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Glimmentladungsschalter mit mindestens einer Bimetallelektrode Die-
Erfindung betrifft einen Glimmentladungsschalter, d. h. einen Schalter, bei dem
eine Glim,mentladung in einem gasgefüllten Gefäß zwischen zwei Elektroden, von denen
zumindest die eine aus einem am einen Ende befestigten Bimetallelemnent besteht,
zu einer Heizung des Bimetalls und infolgedessen zu einer Ablenkung des freien Endes
des Bimetalls führt; diese Ablenkung wird zum Ein- oder Ausischalte.n eines Stromkreises
benutzt. Solche Glimmentladungs,schalter werden unter anderem als Einschaltvorrichtungen
für elektrische Entladungsröhren verwendet; in diesem Fall wird das Qffnen des Schalters
infolge der durch das Aufhören der Glimmentladung beim Schließen der Kontakte bedingten
Abkühlung des Bimetalls in Vereinigung mit einer Selbstinduktion zur Erzeugung des
zur Einleitung der Entladung durch die Röhre -erforderlichen Spannungsstoßes verwendet.
Bei Glühkathodenentladungsröhren ist die Neigung des Schalters zum öffnen unmittelbar,
nachdem ersich geschlossen ;hat, ein Nachteil; denn der Schalter soll eine genügend
lange Zeit in Schließstellung bleiben, um der Kathode die Möglichkeit zu geben,
die Emissionstemperatur anzunehmen, bevor der Schalter sich öffnet und den Spannungsstoß
herbeiführt. Bei ungenügender Dauer der Schließstellung wird der Spannungsstoß schon
angelegt, während die Kathode noch verhältnismäßig kalt ist; abgesehen von Schwierigkeiten
beim Inbetriebsetzen der Röhre, führt dies zur Verkürzung ihrer Lebensdauer und
zur frühzeitigen Schwärzung der Röhrenenden. Die Erfindung bezweckt eine zweckmäßige
Verzögerung zu schaffen, unter Beibehaltung der verhältnismäßig einfachen Bauart
des bisher hergestellten Glimmentladungsschalters.
Erfindungsgemäß,
enthält der Schalter Mittel zur Erzeugung einer Glimmentladung zwischen einem verhältnismäßig
unempfindlichen Teil :der Bimetallelektrode und der andere Elektrode, so daß der
erwähnte Teil ,der Bimetallelektrode erhitzt und mit der anderen Elektrode,in Berührung
gebracht wird; darauf hört die Gasentladung auf; aber die Elektroden bleiben :infolge
der Wärmeleitung über die Bim,etallel-ektrode von dem erwähnten beheizten Teil nach
einem empfindlicheren Teil dieser Elektrode miteinander so lange in Berührung, bis
die Temperatur so weit herabgesunken ist, daß Unterbrechung des Kontakts erfolgt.
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Zweckmäßig ist ein Teil der Oberfläche des Bimetalls nahe an der Abstütz:stelle
derart abgeschirmt, daß die abgeschirmte Oberfläche nicht unmittelbar von der Glimmentladung
erhitzt wird, die beim Legen eines geeigneten Potentials zwischen die Elektroden
auftritt.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung näher veranschaulicht, in der die
Fig. i und 2, 3 und 4, 5 und 6 je zwei zueinander senkrechte Seitenansichten dreier
Ausführungsformen des neuen Schalters darstellen.
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In Fig. i und 2 ist ein -in üblicher Weise, miit Gas gefüllter Glaskolben
i dargestellt, der mit einem Glasfüßchen 2 versehen ist; in dieses Füßchen ,sind
Leiter 3 eingeschmolzen, welche die thermischen Schaltmittel tragen sowie -mit Strom
versorgen können. Bimtetallstreifsen 4,5 sind, beispielsweise durch Schweißen, fest
mit dem oberen Ende eines jeden der Leiter 3 vereinigt, und jeder Streifen 4, 5
ist mit einem Kontaktorgan 6, 7 versehen, die -im Betri,ebszustande des Schalters
Kontakt miteinander schließen können. Die Teile 4 und 5' der Bimetalle 4 und 5 sind
mit einer Glimmerabschirmung 8 versehen: Der Schalter hat eirnen Bajonettsockel
9 und wird über Zuführungskontakte io mit Strom gespeist.
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Wenn eine geeignete Spannung zwischen die Stromzuführungskontakte
io gelegt wird, entsteht eine Glimmentladung an den urabgeschirmten oberen Enden
der Bimetalle 4 und 5, an den Kontaktorganen 6 und 7 und an den Leitern 3, wobei
diese Teile durch die Glimmentladung erhitzt werden. Nach Ablauf einer gewissen
Zeit sind die Bimetalle derart erhitzt, daß sie .sich nach innen abbiegen, so daß
die Kontaktorgane 7 und 6 kontakt einander berühren. Die Zeit, die vergeht, bis
der Kontakt hergestellt wird, :ist kürzer, als erforderlich ist, damit sich die
Temperatur allmählich über die ganze Länge eirnccs jeden Bandas 4, 5 verteilt, d.
h. diie Ablenkung zum Schließen der Kontakte ist praktisch ausschließlich von der
Heizung der urabgeschirmten Teile anhängig. Sobald die Kontakte geschlossen sind,
hört die Glimmentladung auf, und die erhitzten Teile des Schalters erleiden einen
Wärmeverlust durch Strahlung, Konvektion und Leitung. Ein Teil der Wärme wird :die
bisher praktisch, nicht erhitzten Teile 4 und 5' erhitzen. Anfangs wird die Tatsache;
daß die Wärme sich gleichförmiger über die ganze Länge der Streifen 4 und 5 verteilt,
der Kühlung der unmittelbar geheizten Teile der Bimetallstreifen mehr als die Waage
halten; die Kontaktorgane 6 und 7 werden trotz Herabsetzung der Gesamttemperatur
:der Bimeta.llstreiifen miteinander in Berührung bleiben, weil die Ablenkung eines
Bimetalls proportional dem Quadrat der erhitzten Länge ist. Nach einer gewisser
Zeit, die u. a. von den Abmessungen der Bimetallstreifen und dem Verhältnis zwischen
den Abmessungen der abgeschirmten und dcnen der urabgeschirmten Streifenteile abhängig
ist, sinkt die Streifentemperatur derart, daß sich die Kontakte in üblicher Weise
öffnen. Bei dieser Bauart sind, wie deutlich aus Fig. 2 ersichtlich ist, die abgeschirmten
Teile 4 und 5' der Bimetallstreifen 4 und 5 von geringerer Breite als die urabgeschirmten
Teile, so daß die Zuführung einer, geringen Wärmemenge zu den urabgeschirmten Teilen
zu einer erheblichen Ablenkung führt und die urabgeschirmten Teile eine verhältnismäßig
große Wärmemenge liefern können, ohne .daß die Abmessengen der Streifen so groß
sind, daß die für die erste Herstellung des Kontakts zwischen den Kontaktorganen
6 und 7 erforderliche Heizdauer zu groß wird. Die Gasdruckbedingungen im Gefäß i
sind dann derart gewählt, daß schnelle Beheizeng des -urabgeschirmten Bimetalls
erfolgt.
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Der in Fig. 3 und 4 dargestellte Schalter arbeitet ähnlich wie der
in den Fig. i und 2 dargestellte; die gleichen Teile sind mit den gleichen Bezugziffern
bezeichnet. Jetzt aber bestehen die Absch:irmmittel8 aus vierseitigen Metalldosen.
Eine jede Dose ist mit einem der Leiter 3 verschweißt, an dem auch eines der Bimetallbänder
4 und 5 befestigt ist. Die Dosen 8 haben keine anderen Berührungspunkte mit den
Bimetallelementen. Wie aus Fig.3 ersichtlich ist, sind die abgeschirmten und die
unabgeschirmben Teile der Streifen hierbei gleich breit.
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Der in Fig. 5 ,und 6 dargestellte Schalter besteht aus nur einem einzigen
Bimetallstreifen 4 und zwei Kontaktorganen 6 und 7 ; das Kontaktorgan 7 nimmt eine
fiste Stellung ein und ist am Leiter 3' befestigt. Der Teil 4 des Bimetallistreifens
4 ist mittels einer dreiseitigen oder rinnenförmigen Ab-
schirmung 8 abgeschirmt,
die mit dem Leiter 3 verschweißt ist, aber keinen anderen Berührungspunkt mit dem
Band 4 hat. Die Wirkungsweise ist die gleiche wie bei der Ausführungsform nach den
Fig. i und 2; gleiche Teile sind mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Die Verzögerungswirkung
ist durch die Tatsache bedingt, daß Wärme von unabgeschirmten Teilen der Schaltmittel
und dem Leiter 3 nach denn abgeschirmten Teil 4 fließt, nachdem sich die Schaltkontaktorgane
6 und 7 geschlossen haben.
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D:ie Abschirrnmittel können aus einem Werkstoff mit gegenüber dem
Material des Bimetalls hoher Austrittarbeit hergestellt sein, damit die Glimmentladung
vorzugsweise auf die urabgeschirmten Oberflächen des Bimetalls gelangt und so eine
schnelle Beheizung .des Bimetalls und ein schnelles Einrücken des Schalters bewirkt.
Der Werkstoff von hoher Austrittarbeit kann auch in Form einer
Schicht
auf die Oberfläche einer metallenen Unterlage oder direkt, z. B. durch Spritzen,
auf die Bimetalloberfläche aufgebracht sein.
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Die Abschirmmittel können natürlich jede geeignete Form haben, und
die Abmessungen und Formen der Einzelteile des Schalters können derart g ählt sein,
daß sie zu einer angemessenen Verew.
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zögerunigszeit führen.
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Vorstehend ist durchweg von B-imetallstreifen die Rede. Ein solcher
Streifen kann aus einem Stück hergestellt sein oder aber, zur Erleichterung der
Herstellung, in den Fällen, in dünen gewisse Str:ifenteile schmaler und/oder dünner
als andere Teile des gleichen Streifens sind, aus mehreren Streifenteilen zusaimmengeba,ut
sein.