DE300482C

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Publication number: DE300482C
Application number: DENDAT300482D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVe 300482 KLASSE 21g. GRUPPE

SIEMENS-SCHUCKERTWERKE G. m. b. H. in SIEMENSSTADT β. BERLIN.

Flüssigkeitsmasse.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 30. Juni 1916 ab.

Gegenstand der Erfindung ist ein Relais nach dem Luftthermometer-Prinzip, das sich vor den bekannten Geräten dieser Art besonders durch unmittelbare oder wenigstens in sehr einfacher Weise herstellbare Betriebsbereitschaft nach dem Transporte auszeichnet. Ein solches Gerät besteht in seiner üblichen Form aus einem Glasgefäß, das aus zwei mit Luft oder anderem Gas erfüllten, durch ein

ίο U-Rohr miteinander verbundene Ballons gebildet ist. In dem U-Rohr befindet sich eine gewisse Masse Quecksilber; in seine Wände sind mit dem Lokalstromkreis verbundene Platindrähte eingeschmolzen, deren leitende Verbindung das Quecksilber bei seiner Verschiebung herstellen und aufheben kann. Wenigstens einer der Ballons ist mit einem angebauten oder eingebauten Heizwiderstand versehen. Durch diesen Heizwiderstand wird Strom geleitet, wenn das Gerät schalten soll. Der Gasdruck in dem Ballon wird durch die Erwärmung erhöht; der erhöhte Druck verschiebt das Quecksilber in der Richtung nach dem anderen Ballon, dabei schaltet das Quecksilber den Lokalstromkreis.

Gemäß der Erfindung wird ein solches Gerät verbessert, indem zunächst die beiden Ballons durch einen Gasdruck-Ausgleichsweg von hohem Widerstand miteinander verbunden werden, weiterhin dadurch, daß ein bestimmter Verschiebungsweg der Quecksilbermasse festgelegt wird durch Einrichtung von Stellen an dem Gefäß mit Überströmungswegen für das Gas, an denen nach der Heranschiebung der Quecksilbermasse das Gas von der Überdruckseite nach der Unterdruckseite überströmen kann mit dem Ergebnis einer Aufhebung des Druckunterschiedes zwischen den beiden Ballons und nachfolgender Wiedertrennung ihrer Räume durch die Quecksilbermasse. Schließlieh werden in dem Verschiebungsweg der Quecksilbermasse Stauvorrichtungen angeordnet, die den für Verschiebung der Quecksilbermasse erforderlichen Druckunterschied zwischen den beiden Ballons auf ein bestimmtes Maß festlegen.

Zur anschaulichen Beschreibung dieser Maßnahmen und ihrer Wirkungen wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der verschiedene Ausführungsformen der Erfindung schematisch dargestellt sind.

In Fig. ι sind B₁ und B₂ die beiden Ballons. R ist das U-Rohr, das sie miteinander verbindet. P₁, P₂, P₃ sind beispielsweise drei in die Wand des Rohres eingeschmolzene Platindrähte. Q ist ein Quecksilberfaden, der bei seiner gezeichneten Ruhelage die Drähte P₁ und P₂ leitend miteinander verbindet,, bei einer Verschiebung nach rechts diese Verbindung zunächst aufhebt und bei weiterer Verschiebung eine Verbindung zwischen P₂ und P₃ herstellt. H ist ein in den Ballon B₁ eingebauter Heizwiderstand. Wird er durch die Leitungen K₁, h₂ mit Strom beschickt, so steigt der Gasdruck in B₁ und der Quecksilberfaden wird, wie angegeben, verschoben,

wobei der nicht mitgezeichnete Lokalstromkreis, mit dem die Drähte P verbunden sind, geschaltet wird.

Soweit ist das Gerät bekannt. Gemäß der Erfindung ist zwischen B₁ und B₃ ein Gasdruck-Ausgleichsweg von hohem Widerstand in Gestalt einer Kapillare K hergestellt. Dieser Ausgleichsweg beeinträchtigt die geschilderte Wirkung des Gerätes nicht, da sie in

ίο einer so kurzen Zeit vor sich geht, daß kein merklicher, geschweige denn ein vollständiger Druckausgleich zwischen S₁ und B₂ durch K stattfinden kann. Seine Wirkung tritt vielmehr dann ein, wenn das Quecksilber bei Stromlosigkeit von H und gleichmäßiger Temperatur des ganzen Gerätes nicht seine normale Lage hat. Das ist in der Regel der Fall, wenn auf dem Transport das Quecksilber zum Teil oder ganz aus dem Rohr R heraus in einen der Ballons geflossen war und man zur Beseitigung der nachher in dem Rohr miteingeschlossenen Gasblasen alles Quecksilber erst einmal durch starke Belastung von H nach B₂ hinübergetrieben hat, um bei der Wiederabkühlung von B₁ wenigstens einen zusammenhängenden Quecksilberfaden in R zu erhalten.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der der Verschiebungsweg der

•30 Quecksilbermasse festgelegt ist zwischen Stellen, an denen durch Überströmen des Gases ein Druckausgleich erfolgen kann. Beide Ballons sind mit Heizwiderständen H₁ bzw. H₂ versehen und wieder durch eine Kapillare K verbunden. Das Rohr R enthält Erweiterungen R' und R", die durch ein dünnes Rohr r zusammenhängen. In die Wände der Erweiterungen sind Platindrähte P', P", f, ft" eingeschmolzen; die letzten beiden sind miteinander und mit einem Leiter ft verbunden. Ein Quecksilbertropfen Q, der sich augenblicklich in der Erweiterung R" befindet, stellt . eine leitende Verbindung zwischen p und P" her. Soll diese Verbindung aufgehoben und dafür eine Verbindung zwischen P' und ft hergestellt werden, so wird dem Heizwiderstand H₂ durch die Leitungen h und/j" Strom zugeführt. Dabei wird bei genügender Steigerung des Druckes in B₂ das Quecksilber durch r nach R' hinübergeschoben. Kommt dabei der Quecksilbertropfen in die bei q gestrichelt angedeutete Lage, so findet das unter höherem. Druck stehende Gas in B₂, R" und r zwischen dem Quecksilbertropfen q und der Wand der Er-Weiterung R' einen Weg, um in den Ballon B₁ hinüberzuströmen. Dabei gleicht sich der Druck zwischen den Ballons aus und der Quecksilbertropfen fällt in R' in die Lage zurück, die in der Zeichnung der Tropfen Q in R" hat.

Dabei wird das Rohr R wieder abgesperrt und die Trennung zwischen den Gasräumen B₁ und B₂ wieder hergestellt. Nach Ablauf dieser Vorgänge herrscht in B₁ und B₂ ungefähr derselbe Druck. Wird nun H₂ abgeschaltet, so kühlt sich B₂ und sein Gasinhalt langsam ab. Dabei sinkt der Druck in B₂, das Quecksilber würde wieder nach R" zurückgesaugt werden, wenn nicht die Kapillare K da wäre. Sie ermöglicht bei richtiger Bemessung ihres Widerstandes im Verhältnis zu dem Widerstand, der sich der Verschiebung des Quecksilbers durch r entgegensetzt, den langsamen Druckausgleich zwischen B₁ und B₂ ohne Rücksaugung des Quecksilbers.

Um diese Wirkung der Kapillare K auf alle Fälle sicher zu stellen, ist es zweckmäßig, in den Verschiebungsweg der Quecksilbermasse eine oder mehrere Stauvorrichtungen einzubauen, um den für die Verschiebung des Queksilbers erforderlichen Druckunterschied zwischen B₁ und B₂ auf ein bestimmtes Maß festzulegen. Solche Stauvorrichtungen können z. B. ansteigende Rohrstücke sein, wie S₁, s₂ in der Fig. 3; S₁ ist dabei bei Verschiebung des Quecksilbers von B₁ nach B₂ wirksam, s₂ bei Verschiebung des Quecksilbers in der umgekehrten Richtung. Eine Stauvorrichtung anderer Art erhält man, wenn man das Rohr r der Ausführung nach Fig. 2 auf Kapillarenmaß verengt, wenn nicht im ganzen, so doch wenigstens an einer Stelle, so daß die Verschiebung des Quecksilbers durch den kapillaren Gegendruck verhindert wird, bis der auf dem Quecksilber lastende Überdruck eine bestimmte Größe, etwa von einigen Zentimetern Quecksilbersäule erreicht hat.

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem der Gasdruck-Ausgleichsweg zwischen den Ballons B₁, B₃ in besonderer Weise hergestellt ist. In jedem der Ballons ist eine Kapillare K₁ bzw. K₂ eingeschmolzen, durch die das Innere des Ballons mit der Außenluft in Verbindung steht. Durch Filter It₁ bzw. k₂, die aus Wattebäuschchen bestehen können, oder durch irgendwelche andere geeignete Mittel wird die Verstopfung der Kapillaren durch Staub verhindert. Bei dieser Ausiührung ist also gewissermaßen der ganze Luftraum außerhalb des Glasgefäßes in Reihe mit den Kapillaren K₁ und K₂ zwischen die Innenräume der Ballons B₁ und B₂ eingeschaltet.

Als Heizwiderstände sind Stäbchen aus einem Stoff mit hohem, spezifischem Widerstand angenommen, beispielsweise aus dem siliziumhaltigen Stoff, der im Handel als Silit bekannt ist, oder aus Carborund.

Die Figur zeigt eine Schaltung, bei der die Heizwiderstände durch die Bewegung des Quecksilbertropfens sich selbsttätig abschalten. A ist eine Stromquelle, als Sammlerbatterie angenommen, aus der die Heizwiderstände H₁, H₂ und die Wicklungen M₁, M₂ der zu steu-

ernden Apparate im Lokalstromkreis gespeist wer-den. S₁, S₂ sind Schalter, die. mit den Heizwiderständen in Reihe liegen; sie können in beliebiger Entfernung von dem Relais und den Apparaten im Lokalstromkreis angeordnet sein und dienen dazu, abwechselnd den einen oder den andern'Heizwiderstand einzuschalten. Man mag sich die beiden Schalter so miteinander gekuppelt denken, daß immer nur

ίο ,der eine von ihnen geschlossen werden kann. Die Verbindungen sind aus der Figur zu entnehmen. Die Enden der Heizwiderstände A₁, d₂ sind in Quecksilbersammeiräume verlegt, so daß sie in das Quecksilber eintauchen und die Heizstromkreise "beim Abfließen des Quecksilbers öffnen können. Wird nämlich, ausgehend von dem in der Zeichnung dargestellten Anfangszustand des Gerätes, bei dem sich das Quecksilber Q auf der Seite des Ballons B₁ befindet und der Stromkreis von Af₁ über p', Q₁P' geschlossen ist, der Schalter S₁ geschlossen, so fließt Strom durch H₁. Bei der, darauffolgenden Verdrängung des Quecksilbers wird zunächst die -Verbindung zwischen Q und p'

»5 unterbrochen und M₁ abgeschaltet. Das Quecksilber fließt weiter ab, bis schließlich auch das Ende von d_x aus dem Quecksilber heraustritt; dadurch wird H₁ stromlos. Inzwischen hat das Quecksilber auf der andern Seite die Verbindung zwischen p" und P" hergestellt und dadurch M₂ eingeschaltet. Nach Wiederöffnung des Schalters S₁ und erfolgtem Druckausgleich ist dann das Gerät für die Betätigung in der umgekehrten Richtung durch Schließen des Schalters S₂ bereit.

Claims

Patent-Ansprüche:

i. Schaltvorrichtung, bei der zur Auslösung der beabsichtigten Schaltwirkungen eine Flüssigkeitsmasse, vornehmlich eine Quecksilbermasse, in einem rohrförmigen Gefäß verschoben wird durch Erzeugung eines Druckunterschiedes zwischen den durch

• die Flüssigkeitsmasse geschiedenen gaserfüllten Teilräumen (B₁, B₂) des Gefäßes, gekennzeichnet durch die Anordnung eines Gasdruckausgleichsweges von hohem Widerstände zwischen den beiden gaserfüllten Teilräumen des Gefäßes.
2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein bestimmter Verschiebungsweg . der Flüssigkeitsmasse festgelegt ist durch Stellen des Gefäßes (R', R", Fig. 2) mit Überströmungswegen für das Gas, derart, daß nach Ver-Schiebung der Flüssigkeitsmasse bis an eine solche Stelle das Gas von der Überdruckseite an der Flüssigkeitsmasse vorbei nach der Unterdruckseite strömen kann mit dem Ergebnis einer Aufhebung des Druckunterschiedes zwischen den beiden Teilräumen des Gefäßes und nachfolgender Wiedertrennung dieser Teilräume durch die Flüs-■ sigkeitsmasse.
3.' Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Anordnung von Stauvorrichtungen in dem Verschiebungsweg (R) der Flüssigkeitsmasse, zu dem Zwecke, den Druckunterschied zwischen den Teilräumen der Flüssigkeitsmasse zu erhöhen, der für die Verschiebung der Flüssigkeitsmasse erforderlich ist.
4. Schaltvorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Steigungen (S₁, S₂) in dem Verschiebungsweg der Flüssigkeitsmasse.
5. Schaltvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Verschiebungsweges der Flüssigkeitsmasse wenigstens an einer Stelle auf Kapillarenmaß verengt ist.
6. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 mit Luft in den Teilräumen des Gefäßes, gekennzeichnet durch Kapillare (Ul₁, K₂), die die Teilräume mit der Außenluft verbinden und zweckmäßig mit Filtern (k_u A₂) oder anderen Mitteln gegen Verstopfung durch Staub versehen sind.
7. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Druckänderung durch elektrische Heizung des Gases in einem Teilraum des Gefäßes erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Unterbrechungsstelle im Stromkreis des Heizwiderstandes durch die von ihm bewirkte Verschiebung der Flüssigkeitsmasse geöffnet wird.
8. Schaltvorrichtung nach Anspruch 7 mit Quecksilber, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende des Heizwiderstandes (^₁, d_%) - in die Quecksilbermasse reicht, wenn sie sich in der Lage befindet, aus der sie durch die Wirkung des Heizwiderstandes verschoben werden soll.

Hierzu r Blatt Zeichnungen.