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Einrichtung zum zeitverzögerten Offnen des Kurzschlusses bei einer
vorheizbaren Gasentladungslampe Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum zeitverzögerten
Öffnen des Kurzschlusses bei vorheizbaren Gasentladungslampen bzw. einen Starter
für Fluoreszenzlampen.
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Solche Gasentladungslampen weisen bekanntlich zwischen den Elektroden
eine praktisch konstante Brennspannung auf, die oft erheblich unter der Betriebsspannung
des jeweiligen speisenden Netzes liegt. Die Spannungsanpassung erfolgt über eine
vorgeschaltete Drosselspule. Um eine möglichst gute Lebensdauer der Gasentladungslampen
zu erhalten, ist es erforderlich, die Elektroden bei zunächst noch kurzgeschlossener
Entladungsstrecke aufzuheizen und die volle Brennspannung erst dann wirken zu lassen,
wenn die Elektroden ihren betriebsmäßigen Glühzustand erreicht haben. Zu diesem
Zweck ist es üblich, die beiden Elektroden wendelförmig als Heizflächen auszubilden,
auf deren Oberfläche die emittierende Schicht aufgebracht ist. An je einem Ende
der Heizfäden erfolgt über die vorgeschaltete Drosselspule die Stromzuführung aus
dem Netz. Die beiden anderen Heizfadenenden sind für den Anheizvorgang über den
Kurzschlußkontakt verbunden; die Entladungsstrecke ist zunächst also kurzgeschlossen.
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Bei Einschalten der Netzspannung fließt dann über die Heizfäden der
durch die Drosselspule begrenzte Heizstrom und bringt diese auf die erforderliehe
Glühtemperatur.
Nach einer Aufheizzeit von etwa 0,3 bis 2 Sekunden kann nun ohne Beeinträchtigung
der Lebensdauer durch Öffnen des Kurzschlußkontaktes: die volle Brennspannung aufkommen.
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Es ist bekannt, die Kraftwirkung des magnetischen Feldes zur Betätigung
des Zündkontaktes mit zeitlicher Verzögerung der Ankerbewegung auszunutzen. Dabei
bilden die Drossel und der Schaltmechanismus zusammen eine Einheit. Aus fabrikationstechnischen
Gründen ist es aber vorteilhafter, die Drosselspule und den Schaltmechanismus getrennt
herzustellen, also den Zusammenbau der beiden Teile nachträglich vorzunehmen.
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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum zeitverzögerten Öffnen
des Kurzschlusses bei einer vorheizbaren Gasentladungslampe unter Ausnützung des
von oder Vorschaltdrosselspule erzeugten magnetischen Kraftfeldes und eines zeitverzögert
anziehenden Ankers für die Öffnung des Kurzschlusses.
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Die Erfindung besteht darin, daß der die Wicklung der Vorschaltdrosselspule
durchsetzende mittlere Blechkernschenkel über die Spule vorstehend ist und sich
zu beiden Seiten dieses freien Schenkelendes Luftspalte anschließen, daß ferner
auf das freie Schenkelende ein hieran sowie zugleich an einer Traverse befestigtes
Polstück aufgesetzt ist, daß an der Traverse ein durch Stromwärme zeitverzögert
wirkendes Sperrglied sowie ein Rahmen befestigt sind und in diesem Rahmen ein unter
Federkraft stehender Klappanker und der öffnungskontakt für die Zündung der Lampe
angeordnet sind und daß die Traverse und der Rahmen mit den hieran angebrachten
Teilen eine auf den Kern der Drosselspule aufsetzbare Baueinheit bilden.
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Die Erfindung wird nunmehr an Hand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel
erläutert.
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Fig. i zeigt eine Vorderansicht, Fig. 2 eine Seitenansicht und Fig.3
einen Schnitt durch eine Einzelheit; in Fig. q. ist die Zusammenschaltung dargestellt.
Die Drosselspule weist den Blechkern i und die auf den mittleren Schenkel dieses
Kernes geschobene Spule 3 auf. Die Wicklung ist mit der Gasentladungsröhre .I in
an sich bekannter Weise in Reihe geschaltet. Der Drosselspulenkern i, der zweckmäßig
eine Mantelform aufweist, hat zur Beschränkung der Sättigung die beiden Luftspalte
5.
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Das Ende des die Wicklung tragenden mittleren Schenkels des Drosselspulenkernes
i ist über die Wicklung vorstehend. Die beiden Luftspalte 5 schließen sich zu beiden
Seiten des freien Endes des die Spule durchsetzenden. mittleren Schenkels des Kernes
an. Das Polstück i9 ist auf das freie Ende des mittleren Schenkels aufgesetzt und
hieran sowie an .der Traverse 21 befestigt. Die Traverse 21 mit dem Polstück i9
bildet zusammen mit dem Rahmen 7 eine Baueinheit. Diese ist mit drei Schrauben auf
dem Drosselspulenkern aufgesetzt. Dem Polstück i9 gegenüber steht der Klappanker
6. Der Anker 6 ist in dem fest im Rahmen 7 angeordneten Lager 8 schwenkbar gelagert.
Über dieses Lager 8 sowie durch den Luftraum zwischen Anker und dem Rahmen erfolgt
der magnetische Rückschluß vom Anker nach dem außenliegenden Mantelteil des Kernes.
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Am schwenkbaren Ende des Ankers 6 ist federnd über eine Blattfeder
9 die Isolierplatte io angeordnet. Auf der Isolierplatte io befindet sich der eine
Kontaktpol 1 ja des Kurzschlußkontaktes i i. Der nicht bewegte Gegenkontaktpol i
1b ist in einer Isolierplatte 12 eingesetzt und diese mittels einer Blattfeder 13
im Rahmen befestigt. Mittels einer Schraube 14 'kann der Abstand der festen Platte
und .damit .der Kontaktabstand bzw. Kontaktdruck nach Bedarf eingestellt werden.
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Am schwenkbaren Teil, an der Kante 6a; ist der Anker 6 mittels eines
Sperrgliedes 22 derart verklinkt, .daß bei Einschalten. des Drosselspulenstromes
der Anzug des Ankers zunächst verhindert wird. Zu diesem Zweck ist das blattförmige,
schmale Sperrglied quer zur Lage des Ankers, also tangential zur Bewegung der Ankerkante
6a, angeordnet. Das Sperrglied 22 ist ein gerader flacher Streifen aus Bimetall.
Das Sperrglied sperrt mit seiner schmalen Seite gegen den Rand 6a des Ankers. Der
Bimetallstreifen wird vom Heizstrom direkt durchflossen, wodurch eine besonders
intensive Stromwärmeein.wirkung erreicht wird und die Erwärmung rasch erfolgt. Zu
diesem Zweck ist der Bimetallstreifen U-förmig ausgebildet, wobei die beiden Enden
isoliert im drehbaren Haltestück 20 eingesetzt sind. Über die beiden Enden erfolgt
die Stromzuführung mittels der Anschlußlaschen 15. In diesem Stromkreis ist ein
weiterer Kurzschlußkontakt 17 vorhanden, der mit dem Kurzschlußkontakt i i auf dem
gleichen Isolierteil befestigt ist und mit diesem zusammen betätigt wird und so
die Heizstromzuführung zu dem Sperrglied 22 aus der Wicklung 16 herstellt. Der Anker
6 steht unter der Kraftwirkung einer Rückstellfeder 18. Durch diese Feder 18 wird
der Anker 6 bei stromloser Drosselspule vom Polstück i9 abgehoben. Ihre Spannkraft
kann durch die Schraube 24 eingestellt werden. Die Feder 18 bewirkt ferner, daß
der Anker im Lager 8 gehalten wird. Das Haltestück 2o ist in der Traverse 21 drehbar
gelagert und weist in der Stirnfläche einen Schraubenzieherschlitz auf. Damit kann
die Verklinkung des Sperrgliedes mit dem Anker in einfacher Weise mit einem Schraubenzieher
eingestellt werden, indem das Sperrglied mit dem Anker mehr oder weniger in Eingriff
kommt. Die vorgesehene Verzögerungszeit für die Freigabe des Ankers wird durch mehr
oder weniger starke Verbiegung des Sperrgliedes erreicht, was eine verschieden starke
Aufheizung des Bimetalls erfordert.
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Entsprechend :dieser Aufheizzeit kann eine zeitliche Verzögerung für
das öffnen des Kurzschlusses von Null bis etwa 3 Sekunden erreicht werden. Durch
entsprechende Einstellung des Haltestückes 2o kann so die Zeitverzögerung an die
Erfordernisse der Gasentladungsröhre angepaßt werden. Diese Anpassung kann zu jeder
Zeit in einfacher Weise den Bedürfnissen, entsprechend geändert werden, wenn z.
B. andere Röhrentypen mit anderen Anheizzeiten verwendet werden sollten,
Das
Polstück i9 weist eine die Polfläche zum Teil umschließende Kurzschlußwindung 23
auf. Der darin fließende Kurzschlußstrom erzeugt ein zum Hauptfeld phasenverschobenes
Feld, wodurch ein Klappern des angezogenen Ankers verhindert wird.
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Die Wirkungsweise ist folgende: In, der Ruhelage oder bei ausgeschaltetem
Netzschalter 28 ist der Anker 6 durch die Rückstellfeder 18 vom Polstück abgehoben
und der Kurzschlußkontakt i i des Lampenstromkreises kurzgeschlossen. Ebenfalls
eingeschaltet über den Kontakt 17 ist der Heizstromkreis des Sperrgliedes. Das Sperrglied
selber greift dabei sperrend unter die Kante 6a des beweglichen Endes des Ankers.
Bei Einschalten des Netzschalters 28 fließt über die Wicklung 3, die Heizelektroden
q.a der Lampe q. und den Kurzschlußkontakt i i der Netzstrom. Dadurch werden die
Elektroden q.a aufgeheizt. Gleichzeitig wird in der Wicklung 16 eine Spannung induziert,
so daß im Bimetallsperrglied über den geschlossenen Kurzschlußkontakt 17 ein Strom
fließt, der das Bimetall aufheizt. Gleichzeitig wird durch das entstandene magnetische
Feld der Drosselspule auf den Anker ein starker Anzug ausgeübt. Die Bewegung des
Ankers bleibt jedoch zunächst gesperrt, da das Sperrglied mit dem Anker noch verklinkt
ist. Durch die einsetzende Aufheizung des Bimetallsperrgliedes beginnt sich dieses
zu verbiegen, und das gegen den Anker sperrende Ende desselben gleitet über den
Rand 6a des Ankers ab. Im Moment des Abgleitens hört die Verklinkung und damit die
Ankersperrung auf. Das auf den Anker bereits einwirkende magnetische Kraftfeld zieht
den Anker an, und die beiden Kontakte i i und 17 werden geöffnet. Der Kurzschluß
an den inzwischen aufgeheizten Elektroden wird aufgehoben, und die Gasentladungslampe
zündet. Gleichzeitig wird der Heizstrom des Bimetallelementes und damit auch jede
weitere Aufheizung unterbrochen, und die Rückkühlung des Bimetallelementes setzt
sofort ein. Infolge des angezogenen Ankers wird das Sperrglied zunächst in der deformierten
gebogenen Lage gehalten. Fällt beim Wiederausschalten des Lampenkreises der Anker
unter der Wirkung der Rückstellfeder 18 wieder ab, so schnellt das Sperrglied in
seine ursprüngliche Ruhelage zurück. Dabei erfolgt eine sofortige Wiederverklinkung
mit dem Anker und damit eine erneute Sperrung der Ankerbewegung. Wird-der Netzstrom
wiedereingeschaltet, so setzt das Spiel wieder von neuem ein.
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Die erneute Verklinkung bei Abfallen des Ankers wird durch den Umstand
begünstigt, daß unter der Wirkung der Rückstellfeder und der bewegten Ankermasse
der Rücklauf bis über die normale Ruhelage hinaus erfolgt und so das Unterschieben
des Sperrgliedes unter den Ankerrand begünstigt wird. Es wind so möglich, in der
Ruhelage den Anker spielfrei und sogar mit einem gewissen. Druck auf dem Sperrglied
aufliegen zu lassen. Dadurch wird der Kontaktandruck gesichert. Es kann dabei gelegentlich
vorkommen, daß der Anker mit nicht ausreichender Geschwindigkeit abfällt und die
Wiederverklinkung eventuell nicht erfolgt. Beim nächsten Wiedereinschalten, also
bei noch kalten Elektroden, wird deshalb der Anker kurzzeitig angezogen und sofort
wieder losgelassen. Bei diesem erneuten Loslassen des Ankers erfolgt nun die Verklinkung,
so daß auch dann eine zeitverzögerte Entsperrung erreicht wird.
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Durch die Abschaltung des Bimetallelementes bei erfolgter Zündung
wird ein andauernder zusätzlicher Energieverbrauch im Bimetall vermieden. Die Aufheizung
kann mit einer relativ großen Energie erfolgen, um so eine entsprechend kurze Aufheizzeit
zu erhalten. Die Aufheizzeit ist auch vom Verklinkungsgrad abhängig, d. h. vom Weg,
den das freie Ende des Sperrgliedes nach dem Ankerrand hin zu durchlaufen hat, bis
der Ankeranzug freigegeben wird. Diese Einstellung ergibt sich durch eine entsprechende
Drehstellung des Haltestückes 20. Die Endtemperatur kann so gewählt werden, daß
einerseits eine schädliche Erhitzung des Bimetalls nicht eintreten kann, aber andererseits
diese doch ausreichend über die betriebsmäßig sich einstellende Temperatur der stromführenden
Drossel zu liegen kommt (200 bis 4o0°).
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Die beschriebene Einrichtung stellt vor allem hinsichtlich des Sperrgliedes
nur eine der vielen möglichen Ausführungsformen der Erfindung dar. Nachfolgend sind
noch einige Beispiele aufgeführt, die zeigen, daß das Sperrglied in sehr verschiedener
Weise ausgebildet sein kann.
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An Stelle eines vom Heizstrom direkt durchflossenen Sperrgliedes aus
Bimetall kann auch ein Bimetallsperrglied verwendet werden, auf welchem ein besonderer
Heizdraht aufgewickelt ist. Ferner kann der Lampenstrom selber für die Aufheizung
verwendet werden. Die zusätzliche Wicklung 16 und der Unterbrecherkontakt 17 sind
dann nicht mehr nötig.
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Es ist auch möglich, als Sperrglied eine einfache elastische Blattfeder
zu verwenden, deren Biegebewegung durch einen infolge Stromwärme sich aufheizenden
und sich dehnenden Draht hervorgerufen wird. Eine solche Anordnung hat den Vorteil,
daß der Dehnungsdraht nur eine kleine Wärmekapazität aufzuweisen braucht, wodurch
sich besonders kurze Verzögerungszeiten von weniger als i Sekunde erreichen lassen.