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Zündvorrichtung für Gas- und/oder Dampfentladungsröhren Vorliegende
Erfindung bezieht sich auf eine Zündvorrichtung für Gas- und/oder Dampfentladungsröhren,
die einen selbsttätigen Zündschalter und einen mit ihm in Reihe gelegten thermischen
Unterbrecher enthält, wobei parallel zu wenigstens dem Unterbrecher ein Widerstand
geschaltet ist.
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Es ist bekannt, bei einer Vorrichtung, die eine Drosselspule in Reihe
mit einer Gasentladungsröhre enthält, die mit Heizelektroden versehen ist, die vom
Netz abgewendeten Enden dieser Heizelektroden durch die Reihenschaltung eines Glimmlichtschalters,
eines in kaltem Zustand geschlossenen, thermischen Unterbrechers und eines Widerstandes
miteinander zu verbinden, wobei parallel zum Unterbrecher, dem Reihenwiderstand
und gegebenenfalls auch dem Schalter ein anderer Widerstand gelegt ist. Wenn die
Röhre sich weigert zu zünden, bewirkt der Reihenwiderstand, daß sich der Unterbrecher
öffnet, worauf der Parallelwiderstand den Unterbrecher offen hält, so daß die Zündversuche
des Schalters aufhören.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß das Vorhandensein
des Reihenwiderstandes in der erwähnten Vorrichtung Nachteile ergibt. Die in diesem
Widerstand entwickelte Wärme ist proportional dem Quadrat des Kurzschlußstroms,
d. h. des Stroms, der bei geschlossenen Kontakten des Glimmlichtschalters und des
Unterbrechers den Reihenwiderstand durchfließt. Dies hat zur Folge, daß für Entladungsröhren
verschiedener Leistung auch verschiedene Reihenwiderstände verwendet oder aber verschiedenen
Anordnungen zwischen dem Unterbrecher und dem Reihenwiderstand gewählt werden müssen,
was für die Massenherstellung der Zündvorrichtung von Nachteil ist, da die wichtigsten
Entladungsröhren heutzutage auf eine bestimmte Brenn-
Spannung normalisiert
sind, die z. B. ioo bis iio V beträgt. Der Betriebsstrom der Röhre und auch der
diesem praktisch proportionale Kurzschlußstrom ändern sich also annähernd proportional
mit der Eingangsleistung der Röhre. Die Zündvorrichtung für jeden Röhrentyp verschiedener
Leistung verlangt somit einen der entsprechenden Stromstärke angepaßten Reihenwiderstand
und/oder eine solche Bauart.
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Die Erfindung bezweckt, diesen Nachteil zu verringern.
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Gemäß der Erfindung steht das wärmeempfindliche Element des Unterbrechers
mit wenigstens einer der Elektroden des Schalters in wärmeleitender Verbindung.
Diese Maßnahme bewirkt, da.ß sich der Unterbrecher nicht infolge der vom Kurzschlußstrom
erzeugten Wärme, sondern infolge der in einer oder mehreren Elektroden und/oder
zwischen den Elektroden des Zündschalters entstehenden Wärme öffnet. Es zeigt sich,
daß bei Zündschaltern im allgemeinen diese Wärme nur proportional der ersten Potenz
des Betriebsstroms der Röhre und bei Glimmlichtschaltern sogar nahezu unabhängig
vom Betriebsstrom ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das von
den Unterbrecherkontakten abgewendete Ende des wärmeempfindlichen Elements des Unterbrechers
metallisch mit dem Gegenkontakt des Schalters verbunden.
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Hierbei können der Gegenkontakt des Schalters, das feste Ende des
wärmeempfindlichen Elements des Unterbrechers und eines der Enden des unmittelbar
parallel zum Unterbrecher gelegten Widerstands an einem gemeinsamen Halteorgan befestigt
sein.
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Bei Zündvorrichtungen, die einen Glimmlichtschalter und einen unmittelbar
parallel zum Unterbrecher geschalteten Widerstand enthalten, können der Unterbrecher
und der Parallelwiderstand im Innern des Entladungsgefäßes des Schalters in einer
verschlossenen Hülle untergebracht sein, was das Auftreten einer Entladung zwischen
der Bimetallelektrode des Schalters einerseits und dem Unterbrecher und dem Parallelwiderstand
andererseits verhütet, jedoch die Wärmeübertragung zwischen den Schaltelektroden
und dem wärmeempfindlichen Element des Unterbrechers zuläßt. Hierbei kann das Stromzuführungsorgan
des festen Kontaktes des Unterbrechers im Entladungsraum des Schalters mit einem
Isolierrohr umgeben sein, das sich an die erwähnte Hülle und die Wand des Entladungsgefäßes
mit so geringem Zwischenraum anschließt, daß am Stromzuführungsorgan keine Glimmentladung
ansetzen kann. Infolge der Anordnung des Unterbrechers im Innern des Entladungsgefäßes
kann die in und zwischen den Schaltelektroden erzeugte Wärme metallisch und auch
durch Vermittlung des Gasmittels des Schalters auf das wärmeempfindliche Element
des Unterbrechers übertragen werden: Diese Wärme unterstützt auch in der geöffneten
Lage des Unterbrechers die Aufrechterhaltung dieser Lage.
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Bei einen Glimmlichtschalter enthaltenden Zündvorrichtungen können
der Unterbrecher und derParallelwiderstand auch auf der Außenseite des Glimmentladungsgefäßes
angebracht sein: 'In diesem Fall kann das feste Ende des wärmeempfindlichen Elements
des Unterbrechers mittels eines Metallstreifens gegen die Wand des Glimmentladungsgefäßes
geklemmt sein. Dabei kann der Metallstreifen auf der Höhe der kontaktschließenden
Enden des Schalters angebracht sein. Die Wärmeübertragung wird hier im wesentlichen
von der Gasfüllung des Schalters vermittelt. Durch passende Wahl des Gases und des
Drucks desselben kann der Zeitraum beeinflußt werden, an dessen Ende der Unterbrecher
sich öffnet.
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Es ist gefunden worden, daß Gas- und/oder Dampfentladungsröhren, die
nach io bis 2o Sekunden dauernden Zündversuchen noch nicht gezündet haben, nicht
mehr zünden werden. Um bei Zündvorrichtungen mit einem Glimmlichtschalter, bei denen
der Unterbrecher und der Parallelwiderstand auf der Außenseite des Glimmentladungsgefäßes
angebracht sind, die zum Öffnen des Unterbrechers erforderliche Zeit derart abzukürzen,
daß die Dauer der vergeblichen Zündversuche auf ein Mindestmaß gebracht werden kann,
kann nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wenigstens ein Teil wenigstens
einer der Elektroden des Glimmentladungsschalters nahe dem Wandteil des Glimmentladungsgefäßes
angeordnet sein, dessen Wärmung das Öffnen des Unterbrechers bewirkt. Vorzugsweise
kann eine der Elektroden des Glimmentladungsschalters mit einem bandförmigen, metallenen
Verlängerungsstück versehen sein, das parallel zum wärmeempfindlichen Element des
Unterbrechers angeordnet und von diesem praktisch nur durch die Wand des Glimmentladungsgefäßes
getrennt ist.
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Wenn das feste Ende des wärmeempfindlichen Elements des Unterbrechers
mittels eines Metallstreifens an der Außenwand des Glimmentladungsgefäßes befestigt
ist, kann vorzugsweise eine der Elektroden des Glimmentladungsschalters mit einem
bandförmigen Verlängerungsstück versehen sein, das parallel zu einem Teil des erwähnten
Befestigungsstreifens angeordnet und von ihm praktisch nur durch die Wand des Glimmentladungsgefäßes
getrennt ist.
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Der nahe der Wand angeordnete Teil der Elektrode des Glimmentladungsschalters
kann vorzugsweise aus Bimetall bestehen, das derart angeordnet ist, daß es sich
bei der Erwärmung auf die Innenwand des Glimmentladungsgefäßes zu bewegt.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert,
in der einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind.
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Fig. i stellt die Vereinigung einer Gas- und/oder Dampfentladungsröhre
mit einer Zündvorrichtung nach der Erfindung dar: Die Elektroden i und 2 der Röhre
3 sind einerseits über eine Vorschaltimpedanz 4 und einen Hauptschalter 5 mit den
Klemmen 6, 7 einer gut geeigneten Stromquelle und andererseits mit Anschlußorganen
8, 9 der Zündvorrichtung verbunden. Die Elemente 4 und 5 können selbstverständlich
auch an anderen Stellen der Verbindungsleitungen zwischen der Stromquelle und der
Röhre angebracht werden.
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Die Anschlußorgane 8, 9 der Zündvorrichtung sind durch einen Zündschalter
io, 11, 12 und einen Unterbrecher 13, 14, 15 miteinander verbunden. Dabei bezeichnen
io und 13 den beweglichen Teil, ii und 14 die an diesem befestigten Arbeitskontakte
und 12 und 15 die festen oder Gegenkontakte des Schalters bzw. des Unterbrechers.
Parallel zu den Kontakten 14, 15 des
Unterbrechers ist ein Widerstand
16 über die Verbindung 17 angebracht. Dieser Widerstand kann jedoch auch, wie dies
mit gestrichelten Linien 18 bezeichnet ist, parallel zum Unterbrecher plus Zündschalter
gelegt werden. Der Zündschalter kann ein selbsttätiger Schalter des Spannungstyps,
wie z. B. ein Glimmlichtwiderstands-, magnetischer oder piezoelektrischer Schalter,
oder auch ein selbsttätiger Schalter des Stromtyps, wie z. B. ein Widerstands- oder
magnetischer Schalter sein. Bei Spannungsschaltern sind die Kontakte ii und 12 im
unerregten Zustande des Schalters außer Berührung und das Erregerelement liegt parallel
zu den Kontakten 11, 12 des Schalters, wie dies mit i9 bezeichnet ist, während bei
Stromschaltern die Kontakte 11, 12 im unerregten Zustande des Schalters miteinander
in Berührung sind und das Erregerelement in Reihe mit diesen Kontakten, vorzugsweise
in eine der Zuführungsleitungen der Röhre eingefügt ist. Im Falle eines magnetischen
Stromschalters wird oft als Vorschaltimpedanz 4 eine Drosselspule 4 verwendet, die
auch als Erregerelement des Schalters wirksam ist. Die Elektroden i und 2 der Röhre
stellen eine vor der Zündung zu erwärmende, aktivierte Glühelektrode dar. An Stelle
solcher Elektroden können jedoch auch nicht vorzuheizende, gegebenenfalls mit guten
Emissionsstoffen versehene Elektroden verwendet werden.
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Nach der Erfindung steht das wärmeempfindliche Element 13 des Unterbrechers
mit wenigstens einer der Elektroden des Schalters in wärmeleitfähiger Verbindung,
was in der Zeichnung durch die Anordnung des festen Kontakts 12 des Schalters an
dem vom Kontakt 14 abgewendeten Ende des wärmeempfindlichen Elements 13 des Unterbrechers
angedeutet ist, so daß im dargestellten Fall eine metallische, wärmeleitfähige Verbindung
zwischen einer der Elektroden des Schalters und dem wärmeempfindlichen Element des
Unterbrechers angedeutet ist.
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Beim Auseinandergehen der Kontakte 11, 12 des Schalters wird jeweils
ein Lichtbogen gezogen, der die Kontakte erwärmt; wenn der Schalter ein Glimmlichtschalter
ist, wobei das Element i9 die zwischen den Elektroden dieses Schalters auftretende
Glimmentladung andeutet, tritt außerdem vor dem Zünden der Röhre 3 auch eine Entladung
zwischen den geöffneten Elektroden auf, welche diese erwärmt. Wenn das wärmeempfindliche
Element 13 des Unterbrechers infolgedessen eine solche Temperatur angenommen hat,
daß die Unterbrecherkontakte 14, 15 auseinandergehen, können vier Fälle eintreten,
je nachdem der Schalter ein Spannungs- und Stromschalter ist und entweder die Verbindung
17 oder die Verbindung 18 verwendet wird. Bei einem Spannungsschalter und bei der
Verwendung der Verbindung 17, wie dies in Fig. i mit ausgezogenen Linien angegeben
ist, wird das Erregerelement i9 über den Widerstand 16 gespeist, der derart bemessen
ist, daß der geöffnete Schalter sich dann nicht mehr schließen kann. Bei einem Spannungsschalter
und bei der Verwendung der Verbindung 18 ist die Stromzufuhr zum Erregerelement
infolge des geöffneten Unterbrechers 14, 15 unterbrochen. Der Spannungsschalter
bleibt somit in beiden Fällen geöffnet, so daß die Zündversuche nicht fortschreiten.
Bei einem Stromschalter und bei der Verwendung der Verbindung 17 ist das in Reihe
mit dem Schalter gelegte Erregerelement über die einander berührenden Kontakte 11,
12 und den Widerstand 16 an die Speisespannung angeschlossen und dieser Widerstand
wird so bemessen, daß das Erregerelement, in der geöffneten Lage des Unterbrechers,
den Schalter nicht mehr öffnen kann. Bei einem Stromschalter und der Verwendung
der Verbindung 18 ist das Erregerelement des Schalters unmittelbar über den Widerstand
16 an die Speisespannung angeschlossen; dieser Widerstand ist auch in diesem Falle
derart bemessen, daß der Schalter sich, in der geöffneten Lage des Unterbrechers,
nicht mehr öffnen kann. Auch in beiden zuletzt erwähnten Fällen wiederholt sich
der Schaltvorgang also nicht mehr. In allen vier Fällen wird der Widerstand 16 außerdem
noch derart bemessen und angeordnet, daß die in diesem Widerstand erzeugte Wärme
den geöffneten Unterbrecher offen hält, bis die Spannungszufuhr infolge des Öffnens
des Hauptschalters 5 unterbrochen wird. Diese Unterbrechung kann im Falle vorzuheizender
Elektroden i und 2 auch durch Entfernung der Röhre aus der Anlage bewirkt werden.
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Es soll bemerkt werden, daß bei der Bemessung des Widerstands 16 die
Tatsache berücksichtigt werden kann, daß ein Glimmlichtschalter bei geöffnetem Unterbrecher
und bei der Verwendung der Verbindung 17 Wärme erzeugt, die das Offenhalten des
Unterbrechers unterstützt.
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Die Fig. 2 und 3 stellen eine Zündvorrichtung mit einem elektromagnetischen
Schalter des Spannungstyps dar. Der feste Kontakt 12 ist wärmeleitfähig mit dem
Bimetallelement 13 des Unterbrechers mittels einer Metallplatte 21 verbunden. Diese
Platte sowie das gemäß der Zeichnung obere Ende des Parallelwiderstands 16 sind
an einem Metallstreifen 22 befestigt, der als gemeinsames Halteorgan für den festen
Kontakt 12 des Schalters, das Bimetallelement 13 des Unterbrechers und den Widerstand
16 dient und der mittels des Leiters 23 mit einem der Enden der Magnetspule i9 verbunden
ist, die das Erregerelement des Schalters darstellt. Die beim Betrieb des Schalters
im festen Kontakt 12 erzeugte Wärme wird über die Platte 21 auf das Bimetallelement
13 des Unterbrechers übertragen. Wenn dessen Kontakte 14 und 15 infolgedessen auseinandergehen,
hält die im Widerstand 16 erzeugte Wärme diese Kontakte offen.
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Fig. 4 stellt eine Zündvorrichtung mit einem Glimmlichtschalter dar,
dessen fester Kontakt 12 über einen Metalldraht 25 mit dem Bimetallelement 13 des
Unterbrechers 14, 15 verbunden ist, der den Widerstand 16 in kaltem Zustand kurzschließt.
Der Draht 25 und die Verlängerung 26 des festen Kontakts 15 des Unterbrechers sind
vakuumdicht durch die Wand einer isolierenden, z. B. gläsernen Hülle 27 hindurchgeführt,
die mit einem wärmeleitfähigen Gas, z. B. Wasserstoff, Helium, Stickstoff oder Luft,
gefüllt ist. Die in den Elektroden des Glimmlichtschalters erzeugte Wärme wird über
die Gasfüllung des Glimmlichtschalters, die Wand und die Gasfüllung in der Hülle
27 bzw. über den Draht 25 auf das Bimetallelement 13 des UnterbreS,hers übertragen.
Wenn dessen Kontakte infolgedessen auseinandergehen, hält die in dem dann nicht
mehr überbrückten Widerstand 16 erzeugte Wärme samt der von der Glimmentladung im
Glimmlichtschalter
auch bei geöffnetem Unterbrecher erzeugten Wärme
die Kontakte 14 und 15 geöffnet. Die Hülle 27 sowie ein Isolierröhrchen 28, das
rings um den Stromzuführungsdraht 26 herum zwischen der Hülle und der Quetschstelle
29 der Zündvorrichtung angebracht ist, verhüten, daß eine Glimmentladung zwischen
der Bimetallelektrode io, deren Halteorgan und Kontakt ii einerseits und dem Unterbrecher;
dem Widerstand und dem Organ 26 andererseits auftritt. Die Gasfüllung und der Gasdruck
in der Hülle 27 sind derart gewählt, daß zwischen den geöffneten Unterbrecherkontakten
14, 15 keine Entladung bestehen bleibt. Das Röhrchen 28 braucht sich nicht vakuumdicht
an die Quetschstelle 29 oder an die Hülle 27 anzuschließen. Es genügt, wenn die
zwischen diesen Organen bestehenden Schlitze so eng sind, daß keine Glimmentladung
am Stromzuführungsdraht 26 ansetzen kann.
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Die Fig.5 und 6 stellen ein anderes Ausführungsbeispiel einer Zündvorrichtung
mit einem Glimmlichtschalter dar, bei der die Wärmeübertragung von den Schalterelektroden
zum Unterbrecher durch die Gasfüllung und die Wand des Entladungsgefäßes
30 vermittelt wird. Das Entladungsgefäß 30 umgebend ist auf der Höhe
der Schalterkontakte 1i, 12 ein Metallstreifen 31 geklemmt, der außerdem das Bimetallelement
13 des Unterbrechers an die Wand des Entladungsgefäßes andrückt. Der geöffnete Unterbrecher
wird von der in den Elektroden des Glimmlichtschalters und im Widerstand erzeugten
Wärme offen gehalten.
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Fig. 7 stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Zündvorrichtung
mit einem Glimmlichtschalter dar. Hierbei ist an der Elektrode des Glimmentladungsschalters,
von welcher Elektrode der Gegenkontakt 12 einen Teil bildet, ein Verlängerungsstück
4o aus Metallstreifen befestigt, dessen freies Ende sich parallel zur Achse des
zylindrischen Glimmentladungsgefäßes erstreckt. Das erwähnte Ende befindet sich
nahe der Wand des Glimmentladungsgefäßes oder ist gegebenenfalls sogar in Berührung
mit ihr. Das Bimetallelement 13 des Unterbrechers ist auf der Außenseite des Entladungsgefäßes
parallel zu und, gegenüber dem freien Ende des Streifens 4o angebracht.
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Während der Glimmlichtentladungsphase des Zündschalters tritt die
Glimmlichtentladung auch am Verlängerungsstück 4o auf, so daß die hier erzeugte
Wärme über die Wand des Entladungsgefäßes gut auf das Bimetallelement 13 des Unterbrechers
übertragen wird.
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Damit das Verlängerungsstück 4o gut an der Wand des Entladungsgefäßes
3o anliegt, kann das zuerst erwähnte Stück aus einem Bimetallstreifen bestehen,
wobei die Reihenfolge der das Bimetall bildenden Schicht derart gewählt ist, daß
das Verlängerungsstück bei der Erwärmung in der Richtung des Bimetallelements 13
des Unterbrechers ausweicht. Es ergibt sich so eine besonders rationelle Wärmeübertragung
im warmen Zustand des Verlängerungsstückes.
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Die Befestigungsmittel des Unterbrechers am Glimmentladungsgefäß sind
nicht in der Zeichnung dargestellt. Diese Mittel können z. B. aus Metallstreifen
bestehen, die das obere Ende des Bimetallelements 13 bzw. den Gegenkontakt 15 gegen
das Entladungsgefäß 3o klemmen.
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Die Fig. 8 und 9 stellen eine andere Ausführungsform der Zündvorrichtung
nach der Erfindung dar. Hier ist der Widerstand 16 an zwei Metallstreifen 31 und
32 befestigt, die am Entladungsgefäß 30 festgeklemmt sind. Mit der oberen
Anschlußkappe des Widerstandes 16 ist das Bimetallelement 13 des Unterbrechers verschweißt;
während dessen Gegenkontakt 15 an der unteren Anschlußkappe befestigt ist. An der
Elektrode mit dem Gegenkontakt 12 des Glimmentladungsschalters ist auch in diesem
Fall ein Verlängerungsstück 41 aus Metallband befestigt. In Draufsicht ist dieses
Verlängerungsstück C-förmig (Fig. 9), und es ist in der Höhe des oberen Klemmbandes
31 derart angeordnet, daß ein Teil dieses Klemmbandes parallel zu und gegenüber
einem Teil des Verlängerungsstücks 41 liegt. Auch hier kann der Streifen 41 aus
Bimetall hergestellt sein.
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Mittels der beiden zuletzt beschriebenen Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes
ließ sich leicht eine Ansprechzeit von etwa 30 Sekunden des Unterbrechers
erzielen, während beim Wegfall der Verlängerungsstücke 4o bzw. 41 diese mehr als
das Doppelte betrug.
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Es soll bemerkt werden, daß der Widerstand 16 auch parallel zum Unterbrecher
samt Schalter gelegt werden kann. In diesem Fall wird bei der geöffneten Lage des
Unterbrechers im Glimmentladungsschalter keine Glimmentladung auftreten, so daß
der Widerstand hier derart bemessen werden muß, daß er den geöffneten Unterbrecher
selbsttätig offen halten kann.
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Parallel zur ZNindvorrichtung kann üblicherweise ein Kondensator von
z. B. ioooo pF gelegt sein, der samt der Zündvorrichtung in einem gemeinsamen Zylinder
untergebracht werden kann.