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Selbsttätige Zündeinrichtung von Quecksilberdampfapparaten mit einer
oder mehreren elektromagnetisch bewegten Tauchzündelektroden und einem Transformator,
über welchen der das Eintauchen bewirkende Strom geleitet wird Vorliegende Erfindung
betrifft eine selbsttätige Zünderv orrichtung von Quecksilberdampfapparaten durch
Wechselstrom.
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Beim Betrieb von Ouecksilberdampfapparaten mit OOuecksilberkathode
ist es erforderlich, daß an der Kathode ein Brennfleck erzeugt und aufrechterhalten
wird. Zur selbsttätigen Einleitung eines Brennfleckes bei der Inbetriebnahme eines
Apparates und zur sofortigen Wiederherstellung eines solchen im falle des Abreißens
des Erregerlichtbogens während des Betriebes ist eine besondere Einrichtung notwendig.
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Es sind bereits Einrichtungen bekannt für Zündung durch Wechselstrom,
bei denen eine Tauchzündelektrode so lange selbsttätig gesteuert wird, bis Zündung
erfolgt. Sie weisen insbesondere die zwei folgenden Teile auf: a) eine Vorrichtung
zur eigentlichen Steuerung und Betätigung der Tauchzündelektrode, sobald der Ouecksilberdampfapparat
in Betrieb gesetzt werden soll und welche so lange wirkt, bis ein Erregerstrom fließt,
b) eine Vorrichtung, um die erste Vorrichtung so lange außer Tätigkeit zu halten,
als der Erregerstrom fließt.
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Beide Vorrichtungen bestehen aus mechanisch-elektromagnetischen Relais
mit feststehenden Spulen, beweglichen mechanischen Teilen, feststehenden und beweglichen
Kontakten, welche notwendigerweise ziemlich langsam wirken. Solche Relais sind aus
Konstruktionsgründen immer gewissen Betriebsstörungen ausgesetzt, selbst wenn sie
sehr sorgfältig gebaut sind.
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Diese Nachteile werden bei der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung,
welche eine oder mehrere Tauchzündelektroden und ' einen Transformator besitzt,
über welchen der das Eintauchen bewirkende Strom geleitet wird, dadurch vermieden,
daß der Transformator mit vier Wicklungen versehen ist, von welchen die eine zur
Wechselstrommagnetisierung eines Kernes und die zweite zur Lieferung des Stromes
zum Eintauchen der Elektrode dient, während die: dritte die Wirkung der ersten wenigstens
zum Teil kompensiert, sobald Wechselstrom durch diese Elektrode fließt, so daß dann
die Lieferung des Stromes zum Eintauchen der Elektrode aufhört und diese letztere
unter Entstehen eines Zündfunkens austaucht, wobei die vierte Wicklung vom entstandenen
Erregerstrom durchflossen wird und nun eine Gleichstrommagnetisierung des Kernes
hervorruft, so daß der Transformator nicht mehr als solcher wirken kann und die
Zündelektrode dadurch ausgetaucht bleibt.
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Dadurch wird erreicht, daß die Betätigungszeit der Schaltvorgänge
im Verhältnis
zu derjenigen bei Verwendung von mechanischen Relais
veü@x_ @Jul, so daß die Bewegungen. --dgr- ; Tauhzündelektrode rascher,, aufeinanderfolgeg.if."-#i.
, -Zudem wird die Zündelektrode, sofern beim Austritt aus dem Kathodenquecksillec@,'
keinen Funken erzeugt, infolge der sofortigen-: Bereitschaft des Transformators
unmittelbar nach dem Austritt aus dem Quecksilber wieder heruntergezogen, um wieder
in das Quecksilber einzutauchen. Das untere Ende der Zündelektrode schwingt also
so lange in der Gegend des Quecksilberspiegels, bis sich ein Zündfunke bildet; sobald
dies der Fall ist, kann die Zündelektrode ihre volle Bewegung nach oben ausführen.
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Diese raschen Zündelektrodenbewegungen sind insbesondere bei Wechselstromzündung
vorteilhaft, denn hier muß die Zündelektrode gewöhnlich mehrmals ansprechen, bis
Zündung erfolgt, indem die Elektrode beim Austritt aus dem Quecksilber nicht immer
positiv ist.
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Die Verwendung ähnlicher Transformatoren wurde bereits für die automatische
Regelung eines schon fließenden Erregerstromes bei Quecksilberdampfapparaten und
für die automatische Belastung einer Entiaderöhre, nachdem deren Kathode eine angemessene
Temperatur erreicht hat, vorgeschlagen, aber nicht für die selbsttätige Zündung
von Quecksilberdämpfapparaten durch Wechselstrom.
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Auf beiliegender Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel. der Einrichtung
gemäß Erfindung schematisch dargestellt.
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Ein Erregertransformator 2 weist eine durch einen Schalter i gesteuerte
Primärwicklung 2a und zwei Sekundärwicklungen 2b, 2c auf. Die Sekundärwicklung
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steht an ihren beiden Enden mit Anoden i ja, i ib des Quecksilberventils
i i in Verbindung; ihr Mittelpunkt ist mit dem einen Ende einer Wicklung 5a eines
Vierwicklungstransformators 5 verbunden, welche andererseits über Ohrnsche, in Reihe
geschaltete Widerstände 3,4 an das eine Ende der Sekundärwicklung 2b angeschlossen
ist. Diese letztere speist somit die Wicklung 5a des Transformators 5.
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Eine Wicklung 5b dieses letzteren speist über Kontakt 6a eines Relais
6 die Wicklung 7a eines Elektromagneten 7, welcher, entgegen der Wirkung einer Feder
9, die Zündelektrode 8 in den Quecksilbernapf i ic des Ventils i i zum Eintauchen
bringt. Die Wicklung 6b des Relais 6 ist der Wicklung 5a parallel geschaltet und
erhält Strom von der rechten Hälfte der Wicklung 2b des Erregertransformators 2
über die Ohmschen Widerstände 3, 4. Das eine Ende des Widerstandes 3 steht mit einem
Kontakt 6c des Relais 6, das gemeinsame Ende der Widerstände 3, 4 mit einem
weiteren Kontakt 6c in Verbindung, so daß der Widerstand 3 kurzgeschlossen werden
.. kann.
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Das eine Ende der Sekundärwicklung 2c des' Haupttransformators 2 ist
über KontAte 6d des Relais 6 mit der Zündelektrode 8 x>erbunden. Der Quecksilberdampf
i ia, in welchem diese Zündelektrode eintauchen kann, ist an eine weitere Wicklung
5e des Transformators 5 angeschlossen, welche ihrerseits mit dem zweiten Ende der
Sekundärwicklung 2c über einen Ohmschen Widerstand io verbunden ist. Die Wicklung
5c dient zur Koinpensierung der Wicklung 511.
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Endlich ist der Mittelpunkt der Sekundärwicklung 26 über eine Drosselspule
12 mit der in der Einleitung erwähnten Wicklung des Transformators 5 verbunden,
welche andererseits an den Quecksilbernapf i ic angeschlossen ist. Wenn der Erregergleichstrom
durch die Wicklung 5d fließt, erzeugt er im Kern des Transformators 5 eine hohe
Gleichstrommagnetisierung, so daß derselbe nicht mehr als solcher wirken kann.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Ausführungsform ist nute wie folgt:
Beim Einlegen des Schalters i wird der Erregertransformator 2 unter Spannung gesetzt.
Seine Sekundärspannung kann zuerst nur über die Widerstände 3, 4 auf die Wicklung
5a des Transformators 5 sowie auf die Wicklung 6b des Relais 6 wirken. Der Transformator
5 kann vorläufig noch keine Energie aufnehmen, denn alle seine übrigen Wicklungen
5b, 5c, 5d sind noch offen. Das Relais 6 zieht hingegen sofort an, schließt
bei 611 den Stromkreis der Wicklung 7a des Elektromagneten 7, setzt die Zündelektrode
8 unter Spannung und überbrückt gleichzeitig den Widerstand 3. Der Erregertransformator
2 kann somit über die Wicklungen 5a, 5b des Transformators 5 auf die WickIung 7a
des Elektromagneten arbeiten, welcher die Zündelektrode 8 in den Quecksilbernapf
iic zum Eintauchen bringt.
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Sobald dieses Eintauchen erfolgt ist, fließt in der Wicklung 5c des
Transformators 5 ein Wechselstrom, der bezüglich Richtung und Stärke derart bemessen
ist, daß die Wirkung der Wicklung 5a kompensiert wird: die Wicklungen 5b und 711
erhalten keine Spannung mehr. Die Feder 9 zieht die Zündelektrode 8 aus dem Quecksilbernapf
I ia heraus, wodurch ein Zündfunke entstehen und die Erregung des Ventils durch
die Sekundärwicklung 2b zum Einsetzen kommen kann. Wenn nun Erregergleichstrom fließt,
wird die Wicklung 5d des Transformators 5 von demselben durchflossen, wodurch der
Eisenkern 5 eine hohe Gleichstrommagnetisierung erfährt und dieser Transformator
nicht mehr als solcher wirken
kann. An der Wicklung 5a bricht deshalb
die Spannung bis auf den --sehr geringen Spannungsabfall zusammen, so daß das Relais
6 abfällt und dieser Wicklung 511 den Widerstand 3 vorschaltet; infolgedessen kann
nur ein geringer Strom dauernd über die Wicklung 5a fließen.
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Reißt nun die Erregung des Ventils r i aus irgendeinem Grunde ab,
verschwinden der Erregergleichstrom in der Wicklung 511 und somit die Gleichstrommagnetisierung
des Eisenkernes 5e: es entsteht wieder Spannung an den Klemmen der Wicklung 5a,
und das Relais 6 zieht wieder an, wie anfänglich.
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Die Ohmschen Widerstände q., io sind vorgesehen, um die Entstehung
eines Kurzschlusses des Erregertransformators :2 im Moment zu verhindern, in welchem
die Wicklung c die Wirkung der Wicklung 511 kompensieren soll. Wenn sie genau gleich
dimensioniert wären, so würde die Wicklung 5e die Wicklung 5a, die dieselbe Windungszahl
hat, vollkommen kompensieren, d. h. es würde schon im Moment der Kompensation an
den Klemmen der Wicklung 5° die Spannung praktisch auf Null zusammenbrechen und
das Relais 6 zum Abfallen kommen, was zu dieser Zeit noch nicht erwünscht ist. Aus
diesem Grunde werden die Widerstände q., io ungleich bemessen, so daß die Kompensation
der Wicklung 5a nur eine teilweise ist: die Zündelektrode 8 geht gleichwohl aus
dem Quecksilbernapf iie heraus, denn die Zugkraft eines Elektromagneten nimmt mit
der Erregung quadratisch ab.
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Auf diese Art wird erreicht, daß das Relais 6 in diesem Moment nicht
abfällt.
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Wenn nun die Erregung nicht bereits beim ersten Hochziehen der Zündelektrode
8 einsetzt, so entsteht natürlich am Transformator 5 auch keine Gleichstrommagnetisierung;
da die Wicklung 5@ keinen Strom mehr führen kann, weil die Zündelektrode 8 nicht
mehr in das Quecksilber eintaucht, arbeitet die Wicklung 5a wieder in vollem Maße
über die Wicklung 5b auf die Zündspule Wicklung 7a, so daß die Zündelektrode 8 wieder
in den Quecksilbernapf i ie eintaucht.
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Dieser Vorgang geht so lange vor sich, bis die Erregung zum Einsetzen
kommt.
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Die Größe des Transformators 5 ist bestimmt durch die Leistung, die
die Wicklung 7 a für die Betätigung der Zündelektrode 8 erfordert. Da diese Leistungsabgabe
nur sehr kurze Zeit dauert, so kann der Transformator 5 während dieser- Zeit stark
überlastet werden, d.li. seine Nennleistung reduziert sich auf einen sehr geringen
Wert.
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Es geht aus der obenstehenden Beschreibung hervor, daß der Transformator
5 die Steuerung der Zündanode selbsttätig ohne jegliches weitere Hilfsmittel besorgt.
Infolge seiner rein induktiven Wirkung fällt die bei mechanischen Schaltmitteln
erforderliche Betätigungszeit weg. Die dauernd momentane Ansprechbereitschaft dieser
Relaisart hat, wie erwähnt, weiter zur Folge, daß die Zündelektrode, so lange kein
Funke entsteht, nur in geringem Maße von der Kathode entfernt wird, wodurch die
Zündzeit noch weiter verkürzt wird.
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Diese Art der Wechselstromzündung kommt somit der Gleichstromzündung,
bei der die Zündelektrode dauernd positiv ist, in ihrer Wirkung sehr nahe, was bei
den Einrichtungen mit mechanischen Hilfsrelais nicht der Fall ist. Des weiteren
ist der Transformator 5 weniger Betriebsstörungen ausgesetzt als solche Relais.
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Die beiden Wicklungen 5e, 5d des Transformators 5 können zu einer
einzigen vereinigt werden; in diesem Falle ist der Zündstromkreis an die eine Hälfte
der Sekundärwicklung ab angeschlossen.
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Die teilweise Kompensation der Wirkung der Wicklung 5,1 durch die
Wicklung 5e kann auch durch Einschaltung. von ungleichen Drosselspulen in deren
Stromkreise bei gleichen Windungszahlen beider Wicklungen oder durch ungleiche Windungszahlen
der Wicklungen erreicht werden.
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Die vorliegende Einrichtung kann sowohl angewendet werden für Quecksilberdampfapparate
mit Metallgehäuse und außenliegenden Steuermagneten wie auch für solche mit Glasgehäuse
und irgendwelchen Steuermechanismen für die Zündelektrode.