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Schaltung zum Zünden einer gasgefüllten elektrischen Glühelektrodenentladungsröhre
Gasentladungsröhren, unter welchen hier nicht nur mit einem oder mehreren Gasen,
sondern auch mit Dampf oder mit einem Gemisch von Gas und Dampf gefüllte Entladungsröhren
zu verstehen sind, müssen bekanntlich häufig durch Anwendung von Kunstgriffen gezündet
werden.
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Es wurde bereits vorgeschlagen, die zu zündende Entladungsröhre mit
Hilfe eines Schalters kurzzuschließen. Beim öffnen dieses Kurzschlußschalters tritt
in einer :der Entladungsröhre vorgeschalteten Selbstinduktion ein starker Spannungsstoß
auf. Um die Handbedienung dieses Schalters zu vermeiden, wurde bereits vorgeschlagen,
.diesen Schalter durch Verwendung eines thermisch betätigten Schalters, z. B. eines
Bimetallschalters, als selbständig arbeitenden Schalter einzurichten. Bei diesem
thermisch betätigten Schalter erfolgt das Öffnen des Schalters erst nach Ablauf
einer gewissen Zeit, weil die Kontaktorgane erst nach Zufuhr einer gewissen Wärmemenge
voneinander getrennt werden. Die dadurch bedingte Verzögerung der Zündung hat insbesondere
bei Glühelektrodenentladungsröhren :den Vorteil, daß die Glühelektroden vor der
Zündung der Röhre erwärmt werden können, was naturgemäß einen günstigen Einfluß
auf ihre Lebensdauer hat und eine niedrigere Zündspannung als im kalten Zustand
der Elektroden zur Folge hat.
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Nach erfolgtem Zünden der Röhre müssen die Kontakte .des die Röhre
überbrückenden thermisch betätigten Schalters offen bleiben, was auch währenddes
normalen Betriebes der Entladungsröhre die Zufuhr einer gewissen Energie erfordert.
Dies bringt den weiteren Nachteil mit sich, .daß eine gewisse Zeit vergeht,
bis
der thermisch betätigte Schalter infolge seiner Wärmeträgheit seine Schalt-
| kontakte wieder schließt, wenn die der Sch |
| anordnung zugeführte Spannung aus irg. |
| einem Grund kurzzeitig unterbrochen |
| und die Entladung erlischt. In solchen Fäl' |
ist also der Schalter zur Einleitung des Zündvorganges nicht betriebsbereit.
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Die erwähnten Nachteile werden dadurch vermieden, daß bei gasgefüllten
Glühelektrodenentladungsröhren mit in Reihe geschalteter Selbstinduktion und einem
die Röhre überbrückenden, mit mindestens einem Teil der Selbstinduktion in Reihe
geschalteten Hilfsstromzweig mit einem thermisch betätigten Schalter, der zum Zünden
der Röhre geöffnet wird, erfindungsgemäß im Hilfsstromkreis das Heizelement des
thermisch betätigten Schalters, dieser Schalter selbst und eine Hilfsentladungsröhre
in Reihe geschaltet sind und daß die Hilfsentladungsröhre derart ausgebildet und
bemessen ist, daß ihre Zündspannung kleiner ist als die ihren Elektroden vor der
Zündung der Hauptentladungsröhre zugeführte Spannung und größer als die ihren Elektroden
nach erfolgterZündung derHauptentladungsröhre und wieder geschlossenem, thermisch
betätigtem Schalter zugeführte Spannung.
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Dadurch, daß das Heizelement des thermisch betätigten Schalters ein
Reihenelement des Hilfsstroinzweiges bildet, wird dem Heizelement nach erfolgtem
Öffnen des Schalters keine Energie mehr zugeführt. Mangels Energiezufuhr kommen
die Schalterkontakte aber wieder sehr bald in Berührung miteinander; es fließt jedoch,
falls die Hauptent- ' Ladungsröhre gezündet hat, auch dann kein Strom durch den
Hilfsstromzweig, weil die darin vorhandene Hilfsentladungsröhre infolge der im Betrieb
geringen Brennspannung der Hauptentladungsröhre an der Wiederzündung verhindert
wird. Das Heizelement des Schalters verbraucht somit während des Betriebes .der
Röhre keine Energie, obwohl die Anordnung doch eine augenblickliche Zündbereitschaft
zeigt. In dem Falle, daß die Hilfsentladungsröhre eine Bogenentladung aufweist,
fließt, wenn die Hauptentladungsröhre gezündet werden soll, durch den Hilfsstromzweig
ein starker Strom, der beim Öffnen des Schalters zum Entstehen eines sehr kräftigen
Spannungsstoßes in der vorgeschalteten Selbstinduktion Anlaß gibt. In dieser Weise
ist auch eine. bessere und solidere Aus-. führung des thermischen Unterbrechers
möglich, da man dein Heizelement vor der Zündung der Hauptentladungsröhre ausgiebig
Energie zuführen kann und auf diese Weise die Unterbrechungszeit auf etwa r bis
a Sekunden herabdrücken kann, eine Zeit, in der im allgemeinen auch eine genügende
Vorheizung der Glühelektroden erzielt wird. Da >:die zum Öffnen des Unterbrechers
benötigte
| 'üergie beim normalen Betrieb der Ent- |
| #ungsröhre keine Rolle spielt und groß ge- |
| i5ählt werden kann, ist es möglich, dem |
Schalter auch einen hohen Kontaktdruck unter Vorspangung zu geben, wodurch eine
bessere Unterbrechung, bessere Lebensdauer der Kontakte und günstigere Zündungsbedingung
für die Röhre . gewährleistet ist.
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Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß bei Ausführung der Schaltung
der Hilfsstromzweig nicht unmittelbar zwischen den Elektroden der Hauptentladungsröhre
liegen muß, sondern auch parallel zu dieser Röhre und einem Teil der Vorschaltimpedanz
liegen kann. Ausschlaggebend für die Anschlußstelle des Hilfsstromzweiges ist nur,
daß die den Elektroden der Hilfsentladungsröhre zugeführte Spannung vor erfolgter
Zündung der Hauptentladungsröhre zum Zünden der Hilfsentladungsröhre ausreicht,
beim Brennen der Hauptentladungsröhre aber nicht mehr.
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Als thermischer Schalter kann vorteilhafterweise ein Bimetallschalter
verwendet werden, dessen Metallteile selbst als Heizelement wirken. Eine vorteilhafte
Ausführung ergibt sich, wenn man die durch die Hilfsentladungsröhre entwickelte
Wärme zur Unterstützung der Erwärmung des Bimetallelementes benutzt. Hierfür kann
der Bimetallstreifen mit Hilfe eines Metallbandes an der Röhre befestigt werden,
.so daß die in der Hilfsentladungsröhre entwickelte Wärme durch Leitung oder auch
durch Strahlung auf den Bimetallstreifen übertragen wird und somit die Erhitzung
desselben unterstützt.
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Der thermisch betätigte Schalter und die Hilfsentladungsröhre können
vorteilhafterweise zu einer Einheit vereinigt werden, wodurch sich eine äußerst
bequem schaltbare und bedienbar-e Zündvorrichtung ergibt.
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Die Glühelektroden der Hauptentladungsröhre oder gegebenenfalls die
Heizkörper dieser Elektroden können vorteilhafterweise durch einige Windungen der
Selbstinduktion mit Glühstrom gespeist werden, so daß sich in diesem Falle die Verwendung
einer besonderen Heizstromquelle erübrigt. Die Heizelemente (bei direkt geheiztenElektroden
sind dies die Kerndrähte der Elektroden, bei indirekt geheizten Elektroden sind
es die besonderenHeizkörper) derGlühelektroden können dann unmittelbar an diese
Windungen angeschlossen werden, oder sie können mit einer besonderen Wicklung verbunden
werden, die induktiv mit der Vorschaltimpedanz verkettet ist. Weil der Hilfsstromzweig
während des Zündvorganges einen starken Strom führt, werden in diesem Falle auch
die die
Glühelektroden speisenden Windungen stark belastet, so daß
die Glühelektroden schnell aufgeheizt werden.
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Die gekennzeichnete Schaltung wird im _ nachstehenden an Hand der
Zeichnung näher erläutert. Die Fig. i und 2 stellen zwei Ati#;,7_. führungsmöglichkeiten
der gekennzeichneten Schaltung dar. Fig. 3 zeigt den Zusammenbau der Hilfsentladungsröhre
mit .dem Bimetal lschalter.
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In Fig. i stellt i eine Gasentladungsröhre dar, die z. B. als Niederdruckquecksilberdampfentladungslamp
_ ausgebildet sein kann, welche gegebenenfalls mit :einer auf die Glaswand aufgetragenen
lumineszierenden Schicht versehen ist. Die Röhre enthält zwei Glühelektroden 2 und
3 und ist unter Vorschaltung der Drosselspule q. an die Wechselstromquelle 5 angeschlossen.
Die Glühelektrode ?-
ist an die Windungen 6 .der Drosselspule angeschlossen,
während eine kleine Wicklung 7 mit der Wicklung der Drosselspule magnetisch gekoppelt
ist. Diese Wicklung 7 liefert den Glühstrom für die Glühelektrode 3.
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Parallel zu der Entladungsröhre i ist ein Hilfsstromzweig geschaltet,
der einen Bimetallschalter 8 enthält. Der Birnetallstreifen dieses Schalters ist
mit 9 und das Heizelement dieses Bimetallstreifens mit io bezeichnet. Weiter enthält
der Hilfsstromzweig eine Hilfsentla.dungsröhre i i, in :der eine selbständige Bogenentladung
auftritt. Der Schalter 8, das Heizelement io und die Hilfsentladungsröhre i i sind
miteinander in Reihe geschaltet.
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Da im Ruhezustand der Schalter 8 geschlossen ist und die Hilfsentladungsröhre
i i derart bemessen ist, daß s?.e beim Anlegen dieser Spannung zündet, beginnt beim
Einschalten ein Strom durch den parallel zu der Röhre geschalteten Hilfsstromzweig
zu fließen. Im Heizelement io wird dann Wärme erzeugt, die den Bimetallstreifen
9 erwärmt. Nach genügender Erhitzung biegt sich der Bimetallstreifen, wodurch der
Schalter 8 geöffnet wird. Durch diese Unterbrechung des Stromkreises wird in der
Drosselspule q. ein Spannungsstoß erzeugt, der die Zündung der Entladungsröhre herbeiführt.
Die Zündung dieser Röhre wird dadurch erleichtert, daß die Glühelektroden 2 und
3 während des Stromdurchganges durch den Hilfsstromzweig durch die Windungen 6 und
7 mit Glühstrom gespeist werden und demzufolge. auf eine hohe Temperatur gebracht
werden.
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Nach Öffnen des Schalters 8 fließt durch das Heizelement io kein Strom,
so daß .der Bimetallstreifen 9 wieder abkühlt und nach einiger Zeit derSchalter
8 sich wieder schließt. Wenn inzwischen die Entladungsröhre i gezündet hat, ist
die dem Hilfsstromzweig zugeführte Spannung niedriger geworden als die Spannung,
welche diesem Stromzweig bei ,noch nicht gezündeter Entladungsröhre i zu-.#2eführt
wird. Die zwischen den Enden des ,_@,ilfsstromzweiges und demzufolge die zwi-`chen
den Elektroden der Hilfsentla.dungsröhre i i liegende Spannung ist nämlich gleich
der Brennspannung der Entladungsröhre i geworden. Die Hilfsentladungsröhre i i ist
nun derart dimensioniert, daß sie durch diese Spannung nicht mehr gezündet werden
kann. Demzufolge fließt nach der Zündung der Hauptentladungsröhre i, auch wenn der
Schalter 8 sich wieder schließt, kein Strom durch den parallel zu der Entladungsröhre
i geschalteten Hilfsstromzweig. Hierdurch wird erreicht, daß dieser Hilfsstromzweig
während des normalen Betriebes der Entladungsröhre i keinen Strom verbraucht und
der beim Zündvorgang durch diesen Stromzweig fließende Strom so groß gewählt werden
kann, als mit Hinsicht auf eine zuverlässige Wirkung des Bimetallschalters erwünscht
ist. Auch wird der Vorteil erreicht, daß der Schalter 8 augenblicklich bereit ist,
den Zündvorgang wieder einzuleiten, wenn die Entladung in der Röhre aus irgendeinem
Grunde erlischt.
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In der Schaltung gemäß Fig. 2 ,ist die Vorschaltdrosselspule .der
Entladungsröhre i in zwei Teile 12 und 13, die beiderseits der Röhre i geschaltet
sind, zerlegt. Die Glühelektrode 2 ist an einigen Windungen des Teiles 12 und die
Glühelektrode 3 an einigen Windungen des Teiles 13 der Vorschaltimpedanz angeschlossen.
Der Hilfsstromzweig, der den Bimetallschalter 8 und die Hilfsentladungsröhre i i
enthält, liegt nicht unmittelbar zwischen den Elektroden der Entladungsröhre i,
sondern zwischen dem Ende 14 des Teiles 12 der Vorschaltimpedanz und dem Punkt 15
des Teiles 13 der Drosselspule. Der Hilfsstromzweig liegt also parallel zu der Entladungsröhre
i und dem oberen Teil der Drosselspule 13. Der Anschlußpunkt 15 .ist .derart gewählt,
daß die nach der Zündung der Entladungsröhre i dem Hilfsstromzweig zugeführte Spannung
nicht genügt, um dieHilf sentladungsröhre i i zu zünden. Das Anschließen des Hilfsstromzweiges
an Punkt 15 hat den Vorteil, daß nicht die ganze Vorschaltimpedanz der Entladungsröhre
i ,dem Hslfsstromzweig vorgeschaltet ist, so ,daß ein stärkerer Hilfsstrom auftritt,
als wenn der Hilfsstromzweig unmittelbar an die Elektroden der Entladungsröhre angeschlossen
wird.
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Wie aus Fig. 2 ersichtlich, fließt der Hilfsstrom durch den Bimetallstreifen
9, so daß dieser Bimetallstreifen zu gleicher Zeit das Heizelement des Bimetallschalters
bildet. In diesem Fall ist es sehr erwünscht, die Erhitzung des B;imetallstreifens
mit Hilfe der in
der-Entladungsröhre ii erzeugten Wärme zu unterstützen.
Zu diesem Zweck wird die Entladungsröhre i i derart aufgestellt, daß ,die in ihr
erzeugte Wärme auf den Bimetallstreifen 9 übertragen wird. Dies kann in der in Fig.
3 abgebildeten Weise erreicht werden.
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In dieser Figur stellt i i die Hilfsentladungsröhre dar. Der Bimetallstreifen
ist auch hier mit 9 bezeichnet. Ein Ende dieses Streifens ist mit Hilfe des Metallbandes
16 an dem Röhrchen i i befestigt, während das Kontaktstück 17 des Schalters mit
Hilfe des Metallbandes 18 an .dem Röhrchen ii befestigt ist. Weil der Bimetallstreifen
9 längs der Entladungsröhre ii angeordnet ist, wird ein Teil der bei Stromdurchgang
in der Röhre i i erzeugten Wärme auf den Streifen 9 übertragen, wodurch die Erhitzung
des Bimetallstreifens weitgehend unterstützt wird. Das Kontaktstück 17 steht durch
den Draht i9 mit der oberen Elektrode der Entladungsröhre i i in Verbindung, während
die untere Elektrode dieses Röhrchens und das Band 16 j e mit einem der Kontaktstücke
2o verbunden sind. Diese Kontaktstücke befinden sich am unteren Ende des Sockels
21 der Glashülle 22, welche die Entladungsröhre i i vollkommen umschließt. Diese
Hülle 22 wird vorzugsweise entlüftet. Zwecks Abstützung des Entladungsröhrchens
i i gegen die Hülle 22 ist am oberen Ende der Röhre ii ein Mikascheibchen 23 vorgesehen.
In dieser Weise wird eine sehr einfache bauliche Einheit erreicht, die in einfacher
Weise parallel zu der Hauptentladungsröhre i geschaltet werden kann.