DE268139C

DE268139C -

Info

Publication number: DE268139C
Application number: DENDAT268139D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

Vl 268139 KLASSE 21 c. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 2. März 1913 ab.

Die Erfindung betrifft Schaltvorrichtungen, die dazu bestimmt sind, einen elektrischen Stromkreis, der im allgemeinen offen ist, für einen gewissen Zeitabschnitt geschlossen zu halten oder einen Stromkreis, der im allgemeinen geschlossen ist, für einen gewissen Zeitabschnitt geöffnet zu halten, wobei der Beginn dieses Zeitabschnitts dadurch bestimmt wird, daß durch eine gemeinsame Drehbewegung

ίο zweier kommunizierender Röhren, die eine leitende Flüssigkeit enthalten, ein Höhenunterschied zwischen den beiden Spiegeln dieser Flüssigkeit herbeigeführt wird, und seine Länge dadurch, daß beim Sinken des gehobenen Spiegels der andere eine nichtleitende Flüssigkeit oder Gas durch ein System enger Öffnungen so lange hindurchpreßt, bis jener Höhenunterschied ausgeglichen ist. Ein Verwendungszweck einer derartigen Vorrichtung ist z. B.

der, elektrische Lampen nur für einen bestimmten Zeitabschnitt eingeschaltet zu halten, oder der, einen Strombegrenzer, der beim Überschreiten einer bestimmten Stromstärke in einem Leitungszweige diesen abschaltet, für einen bestimmten Zeitabschnitt dadurch unwirksam werden zu lassen, daß er kurzgeschlossen wird. Das System enger Öffnungen, durch das die nichtleitende Flüssigkeit hindurchgepreßt wird, kann z. B. durch einen porösen Pfropfen gebildet sein (etwa einen Pfropfen aus Retortenkohle oder Ton); auch kann das ganze System aus einer einzigen Öffnung, z. B. einem Kapillarrohr, bestehen. Die nichtleitende Flüssigkeit kann nach Belieben tropfbar flüssig oder gasförmig sein.

Bei bekannten Vorrichtungen dieser Art befindet sich diejenige Menge nichtleitender Flüssigkeit, deren Hindurchströmen durch die engen Öffnungen das Einhalten des gewünschten Zeitabschnitts sichert, schon bevor jene Drehbewegung vollzogen wird, zwischen dem Spiegel der leitenden Flüssigkeit, der den engen Öffnungen benachbart ist, und diesen Öffnungen selbst. Die Vorrichtung wird infolgedessen betätigt durch eine einfache Drehbewegung der kommunizierenden Röhren. Es findet infolgedessen beim Betätigen keine Verschiebung der leitenden Flüssigkeit in Beziehung auf die Röhren entgegen der Richtung, in der sich diese Flüssigkeit später beim Hinauspressen der nichtleitenden Flüssigkeit bewegt, statt. Es ist daher auch nur ein einmaliges Beeinflussen des Schaltungszustandes des betreffenden Stromkreises durch diese Flüssigkeit möglich, eben weil hierzu nur die Bewegung der Flüssigkeit zur Verfügung steht, die sich aus dem Herauspressen der nichtleitenden Flüssigkeit ergibt und die einmal hindurchgedrückte Flüssigkeit oder Gas für eine schnell wiederholte Schalterbewegung in demselben Sinne nicht mehr ausnutzbar ist, während bei der nachfolgend beschriebenen Anordnung jederzeit derselbe Schaltvorgang unterbrochen und von Anfang an wiederholt wer-

den kann. Soll daher mit Hilfe einer solchen Schaltvorrichtung ein im allgemeinen offener Stromkreis für einen gewissen Zeitabschnitt geschlossen gehalten werden, so kann nur das am Ende dieses Zeitabschnitts notwendige Ausschalten mit Hilfe der Veränderung des Flüssigkeitsspiegels, also unter Verwendung von in den Röhren liegenden Kontakten geschehen ; das Einschalten des Stromes muß bei der Betätigung der Vorrichtung mit Hilfe außerhalb der Röhren liegender Kontakte bewirkt werden. Umgekehrt kann beim Offenhalten eines im allgemeinen geschlossenen Stromkreises für einen gewissen Zeitabschnitt nur das am Ende dieses Zeitabschnitts notwendige Einschalten mit in den Röhren liegenden Kontakten geschehen, während für das anfängliche Ausschalten außen liegende Kontakte nötig sind. Bei der den Gegenstand der Erfindung bildenden Vorrichtung befindet sich die leitende Flüssigkeit vor der Betätigung in derselben Stellung in Beziehung auf die Röhren wie nach Ablauf des von der Vorrichtung beherrschten Zeitabschnitts. Die Vorrichtung wird betätigt durch eine Drehbewegung, die aus zwei einander entgegengerichteten, gleich großen Teildrehbewegungen besteht, wobei erst bei der ersten Teildrehbewegung die hinauszupressende Flüssigkeitsmenge an ihren Ort gelangt, indem sie von dem zu hebenden Spiegel der leitenden Flüssigkeit zu dem andern übertritt. Es stehen infolgedessen zum Beeinflussen des Schaltungszustandes des betreffenden Stromkreises zwei Bewegungen der leitenden Flüssigkeit gegen die Röhren zur Verfügung, deren erste (die rasch erfolgen kann) dazu dient, den im allgemeinen bestehenden Schaltungszustand aufzuheben, während er am Ende der zweiten (langsam vor sich gehenden) wieder hergestellt wird. Beide Änderungen im Schaltungszustande können hier ohne außerhalb der Röhren liegende Kontakte vollzogen werden.

Ist die leitende Flüssigkeit der neuen Schaltvorrichtung dazu bestimmt, beim Beginn des Hindurchströmens der nichtleitenden Flüssigkeit durch die engen öffnungen eine leitende Verbindung zwischen zwei Kontakten zu bilden, die nach dem Hindurchströmen durch das Sinken des gehobenen Spiegels sich öffnet, so ordnet man die Kontakte zweckmäßig so an, daß die Verbindung zwischen ihnen erst nach der Vollziehung beider TeildrehbewegungeH sich herstellt. Es wird so verhütet, daß der nur für einen bestimmten Zeitabschnitt zu schließende Stromkreis dadurch auf unbegrenzte Zeit eingeschaltet werden könnte, daß nur die erste Teildrehung vollzogen wird.

Die neue Vorrichtung erlaubt ferner, ohne an den Röhren selbst irgendeine Veränderung vornehmen zu müssen, den durch die Vorrichtung beherrschten Zeitabschnitt abzustufen.

Denn da die Menge der von dem einen zu dem anderen Spiegel übertretenden nichtleitenden Flüssigkeit um so größer ist, je größer die beiden unter sich gleichen Teildrehbewewegungen sind, so kann man die Länge jenes Zeitabschnitts durch eine Änderung in der Größe der Teildrehbewegungen beeinflussen.

In Fig. ι der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der neuen Schaltvorrichtung dargestellt, bei dem diese Vorrichtung dazu bestimmt ist, zu ermöglichen, einen Strombegrenzer für einen bestimmten Zeitabschnitt durch Kurzschließen außer Tätigkeit zu setzen. Der Strombegrenzer ist dabei mit der Schaltvorrichtung zu einem einzigen Apparat vereinigt. An eine in sich zurückkehrende Glasrohre a, die ungefähr eine Ellipse bildet, ist seitlich eine Glasrohre b angeschmolzen, die in eine senkrecht zu ihr stehende Glasrohre c mündet. Gegenüber der Mündung der Röhre b ist die Röhre α verschlossen bis auf eine öffnung, in die ein Pfropfen d aus Retortenkohle luftdicht eingesetzt ist. Der untere Teil der Röhre a, der Röhre b und der Röhre c ist bei dem in der Zeichnung dargestellten Zustande der Vorrichtung mit Quecksilber gefüllt, während der übrige Teil des luftdicht geschlossenen Glaskörpers Wasserstoffgas enthält.

In dem sich in der Röhre c befindenden Quecksilber schwimmt ein Eisenkern e. Ein Kontakt f¹ ist unten in der Röhre a, ein Kontakt f²· ist unten in der Röhre c eingeschmolzen. Eine Spule g, deren Klemmen mit g¹ und g² bezeichnet sind, umgibt den oberen Teil der Röhre c. Der Glaskörper ist mit Hilfe eines Halters h¹ auf einer Platte h² befestigt, die mit einem Zeiger i° ausgestattet ist. Die Platte h² ist drehbar auf einem Zapfen k gelagert, der an einer lotrecht anzuordnenden Grundplatte / angebracht ist. Diese Grundplatte trägt ferner eine Skala i und zwei Anschläge I¹ und I². Zur Veranschaulichung der Wirkungsweise der Vorrichtung sind in der Zeichnung die beiden Leiter m¹ und m² einer Gleichstromanlage sowie zwei Glühlampen n, je mit den Klemmen n¹ und n², angedeutet. Die Lampen sind je mit ihrer Klemme n¹ an dem Leiter m¹ und mit ihrer Klemme n² an die Klemme g¹ der Spule g angeschlossen. Der Kontakt f² ist mit der Klemme g", der Kontakt f¹ mit dem Leiter m² verbunden. Übersteigt bei dem in der Zeichnung dargestellten Zustand der Vorrichtung die Stärke des die Glühlampen durchfließenden Stromes ein gewisses Maß, so zieht die Spule g den Eisenkern e in sich hinein, so daß die Röhre b von Quecksilber leer wird und dadurch die Verbindung zwischen den Kontakten f¹ und f² unterbrochen ist. Nur durch Herabsetzen der Stromstärke, z. B. durch Aus-

schalten einer Glühlampe, ist es dann möglich, den Strombegrenzer unwirksam zu machen und dadurch die Verbindung zwischen den Kontakten f¹ und f² wieder herzustellen. Soll für einen bestimmten Zeitabschnitt der Strombegrenzer bei beliebiger Stromstärke unwirksam sein, so ist zunächst mit dem Glaskörper eine Drehbewegung entgegen dem Sinne der Uhrzeigerbewegung auszuführen. Dabei gelangt eine gewisse Menge Wasserstoff an dem Quecksilber vorbei in den unter dem Kohlenpfropfen d liegenden Teil der Röhre a. Bei einer Rückwärtsdrehung des Glaskörpers wird diese Wasserstoff menge zwischen dem im rechten Teil der Röhre α sich befindenden Quecksilberspiegel und dem Kohlenpfropfen eingeschlossen. Der Quecksilberspiegel in der Röhre b und der im rechten Teil der Röhre α nehmen dann die. gestrichelt gezeichnete Lage ein.

Zieht nun bei einer gewissen Stromstärke die Spule g den Kern e in sich hinein, so sinkt doch der Quecksilberspiegel in dem Rohr b nicht mehr so weit, daß die Verbindung zwischen den Kontakten f¹ und f² unterbrochen würde. Durch den Überdruck, der vermöge des Höhenunterschiedes der beiden Quecksilberspiegel auf dem zwischen dem rechten Quecksilberspiegel und dem Kohlen pfropf en eingeschlossenen Wasserstoff lastet, wird der Wasserstoff allmählich durch die Poren des Kohlenpfropfens hindurchgepreßt, so daß der Quecksilberspiegel in dem rechten Teil der Röhre α immer mehr steigt, der in der Röhre b immer mehr sinkt. Ist der Quecksilberspiegel in der Röhre b wieder bis nahezu auf seinen früheren Stand gesunken, so ist damit wieder dem Strombegrenzer die Möglichkeit gegeben, bei einer gewissen Stromstärke die Lampen auszuschalten. Die Länge des Zeitabschnitts, für den der Strombegrenzer unwirksam gemacht ist, hängt von dem Winkel ab, um den der Glaskörper gekippt wird, da mit der Größe dieses Winkels die von dem einen zum andern Quecksilberspiegel übertretende Wasserstoffmenge wächst. Bei entsprechender Einteilung der Skala i ist an dieser die Größe jenes Zeitabschnitts unmittelbar ablesbar. Der Anschlag I¹ verhindert eine allzu große Drehbewegung des Glaskörpers, der Anschlag I² erleichtert das Wiederfinden der Grundstellung. Das in Fig. 2 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel zeigt wiederum eine der Erfindung entsprechende Schaltvorrichtung mit einem Strombegrenzer vereinigt. Zwei Glasröhren a¹ und a² sind mit einem geringen gegenseitigen Höhenunterschied angeordnet und durch zwei U-förmige Glasröhren a³ und α⁴ oben und unten miteinander verbunden. Die Röhre α⁴ ist an der Stelle, an der sie in die Röhre a¹ mündet, bis auf eine Öffnung verschlossen, in die ein Pfropfen d aus Retortenkohle luftdicht eingesetzt ist. An ihrem linken Ende ist die Röhre a² unten mit einem Näpfchen a⁵, oben mit einem Beutel «⁶ ausgestattet. In die Röhre a^s ist ein Kontakt f¹, in das Näpfchen a⁵ ein Kontakt f² eingeschmolzen. Ein Elektromagnetkörper g°, der von einer Spule g umgeben ist, ist an dem Glaskörper mit zwei Schellen o¹ und 0} be·* festigt. Die Klemmen der Spule sind mit g¹ und g² bezeichnet. Der Glaskörper ist mit Hilfe eines Halters A¹ auf einer Platte h² befestigt ; diese ist auf einem Zapfen k drehbar gelagert, der auf einer mit zwei Anschlägen l^x und I² ausgestatteten, lotrecht anzuordnenden Grundplatte Z angebracht ist. Die Röhren a¹ und α^Ά sowie das Näpfchen a⁵ sind bei dem in der Zeichnung dargestellten Zustande der Vorrichtung mit Quecksilber gefüllt, der übrige Teil des luftdicht verschlossenen Glaskörpers enthält Wasserstoff gas. Ein eisernes Stäbchen e° liegt auf den über die Röhre a³ und das Näpfen cfi hinausragenden Quecksilberkuppen. Der linke Teil des Apparates stellt wiederum einen Strombegrenzer dar, indem bei geeigneter (z. B. der Fig. 1 entsprechender) Schaltung bei einer gewissen Erregung des Elektromagneten g° das Eisenstäbchen e° von den Quecksilberkuppen abgehoben und dadurch die Verbindung zwischen den beiden Quecksilberkuppen unterbrochen wird. Soll der Strombegrenzer für einen bestimmten Zeitabschnitt unwirksam gemacht werden, so ist der Glaskörper aus der gezeichneten Stellung, in der er den Anschlag Γ- berührt, durch eine Drehbewegung entgegen dem Bewegungssinne des Uhrzeigers zum Anliegen an den Anschlag I¹ zu bringen. Es strömt dabei Quecksilber aus den Röhren a¹ und a^s durch die Röhre a² hindurch in den Beutel a^e, während Wasserstoff in das Rohr α¹ eintritt. Wird der Glaskörper in die gezeichnete Stellung zurückgedreht, so tritt erst jetzt nach Vollendung der beiden zur Betätigung der Vorrichtung erforderlichen Teildrehbewegungen das in den Beutel «⁶ eingetretene Quecksilber in die Röhre a² zurück; es wird eine gewisse Menge Wasserstoff in der Röhre a¹ eingeschlossen, und es wird eine Quecksilberverbindung zwischen den Kontakten f¹ und f² hergestellt. Es nehmen dabei die Quecksilberspiegel die gestrichelt gezeichnete Lage ein. Der Strombegrenzer ist dadurch wiederum so lange unwirksam, bis der in der Röhre a¹ eingeschlossene Wasserstoff hinausgepreßt ist und das Quecksilber die Röhre a² verlassen hat.

Fig. 3 zeigt als drittes Ausführungsbeispiel eine der Erfindung entsprechende Vorrichtung, die dazu bestimmt ist, einen Stromkreis für einen bestimmten Zeitabschnitt zu schließen. Zur Betätigung der Vorrichtung dient dabei ein besonderes Getriebe, was im allgemeinen

vorteilhaft ist, wenn die Schaltvorrichtung mit einer Vorrichtung ausgestattet werden soll, die zählt, wie oft die Schaltvorrichtung betätigt worden ist, oder mit einer Vorrichtung, die die Schaltvorrichtung nur nach Einwerfen eines Geldstücks zu betätigen erlaubt. Eine in sich zurückkehrende Glasröhre a, die in ihrem rechten Teil ungefähr geradlinig und in ihrem linken Teil gebogen verläuft, ist in ihrem

ίο rechten Teil ungefähr in der Hälfte ihrer Höhe verschlossen bis auf eine Öffnung, in die ein Pfropfen d aus Retortenkohle luftdicht eingesetzt ist. In die Röhre α ist unten ein Kontakt f¹ und in einer Ausbuchtung a° ihres linken Teils ein Kontakt f² eingeschmolzen. Der luftdicht verschlossene Glaskörper ist bei dem in der Zeichnung dargestellten Zustand der Vorrichtung in seinem unteren Teil mit Quecksilber, im übrigen mit Wasserstoffgas gefüllt und mit Hilfe eines Halters h¹ auf einer Platte h² befestigt. Diese Platte, an der ein an seinem äußeren Ende mit einem Auge h° versehener Arm A³ sitzt, ist auf einem Zapfen k drehbar gelagert, der auf einer lotrecht anzuordnenden Grundplatte I angebracht ist. In einem Lagerkörper fi, der ebenfalls auf der Grundplatte I angebracht ist, ist ein Knopf q drehbar gelagert, auf dessen Welle eine Kurbel r¹ befestigt ist. Der Kurbelzapfen r² ist durch einen Lenker s mit einem an dem Auge h° angeordneten Zapfen t verbunden.

Zur Veranschaulichung der Wirkungsweise der Vorrichtung ist in der Zeichnung eine Batterie u sowie eine Glühlampe n, deren Klemmen mit n¹ und n² bezeichnet sind, angedeutet. Die Klemme n^x ist mit dem Kontakt f² verbunden, die Klemme n² liegt an dem einen Pol der Batterie, deren anderer Pol mit dem Kontakt f¹ verbunden ist. Bei dem in der Zeichnung dargestellten Zustand der Vorrichtung ist die Glühlampe nicht eingeschaltet. Soll sie für einen gewissen Zeitabschnitt eingeschaltet werden, so ist der Knopf q einmal herumzudrehen. Dabei vollzieht der Glaskörper zunächst eine Drehbewegung entgegen dem Sinne der Uhrzeigerbewegung, wobei eine gewisse Menge Wasserstoff in den unter dem Kohlenpfropfen liegenden Teil des Glasrohres α übertritt; dann kehrt der Glaskörper seinen Drehsinn um und gelangt nach Vollendung der Drehung des Knopfes wieder in die gezeichnete Stellung zurück, wobei die unter den Kohlenpfropfen getretene Menge Wasserstoff zwischen dem rechten Quecksilberspiegel und dem Kohlenpfropfen eingeschlossen wird und die beiden Quecksilberspiegel die gestrichelt gezeichnete Lage einnehmen. Zwischen den Kontakten f¹ und f² ist dadurch eine leitende Verbindung hergestellt, so daß die Glühlampe eingeschaltet ist. Durch den Höhenunterschied, der zwischen den beiden Quecksilberspiegeln herrscht, wird allmählich jene eingeschlossene Wasserstoffmenge durch die Poren des Kohlenpfropfens hindurchgepreßt, so daß die Quecksilberspiegel wieder langsam in die gezeichnete Lage zurückkehren. Dabei wird die Lampe dann wieder ausgeschaltet, wenn der linke Quecksilberspiegel den Kontakt p verlassen hat.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Schaltvorrichtung, bei der durch eine gemeinsame Drehbewegung zweier kommunizierender Röhren ein Höhenunterschied zwischen den beiden Spiegeln einer in den Röhren enthaltenen, elektrizitätleitenden Flüssigkeit herbeigeführt wird und beim Sinken des gehobenen Spiegels ' der andere eine nichtleitende Flüssigkeit oder Gas durch ein System enger Öffnungen preßt, dadurch gekennzeichnet, daß jene Drehbewegung aus zwei einander entgegengerichteten, gleich großen Teildrehbewegungen besteht, bei deren erster die durch jenes System von Öffnungen hindurchzupressende Menge der nichtleitenden Flüssigkeit oder Gas von dem zu hebenden Spiegel der leitenden Flüssigkeit zu deren anderem Spiegel übertritt.

2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die leitende Flüssigkeit dazu bestimmt ist, beim Beginn des Hindurchströmens der nichtleitenden Flüssigkeit durch jenes System von Öffnungen zwisehen zwei Kontakten eine leitende Verbindung zu bilden, die nach dem Hindurchströmen durch das Sinken des gehobenen Spiegels der leitenden Flüssigkeit sich öffnet, dadurch gekennzeichnet, daß diejenige der kommunizierenden Röhren, in der sich dieser Spiegel befindet, so gestaltet ist und die beiden Kontakte in ihr so angeordnet sind, daß die Verbindung zwischen ihnen erst nach der Vollziehung i°5 beider Teildrehbewegungen sich herstellt.

3. Vorrichtung nach Ansprurh 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der beiden Teildrehbewegungen verändert werden kann, so daß zu einem größeren Drehwinkel eine no größere, von dem einen Spiegel der leitenden Flüssigkeit zu dem andern übertretende Menge der nichtleitenden Flüssigkeit gehört.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.