so empfindlich bauen kann, daß dieselben von den schwächsten Telcpiionströmen beeinflußt werden, so hat man hierdurch ein Mittel, um ein Signal durch solche schwache Ströme zu erhalten, ein Mittel,' das bei. der drahtlosen Telegraphie und in anderen Fällen von Interesse ist.

Da nur eine äußerst geringe Elektrizitätsmenge bei der Spannungsänderung des elektrostatischen Relais zu- und abgeleitet zu werden braucht, und der Widerstand, durch welchen dies geschieht, wie erwähnt, praktisch genommen außerordentlich groß sein kann, kann von Funkenbildung und unsauberen Kontaktflächen niemals die Rede sein, da die Ladung bezw. die Entladung auch durch Stoffe, die in gewöhnlicher, galvanischer Bedeutung als Isolatoren betrachtet werden, wie Holz oder dergl., stattfinden kann.; die Kontaktflächen brauchen also nicht metallisch zu sein.

Die Empfindlichkeit der Apparate kann so hoch gesteigert werden, daß besondere Vorsichtsmaßnahmen zur Erreichung genügender Isolation angewendet werden müssen.

Selbstverständlich können das elektrostatische Relais und dessen feste und bewegliche Organe verschieden gestaltet und angeordnet werden, je nach den jeweiligen Verhältnissen und den zu erzielenden Zwecken. So werden die Konstruktion und die Abmessungen des Apparates verschieden zu wählen sein, je nachdem man die größtmögliche Empfindlichkeit oder die größte Arbeitsgeschwindigkeit erreichen will.

Claims (5)

Patent-Ansprüche:

1. Elektrostatisches Relais, bestehend aus einem Elektroskop beliebiger Art, dadurch gekennzeichnet, daß dessen eine Belegung mit dem einen Pol einer Stromquelle durch einen großen Widerstand und mit dem anderen Pol durch eine Kontaktvorrichtung verbunden ist, während die andere Belegung in unmittelbarer Verbindung mit dem einen Pol der Stromquelle steht, so daß bei Herstellung einer leitenden Verbindung durch die Kontaktvorrichtung der bewegliche Teil des Elektroskops eine starke Änderung des Ausschlages erfährt, die zum Schließen eines Stromes, zur Führung der Feder eines Registrierapparates oder dergl. verwendet werden kann, und welche bei Wiederherstellung der Unterbrechung wieder rückgängig gemacht wird.

2. Eine Ausführungsforin des in Anspruch ι angegebenen elektrostatischen Registrier- und Signalapparates, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Kontaktvorrichtung ein elektromagnetisches Relais ist.

3. Eine Ausführungsform des in Anspruch ι angegebenen elektrostatischen Registrier- und Signalapparates, dadurch gekennzeichnet, daß eine leitende Verbindung durch mittels einer Flamme, radio-

. aktiver Substanzen oder dergl. ionisierte Luft stattfindet.

4. Eine Ausführungsform des in Anspruch ι angegebenen elektrostatischen Registrier- und Signalapparates, dadurch gekennzeichnet, daß eine leitende Verbindung durch eine Selenzelle stattfindet.

5. Eine Ausführungsform des in Anspruch ι angegebenen elektrostatischen Registrier- und Signalapparates, dadurch gekennzeichnet, daß eine leitende Verbindung ,.durch eine Schicht von Feuchtigkeit stattfindet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.