DE2137166A1 - Kurzzeitschalter fuer ultravioletthochleistungs-bestrahlungsgeraete - Google Patents

Description

• Eursseitschalter für Ultraviolett-lJochleistungs-Bestrahlungsgeräte Die Erfindung betrifft einen Knrzzeitschalter für Ultraviolettturzeit-BestrahlungsgerEte hoher Intensität, mit einem elektromagnetischen Relais, dessen Anker mit Schaltkontakten zusammenarbeitet, die im Betriebsstromkreis einer zum 3estrahlungsgerät gehörenden Hochdruck-Entladungslampe liegen Bei Eochleistungs-#estrahlungsgeräten der eingangs beschriebenen Art liegt die Bestrahlungszeit im Bereich von 0,5 bis maximal 15 Sekunden. Sie muß einerseits wegen der angestrebten optimalen Einwirkung und andererseits zur Vermeidung von bei Überdosierungen auftretenden Verbrennungen möglichst genau eingehalten werden, wobei vorlrrllem sicher-gestellt sein muß, daß die maximal zulässige Bestrablungszeit in keinem Falle überschritten werden kann.
• Es sind bereits mechanisch wirkende, mit Federwerken und dgl.
• ausgerüstete Zeitschalter vorgesehen, bei welchen zwei voneinander unabhängig arbeitende, übereinstimmend aufgebaute Zeitglieder vorgesehen sind um auch dann noch eine sichere Aunschaltung des Bestrahlungegerätes zu gewährleisten, wenn#in einem der unabhängig arbeitenden Zeitwerke ein Fehler auftreten sollte und dieses Zeitwerk nicht rechtzeitig ablaufen sollte. Diese bei den seither üblichen mechanischen Zeitschaltwerken übliche Doppelausführung bereitet erhebliche Kosten.
• Es ist auch bereits bekannt, in Xurzzeitschaltung für derartige Bestrahlungsgeräte elektromagnetische Relais vorzusehen, die mit ihren Schaltkontakten im Betriebsstromkreis der Entladungslampe angeordnet sind und auf elektronischem Wege eingeschaltet werden können.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen auf elektronischem Wege arbeitenden Kurzzeitschalter für ein Beatrahlungsgerät der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, der mit der geforderten Sicherheit die Ausschaltung des Iestrahlungsgeräts bewerkstelligt und einfach im Aufbau und in seiner Betätigung ist. Die Erfindung geht dabei von einem Kurzzeitschalter aus, bei welchem die Schaltkontakte außer- dem im Erregeratromkreis des Relais liegen und sieht vor, daß das Relais und die Entladungslampe eine gemeinsame,von Hand betätigbare Einsohalteinrichtung haben. Hierdurch ist es möglich, das mit dem Relais zusammenarbeitende elektronische Zeitschaltglied in sehr einfacher und funktionssicherer Weise aufzubauen. Eine besonders einfache Anordnung ergibt sich, wenn in Ausgestaltung der Erfindung der Anker des Relais mit einem die Einschalteinrichtung bildenden Einschaltdruckknopf gekuppelt ist. Eine besonders sichere Funktionsweise ergibt sich, wenn die Schaltkontakte als Arbeitskontakte ausgerüstet sind,#d.h. unter dem Einfluß einer dauernd wirkenden Rückstellkraft stehen, die bestrebt ist, die Kontakte in ihre Offenstellung zu bringen und nur für die Dauer des Einschaltzustandes der Xontakte von einer größeren willkürlich hervorrufbaren Hilfskraft übertroffen wird, welche die Schaltkontakte in denSchließzustand bringt, solange diese Hilfskraft ausgeübt wird.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Kurzzeitschalters kann vorgesehen sein, daß der Anker des Relais mit zwei Steuerkontakten susammenarbeitet, die vom Anker in seiner Abfallstellung geschlossen gehalten, beim Betätigen des Einschaltdruckknopfes Jedoch geöffnet werden. Für den eingangs geschilderten Grundgedanken der Erfindung ergibt sich eine besonders einfache Realisierung, wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung an der dem Magnetgestell des Relais zugekehrten Breitseite des Ankers der unter Federkraft stehende Druck- bzw.
• Betätigungsstift eines die Schaltkontakte enthaltendeu Kleinschalters (Mikroschalters) anliegt, hingegen an der vom Magnetgestell des Relais abgekehrten Breitseite des Ankers die Steuerkontakte und der Einschaltdruckknopf angeordnet sind.
• Die Verwendung der mit dem Anker des Relais mechanisch gekuppelten Steuerkontakte macht es in einer einfachen und besonders funktionssicheren Anordnung möglich, ein elektronisches Zeitglied zur Bestimmung der Einschaltzeit vorzusehen, das gleichseitig mit der Bochdruck-Entladungslampe eingeschaltet wird.
• Mit besonderem Vorteil kann das elektronische Zeitglied mindestens einen Transistor und ein an dessen Basis angeschlossenes R-C-Glied umfassen, das mittels des Einschaltdruckknopfes gleichheftig mit den Schaltkontakten eingeschaltet wird.
• Unter Verwendung der mit den Ankern des Relais gekuppelten Steuerkontakte zum Einschalten des Zeitgliedes ergibt sich eine besonders wirkungsvolle Anordnung, wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung in einem zur Entladungslampe parallelen Stromkreis in Reihe mit einem Vorwiderstand die Erregerspule des Relais und in einer zum Relais parallelen Anordnung die Emitter-Eo3ektor-Strecke eines Transistors liegt, der mit seiner Basis an ein mindestens einen Kondensator und einen Ladewiderstand umfassendes R-C-Glied angeschlossen ist. Mit besonderem Vorteil kann die Anordnung so getroffen sein, daß der zum R-C-Glied gehörende Kondensator parallel zur Basis-Emitter-Strecke des Transistors liegt. In diesem Falle liegen die vom Anker des Relais und vom Einschaitdruckknopf betätigbaren Steuarkontakte zweckmäßigerweise parallel um Kondensator. Wenn in der erfindungsgemäßen Anordnung der#"zurf ß#is#Emitt#r#trecke des Transistors parallel liegende Kondensator sich nach dem Betätigen des Einschaltdruckknopfes und bei dem gleichzeitig erfolgenden offenen der Steu##icontakte auf eine Spannung aufgeladen hat, die den Schwellwert des Transistors erreicht, wird der Transistor stroinleitend und zieht von dem Relais einen umso größeren Teil des seither fließenden Erregerstromes ab/ Je höher die Spannung am Kondensator steigt. Sobald die Kondensatorspannung einen festgelegten Grenzwert erreicht, kann das Relais nicht mehr gegen die an den Schaltkontakten wirksame und infolge der erfindungsgeinäßen Anordnung an dem Anker des Relais angreifende Rückstellkraft in seiner Änzugstellung gehalten werden, sondern schnappt in seine Ausschaltstellung zurück, in welcher gleichzeitig auch der Betriebsstromkreis der Entladungslampe unterbrochen wird. Der erwähnte Grenzwert der Kondensatorspannung wird um so rascher erreicht, Je höher die Betriebsspannung der Entladungsröhre, die gleichzeitig als Ladespannung für den Kondensator wirkt, während der Einschaltperiode der Entladungslampe ist. Uiiitro#etwaigen Schwankungen der Betriebsspannung, die regelmäßig einem elektrischen Netz entnommen wird, eine konstante Ladespannung für den Kondensator zur Verfügung zu stellen, kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung eine Zenerdiode vorgesehen sein, die an einer ihrer beiden Blekroden mit dem Emitter des zum Zeitglied gehörenden Transistors verbunden ist und an ihrer anderen Elektrode mit dem Ladewiderstand des R-C-Gliedes und mit einem Begrenzungswiderstand in Verbindung steht, der zusammen mit dem Vorwiderstand des Relais bzw. Transistors an die Schaltkontakte angeschlossen ist.
• Das die Einschaltdauer der Hochdruck-Entladungslampe bestimmende Zeitglied braucht nicht unbedingt in Parallelschaltung zur Basis-Emitterstrecke des Transistors angeordnet zu sein. Es ist auch möglicb1ein derartiges, aus mindestens einem Kondensator und einem Ladewiderstand bestehendes R-C-Glied im Idlektorkreis des Transistors anzuordnen und bei besonders hohen Anforderungen an die Schaltgenauigkeit anstelle eines Sransistors zwei in einer monostabilen Rückkopplungsschaltung verbundene Transistoren vorzusehen, bei#lcher das R-C-Glied in einem vom Ausgang des zweiten Transistors zum Eingang des ersten Transistors angeordneten Rückkopplungszweig liegt. Unabhängig von der Jeweiligen Anordnung des R-C-Gliedes ist es in jedem Falle zweckmäßig, wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Steuerkontakte mit dem elektronischen Zeitglied verbunden sind, insbesondere zum Kondensator des Zeitgliedes parallel liegen. Um in einfacher Weise die Bestrahlungazeit von Hand einstellbar zu machen, ist es zweckmäßig, wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung der Isdewiderstand des Kondenators als ein von Hand einstellbarer Widerstand ausgebildet ist. Um den Einstellbereich für die wählbare Bestrahlungszeit festlegen. zu können, kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung in Reihe und/oder parallel zum Ladewiderstand ein verstellbarer Abgleichwiderstand angeordnet sein.
• Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispielss eines elektronischen Kurzzeitschalters näher beschrieben und erläutert. Es zeigen: Fig. 1 das Schaltbild des Kurzzeitschalters, Fig. 2 den mechanischen Aufbau des Kurzzeitschalters in raumbildlicher Darstellung und in Fig. 3 in Ansicht von der Seite sowie in Fig. 4 in einem nach der Linie IV-IV in Fig. 3 geführten Horizontalsohnitt.
• Der Kurzzeitschalter ist zu##:#i Betrieb einer in Fig. 1 bei 1o angedeutetenlim Ultraviolettgebiet arbeitenden, zu Bestrahlungszwecken dienenden Hochdruck-Entladungslampe vorgesehen, die aus dem bei R und N angedeuteten Wechselstromnetz gespeist werden soll. Im Betriebsatromkreis der Lampe io sind Schaltkontakte 11, 12 vorgesehen, die zu einem in Fig. 2 und Fig. 4 bei 13 angedeuteten Mikroschalter gehören, der durch Eindrücken eines 3etätigungsstiftes 14 in seinen Einschaltzustand gebracht werden kann und mit Hilfe der übrigen Bauteile des Kurzzeitschalters für eine willkürlich wählbare Einschaltdauer der Entladungslampe 1o zwischen 0,5 und 15 Sekunden gegen die Kraft einer Ausschaltfeder gehalten werden soll.
• Wie das Schaltbild nach Fig. 1 erkennen läßt, enthält der Kurzzeitschalter in einem zur Entladungslampe 1o parallelen Stromkreis einen Vorwiderstand 15 und in Reihe mit diesem einen Einweg-Gleichrichter 16, an welchen ein Glättungskondensator 17 von einigen Mikro-Farad angeschlossen ist. An diesem Xondensator entsteht eine zum Betrieb des elektronischen Zeitgliedes erforderliche Betriebaspannung. An den Kondensator 17 ist ein zweiter Vorwiderstand 20 und in Reihe mit diesem die bei 21 angedeutete Wicklung eines elektromagnetsichen Relais 22 angeschlossen, dessen mechanischer Aufbau und dessen sich aus diesem Aufbau ergebende Wirkungsweise weiter unten näher beschrieben ist. Parallel zur Erregerwicklung 21 des Relais ist ein Schalttransistor 24 vom npn-Typ mit seiner Emitter-Kollektorstrecke angeordnet. Die Basie Meses Transistors ist an ein elektrisches Zeitglied angeschlossen, das aus einem parallel zur Besisemitterstrecke des Transistors angeordneten Speicherkondensator 26 und einem verstellbaren Ladewiderstand 27, einem zu diesem parallel liegenden Abgleichwiderstand 28 sowie einem Reihenwiderstand 29 besteht. Der Reihenwiderstand 29 soll lediglich verhindern, daß der Kondensator 26 unmittelbar an seine Ladespannung angeschlossen werden kann, wenn der verstellbare Widerstand 27 auf die kleinste Einschaltzeit gedreht wird, bei welcher sein Schleifer 30 den Widerstand 27 vollständig überbrückt.
• Un eine von den Jeweiligen Schwankungen der Netzspannung an den Klemmen RN unabhängige Ladespannung für den Kondensator 26 bereitzustellen, ist-eine Zenerdiode 32 vorgesehen, die in Sperr-Richtung betrieben wird und in Reihe mit einem Begrenzungswiderstand 33 ebenfalls parallel zum Glättungskondensator 17 liegt. An der Zenerdiode 32 entsteht eine dicht oberhalb der Durchbruchsspannung der Zenerdiode liegende konstante GleichsFannungsdie zur Ladung des Kondensators 26 dient, sobald der zu diesem Kondensator parallel liegende Steuerschalter, dessen Steuerkontakte bei 35 und 36 angedeutet sind, sich in seiner Offenstellung befindet. Diese Steuerkontakte sind als Ruhekontakte ausgebildet und befinden sich daher bei ausgeschaltetem Kurzzeitschalter in ihrer Schließstellung, werden jedoch erfindungsgemäß gleichzeitig dann geöffnet, sobald die beiden Hauptkontakte 11 und 12 von Hand zur Einsc#&tung des Kurzzeitschalters geschlossen werden. Im Schließzeitpunkt der Hauptkontakte 11 und 12 wird die Bestrahlungslampe 10 eingeschaltet. Gleichzeitig wird das Relais 22 durch den über seine Erregerwicklung 21 fließenden Strom erregt und hält dabei den Einschaltzustand der Hauptkontakte 11 und 12 aufrecht. Vom Einschaltzeitpunkt ab kann der Kondensator 26, der wegen der vorher geschlossen gewesenen Steuerkontakte 35 und 36 vollständig entladen ist, sich mit einer von dem Widerstand 29 und dem Wert des einstellbaren Widerstandes 27 abhängigen Geschwindigkeit aufladen bis zu einer Specherspannung, welche der Schwellspannung der Emitterbasisstrecke des Transistors 24 entspricht. Sobald diese Schwelle überschritten wird, beginnt der Transistor 24 leitend zu werden und er-gibt dann einen Nebenschluß zur Erregerwicklung 21 des Relais 22, welcher um so stärker wirksam wird, je höher die Speicherspannung am Kondenstator 26 ansteigt, bis schließlich der Haltestromwert des Relais 21 bzw. 22 unterschritten wird und das Relais unter dem Druck einer nicht dargestellten, auf den Betätigungsstift 14 und den Anker 40 des Relais 22 augeübten Rückstellkraft abfällt.
• Sobald die Haltekraft des Relais verschwindet, dfffen die als Arbeitskontakte ausgebildeten Hauptkontakte und unterbrechen dann den Betrlebstrom zur Entladungslampe 10. Im Ausschaltaugenblick für die Bestrahlungslampe 10 wirkt somit der Transistor 24 als Kurzschluß für die Erregerwicklung 21 des Relais 22, wodurch eine erhebliche Betriebssicherheit erreicht ist.
• Der aus den Fig. 2 bis 4 erkennbare mechanische Aufbau des Kurzzeitschalters ist unter den gleichen Gesichtspunkt absoluter Betriebssicherheit gewählt. Zur Inbetriebnahme des Kurzzeitschalters ist ein an einer Gehäusevorderwand 41 befestigter, längs verschiebbar in einem 3bügel 42 gelagerter Einschaltdruckknopf 43 vorgesehen, dessen inneres Endstück 44 mit Hilfe einer Scheibe 45 gegen den Anker 40 gelegt ist, welcher auf seiner von dem Einschaltknopf 43 abgekehrten Breitseite unter dem Druck des Druckstiftes 14 steht. Auf der anderen Breitseite des Ankers 40 ist mit einem Isolierstück 46 eine. der dieSteurkontakte 36 und 35 tragenden Kontaktfedern 48 und 49 abgestützt, wobei der von der Rückstellkraft des Mikroschalters 13 über dessen Druckstift 14 ausgeübte Druck die beiden Steuerkontakte 35 und 36 geschlossen hält, bis zur Inbetriebnahme des Kurzzeitschalters und der Beetrahlungslampe 10 der Druckknopf 43 eingedrückt wird. Dann werden gleichzeitig die beiden Hauptkontakte 11 und 12 des Mikroschalters 13 geschlossen und die Steuerkontakte 35 und 36 geöffnet, so daß die vorher beschriebene Ladung des Kondensators 26 beginnen kann.
• Oberhalb der infolge ihrer räumlichen gegenseitigen Zuordnung die gewünschte Hechanische Kupplung zwischen den Hauptkontakten 11 und 12 und den Steuerkontakten 35 und 36 sowie der Anzugstellung des Relais 22 ergebenden Bauteile ist eine Leiterplatte 50 vorgesehen, deren Rückseite in Fig. 2 wiedergegeben ist. Auf ihrer der Gehäusewand 41 zugekehrten Vorderseite trägt die Leiterplatte die in der Schaltung nach Fig. .1 verwendeten Bauteile, nämlich den Transistor 24, den Siebwiders°tand 15, die Gleichrichterdiode 16, den Glättungskondensator 17, wie auch den Vorwiderstand 20, den Begrenzungswiderstand 33, die Zenerdiode 32 und die beiden Widerstände 28 und 29. Der verstellbare Widerstand 27 ist mit einer Schraubgewindebüchse 52 und einer Mutter 53 in der Nähe des Druckknopfes 43 jedoch oberhalb von diesem festgespannt.
• Durch die beschriebene Zuordnung der einzelnen Bauelemente und ihre elektrischen Schaltung ergibt sich ein besonders gedrängter Aufbau des Kurzzeitschalters and darüber hinaus eine hohe Sicherheit dagegen, daß die Bestrahlungslampe über die eingestellte Bestrahlungszeit von o, 5 bis 15 Sekunden hinaus eingeschaltet bleiben kann. Dadurchtdassder Anker 40 des Relais zur Inbetriebnahme der Bestrhhlungslampe gleichzeitig die Hauptkontakte 11 und 12 schließt und die Steuerkontakte 35 und 36 zur Einleitung eines Ladevorgangs am Kondensator 26 cffeetl ergibt sich eine weitere Sicherung dagegen, daß die #estrahlungslampe eingesclatet bleiben kann, wenn beispielsweise im Relais 22 ein Drahtbruch auftritt oder unbeabsichtigt der Druckknopf 43 nur so kurzzeitig eingedrückt wird, daß das elektromagnetische Feld in dem Relais 22 nicht genügend weit aufbauen kann, derart, daß dann der Anker 40 noch nicht in seiner Anzugstellung gehalten werden kann.

Claims (14)

A n s p r U c h e

1. Kurzzeitschalter für Ultraviolett-Kurzzeit-Bestrahlungsgeräte hoher Intensität, mit einem elektromagnetischen Relais, dessen Anker mit Schaltkontakten zusammenarbeitet, die im Betriebsstromkreis einer zum Betrahlungsgerät gehörenden Hochdruck-Entladungslampe und außerdem im Erregerstromkreis des Relais liegen, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais (21, 22) und die Entladungslampe (lo) eine gemeinsame, von Hand betätigbare Einschalteinrichtung haben.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (40) des Relais (22) mit einem Einechaltdruckknopf (43) gekuppelt ist.

3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkontakte (11, 12) als Arbeitskontakte ausgebildet sind.

4. Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (40) des Relais (22) mit zwei Steuerkontekten (35, 36) zusammenarbeitet, die vom Anker in seiner Ab allstellung geschlossen gehalten, beim Betätigen des Einschaltdruck knopfes (43) jedoch geöffnet werden.

5. Schalter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dsß an der dem Magnetgestell des Relais zugekehrten Breitseite des Ankers (qo) der unter Federkraft stehende Druck-bzw. Betätigungsstift (14) eines die Schaltkontakte (11, 12) enthaltenden Kleinschalters (Mikroschalters 13) anliegt.

6. Schalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der vom Magnetgestell des Relais (22) abgekehrten Breitseite des Ankers (40) die Steuerkontakte (35, 36) und der Einschaltdruckknopf (43) angeordnet sind.

7. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrisches Zeitglied (24, 26, 27) zur Bestimmung der Einschaltzeit vorgesehen ist.

8. Schalter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Zeitglied mindesetens einen Transistor (24) und ein an dessen Basis angeschlossenes R-C-Glied (26,27, 29) umfaßt, das mittels des Einschaltknopfes (43) gleichzeitig mit den Schaltkontakten (11, 12) eingeschaltet wird.

9. Schalter nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß in einem zur Entladungslampe (1o) parallelen Stromkreis in Reihe mit einem Vorwiderstand (20) die Erregerspule (21) des Relais (22) und in einer zur Erregerspule parallelen Anordnung die Emitter-Kollektorstrecke eines Transistors (24) liegt, der mit seiner 3#s an ein mindestens einen Kondensator (26) und einen Ladewiderstand (27) umfassendes R-C-Glied angeschlossen ist.

10. Schalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (26) parallel zur Basis-Emitterstrecke des Transistors (24) angeordnet ist.

11. Schalter nach einem der Ansprüche 4 bis 10 dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkontakte (35, 36) zum Kondensator (26) parallel liegen.

12. Schalter nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch ge-~kennzeichnet, daß wur Erzelun#einer konstanten Ladespannung eine Zenerdiode (32) vorgesehen ist, die an einer ihrer beiden Elektroden mit dem Emitter des Transistors (24) verbunden ist und an ihrer anderen Elektrode mit dem Ladewiderstand (27, 29) des R-C-Gliedes und mit einem Begrenzungawiderstand (33) in Verbindung steht, der zusammen mit dem Vorwiderstand (20) des Relais (21, 22) an die Schaltkontakte (11, 12) angeschlossen ist

13. Schalter nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladewiderstand (27) als ein von Hand einstellbarer Widerstand ausgebildet ist.

14. Schalter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem Ladewiderstand t27) ein Abgleiohwiderstand (28) parallel geschaltet ist.

L e e r s e i t e