DE657735C - Quecksilberblinkschalter mit feststehendem Schaltgefaess und zwischen zwei Gefaessraeumen schwingender Quecksilbersaeule - Google Patents

Description

Für periodische Kontaktgabe sind Quecksilberblinkschalter mit in einem feststehenden Schaltgefäß zwischen zwei Gefäßräumen schwingender Quecksilbersäule, die durch Erhitzung einer gewissen in das Schaltgefäß eingeschlossenen Gasmenge bewegt wird, bekanntgeworden. Bei einen Dauerkontakt hervorrufender Quecksilbersäule bleibt hier die Heizvorrichtung während der Zeit des Konto taktschlusses eingeschaltet, damit die Quecksilbersäule in der die Kontaktgabe bewirkenden Stellung verharrt, während sie bei periodischer Kontaktgabe hin und her schwingt und mittels ihrer Schwingungen auch periodisch die Ein- und Ausschaltung der Heizstromkreise bewirkt.

Die Erfindung geht u. a. darauf hinaus, den Energieaufwand für die Heizung herabzusetzen.

Erfindungsgemäß ist von den beiden Gefäßräumen, zwischen denen die Quecksilbersäule hin und her schwingt, wenigstens der eine mit einem Speicherraum über Vorrichtungen verbunden, die das Quecksilber nach dem Speicherraum zu praktisch ungehindert, nach dem Gefäßraum zu nur mit einer gewissen Verzögerung durchtreten lassen. Die Schaltelektroden können, je nach dem Verwendungszweck des Schalters, in den Gefäß- oder Speicherräumen angeordnet sein.

Die Einzelheiten der Erfindung und ihre •Wirkungsweise sollen an Hand der Zeichnung näher erläutert werden.

Durch das Rohrstück 1 sind die beiden Gefäßräume 2, 3, zwischen denen die Ouecksilbersäule 4 hin und her schwingt, verbunden. An die Gefäß räume 2, 3 ist je eine Gaskammer 5, 6 angeschlossen, von denen die Gaskammer 6 eine Heizvorrichtung 7 enthält. Mit dem Gefäßraum 2 ist durch den Überlauf 8 und durch die Drosselöffnung 9 ein Speicherraum 10 verbunden. Durch den Schalter 11 kann die Anordnung in Betrieb gesetzt werden.

Soll ein Dauerkontakt erzielt werden, so erhält das Gefäß die Elektroden 12,13 und 14. An die Elektroden 13 und 14 wird der mit Dauerkontakt zu betätigende Nutzstromkreis angeschlossen. Mit der Elektrode 12 wird die Heizwicklung 7 in Reihe geschaltet, die über den Schalter 11 mit dem Minuspol verbunden ist, während der Pluspol des Heizstromkreises an die Elektrode 13 angeschlossen ist. Die Elektroden und die Überlaufkante 8 werden so angeordnet und die Drossel 9 und die Quecksilbermenge derart abgestimmt, daß die Ausflußzeit des mit Quecksilber gefüllten Speicherraumes 10 größer ist als die Dauer einer vollen Schwingung der Quecksilbersäule 4.

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Kurt Gille in Nürnberg.

Die Anordnung arbeitet in diesem Falle folgendermaßen: Sobald der Schalter ii geschlossen wird, fließt über die Heizwicklu: die Elektrode 12, die Quecksilbersäule 4; Düse 9 und die Elektrode 13 ein Heizsti« Das Gas im Raum 6 dehnt sich aus und-^^ wegt die Quecksilbersäule 4 in der Pfeilrich tung. Kurz darauf wird der Heizstromkreis an der Elektrode 12 wegen Absinkens des Quecksilberspiegeis unterbrochen. Unter Einwirkung der kinetischen Energie der Säule 4 und der thermischen Trägheit des Gases im Raum 6 schwingt auch nach Unterbrechung des Heizstromkreises die Quecksilbersäule in ¹S der Pfeilrichtung noch weiter, kommt sie in einem bestimmten Zeitpunkt zum Stillstand und schwingt sie dann, da sich inzwischen auch das Gas 6 wieder abgekühlt hat, über die gezeichnete Gleichgewichtslage zurück. Bei Erreichung der Gleichgewichtslage wird der Heizstromkreis an der Elektrode 12 wieder geschlossen und bleibt er so lange eingeschaltet, bis nach ihrer Bewegungsumkehr die Quecksilbersäule 4 wieder in der Pfeilrichtung über die Gleichgewichtslage hinaus schwingt. Durch die erneute Einschaltung der Heizwicklung 7 erhält die Quecksilbersäule einen neuen Impuls. Wenn nicht gleich bei der ersten Schwingung, so doch bei einer der folgenden übersteigt die Quecksilbersäule den Überlauf 8, und es tritt eine gewisse Quecksilbermenge in den Speicherraum 10 über, die die mit den Elektroden 13, 14 in Verbindung stehenden Ouecksilbermengen überbrückt. Dadurch wird der Nutzstromkreis geschlossen. Gleichzeitig wird die Länge der Quecksilbersäule entsprechend der übertretenden Quecksilbermenge verkürzt, so daß während der Folgezeit in der Gleichgewichtslage die Quecksilbersäule die Elektrode 12 nicht berührt, sondern nur dann, wenn sie entgegengesetzt der Pfeilrichtung über diese Lage hinaus schwingt. Dadurch ergibt sich eine Verkürzung der Einschaltzeit der Heizwicklung 7 und eine erhebliche Ersparnis an Heizenergie für den weiteren Betrieb. Da aber die Quecksilbersäule bereits aufgeschaukelt ist, reichen auch die verkürzten Heizimpulse zur weiteren Aufrechterhaltung der eingeleiteten Schwingungen aus. Bei jedem Ausschwingen in der Pfeilrichtung wird der Quecksilbervorrat im Speicherraum ro, der sich durch Ausfluß an der Drossel 9 etwas verringert hat, durch Überlauf an dem Wehr 8 ergänzt. Der Kontakt zwischen den Elektroden 13, 14 bleibt bei den Schwingungen dauernd erhalten, weil, wie vorausgesetzt, die Drossel 9 so abgestimmt ist, daß die Ausflußzeit des gefüllten Speicherraumes 10 größer ist als die Dauer einer vollen Quecksilberschwingung. Dabei ist unter Ausflußzeit die Zeit zu verstehen, in der der gefüllte Speicherraum sich bis zur Kontaktunterbrechung zwischen den ,^Elektroden 13, 14 entleert.

,·■. Werden bei derartigen Schaltern noch bei- ^Spielsweise die Elektroden 15 und 16 angebracht, dann kann man diese an eine Blinlelampe o. dgl. anschließen, die bei jeder Schwingung einmal betätigt wird.

Durch geringfügige Abänderungen kann der Schalter auf reinen Blinklampenbetrieb umgestellt werden, bei dem nur in jedem Nulldurchgang der Schwingung in der Pfeilrichtung kurzzeitig die Heizwicklung 7 eingeschaltet wird. Die Elektroden 13 und 14 fallen dann fort, notwendig sind dagegen die Elektroden 12 und 17. Die Elektroden 15 ,und 16 können beibehalten werden, und unter Umständen kann man den Schalter auch noch mit einer weiteren Elektrode 18 versehen. Die ^o Anordnung der Elektroden 12 und 17, die Quecksilbersäule 4 und die Drossel 9 werden dabei so gewählt, daß nach der Füllung des Speicherraumes die verkürzte Quecksilbersäule nicht mehr zur Überbrückung der Elektroden 12 und 17 ausreicht, sondern daß die Überbrückung erst dann zustande kommt, wenn aus dem Speicherraum 10 über die Drossel 9 genügend Quecksilber nachgeflossen ist. Am besten wird die Drossel 9 so abgestimmt, daß spätestens innerhalb drei Viertel einer vollen Schwingung eine zur Überbrückung der Elektroden 12 und 17 ausreichende Quecksilbermenge nachfließt. In diesem Falle schließt sich der Heizstromkreis von dem Minuspol mit dem Schalter 11 über die Heizwicklung 7, die Elektrode 12, das Quecksilber 4, die Elektrode 17 zum Pluspol. Die Blinklampe 19 ist beispielsweise zur Heizwicklung parallelgeschaltet.

Unter diesen Voraussetzungen arbeitet die Anordnung wie folgt:

Wird der Schalter 11 geschlossen, so wird die Heizwicklung 7 eingeschaltet. Das Gas im Raum 6 dehnt sich aus und schwingt das Quecksilber 4 in der Pfeilrichtung an. Kurz nach dem Verlassen der dargestellten Gleichgewichtslage wird an der Elektrode 12 der Heizstromkreis unterbrochen und bei der Rückkehr des Quecksilbers 4 wieder geschlossen. Die Quecksilbersäule 4 schaukelt sich also auf und wird nach Erreichung einer bestimmten Amplitude den Überlauf 8 übersteigen, so daß eine gewisse Quecksilbermenge in den Speicherraum 10 gelangt. Dadurch wird die Länge der Säule 4 verkürzt, so daß bei der Rückkehr in die Gleichgewichtslage das Quecksilber zunächst nicht zur Überbrückung der Elektroden 12 und 17 ausreicht, die Heizwicklung 7 also ausgeschaltet bleibt. Auch bei dem Ausschwingen in der dem Pfeil entgegengesetzten Richtung bleibt die Heizwick-

lung abgeschaltet, da der Stromkreis an der Elektrode 17 unterbrochen ist. Inzwischen ist durch die Drossel 9 Quecksilber zurückgeflossen, so daß nun bei dem folgenden Durchschwingen der Säule 4 durch die Gleichgewichtslage in der Pfeilrichtung die Länge der Säule ausreicht, um kurzzeitig die Elektroden 12 und 17 zu überbrücken und die Heizwicklung 7 einzuschalten. Der Heizstoß gibt der Schwingung einen neuen Impuls, beim weiteren Ausschwingen in der Pfeilrichtung tritt wieder eine gewisse Quecksilbermenge in den Raum 10 über, hierauf schwingt das Quecksilber 4 ohne Kontaktgabe 'S zurück usw. Es wird also nach dem Hochschaukeln des Quecksilbers immer nur kurzzeitig beim Nulldurchgang durch die'Gleichgewichtslage in der Pfeilrichtung der Heizstromkreis geschlossen. Dadurch wird erheb-Hch an Heizenergie gespart, die Heizimpulse reichen aber für die Aufrechterhaltung der eingeleiteten Schwingung aus. Gleichzeitig mit der Heizwicklung 7 wird auch jeweils das Blinklicht 19 eingeschaltet. Weitere Blinklampen können an den Elektroden 15 und 16 bzw. 17 und 18 angeschlossen· werden. Zwecks Verdoppelung der Blinkfrequenz können die Elektroden 17, 18 und 15, 16 parallel in den Blinkstromkreis eingeschaltet werden. Um nach dem Aufschaukeln der Quecksilbermenge bei Blinklichtbetrieb 0. dgl. an Heizenergie zu sparen, kann auch folgendermaßen vorgegangen werden.

Der Heizstromkreis wird statt durch die Elektrode 17 durch die-Elektrode 13 an dem Pluspol angeschlossen. Die Elektroden 14, 17, gegebenenfalls auch die Elektroden 15, 16 und 18 fallen fort. Die Quecksilbersäule 4, die Drossel 9, die Anordnung der Elektroden sowie der Inhalt des Speicherraumes 10 und die Lage des Wehres 8 werden derart abgestimmt, daß sich nach der Füllung des Speicherraumes 10 mit Quecksilber die Quecksilbersäule 4 so weit verkürzt, daß nur im Bereich des größeren Ausschlages entgegen der Pfeilrichtung die Elektrode 12 mit dem Quecksilber 4 in Berührung kommt. Die Ausflußzeit des Speicherraumes 10 wird so groß gemacht, daß die Verkürzung der Quecksilbersäule für die folgenden Schwingungen erhalten bleibt. In diesem Falle ergibt sich folgende Wirkungsweise:

Beim Schließen des Schalters 11 schließt

sich der Heizstromkreis über die Elektrode 12 des Quecksilbers 4, die Drossel 9 und die Elektrode 13. Das Quecksilber schwingt dann wieder in der Pfeilrichtung aus, der Heizstromkreis wird an der Elektrode 12 unterbrochen und beim Zurückschwingen des Quecksilbers in der Gleichgewichtslage wieder geschlossen und bleibt so lange geschlossen, bis das Quecksilber nach dem Ausschwingen in der anderen Richtung wieder durch die Gleichgewichtslage hindurchschwingt. Die Heizimpulse sind also unmittelbar nach dem Einschalten lang; infolgedessen wird sich das Quecksilber schnell aufschaukeln. Sobald die Amplitude das Wehr 8 übersteigt, füllt sich der Speicherraum, da jetzt nur noch ganz langsam Quecksilber durch die Drossel 9 zurückfließen wird, der Speicherraum also praktisch längere Zeit die aufgenommene Quecksilbermenge zurückhält. Dadurch wird die Quecksilbersäule 4 so stark verkürzt, daß auch beim Ausschwingen entgegen der Pfeilrichtung an der Stelle des größten Ausschlages die Säule 4 die Elektrode 12 berührt und dadurch den Heizfaden 7 einschaltet. Während beim Anschwingen der Heizstromkreis bis über eine Halbschwingung hinaus eingeschaltet wurde, wird jetzt nach Erreichung der Betriebsamplitude der Heizfaden nur kurzzeitig während des einen Endausschlages beheizt. Trotz der Verkürzung der Heizimpulse reichen die Heizstöße zur Aufrechterhaltung der Schwingung aus.

Die Anordnung ergibt also eine wesentliche Ersparnis an Heizenergie, und zwar steuert sie sich selbsttätig jeweils auf die Heizenergie ein, die gerade noch zur Aufrechterhaltung go der Schwingungen ausreicht; denn wenn nach einer gewissen Füllung des Speicherraumes 10 die Einschaltzeit der Heizwicklung noch so groß sein sollte, daß die Schwingungsamplitude anwächst, dann tritt beim weiteren Ausschwingen in der Pfeilrichtung eine weitere Quecksilbermenge in den Speicherraum 10 über, und die Säule 4 und damit die Einschaltdauer wird dadurch weiter verkürzt. Würde dagegen wegen Übertritts einer zu großen Ouecksilbermenge in den Speicherraum 10 die Einschaltdauer übermäßig verkürzt, so daß die Amplituden kleiner werden, dann würde während der folgenden Schwingungen das Quecksilber zunächst nicht mehr das Wehr 8 erreichen, der Speicherraumio würde also nicht nachgefüllt werden und durch die Drossel 9 würde inzwischen so viel Quecksilber zurückfließen, daß die Heizzeit wieder auf den zur Aufrechterhaltung der Schwingungen erforderlichen Wert gebracht wird.

Die Blinklampe 19 kann auch in diesem Falle wieder parallel zur Heizwicklung 7 liegen, oder es können die Elektroden 15, 16, 18 für den Anschluß von Blinklampen verwendet werden.

Bei allen beschriebenen Ausführungsformen ergibt sich unter allen Umständen eine erhebliche Ersparnis an Heizenergie und bei riehtiger Abstimmung eine selbsttätige Einsteuerung der Heizenergie auf einen gerade noch

zur Auf rechterhaltung der Schwingungen ausreichenden Betrag. . ■

Die Quecksilberschwingungen können statt

durch Beheizung auch durch magnetisch betätigte Tauchkerne o. dgl. erzeugt werden.

In diesem Falle ist die Magnetwicklung genau so zu schalten wie die Heizwicklung.

Einzelheiten können bei den beschriebenen

Schalterausführungen abgeändert werden;

ίο z. B. kann die einseitige Beheizung durch eine doppelseitige Beheizung ersetzt werden, oder es können Heizkreis und Nutzkreis elektrisch getrennt werden, entweder durch Anbringung von zwei Quecksilberpendeln an den Ausdehnungsgefäßen oder dadurch, daß die Steuerkontakte für die Beheizung im einen Schenkel, die für die Nutzkreise im anderen Schenkel untergebracht werden und die Düse 9 so hoch liegt, daß die schwingende Säule nicht

ao gleichzeitig Düse und Steuerkontakte elektrisch verbindet.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   i. Quecksilberblinkschalter mit feststehendem Schaltgefäß und zwischen zwei Gefäßräumen schwingender Quecksilbersäule, deren Schwingungen selbsttätig die Vorrichtung, z. B. Heizvorrichtung, zur Erzeugung dieser Schwingungen steuern, dadurch gekennzeichnet, daß .wenigstens der eine Gefäßraum mit einem Speicherraum über eine Trennwand mit einem Überlauf (8) und einer Drossel oder Düse (9) verbunden ist, die das Quecksilber nach dem Speicherraum (10J zu praktisch .ungehindert, nach dem Gefäßraum (1) zu nur mit einer gewissen Verzögerung durchtreten lassen, und daß das Quecksilber in den Gefäß- oder Speicherräumen angeordnete Elektroden derart steuert, daß die schwingende Quecksilbersäule durch Übertritt von Quecksilber in den Vorratsraum bei zu großen Schwingweiten und Schaltzeiten verkürzt und durch den gedrosselten Rückfluß von Quecksilber bei zu kleinen Schwingweiten und Schaltzeiten verlängert wird.
2. 2. Quecksilberblinkschalter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herbeiführung eines Dauerkontaktes an den im Speicherraum angeordneten Schaltelektroden die Elektroden, das Speicher raumvolumen und die Drossel oder Düse derart auf die Quecksüberschwingüngen abgestimmt sind, daß die zur Unterbrechung der Dauerkontakte erforderliche Ausflußzeit des Quecksilbers größer ist als die Dauer einer vollen Quecksilberschwingung.
3. 3. Quecksilberblinkschalter nach Ansprach i, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Erzeugung der Ouecksilberschwingungen (Heizwicklung) und zwei mit ihr in Reihe liegende Schaltelektroden derart in den Gefäßräumen angeordnet sind, daß die nach Füllung des Speicherraums verbleibende schwingende Quecksilbersäule nicht zur dauernden Überbrückung der Elektroden ausreicht, sondern kurzzeitige Überbrückungen zustände kommen, sobald aus dem Speicherraum über die Drossel oder Düse genügend Quecksilber nachgeflossen ist.
4. 4. Quecksilberblinkschalter nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine derartige Abstimmung des Speicherrauminhaltes, der Düse oder Drossel, der Quecksilbersäule und der Elektrodenanordnung, daß aus* dem gefüllten Speicherraum spätestens innerhalb drei Viertel einer vollen .Schwingung eine zur Überbrückung der Schaltelektroden ausreichende Ouecksilbermenge nachfließt.
5. 5. Ouecksilberblinkschalter nach Anspruch i, gekennzeichnet durch eine'derartige Abstimmung des Speicherrauminhaltes, der Düse oder Drossel, der Quecksilbersäule und der Schaltelektrodenanordnung, daß nach den Anfangsschwingungen im Speicherraum während der Dauer der folgenden Schwingungen stets so viel Quecksilber zurückgehalten wird, daß die Einschaltzeit der Heizung während des stationären Betriebes kleiner ist als bei den Anfangsschwingungen.
6. 6. Quecksilberblinkschalter nach Anspruch i, gekennzeichnet durch eine solche Abstimmung des Speicherraumes, der Drossel, der Quecksilbersäule und der Heizelektrodenanordnung, daß sich der Quecksilberschalter selbsttätig auf die gerade noch zur Aufrechterhaltung der betriebsmäßigen Schwingungen erforderlichen Heizenergie einsteuert.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen