DE623835C

DE623835C -

Info

Publication number: DE623835C
Application number: DENDAT623835D
Authority: DE

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
6. JANUAR 1936

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 f GRUPPE 84o2

Quarzlampen-Gesellschaft m. b. H. in Hanau*)

Patentiert im Deutschen Reiche vom 25. Februar 1933 ab

Da die Brennerspaimung von Metalldampflampen, insbesondere Hochdrucklampen, kurz nach dem Zünden nur etwa 10 0/0 der Netzspannung beträgt und im eingebrannten Zustand bis auf 8 ο o/o ansteigen kann, unterscheiden sich Zünd- und Betriebsstrom stark voneinander. Diese Eigenschaft bringt viele Nachteile mit sich. Erstens erschwert der hohe Zündstrom den Anschluß der Lampen hinter kleinen Sicherungen, z. B. den Anschluß an die in den Haushaltungen vorhandenen üblichen Steckdosen, zweitens schadet er dem Vorwiderstand, falls dieser, wie z. B. Glühlampen, gegen Überlastungen empfind-

\$ lieh ist. Wählt man nämlich die Glühlampe so aus, daß sie im eingebrannten Zustand der Metalldampflampe richtig glüht, dann ist sie während des Zündens stark überbeansprucht und wird an Lebensdauer verlieren.

Man hat diese Schwierigkeiten dadurch zu beheben versucht, daß man in den Stromkreis einen zusätzlichen Widerstand einschaltet, der mit sinkender Stromstärke nach einigen Minuten kurzgeschlossen wird, sei es von Hand oder automatisch. Beides bringt aber neue Gefahren mit sich; denn es kann leicht vorkommen, daß beim nächsten Einschalten der Lampe der Kurzschluß noch besteht oder zu früh vorgenommen wird und deshalb der Zündstrom unzulässig groß wird. Beim Kurzschließen von Hand wird dies versehentlich passieren, bei dem bisher bekannten automatischen Betrieb aber auch dann, wenn der Brenner bereits dann wieder zündet, ehe das Relais in seine Ruhelage zurückgekehrt ist. Diese Schwierigkeit läßt sich durch Variation der thermischen und mechanischen Daten des Relais nicht beheben, da die Abkühlungszeit eines mit thermischer Verzögerung arbeitenden Relais sich nicht beliebig verkürzen läßt, wenn die Aufheizzeit vorgegeben ist.

Diese Schwierigkeit wird dadurch beseitigt, daß bei den bekannten Einrichtungen zum Betrieb von Metalldampf lamp en, insbesondere Hochdrucklampen, bei denen ein träges Relais einen zur Herabsetzung des Zündstromes dienenden Widerstand kurzschließt, erfindungsgemäß auch noch ein vom Lampenstrom erregtes schnelles Relais vorgesehen ist, dessen Kontakte den Lampenstromkreis unterbrechen, sobald die Lampe erloschen ist. Der Kontakt des schnellen Hilfsrelais soll also nur so lange geschlossen sein, wie der Lampenstrom fließt. Damit im Augenblick des Zündens der Stromkreis geschlossen ist, ist am trägen Hauptrelais der IJuheanschlag derartig als Kontakt "ausgebildet, daß der Lampenstrom im Augenblick des Zündens über diesen fließen kann.

*) Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Erik Jollasse in Hanau a. M. und Dr. Herbert Meyer in Hohe Tanne, Post Hanau a. M.

Ehe nun das träge Hauptrelais sich von dem Ruheanschlag abgehoben" hat, schließt das sehneile Hüfsrelais seinen Kontakt. Es sind also im Lampenstromkreis zwei elektrische, parallel geschaltete Kontaktstellen vorhanden, von denen im Betrieb mindestens eine vom Lampenstrom durchflossen' ist.

Man kannte bereits Schaltungen zum Anlassen von Metalldampflampen mit zwei Κει ο lais, von denen das eine ebenfalls einen Teil des Vorschaltwiderstandes kurzschloß, das andere jedoch im Nebenschluß zur Lampe lag und dazu diente, vor dem Zünden der Lampe den gesamten Widerstand einzuschalten." Damit wird aber die Lampe sofort wieder an Spannung gelegt, was den Nachteilhat, daß einerseits das kurzschließende Relais noch kein normales Arbeiten gewährleistet und andererseits die Metalldkmpf lampe ao noch nicht genügend abgekühlt ist, um neu zünden zu können.

Diese Nachteile werden durch die Erfindung vermieden.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung soll an Hand der Abbildungen näher erläutert werden.

Abb. ι zeigt ein Schaltschema der Einrichtung gemäß der Erfindung, . , ^: Abb. 2 eine Ausführungsform des Zusammenbaues der in der Schaltung nach Abb. 1 verwandten Relais,

Abb. 3 ein abgeändertes Ausführungsbeispiel der Erfindung und

Abb. 4 die Ausbildung der Kontakte ' bei diesem Ausführungsbeispiel.

Es bedeutet 1 eine Metalldampf lampe, z. B. Quecksilberdampflampe. Die Lampe kann, wie bekannt, mit festen, vorzugsweise zu hoher Elektronenemission aktivierten Elektroden 2 und 3 ausgestattet. sein und eine Edelgasfüllung von einigen Millimetern Hg-Druck Und eine geringe Menge Quecksilber enthalten. Die Lampe ist über einen zur Stabilisierung des Lichtbogens dienenden Widerstand 4, der bei Wechselstrombetrieb vorzugsweise aus -einem induktiven oder bei Gleich-"strombetrieb aus einem Ohmschen Widerstand mit geeigneter Charakteristik bestehen kann, an die Pole 23 und 24 eines elektrisehen Netzes angeschlossen. Durch passende Einstellung des Widerstandes 4 kann die Röhre mit einer solchen Wattbelastung' betrieben werden, daß die Entladung als Hochdruckbogenentladung vor-.sich geht. Statt der Metalldampflampe r und des Widerstandes 4. kann auch ein anderer Verbraucher, tier entsprechend große ■ Unterschiede zwischen An fangs- und Endstrom aufweist, angeschlossen werden, z. B. ein Transformator, an den eine Hochdruckmetalldampflampe und Widerstand angeschlossen sind.

; Der Widerstand 8, der vorzugsweise als Ohmscher Widerstand ausgebildet ist, dient zum Herabsetzen des Zündstromes und wird durch den Kontakt 5 des Hauptrelais 7 eine gewisse Zeit nach dem Zünden — es wird sich im allgemeinen um mehrere Minuten handeln — kurzgeschlossen. Die Bewegung des Relais 7 erfolgt durch Erwärmen des vorzugsweise als Bimetallstreifen ausgebildeten beweglichen Kontaktes mittels einer Heizwicklung 12, die an die Punkte 13 und 14 angeschlossen ist. Im kalten Zustand hält das Hauptrelais 7 den Kontakt 6 geschlossen.

Es ist nun erfindungsgemäß ein schnelles Hilfsrelais 9 vorgesehen, das durch den vom Lampenstrom ganz oder teilweise durchflossenen Widerstand 10 erwärmt wird und beim Fließen dös Hauptstromes den Kontakt 11 schließt, der parallel zu dem Kontakt 6 liegt.

Bei der Inbetriebnahme der Lampe ist der Hauptstrom über den Kontakt 6 geschlossen und' damit der Widerstand 8 eingeschaltet. An der.Lampe liegt die volle Netzspannung, und die Lampe zündet.. Sobald der Stromfluß eingesetzt hat, bewegt sich der bewegliche Kontakt des schnellen Relais 9 in Richtung des Pfeiles und schließt in wenigen Sekunden den Kontakt 11. Gleichzeitig wird durch die Heizwicklung 12 das Hauptrelais 7 erwärmt, dessen beweglicher Kontakt sich von dem Kontakt 6 abhebt und sich ebenfalls in Richtung des Pfeiles bewegt. Die thermischen und mechanischen Konstanten des Relais 7 sind so gewählt, daß nach einer vorgegebenen Zeit, z. B. mehreren Minuten, wenn'die Lampe eingebrannt ist und damit die Lampenstromstärke abgenommen hat, der bewegliche Kontakt des Relais 7 den Kontakt 5 schließt, so daß. damit der den Zündstrom herabsetzende Widerstand 8 kurzgeschlossen wird. Die Schaltzeit des Relais 7 wird zweckmäßigerweise so eingestellt, daß das Kurzschließen des Widerstandes 8 in dem Zeitpunkt erfolgt, in dem die Brennerspannung der Metalldampflampe so weit gestiegen ist, daß der Stromanstieg beim Kurzschließen noch eben zulässig ist, vorzugsweise in dem Zeitpunkt, in dem die Brennerspannung schon fast den endgültigen Wert erreicht hat. Durch geeig- no nete Bemessung des Widerstandes 8 und der Konstanten des Relais kann man es erreichen, daß sowohl beim Einschalten der Lampe als auch beim Kurzschließen des Widerstandes etwa eine gleich hohe Stromspitze erreicht n₅ wird, die in den zulässigen Grenzen liegt.

Setzt nun der Strom aus einem beliebigen , Grund aus, z. B. dadurch, daß die Netzspannung für kurze Zeit wegbleibt, dann wird der bewegliche Kontakt ii des schnellen Relais 9 sich gleich darauf öffnen. Damit ist aber eine Zündung der Metalldampflampe erst

dann wieder möglich, wenn das träge Hauptrelais 7 sich so weit abgekühlt hat, daß sein beweglicher Kontakt in seine 'Ausgangsstellung zurückgekehrt ist und den festen Kontakt S geschlossen hat. Bevor dies nicht geschehen ist, liegt keine Spannung an der Metalldampflampe. Die Zündung kann also erst nach erfolgter Abkühlung des Hauptrelais wieder erfolgen, wenn die Bedingung für ein

ίο normales Arbeiten des Relais gewährleistet ist. Eine Metalldampf lampe braucht nach dem Erlöschen stets eine gewisse Zeit der Abkühlung, ehe sie wieder zünden kann, so daß im allgemeinen angenommen werden kann, daß inzwischen der Kontakt 5 des Hauptrelais 7 sich bereits wieder geöffnet hat, wenn eine neue Zündung· erfolgt. Würde jedoch das Hilfsrelais 9 nicht vorhanden sein, so würde der Kurzschluß des Widerstandes 8 möglicherweise zu schnell erfolgen infolge der noch vorhandenen Erwärmung des Relais 7. Das gleiche gilt auch, wenn eine kalte Lampe neu eingesetzt wird.

Die Spannung für die Heizwicklung 12 des Hauptrelais 7 wird zweckmäßig, an einer Stelle abgegriffen, deren Spannungsdifferenz im Verlauf des Einbrennens zunimmt, z. B. an den Punkten 13 und 14. Der Zweck dieser Maßnahme ist, eine etwa gleichmäßige Bewegung des Kontaktarmes zu erhalten. Bei konstanter Heizleistung nimmt nämlich die Geschwindigkeit des sich bewegenden Relais allmählich ab. Eine kleine Verstellung des festen Kontaktes 5 würde also die Zeit des Schaltens stark beeinflussen. Deshalb kann man auch nicht den Hauptstrom zum Aufheizen des Hauptrelais benutzen. Ist nicht, wie in Abb. 1, die Lampe direkt über Vorwiderstände an das Netz angeschlossen, sondern erst über einen Transformator, dann nimmt man die Heizspannung zweckmäßig an einem Abgriff dieses Transformators ab, der einige Volt Spannung liefert.

Für das träge Hauptrelais 7 wird mit Vorteil ein thermisch arbeitendes Relais verwendet, da nur ein solches eine Verzögerung von einigen Minuten in einfacher Weise ergibt. Für das schnelle Hilfsrelais 9 kann man auch ein magnetisch arbeitendes Relais benutzen, jedoch wird man auch hier ein thermisches Relais vorziehen, da dann beide Relais in gleicher Weise an Gleich- und Wechselstrom angeschlossen werden können, wofür die beschriebene Lampe bei gleichartiger Ausbildung der Elektroden und Benutzung rein Ohmscher Widerstände ohne weiteres zu be-, nutzen ist. Als Kontaktgeber werden zweckmäßigerweise die bekannten Bimetallstreifen benutzt, die sich beim Erwärmen durchbiegen.

Zur Erzielung der gewünschten langen Anheizdauer isoliert man die Heizwicklung von Bimetallstreifen durch ein Quarz-, Glas- oder Glimmerröhrchen, außerdem schiebt man auf ihn Metallblättchen auf, die einen Abstand von ι bis 2 mm voneinander haben und gelocht sind. Dadurch wird die Wärmekapazität groß, während gleichzeitig die Abkühlungsdauer möglichst kurz gehalten wird.

Ein zweckmäßiger Zusammenbau der beiden Relais ist in. Abb. 2 angegeben. Der Bimetallstreifen ΐγ trägt die Kontakte 5 und 6. Auf ihn sind die gelochten Metallblättchen 19 aufgereiht. In dem Quarzrohr 18 befindet sich die Heizwicklung. Das Schnellrelais 9 besteht aus einer Bronzefeder 20 und einem dünnen Draht 21 aus Widerstandsmaterial, z. B. Chromnickel. Feder 20 und Draht 21 bilden die Schenkel eines Dreieckes mit kleiner Basis. Dehnt sich nun der Draht 21 aus, so bewegt sich die Spitze des Dreieckes nach unten, und der Kontakt 11 schließt sich.

Werden als Vorwiderstand Glühlampen benutzt, so macht es sich als nachteilig bemerkbar, daß, um die Glühlampen vor Überlastung zu schützen, der Widerstand 8 so groß gewählt werden muß, daß der Zündstrom nur wenig über dem normalen Betriebsstrom im eingebrannten Zustand liegt, denn bei einer solchen Bemessung des Widerstandes 8 dauert das Einbrennen der Lampe verhältnismäßig lange. Durch eine Abänderung der Schaltung gemäß Abb. 1 kann dies vermieden werden, indem ein besonderer Widerstand 16, wie in Abb. 3 dargestellt, parallel zu den aus der Glühlampe 16 und dem Widerstand 8 bestehenden Vorwiderständen gelegt wird und dieser Widerstand kurz vor dem Kurzschließen des Widerstandes 8 abgeschaltet wird. Dies erfolgt durch einen mit dem beweglichen Kontakt des Relais 7 zusammenwirkenden Kontakt 22, der derart federnd gelagert ist, daß er bei Bewegung des beweglichen Kontaktes des Relais 7 zunächst mitgeht und sich erst kurz vor dem Schließen des Kontaktes 5 abhebt. Die Stellung der Kontakte im eingebrannten Zustand der Lampe geht aus der Abb. 4 hervor.

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Betrieb von Metalldampflampen, insbesondere Hochdrucklampen, bei denen ein träges Relais einen zur Herabsetzung des Zündstromes dienenden Widerstand kurzschließt, dadurch gekennzeichnet, daß auch noch ein vom Lampenstrom erregtes schnelles Relais vorgesehen ist, dessen Kontakte den Lampenstromkreis unterbrechen, sobald die Lampe erloschen ist.

2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwei zu verschiedenen der beiden Relais gehörende Kontakte

(6 und 11) parallel geschaltet' sind, von denen im normalen Betrieb mindestens einer vom. Lampenstrom durchflossen wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltzeiten der Relais derartig gewählt sind, daß das schnelle Relais (9) den parallelen Kontakt (r 1) bereits schließt, ehe das träge Relais (7) sich, von seinem Ruhekontakt (6) abgehoben hat.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das träge Relais durch einen Bimetallstreifen, das schnelle durch einen sich ausdehnenden Draht gesteuert wird.

5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmekapazität des tragen Relais durch auf den Bimetallstreifen aufgesetzte Metallrippen erhöht wird, die zweckmäßig aus schmalen Streifen oder gelochten Blechen bestehen.

6. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, daß der Heizdraht an zwei Punkten angeschlossen wird, deren Spannung während des Einbrennens der Metalldampf lampe angenähert konstant bleibt oder etwas ansteigt.

7. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizdraht so angeschlossen ist, daß er stromlos wird, sobald die parallel geschalteten Kontaktstellen (6 und 11) offen sind.

8. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem trägen Relais zusammenarbeitender weiterer "Kontakt (22) vorgesehen ist, der derart federnd gelagert ist, daß er sich von dem beweglichen Kontakt des Relais abhebt, kurz bevor dieser den festen Kontakt (5) schließt.

9. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Federkontakt (22) in Reihe mit einem Widerstand (16) parallel zu den Widerständen (8 und 15) liegt.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen