DE484855C - Lichtgesteuerter elektrischer Schalter - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Schaltvorrichtung, welche als besonderes Merkmal eine lichtgesteuierte Quecksilberröhre aufweist.

Die Vorrichtung besitzt an ihren Enden zwei erweiterte zugeschmobenie Teile, die durch einen verengten V-förmigen Teil an einer Ecke miteinander verbunden sind. In diesem befindet sich eine Trennschicht aus Quecksilber sowie Einrichtungen, um die Elektroden oder Pole in den Wänden zu befestigen. Derartige Vorrichtungen sind bekannt. Gemäß der Erfindung enthält die Vorrichtung innerhalb des einen der erweiterten Teile einen lichtabsorbierenden Stoff, wobei der eigentliche Schalterkörper einheitlich aus derselben Sorte Glas oder durchscheinenden Material hergestellt werden kann. Die Vorteile der Erfindung liegen in der

ao Bauart des Schalterkörpers, welche eine gleichförmige und einfache Befestigung der Elektroden gestattet, wobei die Zuführungen auf der unteren Seite der Schalteinrichtung befestigt werden können. Der lichtabsorbierende Stoff von der gewünschten Art kann in dem einen Kolben bzw. dem erweiterten Teil am Ende angebracht werden, bevor der Kolben verschlossen wird, so daß der Körper durchweg aus demselben Glas oder Stoff gefertigt sein kann. Wird die Schaltvorrichtung dem Licht, der Wärme oder einem Temperaturwechsel ausgesetzt, so werden beide Kolben in ähnlicher Weise beeinflußt, und der Druck in ihrem Innern nimmt um gleiche Beträge zu oder ab, ausgenommen dann, wenn der eingeschlossene Stoff den Strahlen ausgesetzt ist, die er absorbieren soll. Da sich * derselbe in einem zugeschmolzenen Kolben befindet, geht der Temperaturzuwachs nicht an die umgebende Atmosphäre verloren, und die Schaltvorrichtung ist empfindlicher eingestellt, als wenn der absorbierende Stoff in der Außenwand enthalten wäre; auch kann durch die Bildung des absorbierenden Stoffes aus einzelnen, unregelmäßig gestalteten Teilc'hen den Lichtstrahlen eine größere Absorptionsfläche dargeboten werden.

In den Abbildungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Abb. ι ist eine Seitenansicht der einen Ausführungsform der Erfindung mit einer Ansicht auf die offene Seite des Schaltergehäuses;

Abb. 2 ist ein senkrechter Mittellängsschnitt zur Veranschaulichung der Schalterteile, der den absorbierenden Stoff in Seitenansicht ._. ■ zeigt;

Abb. 3 ist ein Schnitt ähnlich Abb. 2, der eine Abänderung zeigt.

Abb. ι und 2 stellen einen Schalter dar aus einer Quecksilberröhre, die aus Glas oder einem anderen durchscheinenden Stoff in einem Stück bestehen kann, mit zwei koibenartigen Endteilen 1 und 2, die ähnliche Ge-

stalt wie die handelsüblichen Glühbirnen aufweisen. Beide sind durch einen verengten röhrenförmigen! Teil 3 von V-förmiger Form so miteinander verbunden, daß die benachharten Wände der Kolben 1 und 2 dicht beieinander liegen. Die Vorrichtung ist auf der Rückwand eines zylindrischen Gehäuses 4 durch Halter 5 befestigt, welche jedem der Kolben umfassen. Die Gehäuserückwand trägt ferner Klemmschrauben 6 und 7, welche mit den Schalterendpunkten durch Zuführungen 8 in Verbindung stehen. Diese Klemmschrauben können durch die Gehäusewand durchgeführt sein, um eine Verbindung mit dem zu überwachenden Stromkreis nach außen herzustellen.

Es ist zweckmäßig, den Schenkeln des V-förmigen Verbindungsteiles die Gestalt eines Zylinders zu geben, welcher aus jedem der ao beiden Kolben in der Verlängerung der Mittellinie herausragt, wobei die benachbarten Wände des »V« sich in gleichem Abstand von den beiden Kolben vereinigen. Der eine Schenkel ist über seine Verbindung mit der Außenwand des anderen Schenkels hinaus weiter nach unten geführt, während an den anderen im rechten Winkel ein Raum von ähnlichem Durchmesser angesetzt ist, der parallel zum ersten Schenkel verläuft und einen rechtwinkligen Abschluß 10 besitzt. Dieser Raum liegt in der unteren Wand dicht bei ihrer Vereinigung mit dem Kolben, und zwar so, daß seine Einmündung in den unteren Teil des Verbindungsstückes 3 um ein geringes höher liegt als der Scheitelpunkt des Winkels, der von den inneren Wänden dieses Verbindungsstückes gebildet wird. Durch die Stirnwände 9 und 10 des»V« sind Elektroden 1 r durchgeführt und durch Einschmelzung in den röhrenförmigen Teil der Umhüllung in. Mittellage befestigt. Die Zuführungen 8 zu den Klemmschrauben sind mit den äußeren Teilen der Elektroden 11 verbunden. Bevor die Vorrichtung zugeschmolzen wird, wird eine genügende Menge einer elektrisch leitenden Flüssigkeit 12, z. B. Quecksilber, in sie eingeführt, um eine flüssige Trennschicht zwischen den Kolben 1 und 2 in dem V-förmigen Verbindungsstück 3 zu bilden und den aus diesem herausragenden, durch die Stirnwand 10 abgeschlossenen Raum zu füllen. Infolge seiner Bauart steht die Flüssigkeit in diesem Raum mit der Hauptmenge der Trennschicht nicht in Verbindung, so daß bed normalen Verhältnissen der Stromkreis zwischen den Klemmschrauben 6 und 7 offen und der innere Druck in den beiden Kolben gleich ist. Beim Anwachsen des Druckes im Kolben 2 wird die flüssige Trennschicht in dem aus dem Kolben 1 herausragenden Schenkel aufsteigen und sich mit der Flüssigkeit in dem benachbarten Behälter vereinigen, wodurch der Stromkreis zwischen den Elektroden 11 geschlossen ist. Bei übermäßigem Druck im Kolben 2 tritt das Gas durch die flüssige Trennschicht in Blasen hindurch, ohne die elektrische Verbindung zu unterbrechen; sobald der Druck in beiden Kolben durch Rückkehr zum normalen Betrag gleich groß wird, ,strömt das überschießende Gas zu seinem ursprünglichen Behälter in Blasen durch die flüssige Trennschicht zurück. Diese Bauart gestattet es, nicht bloß die Elektroden 11 des Schalters auf der unteren Seite der Vorrichtung mit den Leitungen 8 zu den I"Qemmschr,auben 6 und 7 zu verbinden, -sondern sie erleichtert auch durch die Bildung paralleler Wände mit parallelen Stirnwänden 9 und 10 die Einführung und das Einschmelzen der Elek- So trodenn. Ferner wird durch den Raum, der die Elektrode nahe am Kolben enthält, diese Elektrode in die leitende Flüssigkeit getaucht und unter normalen Bedingungen nur um einen geringen Abstand von ihrer 8g Hauptmenge getrennt, so daß schon eine kurze Bewegung derselben die elektrische Verbindung zwischen den Elektroden U schließt oder öffnet. JJa beide Elektroden nach der Kontaktgabe in die leitende Flüssig· keit eingetaucht sind, beeinflußt der Durchtritt von Gas. nicht diese Verbindung.

Wie oben angegeben worden ist, ist die Vorrichtung lein lichtgesteuertes Schaltwerk, und sie besitzt daher ein Organ, welches auf Lichtstrahlen reagiert. In den dargestellten Ausführungen ist dieses Organ in dem Kolben 2 eingeschlossen; es erhöht den Druck des in dem Kolben eingeschlossenen Gases, sobald Lichtstrahlen! darauf fallen, so daß die flüssige Trennschicht in dem aus dem Kolben 1 herausragenden Schenkel steigt und die Verbindung zwischen den beiden Elektroden schließt. Beim Verschwinden der Lichtquelle wird der Druck in den beiden Kolben gleich groß., so daß * die flüssige Trennschicht ihre frühere Lage wieder einnimmt und damit die Verbindung zwischen den beiden Elektroden unterbricht.

Es ist bekannt, daß, sobald Körper den Lichtstrahlen ausgesetzt sind, sie dieselben je nach ihrer Zusammensetzung absorbieren, zurückwerfen oder durchlassen, wenn sie auf ihre Oberfläche fallen, und es ist ferner bekannt, daß die meisten durchscheinenden Körper, wie Glas, während sie die Strahlen des sichtbaren Lichtes durchlassen, den Strahlen höherer Schwingung gegenüber mehr oder weniger undurchlässig sind. Ebenso reflektiert ein farbiger Körper die Strahlen des sichtbaren Spektrums, welche seine Farbe ergeben, bzw. er läßt sie durchtreten, und

er absorbiert die anderen Strahlen je nach seiner Zusammensetzung. Bei der Absorption der Strahlen wird ihre Energie in Wärme umgewandelt, so daß die Temperatur des Körpers über die der umgebenden Atmosphäre steigt.

Gemäß den Abb. ι und 2 wird innerhalb des Kolbens 2 ein kleinerer Kolben 14 untergebracht, bevor der Autßenikolben verschlossen wird, und zwar hat der eingeschlossene Kolben 14 auf seinem Boden eine erweiterte Öflnung, deren Ränder auf den schrägen Wänden des umhüllenden Kolbens aufliegen. Der eingeschlossene Kolben 14 besteht aus einem Stoff, der die Strahlen, des sichtbaren Spektrums absorbieren soll, wie z. B. aus farbigem Glase. Bei diesem Vorgang wird die Energie der absorbierten Strahlen in Wärme umgewandelt, welche die Temperatur seiner Wände und damit auch die Temperatur des Gases erhöht, das sich in dem Kolben 2 über der Quecksilberschicht 12 befindet. Die Schalteinrichtung ist, wie gezeigt, so konstruiert, daß der Stromkreis offen ist, solange sie nicht den Strahlen des sichtbaren Lichtes ausgesetzt ist, und der Druck in beiden Kolben über der Trennschicht ist praktisch gleich groß. Sobald die Strahlen· des sichtbaren Lichtes auf eine Vorrichtung dieser Art auftreffen, so treten sie durch die Wände der Kolben 1 und 2 hindurch, und der farbige Kolben 14 wird die Lichtstrahlen absorbieren, welche nicht zur Erzeugung seiner Farbe reflektiert oder durchgelassen werden.

Hierbei wächst der Druck innerhalb des Kolbens 2 und bewegt die Quecksilbertrennschicht 12 in dem anderen Schenkel des Verbindungsstückes nach oben, um den Stromkreis durch die Pole 11 zu schließen. Sobald die Lichtquelle verschwindet, wird die erhöhte Temperatur innerhalb des Kolbens 2 durch die Leitfähigkeit seiner Wände in die umgebende Atmosphäre ausgestrahlt, bis der Druck in beiden Kolben 1 und 2 gleich groß ist, die Trennschicht in ihre Normallage zurückkehrt und den Stromkreis zwischen den Polen 11 unterbricht.

Die Schalteinrichtung kann auch so gebaut werden, daß sie normalerweise den Stromkreis geschlossen hält und dann öffnet, sobald sie sichtbarem Licht ausgesetzt wird; in diesem Falle wird der Kolben 14 oder der Absorptionsstoff in den Kolben 1 eingeschlossen und vor dem Schließen wird genügend Quecksilber 12 in den V-förmigen Verbindungsteil eingefüllt, so daß sein Spiegel in beiden Schenkeln über der Öffnung des dem Kolben 1 benachbarten Raumes liegt; man kann auch die Quecksilbermenge 12 unverändert wie oben belassen, nur muß dann der Druck im Kolben 1 nach Einführung des Kolbens 14 vor dem Schließen so· stark vermindert werden, daß die Trennschicht normalerweise die Mündung des benachbarten Raumes bedeckt, wodurch der Stromkreis zwischen den Elektroden geschlossen wird. Sobald dann der !Kolben sichtbaren Lichtstrahlen ausgesetzt wird, erhöht die Wärme in den Wänden des Kolbens 14 den Druck im Kolben 1, entfernt die Trennschicht vom benachbarten Behälter und öffnet den Stromkreis zwischen· den Elektroden 11.

Es ist festgestellt worden, daß die Schalteinrichtung schneller arbeitet, wenn der lichtabsorbierende Stoff, wie z. B. das farbige Glas, aus einzelnen unregelmäßigen Stückchen, sich zusammensetzt und nicht aus einem symmetrisch geformten, Kolben 14, wie er in den Abb. 1 und 2 dargestellt ist. Abb. 3 veranschaulicht eine derartige Ausführung, in welcher die gleichen Teile, wie sie in Abb. 1 und 2 dargestellt sind, mit gleichen Bezugszahlen versehen sind. Hier besteht der Absorptionsstoff aus 'einer größeren Anzahl von unregelmäßigen Stückchen, die aus einer farbigen Glasplatte 15 ,in solcher Größe herausgebrochen sind, daß sie leicht in den Kolben 2 vor seinem Zuschmelzen eingeführt werden können und den Kolben von Wand zu Wand praktisch oberhalb seines verengten Teiles ausfüllen, an den sich das verengte Verbindungsstück 3 anschließt. Den Wirkungen der sichtbaren Lichtstrahlen ist somit eine größere Oberfläche ausgesetzt als in den Abb. 1 und 2, und das in denn Kolben 2 über der Trennschicht enthaltene Gas, das die Zwischenräume zwischen· den einzelnen Stückchen ausfüllt, wird schneller erwärmt und ausgedehnt, sobald .ein derartiger Stoff sichtbaren Lichtstrahlen ausgesetzt ist. Aus diesem Grunde bewirkt das Schaltwerk ein rascheres Schließen des Stromkreises als in der anderen Ausführungsform, da die Temperaturerhöhung auf jedem Teil jedes absorbierendent Stückchens, auf den die sichtbaren Lichtstrahlen auftreffen, sich auch dem Rest dieses Stückchens mitteilt und auf das umgebende Gas übertragen wird. *

Die Einführung eines lichtabsorbierenden Stoffes in das Innere eines der Kolben der Vorrichtung ermöglicht es, die beiden Kolben und das Verbindungsstück aus einem Stück herzustellen, sei es durch Blasen oder sei ,es durch eine andere Art der Formgebung der Glasteile oder der erforderlichen Stoffe. Infolgedessen ist es nicht mehr nötig, aen einen Kolben aus einer anderen Art Glas herzustellen wie den anderen Kolben und ihn durch Anschmelzen oder sonstwie mit einem Körper zu verbinden, der einen andenen Absorptions- oder Ausdehnungskoeffizienten hat wie er selbst. Eine derartige Vor-

richtung kann im Zusammenhang in weniger Zeit und mit geringerer Bruchgefahr hergestellt werden, als wenn ein weiterer Teil noch angeschmolzen oder sonstwie verbunden werden müßte. Schließlich wird auch beim Betriebe dann die Gefahr eines Bruches an der Verbindungsstelle vermieden.

Durch passende Auswahl des durchscheinenden Stoffes für die Herstellung der eigentliehen Vorrichtung und auch des lichtabsorbierendan Stoffes, der in diesiem enthalten ist, können Abänderungen in der Wirkungsweise der Schaltvorrichtung erzielt werdan.

Claims (2)

1. *5 Patentansprüche:

   ι . Lichtgesteuerter elektrischer Schalter mit zwei durch ein· Rohr miteinander verbundenen durchsichtigen Gasbehältern, zwischen denen sich 'eine flüssige, elektrisch leitende, zur Beeinflussung von Kontakten dienende Trennschicht befindet, die durch eine infolge der Wärmeaufnahme eines Wärmestrahlen absorbierenden Stoffes im einen Gasbehälter entstehendei Druckänderung in Bewegung versetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der absorbierende, lichtdurchlässige Stoff (14 bzw. 15) sich im Innern des einen (2) der beiden Gaisfo ehälter befindet.
2. 2. Lichtgesteuerter elektrischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der absorbierende Stoff, der in dem einen Gefäß eingeschlossen ist, aus einer Mehrzahl miteinander in Verbindung stehender Stückchen besteht.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen