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Kontakteinrichtung zur elektrischen Steuerung eines Verstellungsreglers
für Bogenlampen Verschiedene Gebiete erfordern die Anwendung einer Kontroll- und
Reguliervorrichtung, die durch Schwankungen von Wärmestrahlen - mit oder ohne Lichterscheinung
- betätigt wird; dies ist z. B. der Fall bei der selbsttätigen Regelung von elektrischen
Lichtbogen. Man kann in diesem Falle, um den Lichtbogen immer im Brennpunkt der
Linse eines Reflektors zu erhalten, die von dem Lichtbogen ausgestrahlte Wärme zur
Betätigung einer selbsttätigen Einstellvorrichtung benutzen durch Ausnutzung der
durch die Wärmestrahlung in dieser Vorrichtung hervorgerufenen Veränderungen. Die
Strahlungsschwankungen sind wieder abhängig von der beispielsweise durch Abnutzung
der Kohle erfolgenden Veränderung des Lichtbogens. Man kann in diesem Falleinen
feststehenden Schirm auf der einen Seite der Strahlenquelle derart anordnen, daß
eine hierdurch erhaltene Schattengrenzlinie auf die durch die Temperaturschwankungen
zu betätigende Vorrichtung fällt, da ja die Temperaturschwankungen augenscheinlich
von der Lagenänderung der erwärmten Oberfläche und folglich von der Stellung des
Lichtbogens zum feststehenden Schirm abhängig sind.
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Gegenstand der Erfindung ist eine in angegebenem Sinne zu betätigende
Vorrichtung, durch die ein irgendeine Anordnung betätigender-Stromkreis geschlossen
oder unterbrochen werden kann. Diese Vorrichtung, Thermostat, muß gegen die Temperaturschwankungen
der umgebenden Luft unempfindlich sein, so daß nur die hier in Betracht kommenden
Wärmestrahlen wirksam sind. Sie beruht im wesentlichen auf den Eigentümlichkeiten
von »Kompensationsstreifen«, die aus zwei Metallen mit verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten
fest zusammengelötet sind und die unter dem Einfluß von Temperaturschwankungen verschieden
starke Krümmungen annehmen können die Außen- und Innenfläche. dieser Streif,-2n
verlängern sich ungleichmäßig bei steigender Temperatur.
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Ein an seinem einen Ende befestigterKompensationsstreifen ,nimmt bei
Erwärmung die Form eines Bogens an, dessen Krümmungsradius im Verhältnis der Temperatursteigerung
abnimmt und dessen freies Ende bei dieser Bewegung imstande ist, einen Stromkreis
zu öffnen oder zu schließen.
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In der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die zwei Teile des Kontaktes
auf zwei verschiedenen Kompensationsstreifen in der Weise angeordnet, daß Temperaturänderungen
des umgebenden Mediums ohne Einfluß auf die relative Stellung der beiden Kontaktteile
sind. Wird dagegen der eine dieser Kompensationsstreifen einer Wärmestrahlung ausgesetzt,
so verändert sich die relative Stellung der Kontaktteile in Abhängigkeit von dieser
Strahlung.
Auf der Zeichnung ist die Erfindung in zwei Ausführungsformen
beispielsweise veranschaulicht. Es sind: Abb. i und 2 ein senkrechter Längsschnitt
bzw. Ansicht von oben einer ersten Ausführungsform, Abb.3 Ansicht von obeneiner
zweiten Ausführungsform. -Abb. 4, 5 und 6 zeigen schematisch die Anordnung der Kontakte
in den verschiedenen möglichen Stellungen nach der zweiten Ausführungsform.
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Wie aus Abb. i ,ersichtlich, besteht die erste Ausführungsform aus
zwei Kompensationsstreifen i und 2, die übereinander angeordnet sind; ihre Oberfläche
liegt in der Strahlungsrichtung des Lichtbogens, wobei der untere Kompensationsstreifen
im 'Schatten des oberen liegt. Diese Kompensationsstreifen sind aus je zwei Metallbändern
zusammengesetzt, beispielsweise Eisen-Nickel, von denen das eine einen. sehr hohen,
das andere einen unbeträchtlichen Ausdehnungskoeffizienten hat. Diese Anordnung
ist besonders bei beschränktem Raum in wagerechter Richtung von Vorteil. Die Enden
beider so angeordneter Streifen würden nun auf verschiedenen geomnetrischen örtern
liegen; man kann aber diese Örter praktisch in dem in Betracht kommenden Gebiet
zusammenfallen lassen, indem man an den unteren Streifen, der in gleicher Weise
wie der obere ausgebildet ist, einen Streifen 3 anfügt, der sich unter der Strahlungseinwirkung
m einer den beiden Bersten Streifen entgegengesetzten Richtung krümmt. (Die durch
die Erwärnzung hervorgerufene Krümmung ist auf der Zeichnung durch die Pfeile
f i, f 2,f3 angegeben.) Die Kontakte 4 und 5 können aus Platin, Platinsilber,
Gold oder Wolfram bestehen. Der Streifen i ist in seinem Metallstück 6 befestigt,
das beweglich auf einer Achse 7, :die die Wände des Gehäuses 8 verbindet, angeordnet
äst. Das Metallstück 6 besitzt eine senkrechte Verlängerung, die als Führung für
das kugelige Ende einer durch die Wand des Gehäuses durch ein Gewinde hindurchführenden
Schraube 9 ausgebildet ist, durch deren Drehung die relative Einstellung des Kontaktes
4 und damit auch des Kontaktes 5 durch Drehung des Metallstückes 6 auf der Achse
7 bewirkt wird. Der Streifen 2 ist auf seiner isolierten .Schraube i o befestigt,
die als Stromzuführung dient, während der Kompensationsstreifen i durch das Gehäuse
8 mit der Stromquelle in Verbindung steht. Der Boden ides Gehäuses 8 ist zur Ermöglichung
der nötigen Luftzirkulation offen (8i), um eine durch Wärmeanhäufung unrichtige
Beeinflussung der Vorrichtung zu vermeiden. Außerdem erhöht diese Luftzirkulation
die Abkühlungsgeschwindigkeit und beschleunigt so den Eintritt des Temperaturgleichgewichts
für jede Lage des Wärmebereichs, dessen Grenzlinie in Abb.2 durch den Bogen i i
angegeben ist.
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Auf diese Weise ist der Apparat geeignet, den Kontakt zu unterbrechen,
wenn die Wärmestrahlen auf den oberen Kontaktstreifen i auftreffen. Um umgekehrt
den Stromkreis zu schließen, genügt .es, den U-förmigen Streifen 3 innerhalb der
beiden Streifen i und 2 anzuordnen und die Kontakte 4 und 5 .entsprechend auszubilden.
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Die Kontakte 4 und 5 werden so reingestellt, daß sie in kaltem Zustande
geschlossen sind; steigt die Temperatur der umgebenden Atmosphäre, so dehnen sich
beide Doppellamellen 1, 2 gleichmäßig und gleichförmig aus, das U-förmige Verbindungsstück
3 verhält die Verbindung der sich voneinander entfernenden Kontakte ¢, 5 aufrecht,
und der Stromkreis wird nicht unterbrochen.
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;Sobald jedoch die Wärmestrahlen ausschließlich auf die :obere Doppellamelle
i treffen, so liegt die darunter befindliche Doppellamelle 2 mit im Wärmeschatten
der ersten, i, und dehnt sich nicht aus, die Kontakte 4 und 5 öffnen sich, und der
Stromkreis wird unterbrochen.
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Diese Einrichtung wirkt mit einem Verstellungsregler für Bogenlampen
derart zusammen, daß durch die genannten, Kontakte der Vorschubantrieb der Kohlestäbe
eingeschaltet wird. Die Stäbe werden so lange vorgeschoben, bis die Doppellamielle
i sich beispielsweise durch übermäßigen Abbrand der Kohle erhitzt und,den Kontakt
öffnet, so daß der Vorschub unterbrochen wird. Hat die Wärmewirkung nachgelassen,
so kehrt die Doppellamelle i in ihre Anfangsstellung zurück, so daß der Stromkreis
und der Vorschub" wieder eingeschaltet werden.
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In der Ausführungsform nach Abb.3 sind die Streifen gleich und parallel
angeordnet. Diese Vorrichtung beansprucht mehr Platz als die vorhergehende, aber
sie gestattet die unveränderliche Lage der Kontakte unter dem Einfluß der umgebenden
Temperatur; die Streifen sind gleich ausgeführt und angeordnet, ihre Veränderungen
unter dem Einfiuß i dieser Temperatur sind ebenfalls die gleichen.
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In dem dargestellten Beispiel besteht der Thermostat aus drei Streifen
12, 13 und 14, die mit elektrischen Leitungen verbunden sind (s. Abb.3). Die an
den Enden der Streifen i angeordneten Kontakte besitzen schräge Berührungsflächen,
um seine seitliche Bewegung zu gestatten (s. Abb. 4, 5, 6).
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Die ,Streifen 12 und 14 können sich um ihre Achse, die gleichzeitig
als Isolierung a dient, drehen; damit ist seine Regelung der relativen Lage der
Kontakte ermöglicht, was
dadurch geschehen kann, daß beispielsweise
die Hebel 15 und 16 auf den Achsen bzw. den Streifen angeordnet sind; selbstverständlich
kann auch eine beliebige andere Vorrichtung dazu verwendet werden. Der Streifen
13 kann direkt am Gehäuse 17 befestigt sein, welches Gehäuse wie nach der ersten
Ausführungsform ausgebildet ist; es kann isoliert sein oder nicht.
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Die Vorrichtung kann beispielsweise angewendet werden, um entsprechend
der Lage - des Wärmebereichs einen Kontakt zuschließen oder zu öffnen, der die Einstellung
der Kohle eines elektrischen Lichtbogens verändern kann; wenn die Kohle zu weit
vorgeschoben ist, wird ein Kontakt geschlossen, durch den die Kohle in ihre normale
Lage zurückgeführt wird.
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Die verschiedenen Grenzen des Wärmebereichs (Grenzlinie von Licht-und
Schatten) sind in Abb.3 durch die Bogen 111, 11=, 113 dargestellt.
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Im Ruhezustande haben die Kontakte die in Abb. 5 wiedergegebene Stellung.
Die den Vorschub des Lichtbogens bewirkenden Kontakte 12, 13 sind geschlossen, während
der Kontakt 13, 1.4 offen ist und den Rückzug der Kohlestäbe veranlaßt.
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Beim Einschalten des Lichtbogens erstreckt sich die Wärmezone normal-erweise
bis zur Grenze 111, so daß nur die Doppellamelle 1 2 von ihren Strahlen getroffen
wird. Sie krümmt sich nach unten, so daß die aus Abb. q. ersichtliche Kontaktstellung
zustande kommt und der Vorschub unterbrochen wird.
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Nach Abnutzung der Kohle geht der Lichtbogen immer weiter zurück,
und er sendet einen von dem Bogen 111 begrenzten Strahlenbereich aus, der keinen
Kompensationsstreifen mehr trifft; der Streifen 12 nimmt nun seine anfängliche Lage
wieder ein, der Kontakt 12, 13 wird geschlossen (Abb. 5), so daß hierdurch die Kohle
wieder vorgeschoben wird. Geschieht dies zu weit, so trifft der von dem Bogen 113
begrenzte Wärmebereich auf die Streifen 12 und 13; der erstere dehnt sich mehr aus
als der zweite, so daß .der Kontakt 13,14 ohne Berührung des Streifens 12 geschlossen
wird (Abb.6). So ist der das Zurückweichen der Kohle betätigende Kontakt geschlossen,
der Lichtbogen nimmt selbsttätig seine normale Stellung ein, durch die wieder der
Kontakt 13, 1 ¢ und damit das Zurückweichen der Kohle unterbrochen wird.
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Diese Vorrichtungen können selbstverständlich mit und ohne einen besonderen
Einstellmechanismus angewandt werden.
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Die Anwendung dieser Differentialthermostaten erstreckt sich auf selbsttätige
Regelung aller Apparate mit einer Wärmequelle, die eine sichtbare oder unsichtbare
Strahlung aussenden. Ihre Empfindlichkeit gestattet durch die Einstellmöglichkeit
ein öffnen und Schließen der Kontakte je nach den Temperaturschwankungen. Ein schnelles-empfindliches
Einspielen erfordert dünne und lange Kompensationsstreifen, anderseits beansprucht
die gute Durchbildung der Apparate, die Schwankungen ausgesetzt sind, sowie der
elektrische Kontakt selbst eine möglichst geringe Länge und eine genügende Stärke
dieser Streifen. Man wählt also die Abmessungen nach den jeweiligen Anwendungsbedingungen.