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Lichtrelais Zusatz zum Patent 671 910 In dem Patent 67I 910 sind
ein Verfahren und Vorrichtungen zur Verwendung der photochemischen Reaktion eines
durch Elektrolyse einer Flüssigkeit erzeugten lichtempfindlichen Gemisches zur Herstellung
eines Lichtrelais vorgeschlagen worden.
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Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß ein die Reaktionskammer,
den Elektrolyten und gegebenenfalls weitere Flüssigkeiten oder Gase enthaltendes,
völlig gasdicht abgeschlossenes Gefäßsystem verwendet wird und daß die durch Belichtung
des gesamten, durch Elektrolyse mit einem wenigstens während einzelner Wirkungsperioden
konstanten Strom erzeugten Gasvolumens je nach der Belichtungsstärke in Verbindung
mit den hierbei auftretenden Druck- und/oder Volumänderungen sich einstellenden
Gleichgewichtszustände ausgenutzt werden, um mechanische oder elektrische Vorgänge
zu steuern.
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Die vorliegende Erfindung richtet sich nun auf eine Reihe von Anordnungen,
deren Wirkungsweise auf jenem Verfahren des Hauptpatents beruht, und die es gestatten,
Geräte mit außerordentlich kleinem Raumbedarf mit außerordentlich einfachem und
widerstandsfähigem Aufbau herzustellen. Es sprechen außerdem diese Geräte bedeutend
rascher an als die in dem Hauptpatent beschriebenen Vorrichtungen derselben Art.
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Die Erfindung richtet sich ferner auf eine Reihe von Ausführungsformen,
die es erlauben, technische Apparate herzustellen, deren Wirkungsweise auf dem in
dem Hauptpatent vorgeschlagenen Verfahren beruht und
die eine Reihe
von Merkmalen vereinigen, welche zur Verbesserung ihrer Wirliungsweise dienen.
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Das Hauptmerkmal der meisten Anordt nungen gemäß der Erfindung besteht
darin daß die Reaktionskammer, welche in For. fi eines parallel zu einer Glasmembran
belgien biger Art abgeflachten Gefäßes ist, in baulicher Hinsicht mit der Membran
ein einheitliches Ganzes bildet.
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Die Anordnung beschränkt sich also auf eine Reihe von Platten, die
ein einheitliches Blocksystem bilden, und auf ein mit Quecksilber gefülltes U-Rohr,
das an eine in einer dieser Platten vorgesehene Öffnung angeschlossen ist. Das U-Rohr
kann im übrigen auch im gleichen Blocksystem untergebracht werden und gegebenenfalls,
wie weiter unten gezeigt werden soll, aus einer oder zwei Platten gebildet werden,
die mit den anderen Platten ein Ganzes bilden.
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Zur Erläuterung sollen nachstehend an Hand der Zeichnungen verschiedene
Ausführungsformen der Erfindung beschrieben werden.
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Fig. I zeigt einen Schnitt durch einen Teil der Anordnung mit der
Reaktionskammer, der Membran und den Rohransätzen, welche diesen Teil des Apparates
einerseits mit dem das Quecksilber enthaltenden U-Rohr sowie andrerseits mit dem
elektrischen Kreis verbinden.
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Fig. 1 a zeigt eine abweichende Ausführungsform.
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Fig. 2 ist eine Draufsicht auf den auf Fig. I gezeigten Teil des
Apparates.
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Fig. 3 zeigt in Draufsicht, wie das U-Rohr, welches das Quecksilber
aufnimmt, als Hohlraum zwischen zwei Platten gebildet wird, die mit den anderen,
den übrigen Teil der Anordnung bildenden Platten vereinigt sind.
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Fig. 4 ist ein Schnitt gemäß Fig. 3.
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Fig. 5 zeigt im Schnitt eine Ausführungsforra des Hauptteils der
Vorrichttmg.
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Fig. 6 zeigt in Draufsicht einen Teil der Vorrichtung, in dem der
Druck der Gase unmittelbar auf das Quecksilber wirkt.
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Fig. 7 ist ein Schnitt durch die Vorrichtung gemäß Fig. 6.
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Fig. 8 und g zeigen eine Vorrichtung, die im wesentlichen von Platten
und von einer Membran gebildet wird und bei welcher alle übrigen Organe aus jenen
Platten geformt sind.
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Betrachtet man zunächst Fig. I und 2, so sieht man bei I und 2 zwei
verhältnismäßig dicke Glasscheiben, zwischen denen eine dünne, ebenfalls aus Glas
gebildete Scheibe 3 angeordnet ist, welche die elastische Membran bildet. Eine solche
Ausführungsform ist im übrigen in dem Hauptpatent beschrieben, und es soll daher
nicht auf ihre bauliche Anordnung eingegangen werden. Die Scheiben I und 2 weisen
innen leichte Krümmungen auf, die es der Glasmembran 3 erlauben, sich unter den
Druckänderungen ein wenig zu verschiegemäß der Erfindung wird eine Glasplatte liter
-scheibe 4, die entsprechend profiliert ist (z. B. auf Fig. I leicht gewölbt), heiß
mit der Glasplatte 1 verschmolzen oder an sie angelegt, wodurch ein oder mehrere
Hohlräume zwischen den profilierten Teilen gebildet werden. Nachdem die beiden Scheiben
I und 4 sowie die Scheibe 2 und 3 in geeigneter Weise aufeinandergelegt sind, werden
sie an ihrem Umfang, gegebenenfalls in einem einzigen Arbeitsgang, miteinander verschmolzen.
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Die Reaktionskammer wird von dem zwischen den Scheiben 1 und 4 liegenden
Hohlraum 8 gebildet; die beiden Elektroden, welche für die Elektrolyse im Innern
dieses Gefäßes sorgen, können beispielsweise von zwei Platiniridiumrohren 6 und
7 gebildet werden, die radial eingeführt werden, indem sie beispielsweise durch
geeignete Einschnitte hindurchführen, die in Platten I und 4 angebracht sind und
welche dicht am Rande des Plattensystems eingeschmolzen sind, wobei diese Rohre
auch zur Füllung des Gefäßes 8 mit den Flüssigkeiten und Gasen dienen können. Es
ist nun leicht einzusehen, daß die Flüssigkeit, welche sich in dem Gefäß 8 befindet,
unter der Einwirkung der Kapillarkräfte den schmalen, ringförmigen TeilS" am Umfang3"eilmehmen
wird, während die durch die Elektrolyse erzeugten Gase, ebenfalls unter der Einwirkung
der Kapillarkräfte, den mittleren Teil von größerer Höhe unter Bildung einer Art
Gasblase 8' einnehmen werden. Diese Gasblase wird vollständig von der umliegenden
Flüssigkeit umspült und weist die Gestalt der Gasblase einer Wasserwaage auf. Bei
einer solchen Anordnung wird die größtmögliche Berührungsfläche zwischen der Flüssigkeit
und den Gasen erhalten, wobei die Flüssigkeit, welche den ringförmigen, die Gasblase
8' umgebenden Teil einnimmt, sich leicht unter der Einwirkung der sich an den Elektroden
6 und 7 entwickelnden Gasblasen in Umlauf setzen wird. Man erhält also eine Vorrichtung,
bei der dank der Annäherung der Wände der Austausch zwischen Gas und Flüssigkeit
und demnach auch die Absorption der unter der Einwirkung des Lichtes erhaltenen
Gase durch die Flüssigkeit auf den größtmöglichen Wert gebracht werden, so daß die
Wirkungsweise der Vorrichtung erheblich beschleunigt wird. Außerdem wird jegliche
Explosionsgefahr unter dem Einfluß einer plötzlichen I, ichtwirkung vermieden, wenn
man die in
dem Hauptpatent dargelegten allgemeinen Betrachtungen
berücksichtigt. Die Platte I wird von einer Offnungg durchbohrt, welche das Innere
des Raumes 8 mit der zwischen der Platte 1 und der biegsamen Membran 3 gebildeten
Kammer in Verbindung setzt.
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Um jedoch die mechanische Sicherheit des Apparates gegen Explosionsgefahr
noch weiter zu erllöhen, werden, wie auf Fig. 1 a gezeigt, die aufeinandergelegten
Scheiben 1 und 4 mit dem größten Teil ihrer Oberfläche bis auf den Teil zur Gewinnung
der Kammer 8 miteinander verschmolzen.
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Es ist ferner zur Erhöhung der Sicherheit vorgesehen, die Verbindung
zwischen diesem Gefäßraum 8 und dem zwischen der Platte I und der biegsamen Membran
3 gebildeten Ranin durch einen der engen Kanäle 4' herzustellen, der am inneren
Rand der Verschmelzung der Platte I und 4 mündet. Auf diese Weise wird die Übertragung
plötzlicher vorübergehender Überdrucke auf die Membran durch diesen mit Flüssigkeit
gefüllten und einen sehr kleinen Durchmesser aufweisenden Kanal gebremst.
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Ferner wird der zwischen der Membran 3 und der Platte 2 liegende
Raum im allgemeinen mit einem inerten Gas gefüllt, beispielsweise mit Wasserstoff,
und mit dem Rohr in Verbindung gesetzt, in welchem sich die Quecksilbersäule verschiebt.
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Dieses Rohr ist auf Fig. 1 und 2 nicht dargestellt. Die Verbindung
mit dem Rohr kann auch, wie bereits im Hauptpatent angegeben, durch einen Rohransatz
I0, beispielsweise aus Glas oder einem unangreifbaren Metall, wie Platin, gebildet
und am Umfang des Plattensystems eingeschmolzen werden, oder diese Verbindung kann
durch einen Rohrstutzen II hergestellt werden, der in der Mitte der zu diesem Zweck
durchbohrten Glasplatte 2 angeschmolzen ist. Es ist leicht zu erkennen, daß man
auf diese Weise ein Gerät mit sehr kleinen Abmessungen und äußerst einfacher und
widerstandsfähiger Bauart erhält.
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Es sei betont, daß man sich natürlich damit begnügen kann, die Scheiben
oder Platten I, 3 und 4 zusammenzuschmelzen, während die Scheibe 2 gegebenenfalls
am Umfang der Membran 3 durch einen geeigneten dichten Kitt angeklebt wird.
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In Fig. 3 ist eine Draufsicht auf eine Glasscheibe 20 dargestellt,
auf deren Oberfläche eine Hohlkehle 21 ausgebildet ist, welche die Quecksilbersäule
aufnimmt. Diese Kehle kann alle beliebigen geeigneten Formen haben und beispielsweise
U-förmig ausgebildet sein.
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Oben am linken Schenkel dieser Kehle weist die Platte 20 eine Bohrung
22 auf (vgl.
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Fig. 4), welche das Innere der Hohlkehle mit dem übrigen Teil der
Anordnung verbindet.
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Der rechte Schenkel steht mit einer Ausgleichskammer 23 in Verbindung,
die gegebenenfalls durch eine Vertiefung der Glasplatte gebildet wird und dazu dient,
die Druckänderungen herabzusetzen, welche durch die Verschiebungen der Quecksilblersäule
entstehen.
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Bei 24 und 25 sieht man zwei Stöpsel aus porösem Stoff, die gegebenenfalls
auch durch starke Einschnürungen der Ouerschnitte des Kanals ersetzt werden können
und dazu dienen, das Eindringen des Quecksilbers bei 22 und bei 23 zu verhindern.
Bei 26, 27, 28 und 29 sind Kontakte vorgesehen, die in das Glas eingebettet sind
und dazu dienen, die elektrischen Verbindungen mittels der Ouecksilbersäule herzustellen.
Die Scheibe 20 wird auf dem größten Teil ihrer Oberfläche mit einer zweiten Scheibe
30 (vgl. Fig. 4) derart verschmolzen, daß das Gefäß oder der Raum gebildet wird,
in welchem sich die Quecksilbersäule verschiebt, und die Drähte 26, 27, 28 und 29
werden zwischen den beiden Platten eingeschmolzen. Die Einführung des Quecksilbers
kann quer durch einen oder mehrere Durchlässe erfolgen, die beispielsweise von den
Kontakten gebildet werden, welche in Form von Metallrohren hergestellt und nachher
eingeschmolzen werden können.
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Man kann den Apparat auch durch ein Rohr 3I füllen, dessen Ende darauf
hermetisch verschlossen wird. Es sei jedoch bemerkt, daß die Scheibe 30 auch kleinere
Abmessungen als die Scheibe 20 aufweisen kann und einfach von einer dünnen Platte
oder Lamelle gebildet werden kann, die lediglich die hohlen Teile der Platte 20
abschließt.
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Auf Fig.5 ist eine abgeänderte Vorrichtung der auf Fig. I gezeigten
Art dargestellt, wobei die Platte 2 durch ein Plattensystem 20 bis 30 ersetzt ist
und das ganze System am Umfang zusammengeschmolzen wird.
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Bei den vorstehend beschriebenen Vorrichtungen werden die Bewegungen
der biegsamen Membran mittels eines inerten Gases auf das Quecksilber übertragen.
Erfindungsgemäß wird jedoch auch vorgesehen, die biegsame Membran direkt auf die
Quecksilbermasse einwirken zu lassen, die zwischen der biegsamen Membran und einer
dicken, festen Platte untergebracht ist, in welcher ein mit Quecksilber gefüllter
Hohlraum gebildet ist. Eine derartige Ausführungsform ist auf den Fig. 6 und 7 dargestellt.
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Auf diesen Figuren zeigt eine Platte 33 einen mit Quecksilber gefüllten
Hohlraum, der in Form eines kreisförmigen Feldes 34 und eines Kanals 35 ausgebildet
ist, welch letzterer auf Wunsch in einen mit Gas gefüllten Hohlraum 55 auslaufen
kann, den man übrigens ebenfalls durch eine Vertiefung in
der Masse
der Platte 33 bilden kann. In diesem Kanal 35 werden die erforderlichen Kontakte
56 und 57 angeordnet. Die biegsame Membran 3 steht in unmittelbarer Berührung mit
der Oberfläche des den Hohlraum 34 füllenden Quecksilbers (vgl. Fig. 7).
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Infolge des Widerstandes der Kapillarkräfte des Quecksilbers füllt
dieses den Hohlraum vollständig aus und hat nicht das Bestreben, zwischen die Platten
3 und 33 zu fließen.
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Durch die leichten Bewegungen der Membrand, welche einen Druck auf
das Quecksilber unter mehr oder minder starker Kompression desselben ausüben, wird
das Quecksilber mehr oder weniger in den Kanal 35 getrieben, so daß es die Kontakte
56 und 57 verbindet oder öffnet.
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Wenn man zwei entsprechende Platten 33 zu beiden Seiten der biegsamen
Membran 3 anordnet, kann man erreichen, daß mit den Bewegungen der Membran das Quecksilber
im einen Gefäß steigt und im andern sinkt.
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Man braucht nur eines dieser Gefäße oder eine dieser Kammern mit einer
Membranvorrichtung in Verbindung zu setzen, um das Spiel des Schließens und Öffnens
der Kontakte zu erhalten.
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Erfindungsgemäß wird nicht nur die Herstellung von Anordnungen vorgesehen,
die einfach durch Nebeneinandersetzen mehrerer Glasplatten oder -scheiben gebildet
werden, sondern auch die Herstellung von Geräten, die durch Nebeneinanderlegen von
lediglich zwei Platten gebildet werden, zwischen denen eine Membran angeordnet ist
und bei denen alle Hohlräume und Kammern im wesentlichen in derselben Ebene gebildet
werden.
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Eine solche Ausführungsform ist in Fig. 8 und 9 dargestellt.
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In diesen Figuren sieht man bei 46 und 47 zwei nebeneinandergesetzte
Glasplatten, in denen je zur Hälfte die beiden Teile 42 und 43 der Reaktionskammer
44 gebildet werden.
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Die Membran I ist-zwischen den beiden Platten angeordnet. Der zwischen
der Platte 46 und der Membran I liegende Raum kommuniziert mit der Reaktionskammer
44, während der zwischen der Membran I und der Platte 47 liegende Raum über einen
Durchlaß 49 mit einem U-förmigen Kanal 50 kommuniziert (vgl. Fig. 9), der durch
die Platte 47 gebildet wird und die bewegliche Quecksilbersäule sowie die Kontakte,
b c aufnimmt. Eine Vorrichtung dieser Art, die von zwei profilierten, untereinander
verschmolzenen Platten und einer zwischen diesen beiden Platten eingesetzten Membran
gebildet wird, stellt eine noch größere bauliche Vereinfachung dar, welche die Herstellung
von einfachen, wenig Raum beanspruchenden Apparaten gestattet.