DE828568C

DE828568C - Zeitschalter, insbesondere Quecksilberzeitschalter

Info

Publication number: DE828568C
Application number: DEM6063A
Authority: DE
Inventors: Ervin Mestitz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1945-05-18
Filing date: 1950-09-19
Publication date: 1952-01-17
Also published as: BE462773A; FR921713A

Description

Die Erfindung· betrifft einen elektrischen Zeitschalter, der geeignet ist, einen Verbraucherstromkreis für eine vorausbestimmte Zeitdauer selbsttätig zu schließen und zu öffnen, wobei das Schließen und öffnen des Schalters durch eine elektrisch leitende Flüssigkeit, z. B. Quecksilber, bewirkt wird, wenn durch ein sich beim Erhitzen ausdehnendes Gas, ζ. B. Wasserstoff, die leitende Flüssigkeit zwischen zwei in einem luftdicht abgeschlossenen Gefäß angeordnete Elektroden gedrückt wird, um diese Elektroden elektrisch zu verbinden, und wenn das beim Abkühlen sich zusammenziehende Gas die leitende Flüssigkeit zurücksaugt, wodurch die Verbindung zwischen den Elektroden wieder unterbrochen wird.

Gemäß der Erfindung wird eine verhältnismäßig einfache Konstruktion eines solchen Schalters vorgeschlagen, die leicht herzustellen und im Betrieb zuverlässig ist. Die Erfindung betrifft auch eine Konstruktion, die den Vorteil gewährt, daß die Betätigung des Zeitschalters in zuverlässiger Weise durch kurzzeitige Betätigung eines Hilfsschalters, z. B. Druckknopfschalters, eingeleitet werdenkann.

Ein Zeitschalter nach der Erfindung enthält in einem luftdicht abgeschlossenen Gefäß mit zwei kommunizierenden Hauptteilen eine elektrisch leitende Flüssigkeit, z. B. Quecksilber, ein Ausdehnungsgas, z. B. Wasserstoff, ein elektrisches Heizelement und Elektroden, welche mit elektrisehen Stromkreisen verbunden sind, und ist dadurch gekennzeichnet, daß der eine Hauptteil des Gefäßes in seiner oberen Hälfte das Heizelement und das Ausdehnungsgas und in seiner unteren

Hälfte eine Stromzuführungselektrode und einen Teil der elektrisch leitenden Flüssigkeit enthält, während der zweite Hauptteil in seiner unteren Hälfte eine mit dem Verbraucherstromkreis verbundene Elektrode enthält, daß die beiden Haupt teile nahe ihren unteren Enden durch einen engen, rohrförmigen Teil des Gefäßes verbunden sind und daß ein Damm an der Stelle vorgesehen ist, wo der rohrförmige Teil in den zweiten Hauptteil des Ge fäßes mündet, so daß eine elektrisch leitende Ver bindung zwischen den genannten Elektroden hergestellt wird, wenn ein Teil der leitenden Flüssigkeit beim Erhitzen des Ausdehnungsgases über den Damm gedrückt wird, und diese Verbindung unter brachen wird, wenn bei dem darauffolgenden Ab kühlen des Ausdehnungsgases die leitende Flüssigkeit in den ersten Hauptteil des Gefäßes zurückgesaugt wird, so daß sie von dem Damm zurückweicht und die elektrisch leitende Verbindung an

ao dieser Stelle unterbricht.

Eine bevorzugte Ausführungsform besitzt eine mit einem oder mehreren Hilfsschaltern, z. B. Druckknopfschaltern, verbundene Betätigungselektrode in einem erweiterten Teil des Verbindungs-

s5 rohres, zweckmäßig nahe der Stelle, wo dieses Rohr in den zweiten, Hauptteil des Gefäßes mündet, und eine Hilfselektrode in einem zweiten Verbindungsrohr zwischen den Hauptteilen des Gefäßes, deren Wirkungsweise derart ist, daß über die Hilf s elektrode nach kurzzeitiger Betätigung eines der Hilfsschalter eine Verbindung hergestellt wird, die diesen Schalter überbrückt, um das Heizelement nach Freigabe des Hilfsschalters eingeschaltet zu halten, bis es durch Unterbrechung der leitenden

Flüssigkeitssäule selbsttätig abgeschaltet wird.

Die Verengung des Verbindungsrohres ist maßgebend für die Zeitkonstante des Schalters, da sie die Zeitdauer bestimmt, in der eine Menge der leitenden Flüssigkeit in der einen oder anderen Richtung zwischen den Hauptteilen des Gefäßes fließen muß, die ausreicht, um die Überbrückung des Dammes oder seine Freilegung zu bewirken.

Das zweite Verbindungsrohr hat einen größeren Durchflußquerschnitt als das erste Verbindungs rohr und ist in seinem Mittelteil erhöht, z. B. da durch, daß es die Gestalt eines auf den Kopf gestellten V hat.

Die Zeichnung veranschaulicht eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung, und zwar zeigt

Fig. ι den Schalter mit einer leitenden Flüssigkeitssäule in deren Ausgangs- oder Ruhelage, während die Einschalt- und Ausschaltlagen derselben in dem Gefäß durch die Fig. 2 und 3 dargestellt sind.

Das Gefäß des Schalters besitzt zwei Hauptteile ι und 2, deren untere Enden 12, 14 tassenförmig verengt sind und durch ein Verbindungsrohr 8 kommunizieren. Dieser rohrförmige Teil 8 hat einen verhältnismäßig engen Querschnitt, um

die Zeitkonstante des Schalters zu vergrößern. Wo das Rohr 8 in den Tassenteil 14 einmündet, wird ein Damm 7 durch eine Erhöhung oder Einbuchtung der unteren Wandung des Gefäßes gebildet.

Ein elektrisches Heizelement, z. B. ein Widerstand 9, ist in der oberen Hälfte des Hauptteiles 1 angeordnet, und seine Enden sind mittels durch die Wandung des Gefäßes reichender Drähte mit Kontakten 10, 11 verbunden.

Der Schalter kann über die Leiter 20 mit einer Gleichstrom- oder Wechselstromquelle verbunden werden. Eine mit einem der Leiter 20 verbundene Stromzuführungselektrode 13 ist im tassenförmigen Teil 12 angeordnet, und eine mit einem Verbraucherstromkreis, z. B. Glühlampen 21, verbundene Lastelektrode 15 ist in dem tassenförmigen Ende 14 angeordnet. Eine Betätigungselektrode 16 ist an einer Stelle des Verbindungsrohres 8, d. h. zwischen den Elektroden 13 und 15, zweckmäßig in einer Erweiterung 6 nahe dem Damm 7 vorgesehen.

Die Elektrode 16 ist über Druckknopfschalter 22 in gegenseitiger Parallelanordnung mit dem Kontakt 11 des Heizelementes 9 verbunden, während die Verbindung des anderen Kontaktes 10 des Heizelementes zu dem Leiter 20 geführt ist, der nicht mit der Elektrode 13 in Verbindung steht.

Ein zweiter rohrförmiger Verbindungsteil 3 zwischen den Teilen 1, 2 hat die Gestalt eines nach unten offenen V und einen Querschnitt, der größer ist als der des Verbindungsrohres 8. Er ist so angeordnet, daß seine Enden mit den Enden des Rohrteiles 8 kommunizieren. An der Mündungsöffnung zwischen den linken Enden der Verbindungsrohre 3 und 8 und dem tassenförmigen Teil 12 ist die untere Wandung des Gefäßes erhöht, so daß ein Damm 4 gebildet wird. Die obere Begrenzung 18 der Mündungsöffnung ist niedriger als der Spiegel des flüssigen Leiters 23 des Hauptteiles 1, wenn die Säule des flüssigen Leiters sich in der Ausgangsoder Ruhestellung befindet, und ist niedriger als der höchste Punkt 5 des Verbindungsrohres 3. Das rechte Ende des Rohres 3 mündet nahe der Erweiterung 6.

Eine Hilfselektrode 17, die zur Herstellung einer Umgehungsverbindung für die Hilfsschalter 22 dient, ist mit dem Kontakt 11 des Heizwiderstandes 9 verbunden und in dem linken Schenkel des V-förmigen Verbindungsrohres 3 so angeordnet, daß das untere Ende der Elektrode höher ist als die obere Begrenzung 18 der Verbindungsöffnung zwisehen dem tassenförmigen Teil 12 und den Verbindungsrohren 3 und 8.

Die Einschaltdauer des Zeitschalters, d. h. seine Zeitkonstante, ist durch die Menge des flüssigen Leiters 23 im Hauptteil 1 und durch die Größe des Durchflußquerschnittes des Verbindungsrohres 8 bestimmt und kann durch Veränderung der wirksamen Menge des flüssigen Leiters geregelt werden. Um eine solche Regelung zu ermöglichen, ist ein Reservebehälter 19 vorgesehen, dessen oberes Ende an der höchsten Stelle des Hauptteiles 2 mündet. Je größer für einen bestimmten Schalter die Reservemenge 23' des flüssigen Leiters im Behälter 19 ist, d. h. je geringer die wirksame Menge des flüssigen Leiters in dem Gefäßteil 1, desto kürzer ist die Einschaltzeit.

Der Reservebehälter 19 kann mit einer Teilung versehen sein, die die Länge der Einschaltdauer für die jeweiligen Spiegel des flüssigen Leiters in dem Reservebehälter 19 angibt.

Die Wirkungsweise ist wie folgt: Durch Betätigung eines der Hilfsschalter 22 wird das Heizelement 9 über den flüssigen Leiter zwischen den Elektroden 13, 16 mit den Leitern 20, d.h. der Stromquelle, verbunden. Das Ausdehnungsgas oberhalb des flüssigen Leiters 23 im Teil 1 drängt bei seiner Erhitzung den flüssigen Leiter in die durch Fig. 2 veranschaulichte Lage, in welcher der Damm 7 ' überbrückt wird und der Stromverbraucher, d. h. die Lampen 21, über die Elektrode 15 mit den Leitern 20 verbunden wird. Gleichzeitig entsteht durch den im linken Schenkel des Rohres 3 aufsteigenden flüssigen Leiter eine Verbindung zwischen der Hilfselektrode 17 und der Stromzuführungselektrode 13. Es bleibt nun das Heizelement 9 über die leitende Flüssigkeit zwischen den Elektroden 13, 17 an die Stromquelle · angeschlossen, nachdem der Druckknopfschalter 22 nach kurzer Betätigung wieder freigegeben wird, und das Ausdehnungsgas fährt fort, auf den Spiegel des Leiters 23 zu drücken, bis dieser niedriger ist als der höchste Punkt 18 der Mündung des Rohres 3 in dem tassenförmigen Teil 12. Das Ausdehnungsgas tritt dann in das Rohr 3 über und bringt den Spiegel des flüssigen Leiters in dem linken Schenkel des Rohres 3 auf das Niveau des Spiegels in Teil 12, wie in Fig. 3 mit vollen Linien angedeutet ist. Dadurch wird der Stromkreis des Heizelementes 9 durch Zurückweichen des flüssigen Leiters von der Elektrode 17 unterbrochen. Wenn keine Wärme mehr zu dem Ausdehnungsgas im Teil 1 zugeführt wird, kühlt es ab, zieht sich zusammen und saugt den flüssigen Leiter durch das Rohr 8 langsam zurück, so daß am Damm 7 die durch den flüssigen Leiter gebildete Verbindung zwischen den Elektroden 13 und 15 unterbrochen und dadurch die Last 21 abgeschaltet wird. Schließlich kehrt der flüssige Leiter in seine in Fig. 1 angedeutete Ausgangslage zurück.

Wenn ein Hilfsschalter 22 niedergedrückt wird, so daß durch ihn der Stromkreis durch das Heizelement 9 aufrecht erhalten bleibt trotz Unterbrechung des Flüssigiceitskontäktes an der Elektrode 17, wird durch die andauernde Erhitzung des Ausdehnungsgases der Spiegel des flüssigen Leiters weiter zurückgedrückt, bis er tiefer ist als der Damm 4, d. h. in die Lage gelangt, die in Fig. 3 mit unterbrochenen Linien angedeutet ist. Dadurch wird die Verbindung zwischen den Elektroden 13 auf der einen Seite des Dammes 4 und 15, 16 auf der anderen Seite unterbrochen, d. h. die Lampen 21 und das Heizelement 9 werden abgeschaltet. Darauf kühlt das Gas in dem Teil 1 ab, und der flüssige Leiter wird zurückgesaugt, wie vorhin beschrieben. Ist der Druckknopfschalter noch immer geschlossen, so wird das Heizelement wieder eingeschaltet, und der Spiegel des Leiters wird wieder zurückgedrängt, bis Unterbrechung eintritt. Dies wird ein Flackern der Lampen herbeiführen, bis der Druckknopfschalter losgelassen wird, so daß durch fortdauerndes Niederdrücken eines der Hilfsschalter 22 keine gleichmäßige Stromzufuhr erreicht werden kann und Überlastung des Schalters ausgeschlossen ist.

Einzelheiten der dargestellten Konstruktion können geändert werden, ohne von der Erfindung abzuweichen. Quecksilber und Wasserstoff haben sich als flüssiger Leiter und Ausdehnungsgas bewährt, aber ein anderer flüssiger elektrischer Leiter und ein anderes Ausdehnungsgas, die geeignet sind, können benutzt werden. Die Wandung des Behälters ist aus einem isolierenden Werkstoff, z. B. Glas. Die dargestellte und beschriebene Formgebung der Gefäßwandung hat sich als vorteilhaft bewiesen, kann aber geändert werden, vorausgesetzt, daß sie die Bewegung des flüssigen Leiters in Abhängigkeit von der Ausdehnung und Zusammenziehung des Gases und dadurch die Reihenfolge der Schaltvorgänge der Erfindung bewirkt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: _g

i. Elektrischer Zeitschalter, der in einem luftdicht abgeschlossenen Gefäß mit zwei kommunizierenden Hauptteilen eine elektrisch leitende Flüssigkeit, z. B. Quecksilber, ein Ausdehnungsgas, z. B. Wasserstoff, ein elektrisches Heizelement und mit Stromzuführungs- und Verbraucherkreisen verbindbare Elektroden enthält, "dadurch gekennzeichnet, daß der eine Hauptteil des Gefäßes in seiner oberen Hälfte das Heizelement und das Ausdehnungsgas und in seiner unteren Hälfte eine Stromzuführungselektrode und einen Teil der elektrisch leitenden Flüssigkeit enthält, während der zweite Hauptteil in seiner unteren Hälfte eine mit dem Verbraucherstromkreis verbundene Elektrode enthält, daß die beiden Hauptteile nahe ihren unteren Enden durch einen engen, rohrförmigen Teil des Gefäßes verbunden sind, und daß ein Damm an der Stelle vorgesehen · ist, wo der rohrförmige Teil in den zweiten Hauptteil des Gefäßes mündet, so daß eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den genannten Elektroden hergestellt wird, wenn ein Teil der leitenden Flüssigkeit beim Erhitzen des Ausdehnungsgases über den Damm gedruckt wird, und diese Verbindung unterbrochen wird, wenn bei dem darauffolgenden Abkühlen des Ausdehnungsgases die leitende Flüssigkeit in den ersten Hauptteil des Gefäßes zurückgesaugt wird, so daß sie von dem Damm zurückweicht und die elektrisch leitende Verbindung an dieser Stelle unterbricht.
2. Zeitschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit einem oder mehreren Hilfsschaltern, z. B. Druckknopfschaltern, ver- iao bundene Betätigungselektrode in einem erweiterten Teil des Verbindungsrohres, zweckmäßig nahe der Stelle, wo dieses in den zweiten Hauptteil mündet, angeordnet ist, und daß eine Hilfselektrode in einem zweiten Verbindung- 1*5 rohr zwischen den Hauptteilen des Gefäßes so

vorgesehen ist, daß ül>er die Hilfselektrode nach kurzzeitiger Betätigung eines Hilfsschalters eine Verbindung über den flüssigen Leiter hergestellt wird, die diesen Schalter kurzschließt, wodurch das Heizelement nach Freigabe des Hilfsschalters eingeschaltet bleibt, bis durch Unterbrechung der leitenden Flüssigkeitssäule eine selbsttätige Abschaltung erfolgt.
3. Zeitschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Verbindungsrohr einen größeren Durchflußquerschnitt besitzt als das erste Verbindungsrohr und in seineei mittleren Teil erhöht ist, z. B. dadurch, daß es die Gestalt eines auf den Kopf gestellten V hat, wol >ei die Hilfselektrode in dem Teil des zweiten Verbindungsrohres angeordnet ist, der in den ersten Hauptteil des Gefäßes mündet, und das untere Ende der Hilfselektrode höher ist als der höchste Punkt der Mündungsöffnung zwisehen dem zweiten Verbindungsrohr und ersten Hauptteil.
4. Zeitschalter nach Anspruch 2 oder 3. dadurch gekennzeichnet, daß der untere Teil der Gefäßwandung zwischen dem ersten Hauptteil des Gefäßes und dem ersten Verbindungsrohr eine einen Damm bildende Erhöhung oder Einbuchtung aufweist für die Unterbrechung der Säule des flüssigen Leiters zwischen der Stromzuführungselektrode auf der einen Seite des Dammes und der an dem Verbraucherstromkreis angeschlossenen Elektrode sowie der Betätigungselektrode auf der anderen Seite des Dammes, wenn ein Hilfsschalter über eine vorausbestimmte Zeitdauer hinaus geschlossen bleibt.
5. Zeitschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Reservebehälter für die leitende Flüssigkeit mit dem zweiten Hauptteil des Gefäßes verbunden ist, vorzugsweise in der Weise, daß sein oberes Ende mit dem oberen Ende des zweiten Hauptteiles kommuniziert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

O 2779 1.