DE328589C - Zeitschalter - Google Patents

Description

Elektrische Wärmeschalter sind bisher als Zeitschalter ohne nennenswerten Erfolg benutzt worden. Sie haben den Nachteil der geringen und schleichenden Bewegung- der sich erwärmenden und besonders der sich abkühlenden Masse sowie (der Abhängigkeit der Zeitdauer der Erwärmung und ebenso der darauffolgenden Abkühlung von der veränderlichen Außentemperatur. Wird der Schalt-Vorgang schon durch die elektrische Erwärmung beendet, so wirkt der Schalter erst mit der gleichen bestimmten Zeitdauer, sobald wieder die Anfangstemperatur durch Abkühlung erreicht worden ist. Wird der Heizkörper während des Schaltvorganges erwärmt und abgekühlt, so sind weitere Schaltmittel erforderlich, und die Zeitdauer der Schaltung wird um so unbestimmter, je weiter der Heizkörper abgekühlt wird, da ja die Geschwindigkeit der Druck- oder Formänderung des geheizten Gases ader der geheizten festen Masse während der Abkühlung von einer Temperaturdifferenz abhängt, deren Wert sich Null nähert. Je mehr nun der Schalter für Wärmeabgabe nach außen durch Leitung und Strahlung eingerichtet ist, desto mehr wird die Dauer beider Perioden, der Erwärmung und Abkühlung, von der Außentemperatur abhängig, während im entgegengesetzten Falle wieder die ursprüngliche Temperatur nur um so langsamer erreicht wind.

Alle diese Schwierigkeiten werden erfindungsgemäß hauptsächlich dadurch beseitigt, daß während des Schaltvorganges in einem Behälter ein Gas, insbesondere Luft, nur elektrisch erwärmt wird, welches nach jedem Schaltvorgang idurch Öffnung eines Abschlußorgans sich ganz oder teilweise selbsttätig erneuert. Der Behälter wind im Innern gut gegen Abkühlung isoliert und enthält nur Heizkörper und sonstige Teile von möglichst geringer Wärmekapazität. Die Periode der Abkühlung fällt also fort, und selbst bei veränderlicher Anfangstemperatur ist die Schaltzeit wegen -des ,stets gleichen Anfangsdruckes des Gases praktisch nur von einer elektrisch gleichmäßig erzeugten und die Spannung der Luft gleichmäßig erhöhenden Wärmemenge abhängig. Durch die plötzliche Entspannung der Luft und durch Elektromagnetspulen werden weiterhin schlagartige Momentschaltwirkungen erreicht. Räderwerke oder sich abnutzende und verstopfende Dämpfungseinrichtungen wenden vermieden, und man erhält auf diese Weise selbsttätige Schalter für beliebige Zwecke von sehr einfacher Bauart, durch welche nach genau bestimmter Zeit ein Stromkreis ein- oder ausgeschaltet werden kann, ■und insbesondere auch Typen von Handschaltern in Dosenform, welche sich gegenüber den bisher bekannten Zeitschaltern dieser Art dadurch auszeichnen, daß sie in gleicher Größe und Einfachheit wie gewöhnliche Momentschalter für Hausinstallation und gleichwohl den Sicherheitsvorschriften entsprechend und ohne Mehrkosten gebaut werden können.

In Abb. ι ist beispielsweise ein kleiner Topfmagnet 1 dargestellt, welcher, durch seinen Anker und Deckel 2 luftdicht mittels Pakkung abgeschlossen werden kann. Innen am Deckel sind in Einschnitten von zwei Doppelrippen Rollen 3 gelagert, welche sich auf federnden Achsen drehen. Durch Druck auf den Knopf 4 wird zunächst nur die Flach-

feder 5 plattgedrückt, da die Rollen 3 sich gegen das obere Ende eines Steges 6 legen. Berührt Knopf 4 dann den Deckel 2, so werden die Rollen 3 auf .die Stege 6 gehoben, und der Anker wird nunmehr unter dem Druck des Datimens und der Feder 5 gegen den Rand des Topfmagneten geschnellt. Außer durch die Rollen, welche am Umfange entsprechend der Bahn auf den Stegen konkav bzw. konvex geformt sind, wind der Anker in seiner Bohrung am Magnetkern geführt. Mittels einer Büchse 7 spannt er eine auf den Magnetkern aufgesetzte Feder 8. Isoliert zwischen Anker und Büchse 7 ist eine Kontaktbrücke 9 gelagert. 10 ist eine mit der Lampe 11 (s. Abb. 2) in Reihe zu schaltende Magnetspule, die für die Lampe zugleich als vorgeschaltete, das Licht mit unerheblich geringerer Helligkeit brennen lassende Widerstandsspule dient, mit zwischengelegten, die Wärme nach oben leitenden zylindrischen Blechen 12. Auf diesen ruht ein ringförmiger Schaltstein 13. Die Schalterteile sind abgewickelt in Abb. 2 dargestellt. Brücke 9 wird nun, kurz nachdem der vorgeschnellte Anker Feder 5 nicht mehr berührt, sich gegen zwei Kontakte 14 und 15 legen, hierdurch wird Lampe 11 über 14, 9 ■ und Kontaktfeder 15 eingeschaltet und gleich darauf auch der Elektromagnet 10 durch Aufhebung eines von den Kontaktfädern 16 gebildeten Kurzschlusses. Am Ende des Hubes wird der Anker infolgedessen fest angezogen und schließt das Innere des Mantelmagnets luftdicht ab. Da die innere F,läche des Mantelmagnets mit einem schlechten Wärmeleiter bekleidet ist, wird innerhalb einer bestimmten Zeit, z. B. 5 Minuten, die Luft sich so weit erwärmen, daß sie !gemeinsam mit der Feder 8 den Anker 2 vom Magnet wieder losreißt. Diese Wirkung wird verstärkt durch die zylindrische Fläche 17. Während die Kontakte 14, 15 noch überbrückt sind, nimmt die Kraftlinienzahl durch den Luftwiderstand des Magnetkreises und dadurch schnell ab, daß die 4-5 Kontakte 16 wieder geschlossen werden, und so der Magnet stromlos wird. Dann erfolgt auch ein funkenloseres Öffnen des Lichtschalters, als wenn die Magnetspule als Selbstinduktionsspule noch im Kreise wirkte. Selbst wenn Knopf 4 noch eingedrückt sein sollte, wird der Anker 2 erst bei geöffnetem Lichtschalter durch Feder 5 aufgefangen. Der Rand des Ankers 2 ist nur so hoch, daß die unten am Knopf 4 befestigte Feder 5 durch den Knopf dann gedreht werden kann, wenn ■ der Lichtschalter noch geschlossen ist. Wenn die Feder 5 aber in den Einschnitten 18 am Rande des Ankers liegt, was bei Öffnung des Schalters 9 der Fall ist, dann kann die Feder 5 nicht gedreht wenden. Ist also die Fader von Hand vor Öffnung des Schalters gedreht, so wird der Anker 2 durch den Überdruck der Luft wieder vom Elektromagneten gelöst, die Spule 10 wird durch den Kontakt 16 wieder lcurzgeschlossen, aber die Feder 5 verhindert, : daß die Kontakte 14, 9, 15 sich öffnen können. Wir erhalten auf diese Weise Dauerlicht mit voller Helligkeit, da auch die Magnet- und Widerstandsspule 10 vor der Lampe 11 ausgeschaltet ist. Für das oben beschriebene

Fünfminutenlicht genügt aber auch vollkom- ! men die nur wenig geringere Helligkeit bei ; eingeschalteter Spule 10, die dem Licht 11 zu- : gleich als Widerstandsspule vorgeschaltet ist.

Der abgeschlossene Mantelmagnet und die , Magnetspule 10 sind nicht unibedingt notwendig, es genügt, wenn die Spule eine reine Heizspule ist, die in einem Hohlkörper ange-■ ordnet ist.

Abb. 3 zeigt eine solche Anordnung; da nach wind durch den Druckknopf 20 eine Membran 21 nach unten 'durchgebogen und verharrt in dieser Endlage durch ihre eigene Federkraft. Gleichzeitig wenden durch einen isoliert an der Membran befestigten Bügel 22 ein Kugelventil 23 und: mittels eines Schalthebels 24 ein Stromkreis über eine Lampe 25, Heizspule 26, Kontakte 27 und 28 geschlossen. Sobald sich die Luft im Innern des Behälters um eine bestimmte Anzahl Grade erwärmt hat und ein der Zeit und der Zahl der Grade entsprechender Druck erreicht worden ist, wird die Membran nach oben gebogen unid der Schalter 24 geöffnet. Das Schließen und Öffnen des Schalters geschieht unter Schlagwirkung durch Stift 29 ibzw. den Steg 30 am Bügel 22, welche für die zuerst langsame Bewegung der Membran genügend Spielraum lassen. 31 ist ein Ring, mittels dessen die Membran 21 befestigt wird. ■

In Abb. 4 ist eine Treppenibeleuchtungsanlage mit einer Fernsohalteinrichtung dargestellt, welche aus dem Elektromagnet 32, dem Heizgefäß 33 und dem Lichtschalter 34 besteht. Bedient man sich eines der Druckknöpie 35, so .schließt sich ein Stromkreis 35, Magnetspule 36, Heizspule 37. Der Kern 38 wird gegen den Druck der Membran 39 gehoben und schließt mittels der eingeschraubten Schaltstange 40 das Ventil 41, den Lichtschalter 34 und den Hilfsschalter 42. Während die Lampen 43 brennen und die Druckknöpfe 35 geöffnet sind, erhalten der Elektromagnet 36 und Heizspule 37 weiter Strom über den Hilfsschalter 42. Infolge Erwär- 1x5 mung der Luft im Gefäß 33 und des Druckes auf die Membran 39 werden nach einer bestimmten Zeit Kern 38 vom Magnetkörper 32 losgerissen und die Schalter 42 und 34 wieder geöffnet.

Der Elektromagnetstromkreis wird also niemals am Druckknopf geöffnet. Die aus-

Claims (14)

strömende komprimierte Luft dient gleichzeitig zur Funkenlöschung. Wie ersichtlich, kann der Schalter einen gewöhnlichen Lichtschalter ersetzen und ist dann nicht nur zweckmäßig für Treppenaufgänge und sonstige vorübergehend zu benutzende Räume, sondern auch für Wohnräume, ζ. Β. Schlafzimmer, Lagerräume und sonstige Stätten, wo beim Verlassen die Beleuchtung ium eine bestimmte Zeit verlängert werden soll. Der Schalter kann dann auch so gebaut werden, daß durch nur einen Hand- _ griff das Licht nicht sofort, sondern erst nach bestimmter Zeit ausgeschaltet wird. Ebenso ist der Schalter auch für Automaten, Signal-, Kontroll- und Sicheriungseinrichtungen sowie zum Anlassen von Motoren und anderen Stromverbrauchern verwendbar. Bei Sicheningseinrichtungen wird durch den Schalter zu bestimmter Zeit ein Stromkreis abgeschaltet, bei ,selbsttätigen Anlaßvorrichtungen werden mehrere Stromkreise nacheinander eingeschaltet. Da der Zeitschalter im Gegensatz zu Zeitschaltern nach anderem Prinzip in kleinen Dimensionen gebaut werden kann, eignet er sich vorzüglich als Relais in Schwachstromanlagen. Während des eine bestimmte Zeit dauernden Schaltvorgangs nimmt der gesteuerte Schalter irgendeine bestimmte Einschalt- oder Ausschaltstellung ein und ist die die Zeit bestimmende kalorimetrische Einrichtung dadurch in Wirkung, daß gleichzeitig die Heizspule eingeschaltet und das Auslaßorgan geschlossen ist. Der Schaltvorgang kann entweder durch das Schließen des Ventils oder durch .das Einschalten der Heizspule eingeleitet werden, nachdem im ersteren Falle der Heizstromkreis, im letzteren das Ventil schon vorher geschlossen wurde. Bei Beendigung 'des Schaltvorganges oder später in beliebiger Zeit können der Heizstromkreis oder das Auslaßorgan .durch beliebige Mittel geöffnet werden. γ-Anspküche: ;

1. Zeitschalter, dadurch gekennzeichnet, j daß die Schaltzeit durch Erwärmung von Gas in einem Behälter bestimmt wird, welcher nach dem Schaltvorgang geöffnet wird.

2. Zeitschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter nur eine elektrische Heizspule und Teile von geringer Wärmekapazität enthält und im Innern so isoliert ist, .daß die Wärme nur an das Gas abgegeben wird.

3. Zeitschalter nach Anspruch 1 und 2,

dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaßorgan für ^das Gas infolge der Schaltvorgänge ,sich selbsttätig schließt und öffnet.

4. Zeitschalter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter mit dem Auslaßorgan mechanisch oder elektrisch gekuppelt ist. 6g

5. Zeitschalter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaßorgan sich selbsttätig infolge Änderung des Gasdruckes öffnet oder schließt.

6. Zeitschalter nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalterteile während der Zeitschaltung mechanisch oder elektromagnetisch in einer Sperrstellung gehalten wenden, aus welcher sie durch den Gasdruck gelöst werden.

7. Zeitschalter nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Einleitung des Schaltvorganges Federn gespannt, Luft komprimiert oder ibei Handschaltern ein Elektromagnet erregt wird, wodurch die Schalterteile in die Zeitschaltstellung vorschnellen.

8. Zeitschalter nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasbehälter zwecks Steuerung des Abschlußorgans oder der Schalterteile durch eine in zwei Endlagen federnd überspringende Membran abgeschlossen ist.

9. Zeitschalter nadi Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, .daß als Gasbehälter ein zugleich al« Einschalt- oder als Haltemagnet ,dienender Topfmagnet verwendet wird·.

10. Zeitschalter nach x\nspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel des Topfonagneten als Ventil wirkt.

11. Zeitschalter nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, idaß idie Spule eines Einschalt- oder Haltemagneten zugleich als Heizspule verwendet wind.

12. Zeitschalter nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der unter Federdruck stehende Schalter in einer Zwisohenstellung für beliebige Verlängerung des Schaltvorgianges aufgefangen werden kann.

13. Zeitschalter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter nur dadurch aufgefangen werden kann, daß einer seiner Antriebsteile noch während des Zeitschaltvorganges für die Dauenbeleuchtung verstellt wird.

14. Zeitschalter nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Wärme komprimierte Luft zur Funkenlöschung dient.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.