DE892793C - Durch Sonnenbestrahlung steuerbare elektrische Schaltvorrichtung - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine durch Sonnenbestrahlung steuerbare elektrische Schaltvorrichtung.

Von bekannten Einrichtungen dieser Art unterscheidet sich die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung durch ein aus elektrisch isolierendem Material bestehendes, U-förmig gebogenes, geschlossenes Rohr, welches in der tiefliegenden Scheitelpartie seiner beiden Schenkel mit einer elektrischen Kontaktflüssigkeit angefüllt ist, und von dessen für die Sonnenbestrahlung bestimmten beiden höherliegenden Enden das eine eine dunkle, Wärmestrahlen absorbierende Färbung aufweist, wobei zwei elektrische Kontaktelemente vorgesehen sind, von denen bei ausgeglichenem, in einer gemeinsamen Ebene liegendem Flüssigkeitsniveau in den beiden Rohrschenkeln das eine über und das andere unter diesem Niveau in das Rohr einmündet.

In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes dargestellt, und zwar zeigt

Fig. ι eine Seitenansicht der Schaltvorrichtung in Richtung des in Fig. 2 eingezeichneten Pfeiles I gesehen,

Fig. 2 einen Horizontalschnitt nach derLiniell-II in Fig. i,

Fig. 3 einen Vertikalschnitt nach der Linie III-III in Fig. 2,

Fig. 4 einen weiteren Vertikalschnitt nach der Linie IV-I¹V in Fig. 2 und Fig. 5 ein Schaltungsschema.

In dem dargestellten Beispiel bezeichnen 1 und 2 die beiden Schenkel eines geschlossenen, U-förmig gebogenen, aus elektrisch isolierendem Material, beispielsweise aus Glas bestehenden Rohres, welches in der tiefliegenden Scheitelpartie seiner

beiden Schenkel mit einer elektrischen Kontaktfiüssigkeit 3, beispielsweise mit Quecksilber angefüllt ist. Der Schenkel 1 ist nach oben mit einer Verlängerung i_a versehen, welche über einen Bogen Ij, und ein fallendes Rohrstück i_c in ein horizontales Rohrstück i_d übergeht, das an seinem Ende mit einer kugelförmigen Erweiterung i_e versehen ist. Der Rohr schenkel 2 ist bei 2₀ recht-' winklig abgebogen und mündet an seinem Ende ebenfalls in eine kugelförmige Erweiterung 2_b aus, welche auf der Außenseite mattiert ist und eine dunkle, Wärmestrahlen absorbierende Färbung aufweist. Mit 4 und 5 sind die Enden zweier die Wandung des Rohres 1, 2 bzw. l_fl durchsetzenden elekirischen Leitungen bezeichnet, von denen bei ausgeglichenem, d. h. in einer gemeinsamen Ebene liegendem Quecksilberniveau in den beiden Rohrschenkeln die eine, 4, über und die andere, 5, unter ■diesem Niveau in das Rohr einmündet. Zum Schütze gegen mechanische Einwirkungen sind die Teile 1, 2, i_a und i_c des Rohres in einem Gehäuse angeordnet. Dieses besteht aus einem zylindrischen Rohrstück 6, in welchem unten ein Boden 7 mittels Schrauben 8 lösbar befestigt ist. Auf dem Boden 7 ist eine Lüsterklemme 9 befestigt, welche zur Verbindung der Leitungsdrähte 4_a, 5„ mit den aus dem Gehäuse 6 herausführenden Leitungen 10 und 11 dienen. Am oberen Ende des Rohrstückes 6 ist ein im Durchmesser weiteres Rohrstück 12 mittels Schrauben 13 lösbar befestigt. Das Rohrstück 12 ist oben durch einen gewölbten Deckel 14 abgeschlossen, an welchem an der Unterseite zwei Blattfedern 15 befestigt sind. Diese Blattfedern liegen mit Spannung an der Innenseite des Rohr-Stückes 12 an (Fig. 1) und halten dadurch den Deckel 14 reibungsschlüssig am Rohrstück 12 fest. Die Wandung des Rohrstückes 6 wird von den Rohrteilen i_d und 2_C in Isolierhülsen 16 durchsetzt, so daß die für die Sonnenbestrahlung bestimmten kugelförmigen Enden i_e und 2_b außerhalb des Rohrstückes 6 zu liegen kommen. Zum Schütze gegen Wärmeverluste durch Konvektion, z. B. bei stark bewegter Luft, sind die kugelförmigen, mit einem indifferenten Gas, z. B. mit Stickstoff gefüllten Rohrenden je von einem wärmestrahlendurchlässigen, beispielsweise aus Glas bestehenden Schutzmantel 17 umgeben. In dem dargestellten Beispiel sind diese Schutzmäntel durch zylindrische Glasrohrstücke gebildet, welche einerends je auf eine auf den Rohrstücken i_d, 2~_c sitzenden Gummischeibe 18 aufgesteckt sind. Mit 19 ist eine den Gehäuseteil 6 umfassende, mit einem Fuß 20 versehene Rohrschelle bezeichnet.

Mittels der Rohrschelle 19,20 wird die vorstehend beschriebene Schaltvorrichtung im Bereich von vor Sonnenbestrahlung zu schützenden Auslagen bzw. Schaufenstern auf der Gebäudeaußenseite befestigt.

Sobald die beiden kugelförmigen Rohrenden i_d und 2_& von der Sonne beschienen werden, erfolgt eine Erwärmung und damit verbundene Ausdehnung des in ihrem Innern befindlichen Gases. Infolge der Mattierung und Schwärzung der Kugel 2_b wird die im Innern dieser Kugel befindliche Gasmasse stärker erwärmt als das Gas in der Kugel i_e. Dies hat zur Folge, daß das im Scheitel der Rohrschenkel 1, 2 befindliche Quecksilber in die Verlängerung i_a des Schenkels 1 hochgetrieben wird, wobei der Stromkreis zwischen den Leitungsenden 4 und 5 geschlossen wird, sobald die Quecksilbersäule im Rohrschenkel 1 bzw. i_a die Höhe des Leitungsendes 4 erreicht.

Die vonsitielhenid! basicbfiabene Schaltvorrichtung ist entweder im den Stromkreis¹ eimer- Alarmvorrichtung oder im dbni Steuemtroimkreis eines Motors fiüii die Betätigung von über dien zu sidhiüitzemdeni Schaufenstern angeoirdlneiteni Sominenistoireni eingebaut, Sobald dar Stromkreis zwischen dien Leitungisendlen4 und¹ 5 dluirdi' dlie im Schenkel¹1„ hocihsteigemdb Quecksilbeiisäule geschlossen] wikdi, erfolgt entweder das Einschalten die® die Sonnen-Storni betätigendem Motor© od'er das Auslösen eines akustischen, optischen oder kombiniertem Alarmsignals, welches! darauf aufmerksam, macht, diaiß die Auslagern oder Schaufenster vom dlar Sonne beschienen weiden und! diäß> dlie Sonnenstoiren betätigt werdien miüsisen.

Sofaailidl d!i© Kugeln! i_e und! 2_b von dbr Sonne mich* mehr beschienen werdeni, erkaltet auch das in ihnen eingeschlossene Gaisi, wobei sich dlie Quecfcsilberisäule im Rohtfscbenkel i_a senkt. Sobald dias Niveau der Quecksilbersäule im Rolnrsidhenkel I₀ unter dlie Höhei dies Leitunigsendbs! 4 fällt, wird dler Stromkreis, zwischen dien Kotitakteleimeniten 4 und 5 unterbrochen und dladtorch erneut ein Alarmsignal· ausgelöst oder dier Motor zum Aufziehen dler Sormenstoren in Betrieb' gesetzt. Dadurch, daß· die Kugel 2<_b auch nach Aufbauen der Sonnenibestrahlung nicht sofort erkaltet und demzufolge die Kontraktion des in der Kugel enthaltenem Gases¹ nicht plötzlich erfolgen kann, wird verhütet, dlaß dbr Flüssigkeitskontakt zwischen dien Kontiaktediemienitera 4, 5 bei jedem beispielsweise durch vorüberziehende Wolken verursachtem vorübergehenden Aussetzen der Sonnenbestrahlung ■uniterbiröchem wirdi. Durch die Schwärzung dbr einem Kugel' z_b wird! bewirkt, (daß dire Schaltvorrichtung nur durch Wäfmesbiahliuinig;, nicht' aber auch, durch Wärmekomvektion im Tätigkeit gesetzt wird¹, indem bei durch Konvektion erfblgenidbr Erwärmung, beide Kugeln i_e und 2<_b gleichmäßig erwärmt werden, so dlaß eim Gasdiruclcanistieg in beiden Kugeini gleichmäßig erfolg* und! dlaa Niveau der Kontaktflüssiiigkei* ungestört; bleibt.

Fig. 5 zeigt beispiieteweis© .dem Einbau dler vorstehend beschriebenen! SÄÄvorrichtung im das Schaltungsschema einer Anlage. Hierin bezeichnet Sch die Schaltvorrichtung, T einenTransf ormator, T₁ unidi T₂ die am dlie Sekundlärspule langescMösisenen Leitungteni, Tk₁ bis Tk₅ fünf Therlmokonitakte mit den zugehörigen Heizwidbrsitandlem H₁ bis! H₅, S eine Sicherung, Sr einen Summer, G eine Glimmlampe, X₀ und! L₁ 'die Netzleitungen, L₂ und! L₃ dlie zu einem Schallschutz und zum Motoir für die Betätigung dier¹ Sonnenstorem führendleni Leitungen:, R ein Relais und! K₁ und! K₂ dessen Umscbaltkontakte.

Die Wirkungsweise der im Schema, dargestellten Anlage ist folgende: Durch Einwirkung. derSanmenwärime auf die Schaltvorrichtung Sch wird der an die Klemmen, T₁ und T₂ der Sekunidärspule des Transformators! angeschlossene Stromkreis g schlossen!. Hierbei wind die Heizwicklung¹ H₁ dies Thermokointaktes Tk₁ erwärmt, wobei sich die beispielsweise durch einem Bimetallstreifen! gebildete Kontaktzunge Z₁ niachi oben ausbiegt utndl sich' dabei ίο von dem Kootaktelement C₁ abhebt. Nach Ablauf voo etwa 2 Minuten kommt die Konitiaktzunige Z₁ im Berührung mit dem Kontakteleinent C₂. Hierbei wird! ein weiterer Stromkreis geschlossen, welcher voo der Sekunidärspule dasi Transformators- über die Leitung T₁, das Kontaktelement C₂, die Kontaktzunge Z₁ über die Heizwicklung H₂ des Thermokontafctes TZj₂ durch die Leitung T₂ zum Transformator zurück verläuft Hierbei wird die Heizwicklung i7₂ erwärmt), wodurch die Kontaktzunge Z₂ vom Konitaktelement C₃ abgehoben wird und sich· gegen das Kontaktelemenit C₄ hin bewegt. Nach etwa 2 Minuten berührt die Kointaktzunge Z₂ das Kontaktelement C₄, wodurch ein; weiterer Stromkreis T₁, C₂, Z₁, L₇, Z₂, C₄ uoid¹ über das Relais R zu T₂ geschlossen wird. Eine Abzweigung dieses Stromes verläuft über die Leitung L₄, die Kontafctzunge Z₃, das· Kootebtelement C₅, die Leitung L₅ über den Summier Sr zu T₂, wodurch der Summer in Tätigkeit gesetzt wird. Vooi der LeitungL₄ verläuft ein Stromziweig durch die Heizwicklung H₃ dies Thermokootaiktes- Tk₃ zui T₂, wodurch die Heizwicklung¹ H₃ des Thermokontaktes Tk₃ aufgeheizt und die Kooitaktzunge Z₃ gegen das Kotitaktelement C₀ hin bewegt- wird¹. Sobald! sich die Kontaiktizunge Z₃ vom Kontiaktelement' C₅ albliebt, wird der Stromkreis des Summer® Sr unterbrochen, und zwar etwa 30 Sekunden! nach dessen Inbetriebsetzung. Nach weiteren etwa, 30 Sekunden berührt die Kontaktzunge Z₃ das Kontaktelemente,., wodurch folgender Haltestromkreis für das Relais R geschlossen wind: T₂, R, L₄, Z₃, C₀, L₀, TZe₄ über C₁+C ^ und Z₅+Z₄ zu T₁. Dadurch wird der Arbeitszustand! der Anlage hergestellt, der soi lange dauert, wie die Schaltvorrichtung Sch der Sonnenbestrahlung ausgesetzt ist. Das Relais2? weist zwei Umschaltkonitiafcte für 220 Volt+4 Amp. auf. Mit dessen Kontakt K₁ wird das Schaltschütz (Leitungen L₂ und L₃) und mit Kontakt¹ K₂ eine Glimmlampe G gesteuert.

Sobald die Einwirkung vom Sonnenstrahlen! auf die Schaltvorrichtung Sch autfhört, unterbricht die Schaltvorrichtung¹ nach kurzer Zeit den Stromfluß zur Heizwicklung H₁ dies Thenmdkontaktes· Tk₁, so daß diese erkaltet. Hierbei bewegt sich die Kontaktzunge Z₁ gegen das untere Kontaiktelement C₁. Nach etwa 2 Minuten liegt die Koataktizunige Z₁ am· Kontaktelement C₁ an. Dadurch· wird die Heizwicklung H₅ des Thermokontaktes Tk₅ unter Strom gesetzt, und zwar über T₁ des Thermokontaktes Tk₄, weiter über L₀, C₀, Z₃, L₄, C₄, Z₂, L₇, Z₁, C₁, L₈, H₅ zu T₂. Der Thermokontakt TA₅ schaltet nach etwa Minuten um, wobei die Kontaktzunge Z₅ mit dem Konitaktelement C₈ in Berührung kommt, wodurch ein Stromkreis von T₁, Z₅, C₈, L₉ über Li₄ zu T_£ geschlossen! wind, wobei die Wicklung H₄ de:; Thenmokointtalktes T£₄ aufgeheizt wind!. Hierbei hebt sich die Kontaktzunge Z₄ vom Kontakt-element C₉ abi und kommt nach einiger Zeit mit dem Koiiitallctelemenit C₁₀ in Berührung. Beim. Abheben der Kontaktzunge Z₄ vom Konitaktelement¹ C₉ wind das Relais! R 'spainniuogslos und fällt ab. Dadurch wird das an den Kontakt /I₁ angeschlossene SchailtschütK wiederuim betätigt!, so daß der angeschlossene Motor gegenüber vorher in ■umgekehrter Drehrichtung in Rotation versetzt wird!, wodurch die Sonnemstoren aufgezogen werden. Gleichzeitig, erlöscht die Signallampe G, die am Kontakt K₂ liegt. Der Thermokontakt Tk_i arbeitet etwas rascher als die Thermokontafcte T^₁, TZe₂, Tk₃ und Tk₅. Die Kontaktzunge Z₄ berührt das Kontaktelemenit! C₁₀ nach etwa, 15 S efcunden, wobei der Stromkreis über dem Summer Sr wieder geschlossen! und der Summer in Tätigkeit gesetzt wird. Dieser gibt das; Zeichen, daß¹ die Soninenstorem aufgezogen werden. Dieses¹ Signal dauert etwa 20 Sekunidleni.

Nach dbrni Einschalten: des Thermokontaktes TZe₄, wie vorstehend besichriieben, werden auch die Therimokomtakte TZe₃, Tk₂ und Tk₅ stromlos· und erkalten. Dadurch wird nach etwa, 30 Sektmidien. der Stromkreis! T₁ vom TZe₅ über Z₅, C₈, L₉ und¹ Lf₄ zu T₂ unterbrochen. Mit dem· Abkalten der Heizwicklung LT₄ wird der Stromkreis des Summers Sr unterbrochen!. Nach dem Abkalten aller Thermokonitakte ist die Ruhe dler Anlage wiederhergestellt.

Die Einschaltverzögerung der Anlage beträgt ohne die Verzögerung der Schaltvorrichtung Sch etwa 3 Miniuten 30 Sekunden, während! die Ausischalltiverzögerung etiwa 4 Minuten beträgt.

Es· kann ein Schalter in das vorstehend' be- ioo S'chriebeme Schema eingebaut werden, mittels dessen die Anlage von automatischem Betrieb auf Handbetrieb umgestellt werden kann. Bei der Stellung auf Handbetrieb wind¹ der Motor zum Aufziehen! der Storeni nicht¹ automatisch , ein;-geschaltet, sondern es werden die Alarmsignale betätigt, wonach der Motor von Hand eingeschaltet werden muß.

Der Rauminhalt der beiden Kugeln i_e und! 2<_b ist im Zusammenhang mit den unterschiedlichen Durchmessern der Rohrschenkel i„ und 2 so bemessieni, daß bei gleichmäßigen! Änderungen der Auißentemperatur bzw. der Kugeini i_e unidl 2_b das Niveau¹ der Quecksilbersäule: im Rohrschenkel i_a unveränderlich bleibt.

Die Ruhelage der Quecksilbersäule wird! zweckmäßig bei der höchstmöglichen Umgebungstemperatur, beispielsweise bei- etwa 50⁰ C eingestellt.

Claims (13)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Duirch Sonnenbestrahlung steuerbare elektrische Schaltvorrichtung, gekennzeichnet durch ein aus elektrisch! isolierendem Material bestehendesi, U-förmig¹ gebogenes-, geschloissenes Rohr (1, 21), welches! im der tiefliegenden

   Scheitelpartie seiner" beiden' Schenkel mit einer elektrischen Konitaktffiissigkeit (3) angefüllt ist), und vom dessen für¹ die SoninenbesttaMung bestimmten] beidieni höherliegendbni Enden d!as eine (2_&) eine idbnMe, W:ärmestraihien absorbierend© Färbung¹ aufweist, wobei- ziwei elektrische Konitiafctelemente (4, 5) vorgesehen sind, von denen bei ausgeglichenem, d. hi. im einer gemeinisiamen Bbenie liegendem F'lüssigkeits¹-miveaui in dien beiden Rohrsclherikölm das· eine (4) über¹ und dlast andere (5) unter diesem Niveau: ini das Rohr einlmiünldJet.
2. 2. Durdh Sonnenbestrahlung steuerbare elektrische Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, daduircih gekennzeichnet, daß· das Rohr (1, 21) an seinem beidien Enden mit kugelförmigen Erweiterungen! (i_e, 2_b) veTiseheni ist.
3. 3. Durch! Sonnenbestrahlung¹ steuerbare elektrische Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch! gdcennizeidhnet, daß das einie Rohrende (2'_&) eine .mattierte und gesdhwärzte Oberfläche auiftweisit.
4. 4. Durch Sonneiisestrahlüng¹ steuerbare elektrische Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß> dais· Rohr (1, 2) zum Schurze g'egeni mechanische Einwirkungen! in einem Gehiäuse (6, 12, 14) angeordnet feit.
5. 5. D'urchl Soininenbestrahiluinig' steuiarbare elaktriistihe Sdilaliwarrichtunig' naichi AniSpiuchi 4, da,-durch gekennizeichnet, daß die Rohrenden die Wand! des Gehärases (6) durchs-etizem und! zum Schuitze gegen medh:aniLsche EinlwiTlcumgen: von einem, -wiärmesitriahliendbrchliäisisigeni Schuitizmianitel· (17¹)' geigem Wärmeverlust durch Konvektion uimgebeni sind¹.
6. 6. Durch Sonnenibestbrahilung¹ siteuerbaire elektrische Schaltvorrichtung* nach Anispiruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß. die vom der Kontafctflüssigkeit (3) freien Rohrteile mit einem indifferenten Gas gefüllt sdnidl.
7. 7. Durch Sonraedbesitiraihlung' steuerbare elektrische S chaltivotfrichtunig nach Anspruch¹ 6, dadurch gelcennizeichniet, d!aß' die außerhalb der Kontaktfiüssigkeit {3) liegenden Teile des Rohres mit Stickstoff gefüllt sind!.
8. 8. Durch Soninenibesifcr'aihluiiig¹ steuerbare elektrische Schlalttvorrichtiunig¹ nach Anspruch 1, dar dlurch gekennzeichnet, daß' als Kointiaktflüissigkait (3) Quecksilber, verwendet ist.
9. 9. Durch SotunenbesitrAlung steuerbare elektaische Schaltvoirrichtunig¹. niachi Arnsp'ruch' 1, da-•dbrch gelcennzeiohnet, daß> sie in dem Ströimtkreis einer Aliarmvoiririchtuing' einigabaut ist-.
10. 10. Diurch Sonnenbestrahlung¹ steuerbare eldctrisAe Schaltvorrichtutiig¹ nach Anspruch 1, dadurch g'ekennizeidhlniet, daß' sie im dem Steuer^ stromkreis¹ eines Motors für die Betätigiung¹ von Sonnenistaren eing'ebauti is*.
11. 11. Durch Sonnienlbestriablung' steuerbare elektriedhe Schaltivorrichtung¹ nach AnispruA 9, dadurch gekennzeichnet, daß· ztur Herbeiführung einer Ein- umci Ausschaltverzögerung¹ mimdbstensi ein, Thermofcöntakt in dien, Stromkreis zwischen· der Schaltvorrichtung und der S igrMvorrichtung einigebiamt ist.
12. 12. Durch Sonnenibestrahlung steuerbare elektrische Schaltvorrichtung¹ ma,cihi Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet', dlaß zur¹ Herbeiführung einer Ein- undl Ausschaltverzögerung mindestensi ein Thermokomtialkt im den Stromkreis zwischen der Schaltvorrichtung· und dem zur Betätigung der Sontnienstoren dienenden Motor eingebaut ist.
13. 13. Durch Sonnenbestrahlung steuerbare elektrische Schialtvoirrichtuing nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß· der Rauminhalt der beiden Kugeln (i_e, 2_b) so bemessen ist, diaß· bei gleichtaäßigenTemperatutriändierunigen! beidfer Kugelni das Niveau! der Quecksilbersiäuie im U-förmiigen Rohr (1, 2) univerändbrt bleibt.

    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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