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Thermischer Schalter Die Erfindung bezieht sich auf einen thermischen
Schalter mit im kalten Zustand geschlossenen Kontakten und zwei Heizwiderständen
für den wärmeempfindlichen Teil des Schalters, bei dem ein Widerstand in Reihe mit
und der andere parallel zu wenigstens den erwähnten Kontakten geschaltet ist.
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Die Aufgabe des Reihenwiderstandes besteht darin, den Schalter zu
öffnen und auf diese Weise einen Stromkreis über die Kontakte des Schalters zu unterbrechen,
wenn dieser Kreis von einem Strom durchflossen wird, der einen bestimmten Wert überschreitet
und ununterbrochen oder intermittierend zu lange währt. Der Parallelwiderstand hingegen
hat zum Zweck, den bereits geöffneten Schalter geöffnet zu halten.
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Bei den bekannten Ausbildungen dieses Schalters kann es sich ereignen,
daß sich der bereits geöffnete Schalter wieder schließt, was unerwünscht ist. Die
Erfindung hat zum Zweck, diesem Übelstand abzuhelfen. Der Erfindung liegt die Erkenntnis
zugrunde, daß die besagte unerwünschte Wirkung des Schalters der Tatsache zuzuschreiben
ist, daß der Parallelwiderstand bei Öffnung der Kontakte noch kalt ist oder wenigstens
noch nicht eine solche Temperatur hat, daß der Schalter bestimmt geöffnet bleibt.
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Nach der Erfindung sind der wärmeempfindliche Teil und die Heizwiderstände
des thermischen Schalters derart angeordnet, daß der Parallelwiderstand den Reihenwiderstand
in bezug auf den wärmeempfindlichen Teil thermisch abschirmt. Hierdurch wird erzielt,
daß der Reihenwiderstand nicht auf direktem Wege, sondern nur indirekt über den
Parallelwiderstand den wärmeempfindlichen Teil beeinflußt, so daß der Parallelwiderstand
beim Öffnen d,es Schalters eine solche Temperatur hat, daß das
Schließen
der Kontakte nicht weiter zu befürchten ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Parallelwiderstand
an der Außenseite eines hohlzylindrischen Trägerkörpers angeordnet, in dessen Höhlung
sich der Reihenwiderstand befindet.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel
des thermischen Schalters nach der Erfindung .dargestellt ist, beispielsweise näher
erläutert.
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In der Zeichnung ist der wärmeempfindliche Teil des thermischen Schalters
mit i bezeichnet. Dieser Teil besteht aus einem Bimetallstreifen, von dem das rechte
Ende 2 im kalten Zustand mit einem U-förmig gekrümmten Metalldraht 3 in Berührung
steht. Der Teil 2 des Bimetallstreifens bildet den Arbeitskontakt des Schalters,
während das mit 2 in Berührung kommende Ende des Drahtes 3 den Gegenkontakt darstellt.
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Der Draht 3 ist mit einem dünnen Draht 4 verbunden, der den Reihenwiderstand
des Schalters darstellt. Dieser Reihenwiderstand ist in einem zylindrischen Röhrchen
5 z. B. aus keramischem Stoff untergebracht, auf dessen Außenwand eine Widerstandschicht
6 angeordnet ist, die den Parallelwiderstand bildet. Die Enden des Parallelwiderstands
sind mit Kontakten 7 und 8 versehen. Der wärmeempfindliche Teil i ist am Kontaktteil
7 befestigt.
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Der thermische Schalter fungiert in der dargestellten Schaltung als
Sicherungsschalter für die Zündvorrichtung 9 einer Gas- und/oder Dampfentladungsröhre
io. Die Glühelektroden i i und 12 dieser Röhre sind über eine Drossel 13 bzw. über
einen Hauptschalter 14 mit den Klemmen 15 und 16 einer geeigneten Stromquelle verbunden.
Das von der Drossel 13 abgekehrte Ende der Glühelektrode i i ist mit dem Kontaktorgan
8 und außerdem mit einem Kontakt der Zündvorrichtung 9 verbunden, und das von dem
Hauptschalter 14 abgewendete Ende der Glühelektrode 12 steht mit dem Kontaktorgan
7 in Verbindung. Die Zündvorrichtung 9 besteht aus einem Stromunterbrecher, der
sich selbsttätig wiederholt öffnen und schließen kann. Dieser Unterbrecher kann
z. B. aus einem Glimmentladungsbimetallschalter bestehen.
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Von der Zündvorrichtung g sind nur diejenigen Kontakte dargestellt,
die vor der Zündung der Röhre geschlossen sind oder werden, so daß dann die Glühelektroden
von einem Rufheizstrom durchflossen werden, dessen Größe von den Impedanzen der
Drossel 13, der Glühelektroden i i und 12 und des Reihenwiderstands 4 bedingt ist.
Danach öffnet die Zündvorrichtung selbsttätig ihre Kontakte, wobei die Entladungsröhre
zünden kann, was durch die vorhandene Drossel 13 erleichtert wird, die hierbei einen
Spannungsstoß liefert. Wenn der erste Zündversuch nicht gelingt, repetiert die Zündvorrichtung,
bis die zur Zündung der Röhre günstigen Verhältnisse eintreten. Wenn aber die Röhre
sich weigert zu zünden, wird der Reihenwiderstand, wenigstens in den Zeitintervallen,
in denen die Zündvorrichtung 9 geschlossen ist, so stark erhitzt, daß sich die Kontakte
2 und 3 voneinander entfernen. Der Stromzweig des Reihenwiderstands 4 ist jetzt
unterbrochen. Um die Kontakte 2 und 3 voneinander entfernt zu halten, ist der Parallelwiderstand
6 parallel zur Zündvorrichtung 9, zum Reihenwiderstand 4 und zu den Kontakten 2
und 3 angeordnet. Dieser Widerstand 6 wird vor Öffnung der Kontakte 2 und 3 von
einem intermittierenden Strom, nach erfolgter Öffnung aber von einem ununterbrochenen
Strom durchflossen. Der Widerstand6 ist nun derart bemessen, daß er unter dem Einfluß
dieses ununterbrochenen Stromes die Kontakte 2 und 3 voneinander entfernt hält.
Da er vor Öffnung von einem Strom durchflossen wird, dessen Augenblicksw@ert höchstens
dem ununterbrochenen Strom entspricht, der Maximalwert des erstgenannten Stroms
ist kleiner als derjenige des letztgenannten Stroms, wenn die Zündvorrichtung 9
aus einem Glimmrelais besteht, und diese Maximalgröße nur intermittierend auftritt,
ist es ungewiß, ob der thermische Schalter geöffnet bleiben würde, wenn der Widerstand
6 nur von dem ihn durchfließenden Strom erhitzt werden würde.
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Infolge der Anordnung des Parallelwiderstands 6 rings um den Reihenwiderstand
4 wird der erstgenannte Widerstand zusätzlich erhitzt. Diese Anordnung der Widerstände
bringt außerdem mit sich, daß der wärmeempfindliche Teil i des thermischen Schalters
auf direktem Wege durch die Temperatur des Parallelwiderstands 6 beeinflußt wird.
Der Reihenwiderstand 4 ist ja infolge der Aufstellung des Parallelwiderstands 6
in thermischer Beziehung von dem wärmeempfindlichen Teil i abgeschirmt. Das eine
und das andere hat zur Folge, daß bereits das Öffnen des thermischen Schalters unter
dem Einfluß der Temperatur des Parallelwiderstands 6 stattfindet, so daß dieser
Widerstand in diesem Zeitpunkt auch hinreichend heiß ist, um den Schalter danach
bestimmt geöffnet zu halten.
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Wenn nun die Röhre io zündet, wobei die Zündvorrichtung 9 unterbrochen
ist, fällt der den Parallelwiderstand 6 durchfließende Strom ab, da dieser dann
an eine Spannung angeschlossen ist, die der Brennspannung der Röhre entspricht,
die immer niedriger als die Spannung der Stromquelle 15, 16 ist. Der Parallelwiderstand
6 wird derart bemessen, daß er in diesem Zustand den thermischen Schalter nicht
zu öffnen vermag.
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Der Reihenwiderstand 4 wird vom starken Rufheizstrom der Glühelektroden
durchsetzt. Sein Widerstandswert soll gering gewählt werden, um diesen Rufheizstrom
nicht wesentlich zu beschränken und die Energieumwandlung in 4 nicht übermäßig zu
steigern. Der Parallelwiderstand 6 liegt auch parallel zur Entladungsröhre und soll
bereits aus diesem Grunde die Impedanz der brennenden Röhre bedeutend übersteigen.
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In einem bestimmten Fall betrug der Rufheizstrom der Glühelektroden
o,67 A, die Röhrenspannung i io V bei einem Entladungsstrom von 0,42 A, der Wert
des Reihenwiderstands 3 Ohm und derjenige des Parallelwiderstands 70000 Ohm.
Dieser
letztgenannte Widerstand war als ein schraubenlinienförmiges
Band auf einem keramischen Röhrchen mit einem Außendurchmesser von etwa 4 mm und
einer Gesamtlänge von etwa 25 mm angeordnet. Der thermische Schalter bildet auf
diese Weise mit den beiden Widerständen und dem wärmeempfindlichen Teil zusammen
eine handliche, wenig Raum beanspruchende Einheit. Seine Abmessungen sind so gering,
daß er zusammen mit der Zündvorrichtung 9, z. B. einem Glimmrelais, und einem üblichen
Entstörungskondensator 17 leicht in einem mit zwei Anschlußkontakten versehenen
zylindrischen Behälter mit einem Außendurchmesser von etwa 20 mm und einer Länge
von etwa 33 mm untergebracht werden kann.
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Es sei bemerkt, daß der Parallelwiderstand, der im dargestellten Ausführungsbeispiel
neben den Kontakten 2 und 3 auch den Reihenwiderstand 4 und die Zündvorrichtung
9 überbrückt, dies nicht in sämtlichen Fällen zu tun braucht. Es leuchtet ohne weiteres
ein, daß es für die richtige Wirkungsweise unwesentlich ist, ob der Reihenwiderstand
bei den genannten Widerstandswerten auch überbrückt wird oder nicht. Wenn dem also
kein Wert beigemessen wird, können die Zündvorrichtung 9, die Kontakte 2 und 3 und
der Reihenwiderstand derart in Reihe geschaltet werden, daß der Parallelwiderstand6
nur parallel zur Zündvorrichtung und zu den Kontakten des thermischen Schalters
geschaltet werden kann. In manchen Fällen, z. B. wenn zwischen den geöffneten Kontakten
der Zündvorrichtung Stromdurchgang stattfindet, wie es bei einem Glimmrelais stattfinden
kann, braucht auch diese Vorrichtung nicht immer überbrückt zu werden.
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Die geschilderte Einrichtung enthält eine Entladungsröhre io, die
mit einer Drossel 13 in Reihe geschaltet und mit vorheizbaren Elektroden i i und
12 ausgestattet ist. Bekanntlich kann aber bei manchen Entladungsröhren die Drossel
durch eine andersartige Vorschaltimpedanz ersetzt werden, während bei anderen Entladungsröhren
wieder die vorheizbaren Elektroden durch nicht vorheizbaren ersetzt werden können.