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Thermoschalter zum Zünden elektrischer Entladungsröhren Die Erfindung
bezieht sich auf einen zweipolig angeschlossenen Thermoschalter zum Zünden elektrischer
Entladungsröhren, insbesondere Niederspannungsleuchtstoffröh.ren, der in einem zu
der Entladungsröhre parallelen Brückenkreis liegt und in der geschlossenenAusgangsstellung
einen niederohmigen, in ider offenen Betriebsstellung -dagegen einen hoch-ohmigen
Heizwiderstand besitzt.
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Der Verwendung eines Thermoschalters hat bisher insbesondere der Nachteil
entgegengestanden, daß zur Offenhaltung ,der Schalterkontakte ein Heizwiderstand
benutzt wunde, der, obgleich er nur hochohmig zu sein braucht, eine unerwünschte
Verlustleistung verursachte und einen komplizierten Aufbau (durch die Heizwicklungen
bedingte.
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Der Thermoschalter nach der Erfindung verringert die Verlustleistung
zur Offenhaltung der Schalterkontakte und ist in seinem einfachen Aufbau nur mit
einem Glimmschalter vergleichbar, während er andererseits ,diesem gegenüber den
Vorteil besitzt, :daß seine Kontakte in .der Ausgangsstellung geschlossen sind,
die Glühelektroden der Entladungsröhre also ohne Verzögerung gleich beim Schließen
des Netzschalters aufgeheizt wenden.
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Die angegebenen Vorteile :des Thermoschal.ters nach der Erfindung
werden dadurch erreicht, daß :der hochohmige Heizwiderstand .in ider offenen Betriebsstellung
von der Entladungsstrecke eines Hilfsentla,dungsgefäße.s gebildet ist. Vorteilhaft
ist das Hilfsentladungsgefäß ,als eine Kathodenglimmlampe ausgebildet, die unter
Wärmewirkung arbeitende Kontakte enthält. Der niederohmige Heizwiderstand in ider
geschlossenen Ausgangsstellung
- wird von einem oder mehreren die
Schalterkontakte (bewegenden Bimetallstreifen gebildet. Vorzugsweise bestehen die
Elektroden der Hilfsentladungsstrecke ganz oder teilweise aus einem oder mehreren
Bimetallstreifen. Es ist auch denkbar, daß die eine Elektrode nicht beweglich ist,
sich also unter der Wärmewirkung in ihrer Lage nicht verändert.
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Wenn in dem Brückenkreis keine spannungerhöhenden Hilfsmittel vorgesehen
sind, so muß,die Hilfsentladungsstrecke derart bemessen sein, daß deren Brennspannung
gleich oder vorzugsweise kleiner als die Brennspannung der gezündeten Entladungsröhre
ist, damit sich in ihr bei ,der Zündung der Entladungsröhre eine Entladung bildet
und .diese während nies Brennens der Entladungsröhre ebenfalls bestehenbleibt und
dwrch ihre Heizwirkung die Schalterkontakte offenhält. Zwecks besserer und schnellerer
Vorheizung .der Glühelektroden werden vorteilhaft Mittel vorgesehen, die beim Zündvorgang
einen verstärkten E.lektrodenvorheizstrom herbeiführen, z. B. derart, daß im Brückenkreis
eine Impedanz in Reihe mit dem Thermoschalter liegt, die bei geschlossenem Thermoschalter
diesem und,den Glühelektroden der Entladungsröhre einen erhöhten Strom zuführt.
Zu diesem Zweck kann mit der Hauptwicklung ider Vorschaltdrossel eine Gegenstromwicklung
induktiv gekoppelt sein, so (daß,der .Scheinwiderstand des Vorheizibrückenkreises
durch sie verkleinert wird. Wenn ein Kondensator in Reihe mit der Drossel geschaltet
ist, kann man :z. B. auch dadurch einen erhöhten Heizstrom erhalten, :daß zu der
Hauptwicklung eine gleichsinnig gerichtete Zusatzwicklung angeordnet wird. Um der
Hilfsentlädungsstrecke auch bei einer geringen Brennspannung der Entladungsröhre
zwecks Gewährleistung eines zuverlässigen Offenhaltens der Schaltelektroden eine
erhöhte Energie zuzuleiten, kann zusätzlich ein Kathodenmaterial mit geringer Elektronenaustrittsarbeit,
z. B. Ba, Mo, Mg, verwendet o:der/und eine erhöhte Spannung durch eine Zusatzwicklung
auf der Vorsatzdrosselspule oder ein sonstiges bekanntes, z. B. vorstehend beschriebenes
Mittel, das zur Verstärkung des Vorheizstromes dient, -zugeführt werden.
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- .Zweckmäßig sind,die Schaltelektroden mäanderförrriig, gekröpft,
spiralförmig oder -in Ähnlicher Weise derart ausgebildet, daß ein langer Schaltweg
.der Schaltesekroden gewonnen -wird. Dies geschieht insbesondere zu . .dem ,Zweck,
um bei möglichst geringer Heizleistung eine möglichst kurze Schaltzeit zu .erreichen.
Ferner ist es vorteilhaft, den Schaltelektroden eine derartige Form und Anordnung
zu geben, daß ihre freien, geraden Schenkel bei Kontaktgabe ihrer Schalterkontakte
nahezu parallel zueinander liegen, wodurch sich sogleich nach Öffnung der Schalterkontakte
über die ganze Strecke der freien Schaltelektrodenschenkel eine Glimmentladung ausbilden
kann. Dadurch wird einerseits eine sofortige Zündung der Glimmentladung und andererseits
.ihre Aufrechterhaltung erleichtert. . Durch die sofortige Aufheizung der Schaltelektroden
unmittelbar nach dem Einschalten des Netzschalters, durch (die in der Ausgangsstellung
geschlossenen Schalterkontakte, werden die Glühelektroden der Entladungsröhre beim
Öffnen der Schalterkontakte genügend vorgeheizt, so daß die Entladungsröhre fast
immer zuverlässig durchzündet, also keine mehrmaligen Zündversuche durch wiederholtes
Öffnen und Schließendes Zündschalters erforderlich sind. Das unerwünschte Flackern
der Lampe vor dem endgültigen Durchzünden unterbleibt normalerweise. Um bei Lampen,
die z. B. infolge Oxydarmut oder anderer Mängel ausnahmsweise nicht sogleich nach
Öffnung der Schalterkontakte zünden, die Zündversuche zu wiederholen, ist in weiterer
Ausbildung der Erfindung der einen Schaltelektrode ein mit der anderen Sehaltelektro,de
elektrisch verbundener Anschlagkontakt derart vorangestellt, daß bei NZchtzünidung
der Lampe nach -der ersten Kontakttrennung die dann auftretende von ;der Netzspannung
gespeiste starke Glimmentladung einen erneuten Schalterkontaktschluß über die Schaltelektroden
herstellt. Dadurch erlischt die Glimmentladung zwischen den Schaltelektroden, die
sich infolge Abkühlung ;zurückbiegen und den Kontaktschluß ,zwischen der einen Schaltelektrode
und dem Anschlagkontakt öffnen, und es wird ein erneuter Zündspannungsstoß ausgelöst.
Dieser Vorgang kann sich solange wiederholen, bis die Entladungsröhre durchgezündet
hat. Um eine überlastung des Thermoschalters und der Vorschaltdrossel zu vermeiden,
die infolge ,der Zusatzwicklung einen erhöhten Strom aufnehmen ,muß, kann vorteilhaft
ein überstromausschalter bzw. eine Schmelzsicherung in bekannter Weise vorgesehen
sein. Es ist ferner möglich; den Thermoschalter mit einer Hitzedrahtauslösung auszubilden,
wobei ebenfalls ein mit der einen Schaltelektrode elektrisch verbundener Anschlagkontakt
vorangestellt sein muß, damit nach der ersten Kontakttrennung ein erneuter Schalterkontaktschluß
hergestellt und erneute Zündschaltungen eingeleitet werden. Endlich ist es möglich,
meinem einzigen Entladungsgefäß -zwei oder mehrere Schaltkontaktpaare unterzubringen,
insbesondere .zur Zündung mehrerer in Reihe geschalteter. Entladungsröhren. - .
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In der-Zeichnung ist der Thermoschäfter nach der Erfindung beispielsweise
dargestellt.
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Fig. r zeigt eine Ausführung des Thermoschalters in einer Seitenansicht;
Fig. z veranschaulicht eine abgeänderte Ausführungsform des Thermoschalters; Fig.
3 zeigt den Thermoschalter mit albgeänderter Ausführung ,der Bimetallstreifen in
einer Lampenschaltung.
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Inder .dargestellten Ausführung nach Fig. r enthält das Glasgefäß
:2 des Thermoschalters z zwei Bi.metallstreifen 3., q. als Schaltelektroden- mit
.den Schalterkontakten 5, 6. Ferner ist zwischen dem Bimetallstreifen 3 und der
Gefäßwand 2 ein Anschlagkontakt 7 vorgesehen, der nahe beim eingespannten Ende des
Bimetallstreifens 4 elektrisch
leitend mit diesem verbünden ist.
Die Bimetallstreifen 3 und 4 weisen nahe bei ihren eingeschmol.zenen Enden :derartige
Kröpfungen 8 auf, daß ihre freien, geraden Schenkel bei Kontaktgabe nahe parallel
zueinander liegen.
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Bei dem Ausführungsbeispiel des Thermoschalters nach Fig. 2 ist der
Anschlagkontakt 7 durch Umbiegung des freien Endes des Bimetallstreifens 4. um das
freie Ende des Bimetällstreifens 3 gebildet. Die Bimetallstreifen 3, 4 sind hier
gerade ohne Kröpfung ausgeführt.
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In der Lampenschaltung nach Fi:g. 3 liegt der Thermoschalter i, der
hier auch gerade, nicht gekröpfte. Bimetallstreifen besitzt, im übrigen -aber gleich
dem nach Fig. i ausgeführt ist und in der Zeichnung die gleichen Bezugszeichen wie
in Fig. i und 2 aufweist, in dem Parallelstromkreis, dem sogenannten Brückenkreis
der Entladungsröhre i i, deren Glühelektroden 12, 13 unter Vorschaltung einer Drosselspule
14 bzw. eines Netzschalters-r5-an eine Wechselstromquelle angeschlossen sind: D,ie
anderen Enden,der Glühelektroden 12,-z3 sind über eine zusätzliche Spule 16 bzw.direkt
mit dem Thermoschalter i verbunden. Durch ,die Spule 16 wird bei Kontaktschluß ,des
Thermoschalters die Induktivität der Drossel 14 vermindert, so d:aß der die Glühelektroden
12, 13 und .die Bimetallstreifen 3, 4 ,des Thermoschalters i durchfließende Strom
erhöht wird. Zum Thermoschalter ist in bekannter Weise ein Störschutzkondensator
17 parallel geschaltet.
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Nach Schließen,des Netzschalters 15 fließt sofort ein starker Heizstrom,
der einerseits die Glühelektroden 12, 13 -der Entladungsröhre, andererseits die
Bimetallstreifen 3, 4 .des Thermoschalters i aufheizt. Bei der infolge der Durchbiegung
der Bimetall.streifen eintretenden Trennung der Schalterkontakte 5, 6 zündet die
Entladungsröhre i i :deren Glühelektroden 12, 13 inzwischen gut vorgeheizt sind,
fast immer sofort. Da die Bimetallstreifen im Augenblick der Trennung der Kontakte
5, 6 mit ihnen langen Schenkeln nahe und. annähernd. parallel zueinander stehen,
bildet sich sogleich zwischen den Bimetallstreifen 3, 4 eine Glimmentladung, durch
deren Heizwirkung die Bimetallstreifen noch etwas auseinandergebogen und folglich
die Kontakte 5, 6 getrennt gehalten werden. Falls die Entladungsröhre nach der ersten
Trennung der Kontakte 5, 6 nicht sogleich zündet, was, wie bereits gesagt, infolge
Oxydarmut der Glühelektroden oder anderer Mängel der Entladungsröhre eintreten kann,
tritt zwischen dem Bimetallstreifen 3, 4 eine stärkere Entladung auf als nach Zündung
der Entladungsröhren, da ja jetzt die Glimmentladung praktisch von der vollen Netzspannung
gespeist wird. Der Bimeta.llstreifen 3 wird,dadurch weiter nach außen gebogen als
sonst im Falle der Zündung der Entladungsröhre und kommt zum Kontakt mit dem Anschlagkontakt
7. Die Glimmentladung zwischen den Bimetallstreifen 3, 4 erlischt sofort, so ,daß
diese sich infolge Abkühlung .zurückbiegen und sich der Kontaktschluß zwischen dem
Bsmetallstreii.fen 3 und dem Gegenkontakt 7 öffnet. Dadurch wird ein erneuter Zündspannungsstoß
ausgelöst. Sollte die Entladungsröhre auch dann noch nicht zünden, so wiederholt
sich ider Vorgang bis zur endgültigen Durchzündung. Es hat lsich als vorteilhaft
erwiesen, die Rimetallstreifen etwa i mm breit und etwa 8o bis ioo,u stark auszuführen.
Die Füllung des Thermoschalters besteht vorzugsweise aus Neon mit einem Zusatz von
etwa o,i bis i,oo/o Argon und gegebenenfalls einer Spur Quecksilber. Der Fülldruck
beträgt etwa 2o bis 4o Torr, vorzugsweise etwa 25 Torr. Je nachdem, für welche Leistungsgröße
der Entladungsröhre der Thermoschalter verwendet werden soll, 'können die Füllungswerte
und der -Füllungsdruck von diesen Angaben auch in gewissen Grenzen abweichen. Bei
den angegebenen Abmessüngen.der B,imetallstreifen und der Gasfüllung beträgt ,die
Verlustleistung ider Glimmentladung während der offenen Betriebsstellung-,der Schaltelektrode
nur etwa 1/4 W, während die Verlustleistung des hochohmigen Wri,derstandes bekannter
Thermoschalter etwa o;7 Ibis i W ausmacht.